KR102258607B1 - 단순화된 램프 설계 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 일반적으로 급속 열 처리(RTP) 챔버 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 열 복사의 소스로서 사용하기 위한 단순화된 고전압 텅스텐 할로겐 램프들에 관한 것이다. 실시예들은, 종래 기술의 램프들의 비용 및 부품 개수를 감소시키면서, 외부 퓨즈를 포함하는 램프 설계를 포함한다. 또한, 본 명세서에 설명된 램프들의 실시예들은, 단순화된 퓨즈 설계를 유지하면서, 램프들을 가열 어셈블리 베이스에 삽입하는 압축력을 핸들링하기에 충분한 강성을 제공한다.

Description

단순화된 램프 설계{SIMPLIFIED LAMP DESIGN}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판을 열 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명의 실시예들은 급속 열 처리(RTP: rapid thermal processing) 챔버 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 열 복사의 소스로서 사용하기 위한 단순화된 고전압 텅스텐 할로겐 램프들에 관한 것이다.
기판들의 RTP 동안, 제어 환경에서 기판을 약 1350℃까지의 최대 온도로 급속 가열하기 위해 열 복사가 일반적으로 이용된다. 이 최대 온도는 특정 프로세스에 종속하여 1초 미만 내지 수분의 범위의 특정 시간량 동안 유지된다. 다음에, 기판은 추가 처리를 위해 실온으로 냉각된다.
고전압, 예를 들어 약 40 볼트 내지 약 130 볼트의 텅스텐 할로겐 램프들이 RTP 챔버들에서 열 복사의 소스로서 흔히 사용된다. 고전압 텅스텐 할로겐 램프들은 램프 고장 동안 램프에서의 아크(arcing) 및 잠재적 폭발을 방지하기 위해 회로 내에 퓨즈를 요구한다. 램프의 캡슐 내부에 퓨즈를 제공하는 것은 할로겐 사이클에 영향을 미치는 작은 캡슐 크기 및 잠재적 오염으로 인해 구현하기가 어렵다. 램프의 프레스 시일(press seal) 내에 퓨즈를 제공하는 것은 프레스 시일의 바람직하지 않은 크랙 또는 파괴를 초래할 수 있다. 따라서, 캡슐 및 프레스 시일 외부에 퓨즈를 포함하는 것이 바람직하다. 현재의 램프 설계들은, RTP 챔버의 가열 어셈블리 베이스에 교합하기 위한 리드들(leads)에 충분한 강성을 제공하면서 캡슐 및 프레스 시일 외부에 퓨즈를 제공하기 위해서 다수의 부가적인 컴포넌트(예를 들어, 스테인리스 스틸 튜브, 세라믹 포팅 화합물(ceramic potting compound), 플러그들)를 포함한다.
따라서, 램프 고장 동안 아크 보호를 제공하고 비용을 감소시키기 위해 단순화된 고전압 텅스텐 할로겐 램프 설계를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 램프 어셈블리는, 필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐; 캡슐로부터 연장되며, 캡슐을 기밀 밀봉(hermetically seal)하도록 구성된 프레스 시일; 제1 리드 및 제2 리드; 프레스 시일로부터 연장되는 제3 리드; 및 프레스 시일 및 캡슐 외부에서 제3 리드를 제1 리드 및 제2 리드 중 하나의 리드에 전기적으로 결합하는 퓨즈를 포함한다. 제1 리드 및 제2 리드 각각은 프레스 시일 내에서 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 프레스 시일로부터 연장된다. 제3 리드는 프레스 시일 내에서 제1 리드 및 제2 리드로부터 전기적으로 격리된다.
다른 실시예에서, 램프 어셈블리는, 필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐; 캡슐로부터 연장되며, 캡슐을 기밀 밀봉하도록 구성된 프레스 시일; 제1 리드 및 제2 리드; 프레스 시일 외부에서 제1 리드에 결합된 절연성 슬리브; 절연성 슬리브에 결합된 제3 리드; 및 제1 리드를 제3 리드에 전기적으로 결합하는 퓨즈를 포함한다. 제1 리드 및 제2 리드 각각은 프레스 시일 내에서 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 프레스 시일로부터 연장된다.
또 다른 실시예에서, 램프 어셈블리는, 필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐; 캡슐로부터 연장되며, 캡슐을 기밀 밀봉하도록 구성된 프레스 시일; 제1 리드 및 제2 리드; 프레스 시일에 결합된 절연성 슬리브; 절연성 슬리브에 결합된 제3 리드; 및 제1 리드를 제3 리드에 전기적으로 결합하는 퓨즈를 포함한다. 제1 리드 및 제2 리드 각각은 프레스 시일 내에서 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 프레스 시일로부터 연장된다. 적어도 제1 리드가 절연성 슬리브 내로 연장된다.
위에서 언급된 본 발명의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 이용되는 RTP 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2(종래 기술)는 도 1의 RTP 챔버와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 종래 기술의 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1의 RTP 챔버와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계들의 개략도들이다.
도 4a 내지 도 4f는 도 1의 RTP 챔버와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계들의 개략도들이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1의 RTP 챔버와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계들의 개략도들이다.
도 6a는 도 1의 RTP 챔버와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계의 상부 단면도이며, 도 6b는 이러한 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계의 측부 단면도이다.
도 6c는 다른 실시예에 따른 도 6a의 슬리브와 프레스 시일 사이의 맞물림의 상세도 "C"이다.
도 6d는 도 1의 RTP 챔버와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계의 다른 실시예의 상부 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 급속 열 처리(RTP) 챔버 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 열 복사의 소스로서 사용하기 위한 단순화된 고전압 텅스텐 할로겐 램프들에 관한 것이다. 실시예들은, 종래 기술의 램프들의 비용 및 부품 개수를 감소시키면서, 외부 퓨즈를 포함하는 램프 어셈블리 설계를 포함한다. 또한, 본 명세서에 설명된 램프들의 실시예들은, 단순화된 퓨즈 설계를 유지하면서, 램프들을 가열 어셈블리 베이스에 삽입하는 압축력을 핸들링하기에 충분한 강성을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 이용되는 RTP 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. RTP 챔버(100)는 측벽들(102), 측벽들(102)에 결합된 챔버 바닥(104), 및 측벽들(102) 위에 배치된 석영 윈도우(106)를 포함한다. 측벽들(102), 챔버 바닥(104) 및 석영 윈도우(106)는 기판(110)을 내부에서 처리하기 위한 내부 용적(108)을 정의한다.
슬릿 밸브 도어(116)를 통해 기판을 이송하기 위해, 슬릿 밸브 도어(116)가 측벽들(102)을 통해 형성될 수 있다. RTP 챔버(100)는 처리 중에 하나 이상의 처리 가스를 내부 용적(108)에 제공하도록 구성된 가스 소스(118)에 결합된다. 내부 용적(108)을 펌핑하기 위해 진공 펌프(120)가 RTP 챔버(100)에 결합될 수 있다.
기판 위치결정 어셈블리(122)가 내부 용적(108)에 배치되고, 처리 중에 기판(110)을 지지하고, 위치결정하고, 그리고/또는 회전시키도록 구성된다. 구체적으로는, 기판 위치결정 어셈블리(122)는, 기판(110)을 지지하고, 위치결정하고, 그리고/또는 회전시키기 위해 유체의 유동을 이용하는 비접촉 기판 지지 디바이스일 수 있다.
가열 어셈블리(112)가 석영 윈도우(106) 위에 배치되고, 열 에너지를 석영 윈도우(106)를 통해 내부 용적(108)을 향하여 지향시키도록 구성된다. 가열 어셈블리(112)는 복수의 램프(114), 예컨대 제어 가열을 내부 용적(108)의 상이한 구역들에 제공하기 위해 구역별로 제어가능하며 육각형 패턴으로 배치된 고전압 텅스텐 할로겐 램프들을 포함한다. 복수의 램프(114) 각각은 전원(도시되지 않음)으로의 전기적 접속을 위해 가열 어셈블리 베이스(117)에 삽입된다.
도 2(종래 기술)는 RTP 챔버(100)와 같은 RTP 챔버에서 사용하기 위한 종래 기술의 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리(200)의 개략적인 단면도이다. 램프 어셈블리(200)는 텅스텐 필라멘트(204)를 수용하는 석영 캡슐(202)을 포함한다. 텅스텐 리드들(206)이 필라멘트(204)로부터 연장되며, 각각 몰리브덴 포일(208)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 몰리브덴 리드들(210)이 몰리브덴 포일(208)에 부착(예를 들어, 용접)되며, 몰리브덴 포일로부터 연장된다. 석영 프레스 시일(212)이 몰리브덴 포일(208)을 캡슐화하며, 몰리브덴 포일에 대한 기밀 밀봉을 생성한다. 몰리브덴 리드들(210)은 전기적 접속을 위해 프레스 시일(212)의 밖으로 연장된다.
프레스 시일(212) 및 몰리브덴 리드들(210)은 스테인리스 스틸 실린더(214)에 삽입되고, 여기서 몰리브덴 리드들(210)은 실린더(214)를 통해 연장되는 전도성 핀 어셈블리(216)에 접속(예를 들어, 용접)된다. 몰리브덴 리드들(210) 중 적어도 하나와 전도성 핀 어셈블리(216) 사이에 퓨즈(218)가 직렬로 부착된다. 다음에, 실린더(214)는 세라믹 포팅 화합물(215)로 채워지고, 실린더(214)의 단부는 플라스틱 플러그(220)로 밀봉된다. 플라스틱 플러그(220)는, 플라스틱 플러그를 통해 연장되며 전도성 핀 어셈블리(216)에 전기적으로 접속되는 전도성 핀들(222)을 갖는다. 전도성 핀들(222)은 전원으로의 접속을 위해 도 1에서의 베이스(117)와 같은 가열 어셈블리 베이스에 삽입된다.
램프 어셈블리(200)는 다수의 결점을 갖는 피처들(features)을 포함한다. 예를 들어, 램프 어셈블리(200)는 다수의 고비용의 부품들, 예컨대 스테인리스 스틸 실린더(214) 및 플라스틱 플러그(220)를 갖는데, 이들은 제거하는 것이 유익할 것이다. 또한, 세라믹 포팅 화합물은 램프 어셈블리(200)를 가열 어셈블리 베이스에 삽입하는 압축력을 퓨즈(218) 접속이 견디는 것을 허용하는 강성을 제공한다. 그러나, 포팅 화합물은 잠재적으로 유기 오염을 RTP 챔버에 도입할 수 있는 다공성 재료이다. 따라서, 종래 기술의 램프 설계들의 다수의 부품을 제거하는 단순화된 램프 어셈블리 설계가 바람직하다.
도 3a 내지 도 3f는 RTP 챔버, 예컨대 RTP 챔버(100) 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 사용하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계들의 개략도들이다. 이들 도면들 각각에 도시된 램프 어셈블리(300)는 텅스텐 필라멘트(304)를 수용하는 석영 캡슐(302)을 포함한다. 텅스텐 리드들(306a, 306b)이 필라멘트(304)로부터 연장되며, 각각 몰리브덴 포일(308a, 308b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 몰리브덴 리드들(310a, 310b)이 몰리브덴 포일(308a, 308b)에 부착(예를 들어, 용접)되며, 몰리브덴 포일로부터 연장된다. 석영 프레스 시일(312)이 몰리브덴 포일(308a, 308b)을 캡슐화하며, 몰리브덴 포일에 대한 기밀 밀봉을 생성한다. 몰리브덴 리드들(310a, 310b)은 프레스 시일(312)의 밖으로 연장된다.
도 3a 및 도 3b에서의 램프 어셈블리들(300) 각각은 프레스 시일(312)로부터 연장되는 제3 리드(311)를 또한 포함한다. 리드들(311) 각각은 리드(311)의 양호한 부착 및 안정성을 제공하기 위해 프레스 시일(312) 내에 캡슐화되는 단부 상에 후크부(313)를 포함한다. 일 실시예에서, 후크부(313)는 리드(311)에서의 직각 굴곡부이다. 제3 리드들(311) 각각은 프레스 시일(312)을 구성하는 석영 재료를 통해 프레스 시일(312) 내에서 리드들(310a, 310b)로부터 전기적으로 격리된다. 또한, 램프 어셈블리들(300) 각각은 리드들(310a, 310b) 중 하나와 리드(311) 사이에 전기적으로 접속된 퓨즈(318)를 포함한다. 퓨즈(318) 조성은 램프 퓨즈들에 이용되는 동일한 금속 패밀리, 예를 들어 니켈, 아연, 구리, 은, 알루미늄 및 이들의 합금들로 이루어진다. 와이어 또는 리본으로서 도시되었지만, 퓨즈(318)는 절연 구조물(insulating encasement)을 포함할 수 있다.
도 3a에 도시된 실시예에서, 리드(310a)는 프레스 시일(312) 내의 굴곡부(315), 및 리드(310b)에 실질적으로 평행하게 프레스 시일(312)을 통하여 굴곡부(315)로부터 연장되는 직선부(317)를 포함한다. 제3 리드(311)는 리드(310a)로부터 약간 오프셋되어 있고, 리드(310b)에 실질적으로 평행하게 프레스 시일(312)로부터 연장된다. 퓨즈(318)는, 퓨즈(318)가 리드(311) 및 리드(310a)에 실질적으로 수직이도록 리드(311)와 리드(310a) 사이에 측방향으로 연장된다.
도 3b에 도시된 실시예에서, 리드들(310a, 310b) 각각은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 프레스 시일(312)로부터 연장된다. 제3 리드(311)는 리드들(310) 사이에서 프레스 시일(312)에 임베딩되고, 리드들(310a, 310b)에 실질적으로 평행하게 프레스 시일(312)로부터 연장되는 제1 직선부(319)를 갖는다. 리드(311)는 프레스 시일(312) 외부에서 제1 직선부(319)로부터 연장되는 굴곡부(321)를 포함한다. 리드(311)는 리드(310b)에 실질적으로 평행하게 굴곡부(321)로부터 연장되는 제2 직선부(323)를 포함한다. 퓨즈(318)는 리드(311)의 굴곡부(321)와 리드(310a) 사이에 연장된다.
도 3c에 도시된 실시예에서, 리드들(310a, 310b) 각각은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 프레스 시일(312)로부터 연장된다. 제3 리드(311)는 리드들(310) 사이에서 프레스 시일(312)에 임베딩되고, 리드들(310a, 310b)에 실질적으로 평행하게 프레스 시일(312)로부터 연장되는 제1 직선부(319)를 갖는다. 리드(311)는 프레스 시일(312) 외부에서 제1 직선부(319)로부터 연장되는 굴곡부(321)를 포함한다. 리드(311)는 리드(310b)에 실질적으로 평행하게 굴곡부(321)로부터 연장되는 제2 직선부(323)를 포함한다. 리드(311)의 제2 직선부(323)는 리드(310a)와 실질적으로 일직선으로 되어 있다. 퓨즈(318)는, 리드(310a), 퓨즈(318) 및 리드(311)의 제2 직선부(323)가 실질적으로 일직선으로 되도록 리드(311)의 제2 직선부(323)와 리드(310a) 사이에 연장된다.
그러므로, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 램프 어셈블리들(300) 각각은, 종래 기술의 고전압 텅스텐 할로겐 램프들로부터 다수의 부품(예를 들어, 스테인리스 스틸 실린더, 플러그, 세라믹 포팅 화합물)을 제거하면서, 가열 어셈블리 베이스(117)와 같은 가열 어셈블리 베이스에 직접적으로 리드들(311, 310b) 간의 접속을 제공한다. 또한, 부가적인 제3 리드(311)는 가열 베이스(117)로의 램프 어셈블리(300)의 삽입 동안 가해진 압축력을 흡수하는 강성을 제공한다(즉, 퓨즈(318)가 압축을 받는 것을 방지한다).
도 3a 내지 도 3c는 리드(310a)만이 퓨즈(318)에 접속되는 것을 도시하고 있지만, 리드(310a) 또는 리드(310b) 중 어느 하나가 퓨즈(318)에 접속될 수 있다. 도 3d 내지 도 3f에 도시된 다른 실시예에서, 2개의 리드(311)가 제공되고, 리드들(310a 및 310b) 각각은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 실질적으로 동일한 구성들로 퓨즈(318)에 전기적으로 결합되는데, 즉 리드(310a)가 리드(311)에 접속되는 것으로 도시된 것과 동일한 방식으로 리드(310b)도 부가적인 리드(311)에 접속된다. 부가적으로, 리드들(310b 및 311) 각각은 외부 전달 소켓들, 예를 들어 인쇄 회로 보드에서의 교합 소켓들과 호환되도록 구성될 수 있다.
도 4a 내지 도 4f는 RTP 챔버, 예컨대 RTP 챔버(100) 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 사용하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계들의 개략도들이다. 이들 도면들 각각에 도시된 램프 어셈블리(400)는 텅스텐 필라멘트(404)를 수용하는 석영 캡슐(402)을 포함한다. 텅스텐 리드들(406a, 406b)이 필라멘트(404)로부터 연장되며, 각각 몰리브덴 포일(408a, 408b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 몰리브덴 리드들(410a, 410b)이 몰리브덴 포일(408a, 408b)에 부착(예를 들어, 용접)되며, 몰리브덴 포일로부터 연장된다. 석영 프레스 시일(412)이 몰리브덴 포일(408a, 408b)을 캡슐화하며, 몰리브덴 포일에 대한 기밀 밀봉을 생성한다. 몰리브덴 리드들(410a, 410b)은 프레스 시일(412)의 밖으로 연장된다.
도 4a 내지 도 4c 각각에서, 전도성 핀(414)이 리드(410b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 또한, 절연성 슬리브(416)(예를 들어, 세라믹 또는 플라스틱 슬리브), 퓨즈(418) 및 전도성 핀(420)이 리드(410a)에 부착된다. 퓨즈(418) 조성은 램프 퓨즈들에 이용되는 동일한 금속 패밀리, 예를 들어 니켈, 아연, 구리, 은, 알루미늄 및 이들의 합금들로 이루어진다. 전도성 핀(414), 절연성 슬리브(416), 퓨즈(418) 및 전도성 핀(420)은 램프 어셈블리(400)를 가열 베이스(117)에 삽입하기 위한 강성의 전도성 연장부를 제공한다.
도 4a에 도시된 실시예에서, 절연성 슬리브(416)는 슬리브(416)의 내측 표면(417) 위에 퇴적된 얇은 금속 층(422)을 갖는다. (전류 흐름에 수직인) 금속 층(422)의 등가의 단면은 본 출원을 위해 설계된 퓨즈 와이어 또는 리본의 단면에 대략 대응한다. 마찬가지로, 금속 층(422) 조성은 램프 퓨즈들에 이용되는 동일한 금속 패밀리, 예를 들어 니켈, 아연, 구리, 은, 알루미늄 및 이들의 합금들로 이루어진다. 리드(410a)와 전도성 핀(420)은 금속 층(422)에 전기적으로 접속, 예를 들어 납땜 또는 브레이징된다(brazed). 얇은 금속 층(422)은 퓨즈(418)의 역할을 하도록 구성된다.
도 4b에 도시된 실시예에서, 절연성 슬리브(416)는 슬리브(416)의 내측 표면(417)의 일측을 따라 퇴적된 얇은 금속 트레이스(424)를 갖는다. 리드(410a)와 전도성 핀(420)은, 퓨즈(418)의 역할을 하는 트레이스(424)와 전기적으로 접촉하면서 슬리브(416)에 고정된다. 리드(410a) 및 전도성 핀(420)은, 예를 들어, 세라믹 화합물, 고온 에폭시, 고온 페놀계 수지 또는 수축 튜브(shrink tubing)를 사용하여 슬리브(416)에 부착될 수 있다. 트레이스(424)는, 납땜 또는 브레이징에 의해 슬리브(416)를 전도성 핀(420) 및 리드(410a)에 부착하는 것을 허용하기 위해 절연성 슬리브(416)의 상하에서 짧은 축방향 범위(short axial extent)에 대해 전체 내측 직경을 커버하도록 연장될 수 있다.
도 4c에 도시된 실시예에서, 와이어 퓨즈(418)가 리드(410a)에 부착(예를 들어, 용접, 납땜)되고, 절연성 슬리브(416)를 통해 연장된다. 퓨즈(418)는 전도성 핀(420)에 또한 부착(예를 들어, 용접, 납땜)된다. 리드(410a) 및 전도성 핀(420)은, 예를 들어, 세라믹 화합물, 고온 에폭시, 고온 페놀계 수지 또는 수축 튜브를 사용하여 슬리브(416)에 부착될 수 있다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시된 설계들 중 임의의 설계에 있어서, 절연성 슬리브(416)는, 아크 소거 발로티니 타입 퓨즈(arc quenching ballotini type fuse)의 역할을 하기 위해 낮은 융점의 유리 비드들 또는 절연 입자들로 채워질 수 있다.
그러므로, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 램프 어셈블리들(400) 각각은, 종래 기술의 고전압 텅스텐 할로겐 램프들로부터 다수의 부품(예를 들어, 스테인리스 스틸 실린더, 플러그, 세라믹 포팅 화합물)을 제거하면서, 가열 어셈블리 베이스(117)와 같은 가열 어셈블리 베이스에 리드들(410a, 410b) 및 전도성 핀들(414, 420) 간의 접속을 제공한다. 또한, 절연성 튜브 구성은 가열 베이스(117)로의 램프 어셈블리(400)의 삽입 동안 가해진 압축력을 흡수하는 강성을 제공한다.
도 4a 내지 도 4c 각각은 전도성 핀(414)이 리드(410b)에 부착되는 것을 도시하고 있지만, 도 4d 내지 도 4f에 도시된 부가적인 실시예에서, 리드(410b)는 리드(410a)와 관련하여 제시된 것과 동일한 방식으로 부가적인 절연성 슬리브(416)(예를 들어, 세라믹 또는 플라스틱 슬리브), 부가적인 퓨즈(418) 및 부가적인 전도성 핀(420)에 부착된다. 부가적으로, 핀들(414 및 420) 각각은 외부 전달 소켓들, 예를 들어 인쇄 회로 보드에서의 교합 소켓들과 호환되도록 구성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 RTP 챔버, 예컨대 RTP 챔버(100) 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 사용하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계들의 개략도들이다. 이들 도면들 각각에 도시된 램프 어셈블리(500)는 텅스텐 필라멘트(504)를 수용하는 석영 캡슐(502)을 포함한다. 텅스텐 리드들(506a, 506b)이 필라멘트(504)로부터 연장되며, 각각 몰리브덴 포일(508a, 508b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 몰리브덴 리드들(510a, 510b)이 몰리브덴 포일(508a, 508b)에 부착(예를 들어, 용접)되며, 몰리브덴 포일로부터 연장된다. 석영 프레스 시일(512)이 몰리브덴 포일(508a, 508b)을 캡슐화하며, 몰리브덴 포일에 대한 기밀 밀봉을 생성한다. 몰리브덴 리드들(510a, 510b)은 프레스 시일(512)의 밖으로 연장된다.
도 5a 및 도 5b 각각에서, 전도성 핀(514)이 리드(510b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 또한, 절연성 슬리브(516)(예를 들어, 세라믹 또는 플라스틱 슬리브), 퓨즈(518) 및 전도성 캡(520)이 리드(510a)에 부착된다. 퓨즈(518) 조성은 램프 퓨즈들에 이용되는 동일한 금속 패밀리, 예를 들어 니켈, 아연, 구리, 은, 알루미늄 및 이들의 합금들로 이루어진다. 전도성 핀(514), 절연성 슬리브(516), 퓨즈(518) 및 전도성 캡(520)은 램프 어셈블리(500)를 가열 베이스(117)에 삽입하기 위한 강성의 전도성 연장부를 제공한다.
도 5a에 도시된 실시예에서, 리드(510a)의 단부는 외부 나사식 부분(externally threaded portion)(511)을 갖는다. 절연성 슬리브(516)는 매칭되는 내부 나사식 부분(517)을 갖고, 이 내부 나사식 부분은 리드(510a)의 외부 나사식 부분(511)에 교합한다. 와이어 퓨즈(518)가 리드(510a)에 전기적으로 부착(예를 들어, 용접, 납땜)된다. 퓨즈(518)는 전도성 캡(520)에 또한 전기적으로 접속(예를 들어, 용접, 납땜)된다. 캡(520)이 절연성 슬리브(516)의 외측 표면(522) 상에 크림핑되고(crimped), 슬리브(516)의 외측 표면(522)에 형성된 홈(524)과 맞물려, 접속을 단단하게 할 수 있다.
도 5b에 도시된 실시예에서, 리드(510a)의 단부는 퓨즈(518)에 전기적으로 접속(예를 들어, 용접, 납땜)되는 중공부(513)를 갖는다. 절연성 슬리브(516)의 단부는 제1 플랜지부(515)를 갖는다. 슬리브(516)의 제1 플랜지부(515)는 리드(510a)의 중공부(513)에 삽입되고, 리드(510a)의 벽들(509)은 슬리브(516)의 제1 플랜지부(515) 위에서 크림핑되어, 접속을 단단하게 한다. 퓨즈(518)는 슬리브(516)를 통해 연장되고, 캡(520)에 전기적으로 접속(예를 들어, 용접, 납땜)된다. 캡(520)은 슬리브(516)의 제2 플랜지부(525) 위에서 크림핑되어, 접속을 단단하게 할 수 있다.
그러므로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 램프 어셈블리들(500) 각각은, 종래 기술의 고전압 텅스텐 할로겐 램프들로부터 다수의 부품(예를 들어, 스테인리스 스틸 실린더, 플러그, 세라믹 포팅 화합물)을 제거하면서, 가열 어셈블리 베이스(117)와 같은 가열 어셈블리 베이스에 리드들(510a, 510b), 전도성 핀(514) 및 캡(520) 간의 접속을 제공한다. 또한, 절연성 튜브 구성은 가열 베이스(117)로의 램프 어셈블리(500)의 삽입 동안 가해진 압축력을 흡수하는 강성을 제공한다.
도 5a 및 도 5b 각각에서는 전도성 핀(514)이 리드(510b)에 부착되지만, 도 5c 및 도 5d에 도시된 부가적인 실시예에서, 리드(510b)는 리드(510a)와 관련하여 제시된 것과 동일한 방식으로 부가적인 절연성 슬리브(516), 부가적인 퓨즈(518) 및 부가적인 전도성 캡(520)에 부착된다. 부가적으로, 핀(514) 및 전도성 캡(520) 각각은 외부 전달 소켓들, 예를 들어 인쇄 회로 보드에서의 교합 소켓들과 호환되도록 구성될 수 있다.
도 6a는 RTP 챔버, 예컨대 RTP 챔버(100) 또는 다른 램프 가열 열 처리 챔버들에서 사용하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계의 상부 단면도이며, 도 6b는 이러한 고전압 텅스텐 할로겐 램프 어셈블리 설계의 측부 단면도이다. 램프 어셈블리(600)는 텅스텐 필라멘트(604)를 수용하는 석영 캡슐(602)을 포함한다. 텅스텐 리드들(606a, 606b)이 필라멘트(604)로부터 연장되며, 각각 몰리브덴 포일(608a, 608b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 몰리브덴 리드들(610a, 610b)이 몰리브덴 포일(608a, 608b)에 부착(예를 들어, 용접)되며, 몰리브덴 포일로부터 연장된다. 석영 프레스 시일(612)이 몰리브덴 포일(608a, 608b)을 캡슐화하며, 몰리브덴 포일에 대한 기밀 밀봉을 생성한다. 몰리브덴 리드들(610a, 610b)은 프레스 시일(612)의 밖으로 연장된다.
전도성 핀(614)이 리드(610b)에 부착(예를 들어, 용접)된다. 퓨즈(618)가 리드(610a)에 전기적으로 부착(예를 들어, 용접)된다. 퓨즈(618) 조성은 램프 퓨즈들에 이용되는 동일한 금속 패밀리, 예를 들어 니켈, 아연, 구리, 은, 알루미늄 및 이들의 합금들로 이루어진다. 슬리브(616)가 프레스 시일(612)에 부착되고, 슬리브를 통해 연장되는 핀(614)과 퓨즈(618)를 갖는다. 슬리브(616)는 고온 플라스틱과 같은 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 프레스 시일(612)은 그것의 외측 표면(615)에 형성된 홈(613)을 갖는다. 슬리브(616)에 교합 연장부(617)가 형성되어, 맞물림될 때, 연장부(617)가 홈(613)에 스냅 끼움되고, 이들을 딱맞게 고정하게 된다. 전도성 핀(620)이 슬리브(616)의 대향 단부에 프레스 끼움(press fit)된다. 전도성 핀(620)은 슬리브(616)에 형성된 교합 연장부(619)에 매칭되도록 내부에 형성된 홈(621)을 가져, 맞물림될 때, 연장부(619)가 홈(621)에 스냅 끼움되고, 이들을 딱맞게 고정하게 된다. 퓨즈(618)는 전도성 핀(620)에서의 홀을 통해 연장된다. 퓨즈(618)는 전도성 핀(620)에 전기적으로 부착(예를 들어, 용접)된다.
도 6c는 다른 실시예에 따른 슬리브(616)와 프레스 시일(612) 사이의 맞물림의 상세도 "C"이다. 이 실시예에서, 슬리브(616)는 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 슬리브(616)는 프레스 시일(612)에서의 홈(613)에 대략 매칭되도록 내부에 형성된 홈(627)을 갖는다. 교합 홈들(627, 613)은, 슬리브(616) 및 프레스 시일(612)을 딱맞게 고정하기 위해 실란트 재료(629), 예컨대 세라믹 포팅 재료, 땜납, 금속 와이어 또는 접착제로 채워진다. 실란트 재료(629)의 삽입을 위해 홀(도시되지 않음)이 슬리브(616)에 형성될 수 있다.
그러므로, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 램프 어셈블리(600)는, 종래 기술의 고전압 텅스텐 할로겐 램프들로부터 다수의 부품(예를 들어, 스테인리스 스틸 실린더, 플러그, 세라믹 포팅 화합물)을 제거하면서, 가열 어셈블리 베이스(117)와 같은 가열 어셈블리 베이스에 리드들(610a, 610b) 및 전도성 핀들(614 및 620) 간의 접속을 제공한다. 또한, 플라스틱 슬리브 구성은 가열 베이스(117)로의 램프 어셈블리(600)의 삽입 동안 가해진 압축력을 흡수하는 강성을 제공한다.
도 6a 및 도 6b 각각에서는 전도성 핀(614)이 리드(610b)에 부착되지만, 도 6d에 도시된 부가적인 실시예에서, 리드(610b)는 리드(610a)와 관련하여 제시된 것과 동일한 방식으로 부가적인 퓨즈(618) 및 핀(620)에 부착된다. 부가적으로, 핀들(614 및 620) 각각은 외부 전달 소켓들, 예를 들어 인쇄 회로 보드에서의 교합 소켓들과 호환되도록 구성될 수 있다.
전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 램프 어셈블리로서,
    필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐;
    상기 캡슐로부터 연장되며, 상기 캡슐을 기밀 밀봉(hermetically seal)하도록 구성된 프레스 시일(press seal);
    제1 리드(lead) 및 제2 리드 - 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드 각각은 상기 프레스 시일 내에서 상기 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 상기 프레스 시일로부터 연장됨 -;
    상기 프레스 시일로부터 직접적으로 연장되는 제3 리드 - 상기 제3 리드는 상기 프레스 시일 내에서 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드로부터 전기적으로 격리되고, 상기 제3 리드는 상기 프레스 시일 내에 직각 굴곡부를 포함하는 후크부를 포함하고, 상기 제3 리드는 상기 램프 어셈블리의 설치 동안 퓨즈에 가해진 압축력을 흡수함 -; 및
    상기 프레스 시일 및 캡슐 외부에 위치되는 상기 퓨즈 - 상기 퓨즈는 상기 제3 리드를 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드 중 하나의 리드에 전기적으로 결합함 -
    를 포함하는 램프 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드, 상기 제2 리드 및 상기 제3 리드는 서로에 대해 실질적으로 평행하게 상기 프레스 시일로부터 연장되는, 램프 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드는 상기 프레스 시일 내에 굴곡부를 포함하고, 상기 퓨즈는 상기 제1 리드와 상기 제3 리드를 전기적으로 결합하는, 램프 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 리드는 굴곡부를 포함하고, 상기 퓨즈는 상기 굴곡부 내에서 상기 제3 리드에 부착되는, 램프 어셈블리.
  5. 삭제
  6. 램프 어셈블리로서,
    필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐;
    상기 캡슐로부터 연장되며, 상기 캡슐을 기밀 밀봉하도록 구성된 프레스 시일;
    제1 리드 및 제2 리드 - 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드 각각은 상기 프레스 시일 내에서 상기 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 상기 프레스 시일로부터 연장됨 -;
    상기 프레스 시일 외부에서 나사식 접속을 통해 상기 제1 리드에 결합된 제1 절연성 슬리브;
    상기 제1 절연성 슬리브에 결합된 제1 전도성 캡 또는 핀;
    상기 제1 리드를 상기 제1 전도성 캡 또는 핀에 전기적으로 결합하는 제1 퓨즈;
    상기 프레스 시일 외부에서 상기 제2 리드에 결합된 제2 절연성 슬리브;
    상기 제2 절연성 슬리브에 결합된 제2 전도성 캡 또는 핀; 및
    상기 제2 리드를 상기 제2 전도성 캡 또는 핀에 전기적으로 결합하는 제2 퓨즈
    를 포함하는 램프 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 퓨즈는 상기 제1 절연성 슬리브의 내측 표면 상의 금속 코팅을 포함하는, 램프 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 퓨즈는 상기 제1 절연성 슬리브의 내측 표면 상의 금속 트레이스를 포함하는, 램프 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 퓨즈는 상기 제1 절연성 슬리브를 통해 연장되는 와이어를 포함하는, 램프 어셈블리.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 램프 어셈블리로서,
    필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐;
    상기 캡슐로부터 연장되며, 상기 캡슐을 기밀 밀봉하도록 구성된 프레스 시일;
    제1 리드 및 제2 리드 - 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드 각각은 상기 프레스 시일 내에서 상기 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 상기 프레스 시일로부터 연장됨 -;
    상기 프레스 시일에 결합된 절연성 슬리브 - 적어도 상기 제1 리드가 상기 절연성 슬리브 내로 연장되고, 상기 절연성 슬리브 및 상기 프레스 시일은 내부에 형성된 매칭 홈들을 갖고, 상기 절연성 슬리브를 상기 프레스 시일에 고정하기 위해 상기 매칭 홈들에 실란트 재료가 채워짐 -;
    상기 절연성 슬리브에 결합된 제3 리드; 및
    상기 제1 리드를 상기 제3 리드에 전기적으로 결합하는 퓨즈
    를 포함하는, 램프 어셈블리.
  13. 램프 어셈블리로서,
    필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐;
    상기 캡슐로부터 연장되며, 상기 캡슐을 기밀 밀봉하도록 구성된 프레스 시일;
    제1 리드 및 제2 리드 - 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드 각각은 상기 프레스 시일 내에서 상기 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 상기 프레스 시일로부터 연장됨 -;
    상기 프레스 시일에 결합된 절연성 슬리브 - 적어도 상기 제1 리드가 상기 절연성 슬리브 내로 연장되고, 상기 절연성 슬리브는 상기 프레스 시일에 형성된 홈에 스냅 끼움(snap fit)되는 돌출부를 가짐 -;
    상기 절연성 슬리브에 결합된 제3 리드; 및
    상기 제1 리드를 상기 제3 리드에 전기적으로 결합하는 퓨즈
    를 포함하는, 램프 어셈블리.
  14. 램프 어셈블리로서,
    필라멘트가 내부에 배치되어 있는 캡슐;
    상기 캡슐로부터 연장되며, 상기 캡슐을 기밀 밀봉하도록 구성된 프레스 시일;
    제1 리드 및 제2 리드 - 상기 제1 리드 및 상기 제2 리드 각각은 상기 프레스 시일 내에서 상기 필라멘트에 전기적으로 결합되며, 상기 프레스 시일로부터 연장됨 -;
    상기 프레스 시일에 결합된 절연성 슬리브 - 적어도 상기 제1 리드가 상기 절연성 슬리브 내로 연장됨 -;
    상기 절연성 슬리브에 결합된 제3 리드 - 상기 절연성 슬리브는 상기 제3 리드에 형성된 홈에 스냅 끼움되는 돌출부를 가짐 -; 및
    상기 제1 리드를 상기 제3 리드에 전기적으로 결합하는 퓨즈
    를 포함하는, 램프 어셈블리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 절연성 슬리브에 결합된 제4 리드; 및
    상기 제2 리드를 상기 제4 리드에 전기적으로 결합하는 제2 퓨즈
    를 더 포함하는 램프 어셈블리.
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