KR20200130012A - 파우더 공급 장치 및 이를 구비하는 설비 코팅 시스템 - Google Patents

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Abstract

파우더 피더를 밀폐된 챔버의 내부에 배치하고, 챔버의 내부를 가압하여, 미세 크기의 파우더를 균일하게 공급할 수 있는 파우더 공급 장치, 및 이 파우더 공급 장치를 이용하여 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부를 코팅하는 설비 코팅 시스템이 제공된다. 상기 파우더 공급 장치는, 밀폐 구조를 가지는 챔버; 및 챔버의 내부에 구비되며, 챔버의 내부로 유입되는 파우더를 챔버의 외부로 토출시키는 파우더 공급기를 포함하며, 파우더가 챔버의 내부로 유입될 때, 챔버의 내부 압력을 높이기 위한 가스가 챔버의 내부로 유입되어 파우더 공급기를 가압한다.

Description

파우더 공급 장치 및 이를 구비하는 설비 코팅 시스템 {Apparatus for supplying powder and system for coating equipment with the apparatus}
본 발명은 파우더를 공급하는 장치와 이 장치를 이용하여 반도체 제조 공정이 수행되는 설비의 내부를 코팅하는 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 식각 공정(etching process)은 웨이퍼(wafer) 상에서 포토 공정(photolithography process)에 의해 형성된 회로 패턴을 제외한 나머지 부분을 물리적 방법 또는 화학적 방법으로 제거하는 공정을 말한다. 이러한 식각 공정은 식각 반응을 일으키는 물질의 상태에 따라 건식 식각(dry etching)과 습식 식각(wet etching)으로 구분된다.
건식 식각은 습식 식각에 비해 비용이 비싸고 방법이 까다롭다는 단점이 있으나, 최근 들어 나노 단위로 고집적화되는 반도체 기술 변화에 따라 미세한 패터닝과 수율을 높이기 위한 방법으로 건식 식각이 확대되고 있다.
한국공개특허 제10-2018-0129156호 (공개일: 2018.12.05.)
건식 식각 공정에서는 챔버(chamber)의 내부에서 플라즈마(plasma)를 이용하여 정전척(ESC; Electro-Static Chuck) 상에 안착되는 웨이퍼를 식각한다. 그런데 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각할 때에 플라즈마에 의해 챔버의 내벽이 손상될 수 있으므로, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하기 전에 챔버의 내벽에 코팅층을 형성해야 한다.
챔버의 내벽에 코팅층을 형성하는 방법에는 APS(Atmospheric Plasma Spray) 코팅 방법, SPS(Suspension Plasma Spray) 코팅 방법, AD(Aerosol Deposition) 코팅 방법 등이 있다. 그런데 AD 코팅 방법은 양산성이 매우 떨어지는 단점이 있다. 그리고 SPS 코팅 방법은 파우더에 물, 에탄올 등이 혼합된 슬러리(slurry)를 이용하기 때문에, 부수적인 오염물이 발생하는 단점이 있다.
반면 APS 코팅 방법은 양산성이 매우 우수하며, 파우더만을 이용하기 때문에 부수적인 오염물이 발생하지 않는다. 그러나 파우더의 크기를 작게 할 경우 파우더가 토출되지 않을 수 있으며, 파우더의 상호 뭉침 현상으로 코팅 품질이 저하될 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 파우더 피더(powder feeder)를 밀폐된 챔버의 내부에 배치하고, 챔버의 내부를 가압하여, 미세 크기의 파우더를 균일하게 공급할 수 있는 파우더 공급 장치, 및 이 파우더 공급 장치를 이용하여 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부를 코팅하는 설비 코팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 파우더 공급 장치의 일 면(aspect)은, 밀폐 구조를 가지는 챔버; 및 상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 챔버의 내부로 유입되는 파우더를 상기 챔버의 외부로 토출시키는 파우더 공급기를 포함하며, 상기 파우더가 상기 챔버의 내부로 유입될 때, 상기 챔버의 내부 압력을 높이기 위한 가스가 상기 챔버의 내부로 유입되어 상기 파우더 공급기를 가압한다.
상기 파우더 공급 장치는, 상기 챔버의 표면에 설치되어 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하며, 상기 파우더 공급기는 상기 챔버의 내부 압력이 기준 압력 이상일 때 작동할 수 있다.
상기 파우더 공급 장치는, 상기 챔버의 표면에 설치되어 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하며, 상기 챔버의 내부 압력이 기준 압력 이상이거나, 상기 챔버의 내부 압력이 외부 압력 이하일 때 상기 가스가 상기 챔버의 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
상기 파우더 공급기는, 상기 파우더를 흡입하는 흡입부; 상기 파우더를 토출하는 토출부; 및 일방향으로 회전하며 측면에 복수개의 돌기가 형성되어 있는 제1 회전 부재, 및 상기 제1 회전 부재의 아래에 배치되며 일방향으로 회전하여 상기 복수개의 돌기 사이를 통과하여 상면에 안착되는 상기 파우더를 상기 토출부가 위치한 방향으로 이동시키는 제3 회전 부재를 구비하며, 상기 흡입부를 통해 상기 파우더가 흡입되면 상기 제1 회전 부재 및 상기 제3 회전 부재를 이용하여 상기 토출부를 통해 정량의 파우더를 토출시키는 정량 공급부를 포함할 수 있다.
상기 정량 공급부는, 상기 제1 회전 부재와 상기 제3 회전 부재 사이에 배치되며, 측면에 복수개의 돌기가 형성되어 있고, 일방향으로 회전하는 제2 회전 부재를 더 포함하며, 상기 제2 회전 부재는 상기 제1 회전 부재보다 돌기 개수가 더 많을 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 설비 코팅 시스템의 일 면(aspect)은, 파우더를 공급하는 파우더 공급 장치; 상기 파우더를 분사하여 반도체 제조 설비를 코팅하는 파우더 분사 장치; 상기 파우더 공급 장치와 상기 파우더 분사 장치를 연결하며, 상기 파우더의 이송을 제어하는 밸브를 구비하는 연결 부재; 및 상기 밸브를 제어하는 제어 장치를 포함하며, 상기 파우더 공급 장치는, 밀폐 구조를 가지는 챔버; 및 상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 챔버의 내부로 유입되는 파우더를 상기 챔버의 외부로 토출시키는 파우더 공급기를 포함하며, 상기 파우더가 상기 챔버의 내부로 유입될 때, 상기 챔버의 내부 압력을 높이기 위한 가스가 상기 챔버의 내부로 유입되어 상기 파우더 공급기를 가압한다.
상기 파우더 공급 장치는, 상기 챔버의 표면에 설치되어 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하며, 상기 제어 장치는 상기 챔버의 내부 압력과 기준 압력을 비교하여 얻은 결과를 기초로 상기 밸브를 제어할 수 있다.
상기 제어 장치는 상기 챔버의 내부에 상기 가스가 유입되는지 여부를 기초로 상기 밸브를 제어할 수 있다.
상기 설비 코팅 시스템은 상기 반도체 제조 설비에서 식각 공정이 수행되는 공정 챔버의 내벽을 코팅하는 데에 이용될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 설비 코팅 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치의 내부 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치에 구비되는 정량 공급부의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치에 구비되는 정량 공급부의 작동 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치에 구비되는 파우더 공급기의 작동 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부를 코팅하기 위해 미세 크기(예를 들어, 3㎛ ~ 8㎛)의 파우더(powder)를 균일하게 공급하는 파우더 공급 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기의 파우더 공급 장치를 이용하여 식각 공정이 수행되는 챔버의 내부를 코팅하는 설비 코팅 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 파우더 공급 장치는 미세 크기의 파우더를 균일하게 공급하기 위해, 밀폐된 챔버의 내부에 파우더를 공급하는 수단을 배치하며, 챔버의 내부를 가압하는 것을 특징으로 한다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명에 따른 파우더 공급 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 설비 코팅 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1에 따르면, 설비 코팅 시스템(100)은 파우더 공급 장치(110), 연결 부재(120) 및 파우더 분사 장치(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
파우더 공급 장치(110)는 연결 부재(120)를 통해 파우더 분사 장치(130)로 파우더를 공급하는 것이다. 이러한 파우더 공급 장치(110)는 파우더 피더(powder feeder)로 구현될 수 있다.
파우더 공급 장치(110)는 기존(30㎛)보다 미세해진 크기의 파우더를 파우더 분사 장치(130)로 균일하게 공급할 수 있다. 일례로 파우더 공급 장치(110)는 3㎛ ~ 8㎛ 크기의 파우더를 파우더 분사 장치(130)로 균일하게 공급할 수 있다. 파우더 공급 장치(110)는 이를 위해 밀폐된 챔버(111)의 내부에 파우더 공급기(112)를 배치하며, 챔버(111)의 내부를 가압한다.
파우더 공급 장치(110)의 내부 구조에 대해서는 도면 등을 참조하여 후술한다.
연결 부재(120)는 파우더 공급 장치(110)로부터 파우더 분사 장치(130)로 파우더가 공급될 수 있도록 파우더 공급 장치(110)와 파우더 분사 장치(130)를 연결하는 것이다. 이러한 연결 부재(120)는 파우더가 이송될 수 있는 튜브(powder moving tube)로 구현될 수 있다.
연결 부재(120) 상에는 적어도 하나의 밸브(valve; 140)가 형성될 수 있다. 밸브(140)는 연결 부재(120) 상에서 파우더의 흐름을 제어하는 것이다. 즉, 밸브(140)가 개방(open)되면 연결 부재(120)를 통해 파우더 공급 장치(110)로부터 파우더 분사 장치(130)로 파우더가 공급되며, 밸브(140)가 폐쇄(closed)되면 파우더의 공급이 차단된다.
밸브(140)는 파우더 분사 장치(130)보다 파우더 공급 장치(110)에 가까운 위치(예를 들어, 파우더 공급 장치(110) 부근)에 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 밸브(140)는 파우더 공급 장치(110)보다 파우더 분사 장치(130)에 가까운 위치에 형성되거나, 파우더 공급 장치(110)와 파우더 분사 장치(130)의 중간 지점에 형성되는 것도 가능하다.
파우더 분사 장치(130)는 파우더 공급 장치(110)로부터 공급되는 파우더를 외부로 분사하는 것이다. 이러한 파우더 분사 장치(130)는 스프레이 건(spray gun)으로 구현될 수 있다.
파우더 분사 장치(130)는 파우더를 식각 공정이 수행되는 챔버의 내벽(150)에 분사하여, 챔버의 내벽(150)에 코팅층(160)을 형성할 수 있다. 이때 파우더 분사 장치(130)는 플라즈마 스프레이 건(plasma spray gun)으로 구현되어, APS(Atmospheric Plasma Spray) 코팅 방법으로 식각 공정이 수행되는 챔버의 내벽을 코팅할 수 있다.
한편 파우더 공급 장치(110)는 챔버(111)의 외측 표면에 압력 측정 센서(113)를 구비할 수 있다.
압력 측정 센서(113)는 챔버(111)의 내부 압력을 측정하는 것이다. 이러한 압력 측정 센서(113)는 챔버(111)의 외측 표면에 적어도 하나 구비될 수 있다. 한편 압력 측정 센서(113)는 챔버(111)의 내측에 구비되는 것도 가능하다.
파우더 공급 장치(110)가 압력 측정 센서(113)를 구비하는 경우, 설비 코팅 시스템(100)은 제어 장치(170)를 더 포함할 수 있다.
제어 장치(170)는 압력 측정 센서(113)에 의해 측정된 값을 기초로 밸브(140)를 제어하는 것이다. 이러한 제어 장치(170)는 연산 기능이 있는 프로세서를 갖춘 컴퓨터 형태로 구현될 수 있다.
제어 장치(170)는 압력 측정 센서(113)로부터 획득된 챔버(111)의 내부 압력과 제1 기준 압력(예를 들어, 1 bar ~ 2 bar)을 비교하여 밸브(140)를 제어할 수 있다. 일례로 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부 압력이 제1 기준 압력 이상이면 밸브(140)가 개방되도록 제어하며, 챔버(111)의 내부 압력이 제1 기준 압력 미만이면 밸브(140)가 폐쇄되도록 제어할 수 있다. 제어 장치(170)는 이와 같은 과정을 통해 챔버(111)의 내부 압력이 원하는 수준이 되면 밸브(140)가 개방되도록 제어할 수 있다.
제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부가 가압되는지 여부를 기초로 밸브(140)를 제어하는 것도 가능하다. 일례로 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부에 가스(gas)가 공급되면 챔버(111)의 내부가 가압되는 것으로 인식하고, 밸브(140)가 개방되도록 제어할 수 있다. 반면 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부에 가스가 공급되지 않으면 챔버(111)의 내부가 가압되지 않는 것으로 인식하고, 밸브(140)가 폐쇄되도록 제어할 수 있다.
한편 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부 압력과 제2 기준 압력을 비교하여 챔버(111)의 내부 압력이 원하는 수준이 되면 파우더 공급기(112)가 작동하도록 제어하는 것도 가능하다. 이때 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부에 양압(positive pressure)이 걸려 있는 것으로 판단되면 파우더 공급기(112)가 작동하도록 제어할 수 있다.
제어 장치(170)는 동일한 값을 제1 기준 압력과 제2 기준 압력에 적용하여, 밸브(140)를 개방시킬 때에 파우더 공급기(112)를 작동시키는 것도 가능하다.
한편 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부 압력이 제3 기준 압력 이상인 것으로 판단되면 챔버(111)의 내부로 가스가 유입되는 것을 차단시키는 것도 가능하다. 파우더 공급기(112)의 파우더 토출이 용이하지 않은 경우, 챔버(111)에 인가되는 압력에 의해 파우더 공급기(112)가 파손될 수 있으므로, 본 실시예에서는 일정 수준의 압력이 감지되면 챔버(111)의 내부로 가스가 유입되는 것을 차단시킬 수 있다.
한편 제어 장치(170)는 파우더가 파우더 분사 장치(130)로부터 파우더 공급 장치(110)로 역류하면 파우더 공급기(112)의 작동을 중지시킬 수 있다. 제어 장치(170)는 챔버(111)의 내부에 음압(예를 들어, 진공 상태)이 걸려 있거나, 파우더 분사 장치(130)의 내부 압력이 파우더 공급 장치(110)의 내부 압력보다 크면, 상기의 기능을 수행할 수 있다.
종래의 설비 코팅 시스템은 30㎛ 사이즈의 파우더를 이용하여 수십 마이크로 단위의 코팅 구조를 가지는 코팅막을 형성하였다. 그러나 이 코팅막은 다공성의 특성을 가지기 때문에 코팅 품질이 저하되는 단점이 있었다.
반면 본 실시예에 따른 설비 코팅 시스템(100)은 3㎛ ~ 8㎛ 사이즈의 파우더를 이용하여 식각 공정이 수행되는 챔버의 내벽(150)에 수 마이크로 단위의 미세 코팅 구조를 가지는 코팅층(160)을 형성한다. 설비 코팅 시스템(100)은 이를 통해 보다 치밀하고 물리적 특성 및 기계적 특성이 개선된 코팅층(160)을 형성할 수 있으며, 코팅 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 종래의 설비 코팅 시스템은 30㎛보다 작은 사이즈의 파우더를 이용하기 위해, 물, 에탄올, 파우더 등이 혼합된 슬러리(slurry)로 코팅막을 형성하기도 하였다. 그러나 이 코팅막은 부수적인 오염물이 발생하는 단점이 있었다.
반면 본 실시예에 따른 설비 코팅 시스템(100)은 파우더만을 이용하여 코팅층(160)을 형성하기 때문에, 부수적인 오염물을 발생시키지 않는다.
본 실시예에 따른 설비 코팅 시스템(100)은 이상 설명한 바와 같이 부수적인 오염물을 발생시키지 않으면서, 파우더의 사이즈를 줄여 코팅 품질이 향상된 코팅층(160)을 형성함으로써, 반도체 식각 공정과 같이 극미량의 불순물과 나노 사이즈의 파티클에 영향을 받는 크리티컬한 공정에 적용되기에 적합하다.
파우더 공급 장치(110)는 앞서 설명한 바와 같이 미세 크기의 파우더를 파우더 분사 장치(130)로 균일하게 공급하기 위해, 밀폐된 챔버(111)의 내부에 파우더 공급기(112)를 배치하며, 챔버(111)의 내부를 가압하는 것을 특징으로 한다.
파우더 공급 장치(110)는 이를 위해 도 2에 도시된 구조로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예에서 파우더 공급 장치(110)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 파우더 공급 장치(110)는 밀폐된 챔버(111)의 내부에 파우더 공급기(112)를 배치하며, 챔버(111)의 내부를 가압할 수 있다면, 어떠한 구조로 형성되어도 무방하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치의 내부 구조를 도시한 단면도이다.
도 2에 따르면, 파우더 공급 장치(110)는 챔버(111) 및 파우더 공급기(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
챔버(111)는 내부에 파우더 공급기(112)를 구비하는 것으로서, 몸체부(210), 입구부(220) 및 출구부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
몸체부(210)는 사방이 밀폐되도록 형성되며, 파우더 공급기(112)를 내부에 구비하기 위해 내부가 비어 있는 형태로 형성된다. 이러한 몸체부(210)는 파우더 공급기(112)에 파우더를 공급하기 위해 일측에 입구부(220)를 구비하며, 파우더 공급기(112)를 통해 파우더를 외부로 토출하기 위해 타측에 출구부(230)를 구비한다.
입구부(220)와 출구부(230)는 몸체부(210)의 표면에 각각 적어도 하나 형성될 수 있다. 이러한 입구부(220)와 출구부(230)는 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 측에 형성될 수 있으나, 같은 측에 형성되는 것도 가능하다.
파우더 공급기(120)는 챔버(111)의 입구부(220)를 통해 공급된 파우더를 흡입하여 챔버(111)의 출구부(230)를 통해 파우더 분사 장치(130)로 토출하는 기능을 수행한다. 이러한 파우더 공급기(120)는 앞서 설명한 바와 같이 파우더 피더로 구현될 수 있으며, 특히 써클 피더(circle feeder) 형태로 구현될 수 있다.
이하에서는 파우더 공급기(120)가 써클 피더 형태로 구현되는 경우를 예시로 하여 설명할 것이나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
파우더 공급기(120)는 흡입부(310), 정량 공급부(320), 토출부(330) 및 제어부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
흡입부(310)는 챔버(111)의 입구부(220)를 통해 공급되는 파우더를 흡입하는 것이다. 파우더는 가스와 혼합된 상태로 챔버(111)의 입구부(220)를 통해 챔버(111)의 내부로 유입될 수 있다. 이때 흡입부(310)는 중력에 의해 자유 낙하하는 파우더를 흡입할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 파우더와 가스를 혼합하여 동시에 공급하는 데에 한정되지 않고, 파우더와 가스를 분리하여 서로 다른 시간에 공급하는 것도 가능하다.
정량 공급부(320)는 파우더의 토출량이 균일해지도록 정량의 파우더를 토출부(330)로 공급하는 것이다. 정량 공급부(320)는 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322), 제3 회전 부재(323) 및 회전축(324)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치에 구비되는 정량 공급부의 분해 사시도이다. 이하 설명은 도 2 및 도 3을 참조한다.
제1 회전 부재(321)는 기어 형태의 회전체이다. 이러한 제1 회전 부재(321)는 측면에 소정 개수의 돌기(예를 들어, 8개의 돌기)를 포함할 수 있다.
제2 회전 부재(322)는 제1 회전 부재(321)와 마찬가지로 기어 형태의 회전체이다. 이러한 제2 회전 부재(322)도 측면에 소정 개수의 돌기(예를 들어, 16개의 돌기)를 포함할 수 있다.
제2 회전 부재(322)는 제1 회전 부재(321)와 소정 간격 떨어진 상태로 제1 회전 부재(321) 아래에 형성될 수 있다. 또한 제2 회전 부재(322)는 제3 회전 부재(323)와 소정 간격 떨어진 상태로 제3 회전 부재(323) 위에 형성될 수 있다.
제2 회전 부재(322)는 측면에 제1 회전 부재(321)보다 더 많은 개수의 돌기를 포함할 수 있다. 제2 회전 부재(322)가 이와 같이 형성되면, 한번에 제1 회전 부재(321)보다 더 적은 양의 파우더를 제3 회전 부재(323)로 전달할 수 있다. 제2 회전 부재(322)의 이러한 역할은 파우더가 미세 크기를 가지더라도 쉽게 토출될 수 있도록 하는 데에 기여할 수 있다.
제3 회전 부재(323)는 원판 형태의 회전체이다. 이러한 제3 회전 부재(323)는 제1 회전 부재(321) 및 제2 회전 부재(322)를 거쳐 상면에 떨어진 파우더를 측 방향에 위치하는 토출부(330)로 전달하는 기능을 한다.
제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322) 및 제3 회전 부재(323)는 회전축(324)를 통해 동일 방향으로 회전할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322) 및 제3 회전 부재(323) 중 몇몇은 서로 다른 방향으로 회전하는 것도 가능하다.
제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322) 및 제3 회전 부재(323)는 동일 속도로 회전할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322) 및 제3 회전 부재(323) 중 몇몇은 서로 다른 속도로 회전하는 것도 가능하다.
한편 정량 공급부(320)는 제1 회전 부재(321)와 제2 회전 부재(322) 중 어느 하나와 제3 회전 부재(323)를 구비하여 작동하는 것도 가능하다.
다음으로 정량 공급부(320)의 작동 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치에 구비되는 정량 공급부의 작동 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 4를 참조한다.
파우더(180)가 챔버(111)의 입구부(220)를 통해 챔버(111)의 내부로 유입되면, 제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322) 및 제3 회전 부재(323)는 회전 운동을 시작한다.
챔버(111)의 내부로 유입된 파우더(180)는 파우더 공급기(112)의 흡입부(310)를 통해 파우더 공급기(112)의 내부로 유입된다. 이때 파우더(180)는 제1 회전 부재(321)의 복수개의 돌기 사이에 형성된 공간 및 제2 회전 부재(322)의 복수개의 돌기 사이에 형성된 공간을 차례대로 거쳐 제3 회전 부재(323) 상에 안착된다(S410, S420).
이후 파우더(180)는 제3 회전 부재(323)의 회전력에 의해 토출부(330) 방향으로 이동하며, 토출부(330)를 거쳐 외부로 토출된다(S430).
다시 도 2를 참조하여 설명한다.
토출부(330)는 파우더 공급기(112)로 유입된 파우더를 챔버(111)의 출구부(230)를 통해 외부로 토출하는 것이다. 이러한 토출부(330)는 파우더의 토출이 가능하게 내부가 비어 있는 형태로 파우더 공급기(112)의 측면에 형성될 수 있다.
토출부(330)는 챔버(111)의 출구부(230)를 통해 연결 부재(120)와 연결될 수 있다. 그러면 파우더는 토출부(330)를 통해 토출된 후 연결 부재(120)를 거쳐 파우더 분사 장치(130)로 유입되는 것이 가능해진다.
제어부(340)는 파우더 공급기(112)의 작동을 제어하는 것이다. 이러한 제어부(340)는 회전축(324)을 회전시켜 제1 회전 부재(321), 제2 회전 부재(322) 및 제3 회전 부재(323)가 회전하도록 제어할 수 있다.
다음으로 파우더 공급기(112)의 작동 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파우더 공급 장치에 구비되는 파우더 공급기의 작동 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 5를 참조한다.
파우더와 가스의 혼합물이 입구부(220)를 통해 챔버(111)의 내부로 유입되면(S510), 밸브(140)가 개방되며, 챔버(111)의 내부에 구비되어 있는 파우더 공급기(112)가 작동하기 시작한다.
본 실시예에서 가스의 챔버(111) 내 유입과 밸브(140)의 개방은 동시에 수행될 수 있으나, 시간차를 두고 어느 하나가 먼저 수행되는 것도 가능하다.
파우더는 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 이산화규소(SiO2) 중에서 적어도 하나를 포함하는 코팅 물질로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예에서 파우더의 성분이 이에 한정되는 것은 아니다.
가스는 비활성 가스로서, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 수소(H2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예에서 가스의 성분이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 파우더는 가스와 혼합되지 않고 단독으로 입구부(220)를 통해 챔버(111)의 내부로 유입되는 것도 가능하다.
이후 파우더 공급기(112)는 파우더를 흡입한 후 정량 공급부(320) 및 토출부(330)를 거쳐 파우더를 토출한다.
그런데 파우더의 크기가 미세 크기(예를 들어, 30㎛ 미만의 크기)일 경우, 파우더 공급기(112)가 파우더를 피딩시, 파우더가 토출부(330)를 통해 균일하게 토출되지 않을 수 있다.
본 실시예에서는 챔버(111)의 내부로 유입된 가스가 파우더 공급기(112)를 가압하는 역할을 함으로써, 파우더가 토출부(330)를 통해 균일하게 토출되도록 할 수 있다(S520). 파우더 공급기(112)의 가압은 파우더가 투입되는 부분의 압력과 파우더가 토출되는 부분의 압력을 동일하게 유지시켜, 파우더가 미세 크기를 갖더라도 토출부(330)에서 막히거나 뭉쳐지지 않게 파우더를 강제로 토출시키려는 물리적 힘으로 작용하기 때문이다.
파우더가 토출부(330)를 통해 균일하게 토출된다면, 연결 부재(120)를 거쳐 파우더 분사 장치(130)까지 이송되는 데에는 아무런 문제가 발생하지 않는다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 설비 코팅 시스템 110: 파우더 공급 장치
111: 챔버 112: 파우더 공급기
113: 압력 측정 센서 120: 연결 부재
130: 파우더 분사 장치 140: 밸브
160: 코팅층 170: 제어 장치
210: 몸체부 220: 입구부
230: 출구부 310: 흡입부
320: 정량 공급부 321: 제1 회전 부재
322: 제2 회전 부재 323: 제3 회전 부재
324: 회전축 330: 토출부
340: 제어부

Claims (9)

  1. 밀폐 구조를 가지는 챔버; 및
    상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 챔버의 내부로 유입되는 파우더를 상기 챔버의 외부로 토출시키는 파우더 공급기를 포함하며,
    상기 파우더가 상기 챔버의 내부로 유입될 때, 상기 챔버의 내부 압력을 높이기 위한 가스가 상기 챔버의 내부로 유입되어 상기 파우더 공급기를 가압하는 파우더 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버의 표면에 설치되어 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하며,
    상기 파우더 공급기는 상기 챔버의 내부 압력이 기준 압력 이상일 때 작동하는 파우더 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버의 표면에 설치되어 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하며,
    상기 챔버의 내부 압력이 기준 압력 이상이거나, 상기 챔버의 내부 압력이 외부 압력 이하일 때 상기 가스가 상기 챔버의 내부로 유입되는 것이 차단되는 파우더 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파우더 공급기는,
    상기 파우더를 흡입하는 흡입부;
    상기 파우더를 토출하는 토출부; 및
    일방향으로 회전하며 측면에 복수개의 돌기가 형성되어 있는 제1 회전 부재, 및 상기 제1 회전 부재의 아래에 배치되며 일방향으로 회전하여 상기 복수개의 돌기 사이를 통과하여 상면에 안착되는 상기 파우더를 상기 토출부가 위치한 방향으로 이동시키는 제3 회전 부재를 구비하며, 상기 흡입부를 통해 상기 파우더가 흡입되면 상기 제1 회전 부재 및 상기 제3 회전 부재를 이용하여 상기 토출부를 통해 정량의 파우더를 토출시키는 정량 공급부를 포함하는 파우더 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 정량 공급부는,
    상기 제1 회전 부재와 상기 제3 회전 부재 사이에 배치되며, 측면에 복수개의 돌기가 형성되어 있고, 일방향으로 회전하는 제2 회전 부재를 더 포함하며,
    상기 제2 회전 부재는 상기 제1 회전 부재보다 돌기 개수가 더 많은 파우더 공급 장치.
  6. 파우더를 공급하는 파우더 공급 장치;
    상기 파우더를 분사하여 반도체 제조 설비를 코팅하는 파우더 분사 장치;
    상기 파우더 공급 장치와 상기 파우더 분사 장치를 연결하며, 상기 파우더의 이송을 제어하는 밸브를 구비하는 연결 부재; 및
    상기 밸브를 제어하는 제어 장치를 포함하며,
    상기 파우더 공급 장치는,
    밀폐 구조를 가지는 챔버; 및
    상기 챔버의 내부에 구비되며, 상기 챔버의 내부로 유입되는 파우더를 상기 챔버의 외부로 토출시키는 파우더 공급기를 포함하며,
    상기 파우더가 상기 챔버의 내부로 유입될 때, 상기 챔버의 내부 압력을 높이기 위한 가스가 상기 챔버의 내부로 유입되어 상기 파우더 공급기를 가압하는 설비 코팅 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파우더 공급 장치는,
    상기 챔버의 표면에 설치되어 상기 챔버의 내부 압력을 측정하는 압력 측정 센서를 더 포함하며,
    상기 제어 장치는 상기 챔버의 내부 압력과 기준 압력을 비교하여 얻은 결과를 기초로 상기 밸브를 제어하는 설비 코팅 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 챔버의 내부에 상기 가스가 유입되는지 여부를 기초로 상기 밸브를 제어하는 설비 코팅 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 설비 코팅 시스템은 상기 반도체 제조 설비에서 식각 공정이 수행되는 공정 챔버의 내벽을 코팅하는 데에 이용되는 설비 코팅 시스템.
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