KR100827500B1 - 흑연폼 절연형 관상서셉터를 갖는 ｃｖｄ 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열된 처리챔버(14)내에 도입되는 반응가스에 의하여 결정기재상에 결정층을 증착하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 처리챔버(14)가 석영벽으로 구성되는 반응기 하우징내에 배치되는 다중부분으로 된 흑연튜브(1)내의 캐비티에 의하여 구성된다. 처리챔버(14)의 영역에서, 상기 반응기 하우징은 고주파코일(13)로 둘러싸이고 반응기 하우징의 석영벽(6)과 흑연튜브(1) 사이의 공간이 흑연폼 슬리이브(5)로 충전된다. 단열효과를 개선하기 위하여, 흑연폼 슬리이브(5)가 길이방향의 연속슬리트를 갖는다. 이 슬리트(7)의 폭은 처리온도로 가열하는 중에 예상되는 흑연폼 슬리이브(5)의 원주방향의 최대팽창값 보다 더 크다.
CVD반응기, 처리챔버, 흑연튜브, 흑연폼 슬리이브, 슬리트

Description

흑연폼 절연형 관상서셉터를 갖는 ＣＶＤ 반응기 {CVD REACTOR WITH GRAPHITE-FOAM INSULATED, TUBULAR SUSCEPTOR}
본 발명은 가열된 처리챔버내에 도입되는 반응가스에 의하여 결정기재상에 결정층을 증착하기 위한 장치에 관한 것으로, 처리챔버가 석영벽을 가지며 처리챔버의 영역에서 고주파코일로 둘러싸이는 반응기 하우징내에 배치되는 다중부분으로 된 흑연튜브내의 캐비티이며, 반응기 하우징 벽과 흑연튜브 사이의 공간이 흑연폼 슬리이브로 채워진다.
이러한 형태의 장치는 예를 들어 특허문헌 US 5,879,462 A로부터 알려져 있다. 이 특허문헌에서는 그 하우징 벽이 석영튜브로 구성되고 이 석영튜브의 둘레에 HF 코일이 배치되는 반응기를 기술하고 있다. HF 코일이 석영튜브를 둘러싸고 있는 영역에서, 흑연으로 제조되고 서셉터를 구성하는 튜브가 석영튜브내에 배치된다. 이 흑연튜브는 흑연폼으로 구성되는 슬리이브로 싸여진다. 이 슬리이브는 흑연튜브 보다 낮은 열전도성을 갖는다. 흑연튜브는 HF 코일에 의하여 발생된 와상전류에 의하여 가열된다.
본 발명의 목적은 단열특성을 개선하는데 있다.
이러한 목적은 청구범위에 기재된 본 발명에 의하여 달성된다.
청구항 제1항에서는 흑연폼 슬리이브가 길이방향의 연속슬리트를 가지며 이 슬리트의 폭이 처리온도로 가열하는 중에 예상되는 흑연폼 슬리이브의 원주방향의 최대팽창값 보다 큰 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 따른 장치는 특히 SiC 층을 증착시키는데 이용되며 또한 SiC 층을 승화시키거나 어닐링하는데 이용될 수 있다. 여기에서 처리온도는 1600℃이다. 슬리트형 흑연폼 슬리이브 덕분에, 와상전류의 유도가 현저히 감소된다. 슬리트는 상기 처리온도에서도 폐쇄되지 않으므로 단열을 위하여 사용된 흑연폼 슬리이브의 기생가열(parasitic heating)은 처리온도에서 실질적으로 방지된다. 더욱이, 흑연폼 벽에 형성된 길이방향 슬리트는 흑연폼 슬리이브의 약간의 원주방향 팽창을 허용한다. 본 발명의 바람직한 실시형태의 구성에서, 길이방향 슬리트는 흑연폼 슬리이브의 축선에 평행하게 연장된다. 그러나, 방사상 방향에서 슬리트의 방향은 직선으로 연장되지 않아 직접적인 복사열이 슬리트를 통하여 흑연튜브의 외벽으로부터 통과하는 것이 불가능하다. 슬리트는 V-형인 것이 좋다. 본 발명의 개선된 구조에서, 슬리트에 바로 인접한 흑연 슬리이브의 내벽은 흑연튜브의 외벽으로부터 간격을 두고 있다. 또한 이 간격은 처리온도로 가열중에 예상되는 흑연폼 슬리이브와 흑연튜브의 최대팽창값 보다 더 크다. 따라서, 이 간격은 고온상태에서도 유지된다. 여기에서 흑연튜브와 흑연폼 슬리이브 사이의 일시적인 열교현상(heat bridges)은 전혀 형성되지 않는다. 따라서, 국부적인 가열원으로 유도되고 재질의 피로를 유도할 수 있는 흑연튜브와 흑연폼 슬리이브 사이의 전압 플래쉬오버 및 아크가 방지된다. 바람직한 실시형태의 구성에서, 흑연튜브는 실질적으로 단면이 직사각형이고 이 직사각형의 흑연튜브의 3개 외벽이 슬리이브 내벽으로부터 간격을 두고 배치된다. 이 경우에 있어서 슬리트는 흑연튜브와 물리적으로 접촉하고 있는 슬리이브 내벽으로부터 반대측에 형성되어 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일부를 절개표시한 본 발명 실시형태의 사시도.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도.
CVD 반응기는 반응기 하우징의 벽을 구성하는 석영벽(6)을 갖는다. 대략 중간에서 원통형의 석영벽(6)의 축선의 방향으로 연장된 석영튜브의 내부에는 서셉터를 구성하는 흑연튜브(1)가 배치된다. 예시된 실시형태에서, 흑연튜브(1)는 전체가 4 부분으로 구성된다. 즉, 이 흑연튜브는 외향으로 만곡된 외벽(2')에 의하여 흑연폼 슬리이브(5)의 내벽부분에 물리적으로 지지된 베이스(2)로 구성된다. 베이스(2)의 양측에서 흑연튜브(1)는 두 측부(3)에 의하여 베이스(2)로부터 간격을 두고 고정된 상측부(4)를 갖는다.
상측부(4)의 외벽도 역시 외향만곡형이다.
베이스(2), 측부(3) 및 상측부(4)에 의하여 형성되는 공간이 처리챔버(14)이다.
흑연튜브(1)는 반응기 하우징의 석영벽(6)으로부터 간격을 두고 있다. 이 간격을 둔 공간에 흑연폼 슬리이브(5)가 충전된다. 흑연폼 슬리이브(5)는 실질적으로 흑연튜브(1)의 외형윤곽의 형상인 중앙공간을 갖는다. 그러나, 이 공간은 커서 베이스의 외벽(2')만이 흑연폼 슬리이브(5)의 공간의 내벽에 물리적으로 접촉된다. 측벽(3')이 흑연폼 슬리이브 공간의 내벽측부(9)로부터 간격을 두고 배치된다. 베이스의 외벽(2')으로부터 반대방향으로 향하는 상측부(4)의 상측부 벽(4')도 역시 베이스의 외벽의 반대측에 놓인 공간의 상측부 내벽(8)으로부터 간격을 두고 배치되어 있다.
흑연폼 슬리이브(5) 전체를 통하여 석영벽(6)측으로 연장된 V-형 슬리트가 대략 상측부(4)를 향하는 내벽(8)의 중앙에서 시작한다. 이 슬리트(7)는 흑연튜브(1) 또는 석영벽(6)의 길이방향(축방향)으로 직선으로 연장된다. 반대로, 방사상 방향, 즉 흑연튜브(1)로부터 반응기 하우징의 석영벽(6)을 향하는 방향으로는 슬리트(7)는 직선으로 연장되지 않는다. 이는 서로 직각을 이루는 두 슬리트 부분(7')(7")으로 이루어져 상측부 외벽(4')으로부터 복사되는 복사열이 직접 석영벽(6)으로 통과하지 못하도록 한다.
서로 대향된 슬리트의 두 벽(11)(12)은, 이 슬리트의 두 벽(11)(12)이 1600℃ 이상의 처리온도에서도 서로 접촉하지 않도록 간격을 두고 있다. 흑연튜브 외벽과 흑연폼 슬리이브 내벽 사이의 갭은 동일한 폭을 갖는다.
상측부(4)에서의 갭은 측부(3)의 갭(2mm) 보다 약간 좁을 수 있다(1.5mm).
이상으로 설명된 모든 구성은 본질적으로 본 발명에 속한다. 우선권주장서류의 내용은 전체적으로는 본원 출원의 내용에 포함되고 부분적으로는 이들 서류의 특징이 본원 출원의 청구범위에 포함되어 있다.

Claims (7)

  1. 처리온도까지 가열된 처리챔버(14)내에 도입되는 반응가스에 의하여 결정기재상에 결정층을 증착하기 위한 장치로서, 처리챔버(14)가, 석영벽을 가지면서 처리챔버(14)의 영역에서 고주파코일(13)로 둘러싸이는 반응기 하우징내에 배치되는 다중부분으로 된 흑연튜브(1)내의 캐비티이며, 반응기 하우징의 석영벽(6)과 흑연튜브(1) 사이의 공간이 흑연폼 슬리이브(5)로 충전되는 반응가스에 의한 결정기재상에서의 결정층의 증착장치에 있어서, 흑연폼 슬리이브(5)가 길이방향 및 방사상 방향으로 연장된 연속적인 슬리트를 가지며 이 슬리트(7)의 폭이 처리온도까지 가열하는 도중에 예상되는 흑연폼 슬리이브(5)의 원주방향의 최대팽창값 보다 더 큼을 특징으로 하는 반응가스에 의한 결정기재상에서의 결정층의 증착장치.
  2. 제1항에 있어서, 슬리트(7)가 흑연폼 슬리이브(5)의 길이방향(축선방향)과는 평행하게 연장되지만, 방사상 방향으로는 직선으로 연장되지 않음을 특징으로 하는 반응가스에 의한 결정기재상에서의 결정층의 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서, 슬리트(7)가 V-형임을 특징으로 하는 반응가스에 의한 결정기재상에서의 결정층의 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서, 슬리트의 전체길이를 통하여, 슬리트(7)에 인접한 슬리이브의 내벽(8)이 흑연튜브(1)의 외벽(4')으로부터 간격을 두고 있되 이 간격은 상기 처리온도까지 가열하는 도중에 예상되는 흑연폼 슬리이브(5)와 흑연튜브(1)의 최대팽창값 보다 더 큼을 특징으로 하는 반응가스에 의한 결정기재상에서의 결정층의 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 흑연튜브는 직사각형의 단면을 가지되, 3개의 측벽(3')과 외벽(4')이 흑연폼 슬리이브의 내벽(8)과 내벽측부(9)로부터 간격을 두고 배치됨을 특징으로 하는 반응가스에 의한 결정기재상에서의 결정층의 증착 장치.
  6. 제4항에 있어서, 슬리트(7)가 흑연폼 슬리이브(5)와 물리적으로 접촉하는 흑연튜브의 외벽(2')의 반대쪽에 있는 흑연폼 슬리이브의 내벽(8)의 중심에 배치됨을 특징으로 하는 반응가스에 의한 결정기재상에 결정층의 증착 장치.
  7. 삭제
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