KR20110094021A - 처리 챔버용 밀봉 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서 밀봉 장치가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 상기 밀봉 장치는 원형 횡단면을 갖는 제 1 부분 및 상기 제 1 부분으로부터 외측 반경 방향으로 연장하며 직사각형 횡단면을 갖는 제 2 부분을 포함하는 환형 몸체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 밀봉 장치는 제 1 표면의 오목부 내에 유지되도록 구성되는 몸체, 및 상기 제 1 표면으로부터 이격되게 상기 몸체로부터 연장하며 제 2 표면에 의해 상기 몸체 쪽으로 편향될 때 힘을 제공하여 상기 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 시일을 형성하도록 구성되는 아암을 포함한다.

Description

처리 챔버용 밀봉 장치 {SEALING APPARATUS FOR A PROCESS CHAMBER}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 진공 처리 챔버에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 그와 같은 처리 챔버용 시일(seal)에 관한 것이다.
통상적으로, 인접 표면들 사이에 배열되는 가스켓, O-형 링, 또는 유사한 형태의 시일을 포함함으로써 표면들 사이에 형성되는 조인트 내에서 누출이 방지된다. 인접 표면들은 밀봉된 조인트를 통한 가스들의 유동을 방지하며 시일을 압축시키기에 충분한 힘으로 서로에 대해 가압될 수 있다. 그러나, 몇몇 공정들에서 석영 벨 자(bell jar)와 같은 취성 부품들이 배기 매니폴드와 같은 배기 부품에 결합되어야 하는데, 이때 취성 부품으로 인해 시일에 커다란 힘이 가해지지 않을 것이다. 그와 같은 경우에, 상기 부품들의 제작 및/또는 조립시의 허용오차로 인해 발생될 수 있는 오정렬로 인해 시일에 가해지는 힘의 변화로 인해 누출을 초래할 수 있다. 그와 같은 오정렬은 예를 들어, 커다란 밀봉 표면들이 사용될 때 심화될 수 있다. 시일 표면에 따른 허용오차의 변경은 전술한 바와 같이, 취성 부품들로 인해 시일에 커다란 압력을 가하는 것에 의해서는 적합하게 보상되지 않는다. 그러므로, 시일과 시일 표면 사이의 약한 접촉이나 간극으로 인해 누출이 초래될 수 있다.
그러므로, 본 기술분야에는 개선된 시일이 요구된다.
본 발명에서 밀봉 장치가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 상기 밀봉 장치는 원형 횡단면을 갖는 제 1 부분 및 상기 제 1 부분으로부터 외측 반경 방향으로 연장하며 직사각형 횡단면을 갖는 제 2 부분을 포함하는 환형 몸체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 밀봉 장치는 제 1 표면의 오목부 내에 유지되도록 구성되는 몸체, 및 상기 제 1 표면으로부터 이격되게 상기 몸체로부터 연장하며 제 2 표면에 의해 상기 몸체 쪽으로 편향될 때 힘을 제공하여 상기 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 시일을 형성하도록 구성되는 아암을 포함한다. 본 발명의 다른 특징들 및 실시예들이 이후에 설명된다.
전술한 본 발명의 특징들이 더 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약한 본 발명에 대해 일부가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하므로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해해서는 안 되며, 본 발명은 다른 균등하고 유효한 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 예시적인 배치식 처리 챔버의 확대도이며,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 예시적인 배치식 처리 챔버의 측면도 및 평면도이며,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 밀봉 장치를 도시하는 도면이며,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 밀봉 장치를 도시하는 도면이다.
이해를 쉽게 하기 위해, 도면들에 공통인 동일한 구성 요소를 지칭하기 위해 가능하다면 동일한 도면 부호가 사용되었다. 도면들은 축척대로 도시되지 않았으며 명료함을 위해 간단화될 수 있다. 일 실시예의 구성 요소들 및 특징들은 추가의 언급 없이도 다른 실시예들에 유리하게 병합될 수 있다.
본 발명에서 밀봉 장치의 실시예들이 설명된다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 밀봉 장치는 유리하게, 밀봉 표면들 간의 오정렬 및/또는 불균일함에 대한 허용도를 개선한다. 본 발명의 밀봉 장치는 일반적으로 처리 압력 또는 처리 분위기에 대한 제어가 바람직한 임의의 처리 챔버에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 밀봉 장치는 포함되어야 할 독성 가스를 사용하는 진공 처리 챔버 또는 비-진공 처리 챔버에 사용될 수 있다. 다른 공정 챔버도 후술하는 바와 같이, 본 발명의 밀봉 장치로부터 이득을 취할 수 있다.
설명의 목적으로, 본 발명의 밀봉 장치는 배치식 처리 챔버에 사용된 것으로서 이후에 설명된다. 하나의 예시적인 배치식 처리 챔버는 도 1 및 도 2를 참조하여 이후에 설명된다. 적합한 배치식 처리 챔버의 예들이 "가스 분사 및 배기를 위한 대향 포켓을 갖는 반응 챔버"란 발명의 명칭으로 2005년 10월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 11/249,555호, 및 "확산판 및 분사기 조립체를 갖는 배치식 처리 챔버"란 발명의 명칭으로 2006년 5월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 11/381,966호에 더 상세히 설명되며, 이들 각각의 출원은 본 발명에 참조되었다. 본 발명의 밀봉 장치에 사용하기 적합한 하나의 예시적인 배치식 처리 챔버에는 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 이용가능한 FLEXSTAR(등록상표)가 포함된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 배치식 처리 챔버의 확대도이다. 배치식 처리 챔버(100)는 일반적으로, 기판 보트(114)를 수용하도록 구성되는 석영 챔버(101)를 포함한다. 석영 챔버(101)는 일반적으로 돔 형태의 챔버 몸체(102), 상기 챔버 몸체(102)의 한 측면에 형성되는 분사기 포켓(104), 상기 분사기 포켓(104)의 대향 측면에 있는 챔버 몸체(102)에 형성되는 배기 조립체(103), 및 상기 챔버 몸체(102)의 개구(118)에 인접되게 형성되는 플랜지(117)를 포함한다. 기판 보트(114)는 개구(118)를 통해 석영 챔버(101) 내외측으로 일군의 기판을 지지 및 전달하도록 구성된다. 플랜지(117)는 진공 밀봉을 위해 사용되는 O링을 감소시키기 위해 챔버 몸체(102)에 용접될 수 있다. 배기 조립체(103) 및 분사기 포켓(104)은 챔버 몸체(102) 상에 밀링 가공된 슬롯 대신에 용접될 수 있다. 분사기 포켓(104)은 챔버 몸체(102)에 용접된 일단부와 개방된 타단부를 갖는 평탄한 석영 튜브이다. 분사기 포켓(104)은 분사기 조립체(105)를 수용하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 배기 조립체(103)는 배기물(도시 않음)을 수용하도록 구성되는 배기 포트(도시 않음)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 배기 조립체(103)는 복수의 석영 도관(108)을 통해 챔버 몸체(102)에 연결되는 석영 튜브(107)를 포함한다. 석영 챔버(101)는 일반적으로, 노 챔버에 이상적인 (용융)석영으로 제조된다. 일 측면에서, 석영은 높은 순도와 고온 특성을 조합한 경제적인 재료이다. 다른 측면에서, 석영은 폭넓은 온도 구배 및 높은 열전달 속도(high heat rate)를 허용할 수 있다.
석영 챔버(101)는 일반적으로, 개구(118) 근처에서 지지판(110)에 의해 지지된다. O형 링 시일(119)은 석영 챔버(101)와 지지 판(110) 사이의 진공 밀봉을 위해 사용된다. 구멍(120)을 갖는 챔버 스택 지지대(109)는 지지판(110) 상에 배열된다. 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111)은 일반적으로, 챔버 몸체(102) 주위에 배열되며 챔버 몸체(102)를 통해 석영 챔버(101) 내측의 기판(121)에 열 에너지를 제공하도록 구성된다. 일 측면에서, 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111)은 다중 수직 영역을 가질 수 있다. 복수의 석영 라인(112)은 열 에너지가 외측으로 복사되는 것을 방지하기 위해 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111) 주위에 배열될 수 있다. 외측 챔버(113)는 석영 챔버(101), 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111), 및 석영 라인(112) 위에 배열되며 스택 지지대(109) 위에 놓임으로써, 히터 블록(111) 및 석영 라이너(112)를 위한 진공 밀봉을 제공한다. 개구(116)는 분사기 조립체(105) 및 배기 조립체(103)가 통과되도록 외측 챔버(113)의 측면 상에 형성될 수 있다. 열 절연기(106)는 일반적으로, 분사기 포켓(104)과 외측 챔버(113) 사이에 배열된다. 열 절연기(106)와 석영 라이너(112)가 히터 블록(111)과 가열된 석영 챔버(101)로부터 외측 챔버(113)를 절연시키므로, 외측 챔버(113)는 가열 공정 중에 냉각을 지연시킬 수 있다. 유사하게, 열 절연기(도시 않음)는 열 절연기(106)와 동일한 목적을 위해 배기구(103)와 외측 챔버(113) 사이에 배열될 수 있다. 일 측면에서, 외측 챔버(113)는 알루미늄 및 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 제조된다.
일 측면에서, 분사기 조립체(105) 및/또는 배기 조립체(103)는 석영 챔버(101)와 무관하게 온도 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 히터 슬롯(122) 및 냉각 채널(123)이 분사기 조립체(105)를 독립적으로 가열 및 냉각하기 위해 분사기 조립체(105) 내에 제공된다.
처리 챔버(100)는 도 2a 및 도 2b에 더 상세히 도시된다. 배치식 처리 챔버(100)는 일반적으로, 기판 보트(114) 내에 적층된 일군의 기판(121)을 수용하도록 구성되는 처리 영역(237)을 한정하는 석영 챔버(101)를 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111)은 일반적으로, 처리 영역(237) 내측의 기판(121)을 가열하도록 구성된 석영 챔버(101) 주위에 배열된다. 외측 챔버(113)는 석영 챔버(101) 및 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111) 위에 배열된다. 하나 또는 그보다 많은 석영 라이너(112)는 외측 챔버(113)와 하나 또는 그보다 많은 히터 블록(111) 사이에 배열되며 외측 챔버(113)를 냉각 상태로 유지하도록 구성된다. 석영 챔버(101)는 석영 지지판(110)에 의해 지지된다. 외측 챔버(113)는 석영 지지판(110)에 의해 지지되는 챔버 스택 지지대(109)에 연결된다.
석영 챔버(101)는 일반적으로, 바닥 개구(118), 챔버 몸체(102)의 한 측면에 형성되는 분사기 포켓(104), 분사기 포켓(104)의 대향 측면에 챔버 몸체(102)에 형성되는 배기 조립체(103), 및 바닥 개구(118)에 인접 형성되는 플랜지(117)를 갖는 챔버 몸체(107)를 포함한다. 분사기 포켓(104)은 챔버 몸체(102)에 용접되는 일단부와 개방된 타단부를 갖는 평탄한 석영 튜브 형상을 가진다. 배기 조립체(103)는 복수의 석영 도관(108)을 통해 챔버 몸체(102)에 용접되는 석영 튜브(107)를 포함한다. 석영 튜브(107)는 바닥으로 개방된 바닥 포트(251)를 가진다. 복수의 석영 도관(108)은 처리 영역(237)과 석영 튜브(107)의 배기 영역(232) 사이의 유체 소통을 제한하도록 구성된다. 플랜지(117)는 바닥 개구(118) 근처에 용접될 수 있으며 챔버 몸체(102)를 위한 진공 시일을 촉진시키도록 구성된다. 플랜지(117)는 일반적으로 구멍(250,239)을 가지는 석영 지지판(110)과 밀접되게 접촉된다. 바닥 개구(118)는 구멍(239)과 정렬되며 바닥 포트(251)는 구멍(250)과 정렬되는 배기 매니폴드(260) 내측으로 비워진다. O링 시일(119)은 외측 챔버(113), 챔버 스택 지지대(109), 석영 지지판(110) 및 석영 챔버(101)에 의해 한정되는 외측 영역(238)으로부터 처리 영역(237)을 밀봉하기 위해 플랜지(117)와 석영 지지판(110) 사이에 배열될 수 있다. 밀봉 장치(300)는 배기 영역(232)과 외측 영역(238)을 밀봉하도록 바닥 포트(251) 주위에 배열된다. 석영 지지판(110)은 기판 보트(114)가 로딩 및 언로딩될 수 있는 로드록(240)에도 연결된다. 기판 보트(114)는 구멍(239)과 바닥 개구(118)를 통해 처리 영역(237)과 로드록(240) 사이에서 수직으로 병진운동될 수 있다.
분사기 포켓(104)은 챔버 몸체(102)의 측면에 용접되며 처리 영역(237)과 관련하여 분사 영역(241)을 한정한다. 분사 영역(241)은 일반적으로, 분사기 포켓(104) 내에 배열되는 분사기 조립체(105)가 기판 보트(114) 내의 모든 기판에 처리 가스의 수평 유동을 제공하도록 기판 보트(114)가 처리 위치 내에 있을 때 기판 보트(114)의 전체 높이를 덮는다. 일 측면에서, 분사기 조립체(105)는 분사 영역(241)에 맞춰지도록 구성되는 억지 끼워맞춤된 중앙 부분(242)를 가진다. 분사기 포켓(104)의 벽을 유지하도록 구성된 오목부(243)는 일반적으로 중앙 부분(242) 주위에 형성된다. 분사기 포켓(104)의 벽들은 일반적으로 분사기 조립체(105)에 의해 주변이 감싸져 있다. 분사기 개구(216)는 분사기 조립체(105)용 통로를 제공하기 위해 외측 챔버(113)에 형성된다. 내측으로 연장하는 림(206)은 분사기 개구(216) 주위에 형성되며 히터 블록(111)에 의한 가열로부터 분사기 조립체(105)를 차폐하도록 구성된다. 일 측면에서, 일반적으로 외측 챔버(113)의 내측 및 석영 챔버(101)의 외측에 포함되는 외측 영역(238)은 진공 상태로 유지된다. 처리 영역(237) 및 분사기 영역(241)이 처리 중에 보통 진공 상태로 유지되므로, 외측 영역(238)을 진공 상태로 유지하는 것은 석영 챔버(101) 상의 압력에 의해 생성되는 응력을 감소시킬 수 있다. O링 시일(230)은 분사 영역(241)을 위한 진공 시일을 제공하기 위해 분사기 조립체(105)와 외측 챔버(113) 사이에 배열된다. 밀봉 장치(400)는 일반적으로, 처리 영역(237) 및 분사 영역(241) 내의 처리 화학 약품들이 외측 영역(238)으로 이탈하는 것을 방지하도록 분사기 포켓(104) 외측에 배열된다. 다른 측면에서, 외측 영역(238)은 대기압으로 유지될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 3 개의 입구 채널(226)이 분사기 조립체(105)를 가로질러 수평으로 밀링 가공되어 있다. 3 개의 입구 채널(226) 각각은 처리 영역(237)에 처리 가스를 독립적으로 공급하도록 구성된다. 입구 채널(226) 각각은 중앙 부분(242)의 단부 근처에 형성된 수직 채널(224)에 연결된다. 수직 채널(224)은 균일하게 분배된 복수의 수평 구멍(225)에도 연결되며 분사기 조립체(105)(도 2a에는 도시되지 않음)의 중앙 부분(242)에 수직의 샤워헤드를 형성한다. 처리 중에, 처리 가스는 먼저 입구 채널(226) 중의 하나로부터 대응하는 수직 채널(224)로 유동한다. 처리 가스는 그 후에 복수의 수평 구멍(225)을 통해 수평으로 처리 영역(237) 내측으로 유동한다. 일 실시예에서, 다소간의 입구 채널(226)이 배치식 처리 챔버(100) 내에서 수행되는 공정의 요건에 따라 분사기 조립체(105) 내에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 분사기 조립체(105)가 외측 챔버(113)에 설치되고 제거될 수 있으므로, 분사기 조립체(105)는 상이한 요구를 만족시키기 위해 상호교환될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 하나 또는 그보다 많은 히터(228)가 입구 채널(226)에 인접한 분사기 조립체(105) 내측에 배열된다. 하나 또는 그보다 많은 히터(228)는 설정 온도로 분사기 조립체(105)를 가열하도록 구성되며 저항식 히터 요소, 열 교환기 등으로 제조될 수 있다. 냉각 채널(227)은 하나 또는 그보다 많은 히터(228)의 외측에 있는 분사기 조립체(105) 내에 형성된다. 일 측면에서, 냉각 채널(227)은 분사기 조립체(105)에 대한 추가의 온도 제어를 제공한다. 다른 측면에서, 냉각 채널(227)은 분사기 조립체(105)의 외측 표면을 냉각 상태로 유지한다. 일 실시예에서, 냉각 채널(227)은 하나의 목적을 만족시키도록 각지게 조금 천공된 두 개의 수직 채널을 포함한다. 수평 입구/출구(223)는 열 교환 유체가 냉각 채널(227)을 통해 연속적으로 유동될 수 있도록 냉각 채널(227) 각각에 연결된다. 열 교환 유체는 냉각 채널(227)을 통해 연속적으로 유동될 수 있다. 열 교환 유체는 예를 들어, 약 30 내지 약 300 ℃ 범위의 온도로 가열되는 퍼플루오로폴리에테르(예를 들어, Galden(등록상표) 유체)일 수 있다. 열 교환 유체는 또한 약 15 내지 95 ℃ 범위의 온도로 분배되는 냉각수일 수 있다. 열 교환 유체는 또한, 아르곤 또는 질소와 같은 온도 제어되는 가스일 수 있다.
배기 영역(232)은 복수의 석영 도관(108)을 통해 처리 영역(237)과 유체 소통된다. 배기 영역(232)은 밀봉 장치(300)를 통해 바닥 포트(251)에 연결되는 배기 매니폴드(260)를 통해 펌핑 장치(도시 않음)에 유체 소통된다. 그러므로, 처리 영역(237) 내의 처리 가스는 복수의 석영 도관(108)을 통해 배기 영역(232) 내측으로 그리고 나서 바닥 포트(251) 아래로 유동하여 배기 매니폴드(260) 내측으로 비워진다. 바닥 포트(251) 근처에 위치된 도관(108)은 바닥 포트(251)로부터 멀리 위치된 도관(108)보다 더 강한 흡인력을 가질 수 있다. 상부로부터 바닥으로 균일한 흡입력을 생성하기 위해, 복수의 석영 도관(108)의 크기는 예를 들어, 바닥으로부터 상부로 도관의 크기가 증가되도록 변할 수 있다.
석영 튜브(107)의 바닥 포트(251)에 근접되게 배기 조립체(103)를 배기 매니폴드(260)에 연결하는 밀봉 장치(300)가 도 3a 및 도 3b에 더 상세히 도시되어 있다. 밀봉 장치(300)는 일반적으로, 제 1 플랜지(304)와 제 2 플랜지(306) 사이에 배열되도록 구성되는 환형 몸체(302)를 포함할 수 있다. 제 1 플랜지(304)는 바닥 포트(251) 근처의 석영 튜브(107) 주위에 연결되고/되거나 배열될 수 있다. 제 2 플랜지(306)는 배기 매니폴드(260)에 연결될 수 있다. 밀봉 장치(300)는 밀봉 장치(300)를 통한 최초 연결 중에, 또는 이동이 발생할 수 있는 공정 중에 석영 튜브(107)와 배기 매니폴드(260) 사이의 오정렬을 보상하도록 유리하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 석영 튜브(107)는 배기 매니폴드(260)에 대해 미끄럼하고/하거나 기판 처리 중에 팽창하여 오정렬을 생성할 수 있다.
환형 몸체(302)는 공정과 양립될 수 있는 적합한 가요성 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료의 예에는 각각 듀퐁 퍼포먼스 엘라스토머 및 퍼라스트(Perlast) 엘티디로부터 상업적으로 이용가능한 KALREZ(등록상표) 또는 PERLAST(등록상표)와 같은 퍼플루오로엘라스토머가 포함된다. 환형 몸체(302)는 제 1 부분(308) 및 제 2 부분(310)을 포함한다. 제 1 부분(308)은 석영 튜브(107)의 외측 벽 주위에 접촉되게 배열되며 이들과 함께 시일을 형성한다. 예를 들어, 제 1 부분(308)은 석영 튜브(107)의 외경보다 작은 내경을 가질 수 있다. 제 1 부분(308)은 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같은 원형 횡단면을 가질 수 있다. 그러나, 곡면을 갖는 다른 횡단면도 사용될 수 있다.
제 2 부분(310)은 제 1 부분(308)으로부터 외측 반경 방향으로 연장하며 제 1 플랜지(304)와 제 2 플랜지(306) 사이에 고정되도록 구성되어 이들 사이에 시일을 형성한다. 제 2 부분(310)은 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같은 원형 횡단면을 가질 수 있다. 그러나, 웨지 형상 등의 다른 횡단면도 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 2 부분(310)의 횡단면은 제 2 부분의 말단부가 제 1 및 제 2 플랜지(304,306) 사이에서 부분적으로 이동될 수 없게 하는 어떤 적합한 형상일 수 있다.
제 1 플랜지(304)는 환형 몸체(302) 및 석영 튜브(107)의 형상과 일치되는데 필요한 어떤 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 플랜지(304)는 제 1 오목부(312) 및 제 2 오목부(314)를 포함할 수 있다. 석영 튜브(107) 근처에 배열되는 제 1 오목부(312)는 환형 몸체(302)의 제 1 부분(308) 주위에 부분적으로 끼워 맞춰지도록 구성된다. 제 1 오목부(314)로부터 외측 반경 방향으로 배열되는 제 2 오목부(314)는 환형 몸체(302)의 제 2 부분(310) 주위에 부분적으로 끼워 맞춰지도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 제 1 플랜지(304)는 예를 들어, 처리 챔버로부터 방출될 수 있는 열로부터 환형 몸체(302)를 차폐하기 위한 립(316)을 더 포함할 수 있다. 립(316)은 석영 튜브(107)에 인접한 제 1 플랜지(304)의 내측 반경 방향 측면 근처에 배열될 수 있다. 제 1 플랜지(304)는 예를 들어, 클램프, 스크류 등(볼트(320)가 도시됨)과 같은 어떤 적합한 수단에 의해 제 2 플랜지(306)에 고정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 플랜지(304)는 환형 몸체(302)의 제 2 부분(310)을 통과함이 없이 제 2 플랜지(306)에 고정될 수 있음으로써, 환형 몸체(302)의 변형, 마모, 또는 조기 파괴를 최소화한다. 예를 들어, 제 1 플랜지(304)는 제 2 부분(310)의 외측 반경 방향으로 배열되는 볼트(320)를 사용하여 제 2 플랜지(306)에 고정될 수 있다.
제 2 플랜지(304)는 제 1 플랜지(304) 및 환형 몸체(302)의 제 2 부분(310)과의 결합에 필요한 어떤 적합한 형상을 가질 수 있다. 제 2 플랜지(302)는 제 1 플랜지(304)에 연결될 때 환형 몸체(302)의 제 2 부분(310)을 고정하도록 구성된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 2 부분(310)은 제 2 부분(310)의 말단부 근처에서 제 2 플랜지(306)에 의해 접촉된다. 몇몇 실시예에서, 제 2 플랜지(306)는 환형 몸체(306)의 제 2 부분(310)하고만 접촉하며 환형 몸체(302)의 제 1 부분(308)이 자유롭게 이동되도록 구성된다. 따라서, 제 2 플랜지(306)는 석영 튜브(107)와 제 2 플랜지(306)의 내측 에지 사이에 간극(318)을 제공하기 위한 제 1 플랜지(304)에 비해서 작은 반경 방향 폭을 가질 수 있다.
간극(318)은 일반적으로 환형 몸체(302) 아래에 배열되며 예를 들어, (조립 동안과 같이)석영 튜브(107)의 미끄럼 운동 중에 간극(318) 내측으로의 환형 몸체(302)의 이동을 촉진시킨다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 간극(318)은 제 1 부분(308)의 아래에 배열되며 제 2 부분(310)의 일부가 자유롭게 이동될 수 있다(예를 들어, 제 2 부분(310)의 일부가 제 1 및 제 2 플랜지(304,306)들 사이로 이동되지 않는다). 간극(318)은 석영 튜브(107)의 이동 중에 예를 들어, 조립 중에 간극(318) 내부에서 환형 몸체(302)의 이동을 촉진시키기 위한 어떤 적합한 폭을 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 플랜지(304,306)는 밀봉 장치(300)에의 사용에 필요한 소정의 열 및/또는 구조적 특징을 갖는 어떤 적합한 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 플랜지(304, 306)는 스테인리스 스틸, 알루미늄(이들의 합금을 포함) 등을 포함할 수 있다. 제 2 플랜지(306)는 제 1 플랜지(304)와 동일 또는 상이한 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 플랜지(304)는 (도 1과 관련하여 위에서 설명된)히터로부터 시일(예를 들어, 환형 몸체(302))를 열적으로 격리시키기 위해 세라믹과 같은 낮은 열 전도성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료의 예에는 알루미나(Al2O3) 등이 포함된다.
처리 영역(237) 및 분사 영역(241) 내의 화학 약품이 외측 영역(238)으로 방출되는 것을 방지하기 위해 분사기 포켓(104)의 외측에 배열된 시일 장치(400)는 도 4a 및 도 4b에 더 상세히 도시되어 있다. 시일 장치(400)는 몸체(402) 및 상기 몸체(402)로부터 연장하는 아암(404)을 포함할 수 있다. 몸체(402)와 아암(404)은 도 3a 및 도 3b에서 몸체(302)와 관련하여 위에서 설명한 바와 유사한 재료로 제조될 수 있다. 상기 밀봉 장치(400)는 예를 들어, 분사기 조립체(105)를 지향하는 림(206)의 표면(406)과 분사기 조립체(105)의 내측 표면(408) 사이와 같은 커다란 표면을 밀봉하는데 유리할 수 있다. 내측 표면(408)은 분사기 조립체 지향 표면(406)에 인접되게 분사기 개구(216)의 말단부 근처에 배열된다.
몸체(402)는 림(206)의 분사기 조립체 지향 표면(406) 내에 형성될 수 있는 오목부(410) 내에 배열될 수 있다. 오목부(410)는 분사기 포켓(104) 주위에 배열될 수 있다(예를 들어, 오목부(410)는 분사기 포켓(104)을 에워쌀 수 있다). 오목부(41)는 오목부의 내경보다 작은 외측 개구로 형성됨으로써, 오목부 내에 몸체(402)의 유지를 촉진시키는 규제를 형성한다. 몸체(402)는 오목부(410)의 형상과 일치될 수 있는 동일한 형상을 갖는 폐쇄 루프 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 몸체(402)는 환형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 비-환형 형상도 이용될 수 있다. 몸체(402)는 오목부(410) 내의 몸체(402) 유지를 촉진시키기 위한 오목부(410)의 횡단면 형상과 실질적으로 일치하는 횡단면 형상을 가질 수 있다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 몸체(402)는 오목부(410) 내에 실질적으로 배열될 수 있다. 사다리꼴 횡단면으로서 도시되어 있지만, 몸체(402)는 오목부(410)의 횡단면 형상과 실질적으로 일치하는 어떤 적합한 횡단면을 가질 수 있다. 몸체(402)의 적합한 횡단면에는 정방형, 장방형 등이 포함될 수 있다. 이와는 달리, 몸체는 이후에 설명하는 바와 같이 오목부(410)의 형상과 실질적으로 일치할 필요는 없다.
아암(404)은 분사기 조립체(105)의 내측 표면(408) 쪽으로 전체 외경 주위로 몸체(402)로부터 연장한다. 아암(404)은 조립시 분사기 조립체(105)의 내측 표면(408)에 의해 몸체(402) 쪽으로 압축될 수 있다. 아암(404)은 내측 표면(408)에 의한 압축에 반응하여 내측 표면(408) 쪽으로 저항력을 가한다. 아암(404)은 표면(408)을 지향하는 분사기 조립체와 내측 표면(408) 사이에 시일을 형성하기에 충분한 힘으로 내측 표면(408)과 접촉한다. 아암(404)은 유리하게, 폭넓은 운동 범위에 걸쳐 실질적으로 균일한 힘을 제공하는데, 이는 기계 가공 또는 조립 허용오차로 인한 시일 표면들 사이의 균일한 거리와 같은 불균일함이 존재하더라도 분사기 조립체(105) 주위에 균일한 시일의 형성을 용이하게 한다. 따라서, 가해진 저항력은 예를 들어, O형 링과 같은 종래의 밀봉 장치에서는 허용되지 않는 그와 같은 불균일함이 존재하는 곳에서도 시일을 형성할 수 있다.
밀봉 장치(400)의 대체예가 도 4c 및 도 4d에 도시되어 있다. 밀봉 장치(420)는 몸체(422) 및 아암(424)를 포함할 수 있다. 몸체(422) 및 아암(424)은 전술한 바와 같이 장치(400)와 유사한 재료를 포함할 수 있다. 몸체(422)는 오목부(410)의 횡단면보다 실질적으로 작은 횡단면을 가질 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 몸체(422)는 오목부(410) 내에 전체적으로 배열된다. 아암(424)은 몸체(422)로부터 분사기 조립체(105)의 내측 표면(408) 쪽으로 연장한다. 또한, 아암(424)은 몸체(422)를 따라 연장하며, 여기서 아암(424)은 폐쇄형 루프 구조를 가진다. 아암(424)은 분사기 조립체(105)의 내측 표면(408)에 의해 몸체(422) 쪽으로 압축되도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 아암(424)은 폭넓은 압축에 반응하여 분사기 조립체(105)의 내측 표면(408)에 실질적으로 균일한 저항력을 가함으로써, 분사기 조립체 지향 표면(406)과 내측 표면(408) 사이에 시일을 형성할 수 있다.
밀봉 장치의 실시예들에 대해 설명되었다. 몇몇 실시예에서, 밀봉 장치는 유리하게, 밀봉 표면들 사이의 오정렬 및/또는 불균일함에 대한 허용도를 개선한다.
본 발명의 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주를 이탈함이 없이 창안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 밀봉 장치로서,
    원형 횡단면을 갖는 제 1 부분 및 상기 제 1 부분으로부터 외측 반경 방향으로 연장하며 직사각형 횡단면을 갖는 제 2 부분을 포함하는 환형 몸체를 포함하는,
    밀봉 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 플랜지 및 제 2 플랜지를 더 포함하며,
    상기 환형 몸체의 제 2 부분의 말단부가 상기 제 1 플랜지와 제 2 플랜지 사이에서 압축되는,
    밀봉 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지는 상기 환형 몸체의 제 1 부분의 적어도 일부분과 끼워 맞춰지도록 구성되는 제 1 오목부를 내부에 더 포함하는,
    밀봉 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지는 상기 환형 몸체의 제 2 부분의 적어도 일부분과 끼워 맞춰지도록 구성되는 제 2 오목부를 내부에 더 포함하는,
    밀봉 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 몸체의 제 1 부분 및 제 1 플랜지를 따라 내측 반경 방향으로 배열되는 제 1 벽을 더 포함하며,
    상기 제 1 부분이 상기 제 1 벽과 접촉하여 상기 제 1 벽에 대해 시일을 형성하는,
    밀봉 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 플랜지에 연결되는 제 2 벽을 더 포함하며,
    간극이 상기 제 2 벽과 제 2 플랜지를 상기 제 1 벽으로부터 분리시키는,
    밀봉 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 벽은 석영을 포함하며 상기 제 2 벽은 금속을 포함하는,
    밀봉 장치.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지 및 제 2 플랜지는 볼트 또는 클램프 중 하나 이상에 의해 연결되는,
    밀봉 장치.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지는 상기 제 1 플랜지의 내측 반경 방향 측면으로부터 상방향으로 연장하는 립을 더 포함하는,
    밀봉 장치.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지는 세라믹, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함하며, 상기 제 2 플랜지는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함하는,
    밀봉 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 몸체는 퍼플루오로엘라스토머를 포함하는,
    밀봉 장치.
  12. 밀봉 장치로서,
    제 1 표면의 오목부 내에 유지되도록 구성되는 몸체, 및
    상기 제 1 표면으로부터 이격되게 상기 몸체로부터 연장하며 제 2 표면에 의해 상기 몸체 쪽으로 편향될 때 힘을 제공하여 상기 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 시일을 형성하도록 구성되는 아암을 포함하는,
    밀봉 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 몸체 및 아암은 폐쇄형 루프 내에 형성되는,
    밀봉 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    오목부 및 상기 오목부 내에 유지되는 상기 몸체를 갖는 제 1 표면, 및
    상기 제 1 표면을 지향하며 상기 제 1 표면 쪽으로 상기 아암을 압축하는 제 2 표면을 더 포함하는,
    밀봉 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체 및 아암은 퍼플루오로엘라스토머를 포함하는,
    밀봉 장치.
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