KR100980381B1 - Gas sealing apparatus and chemical vapor deposition reaction chamber apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
두 개의 평탄면을 밀착시켜 기체가 새는 것을 방지하는 기체 밀봉장치를 제시한다(disclose). 본 발명에 따른 기체를 밀봉장치의 대표적인 응용예는 화학기상 증착용 반응챔버이다. 본 발명에 따른 이 기체 밀봉장치는, 상위부와 하위부로 구성되어 있는데 이 상위부의 아랫부분과 하위부의 윗부분이 두개의 평탄면을 이루고 있으며 이 두개의 평탄면을 밀착시키는 수단으로는 본 발명에 의한 이들 두개의 평탄면들 간의 경사각을 조절해 주는 경사각 조절수단과 이 경사각 조절수단을 구동시켜주는 구동장치에 의한 것이다. 본 발명에 의한 이 기계적 기체 밀봉장치의 구조는 간단하고 또 구동이 간편하며, 또 장치의 유지, 보수, 조정등이 매우 간단하다. A gas seal that closes the two flat surfaces to prevent gas leakage is suggested. A representative application of the gas sealing apparatus according to the present invention is a reaction chamber for chemical vapor deposition. The gas sealing device according to the present invention is composed of an upper part and a lower part, and the lower part of the upper part and the upper part of the lower part form two flat surfaces, and means for bringing the two flat surfaces into close contact with each other according to the present invention. The inclination angle adjusting means for adjusting the inclination angle between these two flat surfaces and the driving device for driving the inclination angle adjusting means. The structure of the mechanical gas sealing device according to the present invention is simple and easy to drive, and the maintenance, repair and adjustment of the device is very simple.
Description
도 1은 종래의 기체 밀봉장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a conventional gas sealing device.
도 2는 종래의 기체 밀봉장치의 문제점을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual view for explaining the problem of the conventional gas sealing device.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 기체 밀봉장치의 개념도이다. 3 is a conceptual diagram of a gas sealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 밀봉장치의 개념도이다. 4 is a conceptual diagram of a gas sealing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 기체 밀봉장치의 개념적인 사시도이다.5 is a conceptual perspective view of the gas sealing apparatus of FIG. 4.
도 6은 도 5의 "A"부분인 경사각 조절장치를 확대한 단면도이다.FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the inclination angle adjusting device that is part “A” of FIG. 5.
도 7은 도 5의 지지판과 지지봉의 상대적인 위치를 개념적으로 보여주는 평면도이다.7 is a plan view conceptually illustrating a relative position of the support plate and the support rod of FIG. 5.
도 8a는 도 5의 지지판에 대하여 지지봉이 수직으로 위치하는 것을 개념적으로 보여주는 개념도이다. FIG. 8A is a conceptual diagram conceptually showing that the support rod is vertically positioned with respect to the support plate of FIG. 5.
도 8b는 도 5의 지지판에 대하여 지지봉이 주어진 각도 만큼 상대적으로 기울어져 있는 것을 보여주는 개념도이다. FIG. 8B is a conceptual diagram showing that the support rod is inclined relatively by a given angle with respect to the support plate of FIG. 5.
도 9는 본 발명에 따른 지지판과 지지봉간의 상대적인 위치를 보여주는 다른 실시예의 개념도이다. 9 is a conceptual diagram of another embodiment showing the relative position between the support plate and the support bar according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 지지판과 지지봉간의 상대적인 위치를 보여주는 또다른 실시예의 개념도이다. 10 is a conceptual diagram of another embodiment showing the relative position between the support plate and the support bar according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 지지판과 지지봉간의 상대적인 위치를 보여주는 또 하나의 다른 실시예의 개념도이다. 11 is a conceptual diagram of another embodiment showing the relative position between the support plate and the support bar according to the present invention.
도 12는 도 11에서 지지판과 지지봉이 수직으로 위치하고 있음을 보여주는 단면도이다.FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating that the support plate and the support bar are vertically positioned in FIG. 11.
도 13은 본 발명에 따른 기체 밀봉장치를 적용한 화학 기상 반응장치의 개념도이다. 13 is a conceptual diagram of a chemical vapor reaction apparatus to which a gas sealing apparatus according to the present invention is applied.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기체 밀봉장치의 개념도이다.14 is a conceptual diagram of a gas sealing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 또 하나의 다른 실시예에 따른 기체 밀봉장치의 개념도이다.15 is a conceptual diagram of a gas sealing apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 기체 밀봉장치 및 이를 적용한 화학 기상 증착 반응장치에 관한 것으로서, 보다 구체적인 응용으로는 예를 들어서 고진공으로 유지되는 반응챔버 내에서 화학 기상 증착 반응 공정을 수행하는 화학 기상 증착 반응장치에 관한 것이다. 하지만 본 발명에 의한 기체 밀봉장치는 그 응용분야가 다양하다.The present invention relates to a gas sealing apparatus and a chemical vapor deposition reactor using the same, and more particularly, to a chemical vapor deposition reactor for performing a chemical vapor deposition reaction process in a reaction chamber maintained at high vacuum, for example. . However, the gas sealing device according to the present invention has various applications.
특히, 기판이 장착되어 있는 화학 기상증착용 반응챔버내에 기체 상태의 원료를 공급하여 기판 표면에 박막을 형성하는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법 또는 기판 표면에 형성된 박막을 일정한 패턴으로 식각하는 플라즈마 식각 방법등이 반도체 제조 공정에서 자주 쓰인다. 화학 기상 증착법은 스퍼터링에 의한 물리적 기상 증착법에 비하여 단차피복성이 좋고, 박막이 증착되는 기판의 손상이 적으며, 대량 생산에 효과적이기 때문에 널리 사용된다. In particular, the chemical vapor deposition (CVD) method of forming a thin film on the surface of a substrate by supplying a gaseous raw material into a chemical vapor deposition reaction chamber in which the substrate is mounted, or etching the thin film formed on the surface of the substrate in a predetermined pattern. Plasma etching method is often used in the semiconductor manufacturing process. The chemical vapor deposition method is widely used because the step coverage is better than the physical vapor deposition method by sputtering, the damage of the substrate on which the thin film is deposited, and it is effective for mass production.
한편, 기판표면에 형성하는 박막의 특성을 정밀하게 제어하는 데에는 기판마다 동일한 공정 조건을 적용할 수 있는 반응챔버에 기판을 하나씩 넣고 박막을 형성하는 매엽식(Single Wafer Type)이 사용되고 있다. 매엽식 화학 기상 증착장치에서는 보통 로봇을 써서 기판을 반응챔버내로 로딩 및 언로딩하기 때문에 로봇이 움직일 수 있는 공간이 필요하다. On the other hand, in order to precisely control the characteristics of the thin film formed on the substrate surface, a single wafer type is used in which one substrate is placed in a reaction chamber in which the same process conditions can be applied to each substrate. In single-sheet chemical vapor deposition, a robot is usually used to load and unload a substrate into the reaction chamber, which requires space for the robot to move.
하지만, 소량의 원료 기체를 써서 원하는 두께의 막을 형성하거나 원료 기체를 순차적으로 공급하는 화학 기상 증착법 특히 원자층 증착방법(ALD-Atomic Layer Deposition)에서는 원료 기체의 전환을 빠르게 하기 위해서 기판이 장착되는 반응챔버내의 부피(volume)를 줄일 필요가 있다. 로봇이 기판을 덮개가 열린 반응 챔버내부로 이송한 후 반응챔버를 밀폐시키기 위해서 반응챔버의 부피가 작도록 챔버를 만들고 이 반응챔버의 상위부와 하위부를 밀착시켜 기판 위의 공간을 줄임으로써 상기한 신속한 기체전환의 목적을 달성할 수 있다. However, in the chemical vapor deposition method in which a small amount of raw material gas is used to form a film having a desired thickness or the raw material gas is sequentially supplied, a reaction in which a substrate is mounted to accelerate the conversion of the raw material gas is particularly performed in ALD-Atomic Layer Deposition. There is a need to reduce the volume in the chamber. After the robot transfers the substrate into the reaction chamber with the lid open, the chamber is made to have a small volume of the reaction chamber to seal the reaction chamber, and the upper and lower portions of the reaction chamber are closely contacted to reduce the space on the substrate. The purpose of rapid gas shift can be achieved.
도 1은 이러한 목적을 달성하기 위한 화학 기상 증착 반응장치의 구조를 보여주는 간단한 개념도이다. 1 is a simple conceptual diagram showing the structure of a chemical vapor deposition reactor to achieve this object.
도 1을 참조하면, 세라믹 등으로 구성된 주챔버(100) 내에는 반응챔버(240)가 장착되어 있고, 상기 반응챔버(240)는 내부에 일정한 반응챔버공간(250)을 갖도 록 반응챔버 상위부(200)와 반응챔버 하위부(300)로 구성되어 있다. 하위부(300)의 윗표면에는 화학 기상 증착 공정이 진행될 기판(400)이 위치하고 있으며, 그 중앙부에 장착된 상하로 움직이는 리프터(370)와 주챔버(100)의 측벽에 있는 도어(도시안됨)를 통하여 로봇에 의해 기판(400)을 로딩 및 언로딩하게 된다. 리프터(370)는 리프터 지지대(380)와 리프터 고정장치(390)에 의해 주챔버(100)의 바닥(302)에 고정되어 있다. 주챔버(100)에는 불활성 기체를 유입할 수 있는 유입구(110) 및 이들 가스를 배출을 할 수 있는 배출구(120)가 마련되어 있다.Referring to FIG. 1, a
반응챔버(240)의 상위부(200)의 중앙에는 반응 기체가 유입되는 기체 유입관(230)이 위치하고 있으며, 기판(400)의 상측에서 반응기체를 분산시킬 수 있는 샤워헤드(210)가 기체 유입관(230)의 연장인 원통형드럼(220)의 내부에 장착되어 있다. 반응챔버공간(250)에 유입된 반응 기체는 화학 기상 증착반응이 끝난 후 화살표로 표시된 바와 같이 반응챔버 상위부(200)의 내벽(202)과 원통형 드럼(220)의 외벽(222) 그리고 기체유입관(230)의 외벽(232)과의 사이에 형성된 기체 배출관(520)을 통하여 배출펌프(140)에 의해 반응챔버(240)의 외부로 배출된다.In the center of the
한편, 상기 반응챔버(240)의 하위부(300)는 상하로 움직인다. 하위부(300)는 주챔버(100)의 바닥(150)에 고정되어 있는 고정축(130)과, 이 고정축을 따라 모터(360)와 모터축(350)에 의해 상하 이동이 가능한 이동판(340)과, 이 이동판(340)에 고정이 되어 잊음으로써 이동판(340)의 상하 운동에 의해 상하 이동이 가능한 구동축(330)과, 이 구동축(330)의 상부와 연결되어 연동되는 보조지지판(320)과, 이 보조지지판(320)과 반응챔버 하위부(300)를 고정시켜주는 고정핀(310)에 의해 상기 반응챔버(240)의 하위부(300)가 상하로 움직인다. On the other hand, the
따라서, 도 1에서와 같이 주챔버(100) 내에 반응챔버 상위부(200)와 하위부(300)를 두 부분으로 나누어진 구조로 만들어 줌으로써 기판(400)의 로딩/언로딩도 용이하고 반응기체의 전환도 빠르게 수행할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 1, the reaction chamber
한편, 반응기체의 누출에 의해서 반응챔버(240)의 외부벽(242, 244)에 원치 않는 막이 생기는 것을 방지하기 위해서 밀착시킨 반응챔버(240)의 상위부(200)와 하위부(300)를 잘 밀착시킴으로써 그 밀착 표면(246, 248) 사이의 틈으로 기체가 빠져나가는 것을 막을 필요가 있다. On the other hand, the
본 발명의 주 목적은 상기한 기체 유출 문제를 해결하는데 있다. The main object of the present invention is to solve the gas outflow problem described above.
도 2는 이러한 종래 기술의 문제점을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도이다. Figure 2 is a schematic diagram schematically illustrating the problem of the prior art.
일반적으로 주어진 소재를 연마하여 반응챔버(240a)의 상위부(200a)와 하위부(300a)가 맞나는 밀착표면(246a, 248a)의 평탄도를 0.006mm까지 가공할 수 있다. 이렇게 평탄한 면을 밀착시켰을 때 최대 0.012mm인 틈이 생길 수 있는데 이 틈을 통해 빠져나가는 기체의 양은 일반적으로 무시할 수 있을 정도로 작다. 그러나, 종래에는 반응챔버(240a)의 상위부(200a)와 하위부(300a)가 상대적으로 운동하기 위해서는 상위부(200a)와 하위부(300a)를 따로 조립할 필요가 있고, 이렇게 따로 조립한 반응챔버의 상위부(200a)와 하위부(300a)의 평탄면들을 완벽하게 평행하게 유지할 수 없기 때문에 두 평탄면은 0°보다 큰 각도(θ1a)를 이룬다. In general, the flatness of the
0°보다 큰 각도를 이룬 두 평탄면(246a와 248a)을 기존하는 모터(360a)를 사용해서 밀착시키면 도 2에 과장해서 보인 것처럼 주어진 각도(θ1a) 만큼의 틈 때문에 기체가 빠져나가는 것을 막을 수 있을 정도로 두 평탄면(246a, 248a)을 밀착시킬 수 없다. 종래의 기술에서는 기어 모터(360a)와 구동축(350a)에 의해 구동력을 전달받은 보조지지판(340a)의 상하 이동에 의해 고정핀(310a)과 연결된 하위부(300a)가 상기 두평탄면(246a, 248a)에 수직으로만 이동하기 때문에 도 2에서와 같은 틈이 생기게 된다. If two
직관적인 해결책은 마이크로미터를 써서 한 평탄면의 각도를 정밀히 조절하여 다른 평탄면에 평행하게 맞추는 것이지만 마이크로미터로 평탄면의 각도를 조절하는 과정이 번거롭고 까다로우며 또 반응챔버(240a)장치의 보수를 위해 장치를 분해했다가 다시 조립할 때마다 이 과정을 되풀이해야 하는 문제가 있다.An intuitive solution is to use a micrometer to precisely adjust the angle of one flat surface to make it parallel to the other flat surface, but the process of adjusting the angle of the flat surface with a micrometer is cumbersome and difficult, and also the maintenance of the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 두 개의 평탄면을 밀착시켜 기체가 새는 것을 방지하는 기체 밀봉장치 및 이를 적용한 화학 기상 증착을 위한 반응장치를 제공(disclose)하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a gas sealing device for preventing gas leakage by contacting two flat surfaces and a reaction device for chemical vapor deposition using the same.
상기 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체 밀봉장치의 뼈대는, 속이 비어있고 바닥이 열려있는 원통모양의 아랫부분의 가장자리를 따라 표면이 평탄한 제1 평탄면을 갖는 제1 원통모양, 상기 제1 원통모양의 상기 제1 평탄면과 더불어 내부 공간을 유지할 수 있도록 또 하나와 속이 비어있고 위가 열려있는 원통모양의 윗부분의 가장자리를 따라 표면이 평탄한 제2 평 탄면을 갖는 제2 원통모양, 상기 제1 원통모양에 대하여 상기 제2 원통모양을 압착 또는 이격시킬 수 있는 있는 구동수단, 그리고 상기 구동수단에 의해 상기 제1 평탄면에 대항하여(againt) 상기 제2 평탄면을 밀착시킬 수 있도록 상기 제2 원통모양의 경사각을 조절할 수 있는 경사각 조절수단등으로 구성되어 있다. The skeleton of the gas sealing device according to the present invention for achieving the technical problem to be achieved by the present invention, the first hollow surface having a first flat surface having a flat surface along the edge of the lower portion of the cylindrical shape open bottom And a second flat surface having a flat surface along the edge of the upper part of the hollow and open top of the cylindrical shape so as to maintain an internal space with the first flat surface of the first cylindrical shape. 2 a cylindrical shape, driving means capable of pressing or spaced apart from the second cylindrical shape with respect to the first cylindrical shape, and the second flat surface against the first flat surface by the driving means. It is composed of an inclination angle adjusting means for adjusting the inclination angle of the second cylindrical shape to be in close contact.
상기 경사각 조절수단으로는 매우 견고한 탄성체이거나, 상기 제2 원통모양과 상기 구동수단을 결합시키는 약간 움직이는(with slight tolerance) 조인트의 구조를 사용할 수 있으며, 상기 구동수단으로는 기어 모터, 유압 또는 공압 실린더를 사용할 수 있지만, 유압 또는 공압을 이용한 유체 실린더가 바람직하다.The inclination angle adjusting means may be a very rigid elastic body or a structure of a slightly movable joint that couples the second cylindrical shape and the driving means, and the driving means may include a gear motor, a hydraulic or pneumatic cylinder. Can be used, but a fluid cylinder using hydraulic or pneumatic is preferred.
그리고, 상기 경사각 조절수단은 상기 제2 원통모양의 중앙부에 위치시키는 것이 바람직하며, 상기 제2 원통모양의 하위부의 원주 주변(circumference)을 따라 동일한 간격으로 복수개를 배치하는 것이 바람직하다. Preferably, the inclination angle adjusting means is positioned at the center of the second cylindrical shape, and a plurality of the inclination angle adjusting means is disposed at equal intervals along the circumference of the lower portion of the second cylindrical shape.
한편, 상기 제2 원통모양의 하위부에는 상기 제2 원통모양과 고정결합된 보조지지판이 구비되어 있고, 상기 경사각 조절수단은 상기 보조지지판과 상기 구동수단 사이에 배치된다. 상기 원주주변을 따라 설치되는 경사각 조절수단은, 예를들어서, 세곳에 배치할 경우 각각 독립적으로 유체 실린더가 설치되어 있어서 독립적으로 제어되거나, 하나의 유체 실린더에 의해 세개의 경사각 조절수단을 연동시켜 제어할 수도 있다. 하위부와 보조지지판은 한개 또는 한개 이상의 고정핀들에 의해서 연결되어 있다.On the other hand, the lower portion of the second cylindrical shape is provided with an auxiliary support plate fixedly coupled to the second cylindrical shape, the inclination angle adjusting means is disposed between the auxiliary support plate and the driving means. For example, the inclination angle adjusting means installed along the circumference may be independently controlled because the fluid cylinders are separately installed when disposed in three places, or controlled by interlocking three inclination angle adjusting means by one fluid cylinder. You may. The lower part and the auxiliary support plate are connected by one or more fixing pins.
하나의 예로써, 상기 경사각 조절수단은 일반적인 볼 조인트나 유니버살 조인트를 사용할 수 있다. 또한, 다른 예로써 상기 보조지지판 주변에 새개 또는 새 개 이상의 U자 모양으로된 넛지(notch)를 만든 다음 지지봉을 나사와 볼트의 구조와 걸림턱의 구조를 갖은 구조로 보조지지판에 장착시킨 형태의 경사각 조절수단을 구성하여도 된다. 또 다른 예로서, 상기 보조지지판의 하위부로부터 짧은 실린더모양으로 형성된 실린더 모양의 홈과, 상기 지지봉의 끝이 실린더 모양인 지지봉을 상기 보조지지판 상의 실린더 모양의 홈에 삽입한 형태의 구조를 갖는 경사각 조절수단을 사용하여도 된다. As one example, the inclination angle adjusting means may use a general ball joint or universal joint. In addition, as another example, a new or more U-shaped nut (notch) is made around the auxiliary support plate, and then the support rod is mounted on the auxiliary support plate in a structure having a structure of screws and bolts and a locking jaw. You may comprise an inclination-angle adjustment means. As another example, an inclination angle having a structure of a cylindrical groove formed in a short cylinder shape from a lower portion of the auxiliary support plate, and a support rod having a cylindrical end of the support rod inserted into a cylindrical groove on the auxiliary support plate. The adjusting means may be used.
또 다른 예로써, 상기 경사각 조절수단을 상기 보조지지판의 하위부로부터 반쪽 실린더 형태의 실린더형 홈과, 상기 구동수단에 의해 상기 실린더형 홈 내로 삽입되는 그 끝이 반구형 실린더형 지지봉의 구조로 되어 있는 경사각 조절수단을 사용하여도 된다. 그리고 상기 보조지지판의 하위부에 실린더형으로 만들어진 실린더형 홈과, 상기 실린더형 홈 내로 삽입되는 그 끝이 반구형 실린더 형태로 만들어진 지지봉의 구조를 갖는 경사각 조절수단을 사용하여도 된다. As another example, the inclined angle adjusting means has a half-cylindrical cylindrical groove from a lower portion of the auxiliary support plate, and an end thereof inserted into the cylindrical groove by the driving means has a structure of a hemispherical cylindrical supporting rod. Inclination angle adjustment means may be used. The inclined angle adjusting means may have a cylindrical groove formed in a lower portion of the auxiliary support plate, and a support rod made of a hemispherical cylinder whose end is inserted into the cylindrical groove.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학 기상 증착 반응장치는, 상위부와 하위부로 구성되어 있는데 상위부에는 반응가스가 반응기로 유입되는 유입구 및 반응가스가 반응기로부터 배출되는 배출구가 만들어져 있고, 그 상위부의 원주형 하부 가장자리를 따라 평탄한 제1평탄면이 있고 상기 반응챔버의 상위부의 상기 제1평탄면에 대응하여 내부에서 화학 기상 반응공정이 진행될 수 있는 공간이 마련되도록 그 하위부의 원주형 상부 가장자리를 따라 평탄한 제2 평탄면이 있으며, 상기 반응챔버 상위부에 대응하여 상기 반응챔버 하위부를 압착 또는 이격시킬 수 있는 구동수단이 있고, 상기 구동수단에 의해 상기 제1평탄 면에 대응하여 상기 제2 평탄면을 밀착시킴으로써 상기 반응기 공간을 밀폐시킬 수 있도록 상기 반응챔버의 하위부의 경사각을 조절할 수 있는 경사각 조절수단을 상기 반응장치는 갖고 있다. The chemical vapor deposition reaction apparatus according to the present invention for achieving the technical problem of the present invention is composed of an upper portion and a lower portion, the upper portion of the inlet for the reaction gas is introduced into the reactor and the outlet for the reaction gas is discharged from the reactor A lower first flat surface along the columnar lower edge of the upper portion of the upper portion of the lower portion of the lower portion of the upper portion of the lower portion of the lower portion of the upper portion of the There is a second flat surface that is flat along the circumferential upper edge, and there is a driving means for crimping or separating the lower portion of the reaction chamber in correspondence with the upper portion of the reaction chamber, and corresponding to the first flat surface by the driving means. The reaction chamber to seal the reactor space by closely contacting the second flat surface. The tilt angle adjustment, which can adjust the angle of inclination of the lower portion means the reaction apparatus has.
상기 반응챔버의 상위부 및 하위부는 주챔버내에 설치되며, 상기 상위부는 상기 주챔버의 윗부분에 고정되어 있고 상기 하위부는 주챔버의 아랫부분에 설치되어 있다. 상기 주챔버의 중앙부에 웨이퍼 또는 기판을 로딩/언로딩 시킬 수 있는 로딩/언로딩이 미캐니즘이 추가로 설치되어 있으며, 끝으로, 상기 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 위한 리프터가 추가로 설치되어 있다.The upper part and the lower part of the reaction chamber are provided in the main chamber, the upper part is fixed to the upper part of the main chamber, and the lower part is provided in the lower part of the main chamber. The loading / unloading mechanism for loading / unloading a wafer or a substrate in the center of the main chamber is additionally installed. Finally, a lifter for loading and unloading the wafer is additionally installed. .
본 발명에 따르면, 경사각 조절수단에 의해 반응챔버의 상위부와 하위부가 최초로 접촉된 이후에도 구동수단의 구동력이 경사각 조절수단에 전달되어 상위부와 하위부의 평탄면이 밀착되도록 압착되기 때문에 반응챔버로부터 기체의 출입이 차단된다. According to the present invention, even after the upper part and the lower part of the reaction chamber are first contacted by the inclination angle adjusting means, the driving force of the driving means is transmitted to the inclination angle adjusting means so that the flat surface of the upper part and the lower part is compressed to be in close contact with the gas from the reaction chamber. Is blocked from entering.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 기체 밀봉장치를 보여주는 개략도이다3 is a schematic view showing a gas sealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 점선으로 표시한 바와 같이 반응챔버(250b)의 상위부(200b)와 하위부(300b) 두개의 평탄면(246b, 248b)이 완전히 밀착되지 않은 상태일지라도, 사용자는 하위부(300b)의 바닥측 중앙부에 설치된 경사각 조절수단(620b)과 구동수단(600b)에의 하위부(300b)의 경사각(θ1b)을 조절하여 화살표 방향으로 완전히 밀착되도록 한다. 본 실시예에서의 경사각 조절수단(620b)은 볼 조인트나 유니버살 조인트와 같은 기계적인 경사각 조절수단이거나, 견고한 고무나 강한(stiff) 스프링같은 탄성체로 만들어도 된다. 또한, 후술하는 도 6, 9, 10, 11에 도시한 바와 같은 다양한 경사각 조절수단을 채용할 수도 있다. Referring to FIG. 3, even though the two
본 실시예에서 사용할 수 있는 구동수단(600b)은 일반적인 기어 모터를 사용하거나, 스프링과 기어 모터를 결합하여 사용할 수도 있으며, 공압이나 유압을 이용한 일반적인 유체 실린더를 사용할 수도 있다. 구동수단(600b)과 경사각 조절수단(620b)은 구동축(610b)으로 연결되어 있다. The driving means 600b usable in this embodiment may use a general gear motor, or a combination of a spring and a gear motor, or a general fluid cylinder using pneumatic or hydraulic pressure. The driving means 600b and the inclination angle adjusting means 620b are connected to the driving
상기 상위부(200b)와 하위부(300b)는 원형인데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 타원형, 4각형, 6각형등의 다양한 모양으로 만들어도 된다.The
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 밀봉장치를 보여주는 개략도이고, 도 5는 도 4의 기체 밀봉장치의 일부를 보여주는 사시도이며, 도 6은 도 5의 경사각 조절장치인 "A"부분을 확대한 단면도이다. 도 7은 도 4의 지지판과 지지봉을 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 8a는 도 4의 지지판에 관련하여 지지봉이 수직으로 위치하는 것을 보여주는 도면이며, 도 8b는 도 4의 지지판에 관련하여 지지봉이 일정한 각도 만큼 기울어져 위치하는 것을 보여주는 도면이다.Figure 4 is a schematic view showing a gas sealing device according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a perspective view showing a part of the gas sealing device of Figure 4, Figure 6 is a "A" portion of the inclination angle adjusting device of FIG. It is an enlarged cross section. 7 is a plan view schematically illustrating the support plate and the support rod of FIG. 4, and FIG. 8A is a view showing that the support rod is vertically positioned with respect to the support plate of FIG. 4, and FIG. 8B is a constant support rod with respect to the support plate of FIG. 4. The figure shows that the position is inclined by an angle.
도 4를 참조하면, 역시 점선으로 표시한 바와 같이 반응챔버(250c)의 상위부(200c)와 하위부(300c)가 접촉하는 두 평탄면(246c, 248c)이 완전히 밀착되지 않은 상태일지라도 하위부(300c)의 아랫부분에 고정핀(310c)들에 의해서 고정된 보조지지판(730c)의 가장자리를 따라 설치된 경사각 조절수단(710c, 717c, 720c)에 의해 하위부(300c)의 평탄면(248c)의 경사각이 구동장치(700c)에 의해 조절되어 실 선으로 표시된 바와 같이 화살표 방향으로 완전히 밀착하게 된다. Referring to FIG. 4, even when the
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 반응챔버(250c)의 하위부(300c)의 아래부분에 고정핀(310c)에 의해 고정된 원판모양의 보조지지판(730c)이 설치되어 있고, 보조지지판(730c)의 주변(circumference)을 따라 일정한 등간격, 즉 120˚의 간격으로 세개의 경사각 조절수단(710c, 717c, 720c)이 설치되어 있다. 여기에서 경사각 조절수단이 반드시 등간격으로 구성될 필요는 없다. 특히 보조지지판(730c)이 원형이외의 모양일 때에는 최적의 위치를 찾아서 배열하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서의 경사각 조절수단은 도 5에서 A로 표시하였고 도 6은 A의 상세도이다. 보조지지판(730c)의 가장자리를 따라 만들어진 관통홈(715c)내에 지지봉(710c)이 삽입되어 있으며, 상기 지지봉(710c)은 유체 실린더에 연결되어 있다. 지지봉(710c)에는, 상기 보조지지판(730c)에 만들어진 관통홈(715c)에 걸리는 걸림턱(stopper)(716c), 밀봉재(미표시), 그리고 제1 고정나사(713c)로 구성된 어셈블리(assembly)(720c)로 결합되어 있으며, 관통홈(714c)을 지나는 지지봉(710c)의 말단에는 제2 고정나사(717c)가 설치되어 지지봉(710c)이 관통홈(714c)으로부터 이탈하는 것을 방지해준다. 4 and 5, in the present embodiment, a disk-shaped
도 7은 보조지지판(730c)에 배치된 관통홈(715c)과 관통홈내에 위치하는 지지봉(710c)을 보여준다. 관통홈(715c)의 측벽과 지지봉(710c) 사이의 간격은 "d1c"(도 8a에서는 "d11c"로 표기됨)으로 표시하였다. 이 간격은 보조지지판(730c)내의 관통홈내에서 지지봉(710c)이 움직일 수 있는 거리(play)를 제한(limited tolerance) 요소로서, 도 8a에서 간격 "d11c"와 보조지지판(730c)의 두께(t)의 관 계는, 7 shows a through
tan θ= (2 ×d11c) ÷t tan θ = (2 × d11c) ÷ t
로 정의되는 각도 θ만큼 보조지지판(730c), 즉 반응챔버(250c)의 하위부(300c)의 경사각이 조절될 수 있다. 예를 들어, d11c가 0.05mm이고, 보조지지판(730c)의 두께(t)가 10mm 이고, 두 경사각 조절수단 사이의 거리 또는 최초 접촉지점으로부터 정반대쪽 까지의 거리가 300mm 이라면, 하위부(300c)의 평탄면이 상위부(200c)의 평탄면에 대하여 각도 θ2c 만큼 기울어져 있을 때 하위부(300c)는 최대 3mm까지 위로 이동할 수 있다.An inclination angle of the
한편, 평행을 의도한 반응챔버 장치(250c)의 상위부 평탄면(246c)과 하위부 평탄면(248c) 사이의 조립 오차가 이보다 작은 경우에는, 단순히 본 발명의 경사각 조절수단(A)과 구동수단(700c)을 써서 하위부(300c)를 상위부(200c)로 힘을 주어 미는 것만으로도 두 평탄면(246c, 248c)을 완전히 밀착시킬 수 있다.On the other hand, when the assembly error between the upper
한편, 보조지지판(730c)의 온도가 변하면 보조지지판이 중심에서 바깥 방향으로 늘어나거나 안쪽 방향으로 줄어든다. 따라서 보조지지판(730c)이 열을 받아 변형되더라도 지지봉(710c)이 하위부 평탄면(248c)을 움직이는 데 지장이 없도록 보조지지판의 중심 방향으로는 충분한 유격(play)을 두어 보조지지판의 중심 방향 또는 중심에서 바깥 방향으로는 지지봉이 자유로이 움직일 수 있다. 보조지지판의 모양이 원처럼 방사 대칭인 경우, 보조지지판이 열에 의해 방사 대칭 방향으로 모양이 변하므로 간격 "d11c"는 온도가 달라져도 거의 변하지 않는다.On the other hand, when the temperature of the
하위부(300c)를 가열할 필요가 있을때에는 고정핀(310c)를 설치함으로서 열 이 빠져 나가는 것을 막을 필요가 있다. 이 경우에 하위부 평탄면을 포함한 부분에서 보조지지판(730c)으로 열전달이 최소가 되도록 보조지지판(730c)을 고정핀(310c)을 통해서 하위부(300c)에 고정시켜서 열손실을 줄일 수 있다. 열손실 또는 열변형의 문제가 없다면 보조지지판(730c)과 하위부(300c)를 분리해서 구성하지 않고 하위부(300c)에 아랫쪽에 바로 홈을 파고 지지봉(710c)을 연결할 수도 있다.When the
한편, 본 발명에 의하면 도 4에서 보조지지판(730c)의 구동수단(700c)으로써, 유체 실린더를 사용하였으며, 세 곳에 설치된 경사각 조절수단에 유체 실린더를 각각 독립적으로 구성할 수도 있으며, 도 4에서 처럼 한개의 유체 실린더를 사용하고 세개의 경사각 조절수단을 서로 연동하여 제어할 수도 있다.Meanwhile, according to the present invention, a fluid cylinder is used as the driving means 700c of the auxiliary supporting
도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 도 4와 도5에서의 보조지지판(730c)과 지지봉(710c)으로 구성된 경사각 조절수단(750c)의 다른 실시예들을 보여주는 도면이다.9, 10 and 11 are views showing other embodiments of the inclination angle adjusting means 750c composed of the
도 9는 보조지지판(730d)의 하측에 반구형 실린더 모양의 홈(731d)을 만들고 보조지지봉(710d)의 끝단을 반구형으로 만든 경사각 조절수단(750d)의 실시예를 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 보조지지판(730e)의 하측에 반원통형이며 T자형의 실린더 모양의 홈(732)을 형성하고 그 홈에 대응하게 지지봉(710e)의 끝을 T자모양의 원통형(718e)으로 만든 경사각 조절수단(750e)의 실시예이다.FIG. 9 is a view showing an embodiment of an inclination angle adjusting means 750d having a hemispherical
도 11은, 본 발명에 의한 또 하나의 경사각 조절수단(750f)의 다른 실시예로서 보조지지판(730f)의 하측에 반실린더 모양의 홈(733f)을 만들고 보조지지봉(710f)의 끝단부분을 T자 모양의 실린더(718f)로 만든 것이다. 도 12는 도 11에 표시한 경사각 조절수단(750f)의 단면도이다. FIG. 11 shows another embodiment of another inclination angle adjusting means 750f according to the present invention, which makes a half cylinder shaped
도 13은 본 발명에 따른 기체 밀봉장치를 적용한 화학 기상 증착 반응장치를 보여주는 개략도이다. 도 13은 도 1의 화학 기상 증착 반응장치에서 반응챔버의 하위부(300)의 상하 구동수단을 도 5에서 도시한 본 발명의 경사각 조절수단과 구동수단을 결합시킨 것이다. 그 구동원리는 전술한 바와 같기 때문에 상세한 설명은 생략한다.13 is a schematic view showing a chemical vapor deposition reactor to which the gas sealing apparatus according to the present invention is applied. FIG. 13 is a view illustrating a vertical driving means of a
본 실시예에 의하면, 도 13에서 상위부(1200)와 하위부(1300)의 평탄면의 평탄도를 0.006mm까지 가공하고 내부 지름이 약 200mm이고 반응챔버 내부 부피(1250)가 160ml인 반응챔버(1240)를 구성한 다음 반응챔버(1240) 바깥을 대기압으로 두고 배기량이 분당 300리터인 진공펌프로 배기하여 반응실의 압력을 10-7 torr까지 낮추었다. According to the present embodiment, in Fig. 13, the flatness of the flat surfaces of the
한편, 하위부(1300) 및 상위부(1200)의 평탄면(1246, 1248) 중에서 하나의 평탄면의 가장자리에 홈(凹)(trench)(미표시)을 파고 다른 하나의 평탄면의 가장자리에 돌출부(凸)(미표시)를 만들면 내부 공간을 두 번 밀폐하는 효과가 있기 때문에 기체가 새는 것을 더욱 줄일 수 있다. 또한 장치의 운전 온도가 높지 않으면 상기한 홈과 돌출부가 만나는 곳에 탄성체를 끼워 기체가 새는 것을 더욱 줄일 수 있다.Meanwhile, a trench (not shown) is dug in the edge of one of the
본 발명에 의한, 기체 밀봉장치의 응용과 변형은 매우 넓다. 그 변형의 예를 몇가지 들면, 우선 밀폐의 정도를 개선하고 밀폐의 정도를 조절하기 위해서는, 예를 들어서 기판의 크기가 클때에는 도 14에 예시한 바와 같이 보조지지봉(710g)의 갯수를 두배로 늘림으로써 밀폐효과를 많이 올릴 수 있다. 여기에서 고정대(310g)와 보조지지봉(710g)등의 크기, 견고성(stiffness) 구동장치의 개수, 보조지지판(730g)의 두께등을 바꿈으로써 여러가지 목적을 달성할 수 있는 구조를 만들 수 있다.According to the present invention, the application and modification of the gas sealing device is very wide. Some examples of the modification are, first of all, in order to improve the degree of sealing and to control the degree of sealing, for example, when the size of the substrate is large, the number of auxiliary supporting
또 다른 예로서, 기판이 사각형인 경우에는 반응챔버를 도 15에 예시한 바와 같이 사각형의 모양으로 만들어도 된다. 물론 지지봉(710s), 고정핀(310s), 보조지지핀(720s)등의 굵기와 두께를 조절함으로써 원하는 목적을 달성할 수 있다.As another example, when the substrate is rectangular, the reaction chamber may be formed in a rectangular shape as illustrated in FIG. 15. Of course, by adjusting the thickness and thickness of the support rods (710s), fixing pins (310s), auxiliary support pins (720s) can achieve the desired purpose.
물론 반응챔버의 상위부의 아랫쪽 평탄면과 하위부의 윗쪽 평탄면에 요철모양의 홈(trench)과 돌출부를 만들고 또 필요하면 Sealing ring을 장착함으로써 밀폐효과를 많이 놀일 수 있다.Of course, it is possible to play a lot of sealing effects by making grooves and protrusions having irregular shapes in the upper and lower flat surfaces of the upper part of the reaction chamber and mounting sealing rings if necessary.
기체 밀봉장치의 모양으로는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 6각형 등등이 가능하다. 예를 들면 LCD, 제조 과정에서는 정사각형이나 직사각형 모양이 선호된다.Gas seals can be round, oval, square, rectangular, hexagonal, or the like. For example, in the manufacturing process of LCDs, square or rectangular shapes are preferred.
상술한 바와 같이, 원리상으로 "조인트"를 사용한 본 발명의 반응챔버장치는 하위부 평탄면을 단순히 상위부 평탄면에 대응해서 힘을 주어 미는 것 만으로도 두 평탄면을 밀착시켜서 그 틈으로 기체가 새는 것을 방지할 수 있다.As described above, in principle, the reaction chamber apparatus of the present invention using "joints" closely adheres the two flat surfaces by simply pushing the lower flat surface to correspond to the upper flat surface, so that the gas is introduced into the gap. Can prevent leakage.
본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형을 구상해 낼 수 있는 가능 성이 있음은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications can be envisioned by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
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