KR101554436B1 - 피드 스루 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기상증착 장치의 전극 냉각 장치에 관한 것으로, 화학기상증착용 반응로 내의 필라멘트에 전력을 공급하기 위한 피드스루장치에 있어서, 내측에 구비되는 피드스루도관 내의 중공을 관류하여 냉각수가 순환공급되도록 타단에 냉각수공급부가 구비되는 피드스루부; 상기 케이싱관의 타단에 구비되고, 상기 피드스루부가 상기 케이싱관에 분리 가능하게 결합되도록 마련되는 피드스루고정부를 포함하는 냉각장치가 구비되는 피드스루가 제공된다.
본 발명에 따르면 피드스루도관이 피드스루고정부에 의해 반응로 저면에 견고하게 고정되어 있음으로써 외기의 유입이나 반응가스의 유출을 방지할 수 있고, 동시에 피드스루도관의 교체가 용이하므로 정비 및 유지관리 효율성이 높다. 또한 피드스루도관 내를 관류하는 냉각수에 의해 피드스루도관의 온도가 적정 범위에서 유지될 수 있으므로 온도 상승에 의한 비저항 증가로 전력이 손실되는 문제를 방지할 수 있다.

Description

피드 스루 냉각장치{Feed-through cooling unit}
본 발명은 화학기상증착 장치의 전극 냉각 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 화학기상증착 장치의 전극에 전기를 공급하는 피드 스루(feed-through)를 냉각시키기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 공정 등에 적용되는 CVD(Chemical Vaporization Deposition) 반응장치는 공정용 용기 내에 실리콘 필라멘트 또는 텅스텐이나 탄탈륨 같이 전기전도도가 높은 고융점 금속으로 제조된 필라멘트를 설치하고, 반응가스를 주입한 후 고압의 전류를 필라멘트에 가하여 필라멘트의 표면에서 열분해 반응이 일어나도록 함으로써 실리콘 잉곳이 증착되도록 한다.
국내 등록특허 제10-1420338호(2014.07.16.)는 교체주기가 연장되고, 수명이 연장되며, 비용을 절감하고, 규소의 증착속도를 지연시키며, 재사용을 위한 강산 에칭 공정을 회피할 수 있는 CVD 반응장치용 절연슬리브 및 그 절연 슬리브가 구비된 CVD 반응장치를 제공한다. 그 절연 슬리브는, 원통형으로 형성되고, 전극(50)을 포위하도록 하부면이 기판(10)에 접촉 배치되는 몸체(72)와, 그 몸체(72)의 상단에 일체로 형성되고 중앙에 전극(50)이 관통하는 삽입공(731)이 형성된 원판형 커버(73)로 이루어진 본체(71); 및 그 본체(71)의 몸체(72)를 포위하도록 원통형 또는 링형으로 형성되고, 하단은 기판(10)의 표면에 접하며, 상단은 상기 본체(71)의 커버(73)의 주변 하부에 접촉하도록 형성되는 분리체(75)로 구성된다.
상기 발명은
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명 가 제공된다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 화학기상증착용 반응로 내의 필라멘트에 전력을 공급하기 위한 피드스루장치에 있어서, 내압 기밀 챔버로 마련되는 반응로; 상기 반응로 내측에 다수로 설치되는 홀더부; 상기 반응로 저면에 설치되어 상기 홀더부의 일측에 이르는 관로가 형성되도록 다수로 마련되는 케이싱관; 상기 다수의 케이싱관 내에 각각 삽관되어 일단이 상기 홀더부의 일측에 접촉됨으로써 상기 홀더부에 전력을 공급하도록 마련되고, 내측에 구비되는 피드스루도관 내의 중공을 관류하여 냉각수가 순환공급되도록 타단에 냉각수공급부가 구비되는 피드스루부; 상기 케이싱관의 타단에 구비되고, 상기 피드스루부가 상기 케이싱관에 분리 가능하게 결합되도록 마련되는 피드스루고정부; 및 상기 피드스루부의 일측에 분리가능하게 결합되어 상기 피드스루도관에 전력을 공급하도록 마련되는 클램프커넥터를 포함하는 냉각장치가 구비되는 피드스루가 제공된다.
상기 피드스루부는, 내측에 중공이 형성되는 전도체로 마련되고, 일단이 상기 홀더부의 일측에 접촉되도록 접점부가 형성되고, 몸체 일측에 상기 피드스루고정부에 고정되도록 플랜지가 형성되고, 타측에 냉각수공급부가 삽관되도록 마련되는 피드스루도관; 및 상기 피드스루도관의 외측을 감싸도록 상기 케이싱관 내부에 설치되는 절연체관을 포함하고, 상기 피드스루고정부는, 상기 케이싱관의 타단에 고정 결합되는 제1체결플랜지; 상기 제1체결플랜지의 후단으로 돌출되도록 마련되는 상기 절연체관 및 상기 피드스루관에 관통되어 전면이 상기 제1체결플랜지의 후면에 접하고, 후면이 상기 플랜지에 접하여 밀봉되도록 마련되는 절연체홀더; 상기 플랜지의 후면에 결합되는 피드스루홀더; 및 상기 피드스루홀더의 후면에 결합되고, 상기 제1체결플랜지와 볼트결합되어 상기 피드스루관 및 상기 절연체관이 고정되도록 마련되는 제2체결플랜지를 포함하는 냉각장치가 구비되는 피드스루가 제공된다.
한편 상기 냉각수공급부는, 일단이 상기 피드스루도관 내측으로 연장되도록 마련되고, 상기 피드스루도관의 내경보다 작은 외경을 갖도록 마련되는 급수관; 상기 급수관의 일단에 관통 결합되어 양 단이 상기 피드스루도관 내경측에 고정되도록 마련되는 고정핀; 상기 피드스루도관의 타단에 일단이 결합되고, 내경측으로 상기 급수관이 관통되도록 마련되고, 상기 급수관의 외경보다 큰 내경을 갖도록 마련되는 T형조인트; 및 상기 T형조인트의 일 측면에 결합되는 배수관을 포함하는 냉각장치가 구비되는 피드스루가 제공된다.
본 발명에 따르면 피드스루도관이 피드스루고정부에 의해 반응로 저면에 견고하게 고정되어 있음으로써 외기의 유입이나 반응가스의 유출을 방지할 수 있고, 동시에 피드스루도관의 교체가 용이하므로 정비 및 유지관리 효율성이 높다.
또한 피드스루도관 내를 관류하는 냉각수에 의해 피드스루도관의 온도가 적정 범위에서 유지될 수 있으므로 온도 상승에 의한 비저항 증가로 전력이 손실되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 기존 화학기상증착용 반응로의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각장치가 구비되는 피드스루의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 피드스루도관의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 A 영역을 확대한 단면도이다.
도 5는 도 1의 B 영역을 확대한 단면도이다.
도 6은 도 1의 C 영역을 확대한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에서 다루는 피드스루라 함은, 화학기상증착용 반응로 내부에 전력을 공급하기 위해 반응로 외부에서 반응로 내부 필라멘트의 양 단부에 연결되도록 마련되는 전력 공급용 도선을 의미한다.
도 1은 기존의 화학기상증착용 반응로의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, CVD 반응로(10)는 내압 기밀 챔버가 마련되어 내부에 고온고압의 분위기가 형성되고, 반응로(10) 저면에 삽입고정되는 피드스루(12)에 의해 필라멘트(11)에 고압의 전류가 공급됨으로써 필라멘트(11) 표면에 증착이 이루어진다. 이때 피드스루(12)는 대량의 전류가 흐름으로써 온도가 급격히 상승하면서 비저항이 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 피드스루의 온도 상승으로 인해 비저항이 증가하고, 필라멘트에 전력 공급 효율성이 저하되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 피드스루의 온도를 일정 수준에서 유지할 수 있도록 하는 수냉식 냉각장치가 구비되는 피드스루를 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각장치가 구비되는 피드스루의 일 실시예를 도시한
도 2를 참조하면, 본 발명은 피드스루부(100), 피드스루고정부(130) 및 냉각수공급부(200)로 구성될 수 있다.
피드스루부(100)는 피드스루도관(110), 절연체관(120), 피드스루고정부(130), 케이싱관(140) 및 클램프커넥터부(150)로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 피드스루도관(110)은 구리도관으로, 일측이 폐쇄되어 있고, 몸체 외경부 일측에 플랜지(112)가 형성되도록 마련된다. 피드스루도관(110)은 일단에 클램프커넥터(150)가 결합되고, 타단의 접점부(111)가 반응로(1000) 내부에 설치되는 홀더부(300)의 일측에 접하도록 설치된다. 클램프커넥터(150)는 피드스루도관(110)에 전력을 공급함으로써 홀더부(300)에 결합되어 있는 필라멘트(미도시)에 전력이 유입되도록 한다.
피드스루도관(110)의 내경 측으로는 냉각수를 공급하기 위한 급수관(220)이 삽관된다. 급수관(220)은 피드스루도관(110)을 따라 접점부(111) 내측에 근접하도록 연장되며, 그 외경이 피드스루도관(110)의 내경보다 작은 치수로 마련됨으로써 급수관(220)과 피드스루도관(110) 사이에 유로가 형성되도록 설치된다.
급수관(220)의 일단에는 고정핀(240)이 설치되어 급수관(220)이 피드스루도관(110) 내에서 안정적으로 고정되도록 한다.
피드스루도관(110)은 절연체관(120)과 함께 케이싱관(140) 내에 결합된다. 케이싱관(140)은 반응로(1000) 저면에 고정 설치됨으로써 반응로(1000) 내측의 홀더부(300)의 일측에 이르는 관로가 형성되도록 다수로 마련된다.
케이싱관(140)의 타단에는 피드스루고정부(130)가 설치된다. 피드스루고정부(130)는 케이상관(140) 타단에 고정결합되는 제1체결플랜지(133a) 및 절연체홀더(131), 피드스루홀더(132), 제2체결플랜지(133b)로 구성될 수 있다.
절연체관(120)은 제1체결플랜지(133a)의 후면 측으로 일단이 돌출되어 설치되도록 마련되고, 돌출된 절연체관(120)의 일단은 절연체홀더(131)가 결합되어 밀폐된다.
절연체관(120)의 내경 측으로 피드스루도관(110)이 삽입되어 설치된다. 이때 피드스루도관(110) 외경부의 일측에 형성되는 플랜지(112)가 절연체홀더(131)의 후면과 밀착됨으로써 절연체관(120) 및 케이싱관(140) 내측이 기밀되도록 할 수 있다. 이에 따라 절연체홀더(131)의 전후면에는 제1체결플랜지(133a) 내지 플랜지(112)와 접하도록 실링부재가 매립되어 설치되도록 마련될 수 있다.
플랜지(112)의 전면이 절연체홀더(131)의 후면에 밀착된 상태에서 플랜지(112)의 후면에 피드스루홀더(132)가 결합된다. 피드스루홀더(132)는 제2체결플랜지(133b)가 제1체결플랜지(133a)와 한계인장강도까지 볼트 결합될 시 피드스루도관(110)에 가해지는 압력을 분산시킴으로써, 비교적 무른 금속인 구리로 이루어지는 피드스루도관(110)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편 사용자는 제2체결플랜지(133b)를 제1체결플랜지(133a)로부터 해체시킴으로써 피드스루도관(110)을 절연체관(120) 및 케이싱관(140)에서 분리하여 꺼낼 수 있다. 피드스루도관(110)에 전력을 공급하는 클램프커넥터부(150)는 클램프 형태로 피드스루도관(110)의 일측 외경부에 결합되도록 마련되며, 피드스루도관(110)을 해체할 시 용이하게 결합을 해제할 수 있다.
이와 같이 피드스루고정부(130)는 피드스루도관(110)이 케이싱관(140) 내에 견고하게 고정되어 기밀을 유지하도록 함과 동시에, 피드스루도관(110)을 용이하게 교체할 수 있도록 함으로써 정비성을 향상시키는 역할을 한다.
냉각수공급부(200)는 T형조인트(210), 급수관(220) 및 배수관(230)으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, T형조인트(210)는 T자형의 도관으로, 일 측에 급수관(220)이 관통 결합되고, 몸체의 측면 일측에 배수관(230)이 연결되도록 마련된다. T형조인트(210)는 내경부가 급수관(220)의 외경보다 큰 관경을 가짐으로써, 배수관(230)으로 유로가 형성될 수 있도록 형성된다.
급수관(220)이 관통되는 일 단부는 수밀 처리가 되어 급수관(220) 외경측에 결합되고, 타측단은 피드스루도관(110)의 냉각수유입구(113)에 결합된다. 이때 급수관(220)은 T형조인트(210)를 관통하여 피드스루도관(110) 내경 측으로 연장되며, 급수관(220)의 외경 측과 T형조인트(210) 및 피드스루도관(110)의 내경 측 사이에는 냉각수가 관류될 수 있도록 유로가 형성된다.
도 6을 참조하면, 급수관(220)을 통해 공급되는 냉각수는 피드스루도관(110)의 접점부(111) 내측까지 급수관(220)을 통해 상승하여 이동한 후 피드스루도관(110)과 급수관(220) 사이의 유로를 따라 하강하면서 피드스루도관(110)의 열을 흡수한다.
다시 도 5를 참조하면, 피드스루도관(110)과 급수관(220) 사이의 유로를 따라 하강한 냉각수는 T형조인트(210)에 이르러 배수관(230)을 따라 외부로 배출된다. 이와 같은 방식으로 냉각수가 피드스루도관(110)의 내경 측을 따라 지속적으로 관류되면서 피드스루도관(110)이 일정한 온도 하에서 전류를 홀더부(300)에 공급하도록 할 수 있다.
이때 냉각수는 피드스루도관(110)과 급수관(220) 사이의 유로에 불순물이 침착되는 것을 방지하기 위해 순수(de-minerals water)를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 냉각장치가 구비되는 피드스루의 작용을 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면 피드스루도관이 피드스루고정부(130)에 의해 반응로(1000) 저면에 견고하게 고정되어 있음으로써 외기의 유입이나 반응가스의 유출을 방지할 수 있고, 동시에 피드스루도관(110)의 교체가 용이하므로 정비 및 유지관리 효율성이 높다.
또한 피드스루도관(110) 내를 관류하는 냉각수에 의해 피드스루도관(110)의 온도가 적정 범위에서 유지될 수 있으므로 온도 상승에 의한 비저항 증가로 전력이 손실되는 문제를 방지할 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 피드스루부 110 : 피드스루도관
111 : 접점부 112 : 플랜지
113 : 냉각수유입구 120 : 절연체관
130 : 피드스루고정부 131 : 절연체홀더
132 : 피드스루홀더 133a, 133b : 제1, 제2 체결플랜지
140 : 케이싱관 150 : 클램프커넥터부
200 : 냉각수공급부 210 : T형조인트
220 : 급수관 230 : 배수관
240 : 고정핀 300 : 홀더부
310 : 래디에이션쉴드 320 : 히트싱크
330 : 홀더척 340 : 필라멘트홀더
1000 : 반응로

Claims (3)

  1. 화학기상증착용 반응로 내의 필라멘트에 전력을 공급하기 위한 피드스루장치에 있어서,
    내압 기밀 챔버로 마련되는 반응로;
    상기 반응로 내측에 다수로 설치되는 홀더부;
    상기 반응로 저면에 설치되어 상기 홀더부의 일측에 이르는 관로가 형성되도록 다수로 마련되는 케이싱관;
    상기 다수의 케이싱관 내에 각각 삽관되고, 일단이 상기 홀더부의 일측에 접촉됨으로써 상기 홀더부에 전력을 공급하도록 마련되고, 타단은 내측에 구비되는 피드스루도관 내의 중공을 관류하여 냉각수가 순환공급되도록 냉각수공급부와 연결되는 피드스루부;
    상기 케이싱관의 일단과 상기 피드스루부에 결합됨으로써 상기 피드스루부가 상기 케이싱관으로부터 분리 가능하도록 배치되는 피드스루고정부;
    상기 피드스루고정부와 이격되어 배치되고, 상기 피드스루부에 분리가능하도록 결합되어 상기 피드스루도관에 전력을 공급함으로써 상기 홀더부에 결합되어 있는 필라멘트에 전력이 유입되도록 마련되는 클램프커넥터를 포함하고,
    상기 냉각수공급부는,
    일단이 상기 피드스루도관 내측으로 연장되도록 마련되고, 상기 피드스루도관의 내경보다 작은 외경을 갖도록 마련되는 급수관;
    상기 급수관의 일단에 관통 결합되어 양 단이 상기 피드스루도관 내경측에 고정되도록 마련되는 고정핀;
    상기 피드스루도관의 타단에 일단이 결합되고, 내경측으로 상기 급수관이 관통되도록 마련되고, 상기 급수관의 외경보다 큰 내경을 갖도록 마련되는 T형조인트; 및
    상기 T형조인트의 일 측면에 결합되는 배수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치가 구비되는 피드스루.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피드스루부는,
    내측에 중공이 형성되는 전도체로 마련되고, 일단이 상기 홀더부의 일측에 접촉되도록 접점부가 형성되고, 몸체 일측에 상기 피드스루고정부에 고정되도록 플랜지가 형성되고, 타측에 냉각수공급부가 삽관되도록 마련되는 피드스루도관; 및
    상기 피드스루도관의 외측을 감싸도록 상기 케이싱관 내부에 설치되는 절연체관을 포함하고,
    상기 피드스루고정부는,
    상기 케이싱관의 타단에 고정 결합되는 제1체결플랜지;
    상기 제1체결플랜지의 후단으로 돌출되도록 마련되는 상기 절연체관 및 상기 피드스루도관에 관통되어 전면이 상기 제1체결플랜지의 후면에 접하고, 후면이 상기 플랜지에 접하여 밀봉되도록 마련되는 절연체홀더;
    상기 플랜지의 후면에 결합되는 피드스루홀더; 및
    상기 피드스루홀더의 후면에 결합되고, 상기 제1체결플랜지와 볼트결합되어 상기 피드스루도관 및 상기 절연체관이 고정되도록 마련되는 제2체결플랜지를 포함하는 냉각장치가 구비되는 피드스루.
  3. 삭제
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