KR100450974B1

KR100450974B1 - 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치

Info

Publication number: KR100450974B1
Application number: KR10-2001-0076930A
Authority: KR
Inventors: 송시호; 이동희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2004-10-02
Also published as: KR20030046705A

Abstract

본 발명은 액상의 원료물질을 기체상태로 상변화시키는 버블러와, 상기 버블러에 액상의 원료물질을 공급하는 원료탱크와, 상기 버블러와 원료탱크 사이에 설치되어 상기 버블러로 공급되는 원료물질의 유량을 조절하는 조절부를 포함하는 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치에 있어서, 그 내부에 상기 버블러 및 원료탱크가 설치되는 항온조와; 상기 버블러의 외주면 일측 또는 그 내부에 설치되어, 상기 버블러 내의 원료물질의 상한 레벨 및 하한 레벨을 검출하는 레벨센서와; 상기 레벨센서로부터 하한 레벨이 검출되면 원료물질 공급신호를 발생시키고, 상기 레벨 센서로부터 상한 레벨이 검출되면 원료물질 공급중단 신호를 발생시켜 상기 조절부를 제어하는 제어부를 구비하는 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 제어장치를 개시한다. 상기와 같은 원료물질 제어장치는 소정의 항온조 내에 설치되어 버블러에 일정 온도의 원료물질을 자동으로 보충하므로써, 공정지연을 방지하고, 기체상태로 상변화하는 원료물질의 양을 일정하게 유지하여 증착되는 광섬유 모재의 품질이 향상되었다.

Description

변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치 {RAW MATERIAL VAPORIZATION VOLUME CONTROLLING DEVICE FOR MODIFIED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION PROCESS}

본 발명은 광섬유 모재에 관한 것으로서, 특히 광섬유 모재 제조 장치의 원료물질 기화량 유지장치에 관한 것이다.

광통신은 일반적인 케이블을 이용한 전기적인 통신방식보다 더 많은 양의 정보를 신속하게 전달할 수 있으며, 전파 또는 자기장등의 간섭을 받지 않으므로, 더 나은 품질의 통신이 가능하다. 이와 같은 광통신에서는 광신호 전송로로서 광섬유를 이용하는데, 광섬유는 모재로부터 소정 직경의 광섬유로 인발된다.

상기 광섬유 모재를 제조하는 방법으로는 액상 증착법과 기상 증착법(Vapor-phase Depositon)으로 분류될 수 있다. 상기 액상 증착법으로는 솔-젤(sol-gel) 공법이 대표적인데, 솔-젤 공법은 액체 상태의 원료 물질을 몰드에 넣고 젤 상태로 만든 후 소결시켜 실리카 글래스를 제조하는 공법으로서, 전반적으로 저온에서 진행되어 생산 원가가 낮고, 목적물의 조성을 조절하기가 용이한 방법이다.

한편, 광섬유 모재 제조를 위한 기상 증착법으로는 변형 화학 기상 증착법(modified chemical vapor deposition: MCVD), 기상축 증착법(vapor phase axial deposition: VAD), 외부 기상축 증착법(outside vapor deposition: OVD) 등의 방법이 있다. 상기한 기상 증착법들은 소정의 타겟로드(target rod) 또는 유리재질의 튜브를 가열하면서, 동시에 기체상태의 원료물질을 공급하여 상기 타겟로드또는 튜브상에 수트를 생성시키므로써 광섬유 모재를 완성해 가는 것이다.

상기한 기상 증착법들 중, 특히 상기 변형화학 기상 증착법은 최초 액상의 원료물질이 소정의 원료물질 공급장치에서 기체상태로 상변화하여 광섬유 모재 증착로로 공급된다.

도 1은 종래의 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치(10)를 설명하기 위한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 변형 화학기상 증착 공정의 기화량 유지장치(10)는, 버블러(11)와, 원료탱크(13)와, 제어부(15)와, 밸브(17)와, 항온조(19)를 구비한다.

상기 버블러(11)는 액상의 원료물질에 기체상태의 산소 등을 공급하여 기체상태로 상변화시켜 광섬유 모재 내부로 공급하는 장치로서, 원료물질의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 상기 항온조(19)내에 설치된다. 상기 원료탱크(13)는 상기 버블러(11) 내에 원료물질을 보충하기 위한 장치이다. 상기 제어부(15)는 상기 버블러(11) 내에 원료물질이 충분하지 못할 경우 원료물질 보충을 위해 상기 밸브(17)를 개방 또는 폐쇄 명령을 발생시키는 장치이다.

그런데, 광섬유 모재 증착을 반복하면 버블러(11)내에 원료물질의 양은 감소하게 되며, 버블러(11)내 원료물질의 양이 감소하게 되면, 산소의 공급량과는 상관없이 기체상태로 변화하여 광섬유 모재 증착로로 공급되는 원료물질의 양은 감소하게 된다. 이는 광섬유 모재의 증착량을 다르게 하기 때문에, 광섬유 모재의 품질을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 상기 밸브를 적절하게 조절하여 상기 원료탱크로부터 상기 버블러로 원료물질을 보충시킬수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 종래의 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치는 작업자가 직접 버블러 내 원료물질의 잔량을 육안으로 확인하여, 보충해야 할 경우에 제어부를 조작하여 필요한 양을 공급하였다. 이는 전체적인 공정의 진행을 지연시킬 뿐만 아니라, 작업자가 제어부를 조작하기 위해서는 버블러나 원료탱크에 접근해야 하는데 이때, 적은 양의 원료물질 누출이 있을 경우라도 인체에 유해하여 안전사고의 위험성이 있으며, 또한 원료탱크로부터 버블러로 보충되는 원료물질의 양이 작업자에 따라 달라지기 때문에, 양질의 광섬유 모재 제조가 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 버블러에 원료물질을 공급하더라도 버블러만이 항온조 내에 설치되어 있기때문에 새로이 공급되는 원료물질과 이미 버블러 내에 남아 있는 원료물질의 온도차 역시 광섬유 모재의 품질을 저하시키기 때문에, 별도로 버블러 내의 온도를 환원하기 위한 공정지연이 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 작업자의 직접적인 조작을 최소화하고, 원료물질을 보충해야 할 시점을 적절하게 선정하여 보충해야 할 양을 자동으로 공급하며, 버블러에 공급되는 원료물질의 온도를 일정하게 유지시켜 연속적인 공정의 흐름을 유지함과 동시에, 광섬유 모재의 품질을 향상시킬 수 있는 원료물질 기화량 유지장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치는, 상기 버블러에 액상의 원료물질을 공급하는 원료탱크와, 그 내부에 상기 버블러 및 원료탱크가 설치되는 항온조와, 상기 버블러와 원료탱크 사이에 설치되어 상기 버블러로 공급되는 원료물질의 유량을 조절하는 조절부를 포함하는 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치에 있어서, 그 내부에 상기 버블러 및 원료탱크가 설치되는 항온조와; 상기 버블러의 외주면 일측 또는 그 내부에 설치되어, 상기 버블러 내의 원료물질의 상한 레벨 및 하한 레벨을 검출하는 레벨센서와; 상기 레벨센서로부터 하한 레벨이 검출되면 원료물질 공급신호를 발생시키고, 상기 레벨 센서로부터 상한 레벨이 검출되면 원료물질 공급중단 신호를 발생시켜 상기 조절부를 제어하는 제어부를 구비한다.

도 1은 종래의 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치를 설명하기 위한 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치를 설명하기 위한 구성도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치를 설명하기 위한 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

21 : 버블러 23 : 원료탱크

25 : 조절부 30 : 항온조

31a, 33a : 상한 레벨 센서 31b, 33b : 하한 레벨 센서

35 : 유리관 40 : 제어부

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치(20)를 설명하기 위한 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치(20)는 버블러(21)와, 원료탱크(23)와, 조절부(25)와, 레벨 센서(31a, 31b)와, 제어부(40)와, 항온조(30)를 구비한다.

상기 버블러(21)는 액상의 원료물질을 기체상태로 상변화시켜 광섬유 모재내부로 공급한다. 상기 원료물질로는 SiCl₄(액상) 또는 GeCl₄(액상)가 대표적이며, 상기 액상의 원료물질이 충진된 버블러(21) 내에 산소기체를 공급하여 기체상태로 상변화시키게 된다.

상기 원료탱크(23)는 상기 버블러(21)에 원료물질을 보충하기 위한 장치이다. 상기 버블러(21)의 원료물질 충진 용량은 제한되므로, 다수의 광섬유 모재 증착과정을 거치면 원료물질이 소모되면 상기 버블러(21)의 원료물질을 보충하는 것이다.

상기 조절부(25)는 상기 버블러(21)와 원료탱크(23) 사이에 설치되어 원료물질의 공급량을 조절하게 되며, 상기 제어부(40)의 신호에 따라 동작하게 된다.

상기 레벨 센서(31a, 31b)는 상기 버블러(21) 내 원료물질의 양을 감지하기 위한 장치로서, 상기 버블러(21)의 외주면 일측에 설치되어 상기 버블러(21) 내 원료물질의 상한 레벨과 하한 레벨을 감지한다. 이때, 상기 레벨 센서(31a, 31b)는 상한 레벨 센서(31a)와 하한 레벨 센서(31b)를 각각 구비할 수 있으며, 그 위치는 상기 버블러(21) 내 원료물질의 양이 일정 수준의 범위 안에 유지 될수 있게 결정된다.

상기 제어부(40)는 상기 하한 레벨 센서(31b)로부터 원료물질의 하한 레벨을 감지한 신호가 검출되면, 상기 조절부(25)를 개방하여 상기 원료탱크(23) 내의 원료물질이 상기 버블러(21)로 공급되게 하며, 상기 상한 레벨 센서(31a)로부터 원료물질의 상한 레벨을 감지한 신호가 검출되면, 상기 조절부(25)를 폐쇄하여 상기 버블러(21)에 더 이상 원료물질이 공급되지 않도록 한다.

상기 항온조(30)내부에 상기 버블러(21)와 원료탱크(23)를 모두 설치하여, 상기 원료탱크(23)로부터 상기 버블러(21)로 공급되는 원료물질의 온도를 상기 버블러(21)내 원료물질의 온도와 같게 유지시키므로써, 원료물질 공급후 상기 버블러(21)내 원료물질의 온도를 상변화시 온도로 환원하기 위한 별도의 가열공정이 불필요하게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치(50)를 설명하기 위한 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치(20)는 버블러(21)와, 원료탱크(23)와, 조절부(25)와, 레벨 센서(33a, 33b)와, 제어부(40)와, 항온조(30)를 구비한다.

본 실시예는 선행 실시예와 동일한 구성이나, 상기 레벨 센서(33a, 33b)가 소정의 유리관(35) 내에 삽입되어 상기 버블러(21)내에 설치되는 것이 다르다. 이는 선행 실시예보다 상기 버블러(21) 내 원료물질의 양을 정확하게 측정할 수 있다.

이상 두 가지 실시예에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 상기 레벨 센서(31a, 31b)를 이용하여 상기 버블러(21) 내 원료물질의 잔량을 일정 범위 내에서 지속적으로 유지하므로써, 기체상태로 상변화 하는 원료물질의 양을 균일하게 하여 광섬유 모재 증착로에서 진행되는 모재의 증착속도를 일정하게 한다. 결과적으로, 광섬유 모재의 증착속도가 일정하게 유지되므로써, 양질의 광섬유 모재를 얻을수 있다.또한, 상기 버블러(21)와 원료탱크(23) 내의 원료물질 온도를 같게 유지시켜 버블러 내 원료물질의 온도를 환원하기 위한 별도의 공정이 불필요하게 되었다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치는 액상의 원료물질을 기체상태로 상변화시키는 버블러 내에 원료물질의 양을 일정하게 유지할 수 있으므로, 액체상태에서 기체상태로 상변화하는 원료물질의 양을 일정하게 유지하며, 결과적으로 광섬유 모재 품질의 향상에 기여하게 되었다. 더욱이, 작업자가 직접 버블러 내 원료물질의 잔량을 확인하고, 제어부를 조작하여 원료물질을 공급할 필요가 없으므로, 공정 지연을 방지하고, 안전사고의 위험성을 줄이게 되었다. 더욱이, 버블러와 원료탱크를 동일한 항온조 내에 설치하므로써 버블러 내 원료물질과 원료탱크 내 원료물질의 온도를 동일하게 유지할 수 있게 되어 버블러로 원료물질을 공급한 후 버블러 내 온도를 환원하기 위한 별도의 가열공정이 불필요하게 되므로, 공정시간을 단축하며 생산 비용이 절감되었다.

Claims

액상의 원료물질을 기체상태로 상변화시키는 버블러와, 상기 버블러에 액상의 원료물질을 공급하는 원료탱크와, 그 내부에 상기 버블러 및 원료탱크가 설치되는 항온조와,상기 버블러와 원료탱크 사이에 설치되어 상기 버블러로 공급되는 원료물질의 유량을 조절하는 조절부를 포함하는 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치에 있어서,

그 내부에 상기 버블러 및 원료탱크가 설치되는 항온조와;

상기 버블러의 외주면 일측에 설치되어, 상기 버블러 내의 원료물질의 상한 레벨 및 하한 레벨을 검출하는 레벨 센서와;

상기 레벨 센서로부터 하한 레벨이 검출되면 원료물질 공급신호를 발생시키고, 상기 레벨 센서로부터 상한 레벨이 검출되면 원료물질 공급중단 신호를 발생시켜 상기 조절부를 제어하는 제어부를 구비함을 특징으로 하는 변형 화학기상 증착공정의 원료물질 기화량 유지장치.
제1 항에 있어서, 상기 레벨 센서는

상기 버블러의 상부에 설치되는 상한 레벨 센서와;

상기 버블러의 하부에 설치되는 하한 레벨 센서를 구비함을 특징으로 하는 변형 화학기상 증착공정의 원료물질 기화량 유지장치.
삭제
액상의 원료물질을 기체상태로 상변화시키는 버블러와, 상기 버블러에 액상의 원료물질을 공급하는 원료탱크와, 상기 버블러와 원료탱크 사이에 설치되어 상기 버블러로 공급되는 원료물질의 유량을 조절하는 조절부를 포함하는 변형 화학기상 증착 공정의 원료물질 기화량 유지장치에 있어서,

그 내부에 상기 버블러 및 원료탱크가 설치되는 항온조와;

상기 버블러의 내부에 설치되어, 상기 버블러 내의 원료물질의 상한 레벨 및 하한 레벨을 검출하는 레벨 센서와;

상기 레벨 센서로부터 하한 레벨이 검출되면 원료물질 공급신호를 발생시키고, 상기 레벨 센서로부터 상한 레벨이 검출되면 원료물질 공급중단 신호를 발생시켜 상기 조절부를 제어하는 제어부를 구비함을 특징으로 하는 변형 화학기상 증착공정의 원료물질 기화량 유지장치.
제4 항에 있어서, 상기 레벨 센서는

상기 버블러의 상부에 설치되는 상한 레벨 센서와;

상기 버블러의 하부에 설치되는 하한 레벨 센서를 구비하며,

소정의 유리관 내부에 삽입되어 상기 버블러 내에 설치됨을 특징으로 하는 변형 화학기상 증착공정의 원료물질 기화량 유지장치.
삭제