KR100962547B1 - 역류 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 설치되어 진공 펌프의 전원 이상 신호를 사용하여 신속하게 기체의 역류를 차단할 수 있는 역류 방지 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 역류 방지 시스템은, 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 위치하여 상기 진공 펌프 측의 대기가 상기 진공 챔버 측으로 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 시스템에 있어서, 상기 진공 챔버와 상기 진공 펌프 사이의 배관에 설치되어 상기 배관을 차단하는 차단 밸브; 상기 진공 펌프 전원의 이상 여부를 이용하여 상기 차단 밸브를 제어하는 밸브 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

진공 챔버, 드라이 펌프, 역류 차단, 펌프 전원

Description

역류 방지 시스템{SYSTEM FOR BREAKING REVERSE-CURRENT}

본 발명은 역류 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 설치되어 진공 펌프의 전원 이상 신호 또는 상기 챔버측 압력과 상기 진공 펌프 측 압력 간의 압력차 발생 신호 중 더 빠른 것을 이용하여 신속하게 기체의 역류 및 상기 진공 챔버 내로 유입되는 유체를 차단할 수 있는 역류 방지 시스템에 관한 것이다.

반도체나 디스플레이 패널 등의 제조시에는 식각, 증착 또는 배기 등의 공정을 진행하며, 상기 공정의 진행에 거의 진공 챔버를 비롯한 많은 장치를 이용한다. 이러한 진공 챔버에는 챔버 내부의 상태를 진공 상태로 만들기 위하여 진공 펌프를 사용하게 된다.

예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(1)에 러핑 펌핑 라인과 터보 펌핑라인이 각각 구비될 수 있다. 즉, 진공 챔버(1) 내의 진공 상태의 압력은, 러핑 펌핑 라인과 터보 펌핑 라인을 통해 순차적으로 형성될 수 있는 것이다. 그리고 러핑 펌핑 라인은 러핑 밸브(20)에 의해서 배기가 단속되며, 터보 펌핑 라인은 게이트 밸브(52)에 의해서 배기가 단속된다. 러핑 펌핑 라인과 터보 펌핑 라인은 다 시 설비의 메인 배기 통로인 드라이 펌핑 라인(30)에 연결되고, 특히 터보 펌핑 라인의 게이트 밸브(52) 후방으로는 터보 펌프(40)가 구비되며, 터보 펌프(40)와 드라인 펌핑 라인(30)은 아이솔레이션 밸브(54)에 의해서 단속된다.

이러한 설비에 의하여 감압 작업이 이루어지는 과정을 간단하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 러핑 밸브(20)를 오픈시키게 되면, 러핑 펌핑 라인을 통해 드라이 펌핑 라인(30)으로 배기가 이루어지는 동시에 진공 챔버(1)를 일정한 압력 수준까지 신속하게 형성시킨다. 러핑 밸브를 통한 압력 형성은 단지 터보 펌프(40)에 의한 공정 압력 형성을 위한 준비 과정에 불과하며, 러핑 밸브(20)의 개방에 의해 진공 챔버(1)를 일정 압력으로 형성시키게 되면 러핑 밸브(20)는 차단시키고, 동시에 게이트 밸브(52)를 오픈시켜 터보 펌프(40)의 구동에 의해서 진공 챔버(1)를 공정 압력 상태가 되도록 한다.

한편 이러한 진공 챔버(1) 내에서는 플라즈마 등을 이용하여 여러가지 공정을 수행하므로, 공정을 통해서 많은 반응 부산물들이 생성되며, 이들 반응 부산물들은 사용되는 가스나 포토레지스트 등과의 반응을 통하여 고분자물질(polymer)를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 반응부산물들은 웨이퍼나 기판 표면 또는 진공 챔버의 내벽, 펌핑라인 등에 부착되므로 공정 파라미터의 변동 및 파티클 발생을 초래하게 되고, 공정 수행 중에는 웨이퍼 또는 기판의 디펙트 요인으로 작용하여 수율 저하를 초래한다.

그런데 공정 진행 중에 진공 펌프의 고장, 정전 또는 급작스런 오작동 등에 의한 펌프 다운 및 펌프 성능저하 등의 이유로 진공 펌프가 작동하지 않는 경우에 는 펌핑 라인 중의 수증기 기타 오염물질 및 반응 부산물들이 진공 챔버 내로 역류하여 제조 중인 제품이 오염되는 심각한 현상이 발생한다.

또한 상기 진공 챔버에는 공정 진행 과정에서는 항상 공정 가스 등이 공급되는데, 펌핑 라인의 역류를 완벽하게 차단하더라도 공정 가스 등의 유입을 차단하지 않으면 챔버 내부에 공정 중인 기판에 부정적인 현상을 초래한다.

따라서 이러한 역류 현상 및 공정 가스의 유입 현상을 방지하기 위하여 진공 펌프와 진공 챔버 사이에 역류 차단 밸브 및 공정 가스 차단 밸브가 설치되는 기술이 개시되고 있다. 그러나 이러한 종래의 역류 차단 밸브는 진공 챔버의 이상 상태를 감지하는 감시 시스템에 의하여 작동되므로, 신속하게 작동하지 못하여 일부 오염물질이 역류한 후에 진공 펌프와 진공 챔버 사이를 차단하는 문제점이 있다. 즉, 진공 펌프에 이상이 발생한 시점과 역류 차단 밸브가 작동되는 시점 사이에 시간 간격이 발생하여, 일부 오염물질이 진공 챔버로 이미 역류한 상태에서 차단 밸브가 작동되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 진공 펌프 전원의 이상 신호 또는 진공 챔버 측 압력과 진공 펌프 측 압력 간의 압력차 발생 신호 중 더 빠른 것을 이용하여 차단 밸브를 구동하는 역류 방지 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 역류 방지 시스템은, 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 위치하여 상기 진공 펌프 측의 대기가 상기 진공 챔버 측으로 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 시스템에 있어서, 상기 진공 챔버와 상기 진공 펌프 사이의 배관에 설치되어 상기 배관을 차단하는 차단 밸브; 상기 진공 펌프 전원의 이상 신호 또는 상기 챔버측 압력과 상기 진공 펌프 측 압력 간의 압력차 발생 신호 중 더 빠른 것을 이용하여 상기 차단 밸브를 제어하는 밸브 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 밸브 제어부는, 상기 진공 펌프 전원의 단상에 직접 연결되어, 상기 전원의 단상에 이상이 발생하는 경우 상기 차단 밸브를 구동시켜 상기 배관을 차단하는 것이, 진공 펌프의 이상 발생시 가장 빠르게 차단 밸브를 작동시킬 수 있어서 바람직하다.

그리고 상기 차단 밸브는, 상기 진공 챔버와 상기 차단 밸브 사이에 배치되 는 전방 라인 밸브(Foreline Valve)로 부터 15m 이내의 최단 거리에 설치되는 것이, 진공 펌프가 멈추는 경우에 파티클이 챔버 내부로 상승하여 공정 중인 기판을 오염시키지 않을 수 있어서 바람직하다.

또한 상기 밸브 제어부는, 상기 진공 챔버에 연결되어 상기 진공 챔버 내에 유체를 공급하는 유체 공급 라인에 배치되는 유체 단속 밸브도 상기 역류 차단 밸브와 함께 제어하는 것이, 상기 진공 펌프의 역류에 의한 오염 이외에 다른 유체 공급 라인에 의한 오염도 신속하게 차단할 수 있어서 바람직하다.

본 발명에서 상기 유체 단속 밸브는, 전기 신호로 개폐되는 밸브인 것이, 공압에 의하여 작동되는 종래의 유체 단속 밸브보다 신속하게 작동될 수 있어서 바람직하다.

또한 상기 역류 차단 밸브와 상기 진공 펌프 사이 및 상기 역류 차단 밸브와 상기 진공 챔버 사이에 각각 배치되며, 상기 배관 내의 압력을 측정하는 압력 측정부가 더 구비되고,

상기 밸브 제어부는, 상기 압력 측정부에 의하여 측정된 압력이 미리 정해진 특정 값 이하에 도달하면 상기 역류 차단 밸브를 개방하도록 제어하는 것이, 진공 펌프가 원상 복구 되었을 때, 자동적으로 진공 챔버의 압력 강하 작업을 진행할 수 있으므로 바람직하다.

그리고 상기 진공 펌프는, 저진공 펌프이고, 상기 진공 챔버와 상기 역류 차단 밸브 사이에는 고진공 펌프가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 진공 펌프의 전원의 이상 여부 또는 챔버 측 압력과 진공 펌프 측 압력 간의 압력차를 이용하여 직접 역류 차단 밸브를 제어하므로, 다른 이상 감지 회로를 거치는 종래의 역류 차단 밸브보다 훨씬 신속하게 펌핑 라인을 차단하여 기체 및 파티클의 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 역류 방지 시스템은, 공정 챔버 뿐만아니라, 로드락 챔버와 반송 챔버에 공통적으로 사용될 수 있으며, 종래의 차단 밸브를 그대로 사용할 수 있는 장점도 있다.

또한 본 발명에 따른 역류 방지 시스템은, 진공 펌핑 라인의 역류 방지 뿐만아니라, 다른 유체 공급 라인에 의한 진공 챔버 및 기판의 오염도 방지할 수 있는 장점도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 역류 방지 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 차단 밸브(110)와 밸브 제어부(120)를 포함하여 구성된다.

먼저 차단 밸브(110)는, 상기 진공 챔버(1)와 상기 진공 펌프(30) 사이를 연결하는 배관(60)에 설치되어 상기 배관을 차단하는 구성요소이다. 이 차단 밸브(110)는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 공압에 의하여 구동될 수도 있고, 별도의 모터에 의하여 구동될 수도 있다.

이 차단 밸브(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진공 챔버(1)와 상기 진공 펌프(30)를 연결하는 배관(60)에 배치된다. 특히, 이 차단 밸브(110)는, 상기 배관(60) 중에서 상기 진공 챔버(1) 측에 설치되는 전방 라인 밸브(Foreline valve, 130)로 부터 15m 이내의 최단 거리 내에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 차단 밸브(110)와 진공 챔버(1) 사이의 간격을 작게하여, 배관(60) 내에 존재하는 파티클의 수를 최소화하기 위함이다.

그리고 본 실시예에 따른 역류 방지 시스템에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 압력 측정부(140)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 압력 측정부(140)는 상기 역류 차단 밸브(110)와 상기 진공 챔버(1) 사이에 배치되는 챔버측 압력 측정부(142)와, 상기 역류 차단 밸브(110)와 상기 진공 펌프(30) 사이에 배치되는 펌프측 압력 측정부(144)로 구성되며, 각각 상기 배관(60) 내의 압력을 측정하는 구성요소이다. 이 압력 측정부(140)는 각각 배관(60) 내의 압력을 측정하고, 양자 간에 차이가 발생하는 경우 밸브 제어부(120)에 신호를 준다.

다음으로 상기 밸브 제어부(120)는, 상기 진공 펌프(30) 전원의 이상 신호 또는 상기 진공 챔버 측 압력과 상기 진공 펌프 측 압력 간의 압력차 발생 신호 중 더 빠른 것을 이용하여 상기 차단 밸브(110)를 제어하는 구성요소이다. 보다 구체적으로 본 실시예에 따른 밸브 제어부(120)는 상기 진공 펌프(30) 전원의 단상에 직접 연결되어, 상기 전원의 단상에 이상이 발생하는 경우 그 신호 또는 상기 차단 밸브(110)의 전방과 후방에서 각각 측정되는 챔버측 압력값과 펌프측 압력값을 비교하여 양자 간에 차이가 발생하는 경우 그 신호를 이용하여 상기 차단 밸브(110)를 구동시켜 상기 배관을 차단한다.

따라서 본 실시예에 따른 밸브 제어부(120)는, 진공 펌프(30)의 이상 여부 또는 진공 펌프의 이상 여부에 의하여 제어되는 종래의 차단 밸브에 비하여 매우 빠른 속도로 차단 밸브(110)를 차단시킬 수 있다. 즉, 진공 펌프(1)의 이상 여부와 직접적으로 연관되어 있는 진공 펌프 전원 즉, 진공 펌프 전원의 단상에 직접 연결되어, 그 전원의 이상이 발생하면 즉시 상기 차단 밸브(110)를 차단시키는 것이다. 이렇게 하여 최단 시간 내에 상기 차단 밸브(110)를 차단하게 되면, 상기 진공 펌프(30)의 멈춤에 의하여 발생할 수 있는 역류 현상을 가장 신속하게 방지할 수 있는 것이다. 본 실시예에서 상기 진공 펌프의 전원은 메인 드라이 펌프의 모터 전원부와 부스터 펌프의 모터 전원인 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 밸브 제어부(120)는 다양한 회로 구성을 가질 수 있으며, 진공 펌프(30) 모터 전원의 단상에 릴레이를 이용하여, 상기 차단 밸브의 온/오프 신호로 이용할 수 있다. 또한 상기 챔버측 압력 측정부(142)와 상기 펌프측 압력 측정부(144)에서 각각 측정되는 압력값에 차이가 발생하는 경우 그 신호를 온/오프 신호로 이용할 수 있다.

한편 상기 밸브 제어부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진공 챔버(1)에 연결되어 상기 진공 챔버(1) 내에 유체를 공급하는 유체 공급 라인(150)에 배치되는 유체 단속 밸브(162, 164, 166, 168)도 상기 역류 차단 밸브(110)와 함께 제어하는 것이 바람직하다.

이는 진공 펌프(30)가 멈추는 이상이 발생한 경우에, 상기 진공 챔버(1) 내부의 압력이 상승되거나 불필요한 공정 가스의 유입을 차단하여 상기 진공 챔버(1) 내부 또는 챔버 내부에 존재하는 공정 중의 기판을 보호하기 위함이다.

본 실시예에서 상기 유체 단속 밸브(162, 164, 166, 168)는, 전기 신호로 개폐되는 밸브인 것이 바람직하다. 이는 가장 빠른 신호인 전기 신호로 상기 유체 단속 밸브를 제어하기 위한 신호를 전송하여 신속하게 상기 유체 단속 밸브를 단속하기 위함이다. 이러한 유체 단속 밸브(162, 164, 166, 168)에는 여러가지 밸브가 포함될 수 있으며, 상기 진공 챔버 내부로 기체 또는 액체 등의 유체를 공급하는 배관에 설치되는 단속 밸브를 말한다. 예를 들어 이러한 유체 단속 밸브에는 공정 가스 밸브, 압력 조절 밸브(팬들럼 밸브류), 포라인 밸브 또는 N₂ 퍼지 밸브 등이 포함될 수 있다.

한편 상기 역류 차단 밸브(110)가 차단된 후에, 상기 압력 측정부(140)에서 측정된 압력값이 일정한 압력값 이하로 되어서, 상기 압력 측정부(140)로부터 신호가 오면 상기 밸브 제어부(120)는 상기 역류 차단 밸브(110)를 개방하도록 제어한 다. 즉, 상기 압력 측정부(140)에 의하여 상기 진공 펌프(30)가 정상 작동하여 압력이 일정한 값 이하로 떨어지고, 역류 현상이 발생하지 않는 상황이 되면, 상기 차단 밸브(110)를 자동으로 개방하여 상기 진공 챔버(1) 내에서 정상적인 공정이 진행될 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 진공 챔버의 펌핑 라인을 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 역류 차단 시스템을 설명하는 개념도이다.

Claims (10)

1. 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 위치하여 상기 진공 펌프 측의 대기가 상기 진공 챔버 측으로 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 시스템에 있어서,

   상기 진공 챔버와 상기 진공 펌프 사이의 배관에 설치되어 상기 배관을 차단하는 차단 밸브;

   상기 진공 펌프 전원의 이상 신호 또는 상기 챔버측 압력과 상기 진공 펌프 측 압력 간의 압력차 발생 신호 중 더 빠른 것을 이용하여 상기 차단 밸브를 제어하는 밸브 제어부;를 구비하며,

   상기 밸브 제어부는,

   상기 진공 펌프 전원의 단상에 직접 연결되어, 상기 전원의 단상에 이상이 발생하는 경우 또는 상기 진공 챔버 측 압력과 상기 진공 펌프 측 압력 간의 압력차가 발생하는 경우 상기 차단 밸브를 구동시켜 상기 배관을 차단하며,

   상기 진공 챔버에 연결되어 상기 진공 챔버 내에 유체를 공급하는 유체 공급 라인에 배치되는 유체 단속 밸브도 상기 역류 차단 밸브와 함께 제어하는 것을 특징으로 하는 역류 방지 시스템.
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