KR101098990B1 - 배기압력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기압력 측정장치에 관한 것으로, 반도체 장비나 LCD 장비에서 드라이 펌프 후단, 스크러버의 전단 및 스크러버의 후측 배기라인의 막힘으로 인한 문제를 미연에 방지할 수 있도록 배기라인의 압력변화를 측정할 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 발명은, 반응부산물 가스를 이송하는 배기라인 중간에 연결되고, 몸체 중간에 개구부가 형성된 연결배관과, 상기 연결배관의 외측에 구비되어 상기 개구부를 통해 상기 연결배관 내부와 연통되며, 외부로부터 질소가스의 공급이 가능하도록 질소 공급라인이 연결된 챔버와, 상기 챔버에 설치되어 상기 챔버의 압력을 측정함으로써 상기 배기라인 내부의 배기압력 변화를 측정할 수 있도록 한 압력센서를 포함한다.

배기압력, 측정, 반응부산물

Description

배기압력 측정장치{EXHAUST PRESSURE DETECTOR}

본 발명은 배기압력 측정장치에 관한 것으로, 특히, 반도체 장비나 LCD 장비에서 드라이 펌프 후단, 스크러버의 전단 및 스크러버의 후측 배기라인의 막힘으로 인한 문제를 미연에 방지할 수 있도록 배기라인의 압력변화를 측정할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어지며, 전 공정이라 함은 각종 프로세스 챔버(Chamber)내에서 웨이퍼(Wafer)상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 이른바, 반도체 칩(Chip)을 제조하는 공정을 말하고, 후 공정이라 함은 상기 전 공정에서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.

이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 프로세스 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유하는 반응부산물 가스가 다량으로 발생한다.

따라서 반도체 제조장비에는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 프로세스 챔버를 진공상태로 만들어 주는 진공펌프의 후단에 상기 프로세스 챔버(11)에서 배출되는 반응부산물 가스를 정화시킨 후 대기로 방출하는 스크러버(15 Scrubber)를 설치한다.

하지만, 프로세스 챔버(11)로부터 발생된 유독성 반응부산물 가스가 프로세스 챔버(11)의 유출측 배기라인, 드라이 펌프(12)의 유출측 배기라인(14a), 스크러버(13)의 유출측 배기라인(14b), 메인 덕트(15) 등을 순차적으로 따라 흐르는 과정에서 쉽게 고형화되어 누적되어 막힘 현상이 발생하곤 하였다.

따라서 이처럼 반응부산물 가스가 고형화되어 막힘 현상이 발생하던 문제를 해소하기 위한 방편으로 배기라인 내의 온도를 따뜻하게 유지하는 다양한 기술들이 개발되어 왔다. 예컨대 보편적으로 사용되고 있는 것으로 배기라인의 일정 구간 전체를 히터로 감싸서 배기라인 내에 온도를 따뜻하게 유지하는 자켓 히터(Jaket Heater)방식이 있고, 고온의 질소를 배기라인 내에 공급하는 방식도 알려져 있다.

하지만, 상기와 같이 배기라인 내부에서 반응부산물 가스가 고형화되면서 막히는 문제를 방지하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있음에도 불구하고 반도체 제작공정 중 배기라인 내부를 흐르던 반응부산물 가스가 고형화되면서 배기라인이 막히게 되는 치사고가 종종 발생되곤 하였다. 이같은 사고는 작업자들이 전혀 예측하지 못한 상태에서 일어나기 때문에 막대한 손실이 불가피하게 초래되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 반도체 장비나 LCD 장비에서 드라이 펌프 후단, 스크러버의 전단 및 스크러버의 후측 배기라인의 막힘을 초기에 확인하여 장비의 예상치 못한 문제를 방지할 수 있기 위해 압력변화를 측정할 수 있도록 한 배기압력 측정장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 배기압력 측정장치는, 반응부산물 가스를 이송하는 배기라인 중간에 연결되고, 몸체 중간에 개구부가 형성된 연결배관과; 상기 연결배관의 외측에 구비되어 상기 개구부를 통해 상기 연결배관 내부와 연통되며, 외부로부터 질소가스의 공급이 가능하도록 질소 공급라인이 연결된 챔버와; 상기 챔버에 설치되어 상기 챔버의 압력을 측정함으로써 상기 배기라인 내부의 배기압력 변화를 측정할 수 있도록 한 압력센서를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 챔버에는 고온의 질소가스가 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 개구부는 상기 연결배관 몸체의 내주면에서 전방을 향하도록 형성되어 상기 반응부산물의 흐름방향과 일치한 방향으로 질소가스가 유입되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 개구부가 상기 연결배관 몸체의 내주면에서 전방을 향해 형성되도록 그 내주면 둘레를 따라 가이드 블레이드가 구비되고, 상기 가이드 블레이드의 후측부는 상기 연결배관 몸체의 내주면으로부터 점진적으로 돌출되어 반응부산물과의 급격한 충돌을 막는 유선형의 표면을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연결배관의 개구부는 상기 몸체의 원주방향을 따라 형성되고, 상기 챔버는 상기 개구부를 따라 상기 연결배관의 몸체 외주면을 둘러 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연결배관에는 그 내부로 고온의 질소가스를 공급하여 반응부산물의 고형화를 막는 질소가스 분사모듈이 더욱 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 질소가스 분사모듈은 상기 연결배관 몸체 중간에 원주방향을 따라 링 형태로 설치되어 상기 연결배관 내부로 고온의 질소가스를 공급하는 분사노즐을 포함하며, 상기 분사노즐에는 외부에서 공급되는 질소가스의 이동을 위한 원주방향의 내부 중공이 형성되고, 상기 중공을 따라 상기 연결배관 몸체의 내주면에서 원주방향을 따라 전방으로 개구된 분사용 개구가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 배기압력 측정장치는 반도체 장비나 LCD 장비에서 스크러버의 전후측 배기라인의 막힘으로 인한 문제를 미연에 방지할 수 있도록 배기라인의 압력변화를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 챔버를 마련하여 압력센서를 설치함으로써 압력센서 의 설치로 인해 반응부산물의 흐름이 방해받지 않도록 하였다.

또한, 본 발명은 압력센서가 설치된 챔버를 경유하여 질소가 흐르도록 함으로써 배기라인의 압력변화에 민감하게 반응하여 보다 식속하고 정밀하게 배기압력 변화를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 질소가스 공급모듈을 더욱 포함하는 경우 반응부산물의 고형화를 막기 위한 고온의 질소가스 공급장치를 별도로 설치하지 않아도 된다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 설치상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배기압력 측정장치(100)는 드라이 펌프(12)의 후단 위치와, 스크러버(13)의 전단 위치의 배기라인(14a)에 설치되고, 메인 덕트(15)와 연결된 스크러버(13)의 후측 위치의 배기라인(14b)에 설치된다.

이들 배기압력 측정장치가 설치되는 부위는 프로세스 챔버(11)로부터 발생하여 배기라인 내를 흐르는 반응부산물이 빈번하게 고형화되어 막히면서 심각한 문제를 야기하곤 하는 위험부위들이다.

하지만, 상기와 같이 위험부위라 할 수 있는 드라이 펌프(12)의 후단, 스크러버(13)의 전단, 스크러버(13)의 후측에 본 발명에 의한 배기압력 측정장치(100)가 설치되면 반응부산물로 인한 막힘을 사전에 인지할 수 있게 되어 막힘으로 인해 발생될 수 있는 심각한 문제를 사전에 발견하여 조취를 취할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 사시도이고, 도 4와 도 5는 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 구성을 설명하기 위한 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배기압력 측정장치는, 배기라인과의 연결을 위한 연결배관(110)과, 상기 연결배관(110)으로 질소를 공급하면서 배기압력을 측정할 수 있도록 챔버(121)를 제공하는 챔버부재(120)와, 상기 챔버(121)의 압력을 측정하기 위한 압력센서(130)를 포함하여 구성된다. 아래에서는 상기 구성요소들 각각의 구성을 통해 본 발명의 배기압력 측정장치를 설명하도록 한다.

상기 연결배관(110)은 반응부산물 가스를 이송하는 배기라인과의 연결을 위해 원관형으로 형성된 몸체를 갖고 상기 몸체의 전후측에 각각 플랜지(111a,111b)를 구비한다. 그리고 상기 연결배과(110)의 몸체 중간에는 개구부(121a)가 형성된다.

상기 개구부(121a)는 상기 연결배관(110)의 몸체에서 원주방향을 따라 한 바퀴를 둘러 형성되며, 중간 중간에 스페이서(121b)가 구비되어 상기 개구부(121a)의 형성을 가능케 한다. 또한, 상기 개구부(121a)는 상기 연결배관(110) 몸체의 내주면에서 전방을 향하도록 형성되어 반응부산물의 흐름방향과 일치한 방향으로 질소가스가 유입되도록 한다. 이를 위해 상기 연결배관(110) 몸체의 내주면에서 전방을 향해 형성되도록 그 내주면 둘레를 따라 가이드 블레이드(122)가 구비된다. 이로써 상기 가이드블레이드는 상기 챔버(121)로부터 연결배관(110) 내부로 유입되는 질소가스를 안내하여 유입된 초기부터 전방향 향하도록 한다. 한편, 상기 가이드 블레 이드(122)의 후측부는 상기 연결배관(110) 몸체의 내주면으로부터 점진적으로 돌출되고 그 표면(122a)이 유선형으로 형성되어 상기 배기라인 내부를 흐르는 반응부산물과의 급격한 충돌을 방지한다.

상기 챔버부재(120)는 상기 연결배관(110) 몸체의 외주면에서 상기 개구부(121a)를 감싸도록 링 형태로 이루어져 설치되고, 상기 개구부(121a)를 통하여 상기 연결배관(110)의 내부와 연통되는 챔버(121)를 구비한다. 상기 챔버(121)에는 질소 공급라인(141)이 연결되어 가열된 고온의 질소가스를 질소가스 챔버(121)에 공급되도록 한다. 이렇게 챔버(121) 내로 공급된 고온의 질소가스는 상기 개구부(121a)를 통해 연결배관(110)의 내부로 유입된다. 이때, 상기 질소 공급라인(141)을 통한 질소가스의 공급을 위해서는 별도의 압력을 가하지 않아도 된다. 이는 상기 연결배관(110) 내부에서 반응부산물 가스가 흐르게 되면 압력이 상대적으로 낮아지면서 상기 질소 공급라인(141)으로부터 질소가스가 개구부(121a)를 통해 연결배관(110) 내부로 자연스럽게 유입되기 때문이다. 이때 상기 질소가스가 경유하게 되는 챔버(121)에는 질소가스의 흐름이 발생하여 압력이 낮아지는 변화가 생기며, 상기 연결배관(110) 내부의 압력과 유사해진다. 따라서 상기 챔버(121)에 압력센서(130)를 설치하여 압력을 측정하게 되면 반응부산물 가스의 흐름을 간섭하지 않으면서도 상기 연결배관(110) 및 배가라인 내부에서 일어나는 반응부산물에 의한 배기압력 변화를 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 챔버(121)를 통해 유입되는 질소가스가 고온인 이유는 배기라인을 흐르는 반응부산물 가스의 양이 많은 경우 상기 개구부(121a)가 쉽게 막히는 것을 방지하기 위함이며, 배기라인 내 반응부산물이 고형화되는 것을 방지하는 역할도 일부 겸할 수 있다. 하지만, 상기 배기라인을 흐르는 반응부산물 가스의 양이 적은 경우에는 반응부산물 가스에 의해 개구부(121a)가 막힐 염려가 상대적으로 낮기 때문에 가열된 고온의 질소가스 가스를 공급하지 않아도 무방하다.

상기 압력센서(130)는 상기 챔버(121) 내에 설치되어 챔버(121)의 압력을 측정한다. 이로써 상기 연결배관(110) 내부에서의 배기압력 변화를 측정하는 것이 가능해진다. 이는 전술된 것처럼 상기 연결배관(110) 내부에서 반응부산물 가스의 흐름속도에 따라 압력이 변하게 되면 상기 챔버(121)를 경유하여 유입되는 질소가스의 흐름이 변하게 되고 이에 민감하게 반응하여 챔버(121) 내의 압력도 변하기 때문이다. 예컨대, 상기 반응부산물 가스가 흐르는 배기라인의 일부가 반응부산물 가스의 고형화로 인해 막히기 시작하면 상기 배기라인 및 연결배관(110) 내부에서 반응부산물 가스의 흐름속도가 늦어지면서 배기압력은 높아진다. 그러면 상기 챔버(121) 내를 경유하게 흐르는 질소가스의 흐름속도도 늦어지면서 상기 챔버(121) 내의 압력은 상승하게 되는 것이다. 이때 압력센서(130)는 민감하게 반응하는 챔버(121) 내의 배기압력을 측정하고 이를 제어기에 전달하여 모니터링하게 한다.

여기서 상기 압력센서(130)는 디지털 또는 아날로그 방식으로 유체의 압력 측정이 가능한 범용의 제품을 사용하면 되며, 시판되고 있는 공지의 제품 중 적절한 것을 선택하면 된다.

도 6은 본 발명에 의한 배기압력 측정장치에 질소 공급라인이 연결된 모습을 보여주는 참조도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배기압력 측정장치(100)에는 질소 공급라인(141)이 연결되어 고온의 질소가스가 유입된다. 여기서, 상기 질소 공급라인(141)은 상기 챔버부재(120)에 마련된 연결구(125)에 접속되며, 상기 질소 공급라인(141)에는 공급되는 질소가스를 가열하는 히터(143)와, 질소가스의 공급량을 조절해주는 밸브(142)가 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 배기압력 측정장치가 설치된 배기라인에 반응부산물 가스가 흐르게 되면 그 흐름의 영향으로 상기 배기라인 내 압력과 상기 배기라인에 연결 설치된 연결배관(110)의 내부 압력이 외부보다 낮아지면서 가열된 고온의 질소가스가 질소 공급라인(141)으로부터 챔버(121) 및 개구부(121a)를 경유하여 상기 연결배관(110) 내부로 자연스럽게 유입된다. 이로써, 압력센서(130)가 설치된 상기 챔버(121) 내에는 상기 배기라인에서의 반응부산물 가스의 흐름으로 인한 배기압력 변화가 그대로 반영된다.

이후, 반응부산물 가스가 일부 고형화되면서 배기라인이 막히기 시작하여 배기라인을 흐르는 반응부산물의 흐름속도가 늦어지면 상기 배기라인과 연결배관(110) 내 배기압력이 높아진다. 이에 따라 상기 질소 공급라인(141)으로부터 공급되는 질소가스의 공급속도는 줄어들게 된다. 따라서 압력센서(130)가 설치된 상기 챔버(121) 내의 압력은 이전보다 높아지고 압력센서(130)는 이처럼 변화된 압력 을 측정하게 된다.

이후, 상기 압력센서(130)는 측정된 압력으로 발생한 신호를 제어기에 전송하여 제어기가 이를 표시토록 한다. 그러면 작업자는 고형화로 인해 배기라인이 막히기 시작하고 있음을 초기에 발견하여 적절한 조치를 취할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 배기압력 측정장치에는 반응부산물의 고형화를 막기 위해 필요한 고온의 질소를 공급할 수 있는 기능이 부가될 수 있다. 아래에서는 이를 특징으로 하는 변형된 실시예를 설명한다.

도 7은 변형된 실시예에 따른 본 발명의 배기압력 측정장치를 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 바와 같이, 변형된 실시예에서는 연결배관(110)에 고온의 질소를 공급하기 위한 질소가스 분사모듈(150)이 더욱 구비된다.

상기 분사모듈(150)은 상기 연결배관(110) 몸체를 따라 링 형태로 설치되며, 상기 연결배관(110) 내부로 가열된 고온의 질소가스를 공급하는 분사노즐(151)을 구비한다. 여기서, 상기 분사노즐(151)에는 외부에서 공급되는 질소가스의 이동을 위한 원주방향의 내부 중공(151a)이 기본적으로 형성되고, 상기 내부 중공(151a)을 따라 상기 연결배관(110) 몸체의 내주면에서 원주방향을 따라 전방으로 개구된 분사용 개구(151b)가 형성된다. 상기 분사용 개구(151b)는 상기 연결배관(110) 몸체의 내주면 둘레 전체에 걸쳐 형성된 것으로 챔버(121)로부터 질소가스의 유입을 위해 형성된 개구부(121a)와 유사한 구조로 이해하면 된다.

한편, 상기 분사노즐(151)에는 고온 질소 공급라인(152)이 연결된다.

통상적으로 반응부산물의 고형화를 방지하기 위해 배기라인에 고온의 질소가스를 공급하는 장치는 필수적으로 구비되어야 하는데, 이처럼, 본 발명에 의한 배기압력 측정장치에 겸하여 질소가스 분사모듈(150)이 함께 구비되면, 질소가스 공급을 위한 별도의 장치와 설치과정이 생략될 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 종래기술을 설명하기위한 참조도.

도 2는 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 설치상태도이다.

도 3은 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 사시도.

도 4와 도 5는 본 발명에 의한 배기압력 측정장치의 구성을 설명하기 위한 종단면도.

도 6은 본 발명에 의한 배기압력 측정장치에 질소 공급라인이 연결된 모습을 보여주는 참조도.

도 7은 변형된 실시예에 따른 본 발명의 배기압력 측정장치를 설명하기 위한 참도도.

Claims (7)

1. 반응부산물 가스를 이송하는 배기라인 중간에 연결되고, 몸체 중간에 개구부가 형성된 연결배관과;

   상기 연결배관의 외측에 구비되어 상기 개구부를 통해 상기 연결배관 내부와 연통되며, 외부로부터 질소가스의 공급이 가능하도록 질소 공급라인이 연결된 챔버와;

   상기 챔버에 설치되어 상기 챔버의 압력을 측정함으로써 상기 배기라인 내부의 배기압력 변화를 측정할 수 있도록 한 압력센서를 포함하여 구성되며,

   상기 개구부는 상기 연결배관 몸체의 내주면에서 전방을 향하도록 형성되어 상기 반응부산물의 흐름방향과 일치한 방향으로 질소가스가 유입되도록 하되, 상기 개구부가 상기 연결배관 몸체의 내주면에서 전방을 향해 형성되도록 그 내주면 둘레를 따라 가이드 블레이드가 구비되고, 상기 가이드 블레이드의 후측부는 상기 연결배관 몸체의 내주면으로부터 점진적으로 돌출되어 반응부산물과의 급격한 충돌을 막는 유선형의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 배기압력 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 챔버에는 고온의 질소가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 배기압력 측정장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 연결배관의 개구부는 상기 몸체의 원주방향을 따라 형성되고, 상기 챔버는 상기 개구부를 따라 상기 연결배관의 몸체 외주면을 둘러 형성된 것을 특징으로 하는 배기압력 측정장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 연결배관에는 그 내부로 고온의 질소가스를 공급하여 반응부산물의 고형화를 막는 질소가스 분사모듈이 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 배기압력 측정장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 질소가스 분사모듈은 상기 연결배관 몸체 중간에 원주방향을 따라 링 형태로 설치되어 상기 연결배관 내부로 고온의 질소가스를 공급하는 분사노즐을 포함하며, 상기 분사노즐에는 외부에서 공급되는 질소가스의 이동을 위한 원주방향의 내부 중공이 형성되고, 상기 중공을 따라 상기 연결배관 몸체의 내주면에서 원주방향을 따라 전방으로 개구된 분사용 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 배기압력 측정장치.

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