KR100812965B1 - 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기라인에 설치되어 내부에 생성되는 파우더의 적재량을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 배기라인의 배관(50) 내부에 위치하는 투광부(111)와, 투광부(111)와 마주하여 빛을 수광하며 수광된 광량에 따라 전기적신호를 출력하는 수광부(112)와, 수광부(112)에서 출력된 전기적신호를 입력받아 측정된 수광량과 설정된 광량을 비교하여 측정된 수광량이 설정된 광량보다 작을 경우에 경고수단(150)을 작동하는 제어부(140)를 포함하여 구성되며, 배기라인에서 파우더가 가장 잘 생성되는 배관 연결부위에 설치되어 적재된 파우더의 양을 측정하여 배관 정비작업 시기를 적절하게 알려 줌으로써, 배기라인이 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배기라인이 막혀 전체 라인의 작동이 중지하는 등의 문제점을 미연에 해결하여 반도체 소자의 생산성을 향상시킬 수 있다.

화학기상증착장치, 펌프배기라인, 파우더, 레이저, 수광량

Description

펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법{A Loading Amount Measurement Apparatus of Powder in Pump Exhaust Line and The Measurement Method}

도 1은 통상적인 화학기상증착장치의 펌프배기라인을 나타낸 구조도이고,

도 2는 도 1에 도시된 펌프배기라인의 연결부위를 나타낸 단면도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 파우더 적재량 측정장치가 펌프배기라인에 설치된 상태를 나타낸 단면도이고,

도 4는 도 3에 도시된 레이저 투광부와 수광부를 나타낸 사시도이며,

도 5는 도 3에 도시된 파우더 적재량 측정장치를 이용한 파우더 적재량 측정방법에 따른 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 펌프 30 : 파우더 트랜스퍼

50 : 배관 55 : 연결부위

100 : 파우더 적재량 측정장치 110 : 레이저

111 : 투광부 112 : 수광부

120a, 120b : 체결부 121 : 수나사부

130 : 캠 131 : 암나사부

133 : 오링 140 : 제어부

150 : 경고수단

본 발명은 펌프배기라인에 관한 것으로, 특히, 펌프배기라인을 따라 유동하는 부산물인 파우더가 침적되어 배기라인을 폐쇄하는 것을 사전에 방지하기 위한 것이다.

통상적으로 반도체 집적회로 소자는 웨이퍼 상에 포토리소그래피, 식각, 확산, 및 금속증착 등의 공정을 선택적 및 반복적으로 수행하게 됨으로써 이루어진다. 반도체 집적회로 소자를 대량으로 제조하는데 사용되는 반도체 웨이퍼 상에 원하는 막을 형성하기 위해서는 화학기상증착(CVD) 공정이 거의 필수적으로 수행된다.

그러한 화학기상증착(CVD)법은 진공상태에서 반응가스를 분사하여 웨이퍼 위에 얇은 막을 도포하는 공정이다. 상기 CVD공정을 행함에 있어서 챔버 내에 분사된 가스는 '드라이 펌프'라고 불리는 펌프의 흡입력에 의해 배출라인을 따라 배출되며, 이런 배기에는 미반응된 가스가 함유되어 있기 때문에 배기라인 내에서 반응을 하게 되면 파우더를 형성하게 된다. 상기 파우더가 배기라인에 쌓여 배기라인을 막음으로써 화학기상증착 설비가 정지되는 로스가 유발된다.

이와 같이, CVD 방식의 챔버의 배기라인에는 챔버에서 반응되지 않고 남은 잔류 가스에 의해 파우더가 생성되며, 생성된 파우더가 후단의 배기를 막거나 비교적 짧은 주기로 예방보전을 하게 됨에 따라 설비의 가동율이 저하되는 문제가 있게 된다.

종래의 문제점을 철저히 규명하기 위해 도 1을 참조하여 종래의 설비에 설치된 배기라인 구조를 설명한다. CVD막이 도포되는 반응 챔버(10)내의 가스는 라인(L1)을 통해 드라이 펌프(20)내로 흡입된다. 상기 드라이 펌프(20)에 흡입된 가스는 라인(L2)을 통해 배출되어 파우더 트랜스퍼(30)를 거쳐 라인(L4)을 통해 스크루버(40)에 인가된다. 상기 가스가 스크루버(40)에 도달되기 전에 유속이 느려지는 부분에서 대체로 파우더가 많이 생성된다. 그러한 부분에 상기 파우더가 점차로 쌓여지면 배기라인을 막게 되어 챔버 내의 반응 가스를 배출시키지 못하게 된다.

통상적으로, 산화막, 질화막, TEOS 막 등을 데포지션하는 공정에서 주로 사용되는 실란가스(SiH₄), TEOS 가스 등은 배출시 파우더를 많이 생성하는 것으로 알려져 있다.

이 경우에 생성되는 파우더의 량을 최소화하기 위해서는 라인이 굽은 부분을 최소화하고 밸브의 수를 적게 설치하여 유속의 감소를 최소화하여야 한다. 이런 경우에도, 배기라인 내에서 미반응 가스의 반응을 완전히 차단하지 못하여 배기라인을 점차로 막는 소량의 파우더가 쌓인다. 이를 해결하기 위한 전형적인 방법으로서, 파우더 트랜스퍼(30)를 배기라인에 설치하고 유속의 증가를 위해 질소(N₂)가스 를 불어넣어 주는 것이다.

하지만, 산화막이나 질화막의 데포지션시 배기라인에는 여전히 파우더가 미량으로 쌓이는데 이러한 이유는 배기라인이 비교적 저온의 상태로 유지하는데, 저온이 되면 파우더가 더 많이 생성되기 때문이다.

이와 같이 배기라인의 저온상태를 방지하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이 배기라인(L1, L2, L4)을 따라 히팅자켓(60)을 설치한다. 하지만, 배기라인(L1, L2, L4)을 따라 균일한 두께의 히팅자켓(60)을 설치하더라도 배관(50)의 연결부위(55)의 온도가 상대적으로 낮다. 그 이유는 배관 정비 및 보수 작업시에 연결부위(55)를 해체하여야 하기 때문에, 히팅자켓(60)이 배관(50)의 연결부위(55)에서 절단된다. 이와 같이 히팅자켓(60)의 절단부위는 연장된 부위에 비해 상대적으로 보온 효과가 떨어지며, 히팅자켓(60)의 절단부위에 대응하는 배관(50) 연결부위(55)는 배관(50)의 다른 부위에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지한다.

이와 같이 배기라인(L1, L2, L4)의 배관 연결부위(55)가 온도가 낮음으로써, 파우더는 배관(50)의 연결부위(55)에 침적되어 배기라인(L1, L2, L4)을 막는 단점이 발생한다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 파우더가 생성되어 배기라인을 폐쇄하기 이전에 배관 연결부위에 적재된 파우더를 측정하여 배관 내부의 파우더를 제거하는 작업을 수행할 시기를 알려주는 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배기라인에 설치된 파우더 적재량 측정장치에 있어서, 상기 배기라인의 배관 내부로 빛을 투광하는 투광부와, 상기 투광부의 빛을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에서 측정한 수광량과 설정된 광량을 비교하여 경고수단을 작동하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 배관에는 2개의 체결부가 상호 대칭되게 형성되며, 상기 투광부와 상기 수광부는 각각의 체결부에 체결되어 상기 배관의 내부를 향해 위치한다.

또한, 본 발명의 상기 체결부의 외측면에는 수나사가 형성되고, 상기 투광부와 상기 수광부에는 상기 체결부의 수나사부에 나사체결되는 암나사부가 형성된 캡이 설치되고, 상기 캡의 안쪽면에는 링이 부착된다.

또한, 본 발명에 따르면, 배기라인에 설치된 파우더 적재량 측정방법에 있어서, 상기 배기라인의 배관 내측면 일측에서 빛을 투광하는 단계와, 상기 투광된 빛을 수광하는 단계와, 상기 수광된 빛의 양이 설정된 빛의 양보다 작은지를 판단하는 단계와, 상기 수광된 빛의 양이 설정된 빛의 양보다 작을 경우에 이를 알리는 단계를 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 파우더 적재량 측정장치가 펌프배기라인에 설치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 레이저 투광부와 수광부를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 파우더 적재량 측정장치를 이용한 파우더 적재량 측정방법에 따른 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 파우더 적재량 측정장치(100)는 배관(50)의 직경방향으로 일측에서 레이저(110)를 투광하고, 타측에서 레이저(110)를 수광하는 과정에서 수광된 레이저(110)의 광량을 측정하여 파우더(1)의 적재량을 측정한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 파우더 적재량 측정장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 4에 보이듯이, 배관(50)을 연결하는 연결부위(55) 즉 배관(50)의 플랜지(51)가 형성된 배관(50)의 단부에는 배관(50)의 양측에 각각 체결부(120a, 120b)가 대칭되게 설치된다.

배관(50)의 양측에 각각 설치된 체결부(120a, 120b)는 중공이 형성된 실린더 구조로서, 그 외측면에 수나사부(121)가 형성되며, 배관(50)의 중공과 연통되어 설치된다.

따라서, 한 쪽 체결부(120a)의 중공 중심선과 다른 쪽 체결부(120b)의 중공 중심선은 일직선 상에 위치한다. 이와 같이 배관(50)에 설치된 체결부(120a, 120b)에 있어서, 한 쪽 체결부(120a)에는 레이저 투광부(111)가 장착되고, 다른 쪽 체결부(120b)에는 레이저 수광부(112)가 장착된다.

레이저 투광부(111) 및 수광부(112)는 그 후단에 상기 체결부(120a, 120b)의 수나사부(121)와 나사체결되는 캡(130)이 형성되고, 캡(130)의 내측면에는 암나사부(131)가 형성된다. 그리고, 캡(130)의 내면에는 오링(133)이 부착되어 캡(130)이 체결부(120a, 120b)에 나사체결되었을 때에 체결부(120a, 120b)의 단부는 오링(133)을 가압하면서 체결부(120a, 120b)를 밀폐한다.

이와 같이 배관(50)의 양측에 각각 설치된 체결부(120a, 120b)에 장착된 레이저 투광부(111)와 수광부(112)는 상호 마주하여 배관(50)의 내부에 위치하며, 레이저 투광부(111)에서 투광된 레이저(110)는 레이저 수광부(112)로 직진하여 수광된다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 배기라인을 통해 배기가 유동하면서 배관(50) 연결부위(55)에서 파우더(1)가 형성되어 적재되는데, 적재된 파우더(1)는 점성이 있어 배관(50)의 내측에 설치된 레이저 수광부(112)의 상면에 적재되면서 레이저(110)를 차단한다. 따라서 레이저 수광부(112)에 적재된 파우더(1)의 양이 증가할 수 록 레이저 수광부(112)에 수광되는 레이저(110)의 광량은 감소하게 된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 본 발명의 파우더 적재량 측정장치를 이용한 파우더 적재량 측정방법에 대해 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 투광부(111)에서 레이저(110)를 투광하면(S10), 레이저(110)는 직진하여 레이저 수광부(112)로 수광된다(S20). 이런 상태에서 시간이 경과하여 배관(50)의 연결부위에 파우더(1)가 적재되어 레이저 수광부(112)의 상면에 파우더(1)가 부착되면, 수광되는 레이저(110)의 광량은 점차 감소하게 된다.

레이저 수광부(112)에서는 실시간으로 수광된 광량에 비례하는 전기적신호를 제어부(140)에 입력한다. 그러면 제어부(140)에서는 미리 설정된 광량과 실시간으로 측정된 광량을 비교하여 측정된 광량이 설정된 광량에 비해 작은지를 판단한다(S30).

만약, 측정된 광량이 설정된 광량보다 작을 경우에는 제어부(140)에서 경고수단(150)을 작동하여 부저 또는 경고 빛을 발생한다(S40).

하지만, 측정된 광량이 설정된 광량보다 같거나 클 경우에는 계속적으로 수광되는 레이저의 광량을 측정한다.

여기에서 설정된 광량은 파우더가 레이저를 차단하는 임계치로서, 측정된 광량이 설정된 광량을 초과할 경우에는 레이저 수광부가 장착된 부위에 파우더가 임계치 이상으로 적재되었다는 것을 의미하며, 작업자는 이런 상태를 알리는 경고수단의 부저 또는 경고 빛을 확인하고, 배관을 정비함으로써, 배기라인의 폐쇄를 미연에 방지할 수 있다.

한편, 앞에서 설명한 본 발명에서의 경고수단은 부저 및 경고 빛을 발생하는 것으로 설명하였으나, 제어부에서는 실시간으로 측정된 수광량을 모니터 등에 수치로 출력하여 작업자에게 알릴 수 있다.

그리고 레이저 투광부(111)와 수광부(112)가 장착된 배관의 외측에는 히팅자켓(60)이 감싸여져 있다.

한편, 앞에서 설명한 실시예에서는 화학기상증착장치의 배기라인을 한 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 식각(Etch)장치 등 파우더가 생성되는 배기라인에 적용될 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법은 배기라인에서 파우더가 가장 잘 생성되는 배관 연결부위에 설치되어 적재된 파우더 량을 측정하여 배관 정비작업 시기를 적절하게 알려 줌으로써, 배기라인이 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배기라인이 막혀 전체 라인의 작동이 중지하는 등의 문제점을 미연에 해결하여 반도체 소자의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (4)

1. 배기라인에 설치된 파우더 적재량 측정장치에 있어서,

   상기 배기라인의 배관 내부로 빛을 투광하는 투광부와,

   상기 투광부의 빛을 수광하는 수광부와,

   상기 수광부에서 측정한 수광량과 설정된 광량을 비교하여 그 결과에 따라 작동하는 경고수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배관에는 2개의 체결부가 상호 대칭되게 형성되며, 상기 투광부와 상기 수광부는 각각의 체결부에 체결되어 상기 배관의 내부를 향해 위치하는 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 체결부의 외측면에는 수나사가 형성되고,

   상기 투광부와 상기 수광부에는 상기 체결부의 수나사부에 나사체결되는 암나사부가 형성된 캡이 설치되고, 상기 캡의 안쪽면에는 링이 부착된 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정장치.
4. 배기라인에 설치된 파우더 적재량 측정방법에 있어서,

   상기 배기라인의 배관 내측면 일측에서 빛을 투광하는 단계와,

   상기 투광된 빛을 수광하는 단계와,

   상기 수광된 빛의 양이 설정된 빛의 양보다 작은지를 판단하는 단계와,

   상기 수광된 빛의 양이 설정된 빛의 양보다 작을 경우에 이를 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정방법.

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