KR100270334B1 - Adapter flange for vacumn chambr - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An adaptor for an epitaxial apparatus is provided to prevent air pollution of a vacuum chamber, by repairing broken parts or exchanging raw materials induced to the vacuum chamber while maintaining the vacuum state of the vacuum chamber and eliminating the vacuum state in a local portion. CONSTITUTION: A switching unit induces and maintains vacuum, mounted in a flange of an inlet of a vacuum chamber. A bellows-type adaptor(13) extends and contracts to eliminate only local vacuum between the switching unit and a flange of a crucible. A flange is mounted in upper and lower portion of the bellow-type adaptor. One side of a guide bar(17) is fixed in an upper flange of the adaptor, and the other side of the guide bar penetrates a lower flange of the adaptor. A length control unit(16) is mounted in the guide bar penetrating the lower flange of the adaptor.

Description

에피택셜장치용 어뎁터 장치{Adapter flange for vacumn chambr}Adapter device for epitaxial device {Adapter flange for vacumn chambr}

본 발명은 진공챔버의 입구에 부착된 에피택셜장치용 덧??임 뭉치에 관한 것으로, 특히 진공챔버의 전체적인 진공을 유지하면서 부분품의 분해조립을 용이하게 하기 위한 에피택셜장치용 어뎁터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bundle of epitaxial devices attached to the inlet of a vacuum chamber, and more particularly to an adapter device for an epitaxial device for facilitating disassembly and assembly of parts while maintaining the overall vacuum of the vacuum chamber. .

일반적으로, 초 고진공 장치는 진공챔버 내의 오염 정도에 따라 진공의 정도가 결정된다. 이러한 진공의 정도는 반도체 재료인 단결정 물질의 품질을 결정 지게 되므로 진공챔버 내의 오염 방지는 매우 중요하다.In general, the ultrahigh vacuum apparatus determines the degree of vacuum according to the degree of contamination in the vacuum chamber. Since the degree of vacuum determines the quality of the single crystal material, which is a semiconductor material, prevention of contamination in the vacuum chamber is very important.

특히, 초 고진공 장치인 분자선 에피택시 장치는 그 특성상 초 고진공을 유지해야 하며 진공챔버 내에 일반 대기 물질인 공기나 상기 에피택셜장치 내에 흡착되어 진공에 영향을 주는 원소 등이 유입되는 것을 최소화 하여야 한다. 이는, 상기 장치를 이용하여 원자 단위의 단결정을 성장할 때 불순물을 최소화 하여야 하기 때문에 어떠한 상황에서도 대기중에 노출되는 시간을 최소화 하여야 하며 가능한 한 노출을 금해야 한다.In particular, the molecular beam epitaxy device, which is an ultra-high vacuum device, must maintain ultra-high vacuum due to its characteristics and minimize the inflow of air, which is a general atmospheric material, or an element that is adsorbed in the epitaxial device and affects the vacuum. This should minimize the exposure time to the atmosphere under any circumstances, since impurities must be minimized when growing single crystals in atomic units using the above apparatus, and exposure should be prohibited as much as possible.

상기의 진공장치에 장착되는 어뎁터 장치는 반도체 기판인 단결정, 에피택셜 웨이퍼를 성장하는 장치의 부분품으로 성장하고자 하는 물질이 담겨있는 도가니 부분 뭉치로서, 이에 대한 구성을 도1을 참조하여 간략히 설명한다.The adapter device mounted on the vacuum apparatus is a crucible partial bundle containing a material to be grown as a part of a device for growing a single crystal, an epitaxial wafer, which is a semiconductor substrate, and a configuration thereof will be briefly described with reference to FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 진공챔버(1)의 일단부에는 성장하고자 하는 물질이 담겨있는 도가니(7)가 장착되며, 상기 진공챔버(1)와 도가니(7) 사이에는 성장물질의 공급 매개기능을 하는 도가니 부분 뭉치인 어댑터 플랜지(4)가 장착된 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 진공챔버(1)의 입구와 도가니(7)를 연결하는 어댑터 (5)의 양단부에는 한 쌍의 플랜지(4, 6)가 장착되어 있으며, 상기 도가니 플랜지(7)에는 상기 진공챔버(1)에 성장물질을 공급하기 위한 공급경로를 제공하는 도입관(9)이 어댑터 플랜지(5)를 관통하여 진공챔버(1)내로 장착되어 있다.As shown in the figure, one end of the vacuum chamber (1) is equipped with a crucible (7) containing the material to be grown, and between the vacuum chamber (1) and the crucible (7) supply mediating function It is designed to be equipped with an adapter flange (4) which is a crucible portion bundle. Here, a pair of flanges 4 and 6 are mounted at both ends of the adapter 5 connecting the inlet of the vacuum chamber 1 and the crucible 7 to the crucible flange 7. An introduction tube 9, which provides a supply path for supplying the growth material to 1), is mounted through the adapter flange 5 into the vacuum chamber 1.

미설명부호 2는 액체 질소벽, 3은 입구측 플랜지를 나타낸다.Reference numeral 2 denotes a liquid nitrogen wall, 3 denotes an inlet flange.

이와 같은 구조를 가지는 종래의 어뎁터 장치가 장착된 진공챔버에서는, 상기 도가니에 담겨져 사용되는 원료들의 고갈시 재 충진을 하기 위해서는 어쩔 수없이 상기 어댑터 플랜지를 매개로 연결되는 각 플랜지를 해체하고 진공을 제거한후 상기 도가니를 장치로부터 분리하여 대기중에 노출시켜야 한다.In the vacuum chamber equipped with the conventional adapter device having such a structure, in order to refill when the raw materials contained in the crucible are exhausted, it is inevitable to dismantle each flange connected through the adapter flange and remove the vacuum. The crucible must then be removed from the device and exposed to the atmosphere.

이 과정에서 사용되는 성장물질의 재충진과 상기 성장물질을 담겨져 있는 도가니 가열기의 잦은 고장으로 수리를 요하게 되는데 이 도가니 가열기의 크기가 작음에도 불구하고 장치 전체의 진공을 파괴해야 하는 경우가 발생한다.The refilling of the growth material used in this process and the frequent failure of the crucible heater containing the growth material require repair. However, despite the small size of the crucible heater, the vacuum of the entire apparatus needs to be destroyed.

이러한 진공 파괴는 대기가 진공챔버내로 혼입되고 대기중의 물질들이 진공챔버 내부에 달라 붙게 되어 결국 장비의 사용 시 시료에 흡착되므로써 불순한 물질의 역할을 하여 시료의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 제작된 시료의 사용이 불가능하게 되는 문제점이 있다.This vacuum breakage causes the atmosphere to be mixed into the vacuum chamber and the substances in the atmosphere stick to the inside of the vacuum chamber, which is eventually adsorbed to the sample when the equipment is used, thereby acting as an impure material and degrading the quality of the sample. There is a problem that makes it impossible to use.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 어댑터에 주름벽을 장착하여 원료교체나 부분품 수리시 진공챔버내의 전체적인 진공을 유지하면서 도가니 부분의 국부적 진공만을 파괴하여 장비의 오염과 상태 회복의 시간을 극소화 할 수 있는 에피택셜장치용 어뎁터 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by mounting a corrugated wall to the adapter to destroy only the local vacuum of the crucible portion while maintaining the overall vacuum in the vacuum chamber when replacing raw materials or repair parts An object of the present invention is to provide an adapter device for an epitaxial device which can minimize the time for state recovery.

또한, 본 발명은 도가니 부분뭉치만을 간단히 분해조립하므로써 진공챔버의 진공에는 영향을 미치지 않으면서 도가니의 수리 및 성장물질의 재충진을 수월하게 할 수 있는 에피택셜장치용 어뎁터 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an adapter device for an epitaxial device which can easily repair the crucible and refill the growth material without affecting the vacuum of the vacuum chamber by simply disassembling and assembling the crucible portion only. have.

도1은 일반적인 에피택셜장치의 구성을 나타낸 개략도.1 is a schematic diagram showing the configuration of a general epitaxial device.

도2는 본 발명에 의한 에피택셜장치용 어뎁터 장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of an adapter device for an epitaxial device according to the present invention.

도3은 진공챔버와 도가니 사이에 본 발명의 어뎁터 장치가 장착된 상태를 나타낸 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing a state in which the adapter device of the present invention is mounted between the vacuum chamber and the crucible.

도4 및 도5는 본 발명에 의한 에피택셜장치용 어뎁터 장치의 분리를 위한 작용상태도.4 and 5 is an operational state diagram for separation of the adapter device for epitaxial device according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11 : 게이트 밸브 12 : 제1 플랜지11 gate valve 12 first flange

13 : 주름관 어댑터 14 : 고정너트13: corrugated pipe adapter 14: fixing nut

15 : 제2 플랜지 16 : 길이조절너트15: 2nd flange 16: Length adjusting nut

17 : 가이드바17: guide bar

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공챔버의 입구측 플랜지에 장착되어 진공을 유지하고 도입하기 위해 개폐되는 수단; 상하측에 플랜지가 구비되며, 상기 개폐수단과 도가니의 플랜지 사이에서 국부적진공만을 제거할 수 있도록 신장 및 수축하는 주름관형상의 어댑터; 일측이 어댑터의 상부 플랜지에 고정되며, 타측이 상기 어댑터의 하부 플랜지를 관통하는 가이드바; 및 상기 어댑터의 하부 플랜지를 관통하는 부위의 가이드바에 장착된 길이조절수단을 포함하는 에피택셜장치용 어뎁터 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a means that is mounted to the inlet flange of the vacuum chamber to open and close to maintain and introduce a vacuum; A flange is provided on the upper and lower sides, and a corrugated tubular adapter extending and contracting to remove only a local vacuum between the opening and closing means and the flange of the crucible; A guide bar having one side fixed to the upper flange of the adapter and the other side passing through the lower flange of the adapter; And it provides an adapter device for epitaxial device comprising a length adjusting means mounted to the guide bar of the portion passing through the lower flange of the adapter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

본 발명에 의한 에피택셜장치용 어뎁터 장치는 진공장치의 부분품의 교체나 원료의 교체시 국부적 부위만의 진공을 제거한 상태에서 부분품의 분해조립을 이룰수 있도록 하여 진공챔버의 오염을 최소화하기 위한 것으로, 본 실시예에서의 어뎁터 장치에는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 진공챔버(21)의 입구측 플랜지(22)에 장착되어 외부와의 격리로 진공챔버(21)내의 진공을 유지하고 또 진공챔버(21)내에 진공을 도입하기 위해 개폐되는 게이트 밸브(11)와, 상기 게이트밸브(11)의 타단면과 도가니 플랜지(23)에 양단부가 장착되도록 제1 및 제2 플랜지(12, 15))가 구비된 주름관 어댑터(13)가 구비된다.The adapter device for epitaxial device according to the present invention is to minimize the contamination of the vacuum chamber to achieve the disassembly and assembly of the parts in the state of removing the vacuum of only the localized part when replacing the parts of the vacuum device or the raw material replacement, The adapter device in the embodiment is mounted on the inlet flange 22 of the vacuum chamber 21 as shown in Figs. 2 and 3 to maintain the vacuum in the vacuum chamber 21 in isolation from the outside and to maintain the vacuum chamber. A gate valve 11 which is opened and closed to introduce a vacuum into the 21 and first and second flanges 12 and 15 so that both ends of the gate valve 11 and both ends thereof are mounted on the crucible flange 23. Is provided with a corrugated pipe adapter 13 is provided.

여기서, 상기 어댑터(13)는 도가니(23)에 내재된 성장물질의 교체나 고장수리시에 진공챔버(21)내의 진공은 유지한 채로 국부적 진공만을 제거할 수 있도록 신장 및 수축작용을 하는 주름관으로 형성된 구조로 되어 있다.In this case, the adapter 13 is a corrugated pipe extending and contracting to remove only the local vacuum while maintaining the vacuum in the vacuum chamber 21 during the replacement or troubleshooting of the growth material in the crucible 23. It has a formed structure.

또한, 일단이 상기 주름관 어댑터(13)의 제1 플랜지(12) 주연부에 고정되며, 타단이 제2 플랜지(15)의 주연부를 관통하여 주름관 어댑터(13)의 신장 및 수축의 이동을 안내하는 가이드바(17)와, 상기 가이드바(17)가 관통하는 부위의 제2 플랜지(15) 상하부에 장착된 고정너트(14)와 길이조절너트(16)가 구비된다.In addition, one end is fixed to the periphery of the first flange 12 of the corrugated pipe adapter 13, the other end is a guide for guiding the movement of the extension and contraction of the corrugated pipe adapter 13 through the periphery of the second flange 15 A bar 17, a fixing nut 14 and a length adjusting nut 16 mounted to upper and lower portions of the second flange 15 at the portion where the guide bar 17 penetrates are provided.

여기서, 상기 가이드바(17)는 볼트로 이루어져 있으며, 상기 길이조절너트(16)를 회전시키는 방향에 따라 볼트의 길이가 늘어나고 즐어드는 가변운동을 하므로써 도가니 플랜지(23)에 공정된 주름관 형상의 어댑터(13)가 신장되고 수축되는 것이다.Here, the guide bar 17 is made of a bolt, the length of the bolt according to the direction in which the length adjustment nut 16 is rotated and the corrugated pipe-shaped adapter processed to the crucible flange 23 by the variable movement to enjoy (13) is stretched and contracted.

상기와 같이 구성된 본 발명의 어뎁터 장치가 진공챔버(21)와 도가니(23) 사이에 장착되어 작용하는 상태를 도3 내지 도5를 참조하여 설명한다.The state in which the adapter device of the present invention configured as described above is mounted and acting between the vacuum chamber 21 and the crucible 23 will be described with reference to FIGS.

도3에 도시된 바와 같이 진공챔버(21)와 주름관 형상의 어댑터(13) 사이에 게이트 밸브(11)가 입구측 플랜지(22)와 제1 플랜지(12)를 매개로 장착되며, 상기 어댑터(13)의 제2 플랜지(15)에는 도가니를 연결하기 위한 도가니 플랜지(23)가 장착된다. 이때, 상기 도가니에 구비된 액체 질소벽(24)과 도입관(25)이 어댑터(13)의 제1 및 제2 플랜지(12, 15)와 게이트밸브(11), 진공챔버 플랜지(22)를 관통하여 진공챔버(21)내로 돌출되게 결합되어 있다.As shown in FIG. 3, a gate valve 11 is mounted between the vacuum chamber 21 and the corrugated adapter 13 via the inlet flange 22 and the first flange 12. The second flange 15 of 13 is equipped with a crucible flange 23 for connecting the crucible. At this time, the liquid nitrogen wall 24 and the introduction pipe 25 provided in the crucible connect the first and second flanges 12 and 15, the gate valve 11, and the vacuum chamber flange 22 of the adapter 13. It penetrates and protrudes into the vacuum chamber 21.

또한, 상기 제2 플랜지(15)에 가이드 바(17)가 끼워진 상태에서 고정너트(14)와 길이조절너트(16)가 체결되어 있다.In addition, the fixing nut 14 and the length adjusting nut 16 are fastened in a state where the guide bar 17 is fitted to the second flange 15.

상기와 같이 진공챔버(21)와 증발도가니(23) 사이에 어뎁터 장치가 조립된 구조에서 증발 도가니(23)를 분리하고자 할 경우에는 도4에 도시된 바와 같이 게이트 밸브(11)가 열려진 상태에서 상기 어댑터(13)의 제2 플랜지(15)에 장착된 고정너트(14)를 풀고 길이조절너트(16)를 회전시키면 가이드바(17)의 길이가 늘어나게 되면서 플랜지가 하부로 이동되어 주름관 형상의 어댑터(13)가 늘어나게 된다. 이에따라 도가니가 하부로 밀려나게 되고 진공챔버(21)내로 관통되어 있던 액체질소벽(24)과 도입관(25)이 함께 어댑터(13)측으로 이탈되게 된다.When the evaporation crucible 23 is to be separated in the structure in which the adapter device is assembled between the vacuum chamber 21 and the evaporation crucible 23 as described above, the gate valve 11 is opened as shown in FIG. 4. When the fixing nut 14 mounted on the second flange 15 of the adapter 13 is loosened and the length adjusting nut 16 is rotated, the length of the guide bar 17 is increased, and the flange is moved downward to have a corrugated pipe shape. The adapter 13 is stretched. As a result, the crucible is pushed downward and the liquid nitrogen wall 24 and the introduction tube 25 which have penetrated into the vacuum chamber 21 are separated from the adapter 13 side.

그리고, 도5에 도시된 바와 같이 상기 게이트 밸브(11)를 차폐한 상태에서 어댑터(13)내의 진공을 제거 한 후 상기 어댑터(13)와 도가니를 분리시키고 도입관(25)을 외부로 이탈시켜 원료를 교체하거나 고장된 부분품의 수리나 교체작업을 수행한다.As shown in FIG. 5, after the vacuum in the adapter 13 is removed while the gate valve 11 is shielded, the adapter 13 and the crucible are separated and the introduction pipe 25 is separated outward. Replace the raw materials or repair or replace the broken parts.

또한, 상기 분리된 어뎁터 장치의 조립은 상기의 역순으로 진행하되, 이때, 상기 진공챔버(21)내의 진공은 그대로 유지되게 되는 것이다. 즉, 상기 게이트 밸브(11)가 차폐되어 진공챔버(21)내의 진공이 유지된 상태에서 상기 어댑터(13)와 도가니 플랜지(23)를 연결하고, 길이조절너트(16)를 분리방향 반대측으로 회전시키면, 가이드바(17)의 길이가 줄어들면서 제2 플랜지(15)를 이동시켜 어댑터(13)를 수축시킨다. 그리고, 게이트 밸브(11)를 열고 액체질소벽(24)과 도입관(25)을 진공챔버(21)내로 삽입시켜 조립을 완료하게 되는 것이다.In addition, the assembly of the separated adapter device is performed in the reverse order, wherein the vacuum in the vacuum chamber 21 is maintained as it is. That is, the gate valve 11 is shielded to connect the adapter 13 and the crucible flange 23 while the vacuum in the vacuum chamber 21 is maintained, and the length adjusting nut 16 is rotated to the opposite side in the separation direction. When the length of the guide bar 17 is reduced, the second flange 15 is moved to contract the adapter 13. Then, the gate valve 11 is opened to insert the liquid nitrogen wall 24 and the introduction tube 25 into the vacuum chamber 21 to complete the assembly.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 진공챔버에 유입되는 원료의 교체나 부분품의 고장에 따른 수리시 진공챔버내의 진공은 그대로 유지한 상태에서 국부적부위만의 진공을 제거하고 수리 및 원료보충하므로써 진공챔버내의 대기오염을 방지할 수 있고, 또한 도가니 수리 및 원료 재충진에 걸리는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 전체 진공을 유지할 수 있는 효과를 가진다As described above, according to the present invention, when the replacement of the raw material flowing into the vacuum chamber or the repair caused by the failure of the parts, the vacuum in only the local part is removed while the vacuum in the vacuum chamber is maintained as it is, and the vacuum is repaired and supplemented. It is possible to prevent air pollution in the chamber, to shorten the time required for crucible repair and refilling of raw materials, and to maintain the overall vacuum.

Claims (4)

진공챔버의 입구측 플랜지에 장착되어 진공을 유지하고 도입하기 위해 개폐되는 수단;Means mounted to an inlet flange of the vacuum chamber to open and close to maintain and introduce a vacuum; 상하측에 플랜지가 구비되며, 상기 개폐수단과 도가니의 플랜지 사이에서 국부적진공만을 제거할 수 있도록 신장 및 수축하는 주름관형상의 어댑터;A flange is provided on the upper and lower sides, and a corrugated tubular adapter extending and contracting to remove only a local vacuum between the opening and closing means and the flange of the crucible; 일측이 어댑터의 상부 플랜지에 고정되며, 타측이 상기 어댑터의 하부 플랜지를 관통하는 가이드바; 및A guide bar having one side fixed to the upper flange of the adapter and the other side passing through the lower flange of the adapter; And 상기 어댑터의 하부 플랜지를 관통하는 부위의 가이드바에 장착된 길이조절수단Length adjusting means mounted to the guide bar of the portion passing through the lower flange of the adapter 을 포함하는 에피택셜장치용 어뎁터 장치.Adapter device for epitaxial device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개폐수단이 게이트 밸브로 이루어진 에피택셜장치용 어뎁터 장치.Adapter device for epitaxial device wherein the opening and closing means is a gate valve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가이드바가 볼트로 이루어져 있으며, 상기 길이조절수단은 너트로 이루어진 에피택셜장치용 어뎁터 장치.The guide bar is made of a bolt, the length adjusting means is an epitaxial device adapter device consisting of a nut. 제 1 항 있어서,The method of claim 1, 상기 길이조절수단은The length adjusting means 어댑터의 하부 플랜지 상단면에서 가이드바를 고정하는 고정너트와,Fixing nut for fixing the guide bar on the upper surface of the lower flange of the adapter, 상기 어댑터의 하부 플랜지 저면에서 가이드바를 길이를 가변시키는 길이조절너트로 이루어진 에피택셜장치용 어뎁터 장치.Adapter for epitaxial device consisting of a length adjusting nut for varying the length of the guide bar at the bottom of the lower flange of the adapter.
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