KR100232112B1 - 가스공급유닛 - Google Patents

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KR100232112B1
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아마노 시게루
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Abstract

구성물품사이의 조인트나 파이프 등의 접속부품 등을 없게 한 소형의 가스공급유닛, 그리고 수동밸브 등의 보수를 간편한 구조로 한 가스공급유닛을 제공하는 것이다.
가스공급유닛은 (1) 유로를 흐르는 공급가스의 흐름을 조절하는 개폐밸브와 공급가스의 유량을 제어하는 매스플로우콘트롤러오 상기 매스플로우콘트롤러내에 잔류하는 공급가스를 배제하는 치환가스를 공급하기 위한 퍼지밸브를 가진 가스공급유닛이며, (a) 상기 공급가스 및 상기 퍼지가스가 흐르는 유로가 형성되고, 해당 유로상에 상기 개폐밸브, 상기 매스플로우콘트롤러, 상기 퍼지밸브를 고정하기 위한 설치부를 구비한 고정블록이 상기 공급가스유로 또는 상기 피지가스유로와 연통하는 유체요소부품을 상기 설치부와 동일방향으로부터 설치가능한 제2설치부를 가진다.

Description

가스공급유닛
본 발명은 반도체 제조장치 등의 산업용 제조장치에서 사용되는 가스공급유닛에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 구성부품의 분해가 용이하고 콘팩트한 가스공급유닛에 관한 것이다.
종래로, 반도체 제조공정에 있어서, 포토레지스트 가공의 엣칭 등에 부식성 가스가 사용되고 있다. 포토레지스트 가공(포토레지스트 도포, 노광, 현상, 엣칭)은 반도체 제조공정에 있어서 부식성 가스의 종류를 바꾸어 복수회 반복되기 때문에 실재의 반도체 제조공정에서는 복수종류의 부식가스를 필요에 따라 공급하는 가스공급유닛이 사용되고 있다.
여기서, 가스를 공급하는 가스공급유닛에서는 유량을 정확하게 계측하기 위한 매스플로우콘트롤러, 이 매스플로우콘트롤러의 내에 부식성 가스 등의 공급가스를 잔류시키지 않게 하기 위하여, 매스플로우콘트롤러의 전후에 설치되는 입구개폐밸브, 퍼지(PRUGE)밸브 및 출구개폐밸브, 공급가스의 혼입불순물을 제거하기 위한 필터를 가지며, 또 공급가스의 공급 혹은 차단을 수동으로 행하기 위한 수동밸브, 공급가스의 가스압력을 조정하는 레귤레이터와 공급가스의 압력을 모니터하기 위한 압력계를 가진다. 그리고, 종래의 가스공급유닛은 이들의 구성부품이 직렬로 접속되어 구성되어 있다.
여기서, 도14에 종래의 가스공급유닛을 나타낸다. 도14의 우로부터 수동밸브블록(101)의 출력포트가 조인트(102), 파이프 조인트(102)를 거쳐서 레귤레이터블록(103)이 입력포트에 접속되어 있다. 수동밸브블록(101)의 상부에는 수동밸브(104)가 설치되어 있다. 또, 레귤레이터블록(103)의 상부에는 레귤레이터(105)가 설치되어 있다.
레귤레이터블록(103)의 출력포트는 조인트(102), 쓰리웨이파이프(106), 조인트(102)를 거쳐서 필터(107)의 입력포트에 접속된다. 쓰리웨이파이프(106)의 상부에는 압력계(108)가 부착된다.
또 필터(107)에는 길이방향의 한쪽에서 들어와서 다른 쪽으로 나가는 타입이고, 필터(107)의 출력포트는 조인트(102)파이프 조인트(102)를 거쳐, 입력블록(109)의 입력포트에 접속되어 있다.
입력블록(109)측에는 입구개폐밸브(110), 퍼지밸브(111), 매스플로우콘트롤러(112), 및 출구개폐밸브(116)이 입력블록(109), 유로방향변환블록(113), 매스플로우콘트롤러블록(115), 유로방향 변경블록(113), 출력블록(114)에 의하여 일체적으로 고정되어 매스플로우콘트롤러 유닛이 구성된다.
구체적으로는 입력블록(109)의 상부에는 입력개폐밸브(110) 및 퍼지밸브(111)이 부착되고, 그 입력블록(109)의 출구포트는 유로방향 변환블록(113)의 입력포트에 접속된다. 유로방향 변환블록(113)의 출력포트는 매스플로우콘트롤러블록(115)의 입력포트에 접속되어 진다. 또 매스플로우콘트롤러블록(115)의 상부에는 매스플로우콘트롤러(112)가 설치된다.
매스플로우콘트롤러블록(115)의 출력포트는 유로방향 변경블록(113)을 거쳐 출력블록(114)의 입력포트에 접속된다. 그 출력블록(114)에는 출구개폐밸브(116)가 부착된다. 그리고 출구개폐밸브(116)는 엣칭이 행해지는 진공챔버로 연통하는 공급가스관로에 접속이 된다.
그리고 이 매스플로우유닛에 관해서는 예를들어 본 출원인등이 특개평 6-241400호로 제안하여 설명한 바와 같이 공지이다.
여기서 하나의 진공챔버에서는 복수종류의 부식성 가스를 전환시켜서 사용하므로서 복잡한 공정의 엣칭이 행하여 진다. 따라서 하나의 진공챔버에는 예를들어 7종류의 부식성 가스 등을 공급할 일이 필요한 경우가 있게 한다.
따라서 이같은 경우에는, 각각의 가스에 대하여 상술한 일련의 가스공급유닛이 필요하게 되고, 하나의 진공챔버마다에 7개의 가스공급유닛이 제공되게 된다.
다음 제2종래예인 가스공급장치를 도15에 사시도를 표시한다. 가스공급장치를 구성하는 가스공급유닛(120)은 도15에 나타낸 바와 같이 매스플로우콘트롤러(112)내에 부식성 가스 등의 공급가스를 잔류시키지 않도록 하기 위해 그 전후에 입구개폐밸브(110), 출구개폐밸브를 설치하여 직렬로 접속된다. 그리고 매스플로우콘트롤러(112)내에 잔류하는 공급가스의 배제하기 위한 치환가스인 질소가스를 공급하기 위한 퍼지밸브(111)가 퍼지전환밸브를 설치한 질소가스배관에서 분기한 퍼지가스 공통유로(121)에 역지밸브(122)를 거쳐 접속되어 있다.
여기서 관로상에 역지밸브(122)에 부착되어 있는 것은 부식가스등인 공급가스가 퍼지가스 공통유로(121)에 유입하는 것을 방지하기 위함이며, 부식가스가 퍼지가스 공통유로(121)에 유입한 경우에 퍼지가스 공통유로(1221)의 내부가 부식되고 파티클이 발생할 우려가 있기 때문이다.
그리고 이 가스공급유닛(120)에서는 입구개폐밸브(110) 및 퍼지밸브(111)가 유로가 형성된 블록(123)상부에 볼트로 고정되고, 매스플로우콘트롤러(112)는 그 블록(123)에 연설되고 역기 그 유로에 형성된 블록(124,124)에 고정된다. 그리고 블록(123)측부에는 퍼지블록(125)가 고정되고, 여기서 연장설치되는 퍼지파이프(126)에 역지밸브(122)가 접속되어 퍼지가스 공통유로(121)에 연결된다.
그러나 종래 장치에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
(1) 종래의 가스공급유닛은 수동밸브(104)와 레귤레이터 등을 조인트(102)파이프, 조인트(102)를 거쳐 접속하게 되는 구성으로 되어 있기 때문에, 대형의 것이 되었다. 특히 사용되는 부식성 가스의 종류에 따라서 각각의 다른 가스공급유닛을 사용하기 때문에 이들 가스의 공급유닛을 병설하게 되어 더욱 넓은 설치스페이스를 필요로 하게 되었다.
(2) 그리고 수동밸브(104), 레귤레이터(105), 또 압력계(108)로 이루어지는 가압계를 구성하는 부품 및 필터(107)는 조인트(102), 파이프, 조인트(102)로 접속되기 때문에 보수 등의 작업시에는 각각의 조인트(102)를 부착 및 제거하지 않으면 안되며 수공이 드는 일이였다.
(3) 종래의 가스공급유닛(120)은 퍼지밸브(111)가 고정된 블록(123)의 배관에 퍼지가스를 공급하도록 퍼지블록(125)을 설치하고, 퍼지가스 공통유로(121)로부터 역지밸브(122) 및 피지파이프(126)를 거쳐 접속된다. 그러나, 퍼지블록(125)를 블록(123)측부에 설치할 필요에 의해 역지밸브(122)가 퍼지밸브(111) 및 매스플로우콘트롤러(112)가 병설된 라인상에서 벗어나 배설되게 된다. 따라서 가스공급유닛(120)의 폭이 커지고 해당 유닛을 복수개 병설한 가스공급장치가 대형화하게 된다.
(4) 종래예의 가스공급유닛(120)에서는 퍼지가스 공통유로(121)로부터 퍼지블록(125)에 걸쳐서 역지밸브(123) 및 퍼지파이프(126) 등의 접합부가 용접에 의하여 접속되어 구성된다. 그러나, 이와같이 용접접속을 행하게 되면 가스공급유닛(120) 자체가 부식성 가스 등을 취급하기 때문에 용접부가 부식되어 파티클이 발생되는 문제가 있게 된다.
여기서 본 발명은 이같은 문제를 해결하고자 구성물품간의 조인트나 파이프 등의 접속부품 등을 없게 한 소형의 가스공급유닛 및 수동밸브 등의 보수를 간편하게 할 수 잇게 한 가스공급유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 가스공급유닛은 다음과 같이 구성된다.
(1) 유로를 흐르는 공급가스의 흐름을 조절하는 개폐밸브와, 공급가스의 유량을 제어하는 매스플로우콘트롤러와, 상기 매스플로우콘트롤러내에 잔류하는 공급가스를 배제하는 치환가스를 공급하기 위한 퍼지밸브를 가지는 가스공급유닛이며, (a) 상기 공급가스 및 상기 퍼지가스가 흐르는 유로가 형성되고, 해당 유로상에 상기 개폐밸브, 상기 매스플로우콘트롤러, 상기 퍼지밸브를 고정하기 위한 설치부를 구비한 고정블록이 상기 공급가스유로 또는 상기 퍼지가스유로와 연통하는 유체요소부품을 상기 설치부와 동일방향에서 설치가능한 제2설치부를 가진다.
(2) (1)에 기재한 가스공급유닛에 있어서, 상기 유체요소부품이 상기 공급가스의 공급 또는 차단을 수동으로 행하기 위한 수동밸브와 상기 공급가스의 가스압을 조정하는 레귤레이터와 상기 공급가스의 압력을 모니터하기 위한 압력계가 유로가 형성된 고정블록을 거쳐 일체로 고정된 가압계 유닛임을 특징으로 한다.
(3) (2)에 기재된 가스공급유닛에 있어서, 상기 가압계 유닛을 구성하는 고정블록이 해당 고정블록과 상기 베이스와의 나사멈춤부를 가지는 것을 특징으로 한다.
(4) (3)에 기재된 가스공급유닛에 있어서, (a) 상기 가압계 유닛을 구성하는 고정블록이 상기 레귤레이터가 설치된 레귤레이터블록을 가지며, (b) 상기 수동밸브블록 및 상기 레귤레이터블록에는 가스를 공급하는 배관의 수동밸브와의 사이를 연통하는데 제1유로, 수동밸브와 레귤레이터의 사이를 연통하는 제2유로, 레귤레이터와 상기 베이스에 형셩된 유로와의 사이를 연통하는 제3유로 형성되고, (c) 상기레귤레이터블록이, 상기 수동밸브블록에 대하여, 상기 동일방향과 직교하는 방향에서 나사멈춤되는 것을 특징으로 한다.
(5) (4)에 기재된 가스공급유닛에 있어서, (a) 상기 가압계유닛을 구성하는 고정블록이 상기 압력계가 설치되어 있는 압력계블록을 가지며, (b) 상기 압력계블록이 상기 레귤레이터 블록에 대하여 상기 동일방향과 직교하는 방향에서 나사고정되어 있는 것을 특징으로 하다.
(6) (2)에 기재된 가스공급유닛에 있어서, (a) 상기 가압계유닛을 구성하는 고정블록이 수동블록, 레귤레이터블록 및 압력계블록으로 구성되고, (b) 해당 고정블록에는 가스를 공급하는 배관과 수동밸브와의 사이를 연통하는 제1유로, 수동밸브와 레귤레이터와의 사이를 연통하는 제2유로, 레류레이터와 상기 베이스내 형성된 유로와 이의 사이를 연통하는 제3유로 및 압력계와 상기 제3연통로와의 사이를 연통하는 제4유로가 형성되고, (c) 해당 상기 제 3유로와 상기 베이스에 형성된 유로와의 접합부가 수동밸브블록에 형성되는 것을 특징으로 한다.
(7) (2)에 기재된 가스공급유닛에 있어서, 상기 가압계유닛을 구성하는 수동밸브블록 레귤레이터블록 및 압력계블럭이 일체로 가공된 것을 특징으로 한다.
(8) (1)에 기재된 가스공급유닛에 있어서 상기 유체 요소부품이 퍼지가스공급측으로의 공급가스의 유입을 방지하기 위한 역지밸브임을 특징으로 한다.
(9) (8)에 기재된 가스공급유닛에 있어서, 상기 필터와 상기 개폐밸브와 상기 퍼지밸브와 상기 역지밸브와 상기 매스플로우콘트롤러를 고정하기 위한 설치부가 일직선상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 이루는 본 발명의 가스공급유닛은 다음과 같이 작용한다.
수동밸브, 레귤레이터 및 압력계를 흐르는 공급가스는 일체로 고정한 고정블럭에 형성된 유로로 경유하여 보내지도록 구성하였으므로 구성물품사이의 조인트나 파이프등의 접속부재의 생략에 의하여 가스공급 유닛자체가 소형화되고, 또 매스플로우유닛측으로 유로와 연통되는 베이스에 대하여 고정블록을 매스플로의 유닛을 구성하는 각 구성부품과 같은 방향에서 나사 멈춤을 하게 되므로, 수동밸브 등의 설치 및 해체가 용이하게 되고, 보수작업이 간단하게 이루어진다.
또, 본 발명의 가스공급유닛은 고정블록을 구성하는 수동밸브블록와 베이스와의 나사멈춤부를 고정하면, 그 수동밸브블록의 형성된 제3유로와 베이스의 유로와의 접합부가 강하게 조여지게 되어, 유로의 기밀성이 높아진다.
또 발명의 가스공급유닛을 공급가스 또는 퍼지가스가 고정블록에 형성된 필터 개폐밸브, 매스풀로우콘트롤러, 퍼지밸브 및 역지밸브를 지나서 흐르는 것으로 하므로서 유닛자채를 콘팩트한 것으로 할 수가 있고, 또한 배관 등을 용접에 의하여 접속하는 필요가 없기 때문에 용접에 의한 파티클의 발생을 방지할 수가 있다.
그리고, 본 발명의 가스공급유닛을 필터와 개폐밸브와 퍼지밸브와 역지밸브와, 매스플로우콘트롤러를 고정블록에 동일방향으로 고정하기 때문에 그 유닛자체가 콘팩트하게 된다.
또한 본 발명의 가스공급유닛은 필터와 개폐밸브와 퍼지밸브와 역지밸브와 매스플로우콘트롤러를 고정블록에 일직선상에 고설하기 때문에 유닛자체를 콤팩트한 것으로 할 수 있다.
도1은 본 발명의 가스공급유닛에 관한 일실시형태를 나타낸 측면도.
도2는 본 발명의 가스공급유닛에 관한 일실시형태를 나타낸 평면도.
도3은 본 발명의 가스공급유닛에 관한 일실시형태를 나타낸 단면도.
도4는 도3의 A-A 단면도.
도5는 도3의 B-B 단면도.
도6은 도3의 C-C 단면도.
도7은 종래의 가스공급유닛과 본 발명에 관한 것의 비교도.
도8은 본 발명에 관한 가스공급집적유닛의 일실시형태를 나타낸 사시도.
도9는 본 발명에 관한 가스공급집적유닛의 일실시형태를 나타낸 일부단면도.
도10은 본 발명에 관한 가스공급집적유닛의 일실시형태에 관한 - 역지밸브 및 고정블록을 나타낸 단면도.
도11은 본 발명에 관한 가스공급집적유닛의 일실시형태에 관한 - 역지밸브의 폐지상태를 나타낸 단면도.
도12는 본 발명에 관한 가스공급집적유닛의 일실시형태에 관한 - 역지밸브의 개방상태를 나타낸 단면도.
도13은 본 발명에 관한 가스공급집적유닛의 일실시형태를 나타낸 일부단면도.
도14는 종래의 가스공급유닛을 나타낸 측면도.
도15는 종래의 가스공급유닛을 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 수동밸브 2 : 레귤레이터
3 : 압력계 4 : 입구개폐밸브
5 : 매스플로우콘트롤러 6 : 출구개폐밸브
7 : 퍼지밸브 8 : 필터
9 : 베이스 11 : 수동밸브블록
12 : 레귤레이터블록 13 : 압력계블록
16 : 입력블록 17 : 유로방향 변환밸브
18 : 유로방향 변환블록 19 : 출력블록
이하 본 발명에 관한 가스공급유닛을 구체화한 제1실예에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 본 실시형태의 가스공급유닛의 구성을 나타낸 측면도이고, 도2는 그 가스공급유닛을 병설한 평면도이다. 그리고 도3은 그 가스공급유닛의 일부 단면도이다.
먼저, 본 실시형태의 가스공급유닛에는 부식성 가스를 공급 흑은 차단을 행하는 수동밸브(1), 부식성 가스의 압력을 모니터하기 위한 압력계(3)이 일체로 된 가압계 유닛이 구성되어 있다.
이 가압계 유닛은 수동밸브(1), 레귤레이터(2), 및 압력계(3)가 각각 유로가 형성된 수동밸브블록(11), 레귤레이터블록(12), 그리고 압력계 블록(13)으로 이루어지는 고정 블록에 일체적으로 고정되어 있다. 이 고정블록은, 압력계 블록(13)이 고정된 레귤레이터블록(12)이 수동밸브블록(11)에 대하여 가로방향에서 볼트(14.14)에 의해 고정되어 일체로 되어 있다.
그리고 이와 같이 고정블록에 일체화된 가압계 유닛은 도2에 나타낸 바와 베이스(9)에 대하여 수동밸브블록(11)을 관통하는 볼트(15,15)에 의하여 고정된다.
공급가스인 부식성 가스의 배관을 수동밸브블록(11)의 배관접속부(11m)에 접속된다. 이 수동밸브블록(11)에는 그 배관접속부(11m)로부터 수동밸브(1)의 입력포트로 연통하는 입력로(11a), 수동밸브(1)의 출력포트로부터 레귤레이터측으로 연통하는 출력로(11b)가 형성되어 있다. 그리고 수동블록(11)에는 레귤레이터(2)로부터 되돌아온 가스를 베이스(9)에 형성된 유로(9a)에 보내기 위한 연결로(11c)가 형성되어 있다. 한편 레귤레이터블록(12)에는 수동밸브블록(11)의 출력로(11b)와 레귤레이터(2)의 입력포트를 연통하는 입력로(12a)와 레귤레이터(2)의 출력포트와 수동밸브블록(11)의 연결로(11c)를 연통하는 출력로(12b)가 형성되어 있다. 그리고 출력로(12b)에는 압력계블록(13)에 형성된 유로(13a)로 연통하는 계측로(12c)가 형성되어 있다.
여기서 레귤레이터블록(12)의 출력로(12b)가 직접 베이스(9)의 유로(9a)에 연통하지 않고, 수동밸브블록(11)의 연결로(11c)를 거쳐 되는 것은 수동밸브블록(11)를 베이스(9)에 대하여 상방으로부터 볼트(15,15)에 의하여 조여서 고정시키기 위해, 수동블록(11)과 베이스(9)와의 접촉압력이 높고, 연결로(11c)와 유로(9a)와의 접합부의 기밀성이 높아지기 때문이다. 또 수동밸브블록(11)에 볼트(15,15)의 나사멈춤부를 형성한 것은 레귤레이터(2)보다도 수동밸브(1)쪽이 가로폭이 작고, 병설한 가스공급유니트사이에 콘팩트하게 설치할 수 있기 때문이다.
한편 수동밸브블록(11)와 레귤레이터블록(12)사이의 유로인 출력로(11b)와 입력로(12a) 그리고 출력로(12b)와 연결로(11c)와는 양 블록을 고정하는 볼트(14)를 따라 형성되고 접합부에 있어서의 기밀성을 높히고 있다.
또한 베이스(9)의 유로(9a)의 출력측에는 입력블록(16)이 고설되고 매스플로우유닛이 구성된다.
매스플로우유닛은 그 입력블록(16)에 입구개폐밸브(4), 퍼지밸브(7), 그리고 필터(8)이 직접 설치되고 그 입력블록(16)에는 유로방향 변환블록(17)을 거쳐서 매스플로우콘트롤러(5)가 연접되고 다시 유로방향 변환블록(18)을 거쳐 출구개폐밸브(6)이 설치된 출력블록(19)에 연결되어 있다.
이들 매스플로우유니트를 구성하는 입구개폐밸브(4), 매스플로우콘트롤러(5), 출구개폐밸브(6) 및 퍼지밸브(7)는 어느 것이나 각 블록에 대하여 상방으로부터 볼트에 의하여 고정되어 있다.
다음에 매스플로우유닛의 유로에 대하여 도3 내지 도6을 참조하여 설명한다. 여기서 도4 내지 도6은 각각 도3에 나타낸 가스공급유닛의 A-A 단면, B-B 단면, C-C 단면을 나타낸 도면이다.
베이스(9)의 유로(9a)는 필터(8)로 연통하는 입력블록(16)에 형성한 필터입력로(16a)로 접속되어 있다(도4, 도5참조). 또 입력블록(16)에는 필터(8) 및 입구개폐밸브(4)의 입력포트가 연통하는 입력연통로(16b), 입구개폐밸브(4)의 출력포트에 연통하는 출력로(16c)가 형성되어 있다. 그리고 입력블록(16)에는 퍼지밸브(7)의 입력포트로 퍼지용의 질소가스를 측정하는 공급탱크의 공급가스관로에 접속되는 공급로(16d), 퍼지밸브(7)의 출력포트와 출력로(16c)로 연통하는 연통로(16e)가 형성되어 있다(도6참조). 출력로(16c)에는 유로방향 변환블록(17)에 형성된 변환유로(17a)가 접속되고, 매스플로우콘트롤러(5)의 입력포트로 연통한다. 한편 매스플로우콘트롤러(5)의 출력포트에는 유로방향 변환블록(18)의 변환유로(18a)가 접속되어 있다. 이 변환유로(18a)는 출구개폐밸브(6)의 입력포트에 연통하는 출력블록(19)에 형성된 입력로(19a)로 접속되고, 출구개폐밸브(6)의 출력포트에는 출력로(19b)가 접속되어 있다. 그리고 출력로(19b)은 엣칭이 행해지는 진공챔버로 연통하는 공급가스관로에 접속되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 가스공급유닛에 의하면, 배관접속부(11m)로부터 공급된 부식성 가스는 수동밸브(1)의 개방에 의하여 입력로(11a)로부터 출력로(11b)로 흘러 입력로(12a)로부터 레귤레이터(2)에 흘러들어온 부식성 가스는 압력조절되어 출력로(12b)로 흘러 재차 수동밸브블록(11)로 되돌아오고, 연결로(11c)로부터 베이스(9)의 유로(9a)로 흐른다. 그리고 레귤레이터(2)에 의하여 압력조절된 부식성 가스는 계측로(12c) 및 유로(13a)를 지나서 압력계(3)로 흘러들어 여기서 모니터된다.
이와같이 하여, 가압계 유닛을 지난 부식성 가스는 매스플로우유닛측으로 든다. 여기서 이 매스플로우유닛에 대해서는 본 출원인등이 특개평 6-241400호에서 제안하여 설명하였으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
이상 본 실시형태의 가스공급유닛에 의하면 부식성 가스의 반송관로상에 있어, 부식성 가스의 흐름을 차단하는 입구개폐밸브(4) 및 출구개폐밸브(6)과 입구개폐밸브(4) 및 출구개폐밸브(6)의 중간에 있고, 부식성 가스의 유량을 제어하는 매스플로우콘트롤러(5) 및 치환가스의 공급을 제어하는 퍼지밸브(7)와 매스플로우유닛으로 구성하는데에 수동밸브(1), 레귤레이터(2), 및 압력계(3)을 일체로 한 압력계 유닛을 구성한 것에 의해 가스공급유닛을 소형화할 수 있었다. 구체적으로는 도7a, 7b에 나타낸 바와 같이 도7a 표시의 종래의 가스공급유닛의 구성에 의하면 조인트와 파이프에 의해 연결하고 있기 때문에 전장이 545mm의 길이가 있었던 것이 도7b에 표시한 본 실시형태의 가스공급유닛의 구성에 의하면 압력계 유닛을 유로를 형성하여 고정블록에 의해 일체로 하였으므로 전장이 329mm로까지 콘팩트하게 되었다. 그리고 이것은 구성물품간의 접속점수를 감소시킨 것에 의해 부식성 가스에 의한 파티클의 발생을 억제하는 효과를 가져오게 된다.
그리고 본 실시형태의 가스공급유닛에 의하면 매스플로우유닛을 구성하는 입구개폐밸브(4), 매스플로우콘트롤러(5), 출구개폐밸브(6), 그리고 퍼지밸브(7)를 모두 상방에서부터 볼트에 의하여 설치하도록 한 것에 더하여 가압계 유닛도 상방에서부터 볼트에 의하여 설치하도록 하였으므로 각 구성요소부품의 부착 및 해체를 동일방향에서 행할 수가 가능으로 되었기 때문에 보스작업 등의 작업이 간편하게 행하여지게 되었다.
그리고, 가압계 유닛에서 베이스로의 연통시킴에 있어 수동밸브블록(11)에 유로의 접합부를 설치한 것이므로, 가로폭이 좁은 수동밸브를 따라 나사멈춤부를 설치할 수 있어 소공간화를 도모할 수 있음과 동시에 접합부의 기밀성을 높일 수 있다.
또 본 발명의 가스공급유닛은 상기 실시예의 형태에 한정되는 일이 없이 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 예를들어 상기 실시형태에서는 압력계 유닛을 구성하는 수동밸브(1) 및 레귤레이터(2)사이에 유로를 구성하는 수동밸브블록(11) 및 레귤레이터블록(12)를 볼트에 의하여 고정하여 일체화하였으나, 처음부터 분리하는 일없이 같은 유로를 구성하는 일체가공한 하나의 블록에 의한 것이여도 된다.
다음에 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다.
도8은 제2실시예인 가스공급유닛을 나타낸 사시도이고, 도9는 그 가스공급집접유닛을 나타낸 일부단면사시도이다.
본 실시형태의 가스공급유닛(31)은 상술한 종래예의 것과 같이 반도체제로 공정에 있어서 부식성 가스의 종류를 바꿔가며, 그 복수종류의 부식성 가스를 필요에 따라 공급하는 가스공급장치에 사용되는 것이다. 여기서 이 가스공급유닛(31)도 부식성 가스인 공급가스(F)의 혼입불순물을 제거하기 위한 필터(32), 공급가스(F)의 흐름을 차단하는 메인밸브(33), 유량을 정확하게 계측하기 위한 매스플로우콘트롤러(34), 매스플로우콘트롤러(34)내에 잔류하는 공급가스(F)를 배제하기 위한 치환가스인 질소가스(이하 『피지가스』라 함)(P)를 공급하기 위한 퍼지밸브(35) 그리고 부식가스등인 공급가스(F)가 퍼지가스 공통측에 유입하는 것을 방지하기 위한 역지밸브(36)을 구비한 구성을 이루고 있다.
그리고 도9에 나타낸 바와 같이 필터(32)를 고정하기 위한 필터블록(45)와 메인밸브(33) 및 퍼지밸브(35)를 고정하기 위한 제1블록(41)과 매스플로우콘트롤러(34) 및 역지밸브(36)를 고정하기 위한 제2블록(42)가 일체로 되어 본 실시형태의 가스공급유닛(31)의 특징을 이루는 고정블록이 구성되어 있다.
여기서 이 제1블록(41)은 직방체형상의 블록체를 이루고, 필터블록(45)가 가스킷(44)를 끼워 장착하여 공급가스(F)가 누출되는 일이 없도록 기밀하게 일체화된다.
그리고 도9의 A-A 단면을 도10에 나타내였으나, 도면에 나타낸 바와 같이 제2블록(42)에는 후술하는 가스의 유로가 형성되어 제1블록(41)로 볼트에 의하여 고정하기 위한 암나사(43,43)가 가공되어 있다. 그리고 제1블록(41)와 제2블록(42)의 가스유로의 접합부에는 가스킷(44,44)를 끼워 장착하여 공급가스(F) 및 퍼지가스(P)가 누출되는 일이 없도록 긴밀하게 일체화된다.
또한 제1블록(41) 상면에는 메인밸브(33) 및 퍼지밸브(35)의 설치부(41a,41b)가 길이방향으로 형성되어 있다. 제2블록(42)의 상면에는 역지밸브(3)의 설치부(42a)가 제1블록(41)의 설치부(41a,41b)가 일직선상에 위치하도록 형성되고, 또 제2블록(42)의 플랜지부에는 도9에 나타낸 바와 같이 설치부(41a,41b) 및 설치부(42a)와 일직선상에 위치하도록 매스플로우콘트롤러(34)를 고정하기 위한 설치부(42b)가 형성되어 있다.
그리고 동일하게 필터블록(45)에도 그 상면에 필터(32)를 설치하기 위한 설치부(45a)가 형성된다.
그로인해 필터블록(45), 제1블록(41) 및 제2블록(42)로 이루어지는 고정블록에 설치되는 필터(32), 메인밸브(33), 퍼지밸브(35), 역지밸브(36) 및 매스플로우콘트롤러(34)는 도8에 표시한 바와 같이 일직선상에 있고 같은 방향으로 배열된 1라인 화를 실현하고 있다. 그리고 이들 필터(32), 메인밸브(33), 퍼지밸브(35), 역지밸브(36) 및 매스플로우콘트롤러(34)는 모두 상방으로부터 볼트에 의해 설치되어 진다.
다음으로, 이와 같이 가스공급유닛(31)의 각 구성부품이 설치되어 있는 필터블록(45), 제1블록(41) 및 제2블록(42)에는 일련의 유로가 형성되어 있다. 먼저, 필터블록(45)에는 가스공급블록(46)으로부터의 공급가스(F)를 필터(32)의 입력포트로 연통하는 필터입력유로(47a)와 출력포트로 연통하는 필터출력유로(47b)가 형성되어 있다.
제1블록(41)에는 필터출력유로(47b)와 설치부(41a)에 형성된 메인밸브(33)의 밸브실을 연통하는 메인밸브 입력유로(48a)가 형성되어 있다. 또 그 설치부(41a)에는 메인밸브(33)의 밸브시트(33a)가 형성되고 그 밸브시트(33a)의 밸브구멍에 연통하는 매스플로우밸브 입력유로(48b)가 형성되어 있다.
이 매스플로우밸브 입력유로(48b)에는 메인밸브(33)에 연설된 퍼지밸브(35)의 퍼지밸브 출력유로(48c)가 합류하고, 이 퍼지밸브 출력유로(48c)는 설치부(41b)에 형성된 밸브실로 연통한다. 그리고 제1블록(41)에는 그 밸브실에 형성된 퍼지밸브(35)의 밸브시트(35a)의 밸브구멍으로 연통하도록 퍼지밸브 입력유로(48d)가 형성되어 있다.
다시, 제2블록(42)에는 제1블록(41)에 형성된 매스플로우밸브 입력유로(48b) 및 퍼지밸브 입력유로(48d)에 각각 연통하는 매스플로우밸브 입력유로(49a)와 역지밸브 출력유로(49b)가 형성된다.
그리고 이 제2블록(42)에는 도8에 나타낸 바와 같이 퍼지가스(P)를 공급하기 위한 퍼지가스공급블록(50)이 고정되고, 도10에 나타낸 바와 같이 그 플랜지부에는 퍼지가스(P)를 역지밸브(36)으로 공급하기 위한 역지밸브 입력유로(49c)가 형성되어 있다.
다음으로, 역지밸브(36)의 구성에 관하여 설명하겠으나, 다른 매스플로우콘트롤러(34) 등에 대해서는 통상 사용되어 있는 것을 이용하고 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도11 및 도12는 역지밸브를 나타낸 단면도이고, 도11에 밸브폐쇄시의 상태를 도12에 밸브개방시의 상태를 나타낸다.
역지밸브(36)은 제2블록(42)에 직접 고정되는 커버(61)내에 밸브가 형성되어 있다. 커버(61)에는 도면에 나타낸 바와 같이 일단에 개구부를 가지는 중공통형상을 이루고, 그 개구부로부터는 가로방향으로 관통구멍(62a)가 형성되는 원통형상의 가스입력커버(62)와 밸브를 구비한 원통형상의 밸브본체(63)이 일체로 되어 동축상에 삽입되어 있다. 가스입력커버(62) 및 밸브본체(63)는 고정되지 않고, 커버(61)의 분해로 인하여 용이하게 분해가능한 구성으로 되어 있다.
가스입력커버(62)와 밸브본체(63)과의 사이에는 고무제의 밸브시트(64)가 장착되어 있다. 밸브본체(63)의 중공부에는 밸브체(65)를 구비한 중공통형상의 피스톤(66)이 스라이딩 가능하게 끼워설치되어 있다. 이 피스톤(66)은 밸브체(65)가 결합된 상단측부는 관통구멍(66a)가 형성되고, 하단부는 개구되어 있다. 그리고 피스톤(66)의 중공부(66b)에는 그 개구된 하단부로부터 코일스프링인 복귀스프링(67)이 장착되어 있다. 복귀스프링(67)은 상단을 피스톤(66)의 단차부에 당접하고 설치시에는 하단이 제2블록(42)의 설치부(42a)에 당접되도록 수축설치된다. 따라서 복귀스프링(67)은 밸브체(65)가 밸브시트(64)에 당접하는 방향으로 피스톤(66)이 그의 힘을 인가한다.
그리고, 이와 같이 구성된 역지밸브(36)으로서는 도10에 나타낸 바와 같이 역지밸브 입력유로(49c)가 커버(61)와 밸브체(63)에 포위되어 유로공간(68)로 연통하는 한편, 밸브본체(63) 하단부에서 역지밸브 출력유로(49b)에 연통하므로서 피지가스공급유로가 형성된다.
이어서 상기 구성으로 이루어진 본 실시형태의 가스공급유닛(10)의 작용에 대해 설명한다.
도시하지 않은 수동밸브에 의해 밸브개방이 되면, 가스공급블록(46)로 공급되어 필터입력유로(47a)로부터 필터(32)로 입력되고, 공급가스의 혼입불순물이 제거되어 필터출력유로(47b)에서 유출된다.
그리고, 필터출력유로(47b)에서 유출된 공급가스(F)는 제1블록(41)의 메인밸브 입력유로(48a)로부터 메인밸브(23)으로 흘러 밸브개방에 의하여 매스플로우밸브 입력유로(48b,49a)로 흘러 매스플로우콘트를러(34)내로 유입한다.
한편 매스플로우콘트롤러(34)내에 잔류하는 공급가스(F)를 배제하기 위한 치환가스인 퍼지가스(P)는 퍼지가스공급블록(50)으로 공급되면, 역지밸브 입력유로(49c)로부터 역지밸브(36)으로 유입한다. 역지밸브 입력유로(49c)로부터 역지밸브(36)으로 유입된 퍼지가스(P)는 유로공간(68)을 흘러서 관통구멍(62a)로부터 가스입력커버(62)내로 유입하여 그 퍼지가스(P)의 가스압에 의하여 도12에 나타낸 바와 같이 복귀스프링(67)의 반발력에 저항하여 피스톤(66)과 더불어 밸브체(65)를 하강시킨다.
그리고, 밸브체(65)가 밸브시트(64)로부터 분리되어 퍼지가스(P)는 다시 밸브체(63)내에 유입하여 관통구멍(66a)로부터 피스톤(66)의 중공부(66b)로 흘러서 제2블록(42)의 역지밸브 출력유로(49b)로 유출된다.
여기서, 공급가스(F)가 역지밸브 출력유로(49b)로부터 역지밸브(36)으로 유입한 경우는 밸브체(65)가 밸브시트(64)로 당접한 상태에 있기 때문에 공급가스(F)가 퍼지가스(P)의 공급측으로 유입하는 일은 없게 된다.
그리고, 역지밸브(36)로부터 유입한 피지가스(P)는 역지밸브 출력유로(49b) 및 퍼지밸브 입력유로(48d)를 흘러서 퍼지밸브(35)로 유입한다. 그리고 퍼지밸브(35)의 밸브를 개방하므로서 피지가스(P)는 퍼지밸브 출력유로(48c)로 유출하여, 매스플로우밸브 입력유로(48d)를 유입하여 매스플로우밸브 입력유로(49a)를 흘러서 매스플로우콘트롤러(34)에 유입하고 그 안에 잔류하는 부식성 가스인 공급가스(F)를 치환하여 배제하게 된다.
한편, 매스플로우콘트롤러(34)내로 유입한 공급가스(F)는 그후 소정의 배관을 지나서 엣칭이 행해지는 도시하지 않는 진공챔버로 공급되고 거기서 웨이퍼의 엣칭이 행해진다.
이상 설명한 바와 같이 제2실시예의 가스공급유닛(31)에 의하면 다음과 같은 효과를 나타낸다.
필터블록(45), 제1블록(41) 및 제2블록(42)를 일체로 한 고정블록에 메인밸브(33) 및 매스플로우콘트롤러(34) 등을 설치하는 구성으로 하므로서 가스공급유닛을 콘팩트화할 수가 있다.
특히 고정블록에 대하여 같은 방향이며, 일직선상에 배설한 것에 의해 가스공급유닛(31)을 구성하는 메인밸브(33) 및 매스플로우콘트롤러(34) 등의 구성부품의 1라인화의 실현에 의해 이 가스공급유닛(31)을 병설한 가스공급장치를 콤팩트화할 수 있었다.
가스공급장치의 콤팩트화는 마루의 섬유면적을 대폭으로 축소할 수 있기 때문에 작업의 방해가 된다는 등의 문제를 해소하고, 또 가스공급장치를 진공챔버의 바로 가까이에 배설할 기능이 있게 되고 안정된 유량으로 가스의 공급이 가능해진다.
한편 가스공급유닛(31) 자체에 있어서도 필터블록(45), 제1블록(41) 및 제2블록(42)에 대하여 상방에서부터 볼트에 의해 설치하도록 하였으므로 역지밸브(36) 등의 각 구성부품의 해체가 용이하고, 보수작업성을 각별히 향상하였다.
그리고 역지밸브(36)은 도13에 나타낸 바와 같은 커버(61)을 볼트(71)로 고정하므로서만이 조립되게 하였으므로 복귀스프링(67) 등의 부품교환을 용이하게 행할 수 있게 된다.
또한 본 실시예의 가스공급유닛에서는 필터블록(45), 제1블록(41) 및 제2블록(42)을 일체로 한 고정블록에 가스유로(47a,47b,48a,48c,48d,49b,49c)를 형성하였기 때문에 종래의 것과 같이 배관을 용접에 의하여 접속할 필요가 없어졌다. 따라서 부식성 가스에 의하여 용접이 부식하므로서 생기는 파티클의 발생을 방지할 수가 있게 된다.
또한 본 발명은 상기 실시형태의 것에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능한 것이다.
예를들어 상기 실시예에서는 역지밸브(36)에 복귀스프링(67)을 사용한 포멧트 구조의 것을 채용하였으나, 다이어프램을 사용하여 공급가스(F)의 가스압에 으한 다이어프램 수압력을 이용한 것을 채용하게 한 것도 좋다. 이것은 포멧트 구조의 것에 의하면 복귀스프링(67)로 압력배런스를 취한 것으로는 밸브체(65)가 바이브레이션을 일으켜서 맥류를 발생시키거나 슬라이딩부가 마찰되므로서 파티클이 발생하는 것을 해소하는 이점을 가진다.
그리고 예를들어 상기 실시형태와 같이 각 구성부품을 배열시킴 없이 역지밸브(36)을 필터블록(45)에 부착하는 한편, 제2블록(42)에는 필요에 따라서 필터(32)나 압력센서 혹은 밸브 등을 부착하도록 하여도 된다.
본 발명의 가스공급유닛은 제1개폐, 제2개폐밸브, 매스플로우콘트롤러, 퍼지밸브 및 필터를 가지며, 이들 이 유로가 형성된 각 블록에 대하여 소정의 방향에서 나사멈춤되어 일체적으로 구성된 매스플로우 유닛에 더하여 공급가스의 공급 또는 차단을 수동으로 행하기 위한 수동밸브와, 공급가스의 가스압을 조정하는 레귤레이터와 공급가스의 압력을 모니터하기 위한 압력계가 유로형성된 고정블록에 의하여 일체로 고정된 가압계 유닛을 매스플로우 유닛측으로 연통한 유로가 형성된 베이스에 대하여 그 고정블록을 상기 소정의 방향에서 나사멈춤을하여 일체적으로 구성된 매스플로우 유닛에 더하여 공급가스의 공급 또는 차단을 수동을 행하기 위한 수동밸브와 공급가스의 가스압을 조정하는 레귤레이터와 공급가스의 압력을 모니터하기 위한 압력계를 유로가 형성되어 있는 고정블록에 의하여 일체고정한 가압계 유닛은 매스플로우 유닛측으로 연통하는 유로가 형성된 베이스에 대하여 그 고정블록을 소정의 방향에서 나사고정하였으므로 구성물품간의 조인트나 파이프 등의 접속부품 등을 없게 하므로서 소형화가 가능해지고 또 수동밸브들의 유지보수등을 간편하게 행할 수가 있다.
그리고, 본 발명의 가스공급유닛은 가압계 유닛을 구성하는 수동밸브블록, 레귤레이터블록, 및 압력계 블록으로 이루어지는 고정블록에 가스를 공급하는 배관과 수동밸브와의 사이를 연통하는 제1유로, 수동밸브와 레귤레이터와의 사이를 연통하는 제2유로, 레귤레이터와 상기 베이스에 형성된 유로와의 사이를 연통하는 제3유로, 및 압력계와 상기 제3연통로와의 사이를 연통하는 제4통로를 형성하고 그 고정블록과 베이스와의 나사멈춤부를 수동밸브블록에 설치함과 동시에, 제3유로와 베이스에 형성된 유로와의 접합부를 수동밸브블록에 형성한 것으로 하면 그 접합부가 강하게 조여 붙여서 기밀성을 높일 수가 있다.
그리고, 본 발명의 가스공급유닛을 상기 가압계 유닛을 구성하는 수동밸브블록, 레귤레이터블록 및 가압계블록이 일체가공한 것으로 하면 보다 기밀성을 높일 수가 있게 된다.
그리고 본 발명의 가스공급유닛은 공급가스 및 퍼지가스의 유로가 형성되어 당해 유로상에 필터, 개폐밸브, 매스플로우콘트롤러, 퍼지밸브 및 역지밸브를 고정하는 설치부를 구비한 고정블록에 의하여 구성을 하도록 하였으므로 좁은 플로어스페이스에서 배설가능하게 집접된 콘팩트한 가스공급집접유닛을 제공할 수 있게 된다.

Claims (9)

  1. 유로를 흐르는 공급가스의 흐름을 조절하는 개폐밸브와, 공급가스의 유량을 제어하는 매스플로우콘트롤러와, 상기 매스플로우콘트롤러내에 잔류하는 공급가스를 배제하는 치환가스를 공급하기 위한 피지밸브와를 가지는 가스공급유닛에 있어서, 상기 공급가스 및 상기 퍼지가스가 흐르는 유로가 형성되고, 상기 유로상에 상기 개폐밸브, 상기 매스플로우콘트롤러, 상기 퍼지밸브를 고정하기 위한 설치부를 구비한 고정블록이 상기 공급가스유로 혹은 상기 퍼지가스유로와 연통하는 유체요소부품을 상기 설치부와 동일방향으로 설치가능한 제2설치부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체요소부품이 상기 공급가스의 공급 혹은 차단을 수동으로 행하기 위한 수동밸브와 상기 공급가스의 가스압을 조절하는 레귤레이터와 상기 공급가스의 압력을 모니터하기 위한 압력계가 유로형성된 고정블록을 거쳐 일체로 고정되는 가압계 유닛인 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가압계 유닛을 구성하는 고정블록이 상기 수동밸브가 설치된 수동밸브블록을 가지며, 상기 수동밸브블록이 해당고정블록과 상기 베이스와의 나사멈춤부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가압계 유닛을 구성하는 고정블록이 상기 레귤레이터가 설치되는 레귤레이터블록을 가지며, 상기 수동밸브블록 및 상기 레귤레이터블록에는, 가스를 공급하는 배관과 수동밸브와의 사이를 연통하는 제1유로, 수동밸브와 레귤레이터의 사이를 연통하는 제2유로, 레귤레이터와 상기 베이스에 형성된 유로와의 사이를 연통하는 제3유로가 형성되고, 상기 레귤레이터블록이 상기 수동밸브블록에 대하여 상기 동일방향과 직교하는 방향에서 나사멈춤되는 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가압계 유닛을 구성하는 고정블록이 상기 압력계가 설치된 압력계블록을 가지며, 상기 압력계블록이 상기 레귤레이터블록에 대하여 상기 동일방향과 직교하는 방향에서 나사멈춤되는 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  6. 제2항에 있어서, 상기 가압계유닛을 구성하는 고정블록이 수동밸브블록, 레귤레이터블록 및 압력계블록으로 구성되며 해당고정블록에는 가스를 공급하는 배관과 수동밸브와의 사이를 연통하는 제1유로, 수동밸브와 레귤레이터의 사이를 연통하는 제2유로, 레귤레이터와 상기 베이스에 형성된 유로사이를 연통하는 제3유로 및 압력계와 상기 제3연통로의 사이를 연통하는 제4유로가 형성되고 해당 고정블록과 상기 베이스와의 나사멈춤부를 상기 수동밸브블록에 가지며, 상기 제3유로와 상기 베이스에 형성된 유로와의 접합부가 수동밸브블록에 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  7. 제2항에 있어서, 상기 가압계유닛을 구성하는 수동밸브블록, 레귤레이터블록 및 압력계블록이 일체가공된 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유체요소부품이 퍼지가스공급측으로 공급가스의 유입을 방지하기 위한 역지밸브인 것을 특징으로 하는 가스공급유닛.
  9. 제8항에 있어서, 상기 필터와, 상기 개폐밸브와, 상기 역지밸브와, 상기 매스플로우콘트롤러와를 고정하기 위한 설치부가 일직선상에 설치되어 있음을 특징으로 하는 가스공급유닛.
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