KR20050027697A - 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프에 관한 것으로서, 이를 위한 구성으로 본 발명은 원통형상의 펌프 하우징 본체(10)와; 상기 펌프 하우징 본체(10) 저부의 펌프 하우징 베이스(20)와; 상기 펌프 하우징 베이스(20)의 중앙에서 수직으로 결합되어 축구동하는 모터(30)와: 상기 모터(30)의 상단부측에 회전 가능하게 축결합되는 로터(40)와; 상기 로터(40)의 외측으로 구비되면서 상기 펌프 하우징 베이스(20)에 결합되고, 상기 로터(40)와의 서로 마주보는 면간으로 상호 반대로 경사지는 블레이드(41)(51)를 형성하여 이들 사이에서 진공압이 발생되도록 하는 스테이터(50)와; 상기 펌프 하우징 베이스(20)에 장착되어 상기 펌프 하우징 베이스(20)의 온도를 감지하는 온도 감지 수단(60)과; 상기 펌프 하우징 베이스(20)의 주면을 따라 내장되면서 상기 온도 감지 수단(60)을 통해 감지되는 신호에 의해 상기 펌프 하우징 베이스(20)를 가열하도록 하는 히팅수단(70)과; 상기 펌프 하우징 베이스(70)의 냉각수 홀(21)측으로의 냉각수 유동을 단속 및 유동량을 조절하는 냉각수량 조절수단(80); 및 상기 온도 감지 수단(60)으로부터 감지되는 온도에 의해 상기 히팅수단(70)과 냉각수량 조절수단(80)을 제어하는 컨트롤러(90)로서 구비되면서 공정 챔버로부터 잔류 가스의 배출시 폴리머 흡착이 방지될 수 있도록 하는 것이다.

Description

반도체 설비용 배기장치의 진공펌프{Vaccum pump of exhaust apparatus for semiconductor equipment}

본 발명은 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버의 내부로부터 잔류 가스를 강제 배기시키는 과정에서 지나친 냉각으로 인한 토출구측 폴리머 증착이 방지되게 함으로써 안정된 펌핑 작용과 함께 사용 수명이 보다 연장되도록 하면서 경제적인 관리가 가능토록 하는 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 설비 중 에칭 설비에는 공정 수행에 필요한 적절한 공정 가스가 공정 챔버에 공급된다.

즉 웨이퍼에 필요로 하는 패턴을 형성하는 에칭 공정 수행 시 공정 챔버의 내부로 웨이퍼를 안치시킨 상태에서 소정의 공정 가스를 주입하는 동시에 RF 파워를 인가하게 되면 웨이퍼의 상측에서 플라즈마가 형성되면서 이 플라즈마가 웨이퍼에 충돌하는 작용에 의해서 웨이퍼에는 필요로 하는 형상으로 패턴이 이루어지게 되는 것이다.

도 1은 이와 같은 에칭 설비의 개략적인 구성을 도시한 것으로서, 공정 챔버(1)의 내부에는 웨이퍼(W)가 얹혀지는 정전 척(2)이 구비되고, 이 정전 척(2)의 직상부로부터는 공정 가스가 주입되며, 공정이 수행되고 난 직후 잔류 가스는 정전 척(2) 하부의 배기 라인(3)을 통해서 진공압에 의해 강제 배출되도록 하고 있다.

이때 배기 라인(3)에서 공정 챔버(1) 내의 잔류 가스를 강제 배출시키도록 하는 구성이 진공 펌프(4)이다.

진공 펌프(4)는 도 2에서와 같이 통상 원통형상의 펌프 하우징 본체(410)와 이 본체 하우징 본체(410)의 하단부에 결합되는 펌프 하우징 베이스(420), 그리고 중앙에는 모터(430)가 위치되고, 이 모터(430)의 구동축(431)에는 로터(440)가 동시에 회전 가능하게 결합되며, 이 로터(440)의 외측에는 로터(440)를 감싸는 구조로 스테이터(450)가 형성되도록 하고 있는 바 이때 스테이터(450)는 모터 하우징 본체(410)에 견고하게 고정되면서 회전자인 로터(440)에 대해서 고정자로서 구비도록 한다.

이들 로터(440)와 스테이터(450)는 서로 마주보는 면간 소정의 폭으로 이격되면서 이들 마주보는 면에는 각각 상대의 주면에 닿지 않도록 하는 블레이드(441)(451)가 형성되도록 하고 있다.

즉 로터(440)와 스테이터(450)의 서로 마주보는 면에 각각 서로 반대의 각도로 경사각을 갖는 블레이드(441)(451)가 일체로 형성되도록 하되 이들 블레이드(441)(451)는 수직의 방향을 따라 겹쳐지지 않게 엇갈리도록 하면서 형성되도록 하고 있다.

따라서 로터(440)가 모터(430)의 구동에 의해서 회전하게 되면 그 외측에 구비되는 스테이터(450)와의 서로 반대의 경사각을 갖도록 한 각 블레이드(441)(451) 사이에서 강력한 진공압이 발생되도록 하여 이 진공압에 의해서 공정 챔버내의 잔류 가스가 원활하게 배출되도록 한다.

한편 진공 펌프(4)는 모터(430)의 과열이 방지되도록 하고자 이 모터(430)의 내부에는 온도 센서(432)가 구비되도록 하면서 모터(430)의 하단부측 펌프 하우징 베이스(420)의 하부에는 냉각수 홀(421)이 형성되도록 하여 온도 센서(432)에서 체크되는 온도가 일정 이상이 되면 냉각수 홀(421)로 일정량의 물(약 90ℓ/h)이 흐르게 하여 모터(430)의 내부 온도를 일정 수준으로 유지되게 함으로서 펌프 페일(pump fail)이 방지되도록 하고 있다.

하지만 모터(430)의 온도를 체크하는 온도 센서(432)는 통상 도면에서와 같이 모터(430)의 상측에 구비되도록 하고 있으므로 모터(430)에서의 온도 상승으로 인한 냉각수 홀(421)을 통한 냉각수를 유동 시 모터(430)에서는 비록 적정 수준의 온도가 유지되는 반면 냉각수 홀(421)에 인접하면서 잔류 가스를 토출하게 되는 펌프 하우징 베이스(420) 일측으로 형성한 가스 토출구(422)에서는 모터(430)보다 낮은 온도를 형성하게 되므로 배기 가스 중 폴리머들이 가스 토출구(422)측 배기 라인의 주면에 흡착되면서 배기를 저하시키는 문제가 있다.

또한 가스 토출구(422)측의 배기 라인들이 폴리머들의 흡착에 의해 점차 직경이 작아지게 되면 급기야는 배기가 원활하게 이루어지지 않게 되면서 심각한 공정 오류를 유발시킴과 동시에 펌프 페일로 인해 펌프의 교체가 불가피한 보다 심각한 문제도 발생하게 된다.

한편 폴리머의 흡착이 심해지게 되면 펌프를 교체하여 수리를 해야 하므로 보수 유지 비용이 상승될 뿐만 아니라 항상 예비로 진공펌프를 다수 구비하고 있어야 하는 대단히 경제적인 부담이 큰 또 다른 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 냉각수 홀이 형성되는 펌프 하우징의 베이스에 히팅 수단과 함께 온도 체크 수단이 동시에 구비되면서 체크되는 온도에 따라서 냉각수 홀을 지나는 냉각수량이 자동으로 조절되도록 하여 항시 가스 토출구가 소정의 온도 이상으로 유지되도록 하여 폴리머 흡착이 방지되게 함으로써 원활한 배기가 수행될 수 있도록 하는 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 흡착 폴리머에 의한 배기력 안정으로 공정 수행 및 펌프 구동을 안정적으로 수행되게 함으로써 설비의 안정되고 경제적인 관리 및 유지가 용이한 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원통형상의 펌프 하우징 본체와; 상기 펌프 하우징 본체의 저부를 커버하도록 결합되며, 중앙에는 냉각수 홀이 형성되고, 일측으로는 가스 토출구가 형성되도록 하는 펌프 하우징 베이스와; 상기 펌프 하우징 베이스의 중앙에서 수직으로 결합되어 축구동하는 모터와: 상기 모터의 상단부측 구동축에 회전 가능하게 축결합되는 로터와; 상기 로터의 외측으로 구비되면서 상기 펌프 하우징 베이스에 결합되고, 상기 로터와의 서로 마주보는 면간으로 상호 반대로 경사지는 블레이드를 형성하여 상기 블레이드의 사이에서 진공압이 발생되도록 하는 스테이터와; 상기 펌프 하우징 베이스에 장착되어 상기 펌프 하우징 베이스의 온도를 감지하는 온도 감지 수단과; 상기 펌프 하우징 베이스의 주면을 따라 내장되면서 상기 온도 감지 수단을 통해 감지되는 신호에 의해 상기 상기 펌프 하우징 베이스를 가열하도록 하는 히팅수단과; 상기 펌프 하우징 베이스의 냉각수 홀측으로의 냉각수 유동을 단속 및 유동량을 조절하는 냉각수량 조절수단; 및 상기 온도 감지 수단으로부터 감지되는 온도에 의해 상기 히팅수단과 냉각수량 조절수단을 제어하는 컨트롤러로서 이루어지도록 하는 구성이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 3에서와 같이 일반적으로 반도체 설비에서 공정 수행이 완료되고 난 직후 공정 챔버의 내부에 잔류하는 가스를 강제 배기시키는 배기장치 중 진공압을 발생시키는 진공펌프에 대한 것이다.

이러한 반도체 설비의 배기장치에서 진공펌프는 크게 펌프 하우징 본체(10)와 펌프 하우징 베이스(20)와 모터(30)와 로터(40)와 스테이터(50)로서 구비되는 구성인 바 이에 본 발명은 상기한 구성에 온도 감지 수단(60)과 히팅수단(70)과 냉각수량 조절수단(80)과 컨트롤러(90)가 부가되도록 하는 구성이다.

다시 말해 펌프 하우징 본체(10)와 펌프 하우징 베이스(20)과 모터(30)와 로터(40) 및 스테이터(50)는 종전에도 배기장치의 진공펌프를 이루는 종래의 구성과 대동소이하다.

즉 펌프 하우징 본체(10)는 내부가 상하로 관통된 원통형상으로 이루어지는 구성이고, 펌프 하우징 베이스(20)는 펌프 하우징 본체(10)의 하단부와 플랜지 결합되면서 펌프 하우징 본체(10)의 개방된 저부를 커버하도록 하는 구성으로, 중앙은 수직으로 개방되는 통형상이며, 저면에는 소정의 직경으로 냉각수 홀(21)이 형성되도록 하되 이 냉각수 홀(21)은 저부로부터 캡(22)이 결합되면서 폐쇄되는 공간을 이루도록 한다. 그리고 펌프 하우징 베이스(20)의 일측으로는 가스 토출구(23)가 형성된다.

모터(30)는 외부로부터 인가되는 전원에 의해 구동력을 발생하게 되는 구성으로서, 수직으로 개방되는 펌프 하우징 베이스(20)의 통형상인 중앙에 견고하게 수직의 방향으로 고정되도록 하는 구성인 바 일측으로부터는 구동 전원이 인가되도록 한다. 이러한 모터(30)의 내부에는 모터(30)의 과열을 방지하기 위한 온도 센서(미도시)가 장착되는데 온도 센서는 통상 모터(30)의 상부측에 구비되는 경우가 일반적이다.

모터(30)로부터는 중앙에서 상측으로 구동축(31)이 일부 돌출되며, 이 구동축(31)에는 모터(30) 및 모터(30)를 외부에서 커버하는 통형상의 펌프 하우징 베이스(20)의 외측을 감싸는 구성으로 축결합되도록 로터(40)를 구비한다. 즉 로터(40)는 모터(30)의 구동에 의해 회전하도록 하는 실질적인 진공압을 발생시키게 되는 구성인 바 이 로터(40)의 외주면으로는 소정의 간격을 두고 블레이드(41)를 형성하되 블레이드(41)는 소정의 경사각을 가지는 형상으로 구비된다.

그리고 스테이터(50)는 로터(40)의 외측에서 로터(40)의 외주면과 소정의 폭으로 이격되도록 구비하면서 하단부는 펌프 하우징 베이스(20)에 견고하게 결합되도록 하며, 이러한 로터(40)와 마주보는 면에는 로터(40)에 형성한 블레이드(41)와는 경사각이 반대로 이루어지면서 상하 이격되는 공간의 사이로 블레이드(51)가 형성되도록 한다.

따라서 모터(30)와 스테이터(50)는 펌프 하우징 베이스(20)에 견고하게 고정되는 구성인데 반해 로터(40)는 모터(30)와 스테이터(50)의 사이에서 회전 가능하게 구비되는 구성이다.

이와 같은 구성은 종전의 반도체 설비에서 배기장치에 장착되는 진공펌프의 구성과 대동소이하다.

이에 본 발명은 온도 감지 수단(60)과 히팅수단(70)과 냉각수량 조절수단(80) 및 컨트롤러(90)가 구비되도록 하는 구성으로, 온도 감지 수단(60)은 펌프 하우징 베이스(20)에 내장되면서 펌프 하우징 베이스(20)의 온도 상태를 지속적으로 체크할 수 있도록 하는 구성이다. 온도 감지 수단(60)은 특히 펌프 하우징 베이스(20)의 하부에 장착되도록 하되 보다 바람직하게는 펌프 하우징 베이스(20)의 가스 토출구(23)에 가까운 위치인 냉각수 홀(21)과 가스 토출구(23)의 사이에 내장되도록 한다.

히팅수단(70)은 펌프 하우징 베이스(20)를 가열하도록 하는 구성으로서, 이러한 히팅수단(70) 또한 온도 감지 수단(60)과 마찬가지로 펌프 하우징 베이스(20)의 하부에 장착되도록 하면서 특히 가스 토출구(23)측을 집중 가열할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

냉각수량 조절수단(80)은 펌프 하우징 베이스(20)의 하단부에 형성되는 냉각수 홀(21)로 냉각수의 공급을 단속 및 공급량을 조절할 수 있도록 구비되는 일종의 밸브부재이다. 한편 공정 설비에서 통상 복수로 구비되는 공정 챔버에는 각각 진공 펌프가 구비되도록 하고 있으나 이러한 복수의 진공 펌프에는 하나의 냉각수량 조절수단(80)을 통해 냉각수를 공급받도록 하는 것도 보다 바람직하다.

컨트롤러(90)는 온도 감지 수단(60)으로부터 감지되는 온도를 체크하여 히팅수단(70)과 냉각수량 조절수단(80)을 적절히 조절하여 펌프 하우징 베이스(20)의 온도가 일정한 수준을 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 구성이다. 한편 컨트롤러(90)는 메인 설비의 컨트롤러와도 연결되어 자동으로 제어될 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

일단 본 발명에서는 모터(20)가 구동되기 전에는 컨트롤러(90)에 의해 냉각수량 조절수단(80)은 완전히 닫혀지도록 함으로써 펌프 하우징 베이스(20)의 하단부측 냉각수 홀(21)측으로의 냉각수 공급이 차단되도록 한다.

이러한 상태에서 공정이 완료된 직후 모터(20)가 구동하기 시작하면 모터(20)의 구동열에 의해 모터 온도가 서서히 상승하게 되는데 모터(20)에서 온도 센서에 의해 감지되는 온도가 일정 이상으로 체크되면 컨트롤러(90)는 냉각수량 조절수단(80)을 서서히 개방시켜 냉각수가 냉각수 홀(21)을 지나 흐를 수 있도록 한다. 이렇게 해서 냉각수 홀(21)에 냉각수가 공급되면 냉각수 홀(21)에 구비되는 모터(20)의 하단부가 냉각되면서 모터(20)의 과열을 방지하게 되는 것이다.

한편 냉각수 홀(21)을 통해 냉각수를 흐르게 하다보면 펌프 하우징 베이스(20) 특히 가스 토출구(23)의 온도가 낮아지게 되는데 이를 펌프 하우징 베이스(20)의 가스 토출구(23)에 근접한 위치에 장착한 온도 감지 수단(60)이 체크하게 된다.

온도 감지 수단(60)을 통해 체크되는 온도가 컨트롤러(90)에 기설정되어 있는 온도보다 낮아지게 되면 냉각수량 조절수단(80)을 통해 냉각수량의 공급량을 줄이는 동시에 히팅수단(70)을 작동시킨다.

이렇게 히팅수단(70)과 냉각수량 조절수단(80)을 적절히 작동시키게 되면 펌프 하우징 베이스(20)에서 특히 가스 토출구(23)측의 온도를 항상 일정 온도 이상으로 유지시킬 수가 잇게 되므로 가스 토출구(23)를 지나 배출되는 가스의 폴리머 흡착을 최대한 방지할 수가 있게 된다.

이와 같이 해서 모터(20)는 온도 센서의 신호를 받아 냉각수량 조절수단(80)을 적절히 조절하여 안정된 구동을 하도록 함으로써 과열이 방지되도록 함과 동시에 펌프 하우징 베이스(20)에 장착한 온도 감지 수단(60)으로부터의 신호를 받아 냉각수량 조절수단(80) 및 히팅수단(60)을 적절히 작동시키게 되면 펌프 하우징 베이스(20)에서 특히 가스 토출구(23)에서의 온도가 항상 일정 이상을 유지하게 되면서 지나친 온도 저하에 따른 폴리머의 흡착이 방지되게 함으로써 원활한 배기가 안정적으로 수행되도록 한다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 냉각수 홀(21)이 형성되고, 일측으로는 가스 토출구(23)가 형성된 펌프 하우징 베이스(20)에 온도 감지 수단(60)과 히팅수단(70)과 냉각수량 조절수단(80) 및 이들을 제어하는 컨트롤러(90)를 구비하는 구성에 의해 모터(20)의 과열 방지와 함께 펌프 하우징 베이스(20)에서의 지나친 온도 저하가 방지되도록 하여 특히 가스 토출구(23)측에서의 폴리머 흡착이 방지되도록 함으로써 펌프의 잦은 페일을 예방하는 동시에 안정된 배기가 유지될 수 있도록 하는 장점이 있다 하겠습니다.

또한 본 발명은 펌프의 사용 수명을 대폭 연장되게 하면서 설비 가동율을 증대시켜 생산성이 증대되도록 하고, 특히 펌프의 유지 보수를 위한 관리 비용이 최대한 절감되도록 하는 경제적 이점을 제공하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 종래의 반도체 설비용 식각장치를 도시한 구조도,

도 2는 종래의 배기장치의 진공펌프를 도시한 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 진공펌프의 구성을 개략적으로 도시한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 펌프 하우징 본체 20 : 펌프 하우징 베이스

30 : 모터 40 : 로터

50 : 스테이터 60 : 온도 감지 수단

70 : 히팅수단 80 : 냉각수량 조절수단

90 : 컨트롤러

Claims (3)

1. 원통형상의 펌프 하우징 본체와;

   상기 펌프 하우징 본체의 저부를 커버하도록 결합되며, 중앙에는 냉각수 홀이 형성되고, 일측으로는 가스 토출구가 형성되도록 하는 펌프 하우징 베이스와;

   상기 펌프 하우징 베이스의 중앙에서 수직으로 결합되어 축구동하는 모터와:

   상기 모터의 상단부측 구동축에 회전 가능하게 축결합되는 로터와;

   상기 로터의 외측으로 구비되면서 상기 펌프 하우징 베이스에 결합되고, 상기 로터와의 서로 마주보는 면간으로 상호 반대로 경사지는 블레이드를 형성하여 상기 블레이드의 사이에서 진공압이 발생되도록 하는 스테이터와;

   상기 펌프 하우징 베이스에 장착되어 상기 펌프 하우징 베이스의 온도를 감지하는 온도 감지 수단과;

   상기 펌프 하우징 베이스의 주면을 따라 내장되면서 상기 온도 감지 수단을 통해 감지되는 신호에 의해 상기 펌프 하우징 베이스를 가열하도록 하는 히팅수단과;

   상기 펌프 하우징 베이스의 냉각수 홀측으로의 냉각수 유동을 단속 및 유동량을 조절하는 냉각수량 조절수단; 및

   상기 온도 감지 수단으로부터 감지되는 온도에 의해 상기 히팅수단과 냉각수량 조절수단을 제어하는 컨트롤러:

   로서 구비되는 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 감지 수단은 상기 펌프 하우징 베이스의 상기 가스 토출구측에 근접한 위치에 구비되도록 하는 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 히팅수단은 상기 펌프 하우징 베이스의 상기 가스 토출구가 형성되는 부위를 집중 가열하도록 구비되는 반도체 설비용 배기장치의 진공펌프.