KR20050036549A

KR20050036549A - 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치

Info

Publication number: KR20050036549A
Application number: KR1020030072253A
Authority: KR
Inventors: 장동복
Original assignee: 장동복
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-04-20
Also published as: KR100567433B1

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼를 제조하는 챔버에 있어서: 상기 챔버의 카세트투입구의 주변에 설치되어 카세트투입구를 통해 유출되는 오염가스를 진공 흡입하는 흡입덕트; 상기 흡입덕트를 통해 흡입된 오염가스를 소정의 배기덕트로 배출하는 흡입관; 상기 흡입관에 가스통로가 연통되도록 설치되어 공기압축기로부터 미세관을 통해 공급되는 압축공기에 의해 흡입덕트 및 흡입관을 진공 상태로 하는 진공배출기; 상기 진공배출기로 공급되는 유체의 압력을 일정 범위로 조절하는 압력조절기; 상기 미세관에 유체통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 유체통로를 개폐하는 자동밸브; 및 상기 챔버의 도어를 개방할 경우 카세트투입구를 통해 유출되는 오염가스를 흡입 배출하도록 압력조절기와 자동밸브 및 공기압축기의 작동을 제어하는 제어수단;을 구비함으로써, 챔버 외부로 유출되는 오염가스를 진공 흡입한 후 외부로 배출함에 따라 오염가스로 인한 실내의 반도체제조장비의 오염과 부식을 방지할 수 있고, 또한 오염가스를 흡입 배출하는 장치에서 송풍기를 배기팬 방식이 아니라 진공흡입 방식을 이용함에 따라 소량의 압축공기를 소모하면서도 수십배의 많은 양의 오염가스를 배출할 수 있고, 소음도 팬 방식에 비해 대폭적으로 감소시킬 수 있음과 아울러 반영구적으로 사용 가능하여 유지보수 비용이 아주 저렴한 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치를 제공한다.

Description

반도체제조장비의 오염가스 배출 장치{APPARATUS FOR EXHAUSTING A FUME IN CHAMBER}

본 발명은 오염가스 배출장치에 관한 것으로, 특히 챔버 외부로 유출되는 오염가스를 흡입 제거하여 유출되는 오염가스에 의한 제조장비의 오염 및 부품의 부식을 방지할 수 있는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체제조장비는 웨이퍼를 다양한 환경과 공정 하에서 처리하고 가공하게 되는데, 이들 장비는 웨이퍼를 사진, 확산, 식각, 화학기상증착, 금속증착 등의 여러 공정을 반복적으로 수행하여 반도체 칩으로 제조하게 되며, 상기 각 공정은 각종 유독가스 및 용액 하에서 실시하게 된다.

따라서, 반도체를 제조하는 각 장비들은 다양하고 열악한 환경 하에 항상 노출되어 있으며, 각종 유해 가스로 인해 장비가 부식되거나 변형되어 장비의 수명이 짧아서 자주 교체해야 하며, 이로인해 제품의 생산성이 저하됨과 아울러 생산설비의 유지비용이 상당히 많이 들어가게 된다.

예컨대, 웨이퍼 에칭공정 중에 오염가스가 발생하는 데, 상기 오염가스가 챔버 내부에서 완전히 배기되지 못하여 웨이퍼가 적재된 카세트를 외부로 꺼낼 경우 챔버의 카세트투입구가 열리면 카세트투입구를 통해 챔버 외부로 유출되어 챔버 주변의 제조장비와 부품을 오염 및 부식시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 챔버의 카세트투입구에 흡입덕트를 설치하여 챔버 외부로 유출되는 오염가스를 진공 흡입한 후 외부로 배출함에 따라 오염가스로 인한 실내의 반도체제조장비의 오염과 부식을 방지할 수 있는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 오염가스를 흡입 배출하는 장치에서 송풍기를 팬 방식이 아니라 진공흡입 방식을 이용함에 따라 수명과 소음 및 성능을 보다 더 향상시킬 수 있는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 반도체 웨이퍼를 제조하는 챔버에 있어서: 상기 챔버(1)의 카세트투입구(5)의 주변에 설치되어 카세트투입구를 통해 유출되는 오염가스를 진공 흡입하는 흡입덕트(10); 상기 흡입덕트(10)와 가스통로가 연통되도록 설치되어 흡입덕트(10)를 통해 흡입된 오염가스를 소정의 배기덕트로 배출하는 흡입관(20); 상기 흡입관(20)에 가스통로가 연통되도록 설치되어 공기압축기(50)로부터 미세관(40)을 통해 공급되는 압축공기에 의해 흡입덕트(10) 및 흡입관(20)을 진공 상태로 하는 진공배출기(30); 상기 미세관(40)에 유체통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 작동되어 진공배출기(30)로 공급되는 유체의 압력을 일정 범위로 조절하는 압력조절기(60); 상기 미세관(40)에 유체통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 유체통로를 개폐하는 자동밸브(70); 및 상기 챔버(1)의 도어(7)를 개방할 경우 카세트투입구(5)를 통해 유출되는 오염가스를 흡입 배출하도록 압력조절기(60)와 자동밸브(70) 및 공기압축기(50)의 작동을 제어하는 제어수단(90);을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치를 도시한 것으로, 흡입덕트(10), 흡입관(20), 진공배출기(30), 압력조절기(60), 자동밸브(70) 및 제어수단(90) 등으로 이루어져 있다.

상기 흡입덕트(10)는 메인챔버(1)의 카세트투입구(7)의 주변에 설치되어 카세트투입구(5)의 주변을 진공상태로 하여 도어(7)의 개방시 카세트투입구(5)를 통해 유출되는 오염가스를 흡입하도록 구성되어 있고, 흡입관(20)은 흡입덕트(10)와 가스통로가 연통되도록 설치되어 흡입덕트(10)를 통해 흡입된 오염가스를 소정의 배기덕트로 배출하도록 구성되어 있고, 진공배출기(30)는 흡입관(20)에 가스통로가 연통되도록 설치되어 공기압축기(50)로부터 미세관(40)을 통해 공급되는 압축공기의 흐름에 의해 흡입덕트(10) 및 흡입관(20)을 진공 상태로 만들도록 구성되어 있고, 압력조절기(60)는 미세관(40)에 공기통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 작동되어 진공배출기(30)로 공급되는 공기압을 일정 범위로 조절하는 레귤레이터로 구성되어 있고, 자동밸브(70)는 미세관(40)에 공기통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 공기통로를 개폐하는 솔레노이드밸브 또는 볼밸브로 구성되어 있고, 제어수단(90)은 메인챔버(1)의 도어(7)를 개방할 경우 카세트투입구(5)를 통해 유출되는 오염가스를 흡입 배출하도록 공기압축기(50)와 압력조절기(60), 자동밸브(70) 및 댐퍼(80)의 작동을 제어하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 흡입관(20)의 가스통로에 댐퍼(80)를 부가 설치하여 제어수단(90)에 의해 개폐되어 배출장치가 작동되지 않을 경우 오염가스가 흡입덕트(10)로 역류되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 실시예에서 흡입덕트(10)는 아크릴 소재로 사용하고, 흡입관(20)은 PVC 파이프 소재를 사용하고, 진공배출기(30)는 스테인레스 재질을 사용하여 구성하지만 이에 한정되지는 않는다.

상기 메인챔버(1)의 전면에는 복수의 카세트투입구(5)가 마련되어 있는데, 각 카세트투입구(5)의 도어(7)는 상하로 개폐된다. 그리고, 상기 카세트투입구(5)의 내측에는 웨이퍼 처리시 카세트(9)를 일시 보관하는 로드락챔버(2; 도 4b에 도시함)가 마련되어 있으며, 로드락챔버(2)의 도어(미 도시함)를 열고 웨이퍼를 카세트(9)로부터 꺼내어 프로세스챔버(3) 내에서 웨이퍼를 식각 등의 각종 작업을 수행한다.

이후, 작업이 종료되면 다시 로드락챔버(2)의 도어를 열어 카세트(9)에 웨이퍼를 모두 적재한 후 로드락챔버(2)의 도어를 닫고, 이어 메인챔버(1)의 카세트투입구(5)의 도어(7)를 열어 카세트(9)를 외부로 꺼내게 된다. 이때, 로드락챔버(2) 내에 잔존하는 오염가스가 카세트투입구(5)를 통해 외부로 배출된다.

상기 흡입덕트(10)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 적재된 카세트(9)를 출입시키기 위한 카세트투입구(5)의 외측면 또는 내측면에 설치하되 카세트투입구(5)의 외곽면을 따라 'ㄷ'자 형상으로 설치하는 것이 바람직하며, 상기 흡입덕트(10)는 카세트투입구(5)의 외곽면을 따라 설치된 프레임으로 다수의 통공(11)이 형성된 흡입구를 통해 유해가스를 흡입하도록 구성되어 있다.

상기 흡입덕트(10)를 'ㄷ'자 형상으로 설치하는 이유는 카세트투입구(5)의 도어(7)를 개폐하기 위한 개방공간, 즉 카세트투입구(5)의 도어(7)가 열리는 방향인 하단 또는 측면의 공간을 확보하기 위함이다.

아울러, 흡입덕트(10)를 카세트투입구(5)의 내측면인 로드락챔버(2) 내에 설치할 경우에는 도어(7)가 외측면으로 개폐되므로 흡입덕트(10)의 설치시 도어(7)를 개폐하기 위한 공간 확보를 하지 않아도 되므로, 흡입덕트(10)를 도 2b와 같이 'ㅁ'자 형상으로 설치하는 것도 무방하다.

그리고, 상기 진공배출기(30)는 도 3a의 사시도와 도 3b의 단면도와 같이 구성되어 있는 데, 공기압축기(50)로 압축된 공기를 동력원으로 주변 공기를 대량으로 움직이기 위한 코안다 효과(Coanda Effect)를 이용한 제품으로, 소량의 압축공기를 흡인하여 진공배출기(30)를 통하면 20배 내지 40배까지의 주변 공기가 함께 흡입되어 배출되는 에너지절약 장치이며, 대량의 공기공급 장치이다.

종래의 팬 방식의 송풍기는 전기를 사용함에 따라 전기적인 제반 위험과, 모터와 팬을 가동시킴에 따른 모터의 방폭과 팬의 스파크, 유독 파우더에 의한 손실 등의 여러가지 위험이 상존하였으나, 본 발명에 적용된 진공배출기(30)는 단지 압축공기만을 사용하는 코안다 효과를 이용하여 오염가스를 배출함에 따라 상기와 같은 제반 위험요인을 근본적으로 제거하였다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 오염가스 배출장치의 설치예를 도시한 것으로, 메인챔버(1)의 카세트투입구(5)의 외측면에 'ㄷ'자 형상의 흡입덕트(10)를 설치하고, 흡입덕트(10)의 일정 부분에 흡입관(20)을 적어도 1개 이상을 설치하였다.

상기 흡입관(20)의 개수는 흡입관(20)에 설치된 진공배출기(30)의 흡입능력에 따라 결정되며, 미세관(40)을 통해 공급되는 압축유체의 압력은 적어도 6kg/m² 이상은 되어야 하고, 상기 압축유체로는 공기(Air) 또는 질소가스(N₂)를 사용한다.

따라서, 진공배출기(30)의 유체압력 및 성능이 상당히 좋은 한 개의 흡입관(20)과 진공배출기(30)를 이용하여 배출 장치를 구성할 수도 있지만, 한 개의 진공배출기(30)를 사용할 경우 진공배출기(30)의 규격 및 용량이 커짐에 따라 챔버의 현재 사양에 적합하지 못하며, 추후 기술개발로 인해 동일한 규격의 향상된 성능을 갖는 진공배출기(30)가 개발된다면 한 개의 진공배출기(30)를 이용하여 오염가스를 배출하는 것이 가능하다.

따라서, 현재로서는 사용유체의 압력이 대략 6kg/m² 내지 10kg/m²가 되는 복수의 진공배출기(30)를 상호 독립적으로 설치 구성하는 것이 적절하며, 각 흡입관(20)에 설치되는 진공배출기(30), 미세관(40), 자동밸브(70), 댐퍼(80) 등의 구성 및 구조는 상호 동일하다.

설치예를 보면, 상기 흡입덕트(10)의 일정 부분에 체결된 각 흡입관(20)은 메인챔버(1)의 외벽을 따라 상단으로 연장된 후 메인챔버(1)의 상단에서 절곡되어 메인챔버(1)의 측벽을 관통하여 내부로 유입 설치된다. 다시 상기 흡입관(20)은 메인챔버 내부에서 챔버 천장을 관통하여 메인챔버의 외부 상단에 설치된 배기덕트(100)에 연결된다.

아울러, 상기 메인챔버 내부에 위치한 흡입관(20)에는 진공배출기(30), 미세관(40) 등이 설치되어 있고, 공기압축기(50)와 제어수단(90)은 메인챔버 외부에 설치되어 있다.

비록 도시하지는 않았지만, 메인챔버 내부에는 챔버 내부의 오염가스를 외부의 배기덕트(100)로 배출하기 위한 별도의 후드 및 배출 장치가 설치되어 있다.

상기 메인챔버 내부의 오염가스를 배출하기 위한 배출장치를 종래와 같이 배기팬을 이용한 팬 방식을 적용할 수도 있지만, 본 발명에 적용된 진공배출기를 이용한 진공 방식이 소음, 수명, 경제적인 측면에서 더 좋다.

상기와 같이 배출 장치를 구성함으로써, 카세트투입구(5)의 도어(7)가 열릴 경우 제어수단(90)은 공기압축기(50), 압력조절기(60), 자동밸브(70) 및 댐퍼(80)를 제어하여 공기압축기(50)를 가동시킴과 아울러 자동밸브(70)를 개방시키고 압력조절기(60)를 통해 진공배출기(30)로 공급되는 압축공기의 압력을 일정하게 하여 미세관(40)을 통해 진공배출기(30)로 공급한다.

상기 압축공기가 진공배출기(30)로 공급됨에 따라 코안다(Coanda) 효과에 의해 흡입덕트(10)와 흡입관(20)이 진공상태로 되어 카세트투입구(5)를 통해 외부로 유출되는 오염가스를 진공 흡입하게 된다.

따라서, 흡입관(20)의 댐퍼(80)와 진공배출기(30)의 가스통로를 통해 메인챔버의 외부 상단에 설치된 배기덕트(100)로 오염가스를 배출하여 도어(7)의 개방시 로드락챔버(2) 내의 잔여 오염가스가 메인챔버(1)의 외부로 유출되는 것을 방지한다.

상기 진공배출기를 이용한 오염가스 배출장치를 반도체제조장비 뿐만 아니라 음식점의 음식냄새 배출이나 쓰레기소각장과 화학약품 취급장의 유독가스 배출 및 화재현장의 매연배출 등에 적용할 수 있음은 당연하다. 이와 같이 오염가스 배출장치의 단순 용도변경은 본 발명의 기술적 사상에 속함은 자명하다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 흡입덕트를 카세트투입구의 외측면이 아니라 카세트투입구의 내측면에 설치한다던지 또는 메인챔버 내부의 오염가스를 배출하는 배출장치를 팬 방식이 아니라 진공배출기를 이용한다던지 하는 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

따라서, 본 발명에서는 메인챔버의 카세트투입구에 흡입덕트를 설치하여 메인챔버 외부로 유출되는 오염가스를 진공 흡입한 후 외부로 배출함에 따라 오염가스로 인한 실내의 반도체제조장비의 오염과 부식을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 오염가스를 흡입 배출하는 장치에서 송풍기를 배기팬 방식이 아니라 진공흡입 방식을 이용함으로써, 소량의 압축공기를 소모하면서도 수십배의 많은 양의 오염가스를 배출할 수 있고, 소음도 팬 방식의 비해 70% 정도를 감소시킬 수 있으며, 반영구적인 구성으로 인해 유지보수 비용이 아주 저렴한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치를 나타낸 도면이고,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 흡입덕트의 설치 구조를 설명하기 위해 도시한 도면이고,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용된 진공배출기를 도시한 사시도 및 단면도이고,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 오염가스 배출장치의 설치예를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 메인챔버 2: 로드락챔버

3: 프로세스챔버 5: 카세트투입구

7: 도어 9: 카세트(웨이퍼 적재)

10: 흡입덕트 20: 흡입관

30: 진공배출기 40: 미세관

50: 공기압축기 60: 압력조절기

70: 자동밸브 80: 댐퍼

90: 제어수단 100: 배기덕트

Claims

반도체 웨이퍼를 제조하는 챔버에 있어서:

상기 챔버의 카세트투입구의 주변에 설치되어 카세트투입구를 통해 유출되는 오염가스를 진공 흡입하는 흡입덕트;

상기 흡입덕트와 가스통로가 연통되도록 설치되어 흡입덕트를 통해 흡입된 오염가스를 소정의 배기덕트로 배출하는 흡입관;

상기 흡입관에 가스통로가 연통되도록 설치되어 공기압축기로부터 미세관을 통해 공급되는 압축공기에 의해 흡입덕트 및 흡입관을 진공 상태로 하는 진공배출기;

상기 미세관에 유체통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 작동되어 진공배출기로 공급되는 유체의 압력을 일정 범위로 조절하는 압력조절기;

상기 미세관에 유체통로가 연통되도록 설치되어 외부 제어신호에 따라 유체통로를 개폐하는 자동밸브; 및

상기 챔버의 도어를 개방할 경우 카세트투입구를 통해 유출되는 오염가스를 흡입 배출하도록 압력조절기와 자동밸브 및 공기압축기의 작동을 제어하는 제어수단;을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 흡입덕트는, 웨이퍼가 적재된 카세트를 출입시키기 위한 카세트투입구의 외측면 또는 내측면에 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 흡입덕트는, 카세트투입구의 외곽면을 따라 설치된 프레임으로 다수의 통공이 형성된 흡입구를 통해 유해가스를 흡입하는 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 흡입관의 가스통로에 설치되며 제어수단에 의해 개폐되어 오염가스가 흡입덕트로 역류되는 것을 방지하는 댐퍼를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 미세관을 통해 진공배출기로 공급되는 유체는, 공기 또는 질소가스로서, 대략 6kg/m²내지 10kg/m²정도의 압력으로 인가되는 것을 특징으로 하는 반도체제조장비의 오염가스 배출 장치.