KR20150006587A - 고온고압 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법 - Google Patents

고온고압 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온고압 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 단일챔버 또는 보조챔버가 형성된 이중챔버에 챔버내부로 세척을 위한 퍼지가스를 공급하되 고온퍼지가스와 저온퍼지가스를 교차공급되도록 함으로써, 온도에 의한 이물의 열팽창과 응축의 정도차이에 의해 챔버와 챔버에 부착된 이물의 분리가 용이하게 이루어지도록 하고, 탈거된 이물은 고압송풍한 퍼지가스에 의해 부유시켜 배출시키는 진공챔버 및 세정방법에 관한 것이다. 이와같이 이종물질간 열팽창과 응축이 다른 성질을 이용한 이물분리와 고압송풍에 의해 진공챔버 내의 이물이 제거되면 진공챔버를 분리하여 세정하는 주기를 연장할 수 있고, 분리세정 주기의 연장으로 장비 가동시간이 증가되어 생산성을 향상시키는 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것이다.

Description

고온고압 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법{VACUUM CHAMBER WITH PURGE APPARATUS OF HIGH TEMPERATURE AND HIGH PRESSURE INJECTION TYPE AND CLEANING METHOD USING IT}
본 발명은 고온고압 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 단일챔버 또는 보조챔버가 형성된 이중챔버에 챔버내부로 세척을 위한 퍼지가스를 공급하되 고온퍼지가스와 저온퍼지가스를 교차공급되도록 함으로써, 온도 변화에 의한 이물의 열팽창과 응축 차이로 챔버와 챔버에 부착된 이물의 분리가 용이하게 이루어지도록 하고, 탈거된 이물은 고압송풍한 퍼지가스에 의해 부유시켜 배출시키는 진공챔버 및 세정방법에 관한 것이다. 이와같이 이종물질간 열팽창과 응축이 다른 성질을 이용한 이물분리와 고압송풍에 의해 진공챔버 내의 이물이 제거되면 진공챔버를 분리하여 세정하는 주기를 연장할 수 있고, 분리세정 주기의 연장으로 장비 가동시간이 증가되어 생산성을 향상시키는 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것이다.
최근들어 급속한 개발에 의하여 비약적인 발전을 거듭하고 있는 반도체 기술에 힘입어 고집적도를 갖는 회로기판이 제조되고 있다. 상기 고집적 회로기판의 대표적예로는 반도체제조공정에서의 웨이퍼(wafer), 레티클(reticle)과 디스플레이분야의 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등이 있으며, 이러한 고집적 회로기판에 의하여 전자, 전기, 컴퓨터, 디스플레이 장치 등의 첨단 분야의 개발도 함께 촉진되고 있다.
이때, 회로기판의 품질에 영향을 미치는 요소 중 하나는 환경적인 요인에 의한 품질저하가 있으며, 대표적으로는 회로기판 제조 공정이 진행되는 클린 룸 내부에 존재하는 미세 분진의 농도와, 클린 룸 내부에서 작업하는 작업자의 신체에서 발생되는 수분, 땀 등에 섞여 있는 나트륨과 같은 원소 등이 있을 수 있으며, 이에 더하여 기판한테 패턴과 박막을 형성하고, 식각과 증착 등의 공정이 수행되는 진공챔버 내부의 오염도가 있다.
상기 오염물질인 이물을 제거하기 위해 회로기판을 보관하는 적재챔버나 가공을 위한 진공챔버로 인출시 흡입구가 형성된 이물제거장치를 이용하여 회로기판의 이물을 제거하는 방법이 적용되고 있어 이동과정에서의 회로기판에 묻은 이물을 제거한 상태에서 가공과 보관이 이루어지도록 한다.
또한, 품질을 더 향상시키기 위해서 가공이 이루어지는 진공챔버도 일정간격을 주기로 PM(Periodic Maintenance)을 실시하여 세정이 이루어지게 한다.
즉, 상기 반도체 설비인 진공챔버에서는 플라즈마를 이용한 식각이 이루어지는 것으로, 통상적으로 플라즈마 처리장치는 플라즈마 가스를 생성하는데 필요한 소스가스를 공정 챔버 내부로 공급하는 가스공급부와, 웨이퍼를 안착시키는 플레이트(캐소드전극)와, 진공을 형성하기 위한 진공펌프를 포함하여 구성된다. 이러한 진공챔버는 일부 공정을 수행하는 동안에는 플레이트에 RF전원이 인가되는데 이때 진공챔버 내부에는 인가된 RF전원에 의한 스트레스로 인해 많은 양의 파티클인 이물이 발생되고, 이 이물은 공정 챔버의 내벽 또는 다른 구성요소의 표면에 증착되고 가공시 회로기판의 품질을 저해하는 요인으로 작용한다. 따라서, 일정 주기로 진공챔버 내부를 세정함으로써 진공챔버내에 잔존하는 이물을 제거해 회로기판의 품질저하를 최소화하고 있다.
상기 진공챔버 내부를 세정하는 대표적인 방식으로는 습식방식이 있는데, 상기 습식방식은 진공챔버를 분해하여 내부를 세정하고, 재조립 후 내부 습기 및 휘발성 이물을 배출시키는 작업을 수시간 동안 수행하여야 함으로 회로기판 가공을 위한 준비시간이 오래 소요되는 단점이 있다.
이에 한국등록특허 제10-0745966호(2007.07.27. 등록; 이하 '종래건' 이라 함)에서 챔버를 분해하지 않고 세정할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 이의 세정방법을 제시하였다. 도 1을 참조한 바와같이 종래건은 공정챔버(1); 상기 공정 챔버의 내부에 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(2); 플라즈마를 이용한 웨이퍼 처리 공정 후에 발생되는 파티클을 리스서펜션(resuspension)시키기 위해 상기 공정 챔버에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부(3); 상기 공정 챔버의 내부에서 웨이퍼를 안착하며, 상기 파티클을 이온화시키기 위한 교류 전압이 인가되는 웨이퍼 척(4); 및 상기 이온화된 파티클을 배출하는 파티클 배출부(5);를 포함하여 구성된다.
상기 종래건은 챔버 내에 퍼지가스를 공급하여 퍼지가스의 송풍력에 의해 챔버 내에 부착되거나 안치된 파티클(이물)이 부유되도록 하고 최종적으로 파티클배출부로 배출시켜 챔버 내의 오염을 최소화시키고 있다.
하지만 상기 종래건은 퍼지가스의 송풍력을 이용하여 챔버벽면에 부착된 이물을 탈거시키도록 하고 있으나, 강하게 부착된 이물의 경우에는 단순 송풍력만으로는 탈거되기 어렵고, 퍼지가스를 내입하는 송풍력이 챔버 내에 고르게 전달되지 않아 부분적으로만 탈거되는 등 고른 세정이 어려운 문제점이 있다.
이에 본 발명의 고압고온 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법은,
진공챔버 내로 퍼지가스를 고압송풍하여 챔버 내부에 위치하는 이물을 부유시켜 배출되도록 하되, 공급되는 퍼지가스는 고온과 저온을 교차 송풍하도록 하여 챔버 내벽에 부착된 이물을 팽창과 응축 작용이 반복적으로 이루어져 챔버와 이물의 열팽창계수 차이에 의해 탈거가 이루어지도록 함으로써 이물제거율을 향상시키는 장치 및 세정방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 고압고온 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버는,
중공부를 갖는 챔버로 공정가스나 퍼지가스를 공급하는 가스공급부와, 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물을 흡입하는 진공펌프를 구비하여 게이트밸브로부터 내입된 회로기판을 가공하고, 가공후 챔버 내부를 퍼지가스로 세척하는 진공챔버에 있어서, 상기 가스공급부는, 개폐밸브가 형성된 다수의 공정가스이송관과; 개폐밸브와 유량조절밸브가 형성되어 퍼지가스를 이송하는 퍼지가스이송관과; 상기 다수의 공정가스이송관과 퍼지가스이송관을 하나로 합관하고 일단이 챔버와 연통되며, 유로상에는 개폐밸브가 형성되어 유로단속이 이루어지는 가스주입관;을 포함하여 구성하되, 상기 퍼지가스이송관은 고온의 퍼지가스를 공급하는 고온퍼지가스이송관과, 실온 또는 저온의 퍼지가스를 공급하는 노말퍼지가스이송관의 복수라인으로 형성하고, 상기 고온퍼지가스이송관과 노말퍼지가스이송관 각각에 유량조절밸브와 개폐밸브가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 가스공급부의 퍼지가스이송관은 가스주입관과는 별도로 챔버와 연통되어 공급이 이루어지도록 할 수 있다.
또한 본 발명의 진공챔버를 이용한 세정방법은, 중공부를 갖는 챔버와; 상기 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물을 흡입 배출시키는 진공펌프를 단속하는 진공단속밸브; 챔버 내로 세정을 위해 고온 및 노말 퍼지가스의 공급을 단속하는 고온퍼지가스 공급밸브와 노말퍼지가스 공급밸브를 포함하여 구성되는 진공챔버의 세정방법에 있어서, 진공상태로 폐쇄된 챔버에서 고온퍼지가스 공급밸브와 진공단속밸브를 개방하여 챔버 내부로 고온퍼지가스를 공급하여 챔버 표면을 가열시켜 열팽창이 이루어지도록 하는 고온퍼지가스 공급단계와; 고온퍼지가스공급밸브를 차단하고 노말퍼지가스공급밸브를 개방하여 노말퍼지가스를 공급하여 열팽창된 챔버와 이물을 응축시키는 노말퍼지가스 공급단계와; 고온퍼지가스와 노말퍼지가스의 교차공급으로 챔버와 이물간의 열팽창과 응축의 진행차이로 이물을 탈거시키는 열팽창 차이에 의한 이물탈거단계와; 노말퍼지가스공급관의 유량조절밸브를 개방하여 노말퍼지가스의 공급량을 증가시켜 탈거된 이물이 고압송풍으로 부유되어 배출되는 고압송풍에 의한 이물부유 및 배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 해결수단에 의한 본 발명의 고압고온 송풍식 퍼지수단을 구비한 진공챔버 및 이를 이용한 세정방법은,
가공공정의 수행을 완료한 진공챔버 내부로 고온의 퍼지가스와 저온 또는 상온의 퍼지가스를 교차 공급함으로써 진공챔버 내벽과 내벽에 부착된 이물은 열팽창과 응축이 서로 다르게 진행되어 이물이 진공챔버로부터 박피 또는 탈거가 이루어지도록 하고, 고압송풍에 의해 완전 탈거되면서 부유시켜 배출이 이루어지도록 한다. 즉, 이질의 물질간에 열팽창계수 차를 이용하여 탈거가 이루어지도록 하고, 강한 송풍 압력에 의해 이물을 챔버에서 완전 분리시켜 부유시키게 하는 등 단순 송풍방식보다 많은 이물의 제거가 가능하여 진공챔버 분해하여 세정하는 주기를 연장시킬 수 있고, 세정주기의 연장으로 인한 세정횟수의 감소로 장치구동시간을 증대시켜 제품의 생산성을 향상시키는 유용한 장치 및 방법의 제공이 가능하게 되었다.
도 1은 종래 진공챔버를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공급가스이송관과 퍼지가스기송관이 하나로 합관하여 배관된 가스공급부를 갖는 진공챔버를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공급가스이송관을 합관한 가스주입관과 퍼지가스이송관이 각각 챔버로 연통배관된 진공챔버를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가열장치를 도시한 단면도.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 보조챔버를 더 구비한 진공챔버를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 세정과정을 도시한 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공챔버를 도시한 개략 구성도이다.
참조한 바와같이 본 발명에 따른 진공챔버(10)는 중공부를 갖는 챔버(11)와, 상기 챔버의 일측에 연통되어 공정가스나 퍼지가스를 공급하는 가스공급부(20)와, 상기 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물을 흡입하여 배출시키는 진공펌프(40)를 구비하고 있고, 챔버 일측에는 게이트밸브(14)가 설치되어 내부로 회로기판을 인출되도록 하며, 상기 진공펌프와 챔버 사이에는 진공단속밸브(15)가 설치되고, 상기 가스공급부의 가스 공급라인에는 각각 공급밸브를 설치하여 라인 개폐가 이루어지도록 한다.
상기 챔버(11)는 전면에 게이트밸브(14)가 형성되어 회로기판의 인출이 이루어지는 수용공간이 형성된 것으로, 상부 또는 일측에는 각종 가스를 챔버 내로 유입시키기 위한 가스공급부(20)가 형성되고, 하부 또는 가스공급부와 대향되는 타측에는 진공펌프(40)가 구비되어 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물의 배출이 이루어지도록 한다. 이러한 챔버(11)는 챔버 전단에 보조챔버를 더 구비하여 회로기판을 순차적으로 내입 또는 배출시켜 회로기판 인출과정에서 챔버 내부로 이물의 유입을 최소화할 수 있다.
상기 진공펌프는 건식진공펌프 단독으로 사용되거나, 건식진공펌프와 터보진공펌프를 이중으로 설치하여 챔버를 진공상태로 형성할 수 있다.
상기 가스공급부(20)는 챔버 내부로 반응에 필요한 공정가스나 플라즈마 형성가스 또는 이물을 제거하기 위한 퍼지가스를 공급한다. 상기 공정가스로는 He, O2, Cl2, CF4 및 기타 반응공정에 필요한 가스가 있으며, 퍼지가스로는 불활성기체인 N2가 있다.
상기 다수의 가스는 각각 개별적인 공정가스이송관(21)에 의해 이송되고, 다수의 공정가스이송관은 하나의 가스주입관으로 합관되어 챔버 내로 공급하게 된다.
상기 다수의 공정가스이송관(21)은 각각의 배관상에 단속밸브를 설치하여 필요한 성분을 이송하는 공정가스이송관의 단속밸브만 개구하여 가스공급이 이루어지도록 할 수 있으며, 가스주입관에 단속밸브를 더 설치하여 최종적으로 챔버내로 가스공급 여부를 결정 할 수 있다.
아울러 상기 퍼지가스는 퍼지가스이송관(30)에 의해 이송이 이루어지는데, 도 2에 도시된 바와같이 퍼지가스이송관(30)은 공정가스이송관(21)과 함께 합관되어 가스주입관(22)을 통해 챔버(11)내로 공급되도록 하거나, 도 3을 참조한 바와같이 가스주입관(22)으로 합관되지 않고 별도의 라인으로 챔버에 직접 연통하도록 배관될 수 있다.
이와같은 퍼지가스이송관(30)은 25~150℃의 고온상태 퍼지가스를 이송하는 고온퍼지가스이송관(31)과 0~25℃의 실온 또는 저온상태의 퍼지가스를 이송하는 노말퍼지가스이송관(34)으로 복수 라인으로 형성하고 각 고온 또는 노말 퍼지가스이송관에도 개폐밸브인 고온퍼지가스공급밸브(32)와 노말퍼지가스공급밸브(35)를 형성하여 고온퍼지가스 또는 노말퍼지가스를 선택적으로 공급시킨다. 또한, 상기 고온퍼지가스공급관과 노말퍼지가스공급관에는 유량조절밸브를 더 설치하여 공급되는 퍼지가스의 량을 조절하여 고압송풍 및 저압송풍이 가능하도록 할 수 있다.
여기서 상기 고온퍼지가스이송관(31)은 고온퍼지가스를 저장하는 저장탱크로부터 고온의 퍼지가스를 챔버로 공급되도록 하거나, 고온퍼지가스이송관의 배관 유로상에 가열장치(33)를 설치하여 이송되는 퍼지가스를 가열해 고온으로 공급되도록 할 수 있다.
상기 가열장치(33)는 고온퍼지가스이송관의 외면을 전열선으로 권취하여 열전달이 이루어지도록 하거나, 도 4를 참조한 바와같이 고온퍼지가스이송관(31)에 확장된 구간인 확장관(331)을 형성하고, 확장관 내부에 전열판(332)을 다수 설치하여 유로가 지그재그 형태로 형성되도록 함으로써 가열된 전열판을 지그재그형태로 통과하면서 가열되어 고온퍼지가스를 공급하도록 할 수 있다. 이와같이 상기 별도의 고온퍼지가스 저장조를 구비하지 않고 라인상에 가열장치를 구비할 경우에는 고온퍼지가스를 생성하기 위해 상시 가열할 필요없이 필요시에만 가열하여 고온퍼지가스를 생성시킬 수 있으므로 고온퍼지가스를 공급하기 위한 에너지 소모량을 최소화 할 수 있다. 또한 상기 전열판(332)은 도시된 바와같이 가스 진행방향과 수직으로 형성하거나, 가스 진행방향으로 경사면을 갖도록 형성하여 가스이송과정에서 전열판이 저항으로 작용하는 것을 최소화 할 수 있다. 상기 전열판은 각각에 전원을 공급하여 작동시 신속한 발열이 이루어져 가스를 가열하고 전열판에 다수의 통공을 형성하여 가스와의 접촉면적을 증가시킬 수 있다.
상기 가열되는 고온퍼지가스의 온도는 25~150℃의 범위로 가열하여 고온가스를 공급할 수 있으나, 바람직하게는 60~80℃로 형성하여 노말퍼지가스와 30℃이상의 온도차를 발생시킴으로써 열팽창 정도를 발생 또는 크게 형성되도록 할 수 있다. 즉, 상기 60℃ 이하의 온도일 경우 노말퍼지가스와 온도차이가 작아 열팽창정도가 낮아져 열팽창에 의한 챔버와 이물의 분리효율이 낮아질 수 있으며, 80℃이상의 온도일 경우에는 열팽창에 따른 분리효과는 증대될 수 있으나 가열에 큰 에너지가 소모되는 단점이 있으므로 에너지 절감을 위해서는 상기 범위로 설정하여 사용하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 노말퍼지가스이송관(34)에는 냉각장치(36)를 더 설치하여 노말퍼지가스를 저온으로 공급할 수 있다. 상기 냉각장치로(36)는 노말퍼지가스이송관의 일부를 냉매와 열교환이 이루어지도록 하여 이송되는 노말퍼지가스의 온도를 낮추는 것으로, 대표적으로는 연속공급되는 저온수와 열교환이 이루어지는 냉각자켓과, 냉매 증발과정에서 열교환이 이루어지는 공조기가 있다.
상기 공조기는 외부의 열을 흡수하는 증발기를 노말퍼지가스이송관과 열교환이 이루어지도록 설치하여 노말퍼지가스로부터 열을 흡수해 이송되는 노말퍼지가스의 온도를 낮출 수 있다. 이러한 노말퍼지가스이송관과 공조기의 증발기는 열교환면적을 증가시켜 신속한 열교환이 이루어지도록 할 수 있으며, 열교환면적을 증가시키는 방법으로는 지그재그로 배관하여 대면하는 면적을 증가시키거나, 별도의 열교환부를 형성하여 다층의 공간을 서로 교차통과하면서 열교환이 이루어지는등 일반적으로 사용되는 열교환기의 다양한 형식을 접목시켜 사용할 수 있다.
상기 냉각장치에 의해 냉각된 노말퍼지가스는 실온의 22~24℃보다 더 저온으로 냉각하여 0~25℃ 사이의 온도범위로 공급될 수 있다. 즉, 노말퍼지가스는 노말온도인 실온의 22~24℃ 범위로 제공하거나, 저온의 0~22℃ 범위 더 바람직하게는 5~10℃의 온도범위에서 저온 퍼지가스를 제공할 수 있다. 이 때 상기 노말퍼지가스는 상기 0℃ 이하에서는 수증기가 얼음으로 승화되어 챔버 내벽에 흡착될 수 있으므로 0℃ 이상의 온도를 갖도록 하며, 25℃이상으로 공급하면 고온퍼지가스와 동일하게 가열시키는 작용을 함으로 실온 이하로 공급하여 고온퍼지가스와의 온도차가 발생되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 고온퍼지가스이송관(31)과 노말퍼지가스이송관(34)에는 유량조절밸브(37,38)를 설치하여 고온퍼지가스 및 노말퍼지가스의 공급량을 조절할 수 있다. 즉, 고온퍼지가스에 의해 가열된 챔버(11)에 노말퍼지가스를 공급하여 냉각시킴으로써 챔버의 팽창계수 차이에 의해 에딩 또는 고착된 이물을 탈거시키며, 탈거된 이물은 퍼지가스의 고압송풍에 의해 챔버로부터 완전 분리되면서 부유되어 배출이 용이하게 이루어지도록 한다.
여기서 상기 노말퍼지가스이송관(34)은 고온퍼지가스이송관(31)과 동일하게 고압상태로 라인압력이 형성된 상태이므로 유량조절밸브(37,38)의 개폐량을 조절해 고압 또는 저압으로 분사압력이 조절되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 챔버 내로 공급되는 압력을 2~5bar의 범위로 공급하여 송풍과 함께 이물의 부유가 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 공장의 가스공급라인은 약10bar의 압력이 걸려 있는데 유량조절밸브를 이용하여 챔버(11)내로 유입되는 고온 또는 노말 퍼지가스는 2~5bar의 범위로 공급되어 이물의 부유가 이루어지도록 한다. 즉, 공정가스는 최대 1000 sccm의 저압으로 공급되기 때문에 공정가스의 주입압력에 의해 이물의 부유는 이루어지지 않으나, 본 발명의 고온퍼지가스 및 노말퍼지가스는 2~5bar의 고압으로 송풍시켜 이물의 탈거와 부유 배출이 이루어지도록 한다.
아울러 상기 고온퍼지가스와 노말퍼지가스도 초기에는 낮은 압력으로부터 시작하여 점진적으로 강한 압력으로 송풍이 이루어지도록 하거나 유량조절밸브의 단속에 의해 2~4ar 압력공급과, 4~5bar 압력공급을 순차적 또는 교차 또는 반복 공급하는 등 유량조절밸브의 개폐를 수시로 변화시켜 고압과 저압 송풍을 반복시켜 맥동류(脈動流)가 발생되도록 해 송풍압력 변화로 이물분리가 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
상기 진공챔버에는 정전기를 예방하기 위한 이온발생기(23)와 고청정을 위한 필터(24)가 더 설치될 수 있다. 도 2를 참조한 바와같이 이온발생기(ionizer;23)와 필터(24)는 가스주입관(22)의 라인상에 설치되어 챔버로 유입되는 가스의 정전기 발생을 억제하고 이물질을 제거하여 청정의 가스가 유입되도록 할 수 있다. 즉, 상기 이온발생기는 대전에 의해 부착된 이물을 중성화시켜 탈거 및 부유배출이 이루어지도록 하고, 기체의 고속흐름에서의 마찰에 의한 대전을 방지하는 효과가 있다.
또한, 도 3을 참조한 바와같이 퍼지가스이송관(30)이 공정가스를 주입하는 가스주입관(22)과 별도로 분리되어 챔버로 공급되는 경우에는 퍼지가스이송관과 가스주입관 각각에 이온발생기(23)와 필터(24)를 설치하여 정전기 발생억제와 이물질 제거가 이루어지도록 할 수 있다.
아울러 상기 퍼지가스이송관은 고온퍼지가스이송관과 노말퍼지가스이송관으로 분리구성하지 않고 하나의 유로관을 통해 고온퍼지가스와 노말퍼지가스의 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 하나의 퍼지가스이송관에 가열장치와 냉각장치를 모두 구비하여 고온 퍼지가스를 공급할 때에는 가열장치만 구동시키고, 저온 퍼지가스를 공급할 때에는 냉각장치만 구동시키며, 실온 퍼지가스를 공급할 때에는 가열장치와 냉각장치를 모두 정지시킨 다음 퍼지가스를 공급하여 원하는 가스의 공급이 이루어지도록 할 수 있다.
도 5a를 참조한 바와같이 상기 챔버(주챔버-가공공정이 수행되는 챔버)는 회로기판을 인출하는 게이트밸브(14)가 형성된 전면에 보조챔버(13)를 더 형성할 수 있으며, 이때 상기 보조챔버(13)에는 일측에 회로기판을 인출하는 보조게이트밸브(16)가 형성되고 이와 대향되는 측면에는 주챔버(12)의 게이트밸브(14)가 형성되며, 보조챔버에도 퍼지가스이송관(30)과 진공펌프(40)가 연결된다.
이러한 보조챔버(13)는 외부의 회로기판을 직접 주챔버로 공급하지 않게 함으로써 이물이 직접 주챔버(12)로 유입되는 것을 차단해 주챔버의 오염도를 낮출수 있다. 또한, 퍼지가스이송관(30)을 통해 공급되는 퍼지가스로 보조챔버의 내부세척이 이루어질 수 있다. 보조챔버로 공급되는 퍼지가스는 주챔버와 같이 고온퍼지가스와 노말퍼지가스 2종을 교차 공급하여 보조챔버 내벽에 묻은 이물이 팽창계수 차이로 분리 또는 접착력이 낮아지도록 하여, 공급되는 퍼지가스의 압력에 의해 탈거 및 배출되도록 한다. 또한 냉각장치에 의해 공급되는 노말퍼지가스를 저온으로 낮춰 공급하므로써 고온퍼지가스와의 온도차를 더욱 증가시키고, 가열된 챔버를 급속하게 냉각시켜 응축력 차이에 의한 이물 분리가 이루어져 배출되도록 할 수 있다.
도 5b를 참조한 바와같이 상기 보조챔버(13)로 공급되는 고온 및 노말 퍼지가스는 주챔버의 고온 및 노말 퍼지가스이송관으로부터 분기되어 공급될 수 있다. 즉, 고온퍼지가스이송관(31)에 하나의 가열장치(33)가 설치되고, 가열장치를 통과한 배관 부분에서 분기가 이루어져 분기된 일측은 주챔버(12)로 연통되고 타측은 보조챔버(13)로 연통되어 하나의 가열장치를 이용해 주챔버와 보조챔버 모두에 고온퍼지가스를 공급하게 할 수 있다. 또한 이와 동일하게 노말퍼지가스이송관(34)도 분기가 이루어져 노말퍼지가스를 공급하거나, 냉각장치(36)를 더 설치하여 온도를 낮춘 노말퍼지가스를 주챔버(12)와 보조챔버(13)로 공급할 수 있다.
상기한 바와같이 고온퍼지가스와 노말퍼지가스의 2종의 퍼지가스이송관이 연통된 본 발명에 따른 진공챔버의 세정방법을 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저 회로기판이 배출되고 진공상태로 폐쇄된 챔버(11)에는 고온퍼지가스 공급밸브(32)를 개방하여 고온퍼지가스를 챔버(11)내로 공급해 챔버 내부의 표면을 가열시키는 고온퍼지가스 공급단계가 이루어진다. 본 단계에서는 챔버 내부를 대기압으로 형성될 때까지 또는 연속으로 고온퍼지가스를 공급하여 가열에 의해 챔버 내부 표면과 이물을 열팽창시키는 단계로, 챔버 내부공간이 대기압이 될 때까지 연속적으로 고온퍼지가스를 공급하거나, 노말퍼지가스와 순차적으로 공급이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 상기 고온퍼지가스 공급밸브(32)를 개방과 동시에 가열장치(33)를 작동시켜 고온퍼지가스이송관(31)을 통해 이송되는 퍼지가스를 고온으로 가열하는 퍼지가스 가열단계가 더 포함될 수 있다. 즉, 상기 고온퍼지가스 공급밸브와 가열장치는 동일한 신호를 수신하여 동시에 작동되도록 할 수 있다. 또한, 유량조절밸브(37)를 조절하여 공급되는 고온퍼지가스의 송풍압력의 강약을 조절하여 고온퍼지가스에 의한 챔버 가열이 충분하게 이루어지도록 할 수 있다.
아울러 도 5b와 같이 하나의 가열장치에 의해 보조챔버(13)와 주챔버(12) 모두에 고온퍼지가스를 공급하는 형태의 경우에는 보조챔버 또는 주챔버로 고온퍼지가스 공급시 가열장치(33)가 동시에 작동되고 다만 분기가 이루어진 부분의 단속밸브를 통해 보조챔버 또는 주챔버로 공급되는 두 분배라인 중 어느 하나를 선택하는 분배 챔버 선택단계가 포함될 수 있다.
또한, 상기 고온퍼지가스의 연속공급을 위해 진공단속밸브(15)를 개방하여 챔버 내면을 가열하면서 충분한 고온퍼지가스의 공급이 이루어지도록 한다.
다음으로는 노말퍼지가스 공급단계가 수행된다. 본 단계는 고온퍼지가스 공급밸브(32)를 차단하고 노말퍼지가스 공급밸브(35)를 개방하여 챔버 내부로 실온 또는 저온의 노말퍼지가스를 공급해 열팽창된 챔버 내부표면 및 이물이 응축되도록 한다.
본 단계에서는 노말퍼지가스 공급밸브(35)의 개방과 동시에 냉각장치(36)를 작동시켜 이송되는 노말퍼지가스를 냉각시키는 퍼지가스 냉각단계가 더 포함될 수 있다. 상기 냉각장치의 구동에 의해 실온보다 낮은 온도로 냉각된 노말퍼지가스는 유량조절밸브(38)에 의해 공급되는 량을 조절하여 고압 또는 저압의 송풍압력에 의해 공급되어 가열된 챔버와 이물의 응축이 이루어지도록 한다.
이러한 고온퍼지가스와 노말퍼지가스는 챔버 내부를 대기압으로 변환될 때까지 공급되는 가스 량을 양분하여 공급함으로써 열팽창과 응축이 이루어지도록 할 수 있으나, 공급되는 량이 미량이어서 팽창계수 차이에 의한 분리효과를 얻기 힘들다.
따라서, 고온퍼지가스 또는 노말퍼지가스를 공급하는 것과 동시에 진공단속밸브(15)를 개방하여 진공펌프(40)를 구동시킴으로써 충분한 시간동안 고온퍼지가스 또는 노말퍼지가스가 연속으로 공급되어 열팽창과 응축이 이루어지도록 하는 등 열팽창과 응축시간을 증가시킬 수 있고, 열팽창과 응축을 반복적으로 수회 발생시켜 챔버로부터 이물의 분리가 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
다음으로 이물탈거단계가 수행된다. 본 단계는 공급된 고온퍼지가스에 의해 챔버 내벽과 이물이 열팽창되고, 노말퍼지가스 공급으로 팽창된 챔버내벽과 이물을 응축되는 과정에서 챔버와 이물간의 열팽창과 응축의 진행 차이로 챔버로부터 이물이 탈거되는 단계이다.
이어서 고압으로 노말퍼지가스를 분사하여 이물을 부유시키고 배출시키는 이물부유 및 배출단계가 수행된다. 본 단계에서는 진공단속밸브(15)가 개방된 상태로 진공펌프(40)를 구동시켜 챔버내부의 가스를 배출시키되, 노말퍼지가스이송관(34)의 유량조절밸브(38)를 조절하여 2~5bar 사이의 고압으로 노말퍼지가스를 다량 챔버(11)내로 공급해 챔버 내벽으로부터 분리된 이물의 부유가 이루어지도록 하여 이물이 진공단속밸브(15)를 통해 외부로 배출되도록 한다.
상기 이물의 배출이 완료되면 노말퍼지가스 공급밸브(35)를 닫고 게이트밸브(14)를 통해 회로기판을 내입시키고 건식진공펌프와 터보진공펌프를 이용하여 진공상태로 형성한 다음 가공에 필요한 공정가스를 주입하여 가공이 이루어지도록 한다.
상기 작동상태를 간단하게 설명하면, 일단 회로기판이 제거된 상태에서 진공상태로 만든 챔버(11) 내에 고온퍼지가스공급밸브(32)와 진공단속밸브(15)를 개방해 챔버 내부로 고온퍼지가스를 먼저 공급하여 챔버 내벽을 가열시킨다. 이때 상기 고온퍼지가스공급밸브 개방시 가열장치(33)를 함께 작동시켜 이송되는 퍼지가스를 고온으로 가열시키고 가열된 고온퍼지가스를 챔버로 공급하거나, 저장조에서 미리 가열한 고온퍼지가스를 챔버로 공급되게 할 수 있다.
이어서 고온퍼지가스공급밸브(32)를 차단하고 노말퍼지가스공급밸브(35)를 개방하여 실온 또는 저온의 퍼지가스가 챔버내로 공급되게 함으로써 가열되어 팽창된 챔버와 이물을 응축시켜 이물질간의 열팽창률과 응축률의 차이로 인해 이물을 분리시키고 진공단속밸브를 통해 신속한 배출이 이루어지도록 한다.
다음으로 노말퍼지가스이송관의 유량조절밸브를 조절하여 챔버로 유입되는 노말퍼지가스의 유량을 증가시켜 고압송풍이 이루어지도록 함으로써 챔버로부터 분리된 이물이 부유되어 노말퍼지가스와 함께 진공단속밸브를 통해 배출이 이루어지도록 한다.
즉, 팽창율 차이에 의한 이물의 분리를 위한 고온처지가스 및 노말퍼지가스는 2~4ar의 압력으로 송풍이 이루어지고, 최종적으로는 노말퍼지가스를 4~5bar의 범위로 공급하여 강한 송풍압력에 의해 잔여 이물까지 배출시키게 한다.
이와같이 고온 및 노말 퍼지가스의 고압송풍 방식은 챔버를 분해하지 않아도 챔버를 세정할 수 있어 분해없이 챔버를 사용할 수 있는 주기를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
10 : 진공챔버
11 : 챔버 12 : 주챔버
13 : 보조챔버 14 : 게이트밸브
15 : 진공단속밸브 16 : 보조게이트밸브
20 : 가스공급부
21 : 공정가스이송관 22 : 가스주입관
23 : 이온발생기 24 : 필터
30 : 퍼지가스이송관
31 : 고온퍼지가스이송관 32 : 고온퍼지가스공급밸브
33 : 가열장치 34 : 노말퍼지가스이송관
35 : 노말퍼지가스공급밸브 36 : 냉각장치
37,38 : 유량조절밸브
331 : 확장관 332 : 전열판
40 : 진공펌프

Claims (8)

  1. 중공부를 갖는 챔버로 공정가스나 퍼지가스를 공급하는 가스공급부와, 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물을 흡입하는 진공펌프를 구비하여 게이트밸브로부터 내입된 회로기판을 가공하고, 가공후 챔버 내부를 퍼지가스로 세척하는 진공챔버에 있어서,
    상기 가스공급부는,
    개폐밸브가 형성된 다수의 공정가스이송관과; 개폐밸브와 유량조절밸브가 형성되어 퍼지가스를 이송하는 퍼지가스이송관과; 상기 다수의 공정가스이송관과 퍼지가스이송관을 하나로 합관하고 일단이 챔버와 연통되며, 유로상에는 개폐밸브가 형성되어 유로단속이 이루어지는 가스주입관;을 포함하여 구성하되,
    상기 퍼지가스이송관은 고온의 퍼지가스를 공급하는 고온퍼지가스이송관과, 실온 또는 저온의 퍼지가스를 공급하는 노말퍼지가스이송관의 복수라인으로 형성하고, 상기 고온퍼지가스이송관과 노말퍼지가스이송관 각각에 유량조절밸브와 개폐밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  2. 중공부를 갖는 챔버로 공정가스나 퍼지가스를 공급하는 가스공급부와, 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물을 흡입하는 진공펌프를 구비하여 게이트밸브로부터 내입된 회로기판을 가공하고, 가공후 챔버 내부를 퍼지가스로 세척하는 진공챔버에 있어서,
    상기 가스공급부는,
    개폐밸브가 형성된 다수의 공정가스이송관과; 상기 다수의 공정가스이송관을 하나로 합관하고 일단이 챔버와 연통되며, 유로상에는 개폐밸브가 형성되어 유로단속이 이루어지는 가스주입관과; 일단이 챔버와 연통되고 유로상에 개폐밸브와 유량조절밸브가 형성되어 퍼지가스를 이송하여 챔버로 공급하는 퍼지가스이송관;을 포함하여 구성하되,
    상기 퍼지가스이송관은 고온의 퍼지가스를 공급하는 고온퍼지가스이송관과, 실온 또는 저온의 퍼지가스를 공급하는 노말퍼지가스이송관의 복수라인으로 형성하고, 상기 고온퍼지가스이송관과 노말퍼지가스이송관 각각에 유량조절밸브와 개폐밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고온퍼지가스이송관에는 가열장치를 더 구비하여 이송되는 퍼지가스를 가열시키는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열장치는,
    고온퍼지가스이송관의 일정구간을 확장한 확장관과; 상기 확장관의 내벽에 다수 설치되어 유로를 지그재그형태로 형성하고 전열을 공급받아 가열되는 전열판;으로 구성되어 고온퍼지가스공급밸브가 개방되면 전열판이 가열되어 이송되는 유로를 통과하는 퍼지가스를 가열시키는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노말퍼지가스공급관은 냉각장치를 더 구비하여 이송되는 퍼지가스를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고온퍼지가스는 25~150℃이고, 노말퍼지가스의 온도는 0~25℃의 온도인 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  7. 중공부를 갖는 챔버와; 상기 챔버 내부를 진공으로 형성하거나 이물을 흡입 배출시키는 진공펌프를 단속하는 진공단속밸브; 챔버 내로 세정을 위해 고온 및 노말 퍼지가스의 공급을 단속하는 고온퍼지가스 공급밸브와 노말퍼지가스 공급밸브를 포함하여 구성되는 진공챔버의 세정방법에 있어서,
    진공상태로 폐쇄된 챔버에서 고온퍼지가스 공급밸브와 진공단속밸브를 개방하여 챔버 내부로 고온퍼지가스를 공급하여 챔버 표면을 가열시켜 열팽창이 이루어지도록 하는 고온퍼지가스 공급단계와;
    고온퍼지가스공급밸브를 차단하고 노말퍼지가스공급밸브를 개방하여 노말퍼지가스를 공급하여 열팽창된 챔버와 이물을 응축시키는 노말퍼지가스 공급단계와;
    고온퍼지가스와 노말퍼지가스의 교차공급으로 챔버와 이물간의 열팽창과 응축의 진행차이로 이물을 탈거되는 열팽창 차이에 의한 이물탈거단계와;
    열팽창 차이에 의해 탈거된 이물이 고압송풍에 의해 부유되어 배출되는 고압송풍에 의한 이물부유 및 배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공챔버 세정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고온퍼지가스 공급단계와 노말퍼지가스 공급단계는 수회 반복해 교차로 이루어지도록 하여 열팽창과 응축에 의한 이물 분리가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 진공챔버 세정방법.
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