KR101761725B1 - 반도체 공정 부산물의 처리장치 - Google Patents
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Abstract
반도체 공정 부산물의 처리장치가 개시된다. 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치는, 공정가스가 유입되는 유입구가 상부에 형성되고, 내부에 공간이 형성되며, 하부에는 유출구가 형성된 본체; 상기 본체의 내측 상부에 형성되며, 상기 유입구에 통하도록 형성되어 유입된 공정가스를 가열시켜 이송되도록 하는 제1가열부; 상기 본체의 내부에 형성되며, 제1가열부에서 토출된 공정가스를 냉각하고, 파우더가 고착되도록 포집판과, 상기 포집판을 둘러싼 냉각튜브로 구성되는 냉각부; 상기 본체의 내측 하부에 형성되며, 상기 유출구의 외측에 형성되어 배출되는 공정가스를 가열하도록 하는 제2가열부; 상기 제1,2가열부에 열원을 공급하는 열원공급부; 상기 냉각부에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부;를 포함하여 이루어진다.
이에 따르면, 유입측에 히팅기능을 강화시킨 히팅부재를 구비하여 유입되는 파우더 가스가 고온으로 충분히 가열된 상태에서 균일하게 분배되어 쿨러유닛 측으로 이송될 수 있도록 하고, 특히 유출측에 재가열기능을 갖도록 보조 히팅부재를 구비함으로써 배출되는 가스에 소량 혼입된 파우더가 배출라인에 고착되지 않도록 가스의 활성도를 높일 수 있도록 하여 파우더 포집효율의 향상과 배출라인의 고장발생율을 월등히 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
이에 따르면, 유입측에 히팅기능을 강화시킨 히팅부재를 구비하여 유입되는 파우더 가스가 고온으로 충분히 가열된 상태에서 균일하게 분배되어 쿨러유닛 측으로 이송될 수 있도록 하고, 특히 유출측에 재가열기능을 갖도록 보조 히팅부재를 구비함으로써 배출되는 가스에 소량 혼입된 파우더가 배출라인에 고착되지 않도록 가스의 활성도를 높일 수 있도록 하여 파우더 포집효율의 향상과 배출라인의 고장발생율을 월등히 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 공정 부산물의 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 공정에서 발생되는 파우더를 수거하여 제거할 수 있고, 배출 가스 중의 미량으로 잔존하는 파우더가 출구측 배관이나 밸브류에 고착되지 않도록 하여 고장발생율을 월등히 낮출 수 있도록 하는 반도체 공정 부산물의 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 제조공정은 특정 공정이 수행되는 공정챔버의 내부에서 다양한 공정가스를 이용하여 고온상태에서 수행되며 공정이 진행되는 동안 다양한 반응물질과 공정에 참여하지 않은 미반응 물질등이 제조 공정의 부산물로 생성된다.
공정 부산물들은 환경에 유해한 독성물질들을 다량으로 함유하는 경우가 많다. 화학기상 증착공정, 이온주입공정, 식각공정이나 확산 공정과 같은 반도체 제조공정의 단위공정들에 사용되는 실란(SiH4), 암모니아(NH3), 아산화질소(N2O), 일산화질소(NO), 인산(PH3), 아스뮴산(AsH) 등은 인체에 대한 독성, 금속에 대한 부식성, 가연성 등의 속성으로 인하여 다양한 환경오염을 유발한다.
이에 따라, 상기 반응 부산물들은 진공 펌프에 의해 공정챔버로부터 배출된 후 스크러버(scrubber)와 같은 정화시스템에 의해 여과되어 대기 중으로 방출된다.
상기 진공펌프를 통하여 배출된 반응 부산물은 배기라인을 통하여 상기 정화 시스템으로 연결된다.
이때, 상기 배기라인은 반도체 제조설비의 면적(foot print)나 요구되는 청정도(cleanliness)와 같은 설비 환경에 의해 다양한 형상으로 배치된다. 이때, 진공펌프와 정화 시스템이 물리적으로 이격되어 배치되고 다양한 공간적 제약을 충족해야 하는 경우 배기라인은 다수의 연결부에 의해 꺾이고 상기 반응 부산물의 유동경로는 변경된다.
구체적으로는, 진공상태의 챔버 내부에 웨이퍼를 고정시키고 챔버의 내부를 저압, 상압, 또는 플라즈마와 같은 적절한 작업환경으로 조성한 후 챔버의 내부에 소오스 가스를 투입하여 그 소오스 가스를 이루는 입자들이 웨이퍼에 증착되도록 하는 방법이다. 그리고 증착 후 발생된 부산물들은 진공배관에 연결된 진공펌프를 이용하여 배기라인을 통해 외부로 배출된다.
종래에는 챔버(100)에 연결된 진공배관(200)의 일측에 진공펌프(300)가 설치되어 일정한 진공압을 발생시키고, 1차 스크루버(400)와 2차 스크루버(500)가 설치되어 배기된 공정가스를 차례로 정화한 후 대기로 방출하는 방식이었다.
국내 출원 10-2012-0012023호에는 "반도체 공정 시스템용 가스 파우더처리 장치 및 방법"이 개시되어 있다.
상기 선행기술을 살펴보면, 반응가스 유입라인(113); 반응챔버(111) 내에 구비되어, 상기 반응챔버(111) 내 온도를 상승시키는 히팅블록(117); 반응챔버(111) 내에서 WF6와 상기 반응가스 반응에 따라 형성된 파우더가 포집되는 쿨링블록(119)을 포함하는 것이었다.
한편 종래의 기술은 파우더가 쿨링블럭에 포집되더라도 소량은 잔존하여 배출될 수 밖에 없었고, 이렇게 배출되는 배출가스에 함입된 파우더가 배출라인의 내벽 또는 배출구에 마련된 밸브에 고착되어 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 유입측에 히팅기능을 강화시킨 히팅부재를 구비하여 유입되는 파우더 가스가 고온으로 충분히 가열된 상태에서 균일하게 분배되어 쿨러유닛 측으로 이송될 수 있도록 하고, 특히 유출측에 재가열기능을 갖도록 보조 히팅부재를 구비함으로써 배출되는 가스에 소량 혼입된 파우더가 배출라인에 고착되지 않도록 가스의 활성도를 높일 수 있도록 하여 파우더 포집효율의 향상과 배출라인의 고장발생율을 월등히 절감시킬 수 있도록 한 반도체 공정 부산물의 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 공정가스가 유입되는 유입구가 상부에 형성되고, 내부에 공간이 형성되며, 하부에는 유출구가 형성된 본체; 상기 본체의 내측 상부에 형성되며, 상기 유입구에 통하도록 형성되어 유입된 공정가스를 가열시켜 이송되도록 하는 제1가열부; 상기 본체의 내부에 형성되며, 제1가열부에서 토출된 공정가스를 냉각하고, 파우더가 고착되도록 포집판과, 상기 포집판을 둘러싼 냉각튜브로 구성되는 냉각부; 상기 본체의 내측 하부에 형성되며, 상기 유출구의 외측에 형성되어 배출되는 공정가스를 가열하도록 하는 제2가열부; 상기 제1,2가열부에 열원을 공급하는 열원공급부; 상기 냉각부에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 부산물의 처리장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 제1가열부는 유입구가 결합되는 결합공이 상판에 형성되고 내부에 공간이 형성되며, 측면에 적어도 1개소에는 배출구가 형성된 함체; 상기 함체의 내부에 형성되되 상기 결합공에 대응되도록 형성되며, 코일 형상으로 형성된 가열튜브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배출구에는 금속박판이 다수로 배치되고, 각 금속박판 사이에 공정가스가 통과될 수 있도록 슬릿이 형성되어 이루어진 방열부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2가열부는 유출구의 외주면에 권취되어 형성되며 가열원이 공급되는 코일형상의 가열관체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 유입측에 히팅기능을 강화시킨 히팅부재를 구비하여 유입되는 파우더 가스가 고온으로 충분히 가열된 상태에서 균일하게 분배되어 쿨러유닛 측으로 이송될 수 있도록 하고, 특히 유출측에 재가열기능을 갖도록 보조 히팅부재를 구비함으로써 배출되는 가스에 소량 혼입된 파우더가 배출라인에 고착되지 않도록 가스의 활성도를 높일 수 있도록 하여 파우더 포집효율의 향상과 배출라인의 고장발생율을 월등히 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 단면 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치의 요부 확대 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치에서 가스 분포도를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치에서 파우더 입자의 분포를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 단면 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치의 요부 확대 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치에서 가스 분포도를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치에서 파우더 입자의 분포를 보여주는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 단면 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치를 나타낸 분해사시도, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치의 요부 확대 정면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 처리장치는, 공정가스가 유입되는 유입구(22)가 상부에 형성되고, 내부에 공간이 형성되며, 하부에는 유출구(24)가 형성된 본체(2); 상기 본체(2)의 내측 상부에 형성되며, 상기 유입구(22)에 통하도록 형성되어 유입된 공정가스를 가열시켜 이송되도록 하는 제1가열부(3); 상기 본체(2)의 내부에 형성되며, 제1가열부(3)에서 토출된 공정가스를 냉각하고, 파우더가 고착되도록 포집판(42)과, 상기 포집판(42)을 둘러싼 냉각튜브(44)로 구성되는 냉각부(4); 상기 본체(2)의 내측 하부에 형성되며, 상기 유출구(24)의 외측에 형성되어 배출되는 공정가스를 가열하도록 하는 제2가열부(5); 상기 제1,2가열부(3)(5)에 열원을 공급하는 열원공급부(미도시); 상기 냉각부에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부(미도시);를 포함하여 구성된다.
본체(2)는 복수개의 금속판을 볼트 체결 및 용접 등의 체결수단을 이용하여 박스 형상으로 조립하여 이루어지고, 내부에는 공간이 형성되며, 상판 및 하판에는 각기 유입구(22) 및 유출구(24)가 형성된다.
유입구(22) 및 유출구(24)는 원통형 관체이며, 단부에 플랜지가 형성된다. 상판의 일측에는 냉각튜브(44)와 연결되어 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수공급관(25) 및 냉각수회수관(26)이 형성되고, 냉각수공급관(25) 및 냉각수회수관(26)은 냉각수공급부(미도시)에 연결된다.
또한 본체(2)의 상판 타측에는 제1,2가열부(3)(5)에 각기 열원을 공급하는 공급관(28)이 형성되고, 공급관(28)은 열원공급부(미도시)에 연결된다.
상기 유입구(22)를 통해 유입된 공정가스는 300~500℃의 고온이며, 불순물 파우더가 함유된 상태이고, 이를 더욱 고온으로 가열시켜 기체가 활성화되도록 한 후 하부의 냉각부(4)로 이송시킨다.
냉각부(4)는 제1가열부(3)에서 토출된 공정가스를 냉각하는 것으로, 파우더가 고착되도록 포집판(42)과, 상기 포집판(42)을 둘러싼 냉각튜브(44)를 포함한다.
상기 포집판(42)은 다수의 통기공(422)이 형성되며, 평판형이되 일단에는 절곡되어 절곡부(424)가 형성된다.
이러한 포집판(42)을 다수개 조립하여 대략 사각형의 박스 형상이 되도록 형성한다.
한편 유입구(22)를 통해 유입된 공정가스는 제1가열부(3)에 의해 가열된 후 분산된다.
상기 제1가열부(3)는,
유입구(22)가 결합되는 결합공(320)이 상판에 형성되고 내부에 공간이 형성되며, 측면에 적어도 1개소에는 배출구(322)가 형성된 함체(32);
상기 함체(32)의 내부에 형성되되 상기 결합공(320)에 대응되도록 형성되며, 코일 형상으로 형성된 가열튜브(34);를 포함하여 구성된다.
상기 배출구(322)에는 금속박판(341)이 다수로 배치되고, 각 금속박판(341) 사이에 공정가스가 통과될 수 있도록 슬릿(343)이 형성되어 이루어진 방열부재(35);가 형성된다.
한편 본 발명의 실시예에 따르면, 유출구(24)에 제2가열부(5)를 형성하여 배출되는 공정가스에 대한 재 가열이 실시될 수 있다.
제2가열부(5)는 유출구(24)의 외주면에 권취되어 형성되며, 가열원이 공급되는 코일형상의 가열관체로 이루어진다.
상기 냉각부(4)에서 공정가스는 파우더가 포집되면서 약 60~70℃로 냉각된다.
이 냉각된 공정가스를 배출하기 전에 제2가열부(5)에서 재 가열시키는 것이다.
바람직하게는 제2가열부(5)의 가열온도는 항상 일정하게 유지되도록 제어한다. 구체적으로는 100℃로 유지됨이 바람직하고, 이는 제어부의 조작으로 항상 균일한 온도로 유지될 수 있다.
따라서 파우더가 냉각부(4)에서 포집된 후 미량으로 잔존하는 공정가스를 배출시키되 적어도 80~90℃까지 순간적으로 가열시킴으로써 기체를 활성화시키게 되어 미량 잔존하는 파우더가 배출관(미도시) 및 밸브류에 고착되는 폐단이 방지될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 공정가스(도면에서 하늘색으로 보이는 라인이 공정가스의 흐름을 추적한 것임.)는 제1가열부(3)로 인입된 후 양측으로 분산되어 냉각부(4)로 유입된다.
냉각부(4)에서 저온으로 냉각되면서 공정가스에 함유된 파우더가 포집판(42)에 고착되어 제거된다.
파우더는 도 6에 나타낸 바와 같이, 주로 외곽에 많이 포집된다(도면에서 노란 점으로 보이는 것이 파이더임.).
파우더가 제거된 후 공정가스는 하부의 유출구(24)로 배출되고, 유출구(24)에 구비된 제2가열부(5)에서 재 가열된 후 배출된다.
유출구(24)로 배출되는 공정가스에 함유된 파우더는 미량이지만 유출구(24) 및 그에 연결된 배출관 및 밸브 등에 고착될 우려가 있으므로 제2가열부(5)에서 가열시킴으로서 가스가 활성되어 고착 현상이 배제될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
2 : 본체 3 : 제1가열부
4 : 냉각부 5 : 제2가열부
22 : 유입구 24 : 유출구
32 : 함체 34 : 가열튜브
35 : 방열부재 42 : 포집판
44 : 냉각튜브
4 : 냉각부 5 : 제2가열부
22 : 유입구 24 : 유출구
32 : 함체 34 : 가열튜브
35 : 방열부재 42 : 포집판
44 : 냉각튜브
Claims (5)
- 공정가스가 유입되는 유입구가 상부에 형성되고, 내부에 공간이 형성되며, 하부에는 유출구가 형성된 본체;
상기 본체의 내측 상부에 형성되며, 상기 유입구에 통하도록 형성되어 유입된 공정가스를 가열시켜 이송되도록 하는 제1가열부;
상기 본체의 내부에 형성되며, 제1가열부에서 토출된 공정가스를 냉각하고, 파우더가 고착되도록 포집판과, 상기 포집판을 둘러싼 냉각튜브로 구성되는 냉각부;
상기 본체의 내측 하부에 형성되며, 상기 유출구의 외측에 형성되어 배출되는 공정가스를 가열하도록 하는 제2가열부;
상기 제1,2가열부에 열원을 공급하는 열원공급부;
상기 냉각부에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부;를 포함하고,
상기 제1가열부는
유입구가 결합되는 결합공이 상판에 형성되고 내부에 공간이 형성되며, 측면에 적어도 1개소에는 배출구가 형성된 함체;
상기 함체의 내부에 형성되되 상기 결합공에 대응되도록 형성되는 가열튜브;를 포함하며,
상기 배출구에는,
금속박판이 다수로 배치되고, 각 금속박판 사이에 공정가스가 통과될 수 있도록 슬릿이 형성되어 이루어진 방열부재를 포함하는 것으로,
상기 냉각부의 포집판은,
다수의 통기공이 형성되며, 평판형이되 일단에는 절곡되어 절곡부가 형성되어 이루어지며,
상기 제2가열부는,
유출구의 외주면에 권취되어 형성되며 가열원이 공급되는 코일형상의 가열관체를 포함하며,
상기 냉각부에서 냉각된 공정가스를 배출하기 전에 제2가열부에서 재 가열시켜 기체를 활성화시켜 파우더가 배출관 및 밸브류에 고착되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 부산물의 처리장치.
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