KR100964320B1 - 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및부산물 포집장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치에 관한 것으로 특히, 공지된 반도체 제조 공정에서 발생되는 잔류 케미칼 및 부산물 배기장치에 있어서, 프로세서 챔버와 진공펌프를 연결시켜 주고 있는 진공배관의 꺾임부에 트랩의 부산물 유입구를 진공배관과 관통되게 설치하고, 상기 트랩의 폐가스 배출구는 바이패스 배관을 통해 진공펌프 입구의 원래 진공배관에 병렬로 연결하여 배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 하되, 상기 진공배관의 꺽임 부분에서 통공을 통해 진공배관과 관통되게 고정 또는 착탈 가능하게 설치되는 트랩의 부산물 유입구에는 입자 블로킹 날들을 일정간격을 두고 설치하여 진공배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 한 것을 특징으로 한다.
따라서, 반도체 제조 공정에서 사용된 후 배출되는 부산물을 진공펌프와 스크러버를 통해 배기시킬 때 진공배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 함으로써 원래의 진공배관 내 전체 컨덕턴스를 대폭 감소시키는 현상을 대폭 방지할 수 있어 진공펌프의 펌핑 능력을 대폭 향상시킬 수 있으므로 장비의 가동률을 대폭 향상시킬 수 있어 반도체 제조에 따른 생산비용을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
반도체, 트랩, 케미칼, 부산물, 포집, 입자, 관성
Description
본 발명은 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에서 사용된 후 배출되는 케미칼을 포함한 인체에 치명적인 유독성, 부식성, 인화성 가스 등과 같은 부산물을 진공펌프와 스크러버를 통해 배기시킬 때 프로세서 챔버와 진공펌프 사이에 설치된 진공배관의 꺾인 부분 저부에 부산물 포집기인 트랩과 바이패스 배관을 병렬로 부가 설치하되, 상기 트랩의 부산물 유입구에는 입자 블로킹 날들을 설치하여 배관이 꺾이는 부분에서 액상 입자를 포함하여 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 하는 방식을 통해 배관 내 전체 컨덕턴스 유지 및 컨덕턴스 감소로 인한 펌핑 능력의 감소를 미연에 방지시킬 수 있도록 발명한 것이다.
다시 말해서, 반도체 공정에서 사용되는 공정가스들이 배관을 통하여 진공펌프로 유입되면서 배관 내에서 반응하여 입자(particle)를 형성하거나, 액상 케미칼 에 열을 가하여 기상(vapor)으로 프로세서 챔버에 공급하여 웨이퍼 공정을 진행할 때(예를 들어, TEMAZ(TEMAZr)의 경우 약 100mTorr에서 약 80℃ 이상에서 기체로 존재(또 TEMAH(TEMAHf)의 경우 약 1.2Torr에서 약 60℃ 이상에서 기체로 존재), 공정에 사용되지 않은 기체(vapor)는 온도가 낮은 배관을 지나면서 다시 액상의 입자로 되는데, 이때 본 발명에서는 배관이 꺾이는 부분에 설치한 트랩을 통해 질량이 큰 입자들을 포집하여 배관 내 전체 컨덕턴스 유지 및 컨덕턴스 감소로 인한 펌핑 능력의 감소를 미연에 방지시킬 수 있도록 발명한 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서 사용되고 있는 프로세서 챔버는 반도체 전공정에서 실제로 웨이퍼의 공정이 이루어지고, 진공펌프는 진공상태에서 공정을 진행하기 위하여 프로세서 챔버로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하며, 스크러버는 배기 전에 필터링이 필요한 유독가스 등을 거르거나 집진하는 장치를 말한다.
그런데 이와 같은 반도체 제조장치를 이용하여 반도체를 제조하는 공정에서는 인체에 치명적인 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 다량으로 사용한다.
예를 들어 화학기상성장법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 공정에서는 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화질소, 아르신, 포스핀, 디보론, 보론, 트리클로라이드 등을 사용하는바, 이들은 반도체 공정 중 미량만이 소비되고, 잉여 배출되는 폐가스는 비교적 고농도의 유독물질을 함유하고 있다.
또한, 저압 CVD공정, 플라즈마 강화 CVD, 플라즈마 에칭, 에피택시 증착 등과 같은 여러 반도체 공정들에서도 각종의 유독성 폐가스인 부산물이 생성된다.
이러한 부산물인 폐가스처리는 최근 들어 환경에 대한 관심이 증대됨에 따라, 중요문제로 대두 되고 있으며 현재 이러한 폐가스를 대기중에 방출하기 전에 폐가스의 유독성 물질을 제거하는 것이 환경적으로 법적으로 의무화되었다.
이러한 차원에서 반도체 제조공정으로부터 유출되는 폐가스를 처리하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 실용화되어 오긴 했으나, 현재까지 개발된 폐가스 처리장치는 그다지 만족할만한 성능과 효과를 거두지 못하였을 뿐만 아니라 많은 결함을 안고 있다.
한편, 반도체의 제조에 따른 프로세서를 위하여 챔버로 유입된 가스는 일부만 공정에 사용되고 나머지는 배기되는데, 이때 상기 프로세서 챔버로 유입되어 공정 케미칼로 사용되는 가스는 상온에서 기체로 존재하여 프로세서 챔버 내부로 가스상태로 쉽게 유입시켜 공정에 사용하기도 하나, 액체 상태의 케미칼은 공정에 사용하기 위하여 기체 상태로 변환된다. 용기압력을 낮추거나 히팅을 하여 기체상태로 만든 후 챔버로 유입시켜 공정에 사용하는 것이며, 챔버로 유입된 후 남은 케미칼은 기체 상태로 혹은 액체상태로 진공펌프로 유입되어 반응하거나 파우더를 형성하면 문제를 일으킬 수 있는 것이다.
즉, 반도제 제조공정에서 사용된 가스는 배기과정에서 배기 라인이나 진공펌프 및 스크러버 내에서 반응하여 파우더를 형성하면 배관 막힘이나 진공펌프 및 스 크러버의 효율저하 문제로 이어지고 있음은 물론 진공펌프의 불시정지 등의 문제가 발생할 수 있는데, 특히 진공펌프의 불시 정지 같은 문제는 생산도중 일어날 경우 생산품의 불량으로 인한 폐기, 장비 가동률 저하 등의 큰 경제적 손실을 가져올 수 있다.
이를 막기 위하여, 종래에는 현재 진공펌프가 멈추기 전에 주기적으로 펌프 자체를 교체하는 작업이 이루어지고 있고, 사용 후의 진공펌프에 대하여서는 세정이나 수리가 실시되고 있는데, 이와 같은 과정이 반도체의 제조 중 자주 발생되고 있다보니 결국 반도체 제조에 따른 생산비용을 대폭 증대시키게 되는 문제점으로 대두되고 있는 실정이다.
따라서, 최근에는 도 1과 같이 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2) 사이의 진공배관(6) 상에 포집기인 트랩(4)을 설치하여 진공펌프(2)에서 프로세서 챔버(1) 내의 가스를 강제로 흡입하여 스크러버(3) 측으로 송출시킬 때 미반응 가스(부산물)나 케미칼의 일부를 액상 또는 파우더로 상기 트랩(4) 내에 포집할 수 있도록 하고 있다.
이와 같이 프로세서 챔버(1)의 가스 배출구와 진공펌프(2)의 입구 사이에서 트랩(4)을 설치하여 주게 되면 프로세서 챔버(1)로부터 진공펌프(2) 측으로 유입되는 부산물이 트랩(4) 내에서 반응하여 그 일부가 액상 또는 파우더 형태로 포집되므로 프로세서 챔버(1)로부터 배출되는 모든 부산물이 진공펌프(2)로 그대로 유입됨으로 인해 발생될 수 있는 진공펌프(2) 및 스크러버(3) 자체의 효율저하와 짧은 주기로 불시에 정지되는 등의 문제를 대폭 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 진공펌 프(2)가 짧은 주기를 갖고 불시에 정지됨으로 인해 반도체 생산도중 일어날 경우 생산품의 불량으로 인한 폐기, 장비 가동률 저하 등으로 인한 경제적 손실도 어느 정도 방지할 수 있었다.
그러나, 이와 같이 트랩(4) 자체를 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2) 사이의 진공배관(6) 상에 직렬로 설치하게 될 경우, 트랩을 설치한 초기에는 별문제가 없으나 반도체 제조 공정이 장기간 진행되다 보면 상기 트랩이 공정 케미칼에 의해 서서히 막혀지게 됨은 물론 트랩 자체의 내부 구조가 장비의 펌핑 능력에 지장을 주게 되어 트랩에 부산물이 포집되는 량이 많아질수록 진공펌프의 펌핑 능력이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2) 사이에 설치되는 진공배관(6)의 일부가 만곡지거나 꺾여진 경우 도 1에서와 같이 배관 내로 흐르는 입자들은, 배관이 꺾이는 부분에서 배관과 완벽하게 평행으로 흐르지 않고, 배관의 내벽과 부딪히게 된다.
이때, 부딪히는 위치는 유동입자의 질량에 따라 도 1의 확대도와 같이 a지점에서 e지점까지 여러 곳으로 분포하게 된다.
즉, 입자의 질량이 큰 입자는 큰 관성을 가져 배관의 유로를 따라 급격하게 경로를 바꾸지 못하여, e지점에 도달을 할 것이고, 입자의 질량이 작은 경우에는 그 반대가 되어 a지점을 통하여 흘러가게 될 것이다.
이때, 상기에서 설명한 액상 프로세서를 사용하는 공정에서는 증기(vapor)와 동시에 캐리어 가스를 이용하는데, 질소, 알곤, 헬륨 등 불활성 가스가 주로 이용 되고, 이런 불활성 가스들은 도 1에서 a지점으로 흐를 가능성이 높고, 질량이 상대적으로 큰 입자(particle) 및 케미칼 입자들은 e지점에 가까이 도달할 확률이 높다.
그럼에도 불과하고 종래의 트랩은 부산물 유입구와 폐가스 배출구가 각각 하나씩 되어 있는 상태로 진공배관에 직렬로 설치된 구성 즉, 트랩이 가스(또는particle)가 지나는 진공배관의 일부가 되어 있으므로 반도체 제조 공정이 장기간 이루어지므로 인해 트랩 내부에 부산물들이 많이 포집되면 트랩 내의 컨덕턴스가 감소하고, 전체 배관의 펌핑 능력이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 반도체 제조 공정에서 사용된 후 배출되는 케미칼을 포함한 인체에 치명적인 유독성, 부식성, 인화성 가스 등과 같은 부산물을 진공펌프와 스크러버를 통해 배기시킬 때 프로세서 챔버와 진공펌프 사이에 설치된 진공배관의 꺾인 부분 저부에 부산물 포집기인 트랩을 설치하고, 상기 트랩의 유출구는 별도의 바이패스 배관을 통해 진공펌프 입구의 원래 진공배관에 병렬로 연결하는 형태를 갖도록 하되, 상기 트랩의 부산물 유입구에는 입자 블로킹 날들을 설치하여 배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 함으로써 원래의 진공배관 내 전체 컨덕턴스를 대폭 감소시키는 현상을 대폭 방지할 수 있어 진공펌프의 펌핑 능력을 대폭 향상시킬 수 있으므로 장비의 가동률을 대폭 향상시킬 수 있어 반도체 제조에 따른 생산비용을 대폭 절감할 수 있는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 공정 케미칼을 유입 받아 반도체 전 공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하는 프로세서 챔버와, 프로세서 챔버로부터 진공배관을 통해 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지시켜 주는 진공펌프 및 진공펌프를 통해 배출되는 가스의 배기 전에 필터링이 필요한 유독가스를 거르거나 집진하는 스크러버를 구비한 반도체 제조 공정에서 발생되는 잔류 케미칼 및 부산물 배기장치에 있어서, 상기 프로세서 챔버와 진공펌프를 연결시켜 주고 있는 진공배관의 꺾임부에 트랩의 부산물 유입구를 진공배관과 관통되게 설치하되, 상기 트랩의 폐가스 배출구는 바이패스 배관을 통해 진공펌프 입구의 원래 진공배관에 병렬로 연결하여 배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 진공배관의 꺽임 부분에서 통공을 통해 진공배관과 관통되게 고정 또는 착탈 가능하게 설치되는 트랩의 부산물 유입구에는 입자 블로킹 날들을 일정간격을 두고 설치하여 진공배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 트랩은, 상면과 바닥면 중앙부에 진공배관의 꺽임부 저부에 형성된 통공과 관통되는 부산물 유입구와 폐가스 배출구가 각각 형성된 함체와; 상기 함체의 바닥면에서 내,외측으로 일부가 각각 돌출되도록 폐가스 배출구에 수직방향으로 끼워져 용접고정된 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관과; 상기 함체의 내부에 유입된 부산물 중 액상 또는 파우더 형태를 갖는 부산물이 외부로 배출되지 않도록 함체의 바닥면에서 상방부를 향해 돌출되게 설치된 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관의 상면부와 외주면 일부에 수직방향으로 각각 일정간격을 두고 고정 설치되는 수개의 원뿔형 부산물 포집판과; 상기 함체의 내면에서 수직방향 으로 일정 간격을 두고 고정 설치되는 수개의 와셔형 부산물 포집판과; 상기 함체의 외주면 상에 권취된 냉각코일;로 구성된 것을 특징으로 한다.
또, 필요에 따라서는 상기 냉각코일의 외측에 냉기배출 방지용 외통을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랩의 함체 상면부를 진공배관의 지름에 대응하여 만곡지게 형성하여 진공배관의 저면에 용접을 통해 트랩을 직접 고정설치하거나, 또는 상기 진공배관의 통공 주변과 트랩의 함체 상면부에 플랜지를 각각 부가 설치하여 볼트와 너트를 통해 상기 트랩 자체를 진공배관으로부터 착탈 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라, 필요에 따라서는 상기 트랩의 함체 상면부에 종단면에 대략 "ㄴ"자 형성으로 절곡된 형상을 갖고 양단부에는 원래의 진공배관과 볼트와 너트를 이용하여 직접 착탈 가능하게 결합할 수 있는 플랜지가 구비된 연결배관을 직접 고정 설치하여 트랩을 진공배관의 중간부에 직접 착탈 가능하게 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 함체의 배부에서 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관의 외주면과 함체의 내주면 사이에 형성된 부산물 포집 공간부에 포집된 부산물을 외부로 배출시켜 트랩 자체를 교체하지 않고도 포집된 케미칼을 비울 수 있거나, 교체하려 하는 트랩 내에 포집된 케미칼을 외부로 배출시켜 재활용할 수 있도록 하기 위하여 드레인 밸브를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 함체의 저면 외주면에서 수직방향으로 부산물 포집량을 확인할 수 있는 투시창을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 장치에 의하면, 프로세서 챔버와 진공펌프 사이에 설치된 진공배관의 꺾인 부분 저부에 부산물 포집기인 트랩을 설치하고, 상기 트랩의 유출구는 별도의 바이패스 배관을 통해 진공펌프 입구의 원래 진공배관에 병렬로 연결하는 형태를 갖도록 하되, 상기 트랩의 부산물 유입구에는 입자 블로킹 날들을 설치하여 반도체 제조 공정에서 사용된 후 배출되는 케미칼을 포함한 인체에 치명적인 유독성, 부식성, 인화성 가스 등과 같은 부산물을 진공펌프와 스크러버를 통해 배기시킬 때 진공배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 함으로써 원래의 진공배관 내 전체 컨덕턴스를 대폭 감소시키는 현상을 대폭 방지할 수 있어 진공펌프의 펌핑 능력을 대폭 향상시킬 수 있으므로 장비의 가동률을 대폭 향상시킬 수 있어 반도체 제조에 따른 생산비용을 대폭 절감할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 장치의 설치 상태 예시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명 장치에 의해 부산물이 포집되는 상태를 보인 요부 확대 단면도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명 장치 중 트랩을 진공배관에 용접 고정시킨 예시도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명 장치 중 트랩의 상면부에 연결배관을 직접 구비시킨 고정시킨 예시도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명 장치 중 트랩을 플랜지를 이용하여 진공배관에 착탈 가능하게 형성시킨 예시도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치는, 공정 케미칼을 유입 받아 반도체 전공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하는 프로세서 챔버(1)와, 상기 프로세서 챔버(1)로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하는 진공펌프(2) 및 진공펌프(2)를 통해 배출되는 가스의 배기 전에 필터링이 필요한 유독가스를 거르거나 집진하는 스크러버(3)를 구비한 반도체 제조 공정에서 발생되는 잔류 케미칼 및 부산물 배기장치에 있어서,
상기 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2)를 연결시켜 주고 있는 진공배관(6)의 꺾임부 저면에 부산물 유입구(42)가 진공배관(6)과 관통되도록 트랩(4)을 설치하되, 상기 트랩(4)의 폐가스 배출구(43)는 바이패스 배관(7)을 통해 진공펌프(2) 입구의 원래 진공배관(6)에 병렬로 연결하여 배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 트랩(4)의 내측으로 유입되어 포집되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 진공배관(6)의 꺽임 부분에서 통공(61)을 통해 진공배관(6)과 관통되게 고정 또는 착탈 가능하게 설치되는 트랩(4)의 부산물 유입구(42)에는 입자 블로킹 날(44)들을 일정간격을 두고 설치하여 프로세서 챔버(1)에서 배출된 배기가 스가 진공배관(6)의 꺾임 부분을 통과할 때 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날(44)에 걸려 트랩(4)의 내부로 유입되어 포집되도록 한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 트랩(4)은, 상면과 바닥면 중앙부에 진공배관(6)의 꺽임부 저부에 형성된 통공(61)과 관통되는 부산물 유입구(42)와 폐가스 배출구(43)가 각각 형성된 함체(41)와;
상기 함체(41)의 바닥면에서 내,외측으로 일부가 각각 돌출되도록 폐가스 배출구(43)에 수직방향으로 끼워져 용접고정된 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)과;
상기 함체(41)의 내부에 유입된 부산물 중 액상 또는 파우더 형태를 갖는 부산물이 외부로 배출되지 않도록 함체(41)의 바닥면에서 상방부를 향해 돌출되게 설치된 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)의 상면부와 외주면 일부에 수직방향으로 각각 일정간격을 두고 고정 설치되는 수개의 원뿔형 부산물 포집판(46)과;
상기 함체(41)의 내면에서 수직방향으로 일정 간격을 두고 고정 설치되는 수개의 와셔형 부산물 포집판(47)과;
상기 함체(41)의 외주면 상에 권취된 냉각코일(48);로 구성된 것을 특징으로 한다.
또, 필요에 따라서는 상기 냉각코일(48)의 외측에 냉기배출 방지용 외통(49)을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랩(4)의 함체(41) 상면부를 진공배관(6)의 지름에 대응하여 만곡지게 형성하여 진공배관(6)의 저면에 용접을 통해 트랩(4)을 직접 고정설치하거나, 또는 상기 진공배관(6)의 통공(61) 주변과 트랩(4)의 함체(41) 상면부에 플랜지(62)(54)를 각각 부가 설치하여 볼트(81)와 너트(82)를 통해 상기 트랩(4) 자체를 진공배관(6)으로부터 착탈 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라, 필요에 따라서는 상기 트랩(4)의 함체(41) 상면부에 종단면에 대략 "ㄴ"자 형성으로 절곡된 형상을 갖고 양단부에는 원래의 진공배관(6)과 볼트(81)와 너트(82)를 이용하여 직접 착탈 가능하게 결합할 수 있는 플랜지(531)가 구비된 연결배관(53)을 직접 고정 설치하여 트랩(4)을 진공배관(6)의 중간부에 직접 착탈 가능하게 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 함체(41)의 배부에서 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)의 외주면과 함체(41)의 내주면 사이에 형성된 부산물 포집 공간부(50)에 포집된 부산물을 외부로 배출시켜 트랩(4) 자체를 교체하지 않고도 포집된 케미칼을 비울 수 있거나, 교체하려 하는 트랩(4) 내에 포집된 케미칼을 외부로 배출시켜 재활용할 수 있도록 하기 위하여 드레인 밸브(51)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 함체(41)의 저면 외주면에서 수직방향으로 부산물 포집량을 확인할 수 있는 투시창(52)을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치는 공지된 반도체 제조 공정에서 발생되는 잔류 케미칼 및 부산물 배기장치에 있어서, 상기 프로세서 챔버(1)와 진공펌프(2)를 연결시켜 주고 있는 진공배관(6)의 꺾임부 저면에 부산물 유입구(42)가 진공배관(6)과 관통되도록 트랩(4)을 설치하되, 상기 트랩(4)의 폐가스 배출구(43)는 바이패스 배관(7)을 통해 진공펌프(2) 입구의 원래 진공배관(6)에 병렬로 연결하여 배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 트랩(4)의 내측으로 유입되어 포집되도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 프로세서 챔버(1)는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 공정 케미칼을 유입 받아 반도체 전공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하게 되고, 상기 진공펌프(2)는 프로세서 챔버(1)로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하는 기능을 수행하며, 상기 스크러버(3)는 진공펌프(2)를 통해 배출되는 가스의 배기 전에 필터링이 필요한 유독가스를 거르거나 집진하는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기와 같이 프로세서 챔버(1)의 가스 배출구와 진공펌프(2)의 입구 사이에 설치되는 진공배관(6)의 꺾임부 저면에 부산물 유입구(42)가 진공배관(6)과 관통되도록 하여 트랩(4)을 설치하고, 상기 트랩(4)의 폐가스 배출구(43)는 바이패스 배관(7)을 통해 진공펌프(2) 입구에 연결된 원래의 진공배관(6)에 연결하여 진공배관(6) 자ㅔ에 트랩(4)과 바이패스 배관(7)이 병렬로 연결되는 형태를 갖도록 하게 되면, 상기 프로세서 챔버(1)에서 배출되어 진공펌프(2) 측으로 이동중인 배기가스가 진공배관(6)의 꺾임 부분을 통과할 때 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 트랩(4)의 내부로 유입된 후 트랩(4)의 내부에서 부산물이 반응하여 그 일부가 액상 또는 파우더 형태로 포집된다.
따라서, 프로세서 챔버(1)로부터 배출되는 모든 부산물이 진공펌프(2)로 그 대로 유입되지 않고 상기 프로세서 챔버(1)에서 배출되어 진공배관(6)을 따라 진공펌프(2) 측으로 이동하던 배기가스가 진공배관(6)의 꺾임 부분을 통과할 때 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들이 진공배관의 내벽에 부딪혀 꺽임부의 진공관체 저면부에 천공된 통공(61)과 트랩(4)의 부산물 유입구(42)를 통해 트랩(4)의 함체(41)내로 유입된 후 함체(41)의 내부에서 반응을 통해 일부는 액상 또는 파우더 형태로 포집되고 나머지 폐가스는 상기 함체(41) 내에서 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)과 이에 결합된 바이패스 배관(7)을 통해 다시 진공배관(6)으로 배출되어 진공배관(6)을 통해 배기되는 원래의 배기가스와 함께 진공펌프(2) 측으로 유입되므로 진공배관의 꺽임부가 부산물에 의해 좁아지거나 막히는 것 자체를 미연에 방지할 수 있어 원래의 진공배관(6) 내 전체 컨덕턴스를 감소시키는 현상을 대폭 방지할 수 있으므로 진공펌프의 펌핑 능력을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 장비의 가동률을 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 진공배관(6)의 꺽임 부분에 천공된 통공(61)과 관통되게 형성된 트랩(4)의 부산물 유입구(42)를 단순히 통공의 형태를 갖도록 형성할 경우 프로세서 챔버(1)에서 배출된 배기가스가 진공배관(6)의 꺾임 부분을 통과할 때 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들 일부가 관성에 의해 트랩(4)의 함체(41) 내로 유입될 수 있으나, 나머지 일부는 진공펌프(2)의 흡입력에 의해 그대로 진공펌프(2) 측으로 유입될 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 진공배관(6)의 꺽임 부분에서 통공(61)을 통해 진공배관(6)과 관통되게 고정 또는 착탈 가능하게 설치되는 트랩(4)의 부산물 유입 구(42)에 판체 형상을 갖는 수개의 입자 블로킹 날(44)들을 일정간격을 두고 설치하여 줌으로써 프로세서 챔버(1)에서 배출된 배기가스가 진공배관(6)의 꺾임 부분을 통과할 때 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들 대부분이 관성에 의해 입자 블로킹 날(44)에 걸려 트랩(4)의 내부로 유입되어 포집될 수 있게 된다.
즉, 상기 트랩(4)의 함체(41) 상면에 형성된 부산물 유입구(42)에 판체 형상을 갖는 수개의 입자 블로킹 날(44)들을 일정간격을 두고 설치하여 주게 되면 입자의 크기가 비교적 작고 질량도 가벼운 불활성 가스들은 부산물 유입구(42)의 후방부에 설치되어 있는 a지점에서 입자 블로킹 날(44)에 의해 걸려 함체(41)의 내부로 흘러들어가게 되고, 질량이 상대적으로 큰 입자(particle) 및 케미칼 입자들은 부산물 유입구(42)의 전방부에 설치되어 있는 e지점에서 입자 블로킹 날(44)에 의해 걸려 함체(41)의 내부로 흘러들어 가게 되므로 결국 일정 질량이상을 갖는 대부분의 입자들이 자체의 질량에 대응하는 크기의 관성에 의해 트랩(4)의 내부로 흘러들어가 포집될 수 있는 것이다.
이와 같이 진공펌프(2)와 스크러버(3)를 통해 반도체 제조 공정에서 사용된 후 배출되는 케미칼을 포함한 인체에 치명적인 유독성, 부식성, 인화성 가스 등과 같은 폐가스를 배기시킬 때 진공배관(6)이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들이 관성에 의해 입자 블로킹 날(44)에 걸려 트랩(4) 측으로 유입되어 자동 포집되므로 원래의 진공배관(6) 내 전체 컨덕턴스를 그대로 유지시킬 수 있어 진공펌프(2)의 펌핑 능력 향상을 물론 그의 교체시기를 그만큼 연장할 수 있어 장비의 가동률을 향상을 통한 반도체 제조에 따른 생산비용을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
한편, 상기 트랩(4)은 사각 또는 원통 형상을 갖는 함체(41)와, 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45), 수개의 원뿔형 부산물 포집판(46), 수개의 와셔형 부산물 포집판(47) 및 냉각코일(48)로 구성한 것을 기본적인 기술구성요소로 한다.
이때, 상기 함체(41)는 상면과 바닥면 중앙부에 진공배관(6)의 꺽임부 저부에 형성된 통공(61)과 관통되는 부산물 유입구(42)와 폐가스 배출구(43)가 각각 형성된 구성을 갖도, 필요에 따라서는 상기 부산물 유입구(42)에 전술한 바와 같이 입자 블로킹 날(44)들이 일정간격을 두고 더 설치한 구성을 갖는다.
또, 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)은 함체(41)의 바닥면에서 내,외측으로 각각 그 일부가 돌출되도록 폐가스 배출구(43)에 수직방향으로 끼워져 용접고정된 구성을 갖고, 상기 수개의 원뿔형 부산물 포집판(46)은 함체(41)의 내부로 유입된 부산물 중 액상 또는 파우더 형태를 갖는 부산물이 외부로 배출되지 않도록 함체(41)의 바닥면에서 상방부를 향해 돌출되게 설치된 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)의 상면부와 외주면 일부에서 수직방향으로 각각 일정간격을 두고 고정 설치된 구성을 갖는다.
또한, 수개의 와셔형 부산물 포집판(47)은 함체(41)의 내면에서 수직방향으로 상기 수개의 원뿔형 부산물 포집판(46)과 대응하여 일정 간격을 두고 고정 설치된 구성을 갖고, 상기 냉각코일(48)은 함체(41)의 외주면 상에 권취된 구성을 갖는다.
이와 같은 구성을 갖는 트랩(4)은 폐가스를 포함한 공정 케미칼이 진공배관(6)의 꺽임 부분에서 상기 통공(61)과 부산물 유입구(42)를 통해 함체(41)의 내부로 유입되면 냉각코일(48)을 흐르는 냉매에 의해 일정온도 이하를 유지하는 상기 함체(41)의 내부에서 수개의 원뿔형 부산물 포집판(46)과 와셔형 부산물 포집판(47)에 지그재그식으로 부딪히며 하강하던 중 냉각코일(48)에서 발생되는 냉기에 의해 반응을 일으켜 그 일부는 파우더 형태로 변환되어 수개의 원뿔형 부산물 포집판(46)과 수개의 와셔형 부산물 포집판(47)에 포집됨은 물론 또 다른 일부는 액체 형태로 상변환된 다음 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)의 외주면과 함체(41)의 내주면 및 바닥면 사이에 형성된 부산물 포집 공간부(50)에 포집되고, 나머지 폐가스는 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)과 바이패스 배관(7)을 진공펌프(2) 측으로 유입시키므로 상기 진공펌프(2)를 포함하여 그 후방부에 설치되어 있는 스크러버(3)에서 생성되는 파우더의 량이 그만큼 적게 됨은 물론 진공배관의 꺽임부가 부산물에 의해 좁아지거나 막히는 것 자체를 미연에 방지할 수 있어 원래의 진공배관(6) 내 전체 컨덕턴스를 최대한 유지시킬 수 있으므로 진공펌프의 펌핑 능력을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 장비의 가동률을 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관(45)의 외주면과 함체(41)의 내주면 및 바닥면 사이에 형성된 부산물 포집 공간부(50)에 포집된 부산물은 차후 상기 트랩(4)을 떼어내어 세정를 하거나 새로운 것으로 교체할 때 상기 부산물 포집 공간부(50)에 포집되어 있는 고가의 부산물을 수거하여 재활용할 수 있다.
또한, 상기 함체(41)의 외주면에 권취시킨 냉각코일(48)을 그대로 둘 경우 냉각코일(48)에서 발생되는 냉기가 외부 공기에 의해 열교환이 이루어져 함체(41) 내부에서의 반응효율이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 필요에 따라서는 상기 냉각코일(48)의 외측에 냉기배출 방지용 외통(49)을 더 설치하여 줌으로써 상기 함체(41)의 내부로 유입되는 공정 케미칼이나 폐가스가 산소 등과 반응을 일으킬 때 냉각코일(48)에서 발생되는 냉기에 의해 온도가 더욱 저하되어 액상 또는 파우더 형태로의 변화율을 더욱 증진시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 트랩(4)을 진공배관(6)의 꺽임 부분에 고정 또는 착탈 가능하게 설치하는 방법으로는 다양한 형태를 제시할 수 있는데, 그 첫째로는 상기 트랩(4)의 함체(41) 상면부를 진공배관(6)의 지름에 대응하여 만곡지게 형성하여 진공배관(6)의 저면에 도 4와 같이 용접을 통해 직접 고정설치할 수도 있고, 또 상기 진공배관(6)의 통공(61) 주변과 트랩(4)의 함체(41) 상면부에 도 6과 같이 플랜지(62)(54)를 각각 부가 설치하여 볼트(81)와 너트(82)를 통해 상기 트랩(4) 자체를 진공배관(6)으로부터 착탈 가능하게 설치할 수도 있다.
뿐만 아니라, 필요에 따라서는 상기 트랩(4)의 함체(41) 상면부에 도 5와 같이 종단면에 대략 "ㄴ"자 형성으로 절곡된 형상을 갖고 양단부에는 원래의 진공배관(6)과 볼트(81)와 너트(82)를 이용하여 직접 착탈 가능하게 결합할 수 있는 플랜지(531)가 구비된 연결배관(53)을 직접 고정 설치하여 트랩(4)을 진공배관(6)의 중간부에 직접 착탈 가능하게 설치할 수도 있다.
이와 같은 트랩(4)의 설치방법 중 트랩(4) 자체를 진공배관(6)에 설치하는 작업성과 차후 트랩의 교체 및 보수에 따른 작업성 등을 감안하여 볼 때 진공배관(6)에 직접 용접 설치하는 방법보다는 도 5과 같이 함체(41) 상면부에 플랜지(531)가 양단부에 일체로 구비한 "ㄴ"자형 연결배관(53)을 설치하여 볼트(81)와 너트(82)를 이용하여 원래의 진공배관(6)에 직접 착탈 가능하게 결합하거나, 또는 도 6과 같이 상기 진공배관(6)의 통공(61) 주변과 트랩(4)의 함체(41) 상면부에 플랜지(62(54)를 각각 부가 설치하여 볼트(81)와 너트(82)를 통해 상기 트랩(4) 자체를 진공배관(6)으로부터 착탈 가능하게 설치하는 것이 더 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 함체(41)의 바닥면에 드레인 밸브(51)를 부가 설치하여 줌으로써 상기 함체(41) 내의 부산물 포집 공간부(50)에 포집되는 부산물을 드레인 밸브(51)를 통해 외부로 배출시켜 줄 수 있으므로 상기 트랩(4) 자체를 진공배관(6)으로부터 분리시키지 않고도 포집된 케미칼을 쉽게 외부로 배출시켜 재생 공정 후 공정 케미칼로 재활용할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 부산물 포집 공간부(50)가 형성된 함체(41)의 저면 외주면에서 수직방향으로 필요에 따라서는 투시창(52)을 더 설치하여 줌으로써 상기 함체(41) 내의 부산물 포집 공간부(50)에 포집되는 부산물의 량을 육안으로 확인하고 트랩(4) 자체의 교체 및 세정 시기를 정확히 알고 빠른 시간 내에 이들을 탈거시켜 교체 및 세정하거나 부산물 포집 공간부(50)에 포집되어 있는 부산물을 드레인 밸브(51)를 통해 배출시킬 수 있어 반도체 제조 장비의 가동률을 대폭 향상시킬 수 있다.
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.
도 1은 종래 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명 장치의 설치 상태 예시도.
도 3은 본 발명 장치에 의해 부산물이 포집되는 상태를 보인 요부 확대 단면도.
도 4는 본 발명 장치 중 트랩을 진공배관에 용접 고정시킨 예시도.
도 5는 본 발명 장치 중 트랩의 상면부에 연결배관을 직접 구비시킨 고정시킨 예시도.
도 6은 본 발명 장치 중 트랩을 플랜지를 이용하여 진공배관에 착탈 가능하게 형성시킨 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 프로세서 챔버 2 : 진공펌프
3 : 스크러버 4 : 트랩
6 : 진공배관 7 : 바이패스 배관
41 : 함체 42 : 부산물 유입구
43 : 폐가스 배출구 44 : 입자 블로킹 날
45 : 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관
46 : 원뿔형 부산물 포집판 47 : 와셔형 부산물 포집판
48 : 냉각코일 49 : 냉기배출 방지용 외통
50 : 부산물 포집 공간부 51 : 드레인 밸브
52 : 투시창 53 : 연결배관
54,62,531 : 프랜지 61 : 통공
81 : 볼트 82 : 너트
Claims (9)
- 공정 케미칼을 유입 받아 반도체 전 공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하는 프로세서 챔버와, 프로세서 챔버로부터 진공배관을 통해 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지시켜 주는 진공펌프 및 진공펌프를 통해 배출되는 가스의 배기 전에 필터링이 필요한 유독가스를 거르거나 집진하는 스크러버를 구비한 반도체 제조 공정에서 발생되는 잔류 케미칼 및 부산물 배기장치에 있어서,상기 프로세서 챔버와 진공펌프를 연결시켜 주고 있는 진공배관의 꺾임부에 트랩의 부산물 유입구를 진공배관과 관통되게 설치하고, 상기 트랩의 폐가스 배출구는 바이패스 배관을 통해 진공펌프 입구의 원래 진공배관에 병렬로 연결하여 배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함된 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 하되,상기 진공배관의 꺽임 부분에서 통공을 통해 진공배관과 관통되게 고정 또는 착탈 가능하게 설치되는 트랩의 부산물 유입구에는 입자 블로킹 날들을 일정간격을 두고 설치하여 진공배관이 꺾이는 부분에서 배기가스 내에 포함되어 있는 일정 질량이상의 입자들은 관성에 의해 입자 블로킹 날에 걸려 트랩 측으로 유입되어 포집되도록 한 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 트랩은,상면과 바닥면 중앙부에 진공배관의 꺽임부 저부에 형성된 통공과 관통되는 부산물 유입구와 폐가스 배출구가 각각 형성된 함체와;상기 함체의 바닥면에서 내,외측으로 일부가 각각 돌출되도록 폐가스 배출구에 수직방향으로 끼워져 용접고정된 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관과;상기 함체의 내부에 유입된 부산물 중 액상 또는 파우더 형태를 갖는 부산물이 외부로 배출되지 않도록 함체의 바닥면에서 상방부를 향해 돌출되게 설치된 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관의 상면부와 외주면 일부에 수직방향으로 각각 일정간격을 두고 고정 설치되는 수개의 원뿔형 부산물 포집판과;상기 함체의 내면에서 수직방향으로 일정 간격을 두고 고정 설치되는 수개의 와셔형 부산물 포집판과;상기 함체의 외주면 상에 권취된 냉각코일과;상기 함체의 바닥면에 설치되어 부산물 포집 공간부에 포집된 부산물을 외부로 배출시켜 주는 드레인 밸브;로 구성된 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 냉각코일의 외측에 냉기배출 방지용 외통을 더 설치한 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 트랩의 함체 상면부를 진공배관의 지름에 대응하여 만곡지게 형성하여 진공배관의 저면에 용접을 통해 트랩을 직접 고정설치한 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 진공배관의 통공 주변과 트랩의 함체 상면부에 플랜지를 각각 부가 설치하여 볼트와 너트를 통해 상기 트랩 자체를 진공배관으로부터 착탈 가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 트랩의 함체 상면부에 "ㄴ"자 형상의 연결배관을 직접 고정 설치하고, 상기 연결배관의 양단부에는 원래의 진공배관과 볼트와 너트를 이용하여 직접 착탈 가능하게 결합할 수 있는 플랜지를 구비시켜 상기 트랩을 진공배관의 중간부에 직접 착탈 가능하게 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 트랩은,상면과 바닥면 중앙부에 진공배관의 꺽임부 저부에 형성된 통공과 관통되는 부산물 유입구와 폐가스 배출구가 각각 형성된 함체와;상기 함체의 바닥면에서 내,외측으로 일부가 각각 돌출되도록 폐가스 배출구에 수직방향으로 끼워져 용접고정된 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관과;상기 함체의 내부에 유입된 부산물 중 액상 또는 파우더 형태를 갖는 부산물이 외부로 배출되지 않도록 함체의 바닥면에서 상방부를 향해 돌출되게 설치된 상기 배관 연결겸 부산물 입자 유출 방지관의 상면부와 외주면 일부에 수직방향으로 각각 일정간격을 두고 고정 설치되는 수개의 원뿔형 부산물 포집판과;상기 함체의 내면에서 수직방향으로 일정 간격을 두고 고정 설치되는 수개의 와셔형 부산물 포집판과;상기 함체의 외주면 상에 권취된 냉각코일과;상기 함체의 저면 외주면에서 수직방향으로 설치되어 부산물 포집량을 확인할 수 있는 투시창;으로 구성된 것을 특징으로 하는 입자 관성을 이용한 반도체 공정에서의 잔류 케미칼 및 부산물 포집장치.
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