KR20050017148A

KR20050017148A - Cryo Pump

Info

Publication number: KR20050017148A
Application number: KR1020030055078A
Authority: KR
Inventors: 김용권; 김영대; 강성호; 엄현섭
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-02-22

Abstract

PURPOSE: A cryo pump is provided to lengthen the lifetime thereof and protect peripheral electronic components by preventing generation of waterdrop on an outer wall thereof. CONSTITUTION: Active carbon is formed in an inside of a body. A gas supply tube(201) is connected to the body in order to supply a regenerated gas to the body. A gas exhaust tube(219) is connected to the body in order to exhaust the gas of the body. A heater is used for heating the body. The heater is operated only when the regenerated gas is supplied to the body through the gas supply tube.

Description

Cryo Pump

본 발명은 반도체 제조장치 중 진공펌프에 관한 것으로, 구체적으로는 진공펌프 중 크라이오 펌프에 관한 것이다. The present invention relates to a vacuum pump in a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a cryopump in a vacuum pump.

반도체 제조장치의 처리 챔버 등을 고 진공으로 만들기 위해서 크라이오 펌프 또는 터보 펌프가 사용되고 있다. 그 중 크라이오 펌프는 기본적으로 헬륨을 이용하여 펌프내 활성탄의 온도를 약 10K 정도까지 고 냉각시켜 챔버내에 있는 기체 또는 증기 분자를 활성탄에 응축, 흡착시킴으로써 진공을 형성하는 펌프이다.A cryo pump or a turbo pump is used to make a processing chamber or the like of a semiconductor manufacturing apparatus into a high vacuum. The cryo pump is a pump that basically cools the temperature of activated carbon in the pump to about 10K using helium to condense and adsorb gas or vapor molecules in the chamber to the activated carbon to form a vacuum.

이와 같이 크라이오 펌프는 진공을 형성하기 위해 기체 분자를 활성탄에 저장하는 방식을 채택하고 있기 때문에, 일정 기간 사용하게 되면 진공을 형성시키는 능력이 저하된다. 따라서, 상온 또는 그 이상의 온도를 갖는 재생용 가스, 예를 들어 질소 가스나 불활성 가스를 펌프 내부에 주입하여 활성탄의 표면에 흡착된 기체 분자를 제거하는 재생작업이 요구된다. Since the cryopump adopts a method of storing gas molecules in activated carbon in order to form a vacuum, the capacity to form a vacuum decreases after a certain period of use. Therefore, a regeneration operation for removing gas molecules adsorbed on the surface of activated carbon by injecting a regeneration gas having a temperature of normal temperature or higher, for example, nitrogen gas or an inert gas, into the pump is required.

도 1은 일반적인 크라이오 펌프를 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a typical cryopump.

도 1을 참조하면, 크라이오 펌프(109)에 재생용 가스를 공급하기 위한 가스공급관(101)과 가스배기관(111)이 존재한다. 일반적으로, 재생시 가스 공급관(101)을 통해 질소가스나 불활성 가스를 공급하며, 상기 가스의 온도를 조정하기 위해 가스 공급관(101)에는 히터(103)가 존재한다. 한편, 상기 가스의 공급은 밸브(105)에 의해 제어된다. 상기 밸브의 제어는 전기적 신호 또는 기계적 신호를 통한 제어일 수 있으며 상기 신호는 밸브제어라인(107)에 의해 전달된다. 상온 또는 그 이상의 온도를 갖는 재생용 가스를 펌프내로 주입하여 활성탄의 표면에 존재하는 기체 분자를 재생용 가스와 함께 외부로 배출시킴으로써 크라이오 펌프를 재생시킨다. 가스의 배출은 가스 배기관(111)과 배기펌프(115)를 이용한다. Referring to FIG. 1, there is a gas supply pipe 101 and a gas exhaust pipe 111 for supplying a regeneration gas to the cryopump 109. In general, a nitrogen gas or an inert gas is supplied through the gas supply pipe 101 during regeneration, and a heater 103 exists in the gas supply pipe 101 to adjust the temperature of the gas. On the other hand, the supply of the gas is controlled by the valve 105. The control of the valve may be control through an electrical signal or a mechanical signal and the signal is transmitted by the valve control line 107. The cryopump is regenerated by injecting a regeneration gas having a temperature of normal temperature or higher into the pump and discharging gas molecules present on the surface of the activated carbon to the outside together with the regeneration gas. The gas is discharged using the gas exhaust pipe 111 and the exhaust pump 115.

크라이오 펌프의 통상적인 사용시에는 내부가 고(高)진공으로 되어 있기 때문에 내부의 활성탄이 극저온이어도 진공 단열 효과에 의해 펌프의 외벽은 크게 냉각되지 않는다. 즉, 활성탄과 펌프의 외벽 사이에 열을 전달할 수 있는 열전달 물질이 존재하지 않기 때문에 펌프의 외벽은 활성탄의 온도에 영향을 받지 않는다. In the normal use of the cryopump, since the inside is high vacuum, the outer wall of the pump is not greatly cooled by the vacuum insulation effect even if the activated carbon inside is cryogenic. That is, the outer wall of the pump is not affected by the temperature of the activated carbon because there is no heat transfer material that can transfer heat between the activated carbon and the outer wall of the pump.

그러나, 재생용 가스를 펌프 내로 주입하면 재생용 가스가 열 전달 매체가 된다. 그래서, 비록 재생용 가스의 온도가 높더라도 활성탄의 온도가 매우 낮아 재생용 가스의 주입 후 외벽은 크게 냉각되는 현상이 발생한다. 그 결과 크라이오 펌프의 외벽에 물방울이 형성되는 문제점이 발생한다. 이는 유리나 금속을 차가운 곳에서 더운 곳으로 이동시켰을 때, 유리나 금속표면에 물방울이 맺히는 것과 같은 원리이다. However, when the regeneration gas is injected into the pump, the regeneration gas becomes a heat transfer medium. Thus, even if the temperature of the regeneration gas is high, the temperature of the activated carbon is very low, and the outer wall is greatly cooled after the injection of the regeneration gas. As a result, water droplets are formed on the outer wall of the cryopump. This is the same principle that water droplets form on the glass or metal surface when the glass or metal is moved from a cold place to a hot place.

상기와 같이 크라이오 펌프의 재생시 외벽에 생기는 물방울은 주변 전기기기에 영향을 주거나, 펌프 외벽의 부식 등 크라이오 펌프의 수명을 단축시키기도 한다. As described above, water droplets generated on the outer wall during the regeneration of the cryopump may affect the peripheral electrical equipment or shorten the life of the cryopump, such as corrosion of the outer wall of the pump.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개선된 크라이오 펌프를 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an improved cryopump to solve the above problems.

본 발명은 크라이오 펌프 외벽을 감싸는 히터가 존재하여 상기 재생용 가스를 공급하는 동안에만 상기 히터를 작동시켜 물방울 형성(結露)을 방지하는 것이다.The present invention is to prevent the formation of water droplets by operating the heater only while the heater for enclosing the cryo pump outer wall is supplied to supply the regeneration gas.

구체적으로 반도체 처리 챔버를 진공으로 만들기 위한 크라이오 펌프에 있어서, 상기 펌프의 몸체를 감싸는 히터를 포함하되, 상기 히터는 재생용 가스가 공급될 때에만 작동하는 히터인 것을 특징으로 한다. Specifically, in the cryo pump for making the semiconductor processing chamber into a vacuum, it includes a heater surrounding the body of the pump, the heater is characterized in that the heater that operates only when the regeneration gas is supplied.

크라이오 펌프는 외벽과 기체 분자를 응축, 흡착하는 활성탄, 재생용 가스를 주입할 수 있는 가스 공급수단과 가스를 배기할 수 있는 가스 배기수단을 포함한다.The cryopump includes activated carbon for condensing and adsorbing the outer wall and gas molecules, gas supply means for injecting regeneration gas, and gas exhaust means for exhausting the gas.

상기 가스 공급수단은 재생용 가스를 가열할 수 있는 히터와 상기 재생용 가스의 공급여부를 결정하는 밸브, 그리고 상기 밸브를 작동시키기 위해 전기적 또는 기계적 신호를 전달하는 밸브제어라인으로 구성된다. 한편, 상기 가스 배기수단은 상기 재생용 가스를 배기하기 위한 펌프와 배기여부를 결정하는 밸브로 구성된다. The gas supply means is composed of a heater capable of heating the regeneration gas, a valve for determining whether the regeneration gas is supplied, and a valve control line for transmitting an electrical or mechanical signal to operate the valve. On the other hand, the gas exhaust means is composed of a pump for exhausting the regeneration gas and a valve for determining whether or not to exhaust.

일 실시예로 상기 밸브를 작동시키는 전기적 신호는 전류일 수 있다. 전류인 경우 전류의 흐름여부를 기준으로 상기 밸브가 개폐될 수 있으며, 이때 밸브의 일 실시예로 상기 밸브는 솔레노이드 밸브 등일 수 있다. In one embodiment, the electrical signal for actuating the valve may be a current. In the case of a current, the valve may be opened or closed based on whether the current flows. In this embodiment, the valve may be a solenoid valve.

일 실시예로 상기 밸브를 작동시키는 기계적 신호는 압력일 수 있다. 압력인 경우 유압 또는 공압으로 상기 밸브가 개폐될 수 있다. In one embodiment, the mechanical signal for actuating the valve may be pressure. In the case of pressure, the valve may be opened or closed by hydraulic pressure or pneumatic pressure.

한편, 재생용 가스를 공급하는 동안에만 히터를 작동시키기 위해서는 상기 밸브제어라인을 통해 전달되는 신호를 이용하여 상기 히터를 작동시킬 수 있는 스위치를 구비함으로써 이루어질 수 있다. 상기 스위치는 상기 밸브제어라인에서 분기된 라인의 끝단에 위치하며 라인을 통해 전달되는 전기적 또는 기계적 신호를 이용하여 전류의 차폐를 결정하는 스위치이다. 이는 밸브를 개폐하는 신호와 히터를 작동시키는 신호를 공유함으로써 이루어 진다. On the other hand, in order to operate the heater only while supplying the regeneration gas may be made by having a switch for operating the heater by using a signal transmitted through the valve control line. The switch is located at the end of the line branched from the valve control line is a switch for determining the shielding of the current using an electrical or mechanical signal transmitted through the line. This is done by sharing the signal to open and close the valve and the signal to activate the heater.

스위치는 전기적 신호에 따라 온-오프되는 스위치와 기계적 신호에 따라 온-오프되는 스위치를 사용할 수 있다. 예컨데, 전기적 신호인 전류에 따라 온-오프되는 스위치는 계전기일 수 있으며, 기계적 신호인 압력에 따라 온-오프되는 스위치는 압력 스위치일 수 있다. The switch may use a switch that is on-off according to an electrical signal and a switch that is on-off according to a mechanical signal. For example, a switch that is on-off according to an electric signal current may be a relay, and a switch that is on-off according to a pressure that is a mechanical signal may be a pressure switch.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey.

도 2는 본 발명에 따른 크라이오 펌프의 바람직한 실시 형태를 나타낸 개략도이다. 2 is a schematic view showing a preferred embodiment of the cryopump according to the present invention.

도 2를 참조하면, 크라이오 펌프(215)에 재생용 가스를 공급하기 위한 가스공급관(201)과 가스 배기관(219)이 존재한다. 상기 가스 공급관(201)에는 가스의 온도를 조정하기 위한 히터(203)와 가스의 공급을 제어하기 위한 밸브(205)가 존재한다. 예컨데, 상기 밸브(205)의 제어는 전기적 신호 또는 기계적 신호를 통한 제어일 수 있다. 한편, 상기 신호는 밸브제어라인(207)을 통해 전달되며 전달되는 신호는 기계적 신호 예컨데 유압 또는 공압이거나, 전기적 신호 예컨데 전류이다. 또한, 상기 밸브제어라인(207) 상에는 상기 신호를 밸브(205) 방향 이외의 방향으로 전환시킬 수 있는 T형 연결부(209)가 존재한다. 상기 T형 연결부(209)에서 분리된 신호를 받는 스위치(211)가 존재한다. 상기 스위치(211)는 히터의 온-오프를 결정하는 스위치(211)이다.Referring to FIG. 2, there is a gas supply pipe 201 and a gas exhaust pipe 219 for supplying a regeneration gas to the cryopump 215. The gas supply pipe 201 includes a heater 203 for adjusting the temperature of the gas and a valve 205 for controlling the supply of the gas. For example, the control of the valve 205 may be control through an electrical signal or a mechanical signal. On the other hand, the signal is transmitted through the valve control line 207 and the transmitted signal is a mechanical signal such as hydraulic or pneumatic, or an electrical signal such as current. In addition, the valve control line 207 has a T-shaped connection portion 209 capable of converting the signal in a direction other than the direction of the valve 205. There is a switch 211 that receives a signal separated from the T-shaped connection portion 209. The switch 211 is a switch 211 that determines the on-off of the heater.

따라서, 밸브제어라인(207)을 통해 가스 공급 신호를 전달하면 밸브(205)를 여는 작동뿐만 아니라 동시에 히터(215)를 작동시킨다. 가스의 배출은 가스 배기관(219), 밸브(221) 그리고 배기펌프(223)를 이용한다. Therefore, when the gas supply signal is transmitted through the valve control line 207, not only the operation of opening the valve 205 but also the heater 215 is operated at the same time. The gas is discharged using the gas exhaust pipe 219, the valve 221, and the exhaust pump 223.

크라이오 펌프의 외벽에 생기는 물방울을 방지함으로써 크라이오 펌프의 수명을 연장시키고 주변 전자기기를 보호할 수 있다. By preventing water droplets on the outer walls of the cryo pump, the life of the cryo pump can be extended and the surrounding electronic devices can be protected.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : 가스 공급관 103 : 히터101: gas supply pipe 103: heater

105 : 밸브 107 : 밸브제어라인105: valve 107: valve control line

109 : 크라이오 펌프 111 : 가스 배기관109: cryopump 111: gas exhaust pipe

113 : 밸브 115 : 배기 펌프113 valve 115 exhaust pump

201 : 가스 공급관 203 : 히터201: gas supply pipe 203: heater

205 : 밸브 207 : 밸브제어라인205: valve 207: valve control line

209 : T자형 연결부 211 : 스위치209: T-shaped connection 211: switch

213 : 에너지원 215 : 히터213: energy source 215: heater

217 : 크라이오 펌프 219 : 가스 배기관217: cryo pump 219: gas exhaust pipe

221 : 밸브 213 : 가스배기 펌프 221 valve 213 gas exhaust pump

Claims

Body;

Activated carbon installed in the body;

A gas supply pipe connected to the body and supplying a regeneration gas;

A gas exhaust pipe connected to the body and capable of exhausting gas;

A cryopump comprising a heater capable of heating the body.

The method of claim 1,

The heater operates only when supplying the regeneration gas through the gas supply pipe.

The method of claim 1,

The cryo pump

A valve installed in the gas supply pipe to determine whether to supply gas for regeneration;

A valve control line transmitting a signal for opening and closing the valve;

A switch positioned at an end of a line branched from the valve control line, the switch turning on and off the heater by using a signal transmitted through the valve control line;

The cryopump further comprises an energy source capable of supplying energy to the heater according to the on-off of the switch.

The method of claim 3, wherein

Signal for opening and closing the valve

A cryo pump, characterized by a change in pressure.

The method of claim 4, wherein

The switch is a cryo pump, characterized in that the switch is a pressure switch on-off in accordance with the change in pressure.