KR100347434B1 - 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어방법 - Google Patents

반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리카 도파로 제조장치에 화염과 함께 반응물을 공급하여 웨이퍼에 실리카 도파로 후막을 도포하기 위한 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법에 관한 것으로서, 실리카 도파로 제조장치의 토치로 기화된 고온의 반응물을 송출하여 화염상태로 웨이퍼에 실리카 도파로 후막을 형성시킬 때, 상기 반응물 송출장치에서 반응물이 저장된 버블러내의 액상상태의 반응물이 항상 적정한 온도상태를 유지하게 되고, 또한 상기 버블러에 의해 기화되어 배관을 통해 매니폴드를 거쳐 토치로 이송될 때에도 항상 기화된 상태의 적정한 온도상태를 유지하게 되는 바, 최적상태로 토치로의 공급이 이루어지게 됨에 따라 실리카 도파로 후막형성이 원활히 이루어지게 되는 효과가 있는 것이다.
그리고, 상기 버블러내의 반응물이 기화되어 그 용량이 줄어들게 될 경우, 리필용 반응물 용기로부터 보충되는 바, 상기 버블러내의 반응물 용량이 항상 일정하게 되어 일정한 용량이 토치로 공급되는 바, 이 역시 실리카 도파로 후막형성이 원활히 이루어지게 되는 효과를 갖는 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법에 관한 것이다.

Description

반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법{REACTOR AND METHOD FOR AUTO CONTROLING TEMPERATURE OF REACTOR}
본 발명은 실리카 도파로 제조장치에 화염과 함께 반응물을 공급하여 웨이퍼에 실리카 도파로 후막을 도포하기 위한 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 실리카 도파로 제조장치로의 반응물 송출이 일정하도록 하여 안정적으로 실리카 도파로 후막 형성이 이루어지도록 함으로써, 수율을 높이고 불량률을 줄이도록 한 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광 통신 시스템을 위해서는 광 커플러, 광 스위치, WDM/FDM 등의 각종 광 부품들이 사용되며, 이러한 광 부품들을 제작하기 위해서는 양질의 광 도파로막의 형성이 필수적이다.
이와 같이, 광 통신에 사용되는 광 도파로 및 평면형 광 도파로 소자는 반도체 레이저로부터 빛을 광 섬유에 효율적으로 결합시켜 광 손실을 최소화하거나 각기 다른 파장을 갖는 광 신호를 다중화하여 하나의 광 섬유를 전송하는데 사용되며, 광 섬유를 통하여 전달되어온 여러 채널의 광신호를 각기 다른 파장으로 분리하거나, 수동 광 소자와의 효율적인 결합에 사용되는 광 통신시스템에 있어 매우 중요한 역할을 하는 소자이다.
특히, 파장 다중화에 의한 10Gbps 이상의 초고속 광통신 시스템의 개발시 시스템의 성능에 절대적인 영향을 미치는 시스템 구성을 위한 필수적인 핵심 부품이다.
이러한 중요한 기능을 하는 광 도파로나 도파로형 광 소자의 제작을 위해서는 광 섬유와 비슷한 굴절률 분포와 구조를 갖는 도파막의 형성이 필수적이며, 이를 위해서는 SIO2로 구성되는 클래드(Clad)층과 Ge2O2, P2O5, B2O5, TiO2가 도핑된 코아(Core)층으로 구성되는 실리카 후막의 형성이 필수적이다.
종래의 광 도파로 제작을 위해 사용되는 후막 형성법으로는 화염 가수분해 증착법(Flame Hydrolysis Deposition : FHD)이나 PECVD(Plasma Enhenced Chemical Vapor Deposition)법이 주로 사용되고 있다.
상기 화염 가수분해 증착법(FHD)은 토오치로 들어가는 H2와 O2의 반응에 의해서 형성되는 화염의 열을 이용하여 토오치로 주입되는 SiCl4, GeCl4등의 반응물을 화염가수분해 시킨 후, 이들 반응물을 산화시키는 방식에 의하여 웨이퍼 상에 SiO2와 다른 산화물 도핑물질을 형성한다.
이와 같은 화염 가수분해 증착법에 의해 형성된 산화물 입자들은 열영동(Thermophoresls)에 의해 상대적으로 온도가 낮은 웨이퍼에 증착되는데 이러한 방식에 의해 수십 마이크론 두께의 후막이 1시간 정도의 기간에 형성된다. 이때 화염 가수분해 증착법에 의해 형성된 실리카 후막은 산화물 입자가 쌓여 있는 다공성막의 상태이므로, 도파로에서 요구되는 광학적 특성을 만족하는 고품질의 후막으로 형성시키기 위해서는 헬륨이나 다른 가스 분위기하에서 약 1200℃∼1300℃의 온도로 가열하여 성형하는 조밀화 공정(Consolldation)을 거치게 된다. 이와 같은 과정을 거쳐서 광도파로나 도파로형 광소자에서 요구되는 특성을 만족하는 양질의 광 도파로용 실리카 후막의 형성을 이루게 된다.
이와 같이, 실리카 도파로 후막을 도포하기 위한 실리카 도파로 제조장치가 제공되어 있는데, 이러한 제조장치에 상기한 반응물들을 화염과 함께 제공하기 위한 반응물 송출장치가 제공된다.
상기한 반응물 송출장치는 복수의 반응물들이 기설정된 프로그램에 따라 혼합되어 토오치를 통해 화염과 함께 슈트된다. 이러한 반응물들은 액체상태에서 기화되어 배관라인을 통해 토오치로 이송되는데, 이때 주위의 온도가 낮거나 습도가 높으면 반응물들이 응축되어 배관이 막히는 현상이 일어나게 된다.
이에, 상기와 같은 문제를 예방하기 위하여 종래에는 배관에 라인히터를 감아서 사용하였으나, 이 경우 상기 라인히터의 고장시 배관 전체를 교환해야 하는 등 불편한 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 실리콘 기판에 실리카 도파로 후막을 도포하기 위한 실리카 도파로 제조장치에 화염과 함께 반응물을 공급하는 반응물 송출장치의 내부가 항온,항습을 유지하도록 하고, 증기압 또한 항상 같게 유지하도록 하며, 상기 반응물을 계속적으로 보충해주어 상기 실리카 도파로 제조장치로의 반응물 송출이 일정하게 유지하도록 하여 안정적으로 실리카 도파로 후막 형성이 이루어지도록 함으로써, 수율을 높이고 불량률을 줄이도록 한 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 반응물 송출장치를 보인 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 반응물 송출장치 10 : 버블러(Bubbler)
12 : 하이레벨 감지센서 14 : 로우레벨 감지센서
16 : 오일 베스(Oil Bath) 18 : 오일온도 감지센서
20 : 배관 22 : 항온·항습 박스
24 : 공기온도 감지센서 26 : 팬 모터
28 : 히팅 유니트 30 : 히팅 에어 공급라인
32 : 리턴 라인 34 : 드라이어
40 : 리필용 반응물 용기 42 : 리필 용기 보관박스
50 : 냉각장치 52 : 히터
54 : 컴프레셔 56 : 콘덴서
58 : 순환펌프 60 : 토치
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반응물 송출장치는, 액상으로 저장된 반응물들을 기화시켜 배관을 통해 토치로 공급하고, 이 반응물들의 용량을 감지하기 위한 하이레벨 감지센서 및 로우레벨 감지센서가 설치된 버블러들과; 상기 버블러들이 잠기도록 오일이 충진되고, 이 오일의 온도를 감지하기 위한 오일온도 감지센서가 설치된 오일 베스와; 상기 버블러와 오일베스 및 배관들이 내재되는 항온·항습 박스와; 상기 항온·항습 박스로 고온의 공기를 공급하기 위한 히팅 시스템과; 상기 오일 베스내의 오일이 순환되어 적정온도로 유지되도록 하는 냉각장치와; 상기 버블러내의 반응물 용량이 줄어들 경우, 줄어든 만큼의 반응물을 상기 버블러내로 보충하기 위한 리필 수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히팅 시스템은 공기를 순환시키기 위한 팬 모터와, 이 팬 모터를 거친 공기를 가열시키는 히팅 유니트와, 이 히팅 유니트를 거쳐 가열된 공기가 항온·항습 박스로 유입되기 위하여 상기 항온·항습 박스의 일측에 형성된 히팅 에어 공급라인과, 상기 항온·항습 박스내의 공기를 다시 밖으로 배출시키기 위하여 히팅 에어 공급라인의 타측에 형성된 리턴라인을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 상기 히팅 시스템을 순환하는 공기내의 습기를 제거하기 위하여 상기 리턴 라인과 팬 모터 사이에 드라이어가 설치된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 리필 수단은, 버블러와 배관으로 연결되는 리필용 반응물 용기와, 이 리필용 반응물 용기가 설치되는 리필용 용기 박스로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 구성으로 이루어진 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법은, 시스템 작동 온에 따라 버블러내의 액상 반응물들이 기화되어 배관을 통해 토오치로 공급될 경우, 상기 버블러들과, 이 버블러들이 잠기는 오일 베스가 내재되는 항온·항습 박스에는 히팅 시스템에 의해 가열된 일정온도의 공기가 순환되면서 습기가 제거되고, 상기 오일 베스내의 오일은 오일 베스에 설치된 오일온도 감지센서에 의해 감지된 신호에 따라 적정온도를 벗어난 경우, 상기 오일이 냉각장치를 순환하면서 적정온도를 유지하도록 하며, 상기 버블러내의 액상 반응물이 기화되어 그 반응물의 용량이 줄어들 경우, 상기 버블러내에 설치된 하이레벨 감지센서 및 로우레벨 감지센서에 의해 감지된 신호에 따라 리필 수단으로부터 반응물이 상기 버블러내로 보충되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반응물 송출장치의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 액상의 반응물들이 저장되고, 상기 액상의 반응물들을 기화시키는 버블러(10)들이 오일이 충진된 오일 베스(16)에 잠겨져 있고, 상기 버블러(10)들과, 이 버블러(10)들과 배관(20)으로 연결된 매니폴드(21) 및 상기 오일 베스(16)는 항온·항습 박스(22)에 내재되어 있다.
그리고, 상기 매니폴드(21)와 토오치(60) 또한 하나의 배관(20)으로 연결되어 있으며, 상기 배관(20)들에는 라인 히터(19)가 각각 설치되어 있다.
상기 버블러(10)들에는 각각 액상의 반응물들의 높이를 감지하여, 그 용량을 ECM(미도시됨)에 송출하는 하이레벨 감지센서(12) 및 로우레벨 감지센서(14)가 설치되어 있고, 오일 베스(16)에는 오일의 온도를 감지하여 ECM에 송출하는 오일온도 감지센서(18)가 설치되어 있으며, 상기 항온·항습 박스(22)에는 그 내부의 온도를 감지하여 ECM에 송출하는 공기온도 감지센서(24)가 설치되어 있다.
한편, 상기 항온·항습 박스(22)내의 온도를 일정하게 하기 위한 히팅 수단으로서, 상기 항온·항습 박스(22)의 일측에는 팬 모터(26)와 전기적으로 연결된 히팅 유니트(28)와 연결되어 상기 팬 모터(26)의 가동에 따라 히팅 유니트(28)로부터 고온의 공기가 유입되는 히팅 에어공급라인(30)이 설치되어 있고, 타측에는 상기 히팅 에어공급라인(30)으로부터 공급된 공기가 배출되기 위한 리턴 라인(32)이 설치되어 있다.
상기 리턴 라인(32)은 다시 상기 팬 모터(26)와 연결되는데, 상기 리턴 라인(32)과 팬 모터(26) 사이에는 드라이어(34)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 오일 베스(16)의 일측에는 상기 오일 베스(16)에 충진된 오일의 온도를 냉각시키기 위한 냉각장치(50)가 연결되어 있는데, 이 냉각장치(50)는 히터(52)와 컴프레셔(54) 및 콘덴서(56)로 이루어지며, 상기 오일 베스(16)의 오일은 순환펌프(58)에 의해 상기 냉각장치(50)와 오일 베스(16)를 순환하면서 적정온도를 유지하게 된다.
한편, 상기 버블러(10)들은 항온·항습 박스(22)의 외측에 구비되는 리필 수단과 연결되어 있는데, 상기 리필 수단은 리필용 용기 보관박스(42)와, 이 리필용용기 보관박스(42)에 설치된 리필용 반응물 용기(40)들로 이루어지며, 상기 버블러(10)들과 배관으로 연결되어 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 반응물 송출장치로부터 반응물이 실리카 도파로 제조장치로 공급될 때, 상기 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반응물 송출장치(20)를 온 시키고, 실리카 도파로 제조장치(미도시됨)를 온 시키면, 상기 오일 베스(16)에 잠겨져 있는 버블러(10)내의 액상 반응물이 기화되면서 배관(20)을 따라 매니폴드(21)를 통해 토치(60)로 공급된다.
이때, 상기 반응물들은 배관(20)에 설치된 라인 히터(19)들에 의해 가열되어 기체상태로 토치(60)로 공급된다. 이때, 상기와 같이 버블러(10)내의 반응물이 기화되면서 그 용량이 줄어들게 될 경우, 즉 상기 버블러(10)내에 설치된 하이레벨 감지센서(12)와 로우레벨 감지센서(14)에 의해 버블러(10)내의 반응물 용량이 감지되어 그 용량이 줄어들었음이 제어될 경우, 이 신호를 인가 받은 ECM은 리필 용기 보관박스(42)에 내재된 리필용 반응물 용기(40)에 공급신호를 인가하여 버블러(10)로 반응물이 보충되도록 한다.
한편, 상기 반응물들은 온도가 낮게 되면 응축되어 원활하게 토치(60)로의 이송이 이루어지지 않게 되는 바, 팬 모터(26)의 구동에 의하여 공기가 히팅 유니트(28)를 거쳐 일정온도(여기서 알맞은 온도는 50±0.1℃)로 가열된 후, 히팅 에어 공급라인(30)을 통해 항온·항습 박스(22)로 유입된다.
따라서, 상기 항온·항습 박스(22)내의 온도는 항상 일정온도를 유지하게 됨으로써, 배관(20)을 유동하는 기체상태의 반응물은 응축되지 않게 된다. 그리고, 상기 항온·항습 박스(22)내에 충진된 고온의 공기는 다시 리턴 라인(32)을 통해 항온·항습 박스(22)의 밖으로 배출된다.
이와 같이, 배출된 공기는 상기 리턴 라인(32)과 팬 모터(26)와의 사이에 설치된 드라이어(34)에 의해 습기가 제거된 상태로 다시 팬 모터(26)에 의해 히팅 유니트(28)를 거쳐 일정온도로 가열된 후, 항온·항습 박스(22)로 유입되는 순환을 반복하게 된다.
따라서, 상기 항온·항습 박스(22)내에는 습기가 없고, 일정온도(50±0.1℃)를 유지하는 공기만 존재하게 된다.
한편, 상기 버블러(10)들내의 반응물들은 상기의 온도를 유지하는 공기에 의해 온도가 높아져 기화될 우려가 있게 된다. 즉, 상기 반응물은 액상의 상태에서 그 온도가 35±0.1℃를 유지하는 것이 가장 바람직한 바, 상기 버블러(10)들이 잠긴 오일 베스(16)내의 오일은 오일온도 감지센서(18)에 의해 감지된 신호에 따라 그 온도가 적정치 못할 경우, 이 신호를 인가받은 ECM이 히터(52)와 컴프레셔(54) 및 콘덴서(56)로 이루어진 냉각장치(50)로 오일순환 신호를 인가하여 상기 오일이 순환펌프(58)에 의해 오일 베스(16)와 냉각장치(50)를 순환하도록 하여 상기의 온도(35±0.1℃)로 유지되게 한다.
따라서, 상기 버블러(10)내의 반응물들은 상기 버블러(10)들이 잠긴 오일 베스(16)내의 오일이 냉각장치(50)를 순환하면서 일정온도를 유지하게 됨으로써, 항온을 유지하게 되며, 상기 버블러(10)에 의해 기화된 반응물들이 배관(20)을 통해매니폴드(21)를 거쳐 토치(60)로 이송될 경우에는, 상기 히팅 시스템을 거쳐 항온·항습 박스(22)로 유입된 고온의 온도에 의해 응축됨이 방지된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 반응물 송출장치 및 이 반응물 송출장치의 자동온도제어방법에 따르면, 실리카 도파로 제조장치의 토치로 기화된 고온의 반응물을 송출하여 화염상태로 웨이퍼에 실리카 도파로 후막을 형성시킬 때, 상기 반응물 송출장치에서 반응물이 저장된 버블러내의 액상상태의 반응물이 항상 적정한 온도상태를 유지하게 되고, 또한 상기 버블러에 의해 기화되어 배관을 통해 매니폴드를 거쳐 토치로 이송될 때에도 항상 기화된 상태의 적정한 온도상태를 유지하게 되는 바, 최적상태로 토치로의 공급이 이루어지게 됨에 따라 실리카 도파로 후막형성이 원활히 이루어지게 되는 효과가 있다.
그리고, 상기 버블러내의 반응물이 기화되어 그 용량이 줄어들게 될 경우, 리필용 반응물 용기로부터 보충되는 바, 상기 버블러내의 반응물 용량이 항상 일정하게 되어 일정한 용량이 토치로 공급되는 바, 이 역시 실리카 도파로 후막형성이 원활히 이루어지게 되는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 실리카 도파로 제조장치의 토치로 혼합된 반응물을 공급하기 위한 반응물 송출장치에 있어서, 액상으로 저장된 반응물들을 기화시켜 배관(20)을 통해 토치(60)로 공급하고, 이 반응물들의 용량을 감지하기 위한 하이레벨 감지센서(12) 및 로우레벨 감지센서(14)가 설치된 버블러(10)들과; 상기 버블러(10)들이 잠기도록 오일이 충진되고, 이 오일의 온도를 감지하기 위한 오일온도 감지센서(18)가 설치된 오일 베스(16)와; 상기 버블러(10)와 오일 베스(16) 및 배관(20)들이 내재되는 항온·항습 박스(22)와; 상기 항온·항습 박스(22)로 고온의 공기를 공급하기 위한 히팅 시스템과; 상기 오일 베스(16)내의 오일이 순환되어 적정온도로 유지되도록 하는 냉각장치(50)와; 상기 버블러(10)내의 반응물 용량이 줄어들 경우, 줄어든 만큼의 반응물을 상기 버블러(10)내로 보충하기 위한 리필 수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반응물 송출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 시스템은 공기를 순환시키기 위한 팬 모터(26)와, 이 팬 모터(26)를 거친 공기를 가열시키는 히팅 유니트(28)와, 이 히팅 유니트(28)를 거쳐 가열된 공기가 항온·항습 박스(22)로 유입되기 위하여 상기 항온·항습 박스(22)의 일측에 형성된 히팅 에어 공급라인(30)과, 상기 항온·항습 박스(22)내의 공기를 다시 밖으로 배출시키기 위하여 상기 히팅 에어 공급라인(30)의 타측에 형성된 리턴 라인(32)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반응물 송출장치.
  3. 제 1항 및 제 2항에 있어서,
    상기 히팅 시스템을 순환하는 공기내의 습기를 제거하기 위하여 상기 리턴 라인(32)과 팬 모터(26) 사이에 드라이어(34)가 설치된 것을 특징으로 하는 반응물 송출장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 리필 수단은, 버블러(10)들와 배관으로 연결되는 리필용 반응물 용기(40)와, 이 리필용 반응물 용기(40)가 설치되는 리필용 용기 박스(42)로 이루어진 것을 특징으로 하는 반응물 송출장치.
  5. 실리카 도파로 제조장치의 토치로 혼합된 반응물을 공급하기 위한 반응물 송출방법에 있어서, 시스템 작동 온에 따라 버블러(10)내의 액상 반응물들이 기화되어 배관(20)을 통해 토오치(60)로 공급될 경우, 상기 버블러(10)들과, 이 버블러(10)들이 잠기는 오일 베스(16)가 내재되는 항온·항습 박스(22)에는 히팅 시스템에 의해 가열된 일정온도의 공기가 순환되면서 습기가 제거되고, 상기 오일 베스(16)내의 오일은 오일 베스(16)에 설치된 오일온도 감지센서(18)에 의해 감지된 신호에 따라 적정온도를 벗어난 경우, 상기 오일이 냉각장치(50)를 순환하면서 적정온도를 유지하도록 하며, 상기 버블러(10)내의 액상 반응물이 기화되어 그 반응물의 용량이 줄어들 경우, 상기 버블러(10)내에 설치된 하이레벨 감지센서(12) 및 로우레벨 감지센서(14)에 의해 감지된 신호에 따라 리필 수단으로부터 반응물이 상기 버블러내로 보충되도록 하는 반응물 송출장치의 자동온도제어 방법.
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