KR100517806B1 - 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체설비에 필요한 소스를 일정 압력으로 연속공급하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치에 관한 것이다.

개시한 본 발명은 가스공급원으로부터 각각 가스를 유입받아 두 라인으로 분배·공급하는 제1, 제2 분기경로; 제1, 제2 분기경로 상에 설치되어 가스압력을 조절하는 압력조절수단; 제1 분기경로 상에 설치되어 배관 내의 가스를 외부로 방출하는 가스방출수단; 제2 분기경로에 연결되어 투입된 가압가스에 의해 소스를 충압하는 제1 캐니스터; 제1 캐니스터와 소스공급라인으로 연결되며 제2 분기경로의 출구와 연결되어 소스를 선택적으로 공급받는 제2 캐니스터; 제1, 제2 분기경로와 제1 캐니스터 상에 설치되어 제1 분기경로의 가스로 제1 캐니스터를 퍼지하고 이후 제2 분기경로의 가스로 제1 캐니스터의 소스를 가압하여 제2 캐니스터로 공급하는 가압 및 퍼지제어수단; 제1, 제2 분기경로 상에 설치되어 제2 캐니스터를 가압하면서 그 압력을 실시간으로 제어하는 압력제어수단; 제2 캐니스터의 소스를 반도체설비에 일정한 압력으로 균일하게 공급하는 소스출력수단을 포함하며; 이에 따라 반도체 설비가 제품생산을 수행하는데 필요한 소스의 공급량을 단위시간당 균일하게 연속하여 투입함으로서, 반도체 설비의 가동 중단없이 대량의 제품생산이 가능하고 제품의 불량이 최소화되는 이점이 있는 것이다.

Description

반도체설비의 케미컬 자동 공급장치{APPARATUS FOR AUTOMATIC SUPPLY CHEMICAL OF SEMICONDUCTOR EQUIPMENT}

본 발명은 반도체 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)설비에 소스(Source)를 자동으로 공급하는 보조(Sub)설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체소자 제조공정을 수행하는 2개의 챔버를 갖는 반도체 화학기상증착설비에 필요한 소스(Source)를 일정 압력으로 연속공급하여 단위시간당 공급량을 균일하게 하도록 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 많은 산업설비들, 예컨대 반도체소자를 제조하는 설비에 있어서, 반도체 공정 진행시에 여러 종류의 반응가스가 사용된다.

통상의 반도체 장치는 반도체, 도체, 절연체 물질들로 다층의 박막을 적층하고 각 박막들에 필요한 패턴을 식각하여 회로 소자를 형성함으로써, 높은 집적도를 가진 정밀한 장치를 이룬 것이다. 따라서 반도체 장치의 제조에서 다양한 물질들로 박막을 형성하는 공정은 가장 필수적이고 가장 일반적인 공정 가운데 하나이다.

박막을 적층하는 방법에는 몇 가지가 있을 수 있으며, 그 중에서 화학기상증착(CVD)과 물리기상증착(PVD: Physical Vapor Deposition), 열산화 등의 방법이 대표적이다. 특히 많이 사용되는 방법이 CVD 기법으로서, 공정챔버라는 한정된 공간에 웨이퍼를 위치시킨 후 복수의 봄베에 나누어 담긴 고농도의 오존 및 소스(TEOS: Tetra-Ethyl-Orthosilicate)가스를 인젝터를 통해 투입하여 화학반응으로 생성된 물질들을 이용, 웨이퍼 상에 층간절연막을 형성하거나 웨이퍼 상에 형성된 막질을 평탄화시키며, 다른 목적을 달성하기 위하여 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등을 형성한다.

예를 들면, 화학기상증착공정은, 복수의 봄베에 나누어 소스 등의 반응가스가 특정의 공정챔버로 각각 유입되어 반응함으로써, 발생하는 물질이 웨이퍼 상에 적층되어 유전체나 도체로 작용하는 텅스텐 릴리사이드(WSi₂), 보론 포스포러스 실리케이트 글래스 등의 막질을 형성한다.

도 1은 화학기상증착공정이 진행되는 종래의 기술에 따른 반도체설비의 케미컬 공급장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일정량의 산화질소 가스가 담긴 제1 봄베(10)와 제1 분기경로(14)가 연결되고, 다른 일정량의 산화질소 가스가 담긴 제2 봄베(22)와 제2 분기경로(26)가 연결된 후, 제1 분기경로(14) 및 제2 분기경로(26)가 서로 연결되어 공통점(20)을 형하도록 되어 있다.

또한, 상기 공통점(20)과 화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(38)를 연결시키고, 제1 분기경로(14) 및 제2 분기경로(26)를 통합하고, 분기된 배기라인(44)이 형성된 통합관(35)이 형성되어 있다.

또한, 질소가스 등의 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급원(46)에서 출발하는 퍼지가스 공급라인은, 제1 퍼지가스 공급라인(48) 및 제2 퍼지가스 공급라인(31)으로 양분되어진 후, 제1 퍼지가스 공급라인(48)은 제1 봄베(10)와 제1 분기경로(14)의 탈착부위에 연결되고, 제2 퍼지가스 공급라인(31)은 제2 봄베(22)와 제2 분기경로(26)의 탈착부위에 연결되어 있다.

또한, 제1 봄베(10), 제2 봄베(22) 상부에는 제1 봄베(10) 및 제2 봄베(22)에 담긴 산화질소의 흐름을 단속하는 개폐밸브(12)(24)가 각각 설치되어 있고, 제1 분기경로(14) 및 제2 분기경로(26) 상에는 수동으로 개폐동작을 수행하는 메뉴얼밸브(Manual Valve)(16)(28) 및 필터(18)(30)가 순차적으로 설치되어 있다.

그리고, 통합관(35) 상에는 산화질소가스의 흐름을 기준으로 가스의 압력을 조절하는 레귤레이터(Regulator(32), 에어밸브(34), 필터(36)가 순차적으로 설치되어 있고, 배기라인(40) 상에는 배기가스의 흐름을 기준으로 에어밸브(42) 및 체크밸브(44)가 순차적으로 설치되어 있다.

따라서, 제1 봄베(10) 및 제2 봄베(22)에서 공급되는 산화질소가스는, 개폐밸브(12)(24)가 열림에 따라 700 내지 800 PSI(Pounds Per Square Inch) 정도의 압력으로 메뉴얼밸브(16)(28) 및 필터(18)(30)를 순차적으로 통과한다. 그리고 또한 필터(18)(30) 통과 시 산화질소가스에 포함된 이물질이 제거되는 필터링공정이 진행된다.

필터(18)(30)를 통과한 산화질소가스는, 레귤레이터(32)를 통과하며 가스의 압력이 조절된 후, 에어밸브(34)를 통과하고, 다시 필터(18)(30)를 통과하며 최종적으로 필터링공정이 진행되어 진공챔버(38)로 공급된다.

진공챔버(38)로 공급된 산화질소가스는 다른 분기경로로 공정챔버(38)에 공급된 실레인(SiH₄) 등과 함께 화학기상증착공정에 사용된다.

이때, 연속적인 공정과정에서 제1 봄베(10) 또는 제2 봄베(22)에 담긴 산화질소가스의 양이 감소하여 산화질소가스의 압력이 500PSI 이하로 감소하게 되면, 충분한 양의 산화질소가스가 공정챔버(38)로 공급되지 않아 화학기상증착공정의 불량이 발생한다.

그러므로, 봄베(10, 22)에 담긴 산화질소가스의 압력이 600PSI 정도로 떨어지게 되면, 작업자는 제1, 제2 봄베(10)(22) 교체작업을 실시한다.

제1, 제2 봄베(10)(22) 교체작업에서는, 먼저 작업자가 화학기상증착공정이 진행되는 공정챔버(38)의 동작을 정지시킨다.

이어서, 제1 봄베(10) 및 제2 봄베(22) 상부에 설치된 개폐밸브(12)(24) 및 레귤레이터(32)와 필터(36) 사이에 설치된 에어밸브(34)를 잠근 후, 배기라인(40) 상에 설치된 에어밸브(42)를 열어서 라인 상에 존재하는 산화질소가스를 충분히 배기시킨다.

이어서, 제1, 제2 봄베(10)(22) 교체작업을 수행한 후, 퍼지가스공급원(46)에서 공급되는 퍼지가스를 전술한 제1 퍼지가스 공급라인(48) 및 제2 퍼지가스 공급라인(31)으로 공급한다.

제1 퍼지가스 공급라인(46) 및 제2 퍼지가스 공급라인(31)으로 공급된 퍼지가스는 체크밸브(17)(27) 및 에어밸브(15)(25)를 통과한 후, 제1 분기경로(14) 및 제2 분기경로(26) 상에 설치된 메뉴얼밸브(16)(28), 필터(18)(30)를 통과한다.

이어서, 상기 퍼지가스는 레귤레이터(32)를 통과한 후에, 배기라인(40) 상에 설치된 에어밸브(42) 및 체크밸브(44)를 통과하며 라인 상에 잔존하는 산화질소가스 등의 가스를 외부로 퍼지한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 따른 반도체설비의 케미컬 공급장치는 복수의 봄베중 특정 봄베의 가스량이 줄어들어 가스압력이 소정의 PSI 정도로 떨어지게 되면 공정챔버의 동작을 멈춘 후 산화질소 가스가 충분히 담긴 새로운 봄베로 교체하는 작업을 진행함으로 인해서 전체 설비의 가동을 중단시켜야 하는 문제점이 있었다.

또한, 봄베에서 방출되는 신화질소 가스의 압력을 작업자가 공정진행 중 육안으로 확인할 수 없을 뿐아니라 일정한 압력으로 연속적인 공급이 불가능하므로서, 단위시간당 반도체 화학기상증착 설비에 투입되는 소스(Source)의 공급량도 불균일하여, 결과적으로 웨이퍼 상에 층간절연막을 형성하거나 웨이퍼 상에 형성된 막질을 평탄화시킬 때, 그 막질의 균일도가 저하되어 불량율이 상승하는 문제점 등으로 지적되고 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 치유하면서도 가스공급 능력 면에서는 반도체 화학기상증착설비에 필요한 소스(Source)의 공급을 설비의 중단없이 공급할 수 있는 가스공급장치를, 그리고 신뢰성 면에서는 보다 낮은 소비전력과 보다 간편한 방법을 통해 단위시간당 소스의 공급량을 균일하게 하여 공급할 수가 있는 가스공급장치를 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 화학기상증착설비가 제품생산을 하는데 필요한 소스를 설비의 가동중단 없이 일정한 압력으로 연속 공급하여 주도록 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치를 제공하는 것이며, 이 케미컬 자동 공급장치는 가압용 가스와 퍼지용 가스 및 밸브 작동용 가스를 투입하고, 상기 화학기상증착설비에 필요한 소스를 연속공급 하기 위해 교체용 및 고정용 캐니스터(Canister)를 장착하여, 상기 교체용 캐니스터의 소스가 설정레벨 이하로 낮아지면 교체용 케니스터에서 고정용 캐니스터로 공급되는 가압용 가스를 자동으로 중단시키고 고정용 캐니스터 단독으로 화학기상증착설비에 소스를 공급하면서 상기 교체용 케니스터에 소스를 자동으로 충압하여 교환하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 화학기상증착설비에 투입되는 소스의 공급량을 단위시간당 균일하게 하여 공급하도록 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 배관내로 유입되는 가압용 가스와 퍼지용 가스 및 밸브 작동용 가스의 압력을 작업자가 육안으로 용이하게 확인할 수 있는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치에 의하면, (1) 퍼지가스와 가압가스를 각각 유입받아 두 라인으로 분배·공급하며, 상기 두 라인들 중에서 어느 한 라인들이 통합된 제1, 제2 분기경로; 상기 제1, 제2 분기경로의 입구측에 개폐밸브와 필터, 레귤레이터, 압력게이지 및 압력센서가 차례로 설치되어 가스의 압력을 조절하는 압력조절수단; (3) 상기 제1 분기경로의 비통합라인 상에 설치되어 상기 압력조절수단을 통과한 퍼지가스와 상기 제2 분기경로의 통합라인 내의 가압가스를 외부로 방출하는 가스방출수단; (4) 상기 제2 분기경로의 통합라인 출구와 연결되어 상기 압력조절수단을 통과한 가압가스에 의해 반도체설비에 필요한 소스를 충압하는 제1 캐니스터; (5) 상기 제1 캐니스터와 소스공급라인으로 연결되며 상기 제2 분기경로의 비통합라인 출구와 연결되어 상기 소스를 선택적으로 공급받는 제2 캐니스터; (6) 상기 제1, 제2 분기경로의 통합라인과 상기 제1 캐니스터 상에 설치되어 상기 제1 분기경로의 퍼지가스로 제1 캐니스터를 퍼지하고 이후 제2 분기경로의 가압가스로 제1 캐니스터의 소스를 가압하여 제2 캐니스터로 공급하는 가압 및 퍼지제어수단; (7) 상기 제1, 제2 분기경로의 비통합라인 상에 설치되어 상기 제2 캐니스터의 압력을 실시간으로 제어하는 압력제어수단; (8) 상기 제2 캐니스터의 소스를 상기 반도체설비에 일정한 압력으로 균일하게 공급하는 소스출력수단을 포함한다.

바람직하기로, 상기 가스방출수단은, 상기 제1 분기경로의 비통합라인 상에 설치되어 상기 유입된 퍼지가스를 개폐하는 개폐밸브; 상기 개폐밸브를 통과한 가스의 흐름에 역류를 방지하기 위한 체크밸브; 퍼지작업 시 상기 체크밸브를 통과한 가스와 제1 캐니스터 상부의 제2 분기경로의 통합라인 내의 가압가스를 외부로 배출하여 압력을 진공상태로 유지시키는 이젝터로 이루어짐을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 가압 및 퍼지제어수단은, 상기 제1 캐니스터와 상기 이젝터를 연결하는 가압가스배기라인; 상기 제1, 제2 분기경로의 통합라인과 상기 가압가스배기라인 상에 설치되어 가스의 흐름을 제어하는 복수의 개폐밸브; 상기 가압가스배기라인 상에 설치되어 상기 제2 분기경로의 통합라인 내의 압력을 감지하는 압력센서; 상기 제1 캐니스터의 교환시기를 알려주기 위하여 상기 제1 캐니스터의 중량을 실시간으로 판단하는 로드셀; 상기 제1 캐니스터의 중량만이 상기 로드셀에 전달되도록 하는 제1, 제2 스페리얼코일; 상기 제1 캐니스터의 교환전 및 후의 퍼지 및 가압 시 가스의 방향 제어를 위한 복수의 개폐밸브; 및 제1, 제2 캐니스터에서 누액발생 시 그 누액여부를 감지하는 리크센서로 이루어짐을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 제1, 제2 스페리얼코일을 사이에 두고 상기 제2 분기경로의 통합라인과 상기 가압가스배기라인을 퍼지용밸브가 설치된 제1, 제2 공통라인으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 압력제어수단은, 상기 제2 분기경로의 비통합라인과 상기 제1 분기경로의 출구를 연결하여 주는 압력센서, 니들밸브, 체크밸브 및 개폐밸브가 설치된 분기라인과, 상기 제2 분기경로의 비통합라인과 상기 반도체설비 및 제2 캐니스터를 연결하며, 상기 제2 캐니스터에 소스가 남아있는 상태에서 상기 반도체설비를 퍼지가능토록 하는 개폐밸브 및 체크밸브가 설치된 퍼지라인으로 이루어짐을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 소스출력수단은, 상기 퍼지라인과 상기 제2 캐니스터를 통합하는 소스배기라인; 상기 반도체설비와 상기 소스배기라인의 통합부위에 설치되어 상기 제2 캐니스터의 퍼지를 필요로 할 때 상기 소스를 드레인하는 드레인밸브; 상기 소스배기라인 상에 설치되어 상기 반도체설비에 순수한 소스만이 공급하고, 상기 소스와 함께 잔류되어 있을 가스에 대하여는 외부로 방출하는 디가서; 상기 디가서를 거친 소스를 상기 반도체설비에 별개로 나누어 공급하는 복수의 개폐밸브; 상기 제2 캐니스터의 소스 레벨을 감지하는 레벨센서로 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 반도체설비가 제품을 생하는 중에 제1 캐니스터의 소스가 부족하여 소스의 교체를 필요로할 때, 가압 및 퍼지제어수단의 로드셀에 의하여 감지된 중량과 설정값과의 비교에 의하여 제1 캐니스터의 교체시기를 판단한다. 그리고 제1 캐니스터와 제2 캐니스터 사이의 소스공급라인을 자동으로 차단시켜 제1 캐니스터 내의 소스 교체를 가능토록 하여 주고, 이 사이에 제2 캐니스터는 반도체설비로부터 소스의 요구가 있을 경우 가압 및 퍼지제어수단의 가압가스에 의해서 상기 반도체설비가 필요로 하는 소스를 소스출력수단을 통해 일정한 압력으로 균일하게 연속 공급하여 주게 됨을 알 수 있다.

그 결과, 반도체 설비가 제품생산을 수행하는데 필요한 소스의 공급량을 단위시간당 균일하게 연속하여 투입함으로서, 웨이퍼 상에 층간절연막을 형성하거나 웨이퍼 상에 형성된 막질을 평탄화시킬 때 그 막질의 균일도가 향상되고, 또한 반도체 설비의 가동을 중단하지 않고 소스의 교체가 가능하므로서, 제품을 대량 생산할 수가 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 기타의 목적, 특징 및 이점은 예시할 목적으로 도시한 첨부 도면과 관련해서 본 발명에 의한 실시 예를 가지고 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치의 일 실시 예를 나타내는 구성도이다.

본 실시 예에 따른 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, N2퍼지 작업을 위해 퍼지가스공급원에서 질소(N2)가스 등의 퍼지가스를 유입받아 두 라인으로 분기되어진 제1 통합라인(110a)과 제1 비통합라인(110b)으로 분배·공급하는 제1 분기경로(101)와, He퍼지 및 가압을 위해 헬륨가스공급원에서 헬륨(He)가스를 유입받아 두 라인으로 분기되어진 제2 비통합라인(101a)과 제2 통합라인(101b)으로 분배·공급하고 제2 통합라인(101b)이 제1 분기경로(101)의 제1 통합라인(110a)과 연결되어진 제2 분기경로(102)와, 솔레노이드 밸브 및 에어밸브를 구동하기 위해 에어공급원으로부터 에어(Air)를 유입받아 공급하는 제3 분기경로(103)와, 제1 내지 제3 분기경로(101 내지 103)의 입구측에 설치되어 유입되는 가스의 압력을 조절·공급하는 압력조절부(100)와, 제1 분기경로(101)의 제1 비통합라인(110b) 상에 설치되어 압력조절부(100)를 통과한 질소가스 등의 퍼지가스와 제2 분기경로(102)의 제2 통합라인(101b) 내의 헬륨가스 등의 가압가스를 제1 비통합라인(110b)의 배기구(110f)로 배기시키는 가스방출부(110)와, 제2 분기경로(102)의 제2 통합라인(101b) 출구와 연결되어 압력조절부(100)를 통과한 헬륨가스 등의 가압가스에 의해 반도체설비에 필요한 소스를 충압하는 상기 소스 교체용으로서의 제1 캐니스터(150)와, 제1 캐니스터(150)와 소스공급라인(120a)으로 연결되고 제2 분기경로(102)의 제2 비통합라인(101a) 출구와 연결되어 헬륨 가스 등의 소스를 선택적으로 공급받는 소스고정용으로서의 제2 캐니스터(160)와, 제1, 제2 분기경로(101)(102)의 제1, 제2 통합라인(110a)(101b)과 제1 캐니스터(150) 상에 설치되고 또한 퍼지작업 후에 제1 캐니스터(150) 내의 소스를 압력조절부(100)에서 공급되는 헬륨가스로 가압하여 소스공급라인(120a)을 통해 제2 캐니스터(160)로 공급하는 가압 및 퍼지제어부(120)와, 제1, 제2 분기경로(101)(102)의 제1, 제2 비통합라인(110b)(101a) 및 제2 캐니스터(160) 상에 설치되어 소스고정용 제2 캐니스터(160)의 압력을 실시간으로 제어하여 주는 압력제어부(130)와, 제2 캐니스터(160)와 제2 분기경로(101)의 제2 비통합라인(101a) 및 반도체설비에 각각 통합 연결되어 제2 캐니스터(160) 내의 소스를 상기 반도체설비에 일정한 압력으로 균일하게 공급하는 소스출력부(140)로 구성된다.

상기에서, 압력조절부(100)는 제1 내지 제3 분기경로(101 내지 103)의 입구에 각각 설치되어 상기 가스공급원으로부터 유입되는 가스를 단속하는 복수의 개폐밸브(50 내지 52)와, 상기 복수의 개폐밸브를 통해 유입되는 가스를 정화하여 순수한 가스만 제1 내지 제3 분기경로(101 내지 103)에 유입되도록 입력단에 설치된 필터(53, 54, 55)와, 제1, 제3 분기경로(101)(103) 및 제2 분기경로(102)의 제2 비통합라인(101a), 제2 통합라인(101b) 상에 각각 설치되어 상기 필터를 통한 가스의 량을 각각 조절하여 주는 복수의 레귤레이터(56 내지 59)와, 제1, 제3 분기경로(101)(103)와 제2 분기경로(102)의 제2 통합 및 비통합라인(101b)(101a) 상에 각각 설치되어 유입되는 상기 가스의 압력을 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 판독하는 복수의 압력게이지(60 내지 63)와, 제1, 제3 분기경로(101)(103) 상에 설치되어 상기 유입되는 가스의 압력을 전기적신호로 감지하여 출력하는 압력센서(64)(65)들이 차례로 설치되어 구성된다.

또한, 상기 가스방출부(110)는 상기 압력조절부(100)에서 유입된 질소가스 등의 퍼지가스를 단속하는 개폐밸브(66), 가스의 흐름에 대하여 역류를 방지하기 위한 체크밸브(67), 퍼지작업 시 압력조절부(100)를 통과한 퍼지가스와 제1 캐니스터(150) 상부의 제2 통합라인(101b) 내의 가압가스를 배기구(110f)로 배기시켜 압력을 진공상태로 유지시켜 주는 이젝터(68)가 상기 가스 흐름방향에 대하여 제1 분기경로(101)의 제1 비통합라인(110b) 상에 차례로 설치되어 구성된다.

또한, 상기 가압 및 퍼지제어부(120)는 소스교체용의 제1 캐니스터(150)와 제1 비통합라인(110b) 상의 이젝터(68)를 연결하는 가압가스배기라인(110c)과, 제1 캐니스터(150)의 교환시기를 알려주기 위하여 제1 캐니스터(150)의 중량을 실시간으로 판독하는 로드셀(83)과, 제2 통합라인(101b)과 가압가스배기라인(110c)에 각각 연결되어 제1 캐니스터(150)의 중량만이 로드셀(83)에 전달되도록 하는 제1, 제2 스페리얼코일(81)(82)과, 상기 제1, 제2 스페리얼코일과 소스공급라인(120a)을 사이에 두고 제2 분기경로(102)의 제2 통합라인(101b)과 가압가스배기라인(110c)을 각각 병렬 타입으로 연결하는 제1, 제2 공통라인(110d)(110e)과, 제1, 제2 분기경로(101)(102)의 제1, 제2 통합라인(110a)(101b)과 가압가스배기라인(110c) 및 소스공급라인(120a), 제1, 제2 공통라인(110d)(110e) 상에 각각 설치되어 가스의 흐름을 제어하는 복수의 개폐밸브(69 내지 79)와, 가압가스배기라인(110c) 상에 설치되어 압력을 감지하는 압력센서(80)와, 제1, 제2 캐니스터(150)(160)에서 누액발생 시 그 누액여부를 감지하는 리크센서(84)로 구성된다.

또한, 상기 압력제어부(130)는 제2 분기경로(102)의 제2 비통합라인(101a)과 제1 분기경로(101)에서 분기된 제1 비통합라인(110b)의 배기구(110f)를 연결하며 외부가스의 흐름방향에 대해 체크밸브(90), 니들밸브(89), 개폐밸브(87) 및 압력센서(89a)가 차례로 설치되어 제2 캐니스터(160)의 순간적인 압력 변화를 방지하여 주는 분기라인(130a)과, 제2 분기경로(102)의 제2 비통합라인(101a)과 상기 반도체설비 및 제2 캐니스터(160)를 연결하고 제2 캐니스터(160)에 소스가 남아있는 상태에서 상기 반도체설비를 퍼지가능토록 하는 개폐밸브(88) 및 체크밸브(91)가 설치된 퍼지라인(130b)과, 제2 분기경로(102)의 제2 비통합라인(101a) 상에 설치되어 제2 캐니스터(160)에 공급되는 헬륨가스의 가압을 단속하는 개폐밸브(86)로 구성된다.

또한, 상기에서 소스출력부(140)는 퍼지라인(130b)과 제2 캐니스터(160)및 상기 반도체설비를 통합하는 소스배기라인(140a)과, 상기 반도체설비와 소스배기라인(140a)의 통합부위에 설치되어 제2 캐니스터(160)의 퍼지를 필요로 할 때 상기 소스를 드레인하는 드레인밸브(96)와, 소스배기라인(140a) 상에 설치되어 반도체설비에 순수한 소스만이 공급하고, 상기 소스와 함께 잔류되어 있을 가스에 대하여는 외부로 방출하는 디가서(94)와, 디가서를 거친 소스를 상기 반도체설비에 별개로 나누어 공급하는 개폐밸브(92)(93)와, 제2 캐니스터(160)의 소스 레벨을 감지하는 레벨센서(85)로 구성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 14를 참조하여 이하를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

본 실시 예에 따른 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치가 초기상태에서는 압력조절부(100), 가스방출부(110), 가압 및 퍼지제어부(120), 압력제어부(130) 및 소스출력부(140)에 구성된 모든 밸브는 닫기(Close) 상태이다.

이후 도면에 도시하지 않은 콘트롤러에 전원이 투입되고 작업이 시작되면, 상기의 모든 밸브의 조작 및 동작모드에 의하여 초기설정 및 교환작업이 순서에 따라 이루어진다.

여기서, 본 실시 예에 따른 케미컬 자동 공급장치의 제어동작을 초기설정 시 및 교체 시에 따라 순서를 구분하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 초기설정 시 상기 모든 밸브가 닫힌 상태에서 수동으로 조작되는 압력조절부(100)의 개폐밸브(50 내지 52)와 가압 및 퍼지제어부(120)의 개폐밸브(74 내지 76), 자동으로 조작되는 개폐밸브(56,69,72,73)를 열어준다. 이때 퍼지가스공급원으로부터 투입된 질소(N2)가스는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 분기경로(101)의 제1 통합라인(110a), 제2 공통라인(110e), 가압가스배기라인(110c)을 경유하고 이젝터(68)를 통해 제1 분기경로(101)의 배기구(110f)로 배기되면서 내부의 불순물을 제거하게 된다.

다음은 N2퍼지 동작으로서, 이때에는 4개의 동작, 즉 충압, 리크체크, 진공작동, 진공체크를 설정횟수 만큼 차례로 반복하게 된다.

즉 상기 충압동작에서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 자동으로 조작되는 가압 및 퍼지제어부(120)의 개폐밸브(71 내지 73)(79)와 수동으로 조작되는 개폐밸브(74 내지 76)를 열어서 제1 분기경로(101)로 유입되는 N2가스를 제1 통합라인(110a), 가압가스배기라인(110c), 제1, 제2 공통라인(110d)(110e) 또는 제2 분기경로(102)의 제2 통합라인(101b)과 소스공급라인(120a)을 경유시켜 소스고정용의 제2 캐니스터(160)에 설정횟수 만큼 가득히 공급하여 준다.

이후 충압동작이 완료되면 도 5에 나타내는 바와 같이, 자동으로 조작되는 개폐밸브(72)를 닫고 일정시간 동안의 변화여부를 관찰하여 배관상에 리크(Leak)가 있는지를 확인하는 리크체크 공정을 설정횟수 만큼 반복 수행하게 된다.

상기 리크체크 공정이 완료되면 진공작동 공정을 설정횟수 만큼 수행하게 되는데, 이때에는 도 6에 나타내는 바와 같이, 자동으로 조작되는 개폐밸브(69)를 열어준다. 개폐밸브(69)가 열리게 되면 제1 캐니스터(150) 상부 배관내의 가스가 가압가스배기라인(110c)을 통해 제1 분기경로(101)의 제1 비통합라인(110b) 상에 설치된 가스방출부(110)의 이젝터(68)로 공급된다. 이때 퍼지가스공급원으로부터 유입된 질소가스가 가스방출부(110)의 개폐밸브(66), 체크밸브(67) 및 이젝터(68)를 거쳐 배기구(110e)를 향하여 흘러가면서 전술한 가압가스배기라인(110c)을 통해 이젝터(68)와 연결된 제1 캐니스터(150) 상부 배관내의 가스를 외부로 방출하면서 배관내의 압력을 진공상태로 만들어준다.

그리고 도 7과 같이, 진공체크 공정에서는 다른 모든 개폐밸브를 닫고 개폐밸브(71, 73, 74, 75, 76)만을 열어 배관내의 진공상태를 일정시간 유지하면서 진공변화 여부를 관찰하여 배관상에 리크(Leak)가 있는지를 확인하다.

다음은 He퍼지동작으로서, 도 8과 같은 충압작동과 도 6과 같은 진공작동을 설정횟수 만큼 반복 실시한다.

여기서 충압작동은 도 8에 나타내는 바와 같이, 압력조절부(100)의 개폐밸브(51), 제2 분기경로(102)의 제2 통합라인(101a), 가압가스배기라인(110c) 및 소스공급라인(120a) 상에 각각 설치된 가압 및 퍼지제어부(120)의 개폐밸브(70, 71, 73, 74, 75, 76, 79)를 열어주면 헬륨가스공급원으로부터 투입된 He가스가 필터(54)와 레귤레이터(58)를 통과하면서 압력이 조절되어 배관 및 고정용 제2 캐니스터(160)에 충압된다.

상기와 같이하여 퍼지동작을 완료하게 되면 도 9와 같이 He가압이 실시되면서 교체용의 제1 캐니스터(150)에 있는 소스(Source)를 소스공급라인(120a)을 통과시켜 고정용의 제2 캐니스터(160)에 공급할 수 있는 준비를 마치게 된다.

다음은 도 10에 나타내는 바와 같이, 고정용 제2 캐니스터(160)에 액 주입하기로서, 교체용의 제1 캐니스터(150)에 있는 상기 소스를 고정용의 제2 캐니스터(160)로 이동시키는 것인데, 이때에는 가압 및 퍼지제어수단(120)의 개폐밸브(70, 71, 73, 74, 76, 77, 78)와 소스공급라인(120a)의 개폐밸브(79)를 열어줌으로서 헬륨가스공급원으로부터 투입된 He가스가 필터(54) 및 레귤레이터(58)를 통과하면서 압력이 조절되어 공급됨으로서 가능하다. 또한 교체용 제1 캐니스터(150)의 액레벨이 하이(High)에 이르기까지 액 주입하기는 계속된다. 이때, 소스의 주입시간을 단축하기 위하여 제2 분기경로(102)의 제2 비통합라인(101a) 상에 설치된 개폐밸브(86)를 열기하는 방법이 적용된다.

이와 같이하여 초기설정이 완료되면 자동으로 도 9에 나타내는 바와 같이, He 가압상태로 전환되는데 이때가 정상운전대기 상태인 것이다.

주(Main) 장비가, 즉 반도체설비가 작업준비되어 소스의 공급을 요구하게 되면, 즉시 본 발명의 케미컬 자동 공급장치는 도 11과 같이, 액 자동공급 상태로 전환 동작된다.

이러한 액 자동공급 상태는 고정용 제2 캐니스터(160) 및 교체용 제1 캐니스터(150)의 소스가 설정레벨 이상이면 계속 동일한 작동상태를 유지하게 된다.

교체용 제1 캐니스터(150)의 액체 레벨이 설정레벨 이하로 내려가게 되면, 교체용 제1 캐니스터(150)의 교체가 시작되는데, 그 작동순서는 다음과 같다.

교체용 제1 캐니스터(150)의 액체 레벨이 설정레벨 이하로 내려가게 되면, 가압라인의 가압가스, 즉 제2 분기경로(102)의 제2 통합라인(101b), 가압가스배기라인(110c), 소스공급라인(120a)의 가압가스는 중단되고, 도 12와 같이, 헬륨가스공급원으로부터 투입된 He가스가 제2 분기경로(102)상에 설치된 필터(54), 제2 비통합라인(101a) 상에 설치된 레귤레이터(57)를 통과하면서 압력이 조절된 후 압력제어부(130)의 개폐밸브(86)를 통해 He가압이 이루어져 결과적으로, 고정용 제2 캐니스터(160)의 단독으로 소스출력부(140)의 소스배기라인(140a) 상에 설치되어 있는 개폐밸브(95)와 디가서(94) 및 자동으로 조작되는 개폐밸브(92)(93)를 통해서 반도체 설비에 소스공급을 실시하게 된다. 여기서 디가서(94)는 소스와 함께 잔류되어 있을 He가스에 대하여는 외부로 방출하는 기능을 갖는다.

그리고, 고정용 제2 캐니스터(160) 내의 압력이 설정값 이하일 경우 압력제어부(130)의 개폐밸브(86)를 열기(Open)로 구동하여 헬륨가스를 고정용 제2 캐니스터(160)에 직접투입하게 되고, 반대로 고정용 제2 캐니스터(160)에 압력이 설정값 이상일 경우 압력제어부(130)의 개폐밸브(87)를 열기하여 압력을 낮추도록 하는데, 이때 순간적인 압력의 변화없이 서서히 변화될 수 있도록 압력제어부(130)의 분기라인(130a) 상에 니들밸브(89)를 설치하는 것이 바람직하다.

계속해서, 그리고 교환시작을 하게되면, 첫단계로 도 13에 나타내는 바와 같이, He압 방출로서, 배관내의 가압용 가스를 이젝터(68) 및 배기구(110f)를 통하여 외부로 배기시킨다.

다음단계는 도 14에 나타내는 바와 같이, 액원위치로서, 공급라인상에 남아있는 액체를 교체용 제1 캐니스터(150)로 보내지도록 하는 단계이다.

그리고 다음단계는 N2퍼지(N2충압, 리크체크, 진공작동, 진공체크)를 설정횟수 만큼 반복하게 되는데, 여기서 초기설정과 다른 것은 소스공급라인(120a) 상에 설치된 개폐밸브(79)가 닫기(Close) 상태로서, 교체용 제1 캐니스터(150)에 한해서만 퍼지를 실시한다는 점이다.

다음은 충압후 교체용 제1 캐니스터(150) 주위의 개폐밸브를 모두 닫는 상태로서, 이때를 교환작업준비 완료단계라고 한다.

이제는 교체용 제1 캐니스터(150)를 교체하고 교환시작단계에서와 같이, "N2가스불어내기", N2퍼지(충압, 리크체크, 진공작동, 진공체크)를 설정횟수 만큼 반복한다.

다음은 He퍼지단계로서, 설정횟수 만큼 He퍼지를 실시하고, 도 9와 같이, He가압이 이루어 지면서 교환작업을 종료하게 된다.

이제부터는 초기설정완료 이후 정상운전단계와 동일한 상황으로 넘어간다. 이러한 일련의 초기설정 및 교환작업을 통하여 본 발명의 목적인 전체설비의 중단없이 소스의 연속공급이 가능하게 된다.

한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서 봄베의 가스량이 줄어들어 가스압력이 소정의 PSI 정도로 떨어지게 되면 공정챔버의 동작을 멈춘 후에 새로운 봄베로 교체하는 작업을 진행함으로 인해서 전체 설비를 가동 중단시켜야 하는 것과는 달리, 본 발명은 제1 캐니스터의 소스가 부족하여 소스의 교체를 필요로할 때, 제1 캐니스터 내에 소스를 교체하면서도 제2 캐니스터에 있는 소스를 일정한 압력으로 균일하게 연속 공급하여 주게 됨을 알 수가 있다.

이 결과에서 본 발명에 의하면, 반도체 설비가 제품생산을 수행하는데 필요한 소스의 공급량을 단위시간당 균일하게 연속하여 투입함으로서, 반도체 설비의 가동 중단없이 대량의 제품생산이 가능하고 제품의 불량이 최소화되는 이점이 있는 것이다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 본 발명의 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치에 의하면, 반도체 설비가 제품생산을 수행하는데 필요한 공정가스의 공급량을 단위시간당 균일하게 투입하여 줌으로서, 반도체공정 시에 제품의 불량율이 최소화되고, 반도체 설비의 가동이 중단되지 않게 공정가스를 연속하여 공급함으로, 대량의 반도체 생산이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 반도체설비의 케미컬 공급장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고,

도 2 내지 도 14는 본 발명에 따른 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 퍼지가스 정화장치의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 구성도로서,

도 2는 상기 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치의 일 실시 예를 나타내는 구성도이고,

도 3은 도 2의 "질소가스 불어내기" 공정으로서, 배관내의 불순물을 배출구를 통해 불어내는 상태를 나타내는 설명도이며,

도 4는 도 2의 "질소가스 충압" 공정으로서, 배관내에 질소가스를 가득히 공급하는 상태를 나타내는 설명도이고,

도 5는 도 2의 "리크체크" 공정으로서, 배관내에 가스를 채우고 일정시간 동안의 변화여부를 관찰하여 배관상에 리크(Leak)가 있는지를 확인하는 설명도이며,

도 6은 도 2의 "진공작동" 공정으로서, 배관내의 가스를 외부로 방출함과 아울러 배관내를 진공상태로 만들어가기 위한 설명도이고,

도 7은 도 2의 "진공체크" 공정으로, 배관내의 진공상태를 일정시간 유지하면서 변화여부를 관찰하여 배관상에 리크가 있는지 확인하기 위한 설명도이며,

도 8은 도 2의 "He충압" 공정으로, 배관내에 He가스를 공급하는 설명도이고,

도 9는 도 2의 "He가압" 공정으로, He가스를 공급하여 교체용 캐니스터내의 소스를 고정용 캐니스터측으로 가압하는 상태를 나타내는 설명도이며,

도 10은 도 2의 "고정용 캐니스터에 액공급하기" 공정으로, 교체용 캐니스터내의 액체가 고정용 캐니스터로 이동하는 상태를 나타내는 설명도이고,

도 11은 도 2의 "액 자동공급" 공정으로, He가압에 의하여 액체가 주 장치로 이동하는 상태를 나타내는 설명도이며,

도 12는 도 2의 "고정용 단독 소스공급" 공정으로, 교체용 캐니스터와 별개로 고정용 캐니스터내의 액체를 주 장치에 공급하는 상태를 나타내는 설명도이고,

도 13은 도 2의 "He압 방출" 공정으로, 교체용 캐니스터 관련 배관을 퍼지하기 위한 준비작업 상태를 나타낸 설명도이며,

도 14는 도 2의 "액 원위치" 공정으로, 배관상의 소스를 교체용 캐니스터로 원위치하는 가스의 흐름을 나타내는 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 압력조절부 101-103 : 제1 - 제3 분기경로

110 : 가스방출부 120 : 가압 및 퍼지제어부

130 : 압력제어부 140 : 소스출력부

150 : 제1 캐니스터 160 : 제2 캐니스터

Claims (7)

1. (1) 퍼지가스와 가압가스를 각각 유입받아 두 라인으로 분배·공급하며, 상기 두 라인들 중에서 어느 한 라인들이 통합된 제1, 제2 분기경로;

   (2) 상기 제1, 제2 분기경로의 입구에 개폐밸브와 필터, 레귤레이터, 압력게이지 및 압력센서가 차례로 설치되어 가스의 압력을 조절하는 압력조절수단;

   (3) 상기 제1 분기경로의 비통합라인 상에 설치되어 상기 압력조절수단을 통과한 가스와 상기 제2 분기경로의 통합라인 내의 가스를 방출하는 가스방출수단;

   (4) 상기 제2 분기경로의 통합라인 출구와 연결되어 상기 압력조절수단을 통과한 가압가스에 의해 반도체설비에 필요한 소스를 충압하는 제1 캐니스터;

   (5) 상기 제1 캐니스터와 소스공급라인으로 연결되며 상기 제2 분기경로의 비통합라인 출구와 연결되어 상기 소스를 선택적으로 공급받는 제2 캐니스터;

   (6) 상기 제1, 제2 분기경로의 통합라인과 상기 제1 캐니스터 상에 설치되어 제1 분기경로의 가스로 제1 캐니스터를 퍼지하고 이후 제2 분기경로의 가스로 제1 캐니스터의 소스를 가압하여 제2 캐니스터로 공급하는 가압 및 퍼지제어수단;

   (7) 상기 제1, 제2 분기경로의 비통합라인 상에 설치되어 상기 제2 캐니스터를 가압하면서 그 압력을 실시간으로 제어하는 압력제어수단; 및

   (8) 상기 제2 캐니스터의 소스를 상기 반도체설비에 일정한 압력으로 균일하게 공급하는 소스출력수단을 포함한 것을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스방출수단은,

   상기 제1 분기경로의 비통합라인 상에 설치되어 상기 유입된 퍼지가스를 단속하는 개폐밸브;

   상기 개폐밸브를 통과한 가스의 흐름에 역류를 방지하기 위한 체크밸브; 및

   상기 퍼지작업 시 상기 체크밸브를 통과한 가스와 제1 캐니스터 상부의 제2 분기경로의 통합라인 내의 가압가스를 외부로 배출하여 압력을 진공상태로 유지시키는 이젝터로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가압 및 퍼지제어수단은

   상기 제1 캐니스터와 제1 분기경로의 비통합라인 상에 설치된 이젝터를 연결하는 가압가스배기라인;

   상기 제1, 제2 분기경로의 통합라인, 가압가스배기라인 상에 설치되어 가스의 흐름을 제어하는 복수의 개폐밸브;

   상기 가압가스배기라인 상에 설치되어 상기 제2 분기경로의 통합라인 내의 압력을 감지하는 압력센서;

   상기 제1 캐니스터의 교환시기를 알려주기 위하여 상기 제1 캐니스터의 중량을 실시간으로 판단하는 로드셀;

   상기 제1 캐니스터의 중량만이 상기 로드셀에 전달되도록 하는 제1, 제2 스페리얼코일; 및

   제1, 제2 캐니스터에서 누액발생 시 그 누액여부를 감지하는 리크센서로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1, 제2 스페리얼코일을 사이에 두고 상기 제2 분기경로의 통합라인과 상기 가압가스배기라인을 퍼지용 개폐밸브가 설치된 제1, 제2 공통라인으로 연결하는 것을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 압력제어수단은

   상기 제2 분기경로의 비통합라인과 상기 제1 분기경로의 출구를 연결하여 주는 압력센서, 니들밸브, 체크밸브 및 개폐밸브가 설치된 분기라인; 및

   상기 제2 분기경로의 비통합라인과 상기 반도체설비 및 제2 캐니스터를 연결하며, 상기 제2 캐니스터에 소스가 남아있는 상태에서 상기 반도체설비를 퍼지가능토록 하는 개폐밸브 및 체크밸브가 설치된 퍼지라인으로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 소스출력수단은

   상기 퍼지라인과 상기 제2 캐니스터를 통합하는 소스배기라인;

   상기 반도체설비와 상기 소스배기라인의 통합부위에 설치되어 상기 제2 캐니스터의 퍼지를 필요로 할 때 상기 소스를 드레인하는 드레인용 개폐밸브;

   상기 소스배기라인 상에 설치되어 상기 반도체설비에 순수한 소스만이 공급하고, 상기 소스와 함께 잔류되어 있을 가스에 대하여는 외부로 방출하는 디가서;

   상기 디가서를 거친 소스를 상기 반도체설비에 별개로 나누어 공급하는 복수의 개폐밸브; 및

   상기 제2 캐니스터의 소스 레벨을 감지하는 레벨센서로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 제2 캐니스터를 연결하는 상기 소스공급라인 상에 자동으로 제어되는 개폐밸브를 더 포함하여 설치한 것을 특징으로 하는 반도체설비의 케미컬 자동 공급장치.