KR100996458B1 - 반도체 생산장치의 배관유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 생산장치의 배관유닛에 관한 것으로서, 반도체 소자 제조 공정에서 발생되는 복수의 화학가스를 배기시키기 위한 내부튜브와; 상기 내부튜브를 가열시키기 위하여 상기 내부튜브의 외측에 형성되는 히팅코일과; 상기 히팅코일에서 발생되는 열이 외부로 유출되는 것을 방지하는 단열부재와; 상기 내부튜브와 히팅코일의 단락을 방지하기 위하여 상기 내부튜브와 히팅코일의 사이에 설치되는 내측절연부재와; 상기 히팅코일과 단열부재의 단락을 방지하기 위하여 상기 히팅코일과 단열부재의 사이에 설치되는 외측절연부재와; 상기 단열부재를 감싸는 방열튜브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 열전달 효율이 극대화되어 배관유닛 내부에 파우더가 생성되는 것을 최소화할 수 있으며, 배관유닛 자체에 가요성을 구비하도록 형성하여 배관이 복잡한 부분도 용이하게 시공할 수 있고, 배관을 형성하는 배관유닛들의 탈착이 용이하게 구현되어, 배관의 유지보수에 소비되는 비용을 절감시킬 수 있다.

반도체, 히팅 재킷, 배관유닛

Description

반도체 생산장치의 배관유닛{A PIPE UNIT OF SEMICONDUCTOR FABRICATION DEVICE}

본 발명은 반도체 생산장치의 배관유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히팅코일을 이용하여 배관유닛을 직접 가열시킴으로써, 열전달 효율이 증대됨과 동시에 탈착이 용이한 반도체 생산장치의 배관유닛에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 생산장치는 반응챔버 또는 반응로를 구비하고 있으며, 상기 반응챔버 또는 반응로 내부로 반응에 필요한 공정가스를 주입하여 공정을 수행하며, 공정이 수행된 후에는 잔류가스를 진공배관을 통하여 배출시킨다.

여기서, 상기 잔류가스 중에는 소정 온도 이상으로 가열된 상태가 유지되지 못하면 파우더 형태로 고체화되는 것들이 있다.

이러한 잔류가스의 예로는 저압화학기상증착(LPCVD; low pressure chemical vapor deposition) 공정에서 절연막을 형성하기 위해 주입되는 실린가스가 반응한 후 생성되는 암모니아 클로라이드(NH4Cl)가 있고, 알루미늄 식각을 위한 플라즈마 식각 공정에서 발생하는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)가 있으며, 그 밖에 SiO2, Cl3, BCl3 등이 있다.

이러한 잔류가스들은 특정 온도 이상에서는 기체 상태를 유지하지만, 상기 특정 온도 이하에서는 고체화되는 특성이 있다.

따라서, 상기 잔류가스들을 배출시킬 때에는 특별한 주의가 필요하다.

즉, 상기 잔류가스들이 배기되는 과정에서 온도의 저하로 인하여 진공배관 내부에서 고체화되어 침적될 경우 관로를 좁히게 되어 상기 잔류가스들의 원활한 배기를 방해하게 된다.

따라서, 이러한 문제점을 방지하기 위하여 일반적으로 진공배관에 별도의 가열장치를 설치함으로써 잔류가스들이 기체 상태를 유지할 수 있도록 하는데, 이러한 가열장치의 하나로 히팅 재킷(heating jacket)이 사용된다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 히팅 재킷(Heating Jacket)의 설치 상태를 나타내는 사시도이다.

도 1 을 참조하면, 종래의 기술에 따른 히팅 재킷은 공정챔버의 진공라인(P) 상에서 외주면을 감싸도록 장착되는 히팅재킷(H)과 상기 히팅재킷(H)의 온도를 설정하는 컨트롤러(C)로 구성된다.

상기와 같은 히팅재킷(H)은 진공펌프의 전 후단부에 설치되어 관로를 간접적으로 가열시켜줌으로써 배기 라인 내면에서 발생되는 파우더의 생성을 방지하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 히팅 재킷은 설치와 분리가 불편하고, 수 회 사용할 경우 열에 의해 경화되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 히팅 재킷의 경화에 따라 히팅 재킷이 파손되는 현상이 발생하게 되는 바, 이는 상기 진공배관을 통하여 배출되는 상기 잔류가스의 온도를 유지시키지 못하게 되어 상기 잔류가스의 고체화를 방지할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 배관라인의 청소를 위하여 상기 히팅 재킷을 탈거시킬 경우, 히팅 재킷의 파손이 발생할 수 있으며, 이러한 경우, 히팅 재킷을 교체해야만 되므로, 히팅 재킷을 포함한 설비 배관라인의 유지보수 비용이 증대된다는 문제점이 있었다.

또한, 배관 외부에 히팅 재킷을 부착시키는 방식으로 배관을 가열시킴으로서, 배관으로의 열전달이 효율적이지 않고, 배관의 굽힘부분의 시공이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 히팅 재킷이 작동 중일 경우, 히팅 재킷 자체의 열이 높아지므로 신체의 일부가 상기 히팅 재킷에 접촉될 시 심한 화상을 입게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 히팅코일을 직접 성형한 배관유닛을 이용하여 열전달 효율을 극대화시킬 수 있는 반도체 생산장치의 배관유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 단열부재와 방열튜브를 이용하여 상기 히팅코일의 열이 외부로 분출되는 것을 방지할 수 있는 반도체 생산장치의 배관유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배관유닛이 작동 중일 경우, 신체접촉에 따른 화상을 방지할 수 있는 반도체 생산장치의 배관유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배관유닛 자체에 가요성을 구비하도록 형성하여 배관이 복잡한 부분도 용이하게 시공할 수 있는 반도체 생산장치의 배관유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배관을 형성하는 배관유닛들의 탈착이 용이하게 구현되어, 배관의 유지보수에 소비되는 비용을 절감시킬 수 있는 반도체 생산장치의 배관유닛을 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 반도체 생산장치의 배기라인에 설치되는 배관유닛으로서, 반도체 소자 제조 공정에서 발생되는 복수의 화학가스를 배기시키기 위한 내부튜브와; 상기 내부튜브를 가열시키기 위하여 상기 내부튜브의 외측에 형 성되는 히팅코일과; 상기 히팅코일에서 발생되는 열이 외부로 유출되는 것을 방지하는 단열부재와; 상기 내부튜브와 히팅코일의 단락을 방지하기 위하여 상기 내부튜브와 히팅코일의 사이에 설치되는 내측절연부재와; 상기 히팅코일과 단열부재의 단락을 방지하기 위하여 상기 히팅코일과 단열부재의 사이에 설치되는 외측절연부재와; 상기 단열부재를 감싸는 방열튜브;를 포함하는 반도체 생산장치의 배관유닛에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 방열튜브는 소정의 가요성을 구비하기 위하여 규칙적인 굴곡이 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부튜브는 상기 방열튜브의 형상과 동일하게 마련될 수 있다.

한편, 상기 배관유닛은 양 단부에 플렌지부가 구비되어 복수의 배관유닛이 상호 결합되도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 배관유닛은 상기 배관유닛의 플렌지부를 체결시키는 체결부재를 추가적으로 포함할 수 있다.

또한, 상기 배관유닛은 배관유닛 상호 간의 연결부분에 설치되며, 배기가스의 누출을 방지하기 위하여 링 형상으로 마련되는 실링부재를 추가적으로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 배관유닛은 상기 히팅코일과 연결되어 히팅코일을 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급커넥터를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명에 의해, 열전달 효율이 극대화되어 배관유닛 내부에 파우더가 생성 되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 단열부재와 방열튜브를 이용하여 상기 히팅코일의 열이 외부로 분출되는 것을 방지할 수 있으며, 배관유닛이 작동 중일 경우에도 신체접촉에 따른 화상을 방지할 수 있다.

또한, 배관유닛 자체에 가요성을 구비하도록 형성하여 배관이 복잡한 부분도 용이하게 시공할 수 있다.

또한, 배관을 형성하는 배관유닛들의 탈착이 용이하게 구현되어, 배관의 유지보수에 소비되는 비용을 절감시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛의 내부구성을 도시한 사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛의 단면도이다.

도 2 내지 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛은, 반도체 소자 제조 공정에서 발생되는 복수의 화학가스를 배기시키기 위한 내부튜브(10)와; 상기 내부튜브(10)를 가열시키기 위하여 상기 내부튜브(10)의 외측에 형성되는 히팅코일(30)과; 상기 히팅코일(30)에서 발생되는 열이 외부로 유출되는 것을 방지하는 단열부재(50)와; 상기 내부튜브(10)와 히팅코일(30)의 단락을 방지하기 위하여 상기 내부튜브(10)와 히팅코일(30)의 사이에 설치되는 내측절연부재(20)와; 상기 히팅코일(30)과 단열부재(50)의 단락을 방지하기 위하여 상기 히팅코일(30)과 단열부재(50)의 사이에 설치되는 외측절연부재(40)와; 상기 단열부재(50)를 감싸는 방열튜브(60);를 포함한다.

여기서, 상기 내부튜브(10)는 반도체 소자 제조 공정에서 주입되는 복수의 화학가스를 배기시키는 파이프의 일종으로서 상기 배관유닛의 최내부에 위치되며, 열전도성 및 내구성이 우수한 스테인리스(Steel Use Stainless : SUS)로 마련될 수 있다.

또한, 상기 내측절연부재(20)는 상기 내부튜브(10)와 후술하여 설명할 히팅코일(30)의 상호 단락을 방지하기 위하여 설치되는 절연재로서, 상기 내부튜브(10)의 외면에 형성되어 절연을 구현하는 여러가지 재질로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 유리섬유(Fiber-Glass)로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 히팅코일(30)은 상기 내측절연부재(20)를 따라 나선형으로 형성되는 열선으로서, 상기 내부튜브(10)를 가열시키는 역할을 수행하며, 발열효율이 우수한 니켈-크롬(Ni-Cr)열선으로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 외측절연부재(40)는 상기 히팅코일(30)과 후술하여 설명할 단열부재(50)의 상호 단락을 방지하기 위하여 설치되는 절연재로서, 상기 히팅코일(30)을 감싸도록 형성되며, 상기 내측절연부재(20)와 동일한 재질로 마련될 수 있다.

상기 단열부재(50)는 상기 히팅코일(30)에서 발생된 열이 배관유닛의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 내측절연부재(20)의 외부에 형성되며, 세라믹 섬유로 구성되는 세라크울, 알루미나 시트, 카본 시트 등의 단열을 구현하는 여러가지 단열재로서 마련될 수 있다.

한편, 상기 히팅코일(30)에서 상기 내부튜브(10)의 내부를 가열하기 위하여 발생시키는 열은 대략 100℃ ~ 300℃ 이며, 이러한 온도는 단열부재(50)로서 단열시킨다 하더라도 일부 온도가 외부로 유출될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛은 상기와 같이 외부로 유출되는 온도에 의한 안전사고를 방지하기 위하여, 상기 단열부재(50)를 감싸며 외면에 규칙적인 굴곡이 형성된 방열튜브(60)를 포함한다.

상기 규칙적인 굴곡은, 도 2 에서 도시한 바와 같이, 전체적으로 일정간격으로 주름진 원통형상으로 마련되는 것을 뜻하며, 도 3 에서 도시한 바와 같이, 단면으로 표현될 경우 상기 방열튜브(60)의 돌출부와 함몰부가 규칙적으로 형성되는 것을 의미한다.

여기서, 상기 방열튜브(60)는 상기 내부튜브(10)와 동일한 재질로 마련될 수 있으며, 규칙적인 굴곡의 외면을 형성함으로써, 상기 외부로 유출된 열이 상기 함몰부에 집중적으로 전달되고, 상기 돌출부에는 함몰부에 비해 다소 적은 열이 전달되므로 신체접촉에 따른 화상 등과 같은 안전사고를 방지함과 동시에 배관유닛 전체의 가요성을 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 내부튜브(10), 내측절연부재(20), 히팅코일(30), 외측절연부재(40), 단열부재(50), 방열튜브(60)로 구성되는 배관유닛은 양 단부에 플렌지부(70)가 구비되어 복수의 배관유닛이 상호 결합되도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 배관유닛은 상기 배관유닛들의 플렌지부(70)를 체결시키는 체결부재(80)를 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 체결부재(80)는 상기 원형의 돌출된 플렌지부(70)를 전체적으로 감싸면서 체결시키는 링 형상의 체결부재(80)로 마련될 수 있으며, 상기 플렌지부(70)의 원주를 따라 지정된 부분에 체결시키는 클립형 체결부재(80)로 마련될 수도 있다.

상기 체결부재(80)에 의해, 배기라인을 구성하는 배관유닛들은 용이하게 찰탁될 수 있으며, 이에 따라 배관유닛의 세척이 필요한 경우에 용이한 작업을 구현할 수 있다.

또한, 상기 배관유닛은 배관유닛 상호 간의 연결부분에 설치되며, 배기가스의 누출을 방지하기 위하여 고무재질의 링 형상으로 마련되는 실링부재(100)를 추가적으로 포함할 수 있다.

한편, 상기 배관유닛은 상기 히팅코일(30)과 연결되어 본 히팅코일(30)을 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급커넥터(90)를 추가적으로 포함할 수 있으 며, 상기 전력공급커넥터(90)는 컨트롤러(미도시)에 연결되어 제어 또는 설정에 따라 상기 히팅코일(30)에 필요한 전력을 공급하도록 마련될 수 있다.

도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛의 단면도이다.

도 4 에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛은 내부튜브(10)의 형상을 방열튜브(60)와 동일하게 형성하여 배관유닛의 가요성을 더욱 향상시킨 것이다.

바람직하게는, 상기 내부튜브(10)의 규칙적인 굴곡을 형성하도록 마련된 배관유닛은 반도체 생산장치의 배기라인에서 굴절이 필요한 부분에 설치될 수 있다.

상기 내부튜브(10)를 제외한 다른 구성요소들은 전술하여 설명한 구성요소들과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 생략한다.

도 5 는 본 발명에 따른 히팅코일, 내부튜브, 방열튜브의 시간에 따른 온도변화를 도시한 비교표이다.

도 5 에서와 같이, 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛으로 히팅코일을 설정온도(250℃)로 가열시키고, 가열에 소요되는 시간(min)에 따른 내부튜브와 히팅코일과 방열튜브의 온도변화를 측정하였다.

본 표에 나타난 바와 같이, 히팅코일과 내부튜브는 가열되는 시간에 따라 유사한 기울기의 온도상승을 나타내어 설정온도에 수렴되는 반면, 방열튜브는 20(min) 이내의 구간에서는 45℃ 까지 완만한 상승을 나타내며 그 이후에는 큰 폭의 온도변화가 측정되지 않았다.

상기 실험에 의해, 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛은 내부측으로 전달되는 열전달효율이 향상됨과 동시에 외부측의 단열효과가 뚜렷이 나타남을 확인할 수 있다.

또한, 상기 배관유닛의 내부온도가 고온으로 설정되는 경우에도 최외부의 온도는 대략 45℃ 이하로 유지되어, 상기 배관유닛의 작동 중에도 신체접촉에 의한 화상을 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 실시를 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정해석되어서는 아니 된다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 히팅 재킷(Heating Jacket)의 설치 상태를 나타내는 사시도이며,

도 2 는 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛의 내부구성을 도시한 사시도이며,

도 3 은 본 발명에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛의 단면도이며,

도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 생산장치의 배관유닛의 단면도이며,

도 5 는 본 발명에 따른 히팅코일, 내부튜브, 방열튜브의 시간에 따른 온도변화를 도시한 비교표이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 내부튜브 20 : 내측절연부재

30 : 히팅코일 40 : 외측절연부재

50 : 단열부재 60 : 방열튜브

70 : 플렌지부 80 : 체결부재

90 : 전력공급커넥터 100 : 실링부재

Claims (7)

1. 반도체 생산장치의 배기라인에 설치되는 배관유닛으로서,

   반도체 소자 제조 공정에서 발생되는 복수의 화학가스를 배기시키기 위한 내부튜브와;

   상기 내부튜브를 가열시키기 위하여 상기 내부튜브의 외측에 형성되는 히팅코일과;

   상기 히팅코일에서 발생되는 열이 외부로 유출되는 것을 방지하는 단열부재와;

   상기 내부튜브와 히팅코일의 단락을 방지하기 위하여 상기 내부튜브와 히팅코일의 사이에 설치되는 내측절연부재와;

   상기 히팅코일과 단열부재의 단락을 방지하기 위하여 상기 히팅코일과 단열부재의 사이에 설치되는 외측절연부재와;

   상기 단열부재를 감싸는 방열튜브;를 포함하며,

   상기 방열튜브는 소정의 가요성을 구비하기 위하여 돌출부와 함몰부가 규칙적으로 형성되는 굴곡을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장치의 배관유닛.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부튜브는 상기 방열튜브의 형상과 동일하게 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장치의 배관유닛.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배관유닛은 양 단부에 플렌지부가 구비되어 복수의 배관유닛이 상호 결합되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장치의 배관유닛.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 배관유닛은 상기 배관유닛의 플렌지부를 체결시키는 체결부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장치의 배관유닛.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 배관유닛은 배관유닛 상호 간의 연결부분에 설치되며, 배기가스의 누출을 방지하기 위하여 링 형상으로 마련되는 실링부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장치의 배관유닛.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 배관유닛은 상기 히팅코일과 연결되어 히팅코일을 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급커넥터를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 생산장치의 배관유닛.

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