KR101094911B1 - 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학기상증착장치(CVD)에 사용되는 히터테이블용 커넥터에 관한 것으로서, 고온의 환경에서 화학물질을 함유한 가스가 기판 표면에 증착되도록 하는 히터테이블이 온도의 변화에 따라 전기적 접속을 하는 커넥터가 수축 팽창하면서 세라믹으로 이루어진 히터테이블에 균열 또는 파손을 일으키거나 전기적 접속이 불안정한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로;
내부에 열선이 내장되는 히터테이블의 저면을 통하여 전류를 공급하도록 하는 히터테이블용 커넥터에 있어서;
상기 커넥터는 일측으로는 전원이 연결되고 타측 끝단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제1 숫나사 결합부가 형성되는 전류 연결구와;
하단 내측에는 내경면에 나사산이 형성되어 상기 제1 숫나사 결합부에 상응하고, 내측 상부에 형성되어 그 하부로 제1 숫나사 결합부의 단턱진 부분이 밀착하는 제3 단턱부와, 상기 제3 단턱부의 하부로 단턱지게 외경이 확장되어 하부로는 상기 전류연결구의 외경과 이격되도록 하는 내경을 가지도록 하는 제4 단턱부를 구비하는 제1 암나사 결합부가 형성되고, 외측 상단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제2 숫나사 결합부가 형성되는 텅스텐 재질을 가진 텅스텐 연결구와;
저면 중앙에는 상기 제2 숫나사 결합부를 포함하는 텅스텐 연결구가 삽입되도록 제2 암나사 결합부를 포함하는 텅스텐 연결구 삽입홈이 형성되고, 중단에는 외경이 소폭 단턱지게 축소되어 상부로 연장되는 제1 단턱부가 형성되며, 상면 중앙에 상부로 돌출된 삽입돌출부를 구비하는 몰리브덴 재질을 가진 몰리브덴 연결구로 구성되고;
상기 히터테이블의 저면에는 상기 제1 단턱부와 삽입돌출부에 상응하는 제2 단턱부와 삽입홈부를 구비하고 상기 몰리브덴 연결구가 삽입되는 몰리브덴 연결구 삽입홈이 적어도 두 개 이상 형성되며;
상기 전류연결구의 외경과 제4 단턱부에 의한 내경면 사이에 삽입되어 양측에 밀착하는 링의 형상을 가지되 축방향으로 연장되는 다수의 장홀이 형성되어 법선 방향의 압력에 탄성복원력을 가지는 스트랩이 삽입됨을 특징으로 하는 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터에 관한 것이다.

Description

화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터{The connecter for a heater-table using CVD equipment}

본 발명은 화학기상증착장치(CVD)에 사용되는 히터테이블용 커넥터에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 고온의 환경에서 화학물질을 함유한 가스가 기판 표면에 증착되도록 하는 히터테이블이 온도의 변화에 따라 전기적 접속을 하는 커넥터가 수축 팽창하면서 세라믹으로 이루어진 히터테이블에 균열 또는 파손을 일으키거나 전기적 접속이 불안정한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터에 관한 것이다.

흔히 CVD라고 불리우는 것은 화학기상증착법 또는 화학기상성장법 [化學氣相成長法, chemical vapor deposition]을 말하며 IC(집적회로) 등의 제조공정에서 기판 위에 실리콘(규소) 등의 박막(薄膜)을 만드는 공업적 수법을 말한다.

보통 실리콘 산화막, 실리콘 질소막, 아모르퍼스 실리콘(Amorphous Silicon) 박막 등을 만드는데 쓰이며, 화학물질을 포함하는 가스에 열이나 빛으로 에너지를 가하거나, 고주파로 플라스마화시키면 원료물질이 라디칼화되어 반응성이 크게 높아져서 기판 위에 흡착되어 퇴적하는 성질을 이용하는 것이다.

이때 온도를 높여서 퇴적시키는 것을 '열 CVD', 화학반응이나 열분해를 촉진시키기 위해 빛을 소사하는 것을 '빛 CVD', 가스를 플라스마상태로 여기(勵起)시키는 방법을 '플라스마 CVD'라고 한다.

도 5는 종래 히터테이블의 커넥터 연결구조를 나타낸 단면도로서, 히터테이블(1)은 보통 세라믹 재질로 제조되는 것으로 그 종류에 따라 틀리지만 해외에서 비싼 비용을 주고 수입하는 부품이 상당수이다.

이때 종래의 대부분 기술은 상기 구조와 같이 전류 연결구(2)의 끝단에 니켈 연결구(6)가 장착되고 상기 히터테이블 저면에 형성된 삽입부에 삽입한 후 몰리브덴을 이용하여 용접한 몰리브덴 용접부(7)가 형성되어 접속을 하게 된다.

하지만 취성을 가지고 열팽창계수가 아주 적은 세라믹 재질의 히터테이블(1)과, 비교적 금속 중에서 적은 열팽창계수를 가진 몰리브덴에도 불구하고 니켈의 경우 13.3 ×

/℃로서 몰리브덴의 약 2.2배 높은 열팽창계수를 가진다.

이에 CVD 공정에서 온도는 보통 650~700℃ 임을 감안하면 팽창되는 니켈 연결구(6)는 몰리브덴 용접부(7)에 압력을 주고 이는 세라믹 재질의 히터테이블(1)에 전해져 상기 히터테이블(1)에 균열 또는 파손이 발생하게 되는 것이다.

또한 수축하는 과정에서는 상기 니켈 연결구(6)와 몰리브덴 용접부(7) 사이 또는 몰리브덴 용접부(7)와 히터테이블(1)에서 상기 몰리브덴 용집부(7)와 접촉하고 있는 열선과의 거리가 별어지는 등의 이유로 접촉불량 혹은 접촉점이 너무 작아 스파크가 발생하는 등의 문제점이 있었다.

(문헌 1) 대한민국특허공개 제10-2010-0070333호 (2010년06월25일) "화학 기상 증착 반응기" (문헌 2) 대한민국특허공개 제10-2001-0024966호 (2001년03월26일) "ＲＦ 공급능력이 구비된 고온 세라믹 히터 조립체" (문헌 3) 대한민국특허공개 제10-2006-0086492호 (2006년08월01일) "금속 부재와 세라믹 부재의 접합 구조 및 그 제조 방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 그 목적은 히터테이블에 전원을 공급하기 위하여 연결된 커넥터의 열에 의한 팽창과 수축에 의하여 히터케이블에 균열 및 파손을 일으키는 것을 방지할 수 있는 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터를 개발하는 것에 있다.

또한 연결구 상호 간의 결합이 열에 의한 수축과 팽창으로 인하여 벌어져 순간적으로 전류가 통하지 않거나 스파크가 발생하는 것을 방지할 수 있는 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 열선이 내장되는 히터테이블의 저면을 통하여 전류를 공급하도록 하는 히터테이블용 커넥터에 있어서;

상기 커넥터는 일측으로는 전원이 연결되고 타측 끝단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제1 숫나사 결합부가 형성되는 전류 연결구와;
하단 내측에는 내경면에 나사산이 형성되어 상기 제1 숫나사 결합부에 상응하고, 내측 상부에 형성되어 그 하부로 제1 숫나사 결합부의 단턱진 부분이 밀착하는 제3 단턱부와, 상기 제3 단턱부의 하부로 단턱지게 외경이 확장되어 하부로는 상기 전류연결구의 외경과 이격되도록 하는 내경을 가지도록 하는 제4 단턱부를 구비하는 제1 암나사 결합부가 형성되고, 외측 상단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제2 숫나사 결합부가 형성되는 텅스텐 재질을 가진 텅스텐 연결구와;
저면 중앙에는 상기 제2 숫나사 결합부를 포함하는 텅스텐 연결구가 삽입되도록 제2 암나사 결합부를 포함하는 텅스텐 연결구 삽입홈이 형성되고, 중단에는 외경이 소폭 단턱지게 축소되어 상부로 연장되는 제1 단턱부가 형성되며, 상면 중앙에 상부로 돌출된 삽입돌출부를 구비하는 몰리브덴 재질을 가진 몰리브덴 연결구로 구성되고;
상기 히터테이블의 저면에는 상기 제1 단턱부와 삽입돌출부에 상응하는 제2 단턱부와 삽입홈부를 구비하고 상기 몰리브덴 연결구가 삽입되는 몰리브덴 연결구 삽입홈이 적어도 두 개 이상 형성되며;

상기 전류연결구의 외경과 제4 단턱부에 의한 내경면 사이에 삽입되어 양측에 밀착하는 링의 형상을 가지되 축방향으로 연장되는 다수의 장홀이 형성되어 법선 방향의 압력에 탄성복원력을 가지는 스트랩이 삽입됨을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같이 본 발명은 열팽창계수가 작고 전기전도성이 좋으며 우수한 강도를 가진 텅스텐을 몰리브덴과 전류 연결구 사이에 장착되도록 하여 전류 연결구의 열팽창을 텅스텐 연결구에서 전달을 억제하여 열팽창으로 인한 히터테이블의 손상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 전류의 연결을 직접적인 접촉뿐 아니라 전류 연결구의 외경면과 텅스텐 연결구의 내경면 사이에 장착되는 탄성복원력을 가진 스트랩에 의하여 이루어지도록 하여 스파크가 발생하거나 순간적으로 전원이 끊어지지 않고 안정적인 전류의 연결이 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히터테이블을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도
도 4는 본 발명의 다른 적용 예를 나타낸 단면도
도 5는 종래 히터테이블의 커넥터 연결구조를 나타낸 단면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히터테이블을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도로서, 내부에 열선(11)이 내장되는 히터테이블(1)의 저면을 통하여 전류를 공급하도록 하는 히터테이블용 커넥터에 있어서;

상기 커넥터는 일측으로는 전원이 연결되고 타측 끝단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제1 숫나사 결합부(21)가 형성되는 전류 연결구(2)와;

하단 내측에는 내경면에 나사산이 형성되어 상기 제1 숫나사 결합부(21)에 상응하는 제1 암나사 결합부(31)가 형성되고, 외측 상단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제2 숫나사 결합부(32)가 형성되는 텅스텐 재질을 가진 텅스텐 연결구(3)와;

저면 중앙에는 상기 제2 숫나사 결합부(32)를 포함하는 텅스텐 연결구(3)가 삽입되도록 제2 암나사 결합부(32)를 포함하는 텅스텐 연결구 삽입홈(41)이 형성되고, 중단에는 외경이 소폭 단턱지게 축소되어 상부로 연장되는 제1 단턱부(42)가 형성되며, 상면 중앙에 상부로 돌출된 삽입돌출부(43)를 구비하는 몰리브덴 재질을 가진 몰리브덴 연결구(4)로 구성되고;

상기 히터테이블(1)의 저면에는 상기 제1 단턱부(42)와 삽입돌출부(43)에 상응하는 제2 단턱부(12)와 삽입홈부(13)를 구비하고 상기 몰리브덴 연결구(4)가 삽입되는 몰리브덴 연결구 삽입홈(14)이 적어도 두 개 이상 형성됨을 특징으로 하는 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터를 나타내었다.

일반적으로 몰리브덴은 열에 매우 강하고 산에 대한 내식성이 강하며 열팽창계수는 5.43 ×

/℃로서 종래 연결구로 사용하던 니켈의 13.3 ×

/℃과 비교하면 상당히 낮은 수치를 가진 금속으로 히터테이블(1)에 많이 사용하던 금속이다.

즉 종래 니켈로 이루어진 연결구와 히터테이블을 몰리브덴이 감싸는 구조의 경우 니켈의 열팽창에 의한 압력을 몰리브덴이 견디지 못하고 히터테이블에 전달되어 세라믹으로 제조되는 고가의 히터테이블에 균열이 발생하거나 파손되는 경우가 발생하는 것이다.

이에 본원의 경우 그 사이에 텅스텐으로 이루어진 텅스텐 연결구(3)를 배치한 것에 가장 큰 특색이 있다.

상기 텅스텐은 무엇보다 열팽창계수가 4.59 ×

/℃로서 몰리브덴보다 적으면서 알려진 바와 같이 고강도를 자랑하여 몰리브덴 연결구(4)로 열팽창에 의한 압력을 전달하는 것을 최소화하게 된다.

즉 이러한 특성을 가진 텅스텐 연결구(3)를 중간에 장착함으로 열팽창에 의한 공정중 650~700℃의 고온에서도 열팽창이 거의 없으며 취성을 가진 세라믹 재질의 히터테이블(1)에 균열이 가거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명의 추가적인 실시 예로는 상기 텅스텐 연결구(3)의 제1 암나사 결합부(31)는 내측 상부에 형성되고, 그 하부로 제1 숫나사 결합부(21)의 단턱진 부분이 밀착하는 제3 단턱부(33)와, 상기 제3 단턱부(33)의 하부로 단턱지게 외경이 확장되어 하부로는 상기 전류연결구(2)의 외경과 이격되도록 하는 내경을 가지도록 하는 제4 단턱부(34)를 추가로 구비하고;

상기 전류연결구(2)의 외경과 제4 단턱부(34)에 의한 내경면 사이에 삽입되어 양측에 밀착하는 링의 형상을 가지되 축방향으로 연장되는 다수의 장홀(51)이 형성되어 법선 방향의 압력에 탄성복원력을 가지는 스트랩(5)이 삽입되는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 상호 열에 의한 팽창이 다를 경우에는 전류를 연결하는 결합부가 느슨해지는 경우가 발생하며 이 경우에는 좁은 접점을 통하여 전류가 통하는 과정에서 스파크가 발생하게 되며 이는 피증착될 성분이 함유된 기체에 불순물이 추가될 우려가 있어 제품의 품질이 떨어지는 결과를 가져온다.

따라서 이러한 스파크 또 심한 경우에는 단락이 발생하는 문제점을 제거하기 위하여 항상 일정한 접점을 유지하도록 하는 것으로 상기 스트랩(5)을 제안한 것이다.

상기 스트랩(5)의 가장 바람직한 형상은 중앙이 법선방향으로 볼록하게 튀어나온 형상을 가지도록 하여 중앙 외면은 상기 텅스텐 연결구(3)에 밀착하고 내층 상단과 하단은 상기 전류 연결구(2)에 밀착하여 상호 간에 통전되도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 적용 예를 나타낸 단면도로서, 화학기상증착장치는 종래기술에 기술한 바와 같이 여러 가지 방법이 사용되며 이때 상기 히터테이블(1)의 상면에는 몰리브덴 판넬(15)이 형성되어 여기에 진류를 연결할 경우가 있다.

또 내부의 열선(11)도 전류를 연결하기에 상기 커넥터는 상기 도면과 같이 몰리브덴 연결구(4)과 몰리브덴 연결구 삽입홈(14)의 형상에 차별을 두어 원하고 하는 전기적 접속을 이룰 수 있다.

1 : 히터테이블
11 : 열선 12 : 제2 단턱부
13 : 삽입홈부 14 : 몰리브덴 연결구 삽입홈
15 : 몰리브덴 판넬
2 : 전류 연결구
21 : 제1 숫나사 결합부
3 : 텅스텐 연결구
31 : 제1 암나사 연결구 32 : 제2 숫나사 연결구
33 : 제3 단턱부 34 : 제4 단턱부
4 : 몰리브덴 연결구
41 : 텅스텐 연결구 삽입홈 42 : 제1 단턱부
43 : 삽입돌출부
5 : 스트랩
51 : 장홀
6 : 니켈 연결구
7 : 몰리브덴 용접부

Claims (2)

1. 삭제
2. 내부에 열선(11)이 내장되는 히터테이블(1)의 저면을 통하여 전류를 공급하도록 하는 히터테이블용 커넥터에 있어서;
   상기 커넥터는 일측으로는 전원이 연결되고 타측 끝단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제1 숫나사 결합부(21)가 형성되는 전류 연결구(2)와;
   하단 내측에는 내경면에 나사산이 형성되어 상기 제1 숫나사 결합부(21)에 상응하고, 내측 상부에 형성되어 그 하부로 제1 숫나사 결합부(21)의 단턱진 부분이 밀착하는 제3 단턱부(33)와, 상기 제3 단턱부(33)의 하부로 단턱지게 외경이 확장되어 하부로는 상기 전류연결구(2)의 외경과 이격되도록 하는 내경을 가지도록 하는 제4 단턱부(34)를 구비하는 제1 암나사 결합부(31)가 형성되고, 외측 상단은 외경이 단턱지게 축소되어 나사산이 형성되는 제2 숫나사 결합부(32)가 형성되는 텅스텐 재질을 가진 텅스텐 연결구(3)와;
   저면 중앙에는 상기 제2 숫나사 결합부(32)를 포함하는 텅스텐 연결구(3)가 삽입되도록 제2 암나사 결합부(32)를 포함하는 텅스텐 연결구 삽입홈(41)이 형성되고, 중단에는 외경이 소폭 단턱지게 축소되어 상부로 연장되는 제1 단턱부(42)가 형성되며, 상면 중앙에 상부로 돌출된 삽입돌출부(43)를 구비하는 몰리브덴 재질을 가진 몰리브덴 연결구(4)로 구성되고;
   상기 히터테이블(1)의 저면에는 상기 제1 단턱부(42)와 삽입돌출부(43)에 상응하는 제2 단턱부(12)와 삽입홈부(13)를 구비하고 상기 몰리브덴 연결구(4)가 삽입되는 몰리브덴 연결구 삽입홈(14)이 적어도 두 개 이상 형성되며;
   상기 전류연결구(2)의 외경과 제4 단턱부(34)에 의한 내경면 사이에 삽입되어 양측에 밀착하는 링의 형상을 가지되 축방향으로 연장되는 다수의 장홀(51)이 형성되어 법선 방향의 압력에 탄성복원력을 가지는 스트랩(5)이 삽입됨을 특징으로 하는 화학기상증착장치에 사용되는 히터테이블용 커넥터.

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