KR200182138Y1 - 콜드 트랩 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 고안은 열전소자를 냉매로 이용하는 구조의 콜드 트랩을 제공한다.

구성 : 본 고안은 통상의 열전소자(20)와, 이 열전소자(20)의 열 발생부를 냉각시키기 위한 수냉실(22)과, 상기 열전소자(20)의 열 흡수부에 접합되는 냉각 휜(28), 그리고 상기 냉각 휜(28)의 주변을 시일드하여 일정의 냉각실을 형성하는 하우징(30)으로 구성된 것이다.

효과 : 본 고안은 화학 증착조의 배기가스가 하우징을 거쳐 진공펌프로 흡인되게 함으로써 상기 배기가스에 함유되어 있는 염화 암모늄이 하우징의 내부에서 응고 포집되게 하는 것이며, 냉매로서 열전소자를 이용하는 것이기 때문에 환경 공해를 일으킬 염려가 없고, 또 열전소자는 열 발생부가 수냉됨에 따라 냉각 효율이 높아진다.

Description

콜드 트랩{Cold trap}

본 고안은 트랩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정에서 특정 목적을 가지고 로 내로 주입하는 가스의 반응에 의해 파생되는 반응가스나 공정 생성물 등을 포집하여 진공 설비가 상기 반응가스나 공정 생성물에 의해 악영향을 받지 않게 예방하여 주는 콜드 트랩에 관한 것이다.

반도체 제조는 여러단계의 공정을포함하고 있으며, 특정의 목적을 위하여 가스를 주입하는 공정은 식각 공정, 이온 주입공정, 금속공정, 화학 증착공정 등이다.

상기 공정 중에서 금속공정은 불활성 기체인 N, Ar 등이 적용되는 것이어서 그 취급이 까다롭지 않지만, 식각공정, 이온 주입공정, 화학 증착공정은 유독성을 가진 기체가 사용되는 것이므로 공정을 거쳐 나오는 가스의 배기에 유의해야 한다.

일반적으로 상기 반도체 제조 공정 중에 주입되는 기체는 배기될 때에 여러가지 잔여가스나 공정 생성물을 포함하게 되며, 특히 화학 증착공정에서 배출되는 가스는 다량의 염화 암모늄을 포함한다. 이 염화 암모늄은 저온에서 응고되는 성질을 가지고 있어서 화학 증착장비의 내부에서는 기상으로 존재하지만 배관을 경유하게 될 때에 온도 강하로 인해 응고되기 시작하여 배관 내면, 진공펌프 내부 등에 퇴적되어 배기계통에 이상을 일으키는 원인으로 작용하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 4의 도시와 같이 가스가 주입되는 화학 증착로(2)에서 진공펌프(4)를 경유하여 스크러버(8)로 연통되는 배관(8)의 외주를 히팅 쟈켓(10)으로 피복시켜서 상기 배관(8)의 온도 강하가 초래되지 않게 하고 있으나, 이 방식은 진공펌프(4)의 내부에 염화 암모늄이 퇴적되는 것을 방지할 수 없는 단점이 있다.

따라서 최근에는 도 3으로 도시한 바와 같이 화학 증착로(2)의 배출측으로 콜드 트랩(T)을 개재시켜서 배기되는 염화 암모늄을 사전에 응고시켜 포집하는 방식을 주로 사용하고 있으며, 그 하나의 예로서 대한민국 특허등록 제211649호에 반도체 LPCVD 장비의 콜드 트랩이 개시되어 있다.

종래에 알려진 콜드 트랩은 화학 증착조의 배기가스가 유입되는 공간을 저온 분위기로 조성하기 위하여 냉각수단을 구비하고 있다. 더 구체적으로 콜드 트랩은 관체로 형성되고, 이 관체의 내부는 냉매 순환 통로와 배기가스 통로로 구분된 2중관 구조를 가진다. 일반적으로 콜드 트랩에는 냉매로서 프레온가스를 적용하고 있다. 프레온가스는 안정적인 물질로 그 취급이 간편한 장점을 가지고 있지만 누설 시에는 오존층을 파괴하여 환경 오염을 일으키는 문제가 있다.

따라서 콜드 트랩에서는 상기 프레온가스를 대체하는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 고안은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 열전소자를 냉매로 이용하는 구조의 콜드 트랩을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

상기의 목적에 따라 본 고안은 통상의 열전소자와, 이 열전소자의 열 발생부를 냉각시키기 위한 수냉실과, 상기 열전소자의 열 흡수부에 접합되는 냉각 휜, 그리고 상기 냉각 휜의 주변을 시일드하여 일정의 냉각실을 형성하는 하우징으로 구성된다.

상술한 구성으로 된 본 고안은 화학 증착조의 배기가스가 하우징을 거쳐 진공펌프로 흡인되게 함으로써 상기 배기가스에 함유되어 있는 염화 암모늄이 하우징의 내부에서 응고 포집되게 하는 것이며, 냉매로서 열전소자를 이용하는 것이기 때문에 환경 공해를 일으킬 염려가 없고, 또 열전소자는 열 발생부가 수냉됨에 따라 냉각 효율이 높아진다.

도 1은 본 고안에 관련된 콜드 트랩의 외관을 분해상으로 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안의 주요부 구성을 도시하는 측단면도.

도 3은 반도체 설비에 적용되는 콜드 트랩의 예를 도시하는 개략도.

도 4는 종래의 화학 증착 설비에서 배출가스의 결정화를 지연시키기 위한 수단의 일 예를 도시하는 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20 : 열전소자 22 : 수냉실

24 : 회로 수납실 26 : 휜 부착판

28 : 냉각 휜 30 : 하우징

32 : 케이블 커넥터 34 : 입수관

36 : 출수관 38 : 입구

40 : 출구

상술한 본 고안을 첨부 도면에 따른 바람직한 실시 예로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 관련된 콜드 트랩의 외관을 분해상으로 나타낸 사시도로서, 판상 형태로 된 통상의 열전소자(20)의 상방은 수냉실(22)과 직접 접촉하도록 조합되고, 이 수냉실(22)의 상측에는 상기 열전소자(20)를 전자적으로 컨트롤하기 위한 회로 수납실(24)이 설치되어 있다. 그리고 상기 열전소자(20)의 하측방은 휜 부착판(26)을 개재하여 냉각 휜(28)과 일체로 접합되어 있다.

상기 냉각 휜(28)의 주변은 하우징(30)으로 둘러싸여 일정의 공간을 냉각시키게 된다.

도면에서 열전소자(20)와 휜 부착판(26) 사이의 연결은 스터드 볼트에 의존하는 것으로 묘사되어 있으나, 반드시 이 구조로 한정되는 것은 아니다.

또 상기 회로 수납실(24)의 일측에는 케이블 커넥터(32)가 접속되어서 도시하지 않은 컨트롤러의 전자 신호를 인가하게 되어 있고, 수냉실(22)의 일측에는 입수관(34)과 출수관(36)이 연통되어서 상기 열전소자(20)의 열 발생부를 냉각시키기 위한 물이 순환될 수 있게 되어 있다.

한편, 상기 하우징(30)의 외주에는 반도체 설비로 연통되는 입구(38), 그리고 배기계통으로 연통되는 출구(40)가 대칭적으로 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 본 고안 콜드 트랩은 조립되었을 때에 도 2의 도시와 같이 냉각 휜(28)이 하우징(30)의 내측 상부에 위치하게 된다. 이 냉각 휜(28)은 열전소자(20)의 열 흡수부와 접촉하고 있음에 따라 하우징(30)의 내부에서 냉각 작용을 행하게 된다. 또 이 때의 냉각 작용은 상기 열전소자(20)의 열 발생부가 수냉실(22)에 접촉하여 냉각됨으로써 높은 효율로 진행되어 하우징(30)의 내부 분위기를 -10℃ 이하로 강하시킬 수 있다. 이 때 상기 냉각 휜(28)의 외주를 트립패널(29)로 시일드하여 놓으면 상기 냉각 휜(28)의 내측으로 염화 암모늄이 퇴적되는 것을 막을 수 있어서 보수 유지가 간편하게 된다.

한편, 냉각 온도의 조절은 도시하지 않은 콘트롤러에 연결된 케이블 커넥터(32)를 통한 전자 신호로 회로 수납실(24)에 수용된 회로기판의 작동으로 행해진다. 구체적으로 상기 열전소자(20)는 1차 냉각부(20a)와 2차 냉각부(20b)로 복수 배치될 수 있고, 이 경우에 컨트롤러를 통해 각 냉각부(20a)(20b)가 구분 작동되게 또는 동시 작동되게 할 수 있음은 물론, 각 냉각부(20a)(20b)의 온도와, 냉각 휜(28)의 온도, 그리고 수냉실(22)로 공급되는 냉각수의 온도까지 컨트롤러에서 체크되게 할 수도 있다. 또한 열전소자(20)는 직류로 동작되는 것이므로 상기 컨트롤러는 교류를 직류로 변환하는 정류 기능도 구비하고 있어야 하고 더 바람직하게는 상기 열전소자(20)로 인가되는 전압과 전류도 체크할 수 있는 기능을 겸비하는 것이 좋다.

이와 같은 구성의 본 고안 콜드 트랩도 종래의 콜드 트랩과 동일하게 화학 증착조의 배기측에 개재되어 사용된다. 사용 중에도 본 고안은 화학 증착조의 배기가스에 함유된 염화 암모늄을 하우징(30)의 내부에서 냉각 포집하는 동일한 작용을 행하는 것이나, 냉매로서 열전소자를 이용하고 그 냉각 효율을 높이기 위하여 상기 열전소자의 열 발생부를 냉각시켜 주는 구성에 특징을 가지고 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 열전소자를 냉매로 이용하는 것이기 때문에 프레온 가스의 누설 염려가 없고 수명이 반영구적이어서 보수 관리가 간편하고 저렴하게 된다.

또, 하우징이 버켓 타입으로 됨에 따라 그 내부로 퇴적되는 염화 암모늄의 제거도 용이하게 할 수 있고 냉각 효율이 좋아 염화 암모늄의 포획 효과가 우수하다.

Claims (3)

1. 통상의 열전소자(20)와, 이 열전소자(20)의 열 발생부를 냉각시키기 위한 수냉실(22)과, 상기 열전소자(20)의 열 흡수부에 접합되는 냉각 휜(28), 그리고 상기 냉각 휜(28)의 주변을 시일드하여 일정의 냉각실을 형성하는 하우징(30)으로 구성된 반도체 설비용 콜드 트랩.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열전소자(20)는 복수 배치된 구성을 특징으로 하는 반도체 설비용 콜드 트랩.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 휜(28)의 주변이 트립패널(29)로 시일드된 구성을 특징으로 하는 반도체 설비용 콜드 트랩.