KR100812966B1 - 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기라인에 설치되어 생성되는 파우더의 양을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 배기라인(L2)의 내부에 위치하여 회전하는 회전체(110)와, 회전체(110)를 회전시키는 구동부(120)와, 구동부(120)의 상태를 측정하는 측정계(130) 및, 측정계(130)에서 측정된 측정치와 설정치를 비교하여 경고수단(150)을 작동하는 제어부(140)를 포함하여 구성되며, 배관의 내부에 적재되는 파우더의 양을 측정하여 파우더가 일정 두께 이상으로 적재되었을 경우에 이를 알림으로써, 갑작스럽게 발생할 수 있는 배기라인의 막힘을 방지할 수 있다.

화학기상증착장치, 배기라인, 회전체, 구동체, 토크, 열, 전류

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 측단면도이고,

도 4는 도 3에 도시된 파우더 적재량 측정장치를 나타낸 정단면도이고,

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 : 프로펠러

111 : 지지대 113 : 베어링

120 : 모터 122 : 회전축

130 : 토크미터 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)가스를 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(51)의 연결부위(55)의 온도가 상대적으로 낮다. 그 이유는 배관 정비 및 보수 작업시에 연결부위(55)를 해체하여야 하기 때문에, 히팅자켓(60)이 배관(51)의 연결부위(55)에서 절단된다. 이와 같이 히팅자켓(60)의 절단부위는 연장된 부위에 비해 상대적으로 보온 효과가 떨어지며, 히팅자켓(60)의 절단부위에 대응하는 배관(51) 연결부위(55)는 배관(51)의 다른 부위에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지한다.

이와 같이 배기라인(L1, L2, L4)의 배관 연결부위(55)가 온도가 낮음으로써, 파우더는 배관(51)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 침적되어 배기라인을 폐쇄하기 이전에 배관 연결부위에 적재된 파우더의 적재량을 측정하여 파우더 제거작업의 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, 가스가 유동하는 상기 배기라인의 내부에 위치하여 회전하는 회전체와, 상기 회전체를 회전 구동시키는 구동부와, 상기 구동부의 상태를 측정하는 측정계 및, 상기 측정계에서 측정된 측정치와 설정치의 비교 결과에 따라 작동하는 경고수단을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 측정계는 상기 구동부의 토크를 측정하는 토크미터, 상기 구동부의 전류를 측정하는 전류계 및, 상기 구동부의 온도를 측정하는 온도계 중에 어느 하나 이다.

또한, 본 발명에 따르면, 배기라인 내부의 파우더 적재량 측정방법에 있어서, 상기 배기라인 내부의 회전체를 회전하는 단계와, 상기 회전체를 회전하는 구동부의 상태를 측정하는 단계와, 상기 측정치와 설정치를 비교하는 단계와, 상기 측정치가 상기 설정치보다 클 경우에 경고수단을 작동하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 측정단계에서는 상기 구동부의 토크, 상기 구동부의 온도, 상기 구동부의 전류 중에 어느 하나는 측정한다.

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 측단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 파우더 적재량 측정장치를 나타낸 정단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 파우더 적재량 측 정장치를 이용한 파우더 적재량 측정방법에 따른 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 파우더 적재량 측정장치(100)는 배관(50)의 연결부위 근처에 위치하여 회전하는 프로펠러(110)와, 프로펠러(110)를 회전시키는 구동부로서, 모터(120)를 포함하며, 이런 프로펠러(110)는 배관(50)에 고정된 지지대(111)에 의해 자유롭게 회전 가능하도록 지지된다.

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

도 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러(110)의 직경은 회전하면서 배관(50)의 내측면과 접하지 않을 정도의 직경을 갖는다. 이런 프로펠러(110)의 회전축(122)은 배관(50) 내부에 설치된 지지대(111)와 회전축(122)을 감싸는 베어링(113)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 이런 회전축(122)에 모터(120)가 연결되어 프로펠러(110)는 회전한다.

한편, 모터(120)의 구동에 필요한 전원은 배관(50)을 관통하여 모터(120)에 연결된 케이블(123)을 통해 공급되고, 모터(120)에는 토크미터(130)가 설치되어 회전축(122)을 통해 전달되는 토크를 측정하고 이를 전기적신호로 케이블(123)을 통해 제어부(140)로 입력한다.

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

도 5에 도시된 바와 같이, 배관(50) 내에 설치된 모터(120)가 작동하면서 프로펠러(110)는 소정의 RPM으로 회전한다(S10). 이와 같이 회전하는 과정에 배기는 배관(50)을 통해 유동하며, 배관(50)의 연결부위에서 파우더(1)가 생성되며 배관(50)의 내부에 적재되는데, 이와 같이 생성된 파우더(1)가 프로펠러(110)의 회전궤적까지 적재되어 회전하는 프로펠러(110)와 간섭되어 프로펠러(110)가 원활하게 회전하지 못하게 되면, 모터(120)에는 토크가 발생한다.

이와 같이 발생하는 토크는 토크미터(130)에 의해 측정되고(S20), 토크미터(130)는 측정된 토크량과 비례하는 전압의 전기적신호로 케이블(123)을 통해 제어부(140)로 입력한다.

제어부(140)에서는 입력된 측정 토크치와 미리 설정된 토크치를 비교하여(S30) 측정된 토크치가 설정된 토크치보다 클 경우에는 경고수단(150)을 작동하여(S40) 파우더의 적재 임계치까지 적재되었음을 알린다. 그러면 작업자는 배기를 중단하고(S50), 배관(50)의 연결부위를 해체하여 배관(50) 내부에 적재된 파우더(1)를 제거한다(S60). 여기에서, 경고수단(150)은 경광등, 부저 및 모니터가 될 수 있다.

만약 측정된 토크치가 설정된 토크치보다 작을 경우에는 계속해서 토크미터(130)를 통해 모터에 걸리는 토크를 측정한다.

한편, 앞에서 설명한 본 발명의 펌프배기라인의 파우더 적재량 측정장치에서는 프로펠러가 원활하게 작동하는지를 토크미터를 통해 측정하였으나, 이를 대신하여 전류계를 설치하여 모터의 회전이 원활하지 못해 과전류가 발생할 경우에 이를 측정하여 제어부로 입력하여 배관 내부의 파우더 적재량을 측정할 수 있다.

또한, 열전온도계를 사용할 수도 있다. 프로펠러가 모터에 의해 회전하는 과 정에서 프로펠러가 파우더에 의해 원활하게 회전하지 못할 경우에 모터에서는 열이 발생하는데, 이 발생하는 열을 열전온도계를 측정하고, 측정된 온도치를 제어부로 입력한다. 그러면 제어부에서는 측정된 온도치와 설정된 온도치를 비교하여 측정된 온도치가 설정된 온도치보다 높을 경우에 배관을 해체하고 파우더를 제거한다.

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 배관의 내부에 적재되는 파우더의 양을 측정하여 파우더가 일정 두께 이상으로 적재되었을 경우에 이를 알림으로써, 갑작스럽게 발생할 수 있는 배기라인의 막힘을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이 갑작스런 배기라인의 막힘을 예방함으로써, 반도체 소자 생산라인 전체가 멈추는 사고를 미연에 방지하고, 정비시기를 예측하여 적정시간에 정비함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 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,

   가스가 유동하는 상기 배기라인의 내부에 위치하여 회전하는 회전체와,

   상기 회전체를 회전 구동시키는 구동부와,

   상기 구동부의 상태를 측정하는 측정계 및,

   상기 측정계에서 측정된 측정치와 설정치의 비교 결과에 따라 작동하는 경고수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 측정계는 상기 구동부의 토크를 측정하는 토크미터, 상기 구동부의 전류를 측정하는 전류계 및, 상기 구동부의 온도를 측정하는 온도계 중에 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정장치.
3. 배기라인 내부의 파우더 적재량 측정방법에 있어서,

   상기 배기라인 내부의 회전체를 회전하는 단계와,

   상기 회전체를 회전하는 구동부의 상태를 측정하는 단계와,

   상기 측정치와 설정치를 비교하는 단계와,

   상기 측정치가 상기 설정치보다 클 경우에 경고수단을 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 측정단계에서는

   상기 구동부의 토크, 상기 구동부의 온도, 상기 구동부의 전류 중에 어느 하나는 측정하는 것을 특징으로 하는 파우더 적재량 측정방법.

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