KR100642528B1 - 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및그의 제어 방법 - Google Patents

반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및그의 제어 방법 Download PDF

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조재효
이승일
윤영준
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주식회사 미래보
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Abstract

본 발명은 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로 특히, 공지된 부산물 포집장치를 구성함에 있어서, 수직축의 둘레에 일정 각도를 두고 고정 설치된 상태에서 서보 모터의 구동 방향에 부응하여 상,하 플레이트 사이에서 좌,우로 회동되며 어느 하나에서 부산물을 포집하고 나머지는 청소가 반복적으로 이루어지는 수개의 트랩 유니트와; 중앙부는 상기 트랩 유니트가 고정된 수직축이 관통되는 형태로 축지되고 상기 상,하 뚜껑체와 일정 간격을 유지하는 형태로 설치되어 상기 케이스의 상,하부에서 트랩 유니트들의 상,하 개구부에 접촉되며 각각의 트랩 유니트에 부산물 유입 및 배출구와 세정수 공급 및 배출구, 건조기체 공급 및 배기구를 선택적으로 연결시켜 주는 상,하 플레이트와; 평상시에는 이완을 통해 상기 상,하 플레이트와 유니트들 사이에서 기밀이 유지되도록 하고, 트랩 유니트들의 교체를 위해 일정 방향으로 회동시킬 때에는 수축되어 트랩 유니트들이 원활히 회동되도록 하는 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단과; 상기 수직축의 저단부에 축이 연결된 상태에서 하 플레이트의 저면에 고정 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 정,역방향으로 회동되며 상기 트랩 유니트들을 일정 각도 범위 내에서 회전시켜 주는 서보 모터와; 제어프로그램을 통해 상기 서보 모터와 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단 및 각종 밸브의 구동을 제어하는 제어부로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 부산물 포집장치의 가동율을 증대시킬 수 있음은 물론 반도체의 생 산성을 향상시킬 수 있고, 또 포집장치의 교체가 필요 없게 되어 부산물 포집장치의 교체시 발생될 수 있는 유해물질이나 유해가스의 유출로 인한 작업자의 피해를 미연에 방지할 수 있어 안전성을 확보할 수 있는 것이다.
반도체, 부산물, 챔버, 포집장치, 진공펌프, 트랩 유니트

Description

반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및 그의 제어 방법{An auto-replaceable apparatus for collecting byproducts and the controlling method thereof in equipment producing semiconductor}
도 1은 반도체 전 공정 장비에서의 부산물 포집장치 설치 예시도.
도 2는 본 발명 장치의 외형도.
도 3은 본 발명 장치의 평 단면도.
도 4는 본 발명 장치의 개략 블록 구성도.
도 5 및 도 6은 본 발명 장치의 외부 케이스 및 상부 뚜껑체를 제거한 상태의 사시도.
도 7은 본 발명 장치 중 트랩 유니트의 분해 사시도.
도 8의 (a)(b)는 본 발명 장치 중 트랩 유니트와 수직축 및 서보 모터의 결합 상태를 보인 저면 및 평면 사시도.
도 9의 (a)(b)는 본 발명 장치 중 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단의 확대 결결 및 분해 사시도.
도 10의 (a)(b)는 본 발명 장치 중 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단의 작동상태 단면도.
도 11은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 프로세스 챔버 2 : 진공 펌프
4 : 케이스 5 : 트랩 유니트
6, 7 : 상,하 플레이트
8 : 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단
9 : 서보 모터 10 : 제어부
11 : 수직축 11' : 고정구
12, 13 : 압력게이지 14, 15 : 상,하부 격리밸브
16, 17 : 세정수 공급 및 배출밸브
18, 18', 19, 19' : 건조기체 공급 및 배기밸브
20 : 열전소자 41, 42 : 상,하 뚜껑체
43, 44 : 부산물 유입 및 배출구 45, 46 : 세정수 공급 및 배출구
47, 47', 48, 48' : 건조기체 공급 및 배기구
81 : 엔코더 모터 82 : 로터
83 : 밸로우즈 하우징 84 : 밸로우즈
85 : 스프링 86 : O링
101 : 압력차 비교부 102 : 세정수 공급시간 설정용 타이머
103 : 건조기체 공급시간 설정용 타이머
104 : 세정횟수 설정부 105 : 압력 설정부
821 : 나사산 831 : 나사부
본 발명은 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조시 전 공정(Fabricating 공정)에서 발생되는 각종 유독성 가스(발화성 가스, 부식성 가스, 유해가스 및 유해 화합물 등) 등과 같은 부산물을 포집하는 포집장치의 내부에 위치 이동(즉, 회동)이 가능한 수개의 트랩 유니트를 설치하여 어느 하나의 트랩 유니트에 일정량의 부산물이 포집되면 청소가 완료된 상태에 있는 다른 트랩 유니트로 자동 전환되도록 하여 부산물 포집장치의 가동율을 증대를 통한 반도체의 생산성을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에 부산물 포집장치의 교체시 발생될 수 있는 유해물질이나 유해가스의 유출로 인한 작업자의 피해를 미연에 방지(즉, 안전성을 확보)할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어지며, 전 공정이라 함은 각종 프로세스 챔버(Chamber) 내에서 웨이퍼(Wafer) 상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 이른바, 반도체 칩(Chip)을 제조하는 공정을 말하고, 후 공정이라 함은 상기 전 공정에 서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드 프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.
이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 프로세스 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해가스 등이 다량 발생하게 된다.
따라서 반도체 제조장비에는 프로세스 챔버를 진공상태로 만들어 주는 진공펌프의 후단에 상기 프로세스 챔버에서 배출되는 배기가스를 정화시킨 후 대기로 방출하는 스크루버(Scrubber)를 설치한다.
즉, 프로세스 챔버 내에서 웨이퍼 상에 박막을 증착, 식각 등을 반복하고 패턴을 형성하여 결국 반도체 칩을 제조하는 전 공정에서는 챔버 내에서 생성되는 부산물들은 배기 라인을 통하여, 챔버의 진공을 만드는 진공펌프와 유해 화합물을 처리하는 스크루버로 가게 된다.
그러나 이러한 반응성 화합물들은 배기 라인, 진공펌프, 스크루버 등에 증착되어 해당 장치에 문제를 일으키고, 수명을 단축시켜 결국 웨이퍼 공정 자체에 영향을 주게 된다.
이러한 문제 때문에 도 1과 같이 프로세스 챔버(1)의 후단과 진공펌프(2)의 전단부 사이에는 포집로(3)를 설치하여 챔버에서 나오는 부산물들을 곧바로 포집 및 격납할 수 있도록 한다.
하지만, 상기와 같이 하나의 포집로(3)를 이용하여 각종 반응 부산물을 포집하는 시간이 늘어나면서 포집로 내에는 다량의 부산물들이 쌓이게 되므로 가스들의 유로가 좁아지게 되고 결국 웨이퍼 공정에 필요한 프로세스 챔버의 압력을 제어할 수 없어 공정을 진행하기가 어려워진다.
따라서, 일정 체적으로 한정된 구성을 갖는 종래의 포집로는 포집량이 일정수준 이상이 되면 새로운 포집로로 교체를 해 주어야만 하는데, 종래에는 이와 같은 포집로의 교체작업을 수동으로 할 수밖에 없는 구성으로 되어 있다.
그런데, 반도체 장비에서의 부산물 포집장치는 발화성 가스, 부식성 가스, 유해 가스, 유해 화합물 등에 노출되고 이를 포집하는 장치인데, 장기간 사용으로 인해 포집로에 부산물이 가득 차이게 되어 이를 교체하기 위해서는 포집로 자체를 프로세서 챔버로부터 분리해야만 되는데, 이와 같이 상기 포집로를 챔버로부터 분리하게 되면, 상기한 각종 유해 물질 및 가스 등의 일부가 외부로 노출되어 안전상 문제될 뿐만 아니라, 교체시 소요되는 시간 때문에 프로세스 챔버의 가동률과 생산성이 낮아지는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 반도체 제조시 전 공정에서 발생되는 발화성 가스와 부식성 가스, 유해가스 및 유해 화합물 등과 같은 부산물을 포집하는 포집장치의 내부에 회동이 가능한 수개의 트랩 유니트를 설치하여 어느 하나의 트랩 유니트에 일정량의 부산물이 포집되면 이미 이전에 청소가 완료된 상태에 있는 다른 트랩 유니트로 자동 전환되도록 하여 부산물 포집장치의 가동율을 증대시킬 수 있음은 물론 반도체의 생산성을 향상시킬 수 있고, 포집장치의 교체가 필요 없게 되어 부산물 포집장치의 교체시 발생될 수 있는 유해물질이나 유해가스의 유출로 인한 작업자의 피해를 미연에 방지(즉, 안전성을 확보)할 수 있는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 상,하부가 트여진 원통형 케이스의 내부에 각종 부산물을 포집하는 트랩이 설치되고 상,하 개구부에는 부산물 유입구와 부산물 배출구가 구비된 뚜껑체가 밀폐, 설치된 구성을 갖고 프로세서 챔버와 진공펌프 사이에 설치되어 반도체 생산라인 상에서 발생되는 부산물을 포집하는 부산물 포집장치를 구성함에 있어서,
상기 케이스 내부에서 중앙의 수직축 상에 일정 각도를 두고 고정 설치된 상태에서 모터의 구동 방향에 부응하여 상,하 플레이트 사이에서 좌,우로 회동되며 부산물 유입 및 배출구와 세정수 공급 및 배출구, 건조기체 공급 및 배기구에 각각 연결된 상태에서 어느 하나에서 부산물을 포집하고 나머지는 청소가 반복적으로 이루어지는 수개의 트랩 유니트와;
중앙부는 상기 트랩 유니트가 고정된 수직축이 관통되는 형태로 축지되고 상기 트랩 유니트에 각각 위치하는 곳에서 상,하 뚜껑체와 일정 간격을 두고 연결된 형태를 갖는 부산물 유입 및 배출구와 세정수 공급 및 배출구, 건조기체 공급 및 배기구를 구비하고 상기 케이스의 상,하부에서 트랩 유니트들의 상,하 개구부에 접 촉되며 각각의 트랩 유니트에 부산물 유입 및 배출구와 세정수 공급 및 배출구, 건조기체 공급 및 배기구를 선택적으로 연결시켜 주는 상,하 플레이트와;
상기 트랩 유니트들의 상,하 개구부에 수축 및 이완 가능하게 설치되어 평상시에는 이완을 통해 상기 상,하 플레이트와 유니트들 사이에서 기밀이 유지되도록 하고, 트랩 유니트들을 일정 방향으로 회동시킬 때에는 수축되어 트랩 유니트들이 원활히 회동되도록 하는 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단과;
상기 수직축의 저단부에 축이 연결된 상태에서 하 플레이트의 저면에 고정 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 정,역방향으로 회동되며 상기 트랩 유니트들을 일정 각도 범위 내에서 회전시켜 주는 서보 모터와;
상기 부산물 유입구와 케이스 상에 각각 설치되어 현재 부산물을 포집하고 있는 트랩 유니트 및 케이스 내의 압력을 각각 검출하여 표시함과 동시에 검출압력 신호를 제어부로 각각 전달하여 트랩 유니트의 교체시기를 알 수 있도록 하는 압력게이지와;
상기 부산물 유입 및 배출구 상에 각각 설치되어 특정 트랩 유니트로 유입되거나 해당 트랩 유니트를 통해 배출되는 부산물의 유입 및 배출을 제어하는 상,하부 격리밸브와;
상기 세정수 공급 및 배출구와 건조기체 공급 및 배기구에 각각 설치되어 세정수 및 건조기체의 공급 및 배출을 제어하는 세정수 공급 및 배출밸브와 건조기체 공급 및 배기밸브와;
제어프로그램과 세정수 및 건조기체 공급시간 설정용 타이머 및 세정횟수와 압력 설정부를 구비하고 상기 서보 모터와 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단 및 각종 밸브의 구동을 제어하는 제어부로 구성한 것을 기본적인 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부에는 케이스의 내부 압력과 부산물을 포집 중인 트랩 유니트의 압력 차를 검출하는 압력차 비교부와, 세정수 및 건조기체 공급시간 설정용 타이머, 세정횟수 및 압력 설정부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랩 유니트들의 외측에는 열전소자들을 부가 설치하여 부산물의 포집시에는 트랩 유니트가 저온상태를 유지하도록 작동시켜 포집효과를 증대시키고, 부산물이 충진된 트랩 유니트를 세정수 공급을 통해 세척한 후 건조기체 공급을 통해 트랩 유니트 내부를 건조시킬 때 고온으로 히팅을 실시하여 건조효율을 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 트랩 유니트와 연결된 건조기체 배기구는 진공펌프와 연결되는 부산물 배출구에 연결하고, 필요에 따라서는 상기 케이스의 상,하 뚜껑체를 통해 그 내부로 관통되도록 건조기체 공급 및 배기밸브를 구비한 건조기체 공급 및 배기구를 각각 부가 설치하되, 상기 건조기체 배기구는 진공펌프와 연결되는 부산물 배출구에 연결한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단은 내면에 밸로우즈 하우징의 나사부와 결합되는 나사산이 형성된 링형 로터를 구비하고 상기 트랩 유니트의 상,하 개구부 주변에 고정 설치되는 엔코더 모터와; 외측에 상기 엔코더 모터의 로터와 나사 결합되는 나사부를 구비하고 상기 엔코더 모터의 로터 내측에 설치되어 엔코더 모터의 구동방향에 부응하여 밸로우즈를 수축 및 이완시키며 상,하 플레이트 와 밀착되거나 그로부터 이격되는 밸로우즈 하우징과; 외측 단부는 상기 밸로우즈 하우징의 내측 상단 또는 하단부에 용접 고정되고 내측 단부는 상기 트랩 유니트의 상,하 개구부 내측에 용접 고정된 형태로 설치되어 상기 엔코더 모터의 로터와 결합된 밸로우즈 하우징의 승,하강 이동방향 및 이동거리에 부응하여 수축 및 이완되며 밸로우즈 하우징과 트랩 유니트 사이의 기밀상태를 유지시켜 주는 밸로우즈와; 상기 로터와 나사 결합된 밸로우즈 하우징의 단부와 트랩 유니트의 상면 및 하면 사이에 탄력적으로 설치되는 스프링과; 상기 밸로우즈 하우징의 외측 상면 및 하면에 각각 결합되어 밸로우즈 하우징과 상,하 플레이트 간의 접촉부가 밀폐되도록 하는 O링으로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 제어부에서 현재 작동중인 트랩 유니트의 압력변화에 부응하는 교환시기 알림신호가 프로세서 챔버로부터 입력되면 부산물 유입구에 설치되어 있는 상부 격리밸브를 닫고, 부산물 배출구에 설치되어 있는 하부 격리밸브를 오픈시킨 다음 청소가 완료된 상태에서 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트에 연결된 건조기체 배기밸브를 열고, 케이스와 부산물 배출구 사이에 연결된 건조기체 배기밸브를 열어주는 단계와;
현재 작동중인 트랩 유니트의 인입 및 배출 압력차를 비교한 결과 설정치 이하이면 청소 후 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트에 연결된 건조기체 배기밸브와 하부 격리밸브를 닫고, 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단이 수축되도록 작동시켜 각 트랩 유니트의 상,하부가 상,하 플레이트로부터 이격되도록 하는 단계와;
서보 모터를 정해진 방향으로 구동시켜 트랩 유니트들의 위치를 변화시킨 후 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단이 이완되도록 작동시켜 각각의 트랩 유니트 상,하부가 상,하 플레이트와 밀착되며 기밀이 유지되도록 하는 단계와;
상,하부 격리밸브를 각각 열고 이전에 부산물이 포집된 상태를 갖는 트랩 유니트 내로 일정량의 세정수를 공급하고 설정된 시간 동안 그 상태를 유지시킨 후 세정수 배출밸브를 열어 세정수를 배출하는 과정을 설정횟수만큼 반복하는 단계와;
각각의 트랩 유니트 외측에 설치된 열전소자들을 설정된 시간만큼 구동시켜 트랩 유니트들을 히팅시킴과 동시에 건조기체 공급밸브 및 세정수 배출밸브를 열어주는 단계와;
설정된 시간이 경과되면 히팅을 차단하고 건조기체 공급밸브 및 세정수 배출밸브를 닫고 세정을 완료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 장치의 외형도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명 장치의 평 단면도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명 장치의 개략 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 5 및 도 6은 본 발명 장치의 외부 케이스 및 상부 뚜껑체를 제거한 상태의 사시도를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명 장치 중 트랩 유니트의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 8의 (a)(b)는 본 발명 장치 중 트랩 유니트와 수직축 및 서보 모터의 결 합 상태를 보인 저면 및 평면 사시도를 나타낸 것이고, 도 9의 (a)(b)는 본 발명 장치 중 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단의 확대 결결 및 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 10의 (a)(b)는 본 발명 장치 중 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단의 작동상태 단면도를 나타낸 것이고, 도 11은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치는, 상,하부가 트여진 원통형 케이스(4)의 내부에 각종 부산물을 포집하는 트랩이 설치되고 상,하 개구부에는 부산물 유입구(43)와 부산물 배출구(44)가 구비된 상,하 뚜껑체(41)(42)가 밀폐, 설치된 구성을 갖고 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2) 사이에 설치되어 반도체 생산라인 상에서 발생되는 각종 부산물을 포집하는 장치를 구성함에 있어서,
상기 케이스(4) 내부에서 중앙의 수직축(11) 상에 고정구(11')를 통해 일정 각도를 두고 고정 설치된 상태에서 서보 모터(9)의 구동 방향에 부응하여 상,하 플레이트(6)(7) 사이에서 정방향 또는 역방향으로 회동되며 부산물 유입 및 배출구(43)(44)와 세정수 공급 및 배출구(45)(46), 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)에 각각 연결된 상태에서 어느 하나에 부산물을 포집하고 나머지는 청소가 반복적으로 이루어지는 수개의 트랩 유니트(5)와;
중앙부는 상기 트랩 유니트(5)가 고정된 수직축(11)이 관통되는 형태로 축지되고, 상기 트랩 유니트(5)에 각각 위치하는 곳에서 상,하 뚜껑체(41)(42)와 일정 간격을 두고 연결된 형태를 갖는 부산물 유입 및 배출구(43)(44)와 세정수 공급 및 배출구(45)(46), 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)를 구비하고 상기 케이스(4)의 상,하부에서 트랩 유니트(5)들의 상,하 개구부에 접촉되며 각각의 트랩 유니트(5) 상,하 개구부에 부산물 유입 및 배출구(43)(44)와 세정수 공급 및 배출구(45)(46), 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)가 선택적으로 연결되도록 하는 상,하 플레이트(6)(7)와;
상기 트랩 유니트(5)들의 상,하 개구부에 수축 및 이완 가능하게 설치되어 평상시에는 이완을 통해 상기 상,하 플레이트(6)(7)와 트랩 유니트(5)들 사이에서 기밀이 유지되도록 하고, 트랩 유니트(5)들을 일정 방향으로 회동시킬 때에는 수축되어 트랩 유니트(5)들이 상,하 플레이트(6)(7)와 접촉되지 않고 원활히 회동되도록 하는 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)과;
상기 수직축(11)의 저단부에 축이 연결된 상태에서 하 플레이트(7)의 저면에 고정 설치되어 제어부(10)의 출력신호에 부응하여 정방향 또는 역방향으로 회동되며 상기 트랩 유니트(5)들을 일정 각도 범위 내에서 회전시켜 주는 서보 모터(9)와;
상기 부산물 유입구(43)와 케이스(4) 상에 각각 설치되어 현재 부산물을 포집하고 있는 트랩 유니트(5) 및 케이스(4) 내의 압력을 각각 검출하여 표시함과 동시에 검출압력 신호를 제어부(10)로 각각 전달하여 트랩 유니트(5)의 교체시기를 알 수 있도록 하는 압력게이지(12)(13)와;
상기 부산물 유입 및 배출구(43)(44) 상에 각각 설치되어 특정 트랩 유니트(5)로 유입되거나 해당 트랩 유니트(5)를 통해 배출되는 부산물의 유입 및 배출을 제어하는 상,하부 격리밸브(14)(15)와;
상기 세정수 공급 및 배출구(45)(46)와 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)에 각각 설치되어 세정수 및 건조기체의 공급 및 배출을 제어하는 세정수 공급 및 배출밸브(16)(17)와 건조기체 공급 및 배기밸브(18)(19);
제어프로그램의 수행을 통해 상기 서보 모터(9)와 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8) 및 각종 밸브들의 구동을 제어하는 제어부(10)로 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부(10)에는 케이스(4)의 내부 압력과 부산물을 포집 중인 트랩 유니트(5)의 압력 차를 검출하는 압력차 비교부(101)와, 세정수 및 건조기체 공급시간 설정용 타이머(102)(103), 세정횟수 및 압력 설정부(104)(105)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랩 유니트(5)들의 외측에는 열전소자(20)들을 부가 설치하여 부산물의 포집시에는 트랩 유니트(5)가 저온상태를 유지하도록 작동시켜 포집효과를 증대시키고, 부산물이 충진된 트랩 유니트(5)를 세정수 공급을 통해 세척한 후 건조기체 공급을 통해 트랩 유니트(5) 내부를 건조시킬 때 고온으로 히팅을 실시하여 건조효율을 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 트랩 유니트(5)와 연결된 건조기체 배기구(48)는 진공펌프(2)와 연결되는 부산물 배출구(44)에 연결하고, 필요에 따라서는 상기 케이스(4)의 상,하 뚜껑체(41)(42)를 통해 그 내부로 관통되도록 건조기체 공급 및 배기밸브(18')(19')를 구비한 건조기체 공급 및 배기구(47')(48')를 각각 부가 설치하되, 상기 건조기체 배기구(48')는 진공펌프(2)와 연결되는 부산물 배출구(44)에 연결한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)은 내면에 밸로우즈 하우징(83)의 나사부(831)와 결합되는 나사산(821)이 형성된 링형 로터(82)를 구비하고 상기 트랩 유니트(5)의 상,하 개구부 주변에 고정 설치되는 엔코더 모터(81)와;
외측에 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82)와 나사 결합되는 나사부(831)를 구비하고 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82) 내측에 설치되어 엔코더 모터(81)의 구동방향에 부응하여 밸로우즈(84)를 수축 및 이완시키며 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착되거나 그로부터 이격되는 밸로우즈 하우징(83)과;
외측 단부는 상기 밸로우즈 하우징(83)의 내측 상단 또는 하단부에 용접 고정되고 내측 단부는 상기 트랩 유니트(5)의 상,하 개구부 내측에 용접 고정된 형태로 설치되어 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82)와 결합된 밸로우즈 하우징(83)의 승,하강 이동방향 및 이동거리에 부응하여 수축 및 이완되며 밸로우즈 하우징(83)과 트랩 유니트(5) 사이의 기밀상태를 유지시켜 주는 밸로우즈(84)와;
상기 로터(82)와 나사 결합된 밸로우즈 하우징(83)의 단부와 트랩 유니트(5)의 상면 및 하면 사이에 탄력적으로 설치되는 스프링(85)과;
상기 밸로우즈 하우징(83)의 외측 상면 및 하면에 각각 결합되어 밸로우즈 하우징(83)과 상,하 플레이트(6)(7) 간의 접촉부가 밀폐되도록 하는 O링(86)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명 방법은, 현재 작동중인 트랩 유니트(5)의 압력변화에 부응하는 교환시기 알림신호가 프로세서 챔버(1)로부터 제어부(10)로 입력되면 부산물 유 입구(43)에 설치되어 있는 상부 격리밸브(14)를 닫고, 부산물 배출구(44)에 설치되어 있는 하부 격리밸브(15)를 오픈시킨 다음 청소가 완료된 상태에서 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트(5)에 연결된 건조기체 배기밸브(19)를 열고, 케이스(4)와 부산물 배출구(44) 사이에 연결된 건조기체 배기밸브(19)를 열어주는 단계와;
현재 작동중인 트랩 유니트(5)의 인입 및 배출 압력차(pg1-pg2=pg)를 비교한 결과 설정치 이하(│pg│<설정치)이면 청소 후 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트(5)에 연결된 건조기체 배기밸브(19)와 하부 격리밸브(15)를 닫고, 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)이 수축되도록 작동시켜 각 트랩 유니트(5)의 상,하부가 상,하 플레이트(6)(7)로부터 이격되도록 하는 단계와;
서보 모터(9)를 정해진 방향으로 구동시켜 트랩 유니트(5)들의 위치를 변화시킨 후 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)이 이완되도록 작동시켜 각각의 트랩 유니트(5) 상,하부가 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착되며 기밀이 유지되도록 하는 단계와;
상,하부 격리밸브(14)(15)를 각각 열고 이전에 부산물이 포집된 상태를 갖는 트랩 유니트(5) 내로 일정량의 세정수를 공급하고 설정된 시간(예를 들어 2-5분) 동안 그 상태를 유지시킨 후 세정수 배출밸브(17)를 열어 세정수를 배출하는 과정을 설정횟수(예를 들어 4-6회) 만큼 반복하는 단계와;
각각의 트랩 유니트(5) 외측에 설치된 열전소자(20)들을 설정된 시간(예를 들어 20-30분)만큼 구동시켜 트랩 유니트(5)들을 히팅시킴과 동시에 건조기체 공급밸브(18) 및 세정수 배출밸브(17)를 열어주는 단계와;
설정된 시간이 경과되면 히팅을 차단하고 건조기체 공급밸브(18) 및 세정수 배출밸브(17)를 닫고 세정을 완료하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성 및 단계로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치는 크게 상,하 뚜껑체(41)(42)로 밀폐되는 원통형 케이스(4)의 내부에 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 구비한 수개(2개 또는 3개)의 트랩 유니트(5)와 상,하 플레이트(6)(7) 및 서보 모터(9)를 설치하고, 그 외부에는 압력게이지(12)(13)와 상,하부 격리밸브(14)(15), 세정수 공급 및 배출밸브(16)(17)와 건조기체 공급 및 배기밸브(18)(19) 및 제어부(10)를 설치한 것을 주요 기술구성의 요지로 한다.
이때, 상기 트랩 유니트(5)들은 케이스(4) 내부에서 중앙에 회동 가능하게 축지된 수직축(11) 상에 고정구(11')를 통해 일정 각도(예를 들어 2개일 경우는 180도 각도, 3개일 경우는 120도 각도)를 두고 고정 설치된 상태에서 상기 수직축(11)에 차차 결합된 서보 모터(9)의 구동 방향에 부응하여 상,하 플레이트(6)(7) 사이에서 정방향 또는 역방향으로 180도 또는 120도씩 회동되며 상,하 플레이트(6)(7)에 연결되도록 설치된 부산물 유입 및 배출구(43)(44)와 세정수 공급 및 배출구(45)(46), 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)에 각각 연결된 상태에서 그 중 어느 하나에 부산물을 포집하고, 상기와 같이 어느 하나의 트랩 유니트(5)에 부산물들을 포집하는 동안 나머지는 한 개 또는 두 개의 트랩 유니트(5)는 세정수와 질소 등과 같은 건조기체를 이용하여 청소가 반복적으로 이루어지게 된다.
상기한 트랩 유니트(5)들의 내부 구성은 종래의 부산물 포집장치와 동일한 구성을 갖는 것으로 단지 그 크기만 작게 형성한 형태를 갖는다.
한편, 상기에 있어서 케이스(4)의 형상은 원통체에 한정하는 것은 아니고, 대칭 또는 비대칭의 다각형 형상을 가질 수도 있다.
또한, 상기 상,하 플레이트(6)(7)는 트랩 유니트(5)들이 고정된 수직축(11)이 중앙을 관통하도록 축지된 형태에서 상기 케이스(4)의 내부에서 상,하 뚜껑체(41)(42)의 저부 및 상부 위치에서 일정 거리를 유지하도록 설치하되, 상기 상,하 플레이트(6)(7)에 있어서 상기 트랩 유니트(5)들의 상,하 개구부에 설치된 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)이 위치되는 곳에서 상기 상,하 뚜껑체(41)(42)와 일정 간격을 두고 연결된 형태를 갖는 부산물 유입 및 배출구(43)(44)와 세정수 공급 및 배출구(45)(46), 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)를 구비시킨 구성을 갖는다.
따라서, 상기 트랩 유니트(5)들이 서보 모터(9)의 구동 방향에 부응하여 시계 또는 반시계 방향으로 일정 각도만큼 회동된 후 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)의 작동에 의해 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)의 밸로우즈(84)가 이완되면 상기 트랩 유니트(5)들의 상,하 개구부가 상기 상,하 플레이트(6)(7)에 설치되어 있는 부산물 유입 및 배출구(43)(44)와 세정수 공급 및 배출구(45)(46), 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)에 선택적으로 연결됨과 동시에 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)의 밸로우즈(84) 단부에 설치된 O링(86)에 의해 상호 밀착되며 기밀을 유지하는 형태를 갖게 된다.
이때, 상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)은 링형 로터(82)를 구비한 엔코더 모터(81)와 밸로우즈 하우징(83), 밸로우즈(84), 스프링(85) 및 O링(86)를 구비하고 상기 트랩 유니트(5)들의 상,하 개구부에 수축 및 이완 가능하게 설치되어 평상시에는 이완을 통해 상기 상,하 플레이트(6)(7)와 트랩 유니트(5)들 사이에서 기밀이 유지되도록 하고, 트랩 유니트(5)들을 일정 방향으로 회동시킬 때에는 수축되어 트랩 유니트(5)들이 상,하 플레이트(6)(7)와 접촉되지 않고 원활히 회동되도록 하게 된다.
상기에 있어서 엔코더 모터(81)는 링 형상을 갖는 것으로, 그 내측에는 내면에 밸로우즈 하우징(83)의 나사부(831)와 결합되는 나사산(821)이 형성된 링형 로터(82)가 회동 가능하게 설치된 구성을 갖고 상기 트랩 유니트(5)의 상,하 개구부 주변에 고정 설치된 형태를 갖는다.
또한, 상기 밸로우즈 하우징(83)은 외측 주연부에 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82) 나사산(821)과 나사 결합되는 나사부(831)를 구비하고 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82) 내측에서 승,하강 가능하게 설치되어 엔코더 모터(81) 로터(82)의 구동방향에 부응하여 승,하강 이동되며 수축 및 이완이 가능한 밸로우즈(84)를 수축 및 이완시키며 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8) 자체가 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착되거나 그로부터 이격되도록 하게 된다.
이때, 상기 밸로우즈(84)는 자바라 형상을 갖고 외측 단부는 상기 밸로우즈 하우징(83)의 내측 상단 또는 하단부에 용접 고정되고, 내측 단부는 상기 트랩 유니트(5)의 상,하 개구부 내측에 용접 고정된 형태로 설치된 구성을 갖고 상기 엔코 더 모터(81)의 로터(82)와 결합된 밸로우즈 하우징(83)의 승,하강 이동방향 및 이동거리에 부응하여 수축 및 이완되며 밸로우즈 하우징(83)과 트랩 유니트(5) 사이의 기밀상태를 유지시켜 주게 된다.
한편, 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82)와 밸로우즈 하우징(83)을 나사 결합만 시킬 경우 로터(82)의 회동방향에 부응하여 밸로우즈 하우징(83)이 승,하강 이동될 때 나사산들의 공차 등에 의해 밸로우즈 하우징(83)이 로터(82)에서 상,하방향으로 유동될 우려가 있을 뿐만 아니라 이완시 상기 밸로우즈 하우징(83)의 상단 및 하단부가 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착되지 않을 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 로터(82)와 나사 결합된 밸로우즈 하우징(83)의 내단부와 트랩 유니트(5)의 상면 및 하면 사이에 스프링(85)을 설치하여 줌으로써 상기 밸로우즈 하우징(83)이 스프링(85)의 탄발력에 의해 항상 상,하 플레이트(6)(7) 방향으로 이동하려는 형태를 갖게 되어 로터(82)의 회동방향에 부응하여 밸로우즈 하우징(83)이 승,하강 이동될 때 나사산들에 공차가 있다하더라도 상기 스프링(85)의 탄성력에 의해 밸로우즈 하우징(83)이 로터(82)의 내측에서 상,하방향으로 유동되지 않을 뿐만 아니라 이완시 상기 밸로우즈 하우징(83)의 상단 및 하단부가 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착된 상태를 유지하게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 밸로우즈 하우징(83)의 외측 상면 및 하면에 각각 형성된 요홈에 O링(86)을 설치하여 줌으로써 상기 밸로우즈 하우징(83)이 밸로우즈(84)의 이완에 부응하여 승,하강되어 그 상면 및 하면이 상,하 플레이트(6)(7)에 접촉되었을 때 상기 밸로우즈 하우징(83)과 상,하 플레이트(6)(7) 간의 접촉부가 O링(86)에 의해 완벽한 밀폐 상태를 유지하여 이들의 틈새를 통한 부산물 등의 유출을 방지할 수 있다.
상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 설명함에 있어서 지금까지는 링형 로터(82)를 구비한 엔코더 모터(81)를 구동수단으로 사용한 실시 예를 설명하였는데 이에 한정하는 것은 아니고, 유압 또는 공압 실린더를 사용할 수 있으며, 이와 같이 유압 또는 공압 실린더를 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있음은 당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구라도 알 수 있는 것이 사실이다.
또한, 지금까지의 설명은 상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 트랩 유니트(5)의 상면 및 하면에 설치하여 트랩 유니트(5)의 전체 길이를 조절하는 방식을 통해 트랩 유니트(5)와 상,하 플레이트(6)(7)를 상호 연결 및 분리시키는 실시 예만을 설명하였는데, 이와 반대로 상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 부산물 유입 및 배출구(43)(44)의 길이를 변화시킬 수 있는 형태(즉, 부산물 유입 및 배출구 자체를 밸로우즈 형태로 구성)로 상,하 뚜껑체(41)(42)와 상,하 플레이트(6)(7) 사이에 설치하여 상,하 플레이트(6)(7)를 트랩 유니트(5)의 상,하 개구부측으로 승,하강 이동시키는 형태로 구성할 수도 있으며, 이 역시 당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구라도 알 수 있는 것이 사실이다.
또한, 상기 서보 모터(9)는 내부적으로 감속기어를 구비하고 하 플레이트(7)의 저면에 고정 설치된 상태에서 그의 축이 상기 상,하 플레이트(6)(7)의 중앙을 관통하도록 설치된 상기 수직축(11) 저단부에 축이 연결된 상태를 갖고 제어부(10)의 출력신호에 부응하여 정방향 또는 역방향으로 회동되며 상기 트랩 유니트(5)들 을 일정 각도 범위 내에서 회전시켜 부산물의 포집 상태에 있는 트랩 유니트(5)와 청소된 상태에서 대기중인 트랩 유니트(5)들의 위치를 변화시켜 주게 된다.
한편, 상기 압력게이지(12)(13)는 상부 뚜껑체(41)와 상 플레이트(6)를 통해 트랩 유니트(5)들과 연결되는 형태로 설치된 부산물 유입구(43)와 케이스(4) 자체에 각각 설치되어 현재 부산물을 포집하고 있는 트랩 유니트(5) 및 케이스(4) 내의 압력을 각각 검출하여 표시함과 동시에 검출압력 신호를 제어부(10)로 각각 전달하여 제어부(10)로 하여금 트랩 유니트(5)의 교체시기를 알 수 있도록 하게 된다.
또한, 상기 상,하부 격리밸브(14)(15)는 부산물 유입 및 배출구(43)(44) 상에 각각 설치되어 있으므로 상기 제어부(10)에서 수개의 트랩 유니트(5) 중 현재 프로세서 챔버(1)와 진공 펌프(2) 사이에 연결된 상태에 있는 특정 트랩 유니트(5)로 유입된 후 배출되는 부산물의 유입 및 배출을 정해진 제어프로그램에 부응하여 단속할 수 있게 된다.
또, 상기 세정수 공급 및 배출밸브(16)(17)와 건조기체 공급 및 배기밸브(18)(19)는 전술한 세정수 공급 및 배출구(45)(46)와 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)에 각각 설치되어 있으므로 상기 제어부(10)에서 수개의 트랩 유니트(5) 중 현재 프로세서 챔버(1)와 진공 펌프(2) 사이에 연결된 상태에 있는 트랩 유니트(5)를 제외한 트랩 유니트(5) 즉, 대기중인 트랩 유니트에 세정수 및 건조기체를 정해진 시간(예를 들어 2-5분)과 량 및 횟수(예를 들어 4-6회)만큼 공급함은 물론 배출시켜 일측의 트랩 유니트(5)을 통해 부산물을 포집하는 동안 대기상태에 있는 나머지 트랩 유니트(5)들을 깨끗이 청소해 놓았다가 현재 부산물이 포집되고 있는 트랩 유니트가 포화 상태에 이르면 이를 타측으로 이동시키고 청소 후 대기 중인 깨끗한 트랩 유니트를 부산물 유입 및 배출구(43)(44) 측으로 이동시키는 교체작업을 자동으로 실시하여 깨끗한 상태의 트랩 유니트에 부산물을 포집시키는 작업을 연속적으로 실시할 수 있는 것이다.
한편, 상기 제어부(10)는 상기 압력게이지(12)(13)로부터 출력되는 케이스(4)의 내부 압력과 부산물을 포집 중인 트랩 유니트(5)의 압력신호를 입력받아 이들의 차를 검출하는 압력차 비교부(101)와, 세정수 및 건조기체 공급시간 설정용 타이머(102)(103), 세정횟수 및 압력 설정부(104)(105)를 구비함은 물론 도시는 생략하였으나 각종 밸브와 모터 및 열전소자(20) 등을 구동시키는 구동부를 구비함과 동시에 소정의 제어프로그램을 구비하고, 상기 제어 프로그램의 수행을 통해 상기 서보 모터(9), 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8), 각종 밸브 및 열전소자 등의 구동을 제어하게 된다.
상기에 있어서 세정수 및 건조기체 공급시간 설정용 타이머(102)(103)에 의해 설정되는 시간 및 세정횟수 및 압력 설정부(104)(105)에 의해 설정되는 세정횟수 및 압력차 설정은 포집장치의 크기 및 반도체 제조공정에서 발생되는 부산물의 종류 등에 따라 서로 다르게 설정할 수 있는데, 시험에 의하면 세정수의 공급후 대기시간은 2-5분 정도에서 4-6회 정도 반복 실시하고 건조기체 공급 및 열전소자(20)를 통한 히팅은 8-10분 동안 실시한 결과 트랩 유니트(5) 내에 포집된 각종 부산물을 세정액으로 대부분 녹일 수 있었음은 물론 잔여 부산물 분자를 모두 배출시킬 수 있었다.
한편, 부산물 공급구(43)와 연결된 상태에 있는 트랩 유니트(5)를 통해 부산물을 포집할 때 트랩 유니트(5) 내로 유입되어 포집되는 각종 부산물의 온도만으로는 부산물의 포집효율이 낮을 뿐만 아니라, 부산물이 포화 상태가 되어 일측으로 회동시킨 후 세정수 및 건조기체를 이용하여 트랩 유니트(5)를 세정할 때 상온에서는 세정 및 건조가 잘 이루어지지 않을 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 트랩 유니트(5)들의 외측에 수개의 열전소자(20)들을 부가 설치하여 부산물의 포집시에는 해당 트랩 유니트(5)가 저온상태를 유지하도록 상기 열전소자(20)들을 냉각소자로 작동시켜 부산물의 포집효과를 증대시킬 수 있도록 하고, 부산물이 충진된 트랩 유니트(5)를 세정수 공급을 통해 세척한 후 건조기체 공급을 통해 트랩 유니트(5) 내부를 건조시킬 때 상기 열전소자(20)들을 발열소자로 작동시켜 히팅을 통해 건조효율을 증대시킬 수 있도록 하였다.
이때, 상기 열전소자(20)는 정온특성을 갖는 PTC 소자로써, 냉각 및 발열작동은 발열소자(20)에 공급시켜 주는 직류전압의 공급방향을 변경(예를 들어 열전소자(20)를 냉각소자로 작동시키고자 할 때에는 일측 단자에 정극성(+) 전압을 공급하고 타측 단자에는 부극성(-) 전압을 공급하면 되고, 이와 반대로 발열소자로 작동시키고자 할 때에는 일측 단자에 부극성(-) 전압을 공급하고 타측 단자에는 정극성(+) 전압을 공급하면 됨)을 변경시켜 주면 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 세정수 배출구(46)를 본 발명 장치와 별개로 외측에 설치되는 세정수 포집통(도시 생략됨)에 연결하여 일정시간 이상 트랩 유니트내 에 정체되도록 함으로 인해 각종 부산물이 녹아있는 상태를 갖는 세정수를 배출할 때 별도의 세정수 포집통을 통해 포집하여 환경오염이 발생되지 않게 후처리 할 수 있도록 하고, 또 상기 트랩 유니트(5)와 연결된 건조기체 배기구(48)는 진공펌프(2)와 연결되는 부산물 배출구(44)에 연결하여 청소중인 트랩 유니트(5)를 통과한 건조기체가 외부로 유출되지 않고 진공펌프(2)를 통해 도시생략된 기체 포집구에 포집될 수 있도록 하였다.
한편, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 트랩 유니트(5)들과 연결되는 건조기체 공급 및 배기구(47)(48)와 별개로 건조기체 공급 및 배기밸브(18')(19')를 구비한 건조기체 공급 및 배기구(47')(48')를 상기 케이스(4)의 상,하 뚜껑체(41)(42)를 통해 케이스(4)의 내부로 부가 설치하되, 상기 건조기체 배기구(48')는 진공펌프(2)와 연결되는 부산물 배출구(44)에 연결하여 주었다.
따라서, 부산물이 만충된 트랩 유니트(5)를 청소 완료된 새로운 트랩 유니트(5)로 교체하기 위해 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 작동시켜 상,하 플레이트(6)(7)와 트랩 유니트(5)들을 상호 분리함으로 인해 부산물이 포집된 상태에 있는 트랩 유니트로부터 케이스 내부로 유출되어 오염된 상태에 있는 케이스(4)의 내부를 관통하도록 건조기체를 건조기체 공급 및 배기구(47')(48')를 통해 공급 및 배출시키는 방식을 통해 오염된 케이스(4)의 내부를 깨끗이 청소해 낼 수 있다.
한편, 상기 제어부(10)에서는 본 고안 장치를 이용하여 반도체 제조공정에서 발생되는 각종 부산물을 포집하고 있을 때, 현재 작동중인 트랩 유니트(5)의 압력변화에 부응하는 교환시기 알림신호가 프로세서 챔버(1)로부터 입력되는지를 계속 검출하게 된다.
즉, 정상적인 상태에서 프로세스 챔버(1)에서 발생한 부산물들이 포집장치 내에 설치된 수개의 트랩 유니트(5) 중 현재 부산물 유입구(43)와 결합된 상태에 있는 트랩 유니트(5) 내에 포집되는데, 반도체 프로로세스가 진행될수록 해당 트랩 유니트(5)에 포집되는 전체량이 점차 늘어나고, 결국 프로세스 챔버(1)에서 진공펌프(2)에 이르는 전체 유로를 트랩 유니트(5)가 차단하게 된다.
이렇게, 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2) 사이의 트랩 유니트(5)가 완전히 막히기 전에 새로운 트랩 유니트로 자동 교체되어야 하는데, 자동 교체되어야 한다는 것은 프로세스 챔버(1)에서 인식할 수 있다.
상기 트랩 유니트(5)의 유로가 좁아짐에 따라 진공펌프(2)에 의한 프로세스 챔버(1)의 진공유지가 어렵게 되고 결국 프로세서 챔버(1)의 압력상승 및 압력조절장애를 가져온다.
또한, 프로세스 챔버(1)에서 진행된 생산량이나 생산시간으로도 현재 부산물이 포집중인 트랩 유니트(5)에 포집된 량을 추정할 수 있다.
따라서, 압력상승, 생산량, 생산시간 등에 의하여 판단된 자동교체 신호가 상기 프로세스 챔버(1)로부터 제어부(10)로 절달되어져 포집 유니트의 자동교체 절차에 들어간다.
이때, 압력은 프로세스 챔버(1)에서 웨이퍼 프로세싱에 적용되는 압력을 말하는 것으로, 그 압력은 적용프로세스에 따라 다르고, 만약, 트랩 유니트(5)가 막혀서 프로세스 압력보다 더 낮은 압력으로 유지할 수 없다면, 프로세스 압력을 컨 트롤하기 힘들기 때문에, 트랩 유니트(5) 교체시기로 인식하게 되는 것이다.
상기에 있어서 프로세스 챔버(1)가 이를 인식하여 트랩 유니트(5)에 교체 시기를 제어부(10)에 알려주며, 어느 정도 압력상승이 되었을 때 교체시기 신호를 보낼 것인가는 프로세스 챔버의 적용공정에 달려있다.
일 예로, 현재 양산중인 프로세스 챔버의 공정 압력은 2Torr로 되어 있고, 압력이 이것 이상으로 상승하여 2Torr 압력 조절이 힘들 때는 프로세스 챔버는 알람을 발생시키고, 트랩 교체가 필요하게 된다.
상기 압력 설정부(105)를 통한 트랩 유니트(5)와 케이스(4) 내부의 압력차 설정은 트랩 유니트(5)를 수축시켜도 압력차로 인한 문제가 발생되지 않도록 하기 위해 두 공간의 압력차가 약 0.1Torr(100mTorr) 이하로 설정하였다.
이와 같이 상기 프로세스 챔버(1)로부터 자동교체 신호가 들어오면 상기 제어부(10)는 우선 상부 격리밸브(14)를 닫아 프로세스 챔버(1)와 트랩 유니트(5) 간 포집장치를 격리시킨다.
이때, 하부 격리밸브(15)는 열어두어 프로세스영역 트랩 유니트(5)의 펌핑을 그대로 유지한다.
또한, 세정영역에 있는 나머지 두 개의 트랩 유니트(5)도 진공상태를 만들기 위하여 각각의 트랩 유니트와 연결된 건조기체 배기밸브(19)를 열어줌과 동시에 케이스(4)의 내부도 진공상태를 만들기 위하여 부산물 배출구(44) 사이에 연결된 건조기체 배기밸브(19)를 열어주게 됨으로써 결국, 케이스(4)의 내부와 트랩 유니트(5) 내부가 모두 진공상태가 된다.
한편, 상기 트랩 유니트(5)의 자동교체 절차를 위해서는 트랩 유니트(5) 상,하부 실링(sealing)부분이 개방되어야 함에 따라 케이스(4) 내 트랩 유니트(5) 내부와 그외 공간의 압력차가 없어야 하고, 이를 사전에 체크 하여야 한다.
따라서, 상기 제어부(10)에서는 부산물이 포집된 트랩 유니트(5) 내의 압력을 압력게이지(12)를 통하여 읽고, 트랩 유니트(5)의 외부 공간 즉, 케이스(4) 내의 압력을 압력게이지(13)를 통해 읽어 들인 후 현재 작동중인 트랩 유니트(5)의 인입 및 배출 압력차(pg1-pg2=pg)를 비교하게 된다.
그 결과 설정치(예를 들어 100mTorr)보다 크면(즉,│pg│≥설정치), 각 트랩 유니트(5)들과 그외 공간(즉, 케이스(4) 내부)들을 펌핑하기 위해 각 밸브를 전술한 바와 같이 열어준 상태를 유지하고, 두 압력게이지(12)(13)의 압력 차가 설정치 이하(│pg│<설정치)이면 청소 후 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트(5)에 연결된 건조기체 배기밸브(19)와 하부 격리밸브(15)를 닫는다.
이어서, 트랩 유니트(5)의 전체 길이가 짧아지도록 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 수축 작동시켜 각 트랩 유니트(5)의 상,하부가 상,하 플레이트(6)(7)로부터 이격되도록 한 후 세정관련인과 부산물 포집 프로세서 관련라인이 분리되도록 상,하부 격리밸브(14)(15)를 닫게 된다.
이때, 상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)은 전술한 바와 같이, 트랩 유니트(5)의 상,하부에는 밸로우즈(84)가 수축 및 이완 가능하도록 설치되어 있고, 밸로우즈 하우징(83)의 최상하부에는 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착되어 실링이 될 수 있도록 O링(86)이 설치되어 있으며, 상기 밸로우즈(84)를 도 10의 (a)와 같이 수축시키거나 도 10의 (b)와 같이 이완시켜 주는 밸로우즈 하우징(83)의 외곽면에는 나사부(831)가 구비되어 있고, 이와 쌍을 이루도록 상,하부 엔코더 모터(81)의 로터(82) 내부에는 나사산(821)이 형성되어있다.
또, 로터(82)의 외곽에는 구동을 위하여 엔코더 모터(81)가 분리되지 않는 형태로 결합되어 있고, 상기 로터(82)와 밸로우즈 하우징(83) 사이에는 트랩 유니트(5) 상,하부가 상,하 플레이트(6)(7)와 강하게 밀착되도록 도와주는 스프링(85)이 설치되어 있다.
따라서, 상기 엔코더 모터(81)의 로터(82)가 밸로우즈 하우징(83)을 상하로 움직임으로써, 밸로우즈(84)가 이완 및 수축되며 트랩 유니트(5)의 상,하부가 상,하 플레이트(6)(7)로부터 분리 또는 밀착되고, 이때 스프링(85)이 밀착되는 힘을 보조하게 된다.
한편, 상기와 같이 수개의 트랩 유니트(5)를 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 이용하여 수축시킨 상기 제어부(10)에서는 서보 모터(9)를 정해진 방향으로 구동시켜 트랩 유니트(5)들의 위치를 변화시킨다.
이때, 상기 트랩 유니트(5)들을 회전시키는 서보 모터(9)의 축은 트랩 유니트(5)를 회전시켜 주는 수직축(11)과 고정구(11')를 통해 상호 연결되어 있으므로 상기 서보 모터(9)의 회전 향에 부응하여 트랩 유니트(5)들이 수직축(11)과 함깨 회전되며 위치 변화가 이루어지게 되며, 상기 서보 모터(9)는 3개의 트랩 유니트(5)를 시계방향으로 또는 반시계방향으로 120도 회전시킬 수 있다.
물론, 이 각도는 트랩 유니트(5)의 설치 갯수에 따라 변화될 수 있으며 만약 2개일 경우 180도, 4개일 경우는 90도가 될 것이다.
이와 같이 트랩 유니트(5)들의 위치 변화가 완료되면, 상기 제어부(10)에서는 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단(8)을 이전의 반대방향으로 작동 즉, 이완되도록 작동시켜 각각의 트랩 유니트(5) 상,하부가 상,하 플레이트(6)(7)와 밀착되며 기밀이 유지되도록 한다.
이후, 이전에 부산물이 포집된 트랩 유니트(5)의 세정을 위해 상,하부 격리밸브(14)(15)와 세정수 공급밸브(16)를 각각 열고 이전에 부산물이 포집된 상태를 갖는 트랩 유니트(5) 내로 일정량의 세정수를 공급하고 부산물이 세정수 내로 녹아들도록 설정된 시간(즉, 2-5분) 동안 그 상태를 유지시킨 후 세정수 배출밸브(17)를 열어 세정수를 배출하는 과정을 설정횟수(즉, 부산물이 충분히 녹아들 수 있는 횟수; 예를 들어 4-6회)만큼 반복하게 된다.
이와 같이 세정이 완료되면 건조 효과는 높이기 위하여 각각의 트랩 유니트(5) 외측에 설치되어 있는 열전소자(20)들을 설정된 시간(예를 들어 20-30분)만큼 구동시켜 트랩 유니트(5)들을 히팅시킴과 동시에 건조기체 공급밸브(18) 및 세정수 배출밸브(17)를 열어 건조기체와 세정수 분자를 배출시켜 주게 된다.
이와 같이 히팅과 동시에 건조기체를 설정된 시간(즉, 20-30분) 동안 공급하여 트랩 유니트(5)의 세정 및 전조가 완료되면 열전소자(20)로 공급되는 전원을 차단하여 히팅을 차단하고 건조기체 공급밸브(18) 및 세정수 배출밸브(17)를 닫고 세정을 완료한 후 다시 다음 교체후 포집을 위해 대기 상태로 두게 된다.
이와 같이 자동 교체된 트랩 유니트(5)의 포집량이 증가하여 프로세스 챔 버(1)로부터 자동교체 신호가 들어오면, 상기 설명한 과정대로 자동교체와 세정이 반복적으로 이루어지게 되는데, 단 트랩 유니트(5)를 회전시켜 주는 서보 모터(9)의 회전방향과 어떤 세정영역이 세정될 것인가는 달라질 수 있다.
예를 들어, 서보 모터(9)가 인식하고 있는 엔코더 위치를 제로에서 시계방향으로 한바퀴를 360도로 정하였을 때, 현재 엔코더 위치가 제로이면, 3개의 트랩 유니트를 가진 포집장치에서 트랩 유니트를 자동으로 교체할 때 상기 서보 모터(9)는 시계방향으로 120도 회전하고, 일측(예를 들어 제 1 세정영역)의 트랩 유니트가 세정된다.
또, 현재 엔코더 위치가 120도이면 서보 모터(9)는 반시계방향으로 240도 회전하고 역시 일측(예를 들어 제 1 세정영역)의 트랩 유니트가 세정된다.
또한, 현재 엔코더 위치가 240도이면 서보 모터(9)는 시계방향으로 120도 회전하고, 역시 일측의 제 1 세정영역 트랩 유니트가 세정된다.
위와 같이 서보 모터(9)의 회전방식이 정해지면, 제1세정영역에서 세정이 이루어지게 되고, 이와 반대로 회전방식이 정해지면, 제2세정영역에서 세정이 이루어진다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치 및 그의 제어 방법에 의하면, 반도체 제조시 전 공정에서 발생되는 발화성 가스와 부식성 가스, 유해가스 및 유해 화합물 등과 같은 부산물을 포집하는 포집장치의 내부에 회동이 가능한 수개의 트랩 유니트를 설치하여 어느 하나의 트랩 유니트에 일정량의 부산물이 포집되면 이미 이전에 청소가 완료된 상태에 있는 다른 트랩 유니트로 자동 전환되도록 함으로써 부산물 포집장치의 가동율을 증대시킬 수 있음은 물론 반도체의 생산성을 향상시킬 수 있고, 또 포집장치의 교체가 필요 없게 되어 부산물 포집장치의 교체시 발생될 수 있는 유해물질이나 유해가스의 유출로 인한 작업자의 피해를 미연에 방지할 수 있어 안전성을 확보할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (15)

  1. 상,하부가 트여진 케이스의 내부에 각종 부산물을 포집하는 트랩이 설치되고 상,하 개구부에는 부산물 유입 및 배출구가 구비된 뚜껑체가 밀폐, 설치된 구성을 갖고 프로세서 챔버와 진공펌프 사이에 설치되어 반도체 생산라인 상에서 발생되는 부산물을 포집하는 부산물 포집장치를 구성함에 있어서,
    수직축의 둘레에 일정 각도를 두고 고정 설치된 상태에서 서보 모터의 구동 방향에 부응하여 상,하 플레이트 사이에서 좌,우로 회동되며 어느 하나에서 부산물을 포집하고 나머지는 청소가 반복적으로 이루어지는 수개의 트랩 유니트와;
    중앙부는 상기 트랩 유니트가 고정된 수직축이 관통되는 형태로 축지되고 상기 상,하 뚜껑체와 일정 간격을 유지하는 형태로 설치되어 상기 케이스의 상,하부에서 트랩 유니트들의 상,하 개구부에 접촉되며 각각의 트랩 유니트에 부산물 유입 및 배출구와 세정수 공급 및 배출구, 건조기체 공급 및 배기구를 선택적으로 연결시켜 주는 상,하 플레이트와;
    평상시에는 이완을 통해 상기 상,하 플레이트와 유니트들 사이에서 기밀이 유지되도록 하고, 트랩 유니트들의 교체를 위해 일정 방향으로 회동시킬 때에는 수축되어 트랩 유니트들이 원활히 회동되도록 하는 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단과;
    상기 수직축의 저단부에 축이 연결된 상태에서 하 플레이트의 저면에 고정 설치되어 제어부의 출력신호에 부응하여 정,역방향으로 회동되며 상기 트랩 유니트 들을 일정 각도 범위 내에서 회전시켜 주는 서보 모터와;
    제어프로그램을 통해 상기 서보 모터와 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단 및 각종 밸브의 구동을 제어하는 제어부로 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스 내의 트랩 유니트는 2개 또는 3개 또는 4개를 180도 또는 120 또는 90도 각도를 두고 선택적으로 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부산물 유입구와 케이스 상에는 현재 부산물을 포집하고 있는 트랩 유니트 및 케이스 내의 압력을 각각 검출하여 표시함과 동시에 검출압력 신호를 제어부로 각각 전달하여 트랩 유니트의 교체시기를 알 수 있도록 하는 압력게이지를 각각 부가 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 부산물 유입 및 배출구 상에는 특정 트랩 유니트로 유입되거나 해당 트랩 유니트를 통해 배출되는 부산물의 유입 및 배출을 제어하는 상,하부 격리밸브를 각각 부가 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정수 공급 및 배출구와 건조기체 공급 및 배기구에는 세정수 및 건조기체의 공급 및 배출을 제어하는 세정수 공급 및 배출밸브와 건조기체 공급 및 배기밸브를 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부에는 케이스의 내부 압력과 부산물을 포집 중인 트랩 유니트의 압력 차를 검출하는 압력차 비교부와, 세정수 및 건조기체 공급시간 설정용 타이머, 세정횟수 및 압력 설정부가 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 트랩 유니트들의 외측에는 부산물의 포집시에는 냉각기능을 수행하고 세정 후 건조시에는 발열기능을 하는 열전소자들을 부가 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 트랩 유니트와 연결된 건조기체 배기구는 진공펌프와 연결되는 부산물 배출구에 연결한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스의 상,하 뚜껑체를 통해 그 내부로 관통되도록 건조기체 공급 및 배기밸브를 구비한 건조기체 공급 및 배기구를 각각 부가 설치하되, 상기 건조기체 배기구는 진공펌프와 연결되는 부산물 배출구에 연결한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단은 상,하 뚜껑체와 상,하 플레이트 사이 또는 상기 트랩 유니트의 상,하 개구부 주변 중 어느 한 측에 선택적으로 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 트랩 유니트의 상,하 개구부 주변에 설치된 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단은, 내면에 밸로우즈 하우징의 나사부와 결합되는 나사산이 형성된 링형 로터를 구비하고 상기 트랩 유니트의 상,하 개구부 주변에 고정 설치되는 엔코더 모터와;
    외측에 상기 엔코더 모터의 로터와 나사 결합되는 나사부를 구비하고 상기 엔코더 모터의 로터 내측에 설치되어 엔코더 모터의 구동방향에 부응하여 밸로우즈를 수축 및 이완시키며 상,하 플레이트와 밀착되거나 그로부터 이격되는 밸로우즈 하우징과;
    외측 단부는 상기 밸로우즈 하우징의 내측 상단 또는 하단부에 용접 고정되고 내측 단부는 상기 트랩 유니트의 상,하 개구부 내측에 용접 고정된 형태로 설치되어 상기 엔코더 모터의 로터와 결합된 밸로우즈 하우징의 승,하강 이동방향 및 이동거리에 부응하여 수축 및 이완되며 밸로우즈 하우징과 트랩 유니트 사이의 기밀상태를 유지시켜 주는 밸로우즈;로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비 에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 로터와 나사 결합된 밸로우즈 하우징의 단부와 트랩 유니트의 상면 및 하면 사이에는 밸로우즈 하우징을 상,하 플레이트 측으로 밀어주는 스프링을 부가 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 밸로우즈 하우징의 외측 상면 및 하면에는 밸로우즈 하우징과 상,하 플레이트 간의 접촉부가 밀폐되도록 하는 O링으로 더 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치.
  14. 현재 작동중인 트랩 유니트의 압력변화에 부응하는 교환시기 알림신호가 프로세서 챔버로부터 제어부로 입력되면 부산물 유입구에 설치되어 있는 상부 격리밸브를 닫고, 부산물 배출구에 설치되어 있는 하부 격리밸브를 오픈시킨 다음 청소가 완료된 상태에서 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트에 연결된 건조기체 배기밸브를 열고, 케이스와 부산물 배출구 사이에 연결된 건조기체 배기밸브를 열어주는 단계와;
    현재 작동중인 트랩 유니트의 인입 및 배출 압력차를 비교한 결과 설정치 이하이면 청소 후 대기중인 일측 및 타측의 트랩 유니트에 연결된 건조기체 배기밸브와 하부 격리밸브를 닫고, 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단이 수축되도록 작동시켜 각 트랩 유니트의 상,하부가 상,하 플레이트로부터 이격되도록 하는 단계와;
    서보 모터를 정해진 방향으로 구동시켜 트랩 유니트들의 위치를 변화시킨 후 트랩과 플레이트 연결 및 분리수단이 이완되도록 작동시켜 각각의 트랩 유니트 상,하부가 상,하 플레이트와 밀착되며 기밀이 유지되도록 하는 단계와;
    상,하부 격리밸브를 각각 열고 이전에 부산물이 포집된 상태를 갖는 트랩 유니트 내로 일정량의 세정수를 공급하고 설정된 시간 동안 그 상태를 유지시킨 후 세정수 배출밸브를 열어 세정수를 배출하는 과정을 설정횟수만큼 반복하는 단계와;
    각각의 트랩 유니트 외측에 설치된 열전소자들을 설정된 시간만큼 구동시켜 트랩 유니트들을 히팅시킴과 동시에 건조기체 공급밸브 및 세정수 배출밸브를 열어주는 단계와;
    설정된 시간이 경과되면 히팅을 차단하고 건조기체 공급밸브 및 세정수 배출밸브를 닫고 세정을 완료하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치의 제어방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 세정수 공급 후 대기 시간은 2-5분이고, 세정수의 공급 및 배출 횟수는 4-6회이며, 건조기체 공급 및 열전소자를 통한 히팅 시간은 20-30분인 것을 특징으로 하는 반도체 생산장비에서의 자동교체식 부산물 포집장치의 제어방법.
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