KR100562536B1 - 반도체 제조용 가스 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 라인에 사용되는 가스를 공급하는 시스템에 관한 것으로, 반도체 제조 라인의 외부에서 다량의 가스를 저장하고 있는 수단을 통해 가스가 공급되도록 하는 것이다.

그 구성은, 반도체 제조용 가스가 충진되어 있는 다수개의 가스 탱크들이 트레일러 단위의 공급원으로 결합되어 반도체 제조라인 외부에서 가스를 공급하는 튜브 트레일러와, 상기 튜브 트레일러로부터 공급되는 가스의 압력을 조절하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터 공급되는 가스를 정제하는 정제기와, 공급되는 가스의 양을 측정하는 유량계 및 가스에 포함된 불순물을 거르는 필터가 구비되어 있는 제 1 가스공급라인이 구비되고, 상기 제 1 가스공급라인으로부터 분기되어서 필터링된 가스가 공급되며, 별도의 라인 보호수단에 의해 보호되고, 최종적으로 반도체 제조장비에 연결되는 제 2 가스공급라인이 구비되어 이루어진다.

가스공급, 트레일러, 반도체, 가스저장탱크, 버퍼탱크

Description

반도체 제조용 가스 공급 시스템{Gas supply system for manufacturing semiconductor devices}

도 1은 종래의 가스 캐비넷을 이용한 가스 공급 시스템을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 제조용 가스 공급 시스템의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.

도 4는 버퍼탱크 기능을 수행하는 파이프 연결구조를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

30, 32 : 가스탱크 트레일러 34, 36 : 레귤레이터

50, 64 : 정제기 52, 66 : 유량계

54, 68, 94, 96 : 다이아프램 밸브 100 ~ 600 : 가스공급라인

60, 74 : 제조장비 92 : 버핑 튜브

본 발명은 반도체 제조용 가스 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조라인의 외부에서 트레일러 공급방식에 의해 대용량의 가스가 반도체 제조라인으로 공급되는 시스템을 구현한 반도체 제조용 가스 공급 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조라인 설계시 다양한 가스나 액체를 공급하는 파이프가 청정실 내부 및 외부에 설치되며, 상기 파이프는 소모되는 가스의 양과 가스 공급압력이 감안되어서 일정한 규격을 갖는다. 상기 파이프에는 가스의 공급압력을 조절하기 위한 레귤레이터와, 가스에 포함된 불순물을 걸러내기 위한 필터 등이 설치되며, 일단에는 공정설비가 연결되고 타단에는 가스탱크가 연결된다.

이와 같은 가스공급 시스템의 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1은 종래의 가스 캐비넷을 이용하여 공정설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템을 보여주는 도면으로서, 두 개의 가스탱크(12)가 가스 캐비넷(10)에 장착되어 있음을 볼 수 있다. 가스 캐비넷(10)은 밸브(14)를 통해 보호덕트(16) 내부에 설치되어 있는 가스공급라인(18)과 연결되어 있다. 상기 가스공급라인(18)에는 다수의 분기라인이 연결되어 있으며, 상기 분기라인은 밸브(20)를 통해 반도체 제조장비(22)에 연결되어 반도체 제조용 가스를 공급한다.

이와 같이 구성된 종래의 가스 공급시스템은 적어도 둘 이상의 가스탱크(12)에 의해 다수의 반도체 제조장비(22)로 소망하는 반도체 제조용 가스를 공급한다. 상기 둘 이상의 가스탱크(12)는 가스탱크 중 어느 하나의 교환이나 추가장착 또는 점검시 가스가 중단되지 않고 지속적으로 공급되도록 하기 위한 것이다. 이때 사용되는 가스탱크(12) 각각의 용량은 47ℓ정도 되는 양이다.

통상, 가스 캐비넷(10) 1대에는 5 내지 20대 정도의 제조장비(22)가 가스공급라인(18)에 분기되어 있는 분기라인에 개별적으로 연결되어서 가스를 공급받는다. 상기 제조장비(22)로는 화학기상증착(CVD), 식각, 사진공정, 이온주입, 확산 등을 위한 장비를 들 수 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 가스 공급 시스템은 다음과 같은 문제점들이 있다. 먼저, 가스탱크(12)의 용량이 47ℓ정도로 작다보니 가스탱크(12)를 자주 교체해야 한다. 이를 위해 셋 이상의 가스탱크를 하나의 캐비넷에 구현한 번들(Bundle) 형태의 공급시스템이 제안되었으나, 이러한 형태의 것도 단순히 종래의 가스 캐비넷(10)의 규모의 확장에 불과한 것이었다.

가스탱크(12) 교체를 위해서는 교체기술을 가지고 있는 기술자에 의해 이루어지므로 작업에 대한 인건비가 발생되었다. 그와 함께 가스탱크(12)를 자주 교체하므로 가스 누출위험이 높았으며, 소모성 부품에 대한 비용 발생 및 교체작업 또한 번거러운 일이었다.

통상적으로, 가스 캐비넷(10)은 반도체 제조라인 내부에 설치되는데 반도체 생산과 직접 관련되지 않은 공간을 차지하게 되므로 공간활용이 효율적이지 못하였다. 그리고, 가스탱크(12)는 내부의 잔류가스가 전체용량의 10% 정도 남은 상태에서 교체되므로 10%에 대한 비용손실이 발생되었다. 이러한 상기의 번들 형태의 공급시스템에서도 동일한 용량의 가스가 남게 되었다.

또한, 작은 용량의 가스탱크(12)는 충진된 가스의 순도가 변하지 않도록 보관된 상태에서 가스를 공급해야 하는데, 실질적으로 가스탱크(12) 자체의 성질에 의해 순도를 저하시키는 내부 불순물이 발생되어서 순도가 저하된 가스가 제공되는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고용량의 가스가 충진된 가스공급수단에 의해 가스가 반도체 제조라인으로 공급됨으로써 가스의 낭비를 막으며, 반도체 제조라인 외부로부터 가스공급이 이루어져서 반도체 제조라인의 공간활용도를 높이는 반도체 제조용 가스 공급 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 가스탱크에 충진된 가스가 오염되지 않고 순도의 변화없이 공급되도록 하는 반도체 제조용 가스 공급 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 제조용 가스 공급 시스템은, 반도체 제조용 가스가 충진되어 있는 다수개의 가스 탱크들이 트레일러 단위의 공급원으로 결합되어 반도체 제조라인 외부에서 가스를 공급하는 튜브 트레일러와, 상기 튜브 트레일러로부터 공급되는 가스의 압력을 조절하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터 공급되는 가스를 정제하는 정제기와, 공급되는 가스의 양을 측정하는 유량계 및 가스에 포함된 불순물을 거르는 필터가 구비되어 있는 제 1 가스공급라인, 그리고, 상기 제 1 가스공급라인으로부터 분기되어서 필터링된 가스가 공급되며, 별도의 라인 보호수단에 의해 보호되고, 최종적으로 반도체 제조장비에 연결되는 제 2 가스공급라인이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 튜브 트레일러는 둘 이상이 병렬로 설치되어서 가스공급이 중단되지 않 고 지속적으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 1 가스공급라인 또는 제 2 가스공급라인에는 가스가 공급되는 라인 보다 직경이 더 큰 파이프로 연결된 버퍼탱크를 각각의 단부에 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 제조용 가스 공급 시스템의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2에 의하면, 가스공급원으로 튜브 트레일러(30, 32)가 설치되며, 여기에 레귤레이터(34, 36)가 연결되어서 각각의 튜브로부터 공급되는 가스의 압력이 일차로 조절된다. 그 후단에는 전,후단에 밸브(40, 42, 46, 48)가 설치되어 있는 레귤레이터(38, 44)가 병렬로 연결되어 있으며, 이차적인 압력조절이 이루어진다.

압력조절된 가스는 제 1 가스공급라인(100, 300)으로 공급되며, 제 1 가스공급라인(100, 300)에는 레귤레이터들(38, 44)과, 정제기(Purifier ; 50, 64)와, 유량계(52, 66)가 설치되어 있다. 병렬로 연결되어 있는 레귤레이터들(38, 44)의 후단에는 정제기(50, 64)가 연결되어 있으며, 정제기(50, 64)의 후단에 유량계(52, 66)가 연결되어 있다. 이렇게 압력이 조절되고 정제된 가스는 다이아프램 밸브(54, 68)를 통해 제 2 가스공급라인(200, 400)으로 공급된다.

각 제 2 가스공급라인(200, 400)은 보호덕트(56, 70) 내부에 설치되어서 외부의 충격이나 자극에 의해 보호되며, 결국 제 2 가스공급라인(200, 400)에서 분기 된 라인의 다이아프램 밸브(58, 72)를 통해 제조장비(60, 74)로 가스가 공급된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예는, 다량의 가스를 저장하고 있는 튜브 트레일러(30, 32)로부터 복수개의 제 2 가스공급라인(200, 400)으로 가스가 공급되고, 결국 제 2 가스공급라인(200, 400)에 각각 연결되어 있는 다수의 제조장비(60, 74)에서 필요로 하는 가스가 공급된다.

본 발명의 실시예는 헬륨(He) 가스를 비롯하여 반도체 제조라인에서 사용되는 가스공급에 관한 것이며, 수소, 질소, 산소 등의 가스공급 방식에 모두 적용될 수 있음은 당연하다.

실시예의 튜브 트레일러(30, 32)는 튜브 하나의 용량이 약 930ℓ이며, 이러한 튜브가 23개 적재된다. 그리고, 이들 튜브들은 하나의 공급수단에 의해 결합되어 가스가 공급됨으로써 대용량의 가스를 중단되지 않고 지속적으로 공급하게 된다.

레귤레이터(34, 36)는 튜브 트레일러(30, 32)로부터 공급되는 가스의 압력을 조절하여 후단으로 가스를 공급한다. 일차적으로 압력이 조절된 상기 가스는 다시 밸브(40)와 밸브(42) 사이에 설치되어 있는 레귤레이터(38)를 통해 다시 2차로 압력이 조절된 후 라인 내부로 공급된다. 그리고, 병렬로 연결되어 있는 레귤레이터(44)에서도 이와 같이 동일하게 압력조절 및 가스공급이 수행된다.

이렇게 감압된 가스는 불순물 제거를 위해 서로 다른 정제기(50, 64)를 통하게 된다. 상기 정제기(50, 64)는 각각 서로 다른 시설물이나 공급라인으로 연결되는 시작점일 수 있다. 정제된 가스는 유량계(52, 66)와 다이아프램 밸브(54, 68)를 통해 제 2 가스공급라인(200, 400)으로 공급된다. 이때 제 2 가스공급라인(200, 400)은 실질적으로 반도체 제조장비(60, 74)들이 설치되어 있는 청정실 내부의 공정라인을 말한다. 결국 제 2 가스공급라인(200, 400)의 분기된 라인에 설치된 밸브(58, 72)를 통해 반도체 제조용 가스가 제조장비(60, 74)로 공급된다.

이와 같이 본 발명의 제 1 실시예는 대용량의 가스가 충진되어 있는 튜브 트레일러(30, 32)로부터 제조장비(60, 74)로 직접 가스가 공급된다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예가 도 3에 도시되어 있으며, 제 1 실시예에 기재된 구성요소와 같은 구성요소는 동일한 부호로 기재하고, 추가적인 설명은 생략한다.

도 3에 의하면, 레귤레이터(38, 44)의 후단에는 제 3 가스공급라인(500)이 형성되어 있으며, 제 3 가스공급라인(500)에는 정제기(50, 64)와 유량계(52)가 설치되어 있다. 그리고, 유량계(52)의 후단에는 필터(78, 80)들이 설치되어 있으며, 필터(78, 80) 후단에는 서로의 라인이 연통되는 연결라인(82, 84)이 설치되어 있다. 이들 연결라인(82, 84)은 가스공급이 이루어지고 있는 어느 하나의 가스공급라인에서 갑작스럽게 가스 소모량이 증가할 때 다른 가스공급라인에서 가스가 보충될 수 있도록 하는 것이다.

연결라인(82)의 후단에는 다수의 밸브(54, 68)들을 통해 제 4 가스공급라인(600)이 분기되어 있다. 제 4 가스공급라인(600)은 보호덕트(70) 내부에 설치되어 있으며, 그 라인상에는 다수의 반도체 제조장비(76)들이 밸브(75)들을 통해 연결되어 있다.

상기한 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서 언급된 제 2 및 제 4 가스공급라인(200, 400 및 600)까지 연결되는 라인들은 스테인레스 스틸 재질의 1/2 인치(inch) 파이프로 이루어진다. 상기 라인을 통해 제조장비(60, 74, 76)가 연결되며 제 2 및 제 4 가스공급라인(200, 400 및 600)의 후단부에는 버퍼탱크(Buffer Tank)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 버퍼탱크는 다수의 제조장비(60, 74)에서 동시에 많은 양의 가스가 사용될 경우 일시적인 가스공급 불량이 발생될 수 있으므로 미리 가스를 보충해 두기 위함이다.

상기 버퍼탱크 구성의 예가 도 4에 도시되어 있다. 버퍼탱크는 제 2 및 제 4 가스공급라인(200, 400 및 600)을 이루는 스테인레스 스틸 재질의 1/2 인치 파이프(90)에 그 보다 직경이 더 큰 1 인치 파이프(92)를 결합한 것이다. 상기 1 인치 파이프(92)에는 제조장비를 연결하기 위한 밸브들(94)이 설치되는데, 그 크기는 1 인치 보다 작은 1/2 인치 직경을 갖도록 하며, 다이아프램 밸브를 적용한다. 이로써 소모량이 급증할 때 발생되는 일시적인 가스공급 중단현상이 상기 버퍼탱크에 의해 해소된다. 그리고, 제 2 실시예에서는 연결라인(82, 84)에 의해서도 상기 가스공급 중단현상과 같은 오류가 방지된다.

이와 같이 본 발명에 의한 실시예에 의하면, 특히 가스가 튜브 트레일러(30, 32)를 통해 공급되므로 그에 따르는 경제적인 효과가 큼을 알 수 있다. 예를 들면, 가스 충진량이 많아서 튜브 트레일러를 자주 교체하지 않으므로 튜브 트레일러의 교체비용 및 인건비가 절감된다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 반도체 제조라인 내부에 가스공급을 위한 별도의 공간이 필요치 않으므로 남는 공간은 유휴공간 으로 활용하거나 제조라인의 설계시 크기를 작게 설계할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 고용량의 가스가 충진된 튜브 트레일러를 통해 가스를 공급함으로써 가스 낭비를 방지하여 반도체 제조원가가 절감되며, 반도체 제조라인 외부로부터 가스공급라인을 통해 가스가 공급되어서 제조라인의 공간활용도가 높아지는 효과가 있다.

튜브 트레일러에 충진된 오염되지 않은 고순도의 가스가 직접 제조장비에 공급됨으로써 가스에 의한 오염방지는 물론 수율향상에 기여하는 효과가 있다.

그리고, 두 대의 튜브 트레일러를 사용하여 무중단 가스공급이 실현되며, 가스공급라인에 버퍼탱크를 설치함으로써 급격한 가스공급량의 증가시에도 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반도체 제조용 가스가 충진되어 있는 다수개의 가스 탱크들이 트레일러 단위의 공급원으로 결합되어 반도체 제조라인 외부에서 가스를 공급하는 튜브 트레일러와;

   상기 튜브 트레일러로부터 공급되는 가스의 압력을 조절하는 레귤레이터와;

   상기 레귤레이터로부터 공급되는 가스를 정제하는 정제기와, 공급되는 가스의 양을 측정하는 유량계 및 가스에 포함된 불순물을 거르는 필터가 구비되어 있는 제 1 가스공급라인; 그리고,

   상기 제 1 가스공급라인으로부터 분기되어서 필터링된 가스가 공급되며, 별도의 라인 보호수단에 의해 보호되고, 최종적으로 다수의 반도체 제조장비가 각각 연결되는 제 2 가스공급라인이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스 공급 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브 트레일러는 둘 이상이 병렬로 설치되어서 가스공급이 중단되지 않고 지속적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스 공급 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 가스공급라인 또는 제 2 가스공급라인에는,

   가스가 공급되는 라인 보다 직경이 더 큰 파이프로 연결된 버퍼탱크가 각각의 단부에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스 공급 시스템.

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