KR20150120567A - 진공 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판등의 진공성형시에 공정챔버로부터 외부공기를 공급하고 챔버내의 공기를 흡기하여 상기 공정챔버 내부를 진공상태로 형성하기 위한 진공펌프를 구성하고 있으나,
상기 진공펌프는 에어 중 포함된 수분등 이물질에 의한 다량의 고장과 수명을 단축 시키는 문제를 개선할 수 있도록 상기 진공펌프와 함께 에어펌프를 구비하여 진공펌프에서의 수분을 제거함으로서 고장방지를 이룰 수 있도록 함을 목적으로 한 발명이다.

Description

반도체 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템{Presses for molding a semiconductor process chamber vacuum pump system}

본 발명은 반도체 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 공정챔버 내부를 진공상태로 형성하기 위해 사용되는 진공펌프의 장애 발생에 따른 정비 또는 고장예방과 원활한 가동 상태를 유지할 수 있도록 함으로써 반도체의 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 공정챔버의 진공펌프 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판에 확산공정, 산화공정, 사진식각공정, 화학기상증착공정 및 금속배선공정 등을 일련의 순서에 의해 반복 실시함으로써 상기 반도체 기판에 메모리 소자나 로직 소자와 같은 반도체 소자가 제조된다. 이러한 반도체 제조 공정은 공정챔버에서 수행되며, 공정챔버의 내부는 공정조건에 적합한 온도와 압력을 유지해야 하며, 특히 파티클 등에 의한 오염을 방지하기 위하여 진공상태를 지속적으로 유지하면서 공정을 진행하게 된다.

이러한 반도체 공정챔버의 진공펌프 시스템은 성형금형에 의해 성형되는 반도체부재의 성형과정을 진공상태로 유지시키기 위한 공정챔버와, 상기 공정챔버로부터 외부공기를 공급하고 챔버내의 공기를 흡기하여 상기 공정챔버 내부를 진공상태로 형성하는 진공펌프를 포함하여 구성되고 있다.

상기 진공펌프는 공정가스(Process Gas)의 영향과 에어중 포함된 수분으로 인한 고속으로 회전하는 구성부의 고마찰과 고열에 따른 고장과 함께 쉽게 마모되는 등 내구성이 악화되는 문제점이 발생하게 된다.

또한 일반 로터리 베인펌프(Rotary Vane Pump)의 경우 오염 , 부식 등의 영향으로 잦은 트러블이 발생되기 때문에 통상 상기 영향이 적은 드라이타입 펌프를 많이 이용하고 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 종래 진공펌프 시스템은 사용 중 공정챔프내로부터 흡기되는 공기중의 이물질과 다량의 수분이 입기되면서 진공펌프에 장애가 대량으로 발생되거나, 펌프의 고장이 쉽게 발생되어 펌프수명을 단축하고 있다.

이에 따라 상기와 같은 문제를 개선하기 위하여 안출된 선행기술 특허 제 10-0921743호는 진공챔버와 진공펌프 사이에 연결되는 에어관에 기체에 포함된 불순물을 여과시키는 진공펌프용 여과장치를 구비하되, 상기 여과장치의 하우징내에 불순물을 걸러낼 수 있는 여과유체가 일정 높이만큼 채워지고 상기 여과유체에 잠긴 상태로 상기 진공챔버로부터 유입된 기체를 상기 여과유체 내로 안내하는 안내관과 함께 이 안내관에 평행한 방향으로 배치되는 복수개의 보조관을 형성함으로서 흡기 에어에 포함된 이물질과 수분이 상기 여과유체에 의해 제거될 수 있도록 한바 있으나, 이러한 구성은 극히 유체를 이용한 여과장치의 일반적 구성으로 그 효과가 극히 미미한 단점이 있고 또한 공정챔버내에서 흡기되는 에어 중에 포함된 습기와 함께 상기 유체가 진공펌프로 유입되면서 진공펌프의 고장을 야기하는 단점이 있다.

또다른 특허 공개 제 10-2010-0073338호에서는 공정챔버에 형성되는 제 1, 제 2 공기배출구로부터 연통되어 제 1,제 2 진공펌프로 연결되는 각각의 연결관을 구성하되, 상기 제 1, 제 2 공기배출구에 슬릿밸브를 구성하여 선택적으로 개폐하도록 한다.

따라서 상기 제 1, 제 2 공기배출구의 슬릿밸브를 선택하여 개폐할 수 있어 반도체 공정챔버 내부가 진공상태로 유지되면서 이물질과 수분에 의한 장애가 발생된 진공펌프의 정비 또는 예방 정비를 실시할 있도록 함으로서 진공펌프의고장에 따른 문제를 개선하도록하고 있으나, 에어에 포함된 이물질과 수분에 의한 진공펌프의 고장원인을 제거할 수 있는 문제를 개선하지 못하고 있는 것이다.

또다른 특허 제 10-1135519호에서는 진공의 고정챔버와 진공펌프간 연결되는 에어 에어관에 결합되는 개구부를 구비하는 하우징, 상기 하우징에 유입되는 증착물질을 응축시키는 1차 냉각트랩을 구비하고 상기 하우징 측면부로 형성되는 하우징에 유출되는 증착물질을 응축시키는 2차 냉각트랩을 형성하고 상기 1차 냉각트랩에는 개구의 개폐량을 조절하는 배플 및 상기 배플을 냉각시키도록 설치된 개폐트랩을 구성하는 보호장치를 구성하고 있다.

이러한 구성에 의하여 공정챔버의 배기에어가 냉각트랩에 의해 진공펌프 측으로 증발물질의 유동을 저지하여 증착물질이 진공펌프에 흡착되는 현상을 차단함으로써 진공펌프의 고장을 방지하고, 진공펌프의 원활한 작동을 보장하는 효과를 얻을 수 있다는 것이다.

그러나 상기한 구성은 그 구성이 복잡하여 제작이 어렵고 각각의 조건에 따른 제조로 일반화되지 못함으로서 범용화되지 않는 단점과 특히 에어 중의 수분을 흡착하는 구성이 미미한 단점도 있다.

이러한 문제로 진공펌프의 고장이 많고 고장에 따른 수리와 점검 및 예방 정비에 소요되는 시간 동안 장비가동이 중단되므로 그만큼 반도체 생산성이 저하되는 문제점이 있어왔다.

본 발명은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판등의 진공성형시에 공정챔버로부터 외부공기를 공급하고 챔버내의 공기를 흡기하여 상기 공정챔버 내부를 진공상태로 형성하기 위한 진공펌프를 구성하고 있으나,

상기 진공펌프는 에어 중 포함된 수분등 이물질에 의한 다량의 고장과 수명을 단축시키는 문제를 개선할 수 있도록 상기 진공펌프와 함께 에어펌프를 구비하여 진공펌프에서의 수분을 제거함으로서 고장방지를 이룰 수 있도록 함을 목적으로 한 발명이다.

본 발명의 해결 수단은 반도체 제조공정에 사용되는 진공프레스(100)의 진공챔버(10)내 에어를 배출시키기 위한 진공펌프(20)를 이용하되,

상기 진공프레스(100)에 형성되는 진공챔버(10)에 솔밸브(11)를 구비한 에어투입구(12)와,

상기 진공챔버(10)내의 에어를 배출하기 위한 에어배출구(13)로부터 책크벨브(14)와 휠터(15)를 구비한 에어라인(16)을 통해 연결된 진공펌프(20),

그리고 상기 진공펌프(20)의 배기관(21)과 연결되는 수분제거용 에어펌프(30)를 구성하여 진공펌프(20)내의 수분을 제거할 수 있도록 함과 함께,

상기 진공펌프(20) 또는 에어펌프(30)는 드라이 펌프(dry pump) 또는 부스터 펌프(booster pump) 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 진공펌프(20)에 이물질, 수분이 잔존하지 못함으로서 진공펌프(20)가 쉽게 야기되는 고장을 방지하고 기능저하를 방지함으로서 진공챔버(20)내의 진공상태를 안정적으로 유지하여 성형효과를 증대하고 불량을 방지할 수 있도록 함과,

본 발명은 진공챔버(10)로부터 배출되는 수분을 대량으로 포함한 에어로 인한 진공펌프(20)의 고장을 방지할 수 있도록 함으로서 성형작업이 효과적으로 이루어지면서 불량율을 방지하고 진공펌프(20)의 고장에 따른 교체비용 및 수리로인한 단점을 개선할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 반도체 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템 설명도이다.

본 발명은 반도체 공정챔버 내부를 진공상태로 형성하기 위해 사용되는 진공펌프가 흡기에어에 포함된 수분, 가스등으로부터 발생하는 각종 장애에 따른 고장방지와 정비로 원활한 가동 상태를 유지할 수 있도록 함으로써 반도체의 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 공정챔버의 진공펌프 시스템에 관한 것이다.

상기와 같은 본발명을 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 구성과 그 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 실시예는 종래와 같이 반도체 제조공정에 사용되는 진공프레스(100)에 형성되는 진공챔버(10)내의 플라즈마 이온주입, 화학기상증착 등에 사용되는 에어를 배기시켜 진공챔버(10) 내부가 진공상태를 유지하도록 진공펌프(20)를 이용하여 진공상태로 유지하게 된다.

이러한 구성에 있어서, 본 발명은 진공프레스(100)에 형성되는 진공챔버(10)에 솔밸브(11)를 구비한 에어투입구(12)와,

상기 진공챔버(10)내의 에어를 배출하기 위한 에어배출구(13)로부터 책크벨브(14)와 휠터(15)를 구비한 에어라인(16)을 통해 진공펌프(20)로 배관시켜 진공펌프(20)의 가동으로 진공챔버(10)내를 진공상태로 형성함과,

상기 진공펌프(20)는 흡기되는 에어에 포함된 이물질과 수분을 제거하기 위하여 상기 진공펌프(20)의 배기관(21)과 연결되는 수분제거용 에어펌프(30)를 하나 또는 복수로 구성한다.

그리고 상기 진공펌프(20)와 에어펌프(30)로 연결되는 에어관(22)에는 에어퇴출구(23)를 구비한다.

상기 진공펌프(20)는 공정챔버 내부 공기를 펌핑하는 것으로, 드라이 펌프(dry pump) 또는 부스터 펌프(booster pump)로 구성될 수 있고, 상기 부스터 펌프는 일반적인 펌핑 동작을 통해 공정챔버 내부의 압력을 저진공 상태로 낮추는 주펌프의 역할을 하며, 상기 드라이 펌프는 상기 부스터 펌프의 펌핑 양을 증가시키기 위한 보조펌프의 역할로서 흡기되는 에어중 포함된 수분을 흡기하여 제거할 수 있도록 하는 것이다.

미설명부호 17은 소음기를 표시한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1에서 도시한 바와 같이 반도체 제조과정에 따른 프레스의 공정챔버(10) 내부로 상하금형(101)이 구성되고 이러한 상하금형(101)에 의해 성형되는 반도체 부재의 성형효과를 높이고 성형불량을 초래하는 플라즈마 이온주입, 화학기상증착 등에 사용되는 에어, 그리고 에어에 포함되고 성형 중 발생되는 수분을 제거시키기 위하여 상기 공정챔버(10)내의 에어를 배기시켜 진공상태로 유지하게 된다.

이때 진공챔버(10)내를 진공상태로 유지하기 위하여 상기 진공챔버(10)에 구성된 에어투입구(11)로부터 유입되는 에어를 차단하도록 솔밸브(12)를 잠금한다.

그리고 상기 진공챔버(10)내의 에어를 배출하기 위한 진공펌프(20)를 가동함으로서 진공펌프(20)에 의해 진공챔버(10)내의 이물질, 수분등이 포함된 에어가 에어배출구(13)를 통해 에어라인(16)으로 이송배기됨과 함께 휠터(15)를 거쳐 진공펌프(20)로 흡기된다.

상기에서 흡기되는 에어는 성형과정에서 발생되고 에어 중에 포함된 수분등 이물질이 함께 포함되어 이송되면서 진공펌프(20)의 고장을 일으키는 요인이 되고 있다.

이러한 문제를 개선하기 위한 본 발명은 상기 진공펌프(20)의 배기관(21)에 연결된 에어관(22)을 통해 에어펌프(30)가 구성되어 상기 진공펌프(20)와 함께 가동함으로서 상기 진공펌프(20)로 유입된 에어와 수분등의 이물질이 포함된 에어를 수분제거기 기능을 가지는 에어펌프(30)로 흡기하게 된다.

따라서 상기 진공펌프(20)에서 이물질, 수분등이 잔존하지 못하고 즉시 에어펌프(30)로 흡기시키게 된다.

이와 같이 진공펌프(20)에 이물질, 수분이 잔존하지 못함으로서 진공펌프(20)가 쉽게 야기되는 고장을 방지하고 기능저하를 방지함으로서 진공챔버(20)내의 진공상태를 안정적으로 유지하여 성형효과를 증대하고 불량을 방지할 수 있는 것이다.

상기 에어펌프(30)는 도면에서와 같이 하나 또는 복수로 구성됨을 선택하여 구성할 수 있다.

그리고 상기 에어펌프(30)는 수분을 쉽게 증발시켜 고장발생이 없고 상기 에어관(22)에 구성된 에어퇴출구(23)는 에어펌프(30)를 통하지 않고 에어를 배출할 수 있는 에어퇴출구(23)를 더 구비할 수 있다.

이상에서 설명된 진공펌프(20) 및 에어펌프(30)는 공정챔버 내부 공기를 펌핑하는 것으로, 드라이 펌프(dry pump) 또는 부스터 펌프(booster pump)로 구성될 수 있고, 상기 부스터 펌프는 일반적인 펌핑 동작을 통해 공정챔버 내부의 압력을 저진공 상태로 낮추는 주펌프의 역할을 하며, 상기 드라이 펌프는 상기 부스터 펌프의 펌핑 양을 증가시키기 위한 보조펌프의 역할로서 흡기되는 에어중 포함된 수분을 흡기하여 제거할 수 있도록 하는 것으로 알려져 있다.

이상과 같이 본 발명은 진공챔버(10)로부터 배출되는 수분을 대량으로 포함한 에어로 인한 진공펌프(20)의 고장을 방지할 수 있도록 함으로서 성형작업이 효과적으로 이루어지면서 불량율을 방지하고 진공펌프(20)의 고장에 따른 교체비용 및 수리로 인한 단점을 개선할 수 있는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자가 수정 및 변경이 가능한 것이며 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이고 또한 기술적 사상의 범위 내에서 매우 다양한 실시예들이 제시될 수 있는 것이다.

10 : 진공챔버 11 : 솔밸브 12 : 에어투입구
13 : 에어배출구 14 : 책크벨브 15 : 휠터
16 : 에어라인 20 : 진공펌프 21 : 배기관
22 : 에어관 23 : 에어퇴출구 30 : 에어펌프
100 : 진공프레스

Claims (2)

1. 반도체 제조공정에 사용되는 진공프레스(100)의 진공챔버(10)내 에어를 배출시키기 위한 진공펌프(20)를 이용하되,
   상기 진공프레스(100)에 형성되는 진공챔버(10)에 솔밸브(11)를 구비한 에어투입구(12)와,
   상기 진공챔버(10)내의 에어를 배출하기 위한 에어배출구(13)로부터 책크벨브(14)와 휠터(15)를 구비한 에어라인(16)을 통해 연결된 진공펌프(20),
   상기 진공펌프(20)의 배기관(21)과 연결되는 수분제거용 에어펌프(30)를 구성하여 진공펌프(20)내의 수분을 제거할 수 있도록 함을 특징으로 하는 반도체 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 진공펌프(20) 또는 에어펌프(30)는 드라이 펌프(dry pump) 또는 부스터 펌프(booster pump) 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 성형프레스의 공정챔버용 진공펌프 시스템.
   

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