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KR101616616B1 - 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버 - Google Patents

반도체 제조 설비용 초음파 스크러버 Download PDF

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KR101616616B1
KR101616616B1 KR1020140060286A KR20140060286A KR101616616B1 KR 101616616 B1 KR101616616 B1 KR 101616616B1 KR 1020140060286 A KR1020140060286 A KR 1020140060286A KR 20140060286 A KR20140060286 A KR 20140060286A KR 101616616 B1 KR101616616 B1 KR 101616616B1
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ultrasonic
scrubber
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vibration
manufacturing facility
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Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 관한 것으로서,더욱 상세하게는 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달함으로써 분진의 고착을 방지하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 관한 것이다.
본 발명은, 반도체 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스의 배기 경로 상에 위치하는 스크러버 챔버;와, 상기 스크러버 챔버의 외주면을 둘러쌓아 밀착 고정되는 초음파 전달 밴드; 상기 초음파 전달 밴드에 고정 부착되는 진동 전달 부재; 및 상기 진동 전달 부재에 일단이 고정 결합되는 초음파 혼; 상기 초음파 혼의 타단에 결합되어 초음파 진동을 제공하는 초음파 변환기; 및 상기 초음파 변환기를 전기적으로 구동하는 초음파 변환기 구동 전력증폭기; 원기둥 형상으로 양단 원형면 중앙에 관통구를 구비하고 관통구를 통해 상기 초음파 혼이 관통 결합되는 냉각 유닛;을 구비함으로써, 초음파 변환기로 전도되는 열을 차단시키고 초음파 진동 에너지의 손실을 극소화하며 고온의 환경에서도 초음파 변환기의 효율과 안정성을 보장하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 제공한다.

Description

반도체 제조 설비용 초음파 스크러버 {Ultrasonic scrubber for semiconductor fabrication facilities}
본 발명은 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 관한 것으로서,더욱 상세하게는 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달함으로써 분진의 고착을 방지하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 관한 것이다.
통상적인 반도체 제조 공정은 프로세스 챔버 내에서 유해 가스를 사용하여 고온에서 수행된다. 이때 챔버 내부에서는 유해 가스의 약 30% 만 웨이퍼의 표면에 증착되고, 일부 반응하지 않은 가스는 배출된다. 또한 공정이 진행되는 동안 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 가스 등이 다량 발생한다. 이러한 배기 가스의 처리를 위해, 프로세스 챔버로부터 배출되는 가스를 정화한 후 대기로 방출하기 위한 스크러버가 설치된다. 그러나 프로세스 챔버에서 배출되는 가스 중의 고형 부산물은 배기 파이프에 고착되어 배기 압력을 상승시키고 진공 펌프를 손상시킴으로써 수명을 단축시켰다. 이로부터 반도체 제조 설비에 고착되는 배출 가스의 부산물을 효율적으로 제거하는 기술이 다각적으로 모색되고 있다.
본 발명에 대한 배경 기술로서 도면 제1도에 도시된 대한민국 등록특허공보 제10-0465821 B1호의 반도체 및 액정디스플레이 제조시 반응 부산물의 제거방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치 기술이 있다. 이 기술은, 반도체 및 액정디스플레이(LCD) 제조 시 화학 기상 증착(CVD) 공정 중 배기관에서 파우더(powder)를 형성하는 반응 부산물과 이들을 형성하게 되는 반응 가스를 용액 중에 기포 형태로 공급한 후 이를 초음파의 공동 현상(cavitation)에 의한 파쇄 및 액 막(liquid membrane) 효과를 이용하여 해당 용액에 용해시키는 화학적, 물리적인 처리 방법에 의해 제거하는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 반도체 또는 LCD의 제조 공정 중 CVD 공정에서 배출되는 반응 가스 및 이에 의해 형성되는 불필요한 염으로 구성된 반응 부산물을 용액이 충전되어 있는 용기 본체 속으로 기포 형태로 공급하고, 상기 기포를 상기 용기 본체 바닥 부위로부터의 초음파 발생과 상기 용액 중에 설치되어 있는 다단계의 우산 모양의 격자 구조를 갖는 제 1 및 제 2 그물 망을 이용해서 여러 단계에 걸쳐 반복해서 파쇄시켜 상기 반응 부산물을 상기 용액 중에 용해시키는 것을 특징으로 한다. 그러나 이 기술은 반응 부산물을 용해시키기 위한 구성으로서 공정에서 배출되는 반응 가스의 경로상에 침적되는 부산물을 제거할 수 없는 한계가 있다.
본 발명에 대한 다른 배경 기술로서 도면 제2도에 도시된 대한민국 등록특허공보 제10-0861818 B1호의 반도체 소자 제조를 위한 공정 챔버의 배기장치 기술이 있다. 이 기술은, 반도체 소자 제조를 위한 공정 챔버의 배기장치에 관한 것으로서, 공정진행에 따라 공정 챔버 내에서 생성되는 오염물을 배기시키기 위해 상기 공정 챔버로부터 외부로 연장되는 배기관 상에 진공펌프를 구비하는 반도체 소자 제조를 위한 공정 챔버의 배기장치에 있어서, 상기 배기관의 벽체 자체의 내부에 형성되어 고온 유체가 공급됨으로써 상기 배기관을 가열하게 되는 유로와, 상기 배기관에 대해 부설되어 상기 배기관에 대해 진동 충격을 부여하는 초음파발생수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러나 이 기술은 고온의 배기관에 초음파발생수단이 부설되어 배기관을 가열하는 유로 내에 위치함으로써 초음파발생수단이 가열되므로 초음파 변화 효율이 저하되고, 초음파발생수단이 큐리 포인트(Curie point) 이상으로 과열될 우려가 있다.
본 발명에 대한 또 다른 배경 기술로서 도면 제3도에 도시된 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0022925호의 반도체 제조 장치의 배기 라인 기술이 있다. 이 기술은 반도체 제조 장치의 공정 챔버의 일측에 연결된 반도체 제조 장치의 배기 라인에 있어서, 상기 공정 챔버의 내부 압력을 조절하기 위한 트로틀 밸브와 상기 트로틀 밸브 하단의 상기 배기 라인에 파우더의 응착을 방지하기 위해 상기 배기 라인의 외벽에 부착된 초음파 진동자와 초음파를 발생시켜 상기 초음파 진동자에 전송하는 초음파 발생기 및 상기 초음파 발생기를 제어하는 제어부를 포함하는 초음파 진동 시스템과, 상기 공정 챔버의 배기 및 진공 상태 유지를 위한 펌프를 포함하는 반도체 제조 장치의 배기 라인을 특징으로 한다. 그러나 이 기술도 고온의 배기 라인의 외벽에 초음파 진동자를 부착하여 초음파를 발생시키는 구조이므로 온도에 따른 초음파 진동자의 효율 저하가 불가피하고, 초음파 진동자가 큐리 포인트(Curie point) 이상으로 과열될 우려가 있다.
KR 10-2007-0022925 A KR 10-0861818 B1 KR 10-2013-0023241 A KR 10-20967395 B1 KR 10-0465821 B1 US 6716477 B1
본 발명은, 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달함으로써 프로세스 챔버에서 배출되는 가스 중의 고형 부산물이나 분진의 고착을 효과적으로 배제하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한 본 발명은, 초음파 변환기로 전도되는 열을 차단시키고 초음파 혼의 진동에 대해 가해지는 기계적 댐핑(damping)을 최소화하는 냉각 유닛을 제공함으로써 초음파 진동 에너지의 손실을 극소화하며 고온의 환경에서도 초음파 변환기의 효율과 안정성을 보장하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 반도체 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스의 배기 경로 상에 위치하는 스크러버 챔버;와, 상기 스크러버 챔버의 외주면을 둘러쌓아 밀착 고정되는 초음파 전달 밴드; 상기 초음파 전달 밴드에 고정 부착되는 진동 전달 부재; 및 상기 진동 전달 부재에 일단이 고정 결합되는 초음파 혼; 상기 초음파 혼의 타단에 결합되어 초음파 진동을 제공하는 초음파 변환기; 및 상기 초음파 변환기를 전기적으로 구동하는 초음파 변환기 구동 전력증폭기; 원기둥 형상으로 양단 원형면 중앙에 관통구를 구비하고 관통구를 통해 상기 초음파 혼이 관통 결합되는 냉각 유닛;을 구비한 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 과제의 해결 수단으로 제공한다.
본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 의하면, 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달함으로써 프로세스 챔버에서 배출되는 가스 중의 고형 부산물이나 분진의 고착을 효과적으로 배제하는 기술적 효과를 제공한다.
또한 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 의하면, 초음파 변환기로 전도되는 열을 차단시키고 초음파 혼의 진동에 대해 가해지는 기계적 댐핑(damping)을 최소화하는 냉각 유닛을 제공함으로써 초음파 진동 에너지의 손실을 극소화하며 고온의 환경에서도 초음파 변환기의 효율과 안정성을 보장하는 작용 효과를 제공한다.
도면 제1도는 본 발명에 대한 배경 기술로서, 반도체 및 액정디스플레이 제조시 반응 부산물의 제거방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치 기술의 구성
도면 제2도는 본 발명에 대한 다른 배경 기술로서, 반도체 소자 제조를 위한 공정 챔버의 배기장치 기술의 구성
도면 제3도는 본 발명에 대한 또 다른 배경 기술로서, 반도체 제조 장치의 배기 라인 기술의 구성
도면 제4도는 반도체 제조 설비의 프로세스 챔버로부터 배출되는 폐가스 처리 스크러버의 일례
도면 제5도는 본 발명의 기술적 사상
도면 제6도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 전체 외형
도면 제7도는 본 발명의 스크러버 챔버부터 초음파 혼까지의 세부 구성
도면 제8도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 전체 세부 구성
도면 제9도 및 제10도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 결합 및 작용관계의 구성
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 이에 따라 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도면 제4도는 반도체 제조 설비의 프로세스 챔버로부터 배출되는 폐가스 처리 스크러버의 일례를 도시한다. 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스는 열처리 챔버에 공급되어 열처리 챔버 내에 구비되는 버너 또는 전기적 가열 수단에 의해 연소된다. 열처리 챔버에서 연소 후 발생한 분진 중 비교적 무거운 분진은 배기 가슬 처리 수조로 중력에 의해 낙하하며 수조로 떨어진 분진은 수조에 담긴 물 또는 용제에 침전된다. 상기 배기 가스 처리 수조에서 처리되지 않은 미세 분진과 수용성 가스는 습식 처리 유닛을 통해 추가적으로 처리되며, 상기 습식 처리 유닛을 거친 폐가스 및 나머지 분진은 집진 장치로써 처리된다. 그러나 상기와 같은 스크러버는 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 열처리 챔버 등에 고착되는 분진에 의해 전달 경로의 단면이 감소하게 되고 이에 따라 폐가스 압력이 증가하게 된다. 이로 인해 폐가스를 배출하기 위해 구동되는 펌프(미도시)의 부하가 증가하고 분진이 펌프로 유입되어 고장을 유발하거나 반대로 프로세스 챔버로 역유입되어 반도체 제조 수율을 급감시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달함으로써 분진의 고착을 방지하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 제공한다.
도면 제5도는 본 발명의 기술적 사상을 도시한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달한다. 따라서 이하에서는 본 발명의 구성에 따라 초음파 진동이 전달되어 폐가스에 의한 분진을 제거하기 위한 대상물을 모두 스크러버 챔버(100)로 칭하며, 도면에서는 열처리 챔버를 스크러버 챔버(100)로 겸용하는 예로 도시하여 설명한다.
도면에서와 같이 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는 스크러버 챔버(100)에 초음파 변환기(200: ultrasonic transducer)로써 초음파 진동을 인가한다. 이때 상기 초음파 변환기(200)는 초음파 변환기 구동 전력증폭기(300)로써 구동된다. 통상의 초음파 대역은 가청 주파수(audible frequency) 대역인 20Hz~20KHz 이상의 주파수 대역을 의미하였으나, 현재에는 10KHz~ 수백MHz 범위의 음파를 초음파 응용의 범위로 한다. 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는 15KHz~수백KHz 범위의 초음파 변환기를 사용하여 스크러버 챔버(100)에 높은 주파수의 진동을 가함으로써 반도체 공정에서 발생되는 폐가스 및 상기 폐가스가 연소되어 발생하는 분진이 스크러버 챔버(100)에 고착되지 않고 중력의 방향으로 낙하할 수 있도록 하며, 상기 스크러버 챔버(100)의 중력 방향으로 하단에는 별동의 트랩(trap: 미도시)을 설치하여 분진을 수집할 수도 있다.
그러나 전술한 바와 같이 반도체 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스는 고온 상태이고, 또한 폐가스는 열처리 챔버에 공급되어 버너 또는 전기적 가열 수단에 의해 연소되도록 구성되므로, 스크러버 챔버(100)는 고온 상태가 된다. 따라서 상기 초음파 변환기(200)는 스크러버 챔버(100)에 기계적으로 밀착하여 초음파 진동을 전달하여야 하는 반면 고온의 스크러버 챔버(100)로부터 열을 전도받는 구조로 장착될 수밖에 없다. 통상의 초음파 변환기(200)는 페라이트와 같은 자왜형(magnetosrictive)과 강유전체 세라믹의 전왜형(electrosrictive) 변환기를 이용하며 대부분의 변환기는 큐리 포인트가 150℃~450℃ 이고, 상용화되어 있는 열처리 챔버의 내부 온도는 일반적으로 800℃~850℃에 달한다. 따라서 열처리 챔버 부근에서는 초음파 변환기(200)가 큐리 포인트 이상으로 가열될 수 있으며, 그 이외의 폐가스 경로도 고온으로 인해 초음파 변환기(200)의 효율이 급격하게 저하된다.
이를 극복하기 위해 열처리 챔버를 포함하는 폐가스 경로 상에 초음파 변환기(200)가 설치되는 위치를 국부적으로 냉각하는 방안을 고려할 수 있겠으나, 이러한 경우(예를 들면 LCD 제조공정)에는 폐가스의 냉각에 의해 더욱 많은 분진이 발생되어 오히려 고착 현상이 증가할 수 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명은, 초음파 변환기 구동 전력증폭기(300)로써 구동되는 초음파 변환기(200)로부터 발생되는 초음파 진동을 스크러버 챔버(100)에 기계적으로 밀착하여 제공하고, 상기 스크러버 챔버(100)로부터 발생되는 열이 초음파 변환기(200)로 전도되지 않도록 하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 제공한다.
도면 제6도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 전체 외형을 도시한다. 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는, 반도체 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스의 배기 경로 상에 위치하는 스크러버 챔버(100);와, 상기 스크러버 챔버(100)의 외주면을 둘러쌓아 밀착 고정되는 초음파 전달 밴드(410); 상기 초음파 전달 밴드(410)에 고정 부착되는 진동 전달 부재(450); 및 상기 진동 전달 부재(450)에 일단이 고정 결합되는 초음파 혼(440: ultrasonic horn); 상기 초음파 혼(440)의 타단에 결합되어 초음파 진동을 제공하는 초음파 변환기(200); 및 상기 초음파 변환기(200)를 전기적으로 구동하는 초음파 변환기 구동 전력증폭기(300);를 구비한다. 또한 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는, 원기둥 형상으로 양단 원형면 중앙에 관통구를 구비한 냉각 유닛(400);을 구비하고 상기 냉각 유닛(400)의 관통구를 통해 상기 초음파 혼(440)이 관통 결합되며, 상기 냉각 유닛(400)의 일방에는 냉각 매체가 공급되는 냉매 주입구(420); 및 상기 냉각 유닛(400)의 타방에는 냉각 매체가 배출되는 냉매 배출구(430);를 구비하여 구성된다. 상기 냉매 주입구(420)로 공급되고 냉매 배출구(430)로 배출되는 냉각 매체는 물이나 냉각유를 포함하는 다양한 유체가 사용될 수 있으며, 상기 냉매 주입구(420)로 공급된 냉각 매체는 냉각 유닛(400) 내부의 초음파 혼(440) 외주면을 순환 냉각하고 냉매 배출구(430)로 배출된다.
도면 제7도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 구조로서 스크러버 챔버(100)부터 초음파 혼(440)까지의 세부 구성을 도시한다.
도면 제6도에서 설명한 바와 같이 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는, 반도체 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스의 배기 경로 상에 위치하는 스크러버 챔버(100)의 외주면을 둘러쌓아 밀착 고정되는 초음파 전달 밴드(410)를 구비한다. 상기 초음파 전달 밴드(410)의 재질은 스크러버 챔버(100)와 동일한 음향 임피던스(acoustic impedance)를 가진 금속 재질로 구성함으로써, 초음파 진동의 손실을 극소화할 수 있다. 또한 상기 초음파 전달 밴드(410)는 일정폭을 갖는 'C' 형태로 형성하고 상기 'C' 형태의 개방된 부분에 외주 방향으로 절곡 돌출된 고정부를 형성하고 이를 관통하는 볼트로 고정함으로써 스크러버 챔버(100)의 외주면에 밀착시킬 수 있다.
상기 초음파 전달 밴드(410)에는 진동 전달 부재(450)가 용접으로써 고정 부착되는데, 상기 진동 전달 부재(450)의 초음파 전달 밴드(410) 대향면은 초음파 전달 밴드(410)의 외주면과 밀착되도록 가공된다. 상기 진동 전달 부재(450)의 타측면은 초음파 혼(440)의 진동면에 밀착되는 평면으로 가공되며 상기 평면의 중앙에는 초음파 혼(440)의 중앙에 형성된 나사 홀과 결합하기 위한 수나사가 돌출 형성된다.
상기 초음파 혼(440)은 니켈, 크롬, 또는 니켈-크롬-철의 합금이나 그 균등물로써 원기둥 형상으로 제작된다. 상기 초음파 혼(440)의 대칭축 양단의 일측 내부에는 전술한 바와 같이 진동 전달 부재(450)와 결합하기 위한 나사 홀이 형성되고, 타측 내부에는 초음파 변환기(200)와 나사 결합하기 위한 또 다른 나사 홀이 형성된다. 상기 초음파 혼(440)의 길이 L은, 초음파 혼(440)을 구성하는 매질 내 초음파의 파장을 λ라 할 때 λ/2 의 정수배 길이가 되도록 형성하여 초음파 변환기(200)로부터 제공되는 진동의 진폭을 최대로 스크러버 챔버(100)에 전달할 수 있도록 한다.
상기 냉각 유닛(400)은, 원기둥 형상의 양단 원형면 중앙에 구비한 관통구를 통해 상기 초음파 혼(440)이 관통되도록 배설되는데, 상기 양측 관통구의 직경 방향 내주면에는 내열성 실리콘이나 고무로 구성된 O링(402),(403) 들이 각각 배설되어 냉각 유닛(400)과 초음파 혼(440)이 상기 O링(402),(403) 들로써 지지 결합된다. 또한 필요에 따라서는 상기 양측 관통구의 직경 방향 내주면에 O링(402),(403)의 지지를 위한 요홈을 형성하여 상기 O링(402),(403)의 이탈을 방지할 수도 있다.
도면 제8도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 전체 세부 구성을 도시한다. 도면 제7도에서 설명된 바와 같이 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는, 스크러버 챔버(100)의 외주면을 둘러쌓아 밀착 고정되는 초음파 전달 밴드(410)에 진동 전달 부재(450)를 고정 부착하고, 초음파 혼(440)의 진동을 상기 진동 전달 부재(450)에 공급한다. 이때 상기 초음파 혼(440)은, 냉각 유닛(400)을 관통하여 배설되는데, 상기 냉각 유닛(400)은 일정 두께의 금속이나 내열 수지의 원기둥 형상으로 구성함으로써 내부에 냉각 매체를 수용할 수 있는 공간을 구비한다. 따라서 상기 냉각 유닛(400)은, 냉매 주입구(420)로 공급되는 냉각 매체가 냉각 유닛(400) 내부의 초음파 혼(440)을 냉각하고 냉매 배출구(430)로 배출된다. 또한 상기 냉각 유닛(400)은, 관통구를 통해 상기 O링(402),(403)으로 초음파 혼(440)을 지지함으로써 냉각 매체의 누출을 방지할 뿐만 아니라 초음파 혼(440)의 진동에 대해 가해지는 기계적 댐핑(damping)을 최소화하여 초음파 진동 에너지의 손실을 극소화하는 효과를 제공한다.
상기 진동 전달 부재(450)에 진동을 전달하는 초음파 혼(440)의 타단에는 초음파 변환기 구동 전력증폭기(300)로써 구동되는 초음파 변환기(200)가 고정 결합되어 초음파 진동을 제공한다.
도면 제9도 및 제10도는 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버의 결합 및 작용관계의 구성을 도시한다. 도면 제9도는 초음파 혼(440)이 관통되도록 배설되는 냉각 유닛(400)의 양측 관통구의 직경 방향 내주면 각각에 내열성 실리콘이나 고무로 구성된 O링(402),(403) 들이 구비된 것을 도시하며, 도면 제10도는 보다 높은 온도의 스크러버 챔버(100)에 대응하여 냉각 유닛(400)의 냉각 매체 압력을 증가시키기 위한 구성으로서 O링(402),(403) 들을 냉각 유닛(400)의 양측 관통구의 직경 방향 내주면 각각에 복수로 구비한 구성을 도시한다.
본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는, 초음파 변환기 구동 전력증폭기(300)로써 구동되는 초음파 변환기(200)의 진동이 냉각 유닛(400)을 관통하여 배설된 초음파 혼(440)에 제공되면, 상기 초음파 혼(440)은 진동 전달 부재(450)에 초음파 진동 에너지를 전달하고, 상기 초음파 진동 에너지는 진동 전달 부재(450)로부터 초음파 전달 밴드(410)를 통해 스크러버 챔버(100)에 전달된다. 이때 상기 냉각 유닛(400)은 냉각 매체의 공급 및 배출로써 상기 스크러버 챔버(100)로부터 초음파 변환기(200)로 전도되는 열을 차단시키고 초음파 혼(440)의 진동에 대해 가해지는 기계적 댐핑(damping)을 최소화하여 초음파 진동 에너지의 손실을 극소화한다.
이상과 같이 설명된 본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 의하면 반도체 제조 설비의 폐가스를 전달하는 관을 비롯하여 고온의 열처리 챔버 등을 포함하는 임의의 위치에 배치되어 초음파 진동을 전달함으로써 프로세스 챔버에서 배출되는 가스 중의 고형 부산물이나 분진의 고착을 효과적으로 배제하는 특징이 있다. 또한 초음파 변환기로 전도되는 열을 차단시키고 초음파 혼의 진동에 대해 가해지는 기계적 댐핑(damping)을 최소화하는 냉각 유닛을 제공함으로써 초음파 진동 에너지의 손실을 극소화하며 고온의 환경에서도 초음파 변환기의 효율과 안정성을 보장하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버를 제공한다.
본 발명의 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버는, 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 스크러버 챔버 200 : 초음파 변환기
300 : 초음파 변환기 구동 전력증폭기 400 : 냉각 유닛
402,404 : O링 410 : 초음파 전달 밴드
420 : 냉매 주입구 430 : 냉매 배출구
440 : 초음파 혼(ultrasonic horn) 450 : 진동 전달 부재

Claims (10)

  1. 반도체 제조 설비의 프로세스 챔버로부터 배출되는 폐가스 처리를 위한 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버에 있어서,
    반도체 프로세스 챔버로부터 발생하는 폐가스의 배기 경로 상에 위치하는 스크러버 챔버(100); 및,
    상기 스크러버 챔버(100)와 동일한 음향 임피던스(acoustic impedance)를 가진 금속 재질로써 일정폭을 갖는 'C' 형태로 형성하고, 상기 'C' 형태의 개방된 부분에 외주 방향으로 절곡 돌출된 고정부를 관통하는 볼트로 고정함으로써 스크러버 챔버(100)의 외주면에 밀착 고정되는 초음파 전달 밴드(410);
    상기 초음파 전달 밴드(410)에 고정 부착되는 진동 전달 부재(450); 및
    상기 진동 전달 부재(450)에 일단이 고정 결합되는 초음파 혼(440: ultrasonic horn);
    상기 초음파 혼(440)의 타단에 결합되어 초음파 진동을 제공하는 초음파 변환기(200); 및
    상기 초음파 변환기(200)를 전기적으로 구동하는 초음파 변환기 구동 전력증폭기(300);
    원기둥 형상으로 양단 원형면 중앙에 관통구를 구비하고 관통구를 통해 상기 초음파 혼(440)이 관통 결합되며, 일정 두께의 금속이나 내열 수지의 원기둥 형상으로 구성함으로써 내부에 냉각 매체를 수용할 수 있는 공간을 구비하도록 형성되는 냉각 유닛(400);을 구비하며,
    상기 냉각 유닛(400)은,
    냉각 매체가 공급되는 냉매 주입구(420); 및
    냉각 매체가 배출되는 냉매 배출구(430);를 구비하여
    냉매 주입구(420)로 공급된 냉각 매체가 냉각 유닛(400) 내부의 초음파 혼(440) 외주면을 순환 냉각하고 냉매 배출구(430)로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서 상기 진동 전달 부재(450)는,
    상기 초음파 전달 밴드(410)에 용접으로써 고정 부착되며,
    상기 진동 전달 부재(450)의 초음파 전달 밴드(410) 대향면은 초음파 전달 밴드(410)의 외주면과 밀착되도록 가공되고,
    상기 진동 전달 부재(450)의 타측면은 초음파 혼(440)의 진동면에 밀착되는 평면으로 가공되며,
    상기 평면의 중앙에는 초음파 혼(440)의 중앙에 형성된 나사 홀과 결합하기 위한 수나사가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버
  5. 제1항에 있어서 상기 초음파 혼(440: ultrasonic horn)은,
    양단의 일측 내부로 진동 전달 부재(450)와 결합하기 위한 나사 홀이 형성되고,
    타측 내부에는 초음파 변환기(200)와 나사 결합하기 위한 또 다른 나사 홀이 형성되어 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버
  6. 제1항에 있어서 상기 초음파 혼(440: ultrasonic horn)은,
    상기 초음파 혼(440)을 구성하는 매질 내 초음파의 파장을 λ라 할 때
    λ/2 의 정수배 길이가 되도록 형성하여 초음파 변환기(200)로부터 제공되는 진동의 진폭을 최대로 스크러버 챔버(100)에 전달할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서 상기 냉각 유닛(400)에 형성되는 양측 관통구는,
    상기 양측 관통구의 직경 방향 내주면에 내열성 실리콘이나 고무로 구성된 O링(402),(403) 들이 각각 배설되어 냉각 유닛(400)과 초음파 혼(440)이 상기 O링(402),(403) 들로써 지지 결합되도록 배설되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비용 초음파 스크러버
  9. 삭제
  10. 삭제
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