KR101117098B1 - Trap apparatus of the semiconductor device for trapping residual products - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치에 관한 것이다.
본 발명은 공정 가스가 유입되어 웨이퍼 가공 공정이 수행되는 공정챔버와 상기 공정챔버 내부를 진공 상태로 만들어 주기 위한 진공펌프를 연결하는 진공배관 상에 설치되어 상기 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물을 파우더 형태로 포집하는 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치에 있어서, 공정챔버로부터 유입되는 반응 부산물 가스를 플라즈마 상태로 상 변화시킨 후에 펠티어 효과를 이용한 열전소자를 이용하여 냉각함으로써 반응 부산물을 파우더 형태로 포집하는 새로운 형태의 포집 방식을 구현함으로써, 적은 에너지로도 반응 부산물의 반응성을 증가킬 수 있어 포집 효율을 향상과 반도체 제조 공정의 운용 비용을 줄일 수 있으며, 또한 간단한 구조에 의해 반응 부산물을 냉각시킬 수 있어 장치의 소형화 및 유지 보수 비용을 줄임과 동시에 안전하게 반응 부산물을 포집할 수 있는 반도체 제조장비의 반응 부산물 포집장치를 제공한다.The present invention relates to a reaction byproduct collecting device of semiconductor manufacturing equipment.
The present invention is installed on a vacuum pipe connecting a process chamber into which a process gas is introduced to perform a wafer processing process and a vacuum pump for vacuuming the inside of the process chamber, and the reaction by-products discharged from the process chamber are in powder form. In the reaction by-product collecting device of the semiconductor manufacturing equipment to collect a new by-product, the reaction by-product gas flowing from the process chamber into a plasma state and then cooled by using a thermoelectric element using the Peltier effect to collect the reaction by-product in powder form By implementing the form capture method, the reactivity of the reaction by-products can be increased with a small amount of energy, thereby improving the collection efficiency and reducing the operating cost of the semiconductor manufacturing process, and by cooling the reaction by-products by the simple structure Downsizing and maintenance costs It is possible to trap reaction by-products safely and provides a reaction by-product collecting apparatus of a semiconductor manufacturing equipment.
Description
본 발명은 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물 가스를 플라즈마 상태로 상 변화시켜 반응성을 증가시킨 후에 펠티어 효과를 이용한 열전소자로 냉각하여 파우더 형태로 포집하는 반도체 제조 장비의 포집장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a reaction by-product collecting device of semiconductor manufacturing equipment, and more particularly, to change the reaction by-product gas discharged from the process chamber into a plasma state to increase the reactivity, and then cooled by a thermoelectric element using the Peltier effect in powder form. The present invention relates to a collecting device for semiconductor manufacturing equipment to be collected.
반도체 제조장치를 이용하여 반도체를 제조하는 공정에서는 인체에 치명적인 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 다량으로 사용한다. In the process of manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus, a large amount of various toxic, corrosive, and flammable gases that are fatal to the human body are used.
예를 들어, 화학기상성장법(CVD) 공정에서는 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화질소, 아르신, 포스핀, 디보론, 보론, 트리클로라이드 등을 사용하는 바, 이들은 반도체 제조 공정 중 미량만 소비되고, 잉여 배출되는 폐가스는 비교적 고농도의 유독물질을 함유하고 있다.For example, chemical vapor deposition (CVD) processes use a large amount of silane, dichloro silane, ammonia, nitric oxide, arsine, phosphine, diboron, boron, trichloride, etc. Only the waste gas that is consumed and surpluses contains a relatively high concentration of toxic substances.
또한, 저압 CVD 공정, 플라즈마 강화 CVD, 플라즈마 에칭, 에피택시 증착 등과 같은 여러 반도체 공정들에서도 각종 유독성 폐가스인 반응 부산물이 생성된다.In addition, various semiconductor processes, such as low pressure CVD processes, plasma enhanced CVD, plasma etching, epitaxy deposition, etc., generate reaction by-products, which are various toxic waste gases.
이러한 반응 부산물인 폐가스 처리는 최근 들어 환경에 대한 관심이 증대됨에 따라, 중요 문제로 대두 되고 있으며 현재 이러한 폐가스를 대기중에 방출하기 전에 페가스의 유독성 물질을 제거하는 것이 환경법적으로 의무화되었다. Waste gas treatment, a by-product of such reactions, has recently become an important issue due to the increased interest in the environment, and it is now mandated by law to remove toxic substances from waste gas before it is released into the atmosphere.
그리고, 이러한 반도체 제조공정에서 사용된 폐가스는 배기과정에서 배기관이나 진공펌프 및 스크러버 내에서 냉각되어 파우더를 형성함으로써 배관 막힘이나 진공펌프 및 스크러버의 효율 저하 문제로 이루어지고 있음은 물론 진공펌프의 불시 정지 등의 문제가 발생할 수 있는데, 특히 진공펌프의 불시 정지가 생산 도중 일어날 경우에는 생산품의 불량으로 인한 폐기, 장비 가동률 저하 등 큰 경제적인 손실을 가져올 수 있다. In addition, the waste gas used in the semiconductor manufacturing process is cooled in the exhaust pipe, the vacuum pump, and the scrubber during the exhaust process to form a powder, thereby causing problems such as clogging of the pipe or deterioration of the efficiency of the vacuum pump and the scrubber. In particular, when the vacuum pump is stopped in the middle of production, it may cause a large economic loss such as waste due to defective products and a decrease in equipment utilization rate.
이를 막기 위하여, 종래에는 진공펌프가 멈추기 전에 주기적으로 진공펌프 자체를 교체하는 작업이 이루어지고 있고, 사용 후의 진공펌프에 대해서는 세정이나 수리가 실시되고 있는데, 이와 같은 과정이 반도체 제조 중 자주 발생되다 보니 결국 반도체 제조에 따른 생산비용을 대폭 증가시키게 되는 문제점으로 대두되고 있는 실정이다. In order to prevent this, conventionally, the vacuum pump itself is periodically replaced before the vacuum pump stops, and the vacuum pump after use is cleaned or repaired, and such a process is frequently generated during semiconductor manufacturing. As a result, it is a situation that is increasing the production cost according to the semiconductor manufacturing significantly.
이를 위해, 최근에는 공정챔버와 진공펌프 사이의 진공배관 상에 반응 부산물을 포집할 수 있는 포집장치를 설치하여 진공펌프에서 공정챔버 내의 가스를 강제로 흡입하여 스크러버 측으로 압송시킬 때 미리 미반응 가스(반응 부산물)를 파우더로 포집할 수 있도록 하는 기술이 널리 사용되고 있는 실정이다. To this end, in recent years, by installing a collecting device that can collect the reaction by-product on the vacuum pipe between the process chamber and the vacuum pump to force the gas in the process chamber to be sucked to the scrubber side in advance unreacted gas ( Reaction by-products) to collect the powder is a situation that is widely used.
이러한 포집장치와 관련하여, 한국공개특허공보 공개번호 10-2006-0012057호에는 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물에 에너지를 가하여 이온화한 후에 냉각하여 파우더로 만든 후에 이를 포집판에 포집하는 기술이 개시되어 있다. In relation to such a collecting device, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2006-0012057 discloses a technique of applying energy to reaction by-products discharged from a process chamber, ionizing them, cooling them to powder, and collecting them on a collecting plate. have.
상기 공보에 개시된 종래 기술에서는 반응 부산물을 이온화할 수 있도록 가하는 에너지로 히터에서 방출되는 열 에너지를 이용하고 있으며, 또한 냉각 수단으로는 냉각라인을 통해 포집판(트랩 플레이트)에 냉매를 전달하여 냉각시키는 기술이 개시되어 있다. In the prior art disclosed in the above publication, heat energy emitted from a heater is used as energy for ionizing reaction by-products, and as a cooling means, a refrigerant is transferred to a collecting plate (trap plate) through a cooling line and cooled. Techniques are disclosed.
그러나, 히터에 의한 열의 전달은 매질을 통해서 이루어져야 하는데 포집장치는 진공펌프의 전단인 진공배관에 설치되어 있어 그 내부는 거의 진공상태를 유지하고 있으며, 이러한 진공 상태에서는 매질의 양이 희박하여 열 전달이 매우 어려워 반응 부산물(미반응 가스)로의 열 전달 효율이 크게 떨어져 반응 부산물의 반응성(이온화 정도)이 매우 작기 때문에 이후 냉각을 통한 파우더로의 포집량이 크지 않게 되며, 파우더 포집량을 증가시키기 위해서는 열 전달을 위한 에너지 사용량이 매우 큰 단점이 있다. However, the heat transfer by the heater must be carried out through the medium, and the collecting device is installed in the vacuum pipe which is the front end of the vacuum pump, and the inside thereof is maintained almost in a vacuum state. Because of this difficulty, the heat transfer efficiency to the reaction by-product (unreacted gas) is greatly reduced, and the reactivity (ionization degree) of the reaction by-product is very small, so that the amount of the powder collected through cooling is not large. The energy consumption for delivery is very large.
또한, 냉각라인을 통해 프레온 가스나 냉각수 등의 냉매를 이용한 냉각수단은 냉각라인이 하우징 전체를 감싸도록 설치되고 또한 상하 적층 구조를 이루는 각 트랩 플레이트를 따라서도 길게 설치되기 때문에 그 구조가 복잡하며, 이는 결국 포집장치 전체의 대형화를 초래함과 동시에 유지 보수가 어려워지는 문제점이 있으며, 또한 냉매의 냉각을 위한 추가적이 장치가 더 필요하게 되어 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다. In addition, the cooling means using a refrigerant such as freon gas or cooling water through the cooling line is installed so that the cooling line is wrapped around the entire housing and also along the respective trap plates forming a vertical stack structure, the structure is complicated, This, in turn, leads to an increase in size of the entire collection device and at the same time difficult to maintain, and also requires an additional device for cooling the refrigerant, thereby increasing the installation cost.
특히, 프레온 가스 또는 냉각수 등의 냉매가 흐르는 냉각라인을 이루는 배관이 압력이 매우 낮은 진공상태에서 설치되다 보니 배관의 내, 외부 압력차에 의해 배관으로부터 냉매가 누설되어 포집장치가 파손되거나 경우에 따라서는 폭발의 위험이 있는 문제점이 있다. In particular, since the piping forming the cooling line through which refrigerant such as freon gas or cooling water flows is installed under a very low vacuum, the refrigerant leaks from the piping due to the internal and external pressure difference of the piping, and thus the collecting device is damaged. There is a problem that there is a risk of explosion.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로, 반도체 제조 공정에 있어 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물을 포집하기 위해 반응 부산물에 에너지를 가하는 수단으로 히터에 비해 상대적으로 적은 에너지를 가하여도 반응성을 증가시켜 포집 효율을 극대화시킬 수 있는 수단을 마련하고, 또한 종래에 비해 간단한 구조에 의해 반응 부산물을 냉각시킬 수 있는 수단을 마련함으로써 장치의 소형화 및 유지 보수가 용이함과 동시에 안전하게 반응 부산물을 포집할 수 있는 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention was created in view of the above problems, and is a means for applying energy to the reaction by-products to collect the reaction by-products discharged from the process chamber in the semiconductor manufacturing process. By providing a means for maximizing the collection efficiency by increasing the efficiency and by providing a means for cooling the reaction by-products by a simple structure compared to the conventional method, it is easy to miniaturize and maintain the device and to safely collect the reaction by-products. An object of the present invention is to provide a reaction by-product collecting device for semiconductor manufacturing equipment.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 반도체 제조 장비의 반응부산물 포집장치는 공정 가스가 유입되어 웨이퍼 가공 공정이 수행되는 공정챔버와 상기 공정챔버 내부를 진공 상태로 만들어 주기 위한 진공펌프 사이에 설치되어 상기 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물을 파우더 형태로 포집하는 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치에 있어서, 상기 공정챔버와 연결을 위한 부산물 유입관과 상기 진공펌프와 연결을 위한 폐가스 배출관이 각각 설치되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 부산물 유입구를 통해 유입되는 반응 부산물 가스를 플라즈마 방전에 의해 플라즈마로 상 변화시켜 반응 부산물의 반응성을 증가시키는 플라즈마 발생기와, 상기 하우징 내부로 상기 플라즈마 발생기 아래쪽에 수평하게 설치되어 상기 플라즈마로 상 변화된 반응 부산물이 냉각되어 파우더 형태로 달라붙는 부산물 포집체와, 상기 하우징에 설치되고 펠티어 효과에 의해 상기 부산물 포집체를 냉각시키는 열전소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the reaction by-product collecting device of the semiconductor manufacturing apparatus provided by the present invention is installed between a process chamber into which a process gas is introduced and a wafer processing process is performed, and a vacuum pump for making the inside of the process chamber into a vacuum state. In the reaction by-product collecting device of the semiconductor manufacturing equipment for collecting the reaction by-product discharged from the process chamber in the form of a powder, by-product inlet pipe for connecting to the process chamber and waste gas discharge pipe for connecting with the vacuum pump, respectively A plasma generator installed inside the housing to increase the reactivity of the reaction by-products by changing the reaction by-product gas introduced into the plasma by plasma discharge into a plasma; and horizontally below the plasma generator inside the housing. Installed Reaction by-products phase-changed by the plasma is cooled and stuck to the powder form by-products, characterized in that it comprises a thermoelectric element installed in the housing and cooling the by-products collector by the Peltier effect.
여기서, 상기 부산물 포집체는 포집판이 다수 개가 구비되어 상하 일정 간격을 두고 서로 마주보게 적층되는 다층 구조체로 이루어지되, 최하단에 설치되는 부산물 포집판을 제외한 나머지 부산물 포집판들은 다수의 구멍이 형성된 망 구조체로 이루어지며 최하단에 설치되는 부산물 포집판은 하우징의 내벽과는 둘레를 따라 일정 간격 이격되는 이격부를 형성하는 면적을 갖는다.Here, the by-product collector is composed of a multi-layer structure that is provided with a plurality of collecting plate to face each other at a predetermined interval up and down, except for the by-product collecting plate is installed at the bottom of the other by-product collection plate is formed of a plurality of holes The by-product collecting plate is installed at the bottom and has an area forming a spaced portion spaced apart from the inner wall of the housing by a predetermined distance along the circumference.
또한, 상기 하우징의 일 측면은 측면커버에 의해 개폐 가능하게 밀폐되는 측면 개방부가 형성되고, 상기 다층 구조체를 이루는 다수의 부산물 포집체는 연결브라켓에 의해 상기 측면커버에 고정 설치되어 측면커버와 일체로 상기 하우징 내부에 카트리지 방식으로 인입 또는 인출 가능하게 설치된다.In addition, one side of the housing is formed with a side opening which is sealed to be opened and closed by the side cover, a plurality of by-product collectors constituting the multi-layer structure is fixed to the side cover by a connecting bracket fixedly integrated with the side cover It is installed in the housing so that the cartridge can be pulled out or withdrawn.
또한, 상기 측면커버는 연결브라켓이 설치되는 위치와 대응되는 위치에 열전소자 설치구멍이 형성되고, 상기 열전 소자는 상기 열전소자 설치구멍을 통해 열전소자의 저온부가 상기 연결브라켓에 접촉하고 상기 열전소자의 고온부가 상기 하우징의 외부에 설치된 방열판과 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the side cover has a thermoelectric element installation hole is formed in a position corresponding to the position where the connection bracket is installed, the thermoelectric element is a low temperature portion of the thermoelectric element through the thermoelectric element installation hole in contact with the connection bracket and the thermoelectric element It characterized in that the high temperature of the contact is installed in contact with the heat sink installed on the outside of the housing.
또한, 상기 플라즈마 발생기는 상기 하우징 내부에 수평 자세로 상기 부산물 유입관의 하부에 설치되는 원판 전극과, 상기 원판 전극과 일측면에 설치되는 피드쓰루를 포함하여 구성되며, 상기 원판전극은 그 상면 가장자리에 일정 높이로 수직 설치된 다수의 스페이서를 통해 상기 부산물 유입관 측에 일정 간격 이격되게 설치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the plasma generator is configured to include a disk electrode installed in the lower portion of the by-product inlet pipe in a horizontal posture inside the housing, and the feed-through provided on one side of the disk electrode, the disk electrode is the upper edge Characterized in that spaced apart by a predetermined interval on the side of the by-product inlet pipe through a plurality of spacers vertically installed at a predetermined height.
한편, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 부산물 포집체는 하우징 내부의 반응 부산물 가스의 유입을 유도하도록 일측에 개구부가 형성된 상부 유도체와, 상기 상부 유도체 아래에 상하 서로 반대 방향으로 경사진 상부 경사판 및 하부 경사판이 일렬로 다수 설치된 경사형 포집체와, 상기 경사형 포집체 아래에 수평 방향으로 설치되어 경사형 포집체를 통과한 반응 부산물 가스가 접촉되는 하부 차단체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. On the other hand, the by-product collector according to the second embodiment of the present invention, the upper derivative having an opening formed on one side to induce the inflow of the reaction by-product gas in the housing, the upper inclined plate inclined in the opposite direction up and down under the upper derivative and And a lower blocker in which a plurality of lower inclined plates are provided in a row and installed in a horizontal direction under the inclined collector to contact the reaction by-product gas passing through the inclined collector.
이때, 상기 하부 차단체는 수평 방향으로 설치되는 바닥판과, 상기 바닥판의 둘레를 따라 상방으로 수직한 측벽을 이루는 상방측벽으로 구성되어, 경사형 포집체를 통과한 반응 부산물 가스 바닥판과 상방측벽을 순차로 접촉된 후에 폐가스 배출관으로 배출되는 것을 특징으로 한다. At this time, the lower blocker is composed of a bottom plate installed in the horizontal direction and the upper side wall forming a vertical side wall vertically upward along the circumference of the bottom plate, the upper side of the reaction by-product gas bottom plate passing through the inclined collector After contacting the side wall in sequence it is characterized in that the discharge to the waste gas discharge pipe.
그리고, 상기 상부 유도체는 개구부가 형성된 상판과, 상부 유도체로 유입된 반응 부산물 가스를 상기 경사형 포집체로 유도하기 위해 상기 상판의 하면에 개구부 측을 따라 하방으로 수직한 측벽을 이루는 하방측벽으로 구성되되, 상기 하방측벽은 상기 하부 차단체의 상방측벽의 내측에 상방측벽과 일정 간격 이격되게 위치되어, 상기 바닥판과 접촉된 반응 부산물 가스가 상기 상방측벽과 하방측벽이 이루는 공간을 타고 올라온 후에 폐가스 배출관으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
The upper derivative includes a top plate having an opening, and a lower side wall forming a sidewall vertically downward along an opening side to a lower surface of the top plate to guide reaction byproduct gas introduced into the upper derivative to the inclined collector. The lower side wall is positioned inside the upper side wall of the lower blocker so as to be spaced apart from the upper side wall by a predetermined interval, and the waste gas discharge pipe after the reaction by-product gas contacting the bottom plate rises through the space formed by the upper side wall and the lower side wall. Characterized in that it is discharged.
본 발명에서 제공하는 반도체 제조장비의 반응 부산물 포집장치는 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물(미반응 가스)을 진공 플라즈마 방전에 의한 낮은 전압으로 플라즈마 상태로 상 변화가 일어나기 때문에 장치 전체의 운용 비용을 절감하면서도 포집 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 발휘한다. The reaction byproduct collecting device of the semiconductor manufacturing equipment provided by the present invention reduces the operating cost of the entire apparatus because the phase change occurs in the plasma state of the reaction byproduct (unreacted gas) discharged from the process chamber at a low voltage by vacuum plasma discharge. At the same time, it has the effect of increasing the collection efficiency.
또한, 반응 부산물의 냉각에 의해 파우더 형태로 변화하는 물질을 포집하는 부산물 포집체를 포집장치 본체로부터 카트리지 방식으로 수납 및 인출이 가능함으로써 포집장치 내부는 물론 부산물 포집체에 부착된 파우더를 주기적으로 손쉽게 청소 및 탈리가 가능하게 됨으로써 장치의 고장률을 줄이고 또한 유지 보수에 드는 비용이 절감되는 효과를 발휘한다. In addition, the by-product collector that collects the material that changes in powder form by cooling the reaction by-product can be stored and taken out from the body of the collecting device in a cartridge manner so that the powder attached to the by-product collecting body as well as the collecting device can be periodically and easily Cleaning and desorption make it possible to reduce the failure rate of the device and reduce the cost of maintenance.
무엇보다도, 반응 부산물을 냉각시키는 냉각수단을 박막형의 열전소자를 이용하고, 이를 포집장치의 외관을 형성하는 하우징의 일부를 착탈 가능하게 덮는 측면커버에 일체로 설치함으로써 장치의 소형화 및 구조의 단순화를 구현할 수 있는 이점이 있으며, 종래 냉매를 사용하여 냉각시키는 방식과 같이 냉매가 압력차에 의해 누설되는 문제점을 완전히 배제할 수 있는 이점이 있다.
Above all, the cooling means for cooling the reaction by-products is integrated into the side cover which detachably covers a part of the housing forming the exterior of the collecting device by using a thin-film thermoelectric element, thereby miniaturizing the device and simplifying the structure. There is an advantage that can be implemented, there is an advantage that can completely eliminate the problem of leakage of the refrigerant due to the pressure difference, such as the cooling method using a conventional refrigerant.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포집장치를 포함하는 반도체 제조 장비의 전체 구조를 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포집장치의 외관을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포집장치를 도시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포집장치의 내부 구조를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 제1 실시예에 따른 포집장치의 내부에서 반응물 가스의 흐름을 보인 동작 상태도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부산물 포집체를 도시한 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포집장치의 내부 구조를 도시한 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예에 따른 포집장치의 내부에서 반응물 가스의 흐름을 보인 동작 상태도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating an overall structure of a semiconductor manufacturing equipment including a collecting device according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view showing the appearance of a collecting device according to a first embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view showing a collecting device according to a first embodiment of the present invention,
Figure 4 is a side view showing the internal structure of the collecting device according to the first embodiment of the present invention,
5 is an operational state diagram showing the flow of the reactant gas inside the collecting device according to the first embodiment of the present invention,
6 is an exploded perspective view showing a by-product collector according to a second embodiment of the present invention;
Figure 7 is a side view showing the internal structure of the collecting device according to a second embodiment of the present invention,
8 is an operational state diagram showing the flow of the reactant gas in the collection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하의 설명에서 "상부", "하부", "측면", "수직", "수평" 및 "길이 방향" 그리고 이에 상응하는 용어들은 도면에서 나타나는 방향을 기준으로 하는 것이다. In the following description, "upper", "lower", "side", "vertical", "horizontal" and "length direction" and corresponding terms are based on the direction shown in the drawings.
그리고, 본 발명은 특별하게 언급되지 않는 한 다양한 변형이 가능하고 각 부품의 설치 위치도 본 발명의 해결 과제 범위 안에서 변경 가능할 수 있음은 물론이다. In addition, the present invention may be variously modified unless specifically stated, and the installation position of each component may also be changed within the scope of the present invention.
또한, 이하의 설명 및 도면에서 언급되는 장치들은 단순히 바람직한 실시예일뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들과 관련된 형상 등의 특성들은 한정적이지 않는 것이다. In addition, the devices mentioned in the following description and drawings are merely preferred embodiments and do not limit the invention. Accordingly, features such as shapes related to the embodiments disclosed herein are not limited.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포집장치를 포함하는 반도체 제조 장비의 전체 구조를 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating the overall structure of a semiconductor manufacturing equipment including a collecting device according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조 장비는 진공 상태에서 웨이퍼의 증착, 식각 또는 에칭 등의 공정이 수행되는 공정챔버(200)와, 공정챔버(200)로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부(300)와, 공정챔버(200)의 내부를 진공 상태로 만들어 주기 위한 진공펌프(400)와, 진공펌프(400)와 배기덕트(600) 사이에 설치되어 폐가스를 대기중에 방출하기 전에 페가스의 유독성 물질을 제거하는 스크러버(500)가 배관에 의해 순차로 연결되고, 특히 공정챔버(200)와 진공펌프(400)의 사이에 설치되어 공정챔버(200)로부터 배출되는 미반응 가스(이하, '반응 부산물' 또는 '반응 부산물 가스'라 한다.)가 진공펌프(400) 측으로 유입되기 전에 반응 부산물을 파우더 형태로 미리 포집하는 포집장치(100)를 더 포함한다. As shown in FIG. 1, in the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, a process of supplying a reaction gas to a
이로 인해, 공정챔버로(200)부터 배출되는 반응 부산물이 진공펌프(400) 측으로 유입되는 이전에 파우더 형태로 포잡장치(100)에서 포집되기 때문에, 공정챔버(200)로부터 배출되는 반응 부산물이 진공펌프(400)로 그대로 유입됨으로 인해 발생 될 수 있는 진공펌프 및 스크러버의 고장 및 효율 저하 등의 문제를 해결하게 된다.Therefore, since the reaction by-products discharged from the
도 1에서 공정챔버(200), 포집장치(100) 및 진공펌프(400)가 포함되게 점선으로 표시된 블럭 영역(A)은 반도체 제조 공정 중에 진공 상태를 유지하는 영역이다. In FIG. 1, the block area A indicated by a dotted line to include the
본 발명은 이러한 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치에 있어서 공정챔버로부터 배출되는 반응 부산물 포집 공정이 진공 상태에서 이루어지는 점을 착안하여 발명한 것으로, 진공 상태에서는 낮은 전압에서도 방전이 쉽게 일어나는 원리를 이용하여 플라즈마 진공 방전에 의해 반응 부산물을 플라즈마 상태로 상 변화하여 반응성을 크게 증가시킬 수 있어 적은 에너지로도 신속하게 포집할 수 있고 또한 포집 효율을 증가시킬 수 있다. The present invention was conceived in view of the reaction by-product collection process discharged from the process chamber in a vacuum state in the reaction by-product collecting device of the semiconductor manufacturing equipment, by using the principle that the discharge easily occurs even at low voltage in the vacuum state The plasma vacuum discharge can change the reaction by-products into the plasma state to greatly increase the reactivity, thereby quickly collecting with less energy and increasing the collection efficiency.
또한 본 발명은 플라즈마 방전을 통한 플라즈마 상태의 반응 부산물을 파우더 형태로 냉각하는 수단으로 열전소자를 이용함으로써 장치 전체 구조를 간소화하여 장치의 소형화 및 안전성을 구현할 수 있다.In addition, the present invention can realize the miniaturization and safety of the device by simplifying the overall structure of the device by using a thermoelectric element as a means for cooling the reaction by-products of the plasma state through the plasma discharge in powder form.
이를 위해 본 발명에 적용되는 포집장치(100)는 외관을 형성하는 하우징(10), 플라즈마 발생기(20), 부산물 포집체(30) 및 열전소자(40)를 포함하여 이루어진다. To this end, the collecting
이하에서는 이와 같은 구조로 이루어진 포집장치(100)를 좀 더 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a
(제1 실시형태)(First embodiment)
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포집장치의 외관을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포집장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예에서 부산물 포집장치의 내부 구조를 도시한 측단면도이다. 2 is a perspective view showing the appearance of a collecting device according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view showing a collecting device according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is Side cross-sectional view showing the internal structure of the by-product collecting device in the first embodiment.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 하우징(10)은 포집장치(100)의 전체 외관을 형성하는 것으로 그 내부가 비어 있는 대략 반타원형의 용기로 상면에는 공정챔버(200)로부터 배출되는 반응 부산물이 유입되는 부산물 유입관(11)이 끼워지는 구멍이 형성되고, 하면에는 반응 부산물의 일부가 파우더 형태로 포집되어 남은 폐가스를 진공펌프(400) 측으로 배출하는 폐가스 배출관(12)이 끼워지는 구멍이 형성된다. As shown in Figures 2 to 4, the
이때, 부산물 유입관(11)과 폐가스 배출관(12)에는 각각 공정챔버(200) 측과 진공펌프(400) 측에 연결되는 진공배관(700)이 연결 설치된다. At this time, the by-
플라즈마 발생기(20)는 하우징(10) 내부의 부산물 유입관(11) 측에 설치되어 하우징(10) 내부로 유입되는 반응 부산물 가스를 플라즈마 방전을 통해 플라즈마 상태로 상 변화시킨다.The
플라즈마 발생기(20)는 원판 형상의 전극(21)과, 원판 전극(21)의 일 측면에 설치되어 전극(21)의 방전을 위한 전압을 인가하는 피드쓰루(22, feedthrough)를 포함하여 이루어진다.The
이때, 원판 전극(21)은 하우징 내부에 수평자세로 설치되어 부산물 유입관(11)의 하단과 일정 간격 이격되게 설치된다. At this time, the
이를 위해, 원판 전극(21)에는 그 상면 가장자리에 일정 높이로 수직 설치된 스페이서(23)가 둘레방향으로 일정 간격을 두고 다수 설치되어 있으며, 부산물 유입관(11)에는 스페이서(23)의 단부가 체결될 수 있도록 하단 둘레 방향으로 외측으로 수평 연장된 연장부(11a)가 마련된다. To this end, a plurality of
이로 인해, 부산물 유입관(11)으로 유입된 반응 부산물 가스는 방전된 원판 전극(21)과 접촉하면서 플라즈마 상태로 상 변화된 후에 원판 전극(21)과 부산물 유입관(11) 하단과 이격된 측면 공간을 통해 부산물 포집체(30)가 설치된 냉각부로 유동한다. As a result, the reaction by-product gas introduced into the by-
이와 같이 본원발명은 진공상태에서 플라즈마 발생기(20)에 의한 플라즈마 방전이 이루어지기 때문에 낮은 전압, 즉 적은 에너지로도 쉽게 반응 부산물 가스를 플라즈마 상태로 상 변화시킬 수 있어 반도체 제조 공정에서 반응 부산물의 포집을 위한 운용 비용의 절감은 물론 전체 포집 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, in the present invention, since the plasma discharge is performed by the
부산물 포집체(30)를 이루는 포집판은 하우징(10)의 형상과 동일한 대략 반타원형의 판(板)으로 플라즈마 발생기(20) 아래쪽에 하우징(10) 내부 전체를 수평방향으로 가로지르게 설치된다.The collecting plate constituting the by-
부산물 포집체(30)에는 플라즈마로 상 변화된 반응 부산물이 아래 방향으로 유동하는 중에 냉각되어 변화하는 파우더가 달라붙는다. The by-
이를 위해 부산물 포집판은 판 전체에 구멍이 다수 뚫려 있는 타공판으로 이루어진다. 이로 인해 플라즈마로 상 변화된 반응 부산물은 부산물 포집판에 형성된 다수의 구멍을 통해 아래 방향으로 유동하고, 구멍을 통과하는 중에 급속 냉각되어 파우더 형태로 구멍 주위와 구멍과 구멍 사이를 이루는 면에 달라붙게 된다. To this end, the by-product collecting plate is made of a perforated plate with a large number of holes throughout the plate. Due to this, the reaction by-products phase-changed into plasma flow downward through a plurality of holes formed in the by-product collecting plate, and are rapidly cooled while passing through the holes and adhere to the surface around the hole and between the hole and the hole in the form of powder. .
이와 같이, 부산물 포집판은 플라즈마 상 변화된 반응 부산물이 냉각되어 파우더를 형성하면 이를 걸러내는 일종의 걸름망(필터)의 역할을 한다. In this way, the by-product collecting plate serves as a kind of strainer (filter) to filter out the reaction by-products changed in the plasma phase to form a powder.
이러한 부산물 포집판은 하우징(10) 내부에 다수 개가 일정 간격을 두고 상하 마주보게 적층된 다층 구조체로 설치된다. The by-product collecting plate is installed in a multilayer structure in which a plurality of by-products are stacked facing each other at regular intervals.
이때, 다층 구조체를 이루는 다수의 부산물 포집판 중에서 하우징(10)의 가장 아래쪽에 설치되는 부산물 포집판은 구멍이 형성되지 않은 판으로 이루어지고, 하우징(10)의 내벽과 일정 간격 이격되는 공간인 이격부(30a)가 둘레를 따라 형성할 정도의 크기(면적)를 갖는다. At this time, the by-product collecting plate installed at the bottom of the
따라서, 플라즈마 상 변화된 반응 부산물은 구멍이 형성된 다수의 부산물 포집체(30)를 상부에서 하부방향으로 순차로 통과하는 중에 여러 단계에 걸쳐서 그 일부가 파우더로 걸러지며, 마지막에는 최하단에 설치된 구멍이 형성되지 않은 부산물 포집판과 충돌되면서 잔류 파우더 물질이 최종적으로 걸러지며, 이후에는 흐름 방향이 측방향으로 유도되어 이격부(30a)를 통해 빠져나가서 폐가스 배출구(12)로 배출된다. Accordingly, the reaction by-products changed in the plasma phase are partially filtered through the powder in several stages while sequentially passing through the plurality of by-
또한, 상기 다층 구조체를 이루는 다수의 부산물 포집체(30)에서 상하 서로 마주보게 설치되는 부산물 포집판들에서 상하 서로 이웃하는 부산물 포집판의 양 측면에 각각 수직하게 마련된 측면 연결판(31)에 의해 서로 연결된다. In addition, in the by-product collecting plate installed to face each other up and down in a plurality of by-product collectors constituting the multi-layer structure by the
이러한 측면 연결판(31) 역시 판 전체에 구멍이 다수 뚫려 있는 타공판으로 이루어지고, 열전소자(40)에 의해 냉각되는 다수의 부산물 포집체(30)에 열 전달이 가능하게 연결됨으로써 포집장치(100) 내부에서 포집 면적을 증가시켜 반응부산물에서 냉각 생성하는 파우더의 포집량을 증가시킬 수 있게 된다. The
한편, 본 발명은 포잡장치(100) 내부에 포집된 반응 부산물을 주기적으로 청소하기 위해 다층 구조체로 이루어진 부산물 포집체(30) 전체를 측면에서 카트리지 방식으로 인입 및 인출 가능하게 설치된다.On the other hand, the present invention is installed so that the entire by-
이를 위해, 하우징(10)의 일 측면에는, 즉 반타원형을 이루는 하우징(10)에서 직선부를 이루는 일 측면에는 하우징의 상하 길이 방향으로 길게 개방된 측면 개방부(13)가 형성된다.To this end, one side of the
이러한 측면 개방부(13)에는 하우징(10)의 일 측면을 이루면서 측면 개방부(13)를 개폐 가능하게 밀폐하는 사각 형상의 플레이트로 이루어진 측면커버(14)가 설치된다. The
그리고, 측면커버(14)의 둘레에는 다수의 체결구멍이 형성되어 있어 나사 등을 통해 하우징(10)에 조립 및 분해 가능하게 설치된다. 이때, 측면커버(14)의 내측 둘레에는 고무패킹(미도시)이 설치되어 하우징(10) 내부의 반응 부산물이 외부로 세어나가는 것을 방지한다. In addition, a plurality of fastening holes are formed around the
또한, 측면커버(14)의 안쪽 면에는 사각 블록 형상의 연결 브라켓(50)이 설치되며, 다수의 부산물 포집체(30)는 연결브라켓(50)을 매개로 측면커버(14)에 일체로 고정 설치된다. In addition, the inner side of the
이와 같이, 본 발명은 적층 구조를 이루는 다수의 부산물 포집체(30)는 하우징의 측면 개방부(13)를 개폐하는 측면커버(14)에 연결브라켓(50)을 통해 일체로 고정 설치됨으로써, 측면커버(14)의 개폐와 함께 하우징(10)에 카트리지 방식으로 인입 또는 인출 가능하게 설치될 수 있다. As described above, the present invention provides a plurality of by-
한편, 본 발명의 포집장치는 부산물 포집체(30)에서 파우더의 포집을 촉진하기 위해 부산물 포집판을 냉각하는 냉각수단으로 펠티어 효과를 이용하여 물체를 냉각시키는 열전소자(40)가 설치된다. On the other hand, the collecting device of the present invention is a cooling means for cooling the by-product collecting plate in order to promote the collection of powder in the by-
이를 위해, 연결브라켓(50)이 설치되는 위치에 대응되는 측면커버(140)에는 열전소자 설치구멍(14a)이 형성되고, 열전소자(40)는 열전소자 설치구멍(14a)을 통해 연결브라켓(50)에서 부산물 포집체(30)가 설치된 반대면과 접촉 설치된다. To this end, a thermoelectric
여기서, 이해를 돕고자 열전소자의 구조 및 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다. Here, to explain the structure and principle of the thermoelectric element briefly to help understand as follows.
열전소자의 구조는 서로 다른 도체의 역할을 하는 P형과 N형 반도체 소자의 배열로 이루어져 있다. 이 반도체 소자의 배열은 두 장의 세라믹 기판 사이에 접합되어 있어 전기적으로는 직렬로 연결되고 열적으로는 병렬로 연결되어 있는 구조이다. 직류 전류가 N형과 P형 사이를 흐르면 펠티어 효과에 의해 상하 접합부에서 한쪽 면은 온도가 올라가고 다른 쪽 면은 온도가 내려가게 되는데 이로 인해 외부로부터 열을 흡수 또는 방출하게 된다. 이때 열을 흡수하는 부위를 저온부(냉각부)라 하고 열을 방출하는 부위를 고온부(발열부)라 한다. The structure of a thermoelectric element is composed of an array of P-type and N-type semiconductor elements serving as different conductors. The arrangement of the semiconductor elements is bonded between two ceramic substrates so that they are electrically connected in series and thermally connected in parallel. When a DC current flows between the N-type and P-type, the temperature rises at one side and the other side at the top and bottom joints due to the Peltier effect, thereby absorbing or dissipating heat from the outside. At this time, the part that absorbs heat is called a low temperature part (cooling part) and the part that emits heat is called a high temperature part (heating part).
본 발명에서 이러한 열전소자의 설치 구조를 보다 상세하게 설명하면, 열전소자(40)의 저온부(냉각부)는 하우징(10) 내측 방향을 향하여 연결브라켓(50)에 접촉되게 설치되고, 열전소자(40)의 고온부(발열부)는 하우징(10) 외측 방향을 향하도록 설치된다. Referring to the installation structure of such a thermoelectric element in more detail in the present invention, the low-temperature portion (cooling portion) of the
여기서, 하우징(10)의 외측을 향하는 열전소자(40)의 고온부는 고온부의 열을 빠르게 방출하기 위해 하우징(10)의 외측으로 설치된 방열판(60)과 접촉되게 설치된다. Here, the high temperature portion of the
이로 인해, 열전소자(40)에 전류가 흐르면 열전소자(40)의 저온부에 접촉된 연결브라켓(50)을 통해 부산물 포집체(30)로부터 열을 흡수하여 이들을 냉각시키고, 열전소자(40)의 고온부에서는 측면커버(14)의 외측에 설치된 방열판(80)으로 열을 대기로 방열하게 된다.Therefore, when a current flows in the
여기서, 열전소자와 접촉 설치되는 방열판(60), 연결브라켓(50) 및 부산물 포집체(30)는 열 전도성이 우수한 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the
이와 같이, 본 발명은 박막형으로 이루어진 열전소자(40)가 측면커버(14)에 형성된 열전소자 설치구멍(14a)을 통해 하우징(10) 내부 및 외부에 각각 설치된 연결브라켓(50)과 방열판(60) 사이에 게재되어, 하우징(10)의 측면을 개폐 가능하도록 덮는 측면커버(14)에 고정 설치됨으로써 포집장치의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있고, 특히 종래와 같이 냉매라인을 통한 냉매의 흐름으로 냉각시키는 구조가 아니어서 냉매가 누설되는 문제가 전혀 없는 이점이 있게 된다. As described above, the present invention provides a
특히, 포집장치(100)에서 냉각부를 이루는 열전소자(40)와 부산물 포집체(30)가 측면커버(14)와 함께 하우징(10)에 서랍식으로 인입 또는 인출 가능하게 설치됨으로써 포집 장치 전체의 청소 및 수리 등의 유지 보수가 용이한 이점이 있다. In particular, the
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치의 포집 동작을 도 5를 참조하여 반응부산물의 흐름을 중심으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a collection operation of the reaction byproduct collecting device of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 5.
먼저, 하우징(10)의 외부에 마련된 콘트롤 패널(미도시)에서 포집장치(100)의 작동을 위한 컨트롤러를 작동시키면 하우징(10)의 일측에 연결 설치된 전원공급장치(미도시)에 의해 피드쓰루(22)와 열전소자(40)에 전원이 공급된다. First, when the controller for the operation of the
이로 인해, 공정챔버(200)로부터 배출된 반응 부산물 가스가 인입되는 부산물 유입관(11)측에서는 플라즈마 발생기(20)의 원판 전극(21)에서 플라즈마 방전이 이루어진다. As a result, plasma discharge is performed at the
그리고, 플라즈마 발생기(20) 하부에 설치된 부산물 포집체(30)는 열전소자(40)의 저온부로 열이 흡수되어 급속히 냉각되고, 열전소자(40)의 저온부로 흡수된 열은 열전소자(40)의 고온부로부터 방열판(60)을 통해 하우징(10) 외부로 방출된다. 이로 인해 하우징(10) 내부의 온도 역시 더욱 떨어지게 된다.In addition, the by-
이와 같이, 포집장치(100)가 가동되고 있는 상태에서 공정챔버(200)로부터 공정 과정에서 발생된 다량의 미반응 가스인 반응 부산물이 부산물 유입관(11)를 통해 하우징(10) 내부로 유입되어 진다.As such, the reaction by-product, which is a large amount of unreacted gas generated in the process from the
하우징(10) 내부로 유입된 반응 부산물은 부산물 유입관(11)의 하방에 설치된 원판 전극(21)과 접촉되면서 반응성이 매우 우수한 플라즈마 상태로 상 변화가 일어난다. The reaction by-product introduced into the
이후, 플라즈마 상태로 상 변화된 반응 부산물은 부산물 유입관(11)과 원판 전극(21) 사이의 이격된 공간을 통해 하우징(10) 아래로 유동하는 중에 급속 냉각된 부산물 포집체(30)와 접촉하면서 냉각되어 파우더 형태로 포집된다.Thereafter, the reaction by-products phase-changed into the plasma state come into contact with the rapidly cooled by-
이를 보다 상세히 설명하면, 플라즈마 상태로 상 변화된 반응 부산물은 적층구조체를 이루는 부산물 포집체(30) 중에서 최상단에 설치된 부산물 포집판과 접촉 냉각되어 반응 부산물의 일부가 파우더 형태로 걸러짐과 동시에 부산물 포집판에 형성된 다수의 구멍을 통해 그 아래에 설치된 부산물 포집판으로 유동되면서 순차로 통과하는 중에 여러 단계에 걸쳐서 반응 부산물의 나머지가 파우더 물질로 걸러지는 과정이 반복하게 된다. In more detail, the reaction by-products phase-changed into the plasma state are cooled by contact with the by-product collecting plate installed at the top of the by-
마지막으로는 최하단에 설치된 구멍이 형성되지 않은 부산물 포집판과 충돌되면서 잔류 파우더 물질이 최종적으로 걸러진다. Finally, the remaining powder material is finally filtered out as it collides with the by-product collecting plate where the lowermost hole is not formed.
이후에는 흐름 방향이 측방향으로 유도되어 이격부(30a)를 통해 빠져나간다. Thereafter, the flow direction is guided laterally and exits through the
이로 인해 적층 구조체를 이루는 다수의 부산물 포집체(30)의 전체에 걸쳐 파우더 물질이 균일하게 쌍이게 된다. This causes the powder materials to be uniformly paired throughout the multiple by-
적층 구조체를 이루는 다수의 부산물 포집체(30)를 통과하여 그 일부가 파우더 물질로 걸러진 반은 부산물을 하우징 하부에 구비된 폐가스 배출관(12)를 통해 진공펌프(400)로 배출되고 이후에는 스크러버(500)에서 폐가스의 유해 성분이 제거된 후 배기덕트(600)를 통해 공장 외부로 배출된다. Half of the by-
한편, 공정 이후에 부산물 포집체(30)에 걸러진 파우더 물질을 탈리하거나 또는 하우징(10) 내부를 청소할 필요가 있는 경우에는 하우징(10)에 나사 결합된 측면커버(14)에서 나사를 분해한 후에 측면커버(14)를 빼내기만 하면 이와 일체로 연결된 부산물 포집체(30)가 함께 하우징(10)으로부터 분리되기 때문에 수리 및 청소 등의 유지 보수가 매우 용이하게 된다.On the other hand, if it is necessary to remove the powder material filtered by the by-
특히, 진공상태에서의 플라즈마 방전에 의한 적은 에너지로 반응 부산물의 반응성을 증가시킴으로써 에너지가 절감되어 경제적으로 유리하고, 열전소자가 박막형으로 측면커버에 내장되기 때문에 장치의 소형화 및 전체 구조의 단순화 하면서도 포집 효율은 더욱 향상시킬 수 있다. In particular, it is economically advantageous because energy is saved by increasing the reactivity of reaction by-products with little energy due to plasma discharge in a vacuum state, and since the thermoelectric element is embedded in the side cover in a thin film type, the size of the device is simplified and the overall structure is collected while simplifying the collection. The efficiency can be further improved.
(제2 실시형태)(2nd embodiment)
이하, 본 발명에 따른 제2 실시형태에 대해서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 제1 실시형태와 제2 실시형태의 포집장치에 있어서 달라지는 부분은 부산물 포집체(30)의 구조에 관한 것이므로 이하에서는 변경된 부산물 포집체(30)를 중심으로 설명하기로 한다. 또한, 제1 실시형태와 동일 구성요소에 대해서는 동일 참조 부호를 붙이되 그 자세한 설명은 생략하도록 한다. Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8. The different parts in the collecting device of the first embodiment and the second embodiment are related to the structure of the by-
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부산물 포집체를 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포집장치의 내부 구조를 도시한 측면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예에 따른 포집장치의 내부에서 반응물 가스의 흐름을 보인 동작 상태도이다. 6 is an exploded perspective view showing a by-product collector according to a second embodiment of the present invention, Figure 7 is a side view showing the internal structure of the collecting device according to a second embodiment of the present invention, Figure 8 is a present invention 2 is an operational state diagram showing the flow of reactant gas in the collection apparatus according to the second embodiment.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부산물 포집체(30)는 하우징(10) 내부의 반응 부산물 가스의 유입을 유도하는 상부 유도체(31)와, 반응 분사물 가스와 접촉하여 실질적인 부산물 포집을 이루는 경사형 포집체(32)와, 경사형 포집체(32)에서 포집되지 않은 반응 부산물 가스를 최종적으로 포집하는 하부 차단체(33) 및 이들을 일체로 결합하는 연결체(34)로 구성된다. 6 to 8, the by-
상부 유도체(31)는 부산물 포집체(30)의 가장 윗 쪽에 설치되는 것으로 외주면이 하우징 형상과 동일한 반타원 형상으로 하우징(10)의 내벽과 접촉되게 설치되고, 내주면은 반응 부산물 가스가 유입될 수 있도록 'U'자 형상으로 터진 개방부로 이루어진 상판(31a)과, 상판(31a)의 개방부로 유입된 반응 부산물 가스를 경사형 포집체(32)로의 흐름을 유도하기 위해 상판(31a)의 개방부 측 둘레를 따라 하방으로 수직 연장된 하방측벽(31b)으로 이루어진다. The
경사형 포집체(32)는 상부 유도체(31)와 하부 차단체(33) 사이에 설치되는 것으로 상부 유도체(31)로 유입된 반응 부산물 가스와의 접촉 면적 및 시간을 증가시킬 수 있도록 배플(baffle) 역할을 하는 다수의 상부 경사판(32a)과 하부 경사판(32b)이 각각 상하로 좌우 일렬 설치되는 구조이다. The
이때, 일렬을 이루는 다수의 상부 경사판(32a) 또는 하부 경사판(32b) 각각은 서로 동일한 방향으로 경사지도록 설치되며, 상하를 이루는 상부 경사판(32a)과 하부 경사판(32b)은 서로 다른 방향으로 경사지도록 설치되어, 즉 상부 경사판(32a)과 하부 경사판(32b)은 대략 'V" 자 형상이 옆으로 누운 자세를 취하도록 설치된다. At this time, each of the plurality of upper
하부 차단체(33)는 부산물 포집체(30)의 가장 아래 쪽에 설치되는 것으로, 외주연이 하우징(10)의 형상과 동일한 반타원 형상으로 이루어진 바닥판(33a)과, 바닥판(33a)에 접촉된 반응 부산물 가스가 바로 폐가스 배출관으로 배출되지 않도록 바닥판(33a)의 모서리를 따라 상방으로 수직 연장된 상방측벽(33b)으로 이루어진 구조로, 전체적으로 상부와 곡선 측면과 마주보는 직선 측면이 개방된 반타원 형상의 용기 구조이다. The
이때, 하부 차단체(33)의 바닥판(33a)의 면적, 즉 바닥판(33a)의 모서리를 따라 수직 연장된 상방측벽(33b)이 이루는 공간의 면적은 상부 유도체(31)의 하방측벽(31b)이 이루는 공간의 면적보다 크게 형성되어 상부 유도체(31)가 하부 차단체(33) 내부로 수용되는 형태로 설치된다. At this time, the area of the
보다 상세하게, 상부 유도체(31)와 하부 차단체(33)를 결합하여 부산물 포집체(30)를 구성하는 경우에 상부 유도체(31)의 하방측벽(31b)이 하부 차단체(33)의 상방측벽(33b)의 내측에 놓이도록 위치되고, 하방측벽(31b)과 상방측벽(33b)은 서로 일정 간격 이격되게 서로 마주보면서 각 측벽(31b)(33b)의 단부가 대향되는 상부 유도체(31)의 상판(31a) 또는 하부 차단체(33)의 바닥판(33a)에 각각 이격되도록 설치된다. More specifically, when the
따라서, 경사형 포집체(32)를 통과한 반응 부산물 가스는 하부 차단체(33)의 바닥판(33a)과 먼저 접촉 냉각되면서 파우더 형태로 포집이 이루어지고, 이후 바닥판(33a)과 접촉된 반응 부산물 가스는 측 방향으로 바로 배출되는 것이 아니라, 하방측벽(31b)과 상방측벽(33b)이 서로 마주보는 수직 공간으로 상승하면서 다시 하방측벽과(31b) 상방측벽(33b)과 접촉 냉각되면서 최종적으로 파우더 형태로 포집이 이루어진 후에 페가스 배출관(12) 측으로 배출되게 된다. Therefore, the reaction by-product gas passing through the
연결체(34)는 상부 유도체(31), 경사형 포집체(32) 및 하부 차단체(33)의 순서로 상하 적층된 구조의 어셈블리를 이룰 수 있도록 이들을 일체로 연결하는 것으로, 대략 사각 플레이트 형상으로 이루어져 연결브라켓(50)에 연결되는 상부 유도체(31), 경사형 포집체(32) 및 하부 차단체(33)의 각 후방 쪽에 볼트 등의 체결 수단으로 연결 설치된다.The connecting
이로 인해, 상부 유도체(31), 경사형 포집체(32) 및 하부 차단체(33)는 연결체(34)에 의해 하나의 어셈블리를 이루는 부산물 포집체(30)를 구성하여 연결브라켓(50)을 통해 측면커버(14)에 설치된 열전소자(40)와 연결된다. Therefore, the
이하에서는 상기와 같이 부산물 포집체(30)로 구성된 본 발명의 제2 실시형태에 따른 반도체 제조 장비의 반응 부산물 포집장치의 포집 동작을 도 8을 참조하여 반응부산물의 흐름을 중심으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the collection operation of the reaction by-product collecting device of the semiconductor manufacturing equipment according to the second embodiment of the present invention configured as the by-
하우징(10) 내부로 유입된 반응 부산물은 부산물 유입관(11)의 하방에 설치된 원판 전극(21)과 접촉되면서 반응성이 매우 우수한 플라즈마 상태로 상 변화가 일어난 이후 하우징(10) 아래로 유동하는 중에 급속 냉각된 부산물 포집체(30)와 접촉하면서 냉각되어 파우더 형태로 포집된다.The reaction by-products introduced into the
이를 보다 상세히 설명하면, 플라즈마 상태로 상 변화된 반응 부산물 가스의 일부는 상부 유도체(31)의 상판(31a)에 접촉 냉각되면서 파우더로 포집되고, 나머지는 상판(31a)의 개구부를 통해 경사형 접촉체(32)로 유입되면서 접촉 면적 및 시간이 증가된 전체적으로 'S'자 흐름 및 'U'자 흐름을 가지면서 상부 경사판(32a)과 하부 경사판(32b)과 접촉되어 파우더로 포집된다. In more detail, a part of the reaction by-product gas that has been phase-changed into a plasma state is collected into powder while being cooled by contact with the
경사형 접촉체(32)를 통과한 반응 부산물 가스는 하부 차단체(33)의 바닥판(33a)과 먼저 접촉 냉각되면서 파우더 형태로 포집이 이루어지고, 이후 하방측벽(31b)과 상방측벽(33b)이 이루는 수직 공간으로 상승하면서 다시 하방측벽과(31b) 상방측벽(33b)과 접촉 냉각되면서 최종적으로 파우더 형태로 포집이 이루어진 후에 페가스 배출관(12) 측으로 배출되게 된다. The reaction by-product gas passing through the
본 발명의 제2 실시형태에서 부산물 포집체를 구성하는 경사형 포집체의 구성에 있서 상부 경사판과 하부 경사판이 이층 구조로 이루어지는 구성으로 설명을 하였지만, 하우징의 크기에 따라 그 적층되는 층 수는 증가될 수 있음은 물론이다. In the second embodiment of the present invention, in the configuration of the inclined collector constituting the by-product collector, the upper inclined plate and the lower inclined plate are described as having a two-layer structure, but the number of stacked layers increases depending on the size of the housing. Of course it can be.
이와 같이 본 발명의 제2 실시형태에서 부산물 포집체는 전체적으로 반응 부산물 가스와 접촉하는 면적과 시간을 증가시키는 구조로 이루어져 있어 포집 효율은 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
As described above, in the second embodiment of the present invention, the by-product collector has a structure that increases the area and time of contact with the reaction by-product gas as a whole, so that the collection efficiency is further improved.
10 : 하우징 11: 부산물 유입구
12 : 폐가스 배출구 13 : 측면 개방부
14 : 측면커버 15 : 플라즈마 설치부
20 : 플라즈마 발생기 30 : 부산물 포집체
31 : 측면 연결판 40 : 열전소자
41 : 저온부 42 : 고온부
50 : 연결 브라켓 60 : 방열판
70 : 전원공급장치 100: 포집장치
200 : 공정챔버 300 : 반응가스 공급부
400 : 진공펌프 500 : 스크러버10: housing 11: by-product inlet
12: waste gas outlet 13: side opening
14: side cover 15: plasma installation
20: plasma generator 30: by-product collector
31: side connecting plate 40: thermoelectric element
41: low temperature part 42: high temperature part
50: connection bracket 60: heat sink
70: power supply device 100: collecting device
200: process chamber 300: reaction gas supply unit
400: vacuum pump 500: scrubber
Claims (12)
상기 공정챔버(200)와 연결을 위한 부산물 유입관(11)과 상기 진공펌프(400)와 연결을 위한 폐가스 배출관(12)이 각각 설치되는 하우징(10)과,
상기 하우징(10) 내부에 설치되어 상기 부산물 유입관(11) 통해 유입되는 반응 부산물 가스를 플라즈마 방전에 의해 플라즈마로 상 변화시켜 반응 부산물의 반응성을 증가시키는 플라즈마 발생기(20)와,
상기 하우징(10) 내부로 상기 플라즈마 발생기(20) 아래쪽에 수평하게 설치되어 상기 플라즈마로 상 변화된 반응 부산물이 냉각되어 파우더 형태로 달라붙는 부산물 포집체(30), 및
상기 하우징(10)에 설치되고 펠티어 효과에 의해 상기 부산물 포집체(30)을 냉각시키는 열전소자(40)를 포함하되,
상기 플라즈마 발생기(20)는 상기 하우징(10) 내부에 수평 자세로 상기 부산물 유입관(11)의 하부에 설치되는 원판 전극(21)과, 상기 원판 전극(21)과 일측면에 설치되는 피드쓰루(22)를 포함하여 구성되며, 상기 원판전극(21)은 그 상면 가장자리에 일정 높이로 수직 설치된 다수의 스페이서(23)를 통해 상기 부산물 유입관(11) 측에 일정 간격 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 반응 부산물 포집장치.
Reaction discharged from the process chamber 200 is installed between the process chamber 200 is introduced into the process chamber 200 and the vacuum pump 400 for making the inside of the process chamber 200 into a vacuum state by the process gas flow In the reaction by-product collecting device 100 of the semiconductor manufacturing equipment for collecting the by-product in the form of a powder,
A housing 10 in which a by-product inlet pipe 11 for connecting to the process chamber 200 and a waste gas discharge pipe 12 for connecting with the vacuum pump 400 are installed, respectively;
A plasma generator 20 installed inside the housing 10 to increase the reactivity of the reaction byproduct by changing the reaction byproduct gas introduced into the plasma into the plasma by plasma discharge;
A by-product collector 30 installed horizontally in the housing 10 below the plasma generator 20 to cool the reaction by-products phase-changed by the plasma and stick in a powder form, and
It is installed in the housing 10 and includes a thermoelectric element 40 for cooling the by-product collector 30 by the Peltier effect,
The plasma generator 20 has a disc electrode 21 installed below the by-product inlet pipe 11 in a horizontal posture inside the housing 10, and a feedthrough provided at one side of the disc electrode 21. It is configured to include a (22), the disc electrode 21 is installed on the by-product inlet pipe 11 side spaced apart at regular intervals through a plurality of spacers 23 vertically installed at a predetermined height on the upper edge of the. Reaction by-product collection device of the semiconductor manufacturing equipment.
The method of claim 1, wherein the by-product collector 30 is made of a multi-layered structure in which a plurality of by-product collecting plate formed in a plate shape facing each other at regular intervals up and down, the remaining by-product collection plate except the by-product collecting plate installed at the bottom The sieves are formed of perforated plates formed with a plurality of holes, and the by-product collecting plate installed at the lowermost end has an area forming a spaced portion 30a spaced apart from the inner wall of the housing 10 by a predetermined distance. Reaction byproduct collector of manufacturing equipment.
The method of claim 2, wherein the by-product collecting plates installed to face each other in the by-product collector 30 are connected to each other by side connection plates 31 having a plurality of holes formed therein. Device.
The method according to claim 2 or 3, wherein one side of the housing 10 is formed with a side opening 13 which is sealed to be opened and closed by the side cover 14, the by-product collector 30 is a connecting bracket ( 50 is fixed to the side cover 14 by collecting the reaction by-products of the semiconductor manufacturing equipment, characterized in that it is installed in the cartridge 10 in the housing 10 integrally with the side cover (14) Device.
The thermoelectric element mounting hole 14a is formed at a position corresponding to the position at which the connecting bracket 50 is installed, and the thermoelectric element 40 has the thermoelectric element mounting hole (6). The low temperature part of the thermoelectric element 40 contacts the connection bracket 50 and the high temperature part of the thermoelectric element 40 is in contact with the heat sink 60 installed outside the housing 10 through 14a). Reaction by-product collecting device for semiconductor manufacturing equipment.
The method of claim 1, wherein the by-product collector 30 is an upper derivative 31 having an opening formed on one side to induce the inflow of the reaction by-product gas in the housing 10, and up and down opposite the upper derivative 31 An inclined collector 32 in which a plurality of upper inclined plates 32a and lower inclined plates 32b inclined in a direction are arranged in a row, and a slanted collector 32 which is installed in a horizontal direction under the inclined collector 32 Reaction by-product collection device of the semiconductor manufacturing equipment, characterized in that it comprises a lower blocker 33 which is in contact with the reaction by-product gas passing through).
The lower shielding body (33) is composed of a bottom plate (33a) installed in a horizontal direction and an upper side wall (33b) forming a sidewall vertically upward along the circumference of the bottom plate (33a). The reaction by-product collection of the semiconductor manufacturing equipment, characterized in that the reaction by-product gas bottom plate 33a and the upper side wall (33b) passing through the inclined collector 32 is sequentially discharged to the waste gas discharge pipe (12) Device.
The top plate 31a according to claim 9, wherein the top plate 31a has an opening and the top plate 31a to guide the reaction byproduct gas introduced into the top plate 31a to the inclined collector 32. The lower side wall 31b of the lower side wall 31b is formed of a vertical side wall vertically downward along the opening side, wherein the lower side wall 31b is an upper side wall 33b inside the upper side wall 33b of the lower block 33. 6) spaced apart from each other, and the reaction by-product gas contacting the bottom plate 33a is discharged to the waste gas discharge pipe 12 after climbing up the space formed by the upper side wall 33b and the lower side wall 31b. Reaction by-product collection device of the semiconductor manufacturing equipment characterized in that.
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