KR101062401B1 - 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치에 관한 것으로, 반영구적 설비를 이용하여 반도체용 액상(암모니아 가스, 육불화황 가스, 포스틴, 아신화질소, 염소, 삼불화질소, 실란, 이산화질소, 실란, 과플로르프로판 등)을 가열함으로써 반도체용 가스르 원활하게 하는데 목적이 있다.

본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치는, 가스 실린더 외부를 가열하여 내부의 습기를 증발하면서 진공펌프를 이용하여 가열시 발생되는 수증기를 외부로 빼내면서 실린더 내부를 진공으로 조성하며 또한 가스 공급시 가스 실린더 외부를 예컨대 30℃로 가열하여 가스가 원활하게 공급되도록 하는 것으로, 내부에 반도체용 가스가 충진되는 실린더(1)를 수용하는 실린더 수용부(20)와; 상기 실린더 수용부의 내부에 설치되며 전원을 인가받아 발열하여 상기 실린더에 잔류하는 습기를 기상으로 상변화시키는 열원(30)과; 상기 실린더 수용부에 수용된 실린더의 개구부에 대응 설치되어 강제 흡입력에 의해 상기 실린더 내부의 열을 외부로 방출시키는 진공펌프(40)와; 상기 실린더의 온도를 감지하여 감지된 온도에 따라 상기 열원을 제어하는 컨트롤러로 구성된다.

반도체, 암모니아 가스, 암모니아 가스, SUS

Description

반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치{APPARATUS FOR MANAGING GAS CYLINDER CHARGE AND SUPPLYING GAS FOR SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체용 가스 실린더 충전용 처리(습기 제거와 진공) 및 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 실린더 외부를 가열하여 내부의 습기를 증발하면서 진공펌프를 이용하여 가열시 발생되는 수증기를 외부로 빼내면서 실린더 내부를 진공으로 조성하며 또한 가스 공급시 가스 실린더 외부를 예컨대 30℃로 가열하여 가스가 원활하게 공급할 수 있는 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 분야 등에서 사용되고 있는 암모니아 가스, 육불화황 가스, 포스틴, 아신화질소, 염소, 삼불화질소, 실란, 이산화질소, 실란, 과플로르프로판 등의 특수 가스는 상온에서 액체 상태(액화가스상태)로 가스실린더 내부에 저장되어 있고, 이들 가스가 가스 실린더 내부에서 안전하게 유지 관리되는 상태에서 가스공급라인을 통해 반도체 제조공정의 프로세스 챔버로 공급된다.

종래 암모니아 가스(하기에서는 전술한 특수 가스 중 암모니아 가스를 예로 들어 설명함)는 공급시 서서히 영하로 전환되므로 가스 실린더의 표면 온도를 예컨대 30℃의 온도로 유지하여야만 가스 공급이 원활해지므로 히팅장치를 필요로 한다.

한편, 암모니아 가스가 소진되어 빈 상태의 실린더는 암모니아 가스가 재충전되어 재사용된다. 이때, 실린더의 내부에는 습기가 존재하며 이 습기는 재충전될 때 암모니아 가스의 액화를 돕기 때문에 암모니아 가스의 충전 이전에 실린더 내부에서 습기를 제거하고 진공상태로 유지해야한다.

종래 암모니아 가스용 실린더의 습기를 제거하는 기술로는, 실린더 둘레부에 히팅자켓(직물류)을 덮어 단열하고, 상기 히팅자켓 안쪽의 열선에 전원을 공급하여 상기 열선에서 발열되는 열에 의해 실린더를 가열함으로써 실린더 내부의 습기를 제거하는 방법이 있다.

종래 기술에 의한 히팅자켓을 이용한 암모니아 가스 공급기술은 작업자가 히팅자켓을 직접 들고 실린더에 덮어 매듭하는 등의 방법을 통해 실린더의 열이 외부로 손실되지 않도록 한 후, 열선에 전원을 인가하고, 작업자가 임의로 판단하여 수작업으로 온도계를 이용하여 실린더의 온도를 측정하거나 히팅타임을 근거로 하여 히팅을 종료하며, 이어서, 히팅자켓을 실린더에서 벗겨낸다.

그러나, 종래 기술에 따른 히팅자켓을 이용한 기술은 히팅자켓이 직물류이기 때문에 취급시 찢어지는 등의 변형이 쉽게 일어나며, 결국 히팅자켓의 수명이 짧아 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 비용측면뿐만 아니라 사용측면에서도 작업자가 수작업으로 히팅자켓을 실린더 둘레부에 덮어 고정하고, 히팅완료 후 히팅자켓을 실린더에서 풀어야 하므로 작업이 매우 번거롭고 불편하다.

또한, 히팅자켓은 수명이 짧기 때문에 주기적인 교체가 필요하므로 유지비용이 많이 소요되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 암모니아가 충진되어 사용되는 실린더를 재사용하기 위하여 암모니아 가스를 충전하기 전에 실린더 내부의 습기를 용이하게 제거하고 암모니아 가스의 충전을 위한 최적의 조건인 진공을 맞출 수 있는 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 암모니아용 실린더의 온도를 실시간으로 자동 감지하여 감지값을 근거로 하여 실린더의 온도를 유지함으로써 실린더에 충진된 가스를 사용할 때 원활하게 공급하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 교체없이 반영구적으로 실린더 내부의 가스를 적정 온도로 유지하려는데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치는, 내부에 반도체용 가스가 충진되는 실린더를 상기 본체와 덮개 사이에 수용하는 실린더 수용부와; 상기 실린더 수용부의 내부에 설치되며 전원을 인가받아 발열하여 상기 실린더에 잔류하는 습기를 기상으로 상변화시키는 한편 상기 실린더에 충진된 가스를 일정 온도로 유지하는 열원과; 상기 실린더 수용부에 수용된 실린더의 개구부에 대응 설치되어 강제 흡입력에 의해 상기 실린더 내부의 열을 외부로 방출시키는 진공펌프와; 그리고, 상기 실린더의 온도를 감지하여 상기 실린더를 일정 온도로 유지하도록 상기 열원을 제어하는 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치에 의하면, 실린더를 실린더 수용부에 수납하고 덮개를 덮어 고정 및 단열한 상태에서 열원을 가동하여 실린더에 잔류하는 습기를 기화시킨 후 강제로 흡입 배출하면서 실린더 내부를 진공상태로 조성하여 실린더 내부를 암모니아 가스의 충전을 위한 최적의 환경으로 조성함으로써 양질의 암모니아 가스를 공급할 수 있다.

그리고, 실린더 내부에 충진된 가스를 사용할 때 실린더의 온도(실질적으로 실린더 내부에 충진된 가스의 온도)를 적정 온도로 유지하여 가스를 원활하게 공급할 수 있으므로 반도체의 불량을 막을 수 있다.

또한, 열원의 제어를 통해 실린더 내부에 충진된 가스의 온도를 적절한 공급 온도를 유지함으로써 장비의 교체가 필요없고 반영구적 사용이 가능하므로 유지비용을 절감할 수 있다.

또한, 실린더 수용부와 열원이 정형화되고 열원에서 발열되는 열을 외부로 방출되지 않도록 구성되어 습기 제거 및 진공작업을 위한 시간을 단축할 수 있으므로 생산성을 향상할 수 있다.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치는, 평평한 판상의 베이스 플레이트(10)와, 베이스 플레이트(10) 위에 갖추어지며 내부에 실린더(1)가 수용되는 실린더 수용부(20)와, 실린더 수용부(20)에 수용된 실린더(1)를 가열하여 실린더(1) 내부에 잔류하는 습기를 기상으로 증발시키는 한편 실린더(1)에 충진된 가스를 적정 온도 예를 들어 30℃로 유지하는 열원(30)과, 실린더(1) 내부 열원(30)에 의해 상변화된 기체를 강제로 실린더(1) 외부로 배출하는 진공펌프(40) 및 기기의 작동을 조작 및 제어하는 컨트롤판넬(50)로 구성된다.

도 1 내지 도 3에서처럼, 베이스 플레이트(10)는 실린더 수용부(20)를 거치하는 기본 틀로서, 저부에 다수의 바퀴(11)가 설치되어 이동 가능하다. 그리고, 베이스 플레이트(10)는 두께를 무리하게 두껍게 하지 않더라도 실린더 수용부(20)와 실린더(1)의 하중에 의해 변형되지 않도록 다수의 횡방향 보강부재(12)가 설치된 다.

실린더 수용부(20)는 실린더(1)를 수용하여 열원(30)에 의해 가열될 때 열손실을 줄일 수 있도록 SUS를 재질로 하며, 실린더(1)의 취급이 용이하도록 각각 반원통형으로 형성된 본체(21) 및 덮개(22)로 구성된다.

본체(21)와 덮개(22)는 마주하는 일측이 하나 이상의 경첩 등으로 연결되어 자유단부가 회전하면서 개폐되는 구조이며, 자유단부에는 잠금장치(23)가 설치된다.

실린더 수용부(20)는 내부가 외부가 밀폐될수록 열원(30)의 열손실을 줄일 수 있지만, 일정 온도 이상으로 상승한 경우 고온에 따른 암모니아 가스의 손실과 변질을 막기 위하여 양측이 개방된 구조일 수 있다.

본체(21)는 실린더(1)가 흔들리지 않도록 지지함과 아울러 열원(30)에에서 발열되는 열이 실린더(1)에 빠른 시간 내에 전달되고, 일정 온도 이상시 빠른 시간 내에 열의 방출이 용이하도록 저면에 다수 바람직하게 4개의 지지블록(24)(도 1과 도 4참고)이 형성된다. 즉, 실린더(1)는 지지블록(24)을 통해서만 지지되는 것이다.

본체(21)와 덮개(22)의 마주하는 자유단부 중 일측 이상에는 내부의 열이 외부로 방출되지 않도록 차단하는 패킹이 장착된다.

도 1과 도 4에서 보이는 것처럼, 열원(30)은 실린더 수용부(20)에 안착된 실린더(1)의 모든 부분을 균일하게 가열할 수 있도록 본체(21)와 덮개(22) 모두에 걸쳐 배치되며 외부의 전원을 인가받아 발열하는 열선일 수 있다.

열원(30)은 실린더(1)와 일정 간격을 두고 이격되면서 실린더(1)의 마찰 및 간섭이 일어나지 않도록 본체(21)와 덮개(22)의 내주면보다 돌출된 발열부(21a,22a)에 내장된다.

도면에는 열원(30)이 본체(21)와 덮개(22)의 길이방향을 따라 직선형으로 배열되는 것으로만 도시되었지만, 열원(30)은 실린더(1)에 열을 효과적으로 전달할 수 있는 형태로 다양하게 배열된다.

진공펌프(40)는 실린더(1)의 개구부(일측 또는 양측, 밸브가 갖추어짐)에 대응 배치되며, 컨트롤러의 제어에 의해 구동하여 실린더(1) 내부에 있는 기체를 강제로 배출하여 실린더(1) 내부를 진공으로 조절한다.

실린더(1)는 일측 또는 양측이 개방되어, 이 개방부에 각각 밸브가 설치된다. 상기 밸브는 실린더(1) 내부에서 기체를 방출할 수 있는 구조가 적용되고 있으며, 이는 종래 적용되어 있는 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

컨트롤판넬(50)은 작업자가 온/오프, 온도, 시간 등을 조작할 수 있는 스위치가 갖추어진다.

본 발명은 작업자의 수동 조작에 의해 작동될 수도 있고 컨트롤러의 자동 제어에 의해 작동될 수도 있으며, 후자의 경우 온도센서, 타이머 등으로부터 인가되는 데이터를 근거로 하여 컨트롤러가 기기의 작동을 제어한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치의 작용은 다음과 같다.

실린더 수용부(20)의 덮개(22)를 열어 본체(21)를 개방하고, 반도체 제조시 충전된 암모니아 가스 등이 소진되어 가스의 재충전이 필요한 실린더(1)를 본체(21)에 삽입한다.

실린더(1)는 지지블록(24)의 지지를 받아 본체(21) 내부에 안착된다. 진공펌프(40)를 호스 등을 통해 실린더(1)의 개구부에 설치된 밸브와 연결하며, 덮개(22)를 닫고 잠금장치(23)를 통해 덮개(22)와 본체(21)를 잠근다.

이렇게 되면, 본체(21)와 덮개(22)의 길이방향 사이에 틈이 존재하지 않으며, 단, 본체(21)와 덮개(22)의 양측은 실린더(1)의 개구부가 노출되도록 개방되어 있다.

개시 버튼을 조작하면 열원(30)에 전원이 인가되어 열원(30)에서 열이 발열된다.

열원(30)에서 발생되는 열을 발열부(21a,22a)를 통해 실린더(1)에 전달되어 실린더(1)를 가열한다. 발열부(21a,22a)에서 발열되는 열의 온도는 실린더(1) 내부에 있는 습기를 기체로 상변화시키는 온도인 것이며 구체적인 수치로 한정하지는 않는다.

실린더(1)가 가열되면서 실린더(1) 내부에 있는 습기가 기체로 상변화된다.

이와 같은 히팅은 히팅시간과 온도에 따라 제어될 수 있다.

먼저 히팅시간에 따른 제어방식에서는 사용자가 타이머를 미리 셋팅하고, 컨트롤러는 개시 시작부터 시간을 카운트하여 셋팅 시간에 도달하면 열원(30)에 인가되던 전원을 차단하여 히팅을 정지한다.

온도에 따른 제어방식에서는 온도센서가 실시간으로 실린더(1)의 온도를 감지하여 감지값을 컨트롤러에 송신하고, 컨트롤러는 입력된 현재 온도와 기 설정된 온도를 비교하여 현재 온도가 설정 온도와 일치하면 열원(30)에 인가되던 전원을 차단한다.

이와 같은 습기 제거 중에 진공펌프(40)가 가동하여 진공펌프(40)의 강제 흡입력에 의해 실린더(1) 내부의 기체가 배출된다. 진공펌프(40)의 구동은 작업자의 수동 조작에 의해 온/오프될 수도 있고 타이머에 의해 오프될 수도 있다.

이상의 작업을 통해 실린더(1) 내부는 습기와 기체가 없는 진공상태가 되며, 암모니아 가스 등의 충전을 위한 최적의 환경이 조성된 것이다.

마지막으로, 잠금장치(23)를 풀고 덮개(22)를 열어 본체(21)에 수납된 실린더(1)를 인출한다.

인출된 실린더(1)는 암모니아 가스 등의 충전을 위하여 운반된다.

다르게는 실린더(1)를 실린더 수용부(20)에서 빼내지 않고 실린더(1) 내부에 특수 가스를 충진한 후 밸브를 통해 실린더(1)를 밀폐한다.

한편, 실린더(1) 내부에 충진된 특수 가스를 공급할 때, 실린더(1)의 밸브에 공급라인 등을 연결하여 공급을 준비하며, 열원(30)에 전력을 인가하여 열원(30)을 가동한다.

열원(30)에서 발열되는 열에 의해 실린더(1)의 외부가 가열되며, 이에 따라 실린더(1)를 통해 실린더(1) 내부에 충진된 특수 가스가 적정 온도로 유지된다. 컨트롤러는 온도센서를 통해 실린더(1)의 온도를 실시간으로 감지 및 모니터링하며, 실린더(1)의 온도가 적정 온도 범위를 벗어나면 즉, 적정 온도 범위 이상으로 높아지면 열원(30)을 오프하고 반대이면 열원(30)에 더 큰 전력을 인가하여 실린더(1)를 적정 온도로 맞춘다.

도 1은 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치에 실린더가 적재된 상태의 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치의 정면도.

도 4는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치의 측면도.

도 5는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치의 덮개가 열린 상태의 측면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 베이스 플레이트, 20 : 실린더 수용부

21 : 본체, 22 : 덮개

30 : 열원, 40 : 진공펌프

50 : 컨트롤판넬,

Claims (3)

1. 내부에 수납공간을 갖도록 대칭 형상으로 이루어진 본체(21)와 덮개(22)가 마주하는 일측이 회동 가능하게 결합되어 이루어지며, 내부에 반도체용 가스가 충진되는 실린더(1)를 상기 본체와 덮개 사이에 수용하는 실린더 수용부(20)와;

   상기 실린더 수용부의 내부에 설치되며 전원을 인가받아 발열하여 상기 실린더에 잔류하는 습기를 기상으로 상변화시키는 열원(30)과;

   상기 실린더 수용부에 수용된 실린더의 개구부에 대응 설치되어 강제 흡입력에 의해 상기 실린더 내부의 가스를 외부로 방출시키는 진공펌프(40)와;

   상기 실린더 수용부의 본체와 덮개 내부에 타구간보다 돌출 형성되며 상기 열원이 내부에 설치되는 발열부(21a,22a)와;

   저부에 다수의 바퀴가 장착되며 상부에 상기 실린더 수용부가 탑재되어 상기 실린더 수용부를 이동하는 베이스 플레이트(10)와;

   상기 실린더의 온도를 감지하여 상기 실린더가 일정 온도 범위를 유지하도록 상기 열원을 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 이에 의하여, 상기 실린더 수용부에 수용된 실린더 내부의 가스와 습기를 제거하여 상기 실린더 내부를 진공으로 조성하는 것을 특징으로 하는 반도체용 가스 실린더 충전용 처리 및 가스 공급 장치.
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