KR100432134B1 - 배기 가스 배출용 트랩 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기 라인 상에 수평 구조로 간단하게 설치 가능하며, 부유물의 제거 및 세정 작업의 효율화를 실현할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 수직 형태의 복잡한 구조를 갖는 종래의 트랩(Trap)과는 달리, 배기 라인 상에 수평 구조로 설치 가능하며, 트랩 몸체 내부에 분리 가능한 원형의 필터 구조를 채용함으로써 조립 및 분리가 용이하며, 트랩 몸체의 외부에 냉각수 순환관을 설치하여 배기 가스의 응축을 촉진시키고, 용수철 추를 이용하여 배기 라인의 압력을 체크하는 구조를 채용하여, 배기 가스에 함유된 부유물의 제거를 원활하게 하고 배기 시스템의 세정 시기를 검출할 수 있도록 함으로써, 트랩 구조의 간소화 및 부유물 제거의 효율화를 도모할 수 있으며, 배기 시스템의 효율적인 유지 관리를 실현할 수 있는 것이다.

Description

배기 가스 배출용 트랩 구조{TRAP STRUCTURE FOR EXHAUST GAS LINE}

본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 식각 장비나 증착 장비에서 사용된 배기 가스(또는 공정 가스)를 배출하는데 사용하기에 적합한 배기 가스 배출용 트랩 구조에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 반도체 웨이퍼는 다양한 종류의 박막(예를 들면, 산화막, 질화막, 절연막, 금속막 등)들이 차례로 적층되는 구조를 가지며, 각 박막들은 목표로 하는 임의의 패턴(즉, 큰 종횡비를 갖는 미세 구조)으로 형성되는데, 이를 위해서는 웨이퍼 상에 산화막, 질화막, 절연막, 금속막 등의 물질을 증착하기 위한 증착 장비와 웨이퍼 상에 증착된 물질을 원하는 패턴으로 식각하기 위한 식각 장비의 사용이 필수적이다.

한편, 증착 공정(CVD 증착 공정)과 식각 공정에서는 공정 가스 이외에 물리, 화학적 반응에 의해 부유물(By Product)이 생성되며, 이러한 부유물들은 온도와 압력에 따라서 여러 가지 상(Phase)을 갖는데, 온도가 낮으면 기체 상태에서 고체 상태로 변화하는 현상이 발생하게 된다.

이러한 상 변화 현상은 펌핑 라인에서 외부로 배출되는 배출 라인의 막힘 현상, 즉 부유물들이 고체화되어 배출 라인에 증착되는 막힘 현상을 유발시킨다.

따라서, 종래에는, 상술한 바와 같은 배출 라인의 막힘 현상을 방지하기 위하여, 배출 라인의 온도를 일정하게 유지시키기 위해 배출 라인에 히팅 자켓(Heating Jacket)을 감거나, 부분압을 감소시켜 기체 상태를 계속 유지하도록 하기 위해 배출 라인에 질소 가스를 유입시키거나 혹은 배출 라인의 일부를 인위적으로 냉각시키는 트랩(Trap)을 이용하는 등의 방법을 사용하고 있다. 여기에서, 본 발명은 배출 라인의 일부를 인위적으로 냉각시켜 배출 라인의 막힘 현상을 방지하는 트랩 구조의 개선에 관련된다.

한편, 배기 가스 배출용 트랩 구조의 종래 기술로서는, 미국특허 제6,156,107호가 있는데, 이러한 미국특허에서는 펌프 배기 라인에서 트랩을 수직 형태로 설치하는 구조를 채용하고 있으며, 수직 구조의 트랩을 4개의 룸(32A - 32D)으로 분할하고 각 룸마다 수직 형태로 적층되는 트랩 기구(58)를 채용하고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 미국특허는 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라 차지하는 용적이 매우 크다는 문제가 있고, 배기 라인에서 굴곡이 발생하게 되는 문제가 있으며, 또한 내부 구조물의 제거 및 세정 작업이 매우 불편하다는 문제가 있다.

또한, 미국특허는 트랩의 내부를 외부에서 육안으로 관찰할 수 있는 모니터 창이 구비되어 있다. 따라서, 작업자는 모니터 창을 통한 트랩 내부의 육안 확인과 경험적인 감각을 통해 트랩 내부의 세정 등을 결정하게 된다. 즉, 트랩 내부에 부유물이 어느 정도 축적될 때 트랩 내부를 세정한다.

그러나, 상술한 바와 같은 육안 확인과 경험에 의한 세정 결정은, 작업자의경험 정도에 따라 세정 작업의 횟수를 불필요하게 증가시키는 경우를 흔히 유발할 수 있으며, 이러한 문제는 반도체 소자의 생산성을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배기 라인 상에 수평 구조로 간단하게 설치 가능하며, 부유물의 제거 및 세정 작업의 효율화를 실현할 수 있는 배기 가스 배출용 트랩 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 용수철 추를 이용하는 간단한 구조의 압력 체크 수단을 통해 배기관의 부유물 누적 정도에 따른 배기관 세정 시기를 효율적으로 결정할 수 있는 배기 가스 배출용 트랩 구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 펌핑력에 의해 반도체 소자 제조용 공정 챔버로부터 배출되어 배기관을 통해 세정기로 전달되는 배기 가스로부터 부유물을 제거하는 트랩 구조에 있어서, 상기 펌프 측 배기관과 상기 세정기 측 배기관 사이에서 수평 구조로 접속되는 트랩 몸체; 상기 트랩 몸체의 외부를 일정 간격으로 둘러싸는 형태로 장착되어 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환관; 상기 펌프 측 배기관을 통해 유입되는 배기 가스로부터 부유물을 제거하는 필터가 내장되며, 상기 트랩 몸체에 삽, 착탈 자유롭게 장착되는 필터 지지체; 및 상기 트랩 몸체로부터 상기 필터 지지체의 삽, 착탈을 가능하게 하기 위한 삽, 착탈 유지 수단으로 이루어진 배기 가스 배출용 트랩 구조를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배기 가스 배출용 트랩 구조를 식각 또는 증착 장비에 장착한 구조를 보여주는 시스템 측면도,

도 2는 트랩 몸체의 내부에 탑재되는 3중 필터의 구조를 일 예로서 보여주는 필터 모형도,

도 3은 트랩 몸체의 내부에 탑재되는 3중 필터의 분해 조립을 위한 힌지 구조의 일 예를 보여주는 단면도,

도 4는 트랩 몸체의 배출 측으로부터 신장되는 배기관에 연결된 압력 체크 장치의 내부 구조도,

도 5는 종래 트랩 구조의 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

130a, 130b : 배기관 130c : 투명관

140 : 트랩 141 : 트랩 몸체

142 : 필터 지지체 142a, 142b, 142c : 필터

143 : 냉각수 순환관 144 : 힌지

144a, 144b : 힌지쌍 144c : 센터링

145a, 145b : 바퀴 150 : 압력 체크 장치

151 : 분기관 152 : 용수철

153 : 추

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 수직 형태의 복잡한 구조를 갖는 전술한 종래의 트랩과는 달리, 배기 라인 상에 수평 구조로 설치 가능하며, 트랩 몸체 내부에 분리 가능한 원형의 필터 구조를 채용함으로써 조립 및 분리가 용이하며, 트랩 몸체의 외부에 냉각수 순환관을 설치하여 배기 가스의 응축을 촉진시키고, 용수철 추를 이용하여 배기 라인의 압력을 체크하는 구조를 채용함으로써, 배기 가스에 함유된 부유물의 제거를 원활하게 하고 배기 시스템의 세정 시기를 검출할 수 있도록 한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배기 가스 배출용 트랩 구조를 식각 또는 증착 장비에 장착한 구조를 보여주는 시스템 측면도로서, 시스템은 챔버(110), 펌프(120), 배기관(130a, 130b), 트랩(140), 압력 체크 장치(150) 및 세정기(160)를 포함한다. 여기에서, 참조번호 140은 본 발명에 따른 트랩 구조로서 배기관(130a, 130b)을 통해 펌프(120)와 세정기(160) 사이에 수평 구조로 설치된다.

도 1을 참조하면, 트랩 몸체(141)는, 예를 들면 원통형의 형상으로 구성될 수 있는데, 그 외부에는 냉각수 순환관(143)이 일정한 간격을 가지고 원통의 외부를 둘러싸는 형태로 장착되어 있으며, 이러한 냉각수 순환관(143)에는 도시 생략된 냉각수 탱크로부터 제공되는 냉각수가 순환된다.

또한, 트랩 몸체(141)의 내부에는 트랩 몸체의 형상과 유사하게 대략 원통형의 필터 지지체(142)가 내장되어 있고, 이러한 필터 지지체(142)는 착탈 자유롭게 트랩 몸체(141)의 내부에 삽입되는데, 이러한 필터 지지체(142)는 다중 필터 구조로 형성되어 있다.

도 2는 트랩 몸체의 내부에 탑재되는 3중 필터의 구조를 일 예로서 보여주는 모형도이다.

도 2를 참조하면, 필터 지지체(142)내에는 3중 필터가 내장되는데, 정면에서 바라볼 때, 제 1 필터(142a)는 대부분의 중앙 부분이 빈 공간(도면에서 흰색으로 된 부분)이고 원형의 외주 변으로부터 따라 일정 간격만큼 이격된 형태로 지지 형성된 차단판(도면에서 사선으로 채워진 부분)이 형성된 구조를 가지고, 제 2 필터(142b)는 차단판(도면에서 사선으로 채워진 부분)이 원형의 중앙부분에서 제 1 필터(142a)의 중앙 부분의 빈 공간보다 작게 형성되는 구조를 가지며, 제 3 필터(142c)는 중앙 부분과 원형 외주 변으로부터 일정 간격만큼 이격된 위치에 소정의 폭으로 차단판(도면에서 사선으로 채워진 부분)이 형성되고 이 차단판 내에 적정한 크기의 관통 홈이 형성된 구조를 갖는다. 여기에서, 3중 필터 구조에서 홀을 형성한 구조를 채용한 것은 배기 가스의 저항을 최소화(즉, 배기 가스의 원활한배출)하기 위해서이다.

따라서, 이러한 3중 구조의 필터에서는 펌프(120)의 작동에 따라 챔버(110)로부터 배출되어 배기관(130a)을 통해 트랩(140)으로 유입되는 배기 가스(식각 공정 또는 증착 공정 등에 사용된 후에 배출되는 배기 가스)가 3중 필터 구조에 의해 접촉하면서 필터에 증착(또는 퇴적)됨으로써 배기 가스에 함유된 부유물들이 필터링된다.

이때, 본 발명의 트랩 구조에서는 트랩 몸체(141)의 외부에 형성된 냉각수 순환관(143)을 통해 냉각수를 순환 공급하여 트랩 몸체(141)의 내부를 일정 온도로 냉각시키기 때문에 3중 필터를 경유하는 배기 가스들이 응축되어 고체 상태로 변화되며, 그 결과 배기 가스에 함유된 부유물의 제거를 보다 효과적으로 실현할 수 있다. 즉, 펌프(120)에 의해 배기관(130a)을 통해 배출되는 배기 가스에 주로 함유되는 파우더성 폴리머 등은 온도에 민감한 반응, 즉 온도를 냉각시키면 응축되어 고체 상태로 변하는 성질을 갖기 때문에 냉각수 순환관(143)을 이용함으로써 효과적인 부유물의 제거를 실현할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 냉각수 및 3중 필터 구조를 이용하여 배기 가스에서 필터링한 부유물들, 즉 필터 구조에 증착시킨 부유물들은 트랩 몸체(141)의 일 측을 개방하여 필터 지지체(142)를 트랩 몸체(141)의 내부로부터 꺼낸 후에 세정 공정을 통해 제거할 수 있는데, 이를 위하여 트랩(140)에는 조립식의 힌지(144)가 장착되어 있다.

도 3은 트랩 몸체의 내부에 탑재되는 3중 필터의 분해 조립을 위한 힌지 구조의 일 예를 보여주는 단면도로서, 본 발명에 채용되는 힌지 구조는, 일 예로서 원형의 센터링(144c)을 사이에 두고 두 개의 힌지쌍(144a, 144b)이 볼트/너트 등에 의해 나사 조립되는 구조를 갖는다.

따라서, 작업자 또는 관리자는 3중 필터를 통해 필터링되어 필터 내부에 증착된 부유물을 제거하고자 하는 경우, 6개의 나사 체결구를 결합 해제하고, 트랩 몸체(141)의 방향(또는 트랩 몸체(141)와 결합되는 반대측 구조)을 틀어 필터 지지체(142)를 트랩 몸체(141)의 내부로부터 꺼낸 후에 필터 지지체(142)에 대한 세정 공정을 수행함으로써 부유물을 제거할 수 있으며, 세정 후의 필터 지지체(142)의 조립은 그 반대 순으로 진행하면 된다. 도 1 및 도 도 3에 있어서, 미설명번호 145a, 145b는 바퀴를 의미하는 것으로, 트랩 구조를 간편하고 손쉽게 이동시키거나 혹은 필터링된 부유물의 세정을 위해 트랩 몸체(141)로부터 필터 지지체(142)를 꺼낼 때 트랩의 방향을 손쉽게 틀어주기 위한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 트랩 구조는 냉각수 순환관과 3중 필터를 채용하는 매우 간단한 구조를 통해 배기 가스에 함유된 부유물을 추출(필터링)할 수 있으며, 매우 간단하면서도 손쉬운 작업을 통해 필터링된 부유물을 제거할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 트랩 구조에는, 부유물이 필터링된 배기 가스의 원활한 배출을 위해, 트랩 몸체에 내장된 3중 필터를 통해 필터링되고 남은 부유물들이 트랩의 배출 측으로부터 신장되어 세정기로 연결되는 배기관에 부착되는 양을 체크하여 그 양이 일정 레벨이 될 때 이를 검출하여 작업자가 배기관의 부유물을 제거할 수 있도록 하는 배기관 부유물의 제거 주기 검출 수단이 장착되는데, 이러한 제거 주기 검출 수단으로서 압력 체크 방식을 이용한다.

도 4는 트랩 몸체의 배출 측으로부터 신장되는 배기관에 연결된 압력 체크 장치의 내부 구조도로서, 압력 체크 장치(150)는 트랩(140)의 배출 측으로부터 신장되어 세정기(160)로 연결되는 배기관(130b)의 소정 위치에 장착되는 것으로, 투명관(130c), 분기관(151), 용수철(152) 및 추(153)로 구성된다.

도 4를 참조하면, 투명관(130c)은 배기관(130b)의 일부를 형성하는 것으로 작업자가 외부에서 육안으로 그 내부를 볼 수 있도록 투명재질로 되어 있다. 또한, 분기관(151)은 투명관(130c)으로부터 대략 직각 방향으로 분기 신장되어 배기관(130c)과 평행하도록 다시 90도 방향으로 꺽어 신장되는 역??자 형상을 갖는 것으로 투명관(130c)과 마찬가지로 투명 재질로 이루어져 있다.

또한, 용수철(152)은 그 일단이 분기관(151)의 종단에 고정 장착되고 타단에 추(153)가 장착되는 구조를 가지며, 도면에서의 도시는 생략되었으나, 투명관(130c)과 평행한 분기관(151)의 일면에는 용수철(152)의 현재 위치를 나타내기 위한 눈금이 표시되어 있다.

즉, 부유물의 부착 또는 축적으로 인해 배기관의 면적이 점차 줄어들면 동일한 펌핑 능력에 대한 배기관의 압력은 반비례하여 증가하게 되는데, 이와 같이 배기관 내의 압력이 증가하게 되면, 추(153)가 용수철(152)을 밀어내게 되며, 그 결과 추(153)의 위치가 원래 눈금으로부터 이동하게 된다.

따라서, 작업자는 투명관(130c)의 내부 및 추(153)가 현재 위치한 눈금의 위치 확인을 통해 배기관의 세정 여부를 체크할 수 있기 때문에 배기 시스템의 유지관리를 매우 효과적으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 눈금을 1부터 5까지 표시해 두고, 초기의 표시 눈금이 1이라 할 때 용수철(152)의 추(153)가 압력에 밀려 눈금 3을 초과하면 배기관을 세정하는 것으로 설정해 둠으로써 배기 시스템의 효율적인 유지 관리를 실현할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수직 형태의 복잡한 구조를 갖는 전술한 종래의 트랩과는 달리, 배기 라인 상에 수평 구조로 설치 가능하며, 트랩 몸체 내부에 분리 가능한 원형의 필터 구조를 채용함으로써 조립 및 분리가 용이하며, 트랩 몸체의 외부에 냉각수 순환관을 설치하여 배기 가스의 응축을 촉진시키고, 용수철 추를 이용하여 배기 라인의 압력을 체크하는 구조를 채용하여, 배기 가스에 함유된 부유물의 제거를 원활하게 하고 배기 시스템의 세정 시기를 검출할 수 있도록 함으로써, 트랩 구조의 간소화 및 부유물 제거의 효율화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 배기 시스템의 효율적인 유지 관리를 실현할 수 있다.

Claims (4)

1. 펌핑력에 의해 반도체 소자 제조용 공정 챔버로부터 배출되어 배기관을 통해 세정기로 전달되는 배기 가스로부터 부유물을 제거하는 트랩 구조에 있어서,

   상기 펌프 측 배기관과 상기 세정기 측 배기관 사이에서 수평 구조로 접속되는 트랩 몸체;

   상기 트랩 몸체의 외부를 일정 간격으로 둘러싸는 형태로 장착되어 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환관;

   상기 펌프 측 배기관을 통해 유입되는 배기 가스로부터 부유물을 제거하는 필터가 내장되며, 상기 트랩 몸체에 삽, 착탈 자유롭게 장착되는 필터 지지체; 및

   상기 트랩 몸체로부터 상기 필터 지지체의 삽, 착탈을 가능하게 하기 위한 삽, 착탈 유지 수단으로 이루어진 배기 가스 배출용 트랩 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 지지체는, 3중 구조의 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 배출용 트랩 구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 삽, 착탈 유지 수단은, 힌지를 통해 나사 결합 및 해제되는 구조인 것을 특징으로 하는 배기 가스 배출용 트랩 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랩 구조는 세정 주기를 결정하기 위해 배기관의 압력을 체크하는 수단을 더 포함하고,

   상기 압력 체크 수단은:

   상기 트랩 몸체의 배출 측 배기관과 상기 세정기 측 배기관 사이를 연결하는 투명관;

   상기 투명관으로부터 분기되는 투명 재질의 분기관; 및

   용수철의 일단이 상기 분기관의 종단에 고정되고 타단에 추가 장착되며, 상기 투명관으로부터 전달되는 압력에 응답하여 상기 추가 상기 용수철을 수축시키도록 작용하는 수단을 포함하는 배기 가스 배출용 트랩 구조.