KR101736427B1 - 트레이 장치, 반응 챔버 및 mocvd 장치 - Google Patents

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Abstract

트레이 장치, 반응 챔버 및 상기 반응 챔버를 포함하는 MOCVD 장치가 개시된다. 상기 트레이 장치는, 대형 트레이, 회전축, 소형 트레이 및 지지 디스크를 포함한다. 상기 회전축은 상기 대형 트레이의 중심과 연결되어 있으며, 상기 대형 트레이를 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 구동한다. 상기 대형 트레이에 상기 소형 트레이를 위치시키기 위한 트레이 홈이 제공된다. 상기 지지 디스크는 상기 대형 트레이의 하부에 위치한다. 상기 지지 디스크와 상기 소형 트레이 사이에 슬라이드 기구가 제공되어, 상기 소형 트레이가 상기 대형 트레이를 따라 공전할 때, 상기 슬라이드 기구의 작용 하에 자전한다. 공전 및 자전을 조합하고, 복잡한 기체 경로 구조를 통해 얻어지는 종래의 복합 회전 기구와 비교하여, 본 발명에 의해 제공되는 상기 트레이 장치, 반응 챔버 및 MOCVD 장치는 가공 및 설치가 용이하고, 또한 유지보수 및 사용이 더 편리하다.

Description

트레이 장치, 반응 챔버 및 MOCVD 장치{TRAY APPARATUS, REACTION CHAMBER AND MOCVD DEVICE}
본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로서, 특히 일종의 트레이 장치, 반응 챔버 및 MOCVD 장치에 관한 것이다.
기상 에피택시(Vapour Phase Epitaxy, VPE) 성장방법은 수소화물 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE) 기술과 유기 금속 화학기상퇴적(Metal-organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 방법 등을 포함한다. 기상 에피택시 기술은 고성능 화합물 반도체 단결정 웨이퍼의 제조에 이용될 수 있으며, 주로 Ⅲ족, Ⅱ족 원소의 유기화합물과 Ⅴ, Ⅵ족 원소의 수소화물 등을 결정체 성장원 재료로 이용하여, 열분해 반응 방식으로 기판에 기상 에피택시를 실시하여 각종 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 및 이들의 다원 고용체(multi-component solid solutions)의 박층 단결정 재료를 성장시킨다. 기상 에피택시 성장은 에피택시 박막(특히 고품질 에피택시 박막)의 성장에 응용될 수 있고, 또한 기판 재료 자체의 온도 균일성, 반응 가스 농도 분포 상황, 기판 상부의 반응장(reaction field)의 균일성 등에 대한 요구가 매우 높으며, 이러한 균일성은 성장한 에피택셜 웨이퍼의 품질을 직접적으로 결정하기도 한다. 가열의 균일성과 가스 농도 분포의 균일성은 반응 챔버 내의 반응장 분포의 균일성에 함께 영향을 주며, 나아가 에피택시 성장의 균일성 등 품질 관련 파라미터에 영향을 미친다.
상기한 바와 같이, 가열의 균일성은 에피택시 성장의 균일성에 영향을 준다. 현재 주로 사용되는 가열방법은 열전달방법과 유도가열방법이 있다. 열전달방법의 경우, 통상적으로 기판 재료를 흑연재료로 제조된 트레이에 배치하고, 트레이를 베이스에 놓은 다음, 저항선 등의 가열부재를 이용하여 베이스 저부가 가열되면, 열에너지가 베이스로부터 트레이로 전달된 다음, 트레이의 열전도 효과를 이용하여 기판 재료를 가열한다. 만약 다중 영역 내에서 저항선들로 동시에 가열할 경우, 베이스의 온도 균일성을 높일 수 있고, 나아가 기판 성장 동안에 온도 안정성과 온도 균일성을 개선할 수 있다. 그러나 이를 실제 응용할 경우, 상기 열전달방법은 가열속도가 비교적 느리고, 제어 과정이 복잡하며, 열전달 과정 중 열에너지가 기판 표면으로 전달되는 이외에, 기타 방향으로도 전달될 수 있기 때문에, 열에너지 이용 효율이 낮고, 또한 반응 챔버의 수냉 구조 설계에 대해 높은 수준을 필요로 한다.
유도가열방법의 경우, 통상적으로 코일을 기판 하부 또는 트레이 사방에 놓고, 코일에 고주파 전류를 통하게 하면, 트레이와 기판 표면에 유도 와전류가 발생하여 기판을 신속하게 가열할 수 있다. 실제 응용에서, 상기 유도 가열방법의 가열속도는 빠른 편이나, 코일이 발생시키는 자기장이 트레이 중심과 가장자리에 균일하지 않게 분포될 수 있어, 트레이가 고르게 가열되지 못하여 트레이 상의 기판의 가열 균일성에 영향을 줄 수 있다.
또한, 가스 농도의 분포 역시 에피택시 성장의 균일성에 영향을 주는 요소이다. 현재의 흡기(gas intake) 기술은 스프링클러 기술, 중앙 흡기 기술, 및 적은 생산량(2 내지 8장) 장치에 특별히 적용되는 트레이 또는 챔버 내의 일측에서 타측으로 직접 블로잉하는 흡기 기술이 있다. 그러나 실제 응용에서, 이러한 기술은 모두 다음과 같은 문제가 불가피하게 존재한다. 즉, 챔버 내의 영역마다 온도가 달라, 기판 표면 중 가스 주입구에 가까운 단부와 가스 주입구로부터 먼 단부는 온도 차이가 존재하는데, 이와 같이, 가스가 챔버 내로 유입된 후, 온도가 높은 영역은 상호 반응이 일어나기 쉬워 기판 표면상의 가스주입구에 가까운 단부와 가스 주입구로부터 먼 단부의 위치에 있는 반응가스의 농도가 달라지게 되며, 이는 기판 상방의 반응장 균일성에 영향을 주어 에피택셜 웨이퍼의 성장을 불균일하게 만들고, 에피택셜 웨이퍼의 불균일한 성장은 또한 크랙 분포 및 전위 밀도 등과 같은 기판 표면에서 결점을 일으켜서, 최종적으로 성장의 품질에 심각한 영향을 미친다.
상기 각종 문제를 고려하여, 에피택시 성장의 균일성을 개선하기 위하여, 통상의 기술자들은 다양한 개선 조치를 제시하였다. 예를 들어, Veeco사와 Thomas Swan사는 흡기 시스템의 스프링클러 헤드의 신형 설계, 트레이의 고속 회전 등 개선된 조치를 제공하였고, Axitron사는 중앙 분리층 흡기 시스템, 에어 쿠션(air cushion) 트레이를 행성 운동과 유사한 방식으로 회전시키는 등(이하 에어 쿠션 트레이 행성 회전이라 칭함)의 개선 조치를 제공하였다. 그러나 이러한 개선 조치들은 모두 기계 구조들 및 가공 공정의 정밀도에 대한 요구가 매우 높은 동시에, 이러한 개선 조치를 바탕으로 획득되는 장치의 설치, 유지보수가 모두 비교적 어렵다.
도 1을 참조하면, Axitron사가 채택한 에어 쿠션 행성 회전 기술의 설명도로서, 그 중 대형 트레이(101)에 웨이퍼(103)를 탑재하기 위한 소형 트레이(102)가 설치되며, 대형 트레이(101)와 소형 트레이(102)는 모두 기체 부상 작용에 의해 회전 가능하다. 따라서, 공정 과정에서, 설계된 에어 쿠션 및 기체 경로 구조를 통해 대형 트레이(101)가 소형 트레이(102)를 공전시킬 수 있는 동시에, 소형 트레이(102)를 자전시킬 수도 있다.
그러나, Axitron사의 상기 반응 챔버는 저항 다중 구역 온도제어 방법을 이용하지만, 가열 프로세스가 복잡하다는 점 이외에 승온 속도가 느리고, 설비의 생산능력이 비교적 낮다는 심각한 단점이 있다. 또한 Axitron사가 채택한 에어 쿠션 트레이 행성 회전 기술은 비록 에피택시 공정의 요구를 만족시킬 수는 있으나, 행성 방식의 회전을 구현하기 위해 채택한 에어 쿠션 구조는 반드시 복잡한 기체 경로 구조를 이용하여야 하고, 또한 회전 과정에서 반드시 챔버 내부의 복잡한 유체 변화를 고려해야 한다. 또한, 에어 쿠션의 흡기구의 설계, 기계 가공 및 설치, 상기 장치의 유지보수와 사용 측면에서 역시 모두 대단히 복잡하다.
본 발명은 일종의 트레이 장치, 반응챔버 및 상기 반응챔버를 포함하는 MOCVD 장치를 제공하여, 종래 기술 중 대형 트레이와 소형 트레이가 공전 및 자전할 때, 사용되는 에어 쿠션과 기체 경로 구조가 지나치게 복잡하고, 공정 장치의 설계, 가공 설치, 유지보수 사용 측면에서 모두 대단히 어려운 문제를 해결하고자 하는데 있다.
상기 발명 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 실시예는 일종의 트레이 장치를 제공한다. 상기 트레이 장치는 대형 트레이, 회전축, 소형 트레이, 및 지지 디스크를 포함하며; 상기 회전축은 상기 대형 트레이의 중심과 연결되어 상기 대형 트레이가 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 구동하고; 상기 대형 트레이에 상기 소형 트레이를 제공하기 위한 트레이 홈이 구비되며; 상기 지지 디스크는 상기 대형 트레이의 하부에 위치하고, 상기 지지 디스크와 상기 소형 트레이 사이에 슬라이드 기구가 설치되어 상기 소형 트레이가 대형 트레이를 따라 공전하는 동시에, 상기 슬라이드 기구의 작용 하에 자전한다.
바람직하게는, 상기 슬라이드 기구는 제1 슬라이드 그루브와 슬라이드 핀을 포함하며, 상기 제1 슬라이드 그루브는 상기 지지 디스크의 상면에 형성되고, 상기 슬라이드 핀의 상단은 상기 소형 트레이 상의 중심 위치 이외의 제1 위치와 고정 결합되며, 상기 슬라이드핀의 하단은 상기 제1 슬라이드 그루브에 슬라이딩 결합되고, 또한 상기 슬라이드핀은 상기 제1 슬라이드 그루브를 통해 이동할 수 있으며; 여기서, 상기 제1 슬라이드 그루브는 폐쇄된 것이며, 또한 상기 제1 슬라이드 그루브 상의 임의의 한 점과 제1 궤적 사이의 거리는 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리보다 작거나 같고, 상기 제1 슬라이드 그루브에 제1 궤적과의 사이의 거리가 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리보다 작은 적어도 한 점이 존재하며; 여기서, 상기 제1 궤적은 소형 트레이가 공전할 때 그 중심점이 형성하는 운동 궤적을 가리킨다.
바람직하게는, 상기 슬라이드 기구는 제2 슬라이드 그루브와 슬라이드 돌기를 포함하며, 상기 슬라이드 돌기는 상기 지지 디스크의 상면에 형성되고, 상기 제2 슬라이드 그루브는 상기 소형 트레이의 바닥면에 형성되며, 상기 슬라이드 돌기의 상단이 상기 제2 슬라이드 그루브와 슬라이딩 결합됨으로써 상기 소형 트레이가 대형 트레이를 따라 함께 이동할 때, 상기 슬라이드 돌기가 상기 제2 슬라이드 그루브를 따라 이동하면서 상기 소형 트레이를 자전시킬 수 있도록 한다.
바람직하게는, 상기 제1 슬라이드 그루브의 형상은 상기 제1 위치의 운동 궤적이고, 상기 제1 위치의 좌표(X1, Y1)의 시간(t)에 관한 표현식은
X1=R1×cos(2×pi×V1×t)+D1×cos(2×pi×V2×t);
Y1=R1×sin(2×pi×V1×t)+D1×sin(2×pi×V2×t)이며;
여기서, 대형 트레이가 설치되는 중심이 좌표 원점이고, R1은 소형 트레이의 중심과 대형 트레이의 중심 간의 거리이며, D1은 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리이고, V1은 대형 트레이의 회전속도이며, V2는 소형 트레이의 자전 속도이다. 또한 V2는 V1의 정수배이거나, 또는 V1은 V2의 정수배이다.
바람직하게는, 상기 제1 슬라이드 그루브는 원형이고, 상기 원형의 반경은 상기 소형 트레이의 중심과 반응챔버 중심 간의 거리와 같으며, 또한 상기 원형의 원심과 상기 제1 궤적의 중심간의 거리는 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리와 같다.
바람직하게는, 상기 제1 슬라이드 그루브는 다수의 원호로 구성된다.
바람직하게는, 여기서 각각의 원호의 직경은 미리 설정된 운동 경과점에 따라 설치되고, 그 중, 운동 경과점은 미리 설정된 대형 트레이와 소형 트레이의 회전 바퀴 수 간의 관계에 따라 결정된다.
바람직하게는, 상기 제1 슬라이드 그루브의 측벽은 매끄럽다.
바람직하게는, 상기 슬라이드 핀과 상기 소형 트레이는 일체로 형성된다.
바람직하게는, 상기 슬라이드 돌기와 상기 지지 디스크는 일체로 형성된다.
바람직하게는, 상기 소형 트레이의 수량은 N개이고, 상기 대형 트레이에 N개의 트레이 홈이 설치되어, 상기 N개의 트레이 홈이 각각 상기 N개의 소형 트레이와 일대일로 대응되며, 여기서, N은 1보다 큰 양의 정수이다.
바람직하게는, 상기 슬라이드 핀의 수량은 M+1개이면서 상기 제1 슬라이드 그루브의 수량은 M+1개로, 상기 M+1개의 제1 슬라이드 그루브와 상기 M+1개의 슬라이드 핀이 각각 일대일로 대응되거나; 또는 상기 슬라이드핀의 수량은 M개이면서 상기 제1 슬라이드 그루브의 수량은 1개로, 상기 M개의 슬라이드 핀이 상기 1개의 제1 슬라이드 그루브와 대응되며; 여기서, M은 1보다 크거나 같은 양의 정수이다.
바람직하게는, M은 5보다 작은 양의 정수이다.
상기 발명 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 챔버 본체를 포함하며, 상기 챔버 본체 내에 본 발명의 실시예가 제공하는 상기 어느 하나의 트레이 장치가 설치되는 일종의 반응 챔버를 더 제공한다.
바람직하게는, 상기 트레이 장치의 수량은 하나 이상이며, 상기 트레이 장치는 상기 반응 챔버의 축방향을 따라 일정 간격을 가지고 층대층으로 배열된다.
상기 발명 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 실시예는 일종의 MOCVD 장치를 더 제공하며, 상기 MOCVD 장치는 본 발명의 실시예가 제공하는 상기 어느 하나의 반응 챔버를 포함한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
트레이 장치에서, 대형 트레이, 소형 트레이 및 지지 디스크로 구성되는 3층 트레이 메카니즘을 통해, 대형 트레이를 따라 공전될 때 상기 소형 트레이는 소형 트레이와 지지 디스크 사이에 제공되는 슬라이드 기구로부터 발생되는 작용력을 이용하여 자전함으로써, 소형 트레이의 자전을 통해 에피택시 성장의 온도 균일성, 가스 농도 균일성, 및 반응장 분포의 균일성들이 개선된다. 또한, 복잡한 기체 경로 구조를 통해 공전과 자전의 조합을 달성하는 종래 기술의 복합 회전 기구와 비교하여 본 발명의 실시예들이 제공하는 트레이 장치에서 복합 회전 기구는 구조가 더욱 간결하고, 가공 및 설치가 더욱 용이하며, 유지보수와 사용이 보다 편리하다.
이와 유사하게, 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 반응챔버와 MOCVD 장치가 본 발명이 제공하는 상기 트레이 장치와 같이 제공되기 때문에, 상기 반응챔버와 MOCVD 장치 역시 마찬가지로 상기 특징, 즉 구조가 더욱 간결하고, 가공과 설치과정 역시 더욱 용이하며, 유지보수와 사용이 모두 편리하다는 특징을 갖는다.
도 1은 종래 기술 중 에어 쿠션 트레이의 행성 회전기술의 개략적 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 반응 챔버의 개략적 구조도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제1 구성의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제2 구성의 개략도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제3 구성의 개략도이다.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제4 구성의 개략도이다.
도 3e는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제5 구성의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 또 다른 제1 슬라이드 그루브의 구성의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 또 다른 슬라이드 기구의 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 또 다른 반응 챔버의 개략적인 구조도이다.
본 분야의 기술자가 본 발명의 기술방안을 더욱 잘 이해할 수 있도록, 이하 첨부도면을 결합하여 본 발명의 실시예가 제공하는 반응챔버 및 MOCVD 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제공하는 일종의 반응 챔버의 구조도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반응 챔버는 챔버 본체(210) 및 챔버 본체(210) 내에 위치하는 트레이 장치를 포함한다. 상기 트레이 장치는 대형 트레이(201), 회전축(202), 소형 트레이(203), 및 대형 트레이(201)의 하부에 중첩 설치되는 지지 디스크(207)를 포함한다. 여기서, 챔버 본체(210)는 원통형으로 설치되고, 대형 트레이(201)와 소형 트레이(203)는 모두 원형의 트레이로 설치되며, 또한 대형 트레이(201) 상에서 챔버 본체(210)의 중심축의 투영이 대형 트레이(201)의 중심과 일치한다. 회전축(202)은 대형 트레이(201)의 중심(즉, 중심 위치)과 결합되어 대형 트레이(201)가 회전축(202)을 축으로(즉 반응 챔버의 중심축을 축으로) 회전하도록 구동할 수 있다. 상기 대형 트레이(201)에 상기 소형 트레이(203)를 배치하기 위한 트레이 홈(206)이 설치되며, 또한 트레이 홈(206)은 상기 지지 디스크(207)와 서로 연통된다. 바람직하게는, 상기 트레이 홈(206) 중 상기 소형 트레이(203)를 수납하기 위한 부분의 형상은 상기 소형 트레이(203)의 형상과 대응되고, 지지 디스크(207)와 소형 트레이(203) 사이에 슬라이드기구가 설치되어, 상기 소형 트레이(203)가 대형 트레이(201)를 따라 공전하는 동시에, 슬라이드 기구의 작용 하에 자전할 수 있도록 한다. 여기서, 소위 공전이라 함은 소형 트레이(203)의 중심(즉, 원의 중심)이 대형 트레이(201)를 따라 함께 대형 트레이(201)의 중심을 돌아 회전하는 것을 지칭하고, 자전이라 함은 소형 트레이(203)가 그 자신의 중심을 돌아 회전하는 것을 지칭한다.
회전축(202)은 지지 디스크(207)의 중심을 관통하나, 단 서로 결합되지 않으며, 따라서 지지 디스크(207)는 고정되어 움직이지 않는다. 트레이 홈(206)과 지지 디스크(207) 사이는 전부 또는 일부가 연통될 수도 있다. 트레이 홈(206)과 지지 디스크(207) 사이가 전부 연통되는 경우, 트레이 홈(206)에 바닥면이 없으며 또한 대형 트레이(201)의 두께 방향을 따라 대형 트레이(201)를 완전히 관통하는 관통홀의 형태를 띤다. 이 경우, 대형 트레이(201)는 수직 방향에서 소형 트레이(203)를 지지하는 작용이 없으며, 소형 트레이(203)는 슬라이드 기구(sliding mechanism)를 통하여 상기 지지 디스크(207)에 의해 지지된다. 트레이 홈(206)과 지지 디스크(207) 사이가 부분적으로 연통되는 경우, 트레이 홈(206)은 바닥면을 구비하나, 단 그 바닥면에 지지 디스크(207)와 연통되는 홀이 구비된다. 이 경우, "서로 연통되는 홀"을 통해 소형 트레이(203)와 슬라이드 기구의 연결을 구현할 수 있으며, 또한 소형 트레이(203)는 트레이 홈(206)의 바닥면에 의해 및/또는 슬라이드 기구를 통해 지지 디스크(207)에 의해 지지될 수 있다. 소형 트레이(203)가 트레이 홈(206)의 바닥면으로만 지지될 경우, 슬라이드 기구와 소형 트레이(203) 사이의 마찰력이 상대적으로 작아서, 소형 트레이(203)를 자전시키기 위해 슬라이딩 작용이 더욱 효과적으로 제공될 수 있다.
그 중, 상기 슬라이드 기구는 슬라이드 핀(204) 및 제1 슬라이드 그루브(205)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 슬라이드 그루브(205)는 지지 디스크(207)의 상면에 형성되고, 슬라이드 핀(204)의 상단은 상기 소형 트레이(203) 상의 중심 위치 이외의 제1 위치와 고정 결합된다. 상기 슬라이드 핀(204)의 하단은 상기 제1 슬라이드 그루브(205)에 슬라이딩 결합되고, 또한 상기 제1 슬라이드 그루브(205)를 따라 이동할 수 있다. 소형 트레이(203)가 연속적으로 회전하도록 하기 위하여, 상기 제1 슬라이드 그루브(205)의 시작점과 종점이 일치하여 상기 제1 슬라이드 그루브(205)는 폐쇄 형태를 나타낸다. 또한 상기 제1 슬라이드 그루브(205) 상의 어느 한 점과 제1 궤적(31) 간의 거리는 상기 제1 위치와 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리보다 작거나 같고, 또한 상기 제1 슬라이드 그루브(205)에 제1 궤적(31)과의 사이의 거리가 상기 제1 위치와 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리보다 작은 점이 적어도 하나 존재한다. 여기서, 상기 제1 궤적(31)은 소형 트레이(203)가 공전할 때, 상기 소형 트레이(203)의 중심점에 의해 형성되는 운동 궤적을 말하며, 상기 운동 궤적은 상기 반응 챔버의 중심을 그것의 중심으로 하는 원이다. 제1 슬라이드 그루브(205) 상의 어느 한 점과 제1 궤적(31) 사이의 거리는 상기 점과 제1 궤적(31) 간의 최단거리를 말한다. 상기 소형 트레이(203) 상의 제1 위치와 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리가 고정된 것이기 때문에 제1 슬라이드 그루브(205)는 그 위의 어느 한 점과 제1 궤적(31) 간의 거리가 제1 위치와 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리를 초과하지 않도록 구성되어야 하며, 그렇지 않을 경우 소형 트레이(203)의 운동이 방해를 받거나 중지될 수 있다.
상기 구성들에서, 한편으로는 소형 트레이(203)가 대형 트레이(201)의 트레이 홈(206) 내에 한정되어 있기 때문에, 대형 트레이(201)가 회전하는 과정에서, 소형 트레이(203)의 중심이 항상 반응 챔버의 중심을 돌아 원주 운동을 하게 된다. 즉, 대형 트레이(201)의 회전이 소형 트레이(203)를 공전시킨다. 또 다른 한편으로, 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상이 반응 챔버의 중심을 그것의 중심으로 취하는 원 이외의 기타 형상으로 구성되는 경우, 상기 슬라이드 핀(204)이 제1 슬라이드 그루브(205)를 따라 이동할 때, 상기 슬라이드 핀(204) 상방의 소형 트레이(203)가 이동할 수 있도록 구동될 수 있으며, 따라서 소형 트레이(203)가 대형 트레이(201)를 따라 공전할 때, 그 위의 제1 위치는 반응 챔버의 중심 주위로 원주운동을 하는 것이 아니다. 즉, 상기 소형 트레이(203)가 공전을 하는 동안에 상기 슬라이드 핀(204)의 구동하에 자전하게 된다. 상기 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상에 대한 구성을 통해, 소형 트레이(203)의 자전이 제어될 수 있다.
다양한 방식을 통해 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 구성할 수 있다. 첫 번째 방법은, 대형 트레이(201)가 그 원심을 도는 회전속도 V1를 미리 설정하고(즉, 단위 시간 내에 대형 트레이(201)가 그 원심을 돌아 몇 바퀴 회전하였는지로, 회전속도 n1이라 약칭할 수도 있다), 소형 트레이(203)가 그 원심을 도는 회전속도 V2를 미리 설정하며(즉, 단위 시간 내에 소형 트레이(203)가 그 원심을 돌아 몇 바퀴 자전하였는지로, 회전속도 n2라 약칭할 수도 있다), 미리 설정된 V1과 V2를 근거로 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 확정한다. 구체적으로, V1, V2, 대형 트레이(201)의 중심과 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리, 및 제1 위치와 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리 D1을 근거로 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 확정할 수 있다. 바람직하게는, V2를 V1의 정수배로 설정한다. 이 경우, 소형 트레이(203)의 중심이 대형 트레이(201)를 따라 한 바퀴 회전하여 원위치로 되돌아올 때, 소형 트레이(203)에 설치된 슬라이드 핀(204) 역시 원위치로 되돌아오게 되어, 계속 제1 슬라이드 그루브(205)를 따라 운동할 수 있다. 또는, V1을 V2의 정수배로 설정할 수도 있으며, 예를 들어 V1을 V2의 3배로 설정하면, 대형 트레이(201)가 3바퀴 회전하였을 때, 소형 트레이(203)에 설치된 슬라이드핀(204) 역시 원위치로 되돌아올 수 있다.
상기 구성 방식에서, 대형 트레이(201)의 중심을 원점으로 평면좌표축을 설정하고, 소형 트레이(203)를 속도 V1으로 공전하도록 설정하면, 상기 소형 트레이(203)의 원심의 시작 위치는 (R1, 0)이며, 여기서 R1은 소형 트레이(203)의 중심과 대형 트레이(201)의 중심 간의 거리이다. 따라서 시간 t에 따른 소형 트레이(203)의 중심의 좌표(X0, Y0)의 표현식은, X0=R1×cos(2×pi×V1×t), Y0=R1×sin(2×pi×V1×t)이며, 여기서 pi는 그것의 직경에 대한 원주율이다. 소형 트레이(203)가 속도 V2로 자전하는 경우, 소형 트레이(203) 중심 위치를 기반으로 그 위의 제1 위치의 좌표(X1, Y1)의 시간 t에 따른 표현식을 얻을 수 있다:
X1 = X0 + D1×cos(2×pi×V2×t) 식 1
Y1 = Y0 + D1×sin(2×pi×V2×t) 식 2
상기 식들에 따라 제1 위치의 궤적이 결정될 수 있으며, 즉 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상이 결정될 수 있다.
이하 구체적인 실시예를 통해 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 어떻게 구성하는지에 대해 설명한다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제공하는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제1 구성의 개략적 도면이다. 이 실시예에서, V2=0으로 설정되었으며, 즉 소형 트레이(203)가 자전하지 않으며, 이 경우에 비록 소형 트레이(203)가 대형 트레이(201)를 따라 공전하지만 소형 트레이(203)에 제공된 슬라이드 핀(204)의 방위는 소형 트레이(203)의 중심에 대하여 항상 불변한다. 이와 같이, 상기 식 1과 식 2는 다음과 같이 단순화할 수 있다:
X1 = X0 + D1 식 3
Y1 = Y0 식 4
상기 식 3과 식 4를 통해, 소형 트레이(203)의 중심(X0, Y0) 궤적(즉, 제1 궤적(31))이 원이기 때문에, 소형 트레이(203) 상의 제1 위치(X1, Y1)의 궤적(즉, 제1 슬라이드 그루브(205)) 역시 원임을 알 수 있다. 또한 제1 슬라이드 그루브(205)의 원심과 제1 궤적(31)의 원심 간의 거리는 D1이다. 예를 들어, 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상은 (x-D1)2 + y2 = R12라고 표시할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 슬라이드 그루브(205)의 중심이 좌표(D1, 0)에 위치한 것을 예로 들어 설명하며, 제1 슬라이드 그루브(205)의 중심은 제1 궤적(31)의 원심과의 사이의 거리가 D1인 어느 한 점일 수도 있다.
제1 슬라이드 그루브(205)의 형상은, 대형 트레이(201)가 V1의 회전속도로 회전할 때, 소형 트레이(203)가 대형 트레이(201)를 따라 V1의 속도로 공전하도록 하는 동시에, 소형 트레이(203)와 결합되는 슬라이드 핀(204)이 소형 트레이(203)의 이동에 따라 이동하도록 구성된다. 이 경우, 슬라이드 핀(204)이 제1 슬라이드 그루브(205)의 측벽으로부터 전달되는 작용력을 받아 제1 슬라이드 그루브(205)를 따라 운동하게 된다. 제1 슬라이드 그루브(205) 상의 각 점으로부터 반응 챔버의 중심에 이르는 거리가 각기 다르기 때문에, 제1 슬라이드 그루브(205) 내에서 운동하는 슬라이드 핀(204)과 반응 챔버의 중심 간의 거리 역시 변화되며, 따라서, 슬라이드 핀(204)이 제1 슬라이드 그루브(205) 내에서 이동하면서 소형 트레이(203)를 미리 설정된 속도로 자전하게 하거나 또는 자전이 일어나지 않게 한다.
상기 식들에 따라 패턴을 직접 획득하지 못하는 경우, 매트랩(Matlab)과 같은 시뮬레이션 툴을 사용하여 t의 길이를 설정함으로써 (X1, Y1)의 t에 관한 곡선 형상을 획득할 수 있다.
두 번째 방법은, 미리 설정된 대형 트레이(201)와 소형 트레이(203)의 회전 바퀴수의 관계를 근거로, 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 구성하는 것이다. 예를 들어, 대형 트레이(201)가 1바퀴 회전할 때, 소형 트레이(203)가 자전하는 바퀴수를 미리 설정할 수 있으며, 대형 트레이(201)가 1바퀴 회전할 때 소형 트레이(203)가 자전하는 바퀴수에 따라 다수의 소형 트레이(203)의 다수의 운동 경과점들을 설정하고, 원호와 같은 곡선을 사용하여 이 다수의 운동 경과점들을 연결함으로써 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 결정할 수 있다.
이하 구체적인 예시를 통해 제1 슬라이드 그루브(205)의 구성에 대해 설명한다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제2 구성의 개략적 도면이다. 상기 실시예에서, 대형 트레이(201)가 1바퀴 회전할 때, 소형 트레이(203)가 자전하는 바퀴수를 2라고 설정하면, 소형 트레이(203) 중심의 시작 위치는 (R1, 0)이다. 소형 트레이(203)가 pi/4의 정배수로 공전할 때, 소형 트레이(203)의 중심은 각각 도 3b에서 보여지는 바와 같이, 빈 사각형으로 표시한 위치를 지나게 되고, 그 좌표들은 각각 (R1, 0), (
Figure 112015057686439-pct00001
,
Figure 112015057686439-pct00002
), (0, R1), (-
Figure 112015057686439-pct00003
,
Figure 112015057686439-pct00004
), (-R1, 0), (-
Figure 112015057686439-pct00005
, -
Figure 112015057686439-pct00006
), (0, -R1), (
Figure 112015057686439-pct00007
, -
Figure 112015057686439-pct00008
)이다. 각각의 빈 사각형으로 표시한 위치에 대응하여, 소형 트레이(203) 상의 제1 위치는 각각 운동하면서 도 3b 중 P1-P8의 8개의 점으로 표시된 위치를 지나며, P1-P8의 이러한 8개의 점의 좌표는 각각 (R1+D1, 0), (
Figure 112015057686439-pct00009
,
Figure 112015057686439-pct00010
+D1), (-D1, R1), (-
Figure 112015057686439-pct00011
,
Figure 112015057686439-pct00012
-D1), (-R1+D1, 0), (-
Figure 112015057686439-pct00013
, -
Figure 112015057686439-pct00014
+D1), (-D1, -R1), (
Figure 112015057686439-pct00015
, -
Figure 112015057686439-pct00016
-D1)이다. 그 중, P2를 예로 들면, 소형 트레이(203)가 pi/4의 위치까지 공전하였을 때, 소형 트레이(203) 상의 제1 위치는 도 3b에 도시된 바와 같이, 그 원심의 직 상부에 위치한다. 따라서, 소형 트레이(203) 중심의 위치를 통해 P1의 위치를 획득할 수 있으며, P1-P8의 8개의 점을 운동 경과점으로 설정하고, 예를 들어 원호와 같은 곡선을 사용하여 이 다수의 운동 경과점을 연결하고, 마지막으로 획득되는 폐곡선이 즉 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상이다. 비지오(Visio), CAD와 같은 드로잉 툴을 통해 상기 운동 경과점을 지나는 곡선을 획득할 수도 있고, 매트랩과 같은 시뮬레이션 툴을 사용하여 커브 피팅(curve fitting) 방식으로 상기 운동 경과점을 지나는 곡선을 획득할 수도 있다. 이하 하나의 커브 피팅 방식으로 나온 결과를 제공하며, 이하 표현 식들과 도 3b에서 점선으로 표시된 곡선을 함께 참조하기 바란다. 여기서 제1 슬라이드 그루브(205)는 3개의 원호들로 구성될 수 있으며, 그 표현식은 각각 다음과 같다:
(x-a)2+y2=S12, (x,y)가 [-π/3, π/3]에 위치할 때;
(x+b1)2+(y+b2)2=S22, (x,y)가 [π/3, π]에 위치할 때; 및
(x+b1)2+(y-b2)2=S22, (x,y)가 [π, 5π/3]에 위치할 때.
여기서, a, b1, b2, S1, S2는 피팅으로 획득된 파라미터이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
실제 응용들에서, 대형 트레이(201)의 공전 바퀴수와 소형 트레이(203)의 자전 바퀴수 간의 관계에 따라 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상이 구성될 때, 소형 트레이(203) 상의 제1 위치의 운동 경과점들의 수량은 전술한 8개에 국한되지 않고, 기타 수량으로도 가능하다는 점은 이해할 수 있을 것이다. 또한, 소형 트레이(203) 상의 기타 위치의 운동 경과점들을 근거로 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 설정할 수도 있다. 또한, 실제 응용들에서, 상기 설정된 8개의 운동 경과점을 토대로, 역시 상기 3개의 원호로 구성되는 제1 슬라이드 그루브(205)를 획득하는데 한정되지 않는다. 또한, 다수의 운동 경과점들을 근거로 제1 슬라이드 그루브(205)의 폐곡선을 피팅 확정할 때, 곡선 피팅과 곡선 수정을 거친 후, 최종적으로 획득되는 폐곡선은 일부 운동 경과점만 통과하는 것일 수도 있다. 즉 실제로 획득되는 폐곡선은 일부 운동 경과점과는 합쳐지지 않는다. 또한, 인접한 운동 경과점들을 통해 한 구간의 원호를 확정하고, 다수의 원호를 연결하여 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 형성할 수도 있다.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제공하는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제3 구성의 도면이다. 상기 실시예에서, 대형 트레이(201)가 1바퀴 회전할 때, 소형 트레이(203)가 반대 방향으로 3바퀴 자전한다고 설정하였으며, 도 3a 또는 도 3b의 예시와 동일하거나 또는 유사한 원리 및 설치 방법을 토대로, 도 3c에 도시된 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 획득할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제공하는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제4 구성의 개략적 도면이다. 상기 실시예에서, V2=1/3×V1, 즉 대형 트레이(201)가 3바퀴 회전할 때, 소형 트레이(203)가 같은 방향으로 1바퀴 회전하도록 설정하였다. 마찬가지로 도 3a 또는 도 3b의 예시와 동일하거나 또는 유사한 원리 및 설치 방법을 토대로, 도 3d에 도시된 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 획득할 수 있다.
상기 도 3a 내지 도 3d의 예시 중에서, 소형 트레이(203)가 자전하는 속도는 일정할 수도, 일정하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 제1 슬라이드 그루브(205)가 도 3a의 예시를 이용하여 확정된 형상일 경우, 소형 트레이(203)의 자전 속도는 일정하다. 다시 말해, 운동 경과점으로 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 확정하는 경우, 소형 트레이(203)가 자전하는 속도는 반드시 일정한 것은 아니나, 대형 트레이(201)의 운동 바퀴수와 소형 트레이(203)의 운동 바퀴수 간의 관계는 고정된 것이다.
지적해 두어야 할 점으로, 상기 예시에서, 소형 트레이(203)와 대형 트레이(201)의 운동 속도 간의 관계가 고정된 것(또는, 대형 트레이(201)의 운동 바퀴수와 소형 트레이(203)의 운동 바퀴수 간의 관계가 고정된 것)이라 하더라도, 실제 응용에서, 상기 속도 간의 관계 또는 운동 바퀴수 간의 관계 역시 고정된 것이 아닐 수도 있다. 예를 들어, 도 3e를 참조하면, 본 발명의 실시예가 제공하는 트레이 장치 중의 제1 슬라이드 그루브의 제5 구성의 개략적 도면이다. 상기 실시예에서, 자전속도를 V2가 가변적인 것으로 설정하였으며, 그 중 제1 위치가 4개의 상이한 구간에 위치할 때의 V2의 취득값 경우는 다음과 같다:
제1 위치가 [0, π/2]에 위치할 때, V2=1/3×V1이고;
제1 위치가 [π/2, π]에 위치할 때, V2=0이며;
제1 위치가 [π,3π/2]에 위치할 때, V2=2×V1이고;
제1 위치가 [3π/2,2π]에 위치할 때, V2=-7/3×V1이다.
상기 V1과 V2의 관계를 통해 상응하는 제1 슬라이드 그루브(205)의 형상을 설정할 수 있으며, 구체적인 구성 과정은 전술한 실시예와 유사하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
또한 지적해 두어야 할 점으로, 본 발명의 실시예에서, 소형 트레이(203)의 수량은 N개일 수 있으며, 대형 트레이(201)에 N개의 트레이 홈(206)이 상응하게 설치될 수 있고, 또한 N개의 트레이 홈(206)은 각각 N개의 소형 트레이(203)와 일대일로 대응될 수 있다. 여기서 N은 1보다 큰 정수이다. 나아가, 소형 트레이(203) 상의 슬라이드 핀(204)의 수량은 M+1개 일 수 있고, 제1 슬라이드 그루브(205)의 수량은 M+1개 일 수 있으며, 또한 M+1개의 제1 슬라이드 그루브(205)와 M+1개의 슬라이드 핀(204)은 각각 일대일로 대응될 수 있다. 대안적으로, 소형 트레이(203) 상의 슬라이드 핀(204)의 수량이 M개 일 때, 이 M개의 슬라이드 핀(204)을 설치한 위치를 통해, M개의 슬라이드 핀(204)이 1개의 제1 슬라이드 그루브(205)에 함께 대응되도록 할 수도 있다. 여기서 M은 1보다 크거나 같은 양의 정수이다. 바람직하게는, 각각의 소형 트레이(203) 상의 슬라이드 핀의 수량을 2-4개로 설치할 수 있으며, 이 경우 소형 트레이(203)의 회전이 더욱 안정적이 되며, 또한 제1 슬라이드 그루브(205)등의 구조 역시 그다지 복잡하지 않다. 더욱 바람직하게는, 소형 트레이(203)와 슬라이드 핀(204)을 일체형으로 성형할 수도 있다.
이하 하나의 소형 트레이(203) 상의 슬라이드 핀(204)의 수량이 2개일 때의 구체적인 예시를 제공한다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예가 제공하는 트레이 장치 중의 또 다른 제1 슬라이드 그루브의 다른 구성의 개략도이다. 상기 실시예에서, 소형 트레이(203) 상의 제1 위치와 제2 위치에 각각 하나의 슬라이드 핀(204)이 대응되게 고정 결합되고, 제1 위치와 제2 위치는 소형 트레이(203)의 중심에 대해 대칭을 이루며, 또한 소형 트레이(203)의 중심 간의 거리는 모두 D1이고, 상기 2개의 슬라이드 핀(204)에 각각 2개의 제1 슬라이드 그루브(205)가 대응되게 설치된다. 대형 트레이(201)의 회전속도를 V1으로 설정하면, 소형 트레이(203)의 자전 속도를 V2=-V1으로 설정한다. 제1 궤적(31)의 중심으로 평면 좌표축을 세우면, 제1 궤적(31)은 이하 표현식으로 표시할 수 있다: x2+y2=R12. 여기서, R1은 소형 트레이(203)의 중심과 반응 챔버의 중심 간의 거리이며, 그렇다면, 2개의 제1 슬라이드 그루브(205)의 표현식은 각각 (x-D1)2+y2=R12 및 (x+D1)2+y2=R12이다.
상기 방법으로 구성된 제1 슬라이드 그루브(205)를 통해, 대형 트레이(201)가 V1의 회전속도로 회전할 때, 소형 트레이(203)는 슬라이드 기구의 작용력 하에, 대형 트레이(201)를 따라 V1의 속도로 공전하는 동시에, V2의 속도로 자전하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 슬라이드 그루브(205)의 측벽은 매끄러운 것을 선택하여, 즉 제1 슬라이드 그루브(205)의 홈 내의 벽면이 매끄럽고, 돌출하는 특이점이 없어, 슬라이드 그루브(205)가 슬라이드 핀(204)의 작용력에 대해 비교적 안정적이며, 소형 트레이(203)가 제1 슬라이드 그루브(205)를 따르는 운동에 장애가 발생하지 않도록 함으로써, 소형 트레이(203)의 운동을 더욱 원활하고 안정적이도록 하는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예가 제공하는 트레이 장치 중의 또 다른 슬라이드 기구의 개략적인 구조도이다. 상기 슬라이드 기구는 슬라이드 돌기(211)와 제2 슬라이드 그루브(212)를 포함할 수 있다. 여기서 제2 슬라이드 그루브(212)는 소형 트레이(203)의 하면에 형성되고, 슬라이드 돌기(211)는 지지 디스크(207)의 상면에 설치되며, 슬라이드 돌기(211)는 제2 슬라이드 그루브(212) 내에 끼워진다. 소형 트레이(203)가 대형 트레이(201)의 운동을 따라 운동할 때, 제2 슬라이드 그루브(212)는 슬라이드 돌기(211)를 따라 운동할 수 있다. 슬라이드 돌기(211) 형상의 설계를 통해, 대형 트레이(201)가 소형 트레이(203)를 공전시키는 과정에서, 서로 정합된 제2 슬라이드 그루브(212)와 슬라이드 돌기(211) 사이의 작용력을 통해, 소형 트레이(203)를 자전시킬 수 있다. 그 중, 상기 예시와 동일하거나 또는 유사한 원리 및 방법을 토대로, 슬라이드 돌기(211)와 제2 슬라이드 그루브(212)의 형상들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 슬라이드 그루브(212)를 소형 트레이(203) 가장자리와 서로 만나는 일단의 원호로 구성할 경우, 슬라이드 돌기(211)는 지지 디스크(207)에 분포되는 다수의 원기둥형 돌기이며, 또한 슬라이드 돌기(211)는 제2 슬라이드 그루브(212)를 슬라이딩 통과할 수 있어, 슬라이딩 돌기(211)와 제2 슬라이딩 그루브(212) 간의 상호 작용력을 통해 소형 트레이(203)에 자전이 발생하게 된다. 제2 슬라이드 그루브(212)는 기타 형상으로도 구성하는 것이 가능하며, 물론, 제2 슬라이드 그루브(212)의 형상에 따라 슬라이드 돌기(211)의 분포 위치를 설정할 수도 있다. 또한, 대형 트레이(201)의 하면은 슬라이드 돌기(211)가 대형 트레이(201)의 회전에 영향을 주지 않도록 슬라이드 돌기(11)의 높이보다 높아야 한다. 상기 슬라이드 돌기(211)와 지지 디스크(207)는 일체로 성형될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 또 다른 반응 챔버의 개략적 구조도이다. 상기 반응 챔버는 챔버 본체(210) 및 챔버 본체(210) 내에 위치하며 수직 방향을 따라 층층이 배열되는 다층 트레이 장치를 포함한다. 그 중, 다층 트레이 장치 중의 1층 또는 전부는 본 발명의 전술한 실시예가 제공하는 어느 하나의 트레이 장치를 채택할 수 있다. 다층 트레이 장치 중의 모든 트레이 장치로 본 발명의 전술한 실시예가 제공하는 트레이 장치를 사용할 경우, 상기 다수의 트레이 장치 중의 대형 트레이(201)와 지지 디스크(207)의 중심은 중첩되며, 또한 상기 다수의 트레이 장치는 하나의 회전축(202)을 함께 사용한다. 상기 회전축(202)은 상기 반응 챔버의 축방향을 따라 각각의 대형 트레이(201)와 지지 디스크(207)의 중심을 관통하며, 각각의 대형 트레이(201)와 고정 결합됨으로써, 회전축(202)에 의해 각 층의 트레이 장치 중의 대형 트레이(201)가 공전하게 된다. 또한, 각 층의 트레이 장치는 동일한 중앙 흡기관(미도시)에 연결되어, 상기 중앙 흡기관을 통해 각 층의 트레이 장치에서 가공되는 작업물에 가스를 수송하도록 할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에서, 대형 트레이(201)에 배치되는 소형 트레이(203)의 개수는 하나 또는 다수일 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 반응 챔버는 다양한 가열방식을 이용할 수 있다. 유도 가열방식을 채택할 경우, 소형 트레이(203)의 자전은 소형 트레이(203) 상의 가공할 작업물을 자기장 중의 자력선 희소 영역과 자력선 밀집 영역에 교대로 통과시킬 수 있어, 작업물의 온도 균일성을 개선할 수 있다.또한, 열전달 방식과 다중 구역 온도제어 균일 가열 등 기술을 이용하고, 또한 열복사원을 지지 디스크(207)의 하부에 배치할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 반응 챔버는 다양한 흡기 시스템으로 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어 중앙 흡기 시스템을 채택하거나, 스프링클러 흡기 시스템 등을 이용할 수도 있다. 공정 과정에서, 반응 챔버 내부의 가스 농도는 통상적으로 챔버의 반경 방향을 따라 점차 낮아질 수 있는데, 본 발명의 실시예가 제공하는 반응 챔버를 채택할 경우, 소형 트레이(203)에 의해 운반되는 작업물들의 위치들이 소형 트레이(203)의 공전과 자전을 통해 상기 반응 챔버의 반경 방향을 따라 고정되지 않으며, 그리하여 작업물 상의 상이한 위치의 경우, 가스 농도가 기본적으로 일치하므로 반응 생성물 역시 대체로 일치하도록 유지할 수 있어 작업물 상의 에피택시 박막의 균일성을 개선할 수 있다.
본 발명의 또 다른 기술방안으로서, 본 발명의 실시예는 MOCVD 장치를 더 제공한다. 상기 MOCVD 장치는 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 어느 하나의 반응 챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 제공되는 트레이 장치에서, 대형 트레이(201), 소형 트레이(203) 및 지지 디스크(207)의 3층 트레이 기구를 통해, 대형 트레이(201)가 소형 트레이(203)를 공전시키는 동시에, 소형 트레이(203)와 지지 디스크(207) 사이에 설치되는 슬라이드 기구가 발생시키는 작용력을 이용하여, 소형 트레이(203)를 자전시킴으로서, 소형 트레이(203)의 자전을 통해 에피택시 성장의 온도 균일성, 가스 농도 균일성, 및 반응장 분포의 균일성을 개선할 수 있다. 또한, 종래 기술 중의 복잡한 기체 경로 구조를 통해 공전과 자전이 상호 결합되는 복합 회전 기구에 비해, 본 발명의 실시예가 제공하는 트레이 장치 중의 복합 회전 기구는 구조가 더욱 간결하고, 가공 및 설치 과정 역시 더욱 간단하며, 유지보수와 사용이 모두 비교적 편리하다.
이와 유사하게, 본 발명의 실시예에 따라 제공되는 반응 챔버와 MOCVD 장치 에서 모두 본 발명이 제공하는 상기 트레이 장치가 설치되기 때문에, 상기 반응 챔버와 MOCVD 장치 역시 마찬가지로 구조가 더욱 간결하고, 가공 및 설치 과정이 더욱 간단하며, 유지보수와 사용이 모두 비교적 편리한 상기 특징들을 갖는다.
이상의 실시방식은 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위해 채택된 예시성 실시방식일 뿐으로, 본 발명은 결코 이에 국한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 분야 내의 보통 기술자에게 있어서, 본 발명의 정신과 실질을 벗어나지 않는 상황에서 각종 변형과 개선을 실시할 수 있으며, 이러한 변형과 개선 역시 본 발명의 보호범위로 간주한다.

Claims (19)

  1. 대형 트레이, 회전축, 소형 트레이 및 지지 디스크를 포함하며;
    상기 회전축은 상기 대형 트레이의 중심과 연결되어 있으며, 상기 대형 트레이를 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 구동하고;
    상기 대형 트레이에 상기 소형 트레이를 위치시키기 위한 트레이 홈이 제공되며, 상기 트레이 홈은 상기 지지 디스크와 서로 연통되고;
    상기 지지 디스크는 상기 대형 트레이의 하부에 위치하고, 상기 지지 디스크는 고정되어 움직이지 않으며, 상기 지지 디스크와 상기 소형 트레이 사이에 슬라이드 기구가 제공되어, 상기 소형 트레이가 상기 대형 트레이를 따라 공전할 때, 상기 슬라이드 기구의 작용 하에 자전하고;
    상기 슬라이드 기구는 제1 슬라이드 그루브와 슬라이드 핀을 포함하며, 상기 제1 슬라이드 그루브는 상기 지지 디스크의 상면에 형성되고, 상기 제1 슬라이드 그루브는 폐쇄된 것이고, 상기 슬라이드 핀의 상단은 상기 소형 트레이 상의 중심 위치 이외의 제1 위치와 고정 결합되며, 상기 슬라이드핀의 하단은 상기 제1 슬라이드 그루브에 슬라이딩 결합되고, 또한 상기 슬라이드핀은 상기 제1 슬라이드 그루브를 통해 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 슬라이드 그루브 상의 임의의 한 점과 제1 궤적 사이의 거리는 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리보다 작거나 같고, 상기 제1 슬라이드 그루브에 제1 궤적과의 사이의 거리가 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리보다 작은 적어도 한 점이 존재하며,
    상기 제1 궤적은 상기 소형 트레이가 공전할 때 상기 소형 트레이의 중심점에 의해 형성되는 운동 궤적을 가리키는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 슬라이드 그루브의 형상은 상기 제1 위치의 운동 궤적이고, 상기 제1 위치의 좌표(X1, Y1)의 시간(t)에 관한 식들은
    X1=R1×cos(2×pi×V1×t)+D1×cos(2×pi×V2×t);
    Y1=R1×sin(2×pi×V1×t)+D1×sin(2×pi×V2×t)이며;
    여기서, 상기 대형 트레이의 중심이 좌표의 원점으로 설정되고, R1은 소형 트레이의 중심과 대형 트레이의 중심 간의 거리이며, D1은 상기 제1 위치와 소형 트레이의 중심 간의 거리이고, V1은 대형 트레이의 회전 속도이며, V2는 소형 트레이의 자전 속도이며, V2는 V1의 정수배이거나 또는 V1은 V2의 정수배인 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 슬라이드 그루브는 원형이고, 상기 원형의 반경은 상기 소형 트레이의 중심과 반응 챔버의 중심 간의 거리와 같으며, 또한 상기 원형의 중심과 상기 제1 궤적의 중심 간의 거리는 상기 제1 위치와 상기 소형 트레이의 중심 간의 거리와 같은 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 슬라이드 그루브는 다수의 원호들로 구성되는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    각각의 원호의 직경은 미리 설정된 운동 경과점들(motion-passing-points)에 따라 설정되고, 상기 운동 경과점들은 상기 대형 트레이의 회전 바퀴 수와 상기 소형 트레이의 회전 바퀴 수 간의 미리 설정된 관계에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  8. 제6항 에 있어서,
    상기 제1 슬라이드 그루브의 측벽은 매끄러운(smooth) 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 슬라이드 핀과 상기 소형 트레이는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  10. 삭제
  11. 제1 항, 제2 항, 및 제4 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 소형 트레이의 수량은 N개이고, 상기 대형 트레이에 N개의 트레이 홈들이 제공되며, 상기 N개의 트레이 홈들은 각각 상기 N개의 소형 트레이들과 일대일로 대응되며, 여기서 N은 1보다 큰 양의 정수인 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  12. 제2 항, 및 제4 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드 핀의 수량은 M+1개이며, 상기 제1 슬라이드 그루브의 수량은 M+1개이며, 상기 M+1개의 제1 슬라이드 그루브와 상기 M+1개의 슬라이드 핀이 각각 일대일로 대응되거나; 또는
    상기 슬라이드핀의 수량은 M개이며, 상기 제1 슬라이드 그루브의 수량은 1개로, 상기 M개의 슬라이드 핀이 상기 1개의 제1 슬라이드 그루브와 대응되며; 여기서 M은 1보다 크거나 같은 양의 정수인 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    M은 5보다 작은 양의 정수인 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  14. 챔버 본체를 포함하는 반응 챔버로서, 상기 챔버 본체 내에 제1 항, 제2 항, 및 제4 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항의 상기 트레이 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 트레이 장치의 수량은 하나 이상이며, 상기 트레이 장치는 상기 반응 챔버의 축방향을 따라 일정 간격을 가지고 층대층으로 배열되는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 트레이 장치들에서, 상기 대형 트레이의 중심은 상기 지지 디스크의 중심과 중첩되고, 상기 트레이 장치들은 하나의 회전축을 함께 사용하며, 상기 회전축은 상기 반응 챔버의 축방향을 따라 각각의 대형 트레이의 중심과 각각의 지지 디스크의 중심을 관통하여 각각의 대형 트레이와 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.
  17. MOCVD 장치로서, 상기 MOCVD 장치는 제14 항의 반응 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 MOCVD 장치.
  18. 대형 트레이, 회전축, 소형 트레이 및 지지 디스크를 포함하며;
    상기 회전축은 상기 대형 트레이의 중심과 연결되어 있으며, 상기 대형 트레이를 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 구동하고;
    상기 대형 트레이에 상기 소형 트레이를 위치시키기 위한 트레이 홈이 제공되며, 상기 트레이 홈은 상기 지지 디스크와 서로 연통되고;
    상기 지지 디스크는 상기 대형 트레이의 하부에 위치하고, 상기 지지 디스크는 고정되어 움직이지 않으며, 상기 지지 디스크와 상기 소형 트레이 사이에 슬라이드 기구가 제공되어, 상기 소형 트레이가 상기 대형 트레이를 따라 공전할 때, 상기 슬라이드 기구의 작용 하에 자전하고;
    상기 슬라이드 기구는 제2 슬라이드 그루브와 슬라이드 돌기를 포함하며, 상기 슬라이드 돌기는 상기 지지 디스크의 상면에 형성되고, 상기 제2 슬라이드 그루브는 상기 소형 트레이의 바닥면에 또한 상기 소형 트레이 상의 중심 위치 이외의 제 1 위치에 형성되며, 상기 제2 슬라이드 그루브는 폐쇄된 것이며, 상기 슬라이드 돌기의 상단이 상기 제2 슬라이드 그루브와 슬라이딩 결합됨으로써, 상기 소형 트레이가 대형 트레이를 따라 함께 이동할 때, 상기 슬라이드 돌기가 상기 소형 트레이를 자전시킬 수 있도록 상기 제2 슬라이드 그루브를 따라 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 슬라이드 돌기와 상기 지지 디스크는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 트레이 장치.

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