KR102499926B1 - 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정 중 발생된 유해가스를 일정하게 배기하고 흄 따위를 포함하는 고체 미립자의 증착을 방지할 수 있는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 반도체 제조공정의 챔버에서 발생된 유해가스를 배기하는 배기장치에 있어서, 유해가스를 배기하도록 챔버에 연결되는 배기유닛, 상기 배기유닛에 결합되어 일정하게 배기압을 유지하면서 유해가스를 배기하는 댐퍼유닛을 포함한다.
따라서, 본 발명은 배기공이 중심에서 외측 방향으로 개방되어 유해가스의 배기량이 조절되므로 배기의 흐름이 일정하여 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기할 수 있으며, 복수의 블레이드를 이용하여 배기공의 개폐를 조절하므로 배관 내에서 공간을 적게 차지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 제조공정용 유해가스 배기장치{GAS EXHAUST APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정 중 발생된 유해가스를 일정하게 배기하고 흄 따위를 포함하는 고체 미립자의 증착을 방지할 수 있는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 반도체 메모리나 LCD와 같은 제품을 생산하는 공정에서는 유해가스가 배출되는데, 이러한 유해가스로는 NOx, 과불화화합물(PFCs) 등을 들 수 있다.
유해가스는 대기 중에 그대로 방출할 수 없기 때문에 일정한 분해처리를 수행한 후 방출하게 된다.
일반적인 유해가스 분해는 반응기 본체 내의 처리 챔버로 유해가스를 공급하여 정해진 처리를 수행하고, 처리가 완료되면 처리된 가스를 외부로 배출하는 과정으로 이루어진다.
예컨대, 반도체 제조공정의 wet clean 공정에서는 웨이퍼를 일괄 처리하던 방식에서 1매씩 화학 처리하는 매엽 방식의 공정 기술이 보편화되었지만, 공정이 점차 미세해지고 복잡해지면서 공정 중 챔버의 여러 컨디션에 따라 제품의 양불에 상당한 영향을 끼친다.
이러한 공정 중 챔버의 배기량은 제품의 완성도에 지대한 영향을 미치며, 복잡한 공정에 따라 유기적으로 유해가스의 배기량을 조절하여 일정하게 유지하도록 댐퍼를 채용하고 있다.
도 8은 종래의 댐퍼를 나타낸 사시도로서, 챔버에 연결된 관로(10)에 회전 가능하게 설치되어 유해가스의 배기를 단속하는 원판형 디스크(20), 디스크(20)를 회전시키도록 구동하는 모터(30)를 포함한다.
그러나 상술한 종래기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 댐퍼는 디스크(20)의 회전하는 각도에 의해 유해가스의 배기량을 조절하는데, 회전한 댐퍼의 좌우 개방 면적이 달라서 배기량과 배기압이 서로 상이하므로 디스크(20) 주위에 와류가 발생함에 따라 일정한 배기압을 유지하기 어려운 문제점이 있었다.
둘째, 종래의 댐퍼는 디스크(20)의 너비가 넓어서 관로(10)의 길이가 길어지게 되므로 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다.
셋째, 종래의 댐퍼는 유해가스에 포함된 흄(fume) 따위의 고체 미립자가 댐퍼의 구동 부위 또는 관로(10)의 모서리 등에 서서히 증착되어 일정 시간 경과 후 딱딱하게 굳어서 제거할 수 없는 상태를 이루므로 댐퍼의 구동 능력이 저하되고 유해가스의 배기량이 감소되는 문제점이 있었다.
(0001) 대한민국 공개특허 제10-2017-0063083호(공개일자 2017년06월08일)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기하고 관로의 작은 공간 내에서 설치가 가능하며 흄 따위를 포함하는 고체 미립자의 증착을 방지하여 작동의 안정성을 확보할 수 있는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체 제조공정의 챔버에서 발생된 유해가스를 배기하는 배기장치에 있어서, 유해가스를 배기하도록 챔버에 연결되는 배기유닛, 상기 배기유닛에 결합되어 일정하게 배기압을 유지하면서 유해가스를 배기하는 댐퍼유닛을 포함하되, 상기 배기유닛은, 상기 유해가스를 배기하는 제1 배기관, 상기 제1 배기관과 상기 댐퍼유닛을 연결하는 제2 배기관, 상기 제1 배기관과 상기 제2 배기관 사이에 연결되어 주입되는 고압의 세척용 유체를 상기 제2 배기관의 내경으로 분사하도록 환형의 세척노즐을 갖는 연결관을 포함하고, 상기 댐퍼유닛은, 상기 배기유닛에 연이어져 통하도록 배기공을 갖는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 배기공 중심에서 외측 방향으로 왕복 및 회전하면서 개폐하도록 피벗 및 슬라이드핀이 구비되어 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 블레이드, 상기 복수의 블레이드의 슬라이드핀을 각각 안내하도록 복수의 핀슬릿이 구비되어 상기 베이스 플레이트에 결합되는 미들 플레이트, 상기 미들 플레이트의 핀슬릿을 따라 슬라이딩하는 상기 복수의 블레이드의 회전을 각각 안내하도록 형성된 피벗슬릿 및 링기어를 갖는 회전 플레이트, 상기 회전 플레이트를 회전시키기 위해 상기 링기어에 맞물리는 스퍼기어가 회전 가능하게 구비된 쉴드 플레이트, 상기 쉴드 플레이트의 스퍼기어를 구동시키도록 연결된 구동모터를 포함하는 것을 기술사상으로 한다.
상기 연결관에는 고압의 세척용 유체가 주입되도록 적어도 하나 이상의 주입구가 형성되고, 상기 주입구로 주입된 세척용 유체를 연결관의 원주 방향을 따라 확산시키도록 환형의 확산부가 형성되며, 상기 확산부를 통해 확산된 세척용 유체를 상기 제2 배기관의 내경으로 분사하도록 환형의 세척노즐이 형성될 수 있다.
상기 확산부의 내경과 외경 사이의 간격은 8~12㎜로 이루어질 수 있다.
상기 세척노즐의 간격은 1.2~1.6㎜로 이루어질 수 있다.
상기 댐퍼유닛은, 상기 블레이드의 개폐 상태 및 제 위치를 교시하도록 설치된 센서 및 상기 배기공을 통해 배기되는 유해가스의 압력 차이를 측정하도록 설치된 차압계를 더 포함할 수 있다.
상술한 해결 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 배기공이 중심에서 외측 방향으로 개방되어 유해가스의 배기량이 조절되므로 배기의 흐름이 일정하여 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기할 수 있으며, 복수의 블레이드를 이용하여 배기공의 개폐를 조절하므로 배관 내에서 공간을 적게 차지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상술한 해결 수단으로 구현된 본 발명에 따르면,고압의 세척용 유체를 배기유닛의 내경으로 분사하므로 증착된 흄 따위를 포함하는 고체 미립자를 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 형태를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 우측면을 나타낸 우측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 정면을 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 배기유닛의 종단면을 나타낸 단면도.
도 5는 도 4의 ‘A’ 부분을 확대하여 나타낸 확대도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 댐퍼유닛의 분해 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 댐퍼유닛의 종방향 단면을 나타낸 단면도.
도 8은 종래기술을 나타낸 예시도.
이하에서는 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
이에 따라, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있으며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치는, 유해가스를 배기하도록 챔버에 연결되는 제1 배기관(110) 및 제2 배기관(120)을 포함하는 배기유닛(100), 배기유닛(100)의 제2 배기관(120)에 결합되어 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기하기 위해 중심에서 외측 방향으로 개방되도록 원주 방향으로 정렬된 복수의 섹터블레이드(220)를 갖는 댐퍼유닛(200)를 포함한다.
배기유닛(100)은 챔버와 댐퍼유닛(200) 사이에 연결되어 증착된 흄 따위의 고체 미립자를 제거하는 기능과 화학 물질 누출 등의 사고 발생 시 급속으로 배기하는 기능을 겸한다.
배기유닛(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버에 연결되어 유해가스를 배기하는 제1 배기관(110), 제1 배기관(110)과 댐퍼유닛(200)을 연결하는 제2 배기관(120), 제1 배기관(110)과 제2 배기관(120) 사이에 연결되어 주입되는 고압의 세척용 유체를 제2 배기관(120)의 내경으로 분사하도록 환형의 세척노즐(133)을 갖는 연결관(130)을 포함한다.
제1 배기관(110)은 챔버에 볼팅을 연결되도록 제1 플랜지(111)가 구비되고, 제1 플랜지(111)의 일면에는 제1 설치홈(112)이 형성되어 챔버에 기밀히 접합되는 개스킷(gasket)이 설치된다.
제2 배기관(120)은 댐퍼유닛(200)에 볼팅을 연결되도록 제2 플랜지(121)가 구비되고, 제2 플랜지(121)의 일면에는 제2 설치홈(122)이 형성되어 댐퍼유닛(200)에 기밀히 접합되는 개스킷이 설치된다.
연결관(130)은 제1 배기관(110)과 제2 배기관(120)의 단부 외경에 끼움결합 후 용접으로 접합된다. 도 5를 참조하면, 연결관(130)에는 고압의 세척용 유체가 주입되도록 적어도 하나 이상의 주입구(131)가 형성되고, 이 주입구(131)로 주입된 세척용 유체를 연결관(130)의 원주 방향을 따라 확산시키도록 환형의 확산부(132)가 형성되며, 이 확산부(132)를 통해 확산된 세척용 유체를 제2 배기관(120)의 내경으로 분사하도록 환형의 세척노즐(133)이 형성된다.
주입구(131)의 내경에는 부싱(134)이 결합되어 니플 따위를 통해 고압(0.4~0.6MPa)의 세척용 유체를 공급하는 공급관이 연결된다.
여기서, 세척용 유체는 N2 또는 N2에 DIW(De Ionized Water)를 혼합한 미스트(mist)로 구현될 수 있다.
확산부(132)의 내경과 외경 사이의 간격(G1)은 8~12㎜로 이루어질 수 있다.
세척노즐(133)의 간격(G2)은 1.2~1.6㎜로 이루어질 수 있다.
즉, 주입구(131)를 통해 주입된 고압의 세척용 유체는 확산부(132)를 지나면서 연결관(130)의 원주 방향으로 확산된 후 세척노즐(133)을 통해 제2 배기관(120)의 내경 방향으로 분사되므로 제2 배기관(120)에 증착된 흄 따위의 고체 미립자를 제거하는 것이다.
또한, 화학 물질 누출 등의 사고 발생 시 상술한 과정에 따라 고압의 유체를 제2 배기관(120)의 내부로 분사하면 압력차가 발생하여 누출된 화학 물질 및 유해가스 등을 급속으로 배기할 수 있다.
댐퍼유닛(200)은 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기하기 위해 중심에서 외측 방향으로 개방되도록 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 블레이드(220)를 갖는다.
댐퍼유닛(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 배기유닛(100)에 연이어져 통하도록 배기공(TH)을 갖는 베이스 플레이트(210), 베이스 플레이트(210)의 배기공(TH) 중심에서 외측 방향으로 왕복 및 회전하면서 개폐하도록 피벗(221) 및 슬라이드핀(222)이 구비되어 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 블레이드(220), 복수의 블레이드(220)의 슬라이드핀(222)을 각각 안내하도록 복수의 핀슬릿(231)이 구비되어 베이스 플레이트(210)에 결합되는 미들 플레이트(230), 미들 플레이트(230)의 핀슬릿(231)을 따라 슬라이딩하는 복수의 블레이드(220)의 회전을 각각 안내하도록 형성된 피벗슬릿(241) 및 링기어(242)를 갖는 회전 플레이트(240), 회전 플레이트(240)를 회전시키기 위해 링기어(242)에 맞물리는 스퍼기어(252)가 회전 가능하게 구비된 쉴드 플레이트(250), 쉴드 플레이트(250)의 스퍼기어(252)를 구동시키도록 연결된 구동모터(260)를 포함한다.
베이스 플레이트(210)와 미들 플레이트(230)와 회전 플레이트(240) 및 쉴드 플레이트(250)는 중앙에 배기공(TH)이 연이어져 통하도록 형성된 납작한 판재 모양으로 형성된다.
블레이드(220)는 길쭉한 삼각형 판재 모양으로 형성되어 꼭지점이 배기공(TH)의 중심을 향하도록 배치된 상태에 원주 방향을 따라 가지런히 정렬된 복수로 이루어진다. 블레이드(220)의 일면 외측에는 피벗(221)이 구비되어 회전 플레이트(240)의 피벗슬릿(241)을 따라 슬라이딩 및 회전하고, 반대면 외측에는 슬라이드핀(222)이 구비되어 미들 플레이트(230)의 핀슬릿(231)을 따라 슬라이딩한다.
미들 플레이트(230)의 일면에는 복수의 핀슬릿(231)이 원주 방향을 따라 형성되어 블레이드(220)의 슬라이드핀(222)의 슬라이딩을 안내한다.
회전 플레이트(240)에는 복수의 피벗슬릿(241)이 원주 방향을 따라 형성되어 블레이드(220)의 피벗(221)의 슬라이딩 및 회전을 안내한다. 회전 플레이트(240)의 외경에는 링기어(242)가 형성되는데, 이러한 링기어(242)는 회전 플레이트(240)의 외경에 부분적으로 형성된다.
쉴드 플레이트(250)에는 기어박스(251)가 구비되어 스퍼기어(252)가 회전 가능하게 설치되고, 스퍼기어(252)는 링기어(242)에 맞물려서 회전 플레이트(240)를 회전시키도록 작동된다.
구동모터(260)는 쉴드 플레이트(250)의 기어박스(251)에 브래킷(262)으로 결합되어 스퍼기어(252)를 작동시키도록 구동력을 발생시킨다. 구동모터(260)와 브래킷(262) 사이에는 감속기(261)가 설치되어 회전 속도를 감속시켜서 스퍼기어(252)로 전달한다.
선택적으로, 댐퍼유닛(200)은 블레이드(220)의 개폐 상태 및 제 위치를 교시하도록 설치된 센서(도시생략)를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 댐퍼유닛(200)은 배기공(TH)을 통해 배기되는 유해가스의 압력 차이를 측정하도록 설치된 차압계(도시생략)를 더 포함할 수 있다.
이때, 구동모터(260)는 차압계에서 측정된 데이터에 의해 배기압을 일정하게 유지하도록 연동될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 챔버에서 발생된 유해가스는 배기유닛(100)을 통해 댐퍼유닛(200)으로 배기된다.
그러면, 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기하기 위해 구동모터(260)가 구동되어 스퍼기어(252)를 작동시키고, 스퍼기어(252)에 맞물린 링기어(242)에 의해 회전 플레이트(240)는 회전하게 된다.
이어서, 블레이드(220)의 피벗(221)은 피벗슬릿(241)을 따라 회전 및 슬라이딩하고 슬라이드핀(222)은 핀슬릿(231)을 따라 슬라이딩되어 도 3에 도시된 바와 같이 배기공(TH)을 개방하여 유해가스를 배기하게 된다.
반면, 상술한 과정의 반대 방향으로 블레이드(220)가 작동하면 도 6에 도시된 바와 같이 배기공(TH)을 폐쇄하여 유해가스의 배기를 정지시킨다.
한편, 장기간 유해가스의 배기를 통해 배기유닛(100) 또는 댐퍼유닛(200) 내부에 흄 따위의 고체 미립자가 증착될 경우, 주입구(131)를 통해 고압의 세척용 유체를 주입하면, 세척용 유체는 확산부(132)를 지나면서 연결관(130)의 원주 방향으로 확산된 후 세척노즐(133)을 통해 제2 배기관(120)의 내경 방향으로 분사되므로 배기유닛(100) 또는 댐퍼유닛(200) 내부에 증착된 흄 따위의 고체 미립자를 제거하게 된다.
이때, 댐퍼유닛(200)은 완전히 개방된 상태를 이룬다.
즉, 댐퍼유닛(200)의 개방 상태에서 세척노즐(133)을 통해 세척용 유체를 분사할 때에, 블레이드(220)를 회전 및 슬라이딩시키면 블레이드(200)에 증착된 흄 따위의 고체 미립자를 제거할 수 있는 것이다.
다른 한편, 화학 물질 누출 등의 사고가 발생할 경우, 상술한 과정에 따라 고압의 유체를 제2 배기관(120)의 내부로 분사하면 압력차가 발생하여 누출된 화학 물질 및 유해가스 등을 댐퍼유닛(200)을 통해 급속으로 배기할 수 있다.
이때, 댐퍼유닛(200)은 완전히 개방된 상태를 유지한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 배기공(TH)이 중심에서 외측 방향으로 개방되어 유해가스의 배기량이 조절되므로 배기의 흐름이 일정하여 배기압을 유지하면서 유해가스를 일정하게 배기할 수 있으며, 복수의 블레이드(220)를 이용하여 배기공(TH)의 개폐를 조절하므로 배관 내에서 공간을 적게 차지하는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면 고압의 세척용 유체를 배기유닛(100)의 내경으로 분사하므로 증착된 흄 따위를 포함하는 고체 미립자를 제거할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 배기유닛 110 : 제1 배기관
120 : 제2 배기관 130 : 연결관
200 : 댐퍼유닛 210 : 베이스 플레이트
220 : 블레이드 230 : 미들 플레이트
240 : 회전 플레이트 250 : 쉴드 플레이트
260 : 구동모터 G1, G2 : 간격
TH : 배기공

Claims (5)

  1. 반도체 제조공정의 챔버에서 발생된 유해가스를 배기하는 배기장치에 있어서,
    유해가스를 배기하도록 챔버에 연결되는 배기유닛, 상기 배기유닛에 결합되어 일정하게 배기압을 유지하면서 유해가스를 배기하는 댐퍼유닛을 포함하되,
    상기 배기유닛은, 상기 유해가스를 배기하는 제1 배기관, 상기 제1 배기관과 상기 댐퍼유닛을 연결하는 제2 배기관, 상기 제1 배기관과 상기 제2 배기관 사이에 연결되어 주입되는 고압의 세척용 유체를 상기 제2 배기관의 내경으로 분사하도록 환형의 세척노즐을 갖는 연결관을 포함하고,
    상기 댐퍼유닛은, 상기 배기유닛에 연이어져 통하도록 배기공을 갖는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 배기공 중심에서 외측 방향으로 왕복 및 회전하면서 개폐하도록 피벗 및 슬라이드핀이 구비되어 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 블레이드, 상기 복수의 블레이드의 슬라이드핀을 각각 안내하도록 복수의 핀슬릿이 구비되어 상기 베이스 플레이트에 결합되는 미들 플레이트, 상기 미들 플레이트의 핀슬릿을 따라 슬라이딩하는 상기 복수의 블레이드의 회전을 각각 안내하도록 형성된 피벗슬릿 및 링기어를 갖는 회전 플레이트, 상기 회전 플레이트를 회전시키기 위해 상기 링기어에 맞물리는 스퍼기어가 회전 가능하게 구비된 쉴드 플레이트, 상기 쉴드 플레이트의 스퍼기어를 구동시키도록 연결된 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결관에는 고압의 세척용 유체가 주입되도록 적어도 하나 이상의 주입구가 형성되고, 상기 주입구로 주입된 세척용 유체를 연결관의 원주 방향을 따라 확산시키도록 환형의 확산부가 형성되며, 상기 확산부를 통해 확산된 세척용 유체를 상기 제2 배기관의 내경으로 분사하도록 환형의 세척노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 확산부의 내경과 외경 사이의 간격은 8~12㎜로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 세척노즐의 간격은 1.2~1.6㎜로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 댐퍼유닛은,
    상기 블레이드의 개폐 상태 및 제 위치를 교시하도록 설치된 센서 및 상기 배기공을 통해 배기되는 유해가스의 압력 차이를 측정하도록 설치된 차압계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정용 유해가스 배기장치.
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