KR20020088473A - 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치 - Google Patents

칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 장치(vacuum system)에 대한 것으로, 보다 상세하게는 칠러(chiller)에 사용되는 용액의 누수를 감지하여 칠러 용액의 유동을 정지시키는, 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치에 대한 것이다. 종래 기술에 따른 진공 장치는 칠러 용액이 누수되는 경우, 작업자에 의해 인위적으로 칠러의 작동을 정지시키지 않으면 칠러 용액은 계속 누수된다. 따라서 챔버 내부의 오염과 누전, 진공 장치의 고장이 발생된다.
본 발명에 따른 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치는 칠러 용액의 누수를 감지하여 칠러 용액의 순환을 정지시킬 수 있으므로, 칠러 용액의 누수로 인한 안전 사고 발생, 진공 장치의 장기간 가동 중단 등으로 인한 경제적, 생산성 저하 등을 방지 할 수 있다.

Description

칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치{Vacuum system having leak protection apparatus for solution for chiller}
본 발명은 진공 장치(vacuum system)에 대한 것으로, 보다 상세하게는 칠러(chiller)에 사용되는 용액의 누수를 감지하여 칠러 용액의 유동을 정지시키는, 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치에 대한 것이다.
진공 장치는 박막(thin film) 또는 자연적으로 존재하지 않는 물질의 형성 등에 이용되며, 그 방법에 따라 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition method; CVD method)과 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition method; PVD method)등으로 분류된다. 일반적으로 반도체 산업에서는 실리콘 산화막, 절연층, 배선층 등을 화학 기상 증착법으로 형성한다.
화학 기상 증착법은 증착하고자 하는 물질이 포함된 가스를 챔버(chamber)에 주입하여, 열 등을 가해 화학 반응을 일으킴으로써 모재에 증착막을 형성시키는 방법이다. 화학 기상 증착 장치는 대부분의 진공 장치와 같이 증착 막이 형성되는 챔버, 챔버에 진공을 형성하는 진공 펌프(vacuum pump), 증착막의 원 재료인 소오스 가스(source gas) 및 챔버와 가스 주입부 등의 온도를 조절하는 칠러(chiller) 등으로 이루어진다.
진공은 증착막의 원활한 형성 및 순도 증가를 위한 것으로, 반도체 산업의 화학 기상 증착 시에는 일반적으로 0.5~150 torr의 진공이 형성된다. 진공 장치(210)에는 터보 몰큘러 펌프(turbo molecular pump), 디퓨전 펌프(diffusion pump), 로터리 펌프(rotary pump), 이온 펌프(ion pump), 크라이오 펌프(cryo pump) 등이 있으며, 챔버(10)에 형성하고자 하는 분위기와 진공 정도 및 경제성 등을 고려하여 선택한다. 일반적으로 챔버는 진공 펌프에 의해 형성된 진공이 유지되도록 리크(leak) 정도가 비교적 적고 화학 반응 및 고온에 견딜 수 있도록 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질 등의 재질로 이루어진다.
열 교환기(heat exchanger)와 펌프(pump)를 포함하는 칠러는 단어 자체의 의미인 냉각의 기능 이외에도 챔버 또는 가스 주입부 등을 가열시키는 역할을 한다. 따라서, 제공되는 가스 소오스가 낮은 온도로 인해 챔버 내벽에서 응축되는 현상은 챔버와 가스 주입부 또는 웨이퍼 홀더(wafer holder)를 가열함으로서 방지 될 수 있으며, 증착막 형성 시 발생되는 고온으로 인해 챔버와 연결 부위의 고무 오링(O-ring)등을 포함한 진공 장치가 열 변형되는 현상은 챔버를 냉각시킴으로써 방지될 수 있다.
일반적으로 칠러 용액은 물, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 부동액 및 증류수 등이 사용되며, 사용되는 온도 범위에서 증발 또는 응축되지 않고 화학적으로 안정한 물질을 선택하여 사용한다.
도면을 참조하여 종래 기술에 따른 진공 장치를 설명하겠다.
도 1은 종래 기술에 따른 진공 장치의 개략도이다.
종래 기술에 따른 진공 장치(100)는, 웨이퍼(1)가 안착되는 웨이퍼 홀더(3)를 포함하는 챔버(110)와, 챔버(110)의 일측에 형성된 가스 주입부(140)와, 챔버(110)와 연결된 진공 펌프(20)와, 챔버(110)와 가스 주입부(140) 벽면에 형성된 칠러 용액 유동부(60) 및 칠러 용액 유동부(60)와 튜브(70)에 의해 연결된 칠러(30)를 포함한다.
또한 상술한 구성 요소 외에도, 웨이퍼 홀더(3)에 열을 가하는 열원과 진공게이지(vacuum gauge) 등의 부가적인 요소를 갖는다.
동작을 설명하면, 진공 펌프(20)에 의해 챔버(220)에 진공이 형성되면, 챔버(220)의 온도를 조절하기 위해 칠러(30)가 작동한다. 칠러(30) 내부의 열 교환기(33)에 의해 온도가 조절된 칠러 용액은 펌프(35)에 의해 펌핑되어 튜브(70)를 통해 챔버(110)와 가스 주입부(140)등의 벽 내부에 형성된 칠러 용액 유동부(60)로 이동되고, 튜브(70)를 통해 다시 칠러(30)로 되돌아온다(화살표는 칠러 용액의 흐름을 나타낸 것이다.). 이와 같은 방법에 의해 칠러 용액이 순환됨으로써 챔버(110)와 가스 주입부(140) 등의 온도가 조절된다. 챔버(110)와 가스 주입부(140) 등이 소정의 온도로 조절되면, 가스 주입부(140)를 통해 소오스 가스가 주입되고, 일련의 화학 반응에 의해 웨이퍼(1)에 증착막이 형성된다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 진공 장치(100)에는 칠러 용액 유동부(60)에 산화, 열 변형 또는 칠러 용액 유동부(60)의 이물질에 의한 막힘 등에 의해 미세한 리크가 형성되어 칠러 용액이 누수되는 문제가 발생된다.
칠러 용액의 누수는 챔버(110) 내부의 오염과 누전 등의 문제이외에도, 값비싼 진공 펌프(20)를 포함한 진공 장치의 고장 등을 유발시킨다. 따라서 작업자에 의해 인위적으로 칠러의 가동이 중단되지 않고 칠러 용액의 누수가 지속되면, 안전 사고 발생, 진공 장치의 장기간 가동 중단 등으로 인한 경제적, 생산력 저하 등의 문제가 초래된다.
본 발명의 목적은 칠러 용액의 누수를 자동으로 감지하여 칠러 용액의 순환을 정지시킬 수 있는, 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 진공 장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치의 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1 : 웨이퍼3 : 웨이퍼 홀더
20 : 진공 펌프30 : 칠러
33 : 열 교환 장치35 : 펌프
60 : 칠러 용액 유동부70 : 튜브
100, 200 : 진공 장치110, 210 : 챔버
140, 240 : 가스 주입부250 : 센서
253 : 제어부254 : 공압 밸브
255 : 칠러 용액의 누수 방지 장치
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치는, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 홀더를 포함하는 챔버와, 챔버의 일측에 형성된 가스 주입부와, 챔버와 연결된 진공 펌프와, 챔버와 가스 주입부 벽면에 형성된 칠러 용액 유동부, 및 칠러 용액 유동부와 연결된 칠러를 포함하는 진공 장치에 있어서, 챔버에 형성된 칠러 용액의 누수를 감지하는 센서와 그 센서로부터 수신된 전기적 신호에 대한 기계적 작동을 결정하여 지시하는 제어부 및 그 제어부에 의해 조절되고 칠러 용액 유동부와 칠러 사이의 튜브와 연결된 공압 밸브를 포함하는 칠러 용액의 누수 방지 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 센서는 칠러 용액을 감지 할 수 있는 액체 감지 센서인 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치의 개략도이다.
도 2에 따른 본 발명에 따른 진공 장치(200)는, 웨이퍼(1)가 안착되는 웨이퍼 홀더(3)를 포함하는 챔버(210)와, 챔버(210)의 일측에 형성된 가스 주입부(240)와, 챔버(210)와 연결된 진공 펌프(20) 및 챔버(210)와, 가스 주입부(240) 벽면에형성된 칠러 용액 유동부(60), 및 칠러 용액 유동부(60)와 연결된 칠러(30)를 포함한다.
또한 챔버(110)에 형성된 센서(250)와, 센서(250)와 연결된 제어부(253), 및 제어부(253)에 의해 조절되고 칠러 용액 유동부(60)와 칠러(30) 사이에 위치하여 연결된 공압 밸브(254)를 포함하는 칠러 용액의 누수 방지 장치(255)를 더 포함한다.
센서(250)는 챔버(210)와 가스 주입부(240)의 내부 또는 외부에 위치하며, 액체를 감지 할 수 있는 센서(250)인 것이 바람직하다. 센서(250)는 제어부(253)와 연결되고, 공압 밸브(254)는 제어부(253)에 의해 열림(on)과 닫힘(off)이 조절된다. 이와 같은 공압 밸브(245)는 칠러 용액 유동부(60)와 칠러(30) 사이의 위치하며 튜브(70)에 의해 연결된다.
본 발명에 따른 칠러 용액의 누수 방지 장치(255)를 포함하는 진공 장치(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 진공 펌프(20)에 의해 챔버(210)에 진공이 형성되면, 챔버(210)의 온도를 조절하기 위해 칠러(30)가 작동한다. 칠러(30) 내부의 열 교환기(33)에 의해 온도가 조절된 칠러 용액은 펌프(35)에 의해 펌핑되어 튜브(70)를 통해 챔버(210)와 가스 주입부(240)등의 벽 내부에 형성된 칠러 용액 유동부(60)로 이동된다(화살표는 칠러 용액의 흐름을 나타낸 것이다).
진공 장치(200)의 누수가 센서(250)에 의해 감지되지 않으면, 칠러 용액이 순환되어 챔버(210)와 가스 주입부(240) 등의 온도가 조절된다. 챔버(210)와 가스주입부(240) 등이 소정의 온도로 조절되면, 가스 주입부(240)를 통해 소오스 가스가 주입되고, 일련의 화학 반응에 의해 웨이퍼(1)에 증착막이 형성된다.
반면에 챔버(210)와 가스 주입부(240) 등의 벽 내부에 형성된 칠러 용액 유동부(60)에 리크가 발생되어 칠러 용액이 외부로 누수되면, 센서(250)에 의해 누수가 감지되어 제어부(253)에 전기적 신호가 전달된다.
제어부(253)는 수신된 칠러 용액 누수 신호에 대해 공압 밸브(254)의 닫힘을 결정하고, 닫힘 신호를 공압 밸브(254)에 전달한다. 제어부(253)는 신호 전달을 위한 시스템 와이어링 디스트리뷰션 인쇄회로기판(system wiring distribution printed circuit board)과 뉴메틱 보드(pneumatic board) 등의 전자 부품을 포함한다.
이어, 칠러(30)와 칠러 용액 유동부(60) 사이의 두 개의 튜브(70; 출구 튜브/입구 튜브)에 위치하는 두 개의 공압 밸브(254)가 닫힘으로써, 칠러 용액의 유동이 정지된다. 이 때, 공압 밸브(254)는 제어부(253)와 전기적으로 연결되어 있으며, 제어부(253)로부터 수신된 닫힘 신호에 의해 공기압이 조절됨으로써 닫힘 상태가 된다. 공압 밸브(254)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)라고 명칭하기도 하며, 수신된 전기적 신호에 대해 솔레노이드 코일(solenoid coil)이 작동함으로써 공기압이 조절되어 열림과 닫힘이 결정된다.
이와 같은 칠러 용액의 누수 방지 장치(255)에 의해 칠러 용액의 순환이 정지됨으로써, 칠러 용액의 누수에 의한 진공 장치의 손상 및 고장 등이 방지된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
예를 들면, 하나의 칠러에 대해 복수개의 진공 장치를 연결되어 있으며, 그 중 칠러 용액의 리크가 발생된 진공 장치만 칠러 용액의 순환이 정지되도록 할 수 있다. 또한 칠러 용액의 누수 방지 장치는 화학적 기상 증착 장치뿐 아니라 물리적 기상 증착 장치 등에 이용될 수 있고, 진공 장치 뿐 아니라 용액의 누수가 우려되는 장치에도 이용될 수 있다.
본 발명의 구조를 따르면 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치를 제공함으로써, 칠러 용액의 누수를 감지하여 칠러 용액의 순환을 정지시킬 수 있다.
따라서, 챔버 내부의 오염과 누전 등의 문제 및 진공 펌프를 포함한 진공 장치의 오염 및 고장 등을 방지함으로써, 안전 사고 발생, 진공 장치의 장기간 가동 중단 등으로 인한 경제적, 생산력 저하 등을 방지 할 수 있다

Claims (2)

  1. 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 홀더를 포함하는 챔버와, 챔버의 일측에 형성된 가스 주입부와, 챔버와 연결된 진공 펌프와, 챔버와 가스 주입부 벽면에 형성된 칠러 용액 유동부 및 칠러 용액 유동부와 연결된 칠러를 포함하는 진공 장치에 있어서,
    상기 챔버에 형성된 칠러 용액의 누수를 감지하는 센서와 상기 센서로부터 수신된 전기적 신호에 대한 기계적 작동을 결정하여 지시하는 제어부 및 상기 제어부에 의해 조절되고 상기 칠러 용액 유동부와 상기 칠러 사이의 튜브와 연결된 공압 밸브를 포함하는 칠러 용액의 누수 방지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 칠러 용액의 누수 방지 장치를 갖는 진공 장치.
  2. 상기 센서는 액체 감지 센서인 것을 특징으로 하는 칠러 용액의 누수 감지 장치를 갖는 진공 장치.
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