KR101448686B1 - 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 관통공이 중심을 기준으로 대칭인 위치에 나선형으로 형성됨으로써 관통공을 통과하는 액체 또는 기체가 관통공 내부를 지나면서 나선형으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 실링 효과를 거두는 동시에 유압을 증가시켜 효과적으로 반응 챔버 내에 케미컬을 공급할 수 있는 효과가 있으며, 배관 및 반응 챔버의 내부에 존재하는 케미컬 찌꺼기를 효율적으로 퍼지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 각 관통공의 유량을 일정하도록 하여, 배관 및 반응 챔버를 균형있게 퍼지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓{GASKET USED IN PIPE LINE OF SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING EQUIPMENT}
본 발명은 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 관통공이 중심을 기준으로 대칭인 위치에 나선형으로 형성됨으로써 관통공을 통과하는 액체 또는 기체가 관통공 내부를 지나면서 나선형으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정은 웨이퍼의 제조하고 회로설계를 설계하는 준비단계와, 웨이퍼를 가공하는 전 공정과 조립 및 검사의 후 공정으로 구분될 수 있다.
특히 전 공정은 박막 증착공정과, 식각공정과, 확산공정과, 세정공정 등 다양한 공정으로 이루어지게 되는데, 이러한 공정들을 위해 화학 증착 장비(CVD), 식각 장비 등의 반도체 제조설비들이 이용되고 있다.
반도체 제조설비는 일반적으로 각 공정의 수행을 위해 필요한 각종 화학 약품이 저장되는 외부 공급장치와, 외부 공급장치로부터 약품을 공급받기 위한 배관 및 배관 연결부로 이루어지며, 각 공정이 끝난 뒤 반응 챔버 내에 존재하는 케미컬 찌거기 등을 제거하기 위한 퍼징 장치가 설치된다.
이와 관련된 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1220436호(종래기술 1)과, 대한민국 공개특허 제10-2005-0111681호(종래기술 2)와 가 개시되어 있다.
도 1은 종래기술 1에 따른 반도체 공정용 파이프의 연결 구조를 도시한 분해사시도이다.
도 1를 참조하면, 종래기술 1에 따른 반도체 공정용 파이프의 연결구조는 제1 연결 배관(110), 제2 연결 배관(120), 제1 연결 배관(110)과 제2 연결 배관(120)의 인접면에 삽입되는 가스켓(130)과, 제1 연결 배관(110)과 제2 연결 배관(120)의 인접면을 가스켓(130)에 밀착시키는 나사(140)와, 마찰을 방지하기 위한 슬립 링(150)으로 구성된다.
한편, 제1 연결 배관(110)은 인접면의 중심에 환형의 함몰홈(112)이 형성되고, 제2 연결 배관(120)은 인접면에 함몰홈(112)에 대응되는 돌출부(미도시)가 형성되며, 가스켓(130)은 양 측면에 함몰홈(112)과 돌출부에 대응되는 제2 돌출부(132)와 제2 함몰홈(134)이 형성되는 구조이다.
종래기술 1은 가스켓(130)의 내경과 제1 연결 배관(110)과 제2 연결 배관(120)의 내경이 동일한 구조를 채택하여 데드 스페이스 발생을 최소화하고, 함몰홈(112)과 돌출부에 대응되는 제2 돌출부(132)와 제2 함몰홈(134)을 구비하여 연결부의 실링을 효과적으로 달성하는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나, 종래기술 1에 따를 경우 가스켓(130)에 의해 배관 연결부 사이의 실링을 극대화할 수 있으나 퍼징시 유압이 낮아져 효과적으로 반응챔버를 클리닝 할 수 없는 문제점이 있다.
도 2는 종래기술 2에 따른 반도체 제조설비의 퍼지 가스 공급 회로도를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래기술 2에 따른 반도체 제조설비의 퍼지 플로우 장치는 퍼지 가스라인(240)상에 가스 공급 유량을 조절하는 MFC(220)와, 가스라인(240)을 개폐하는 벨브(230)와, 고압 가스라인(260)상에 설치되어 퍼지 가스의 공급을 고압에서 수행할 수 있도록 하는 고압 발생부(250)와, 퍼지 가스라인(240)과 고압 가스라인(260)을 선택적으로 개폐하는 3웨이 벨브(270)와, 각 공정이 수행되는 반응챔버(210)와, 배기라인(280)상의 필터(290)로 구성된다.
종래기술 2는 퍼지 가스라인(240)외 별도의 고압 가스라인(260)상의 고압 발생부(250)를 구비함으로써 신속한 퍼지가 이루질 수 있어 반응 챔버(210)를 효과적으로 클리닝 할 수 있으나 별도의 고압 발생부(250)를 설치로 인하여 공정 비용이 증가하는 문제점이 존재한다.
KR 10-1220436 B1 KR 10-2005-0111681 A
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 제조에 사용되는 화학약품을 공급하는 배관의 연결부재 사이에 개재되고 중심을 기준으로 대칭인 위치에 복수의 관통공이 형성됨으로써 실링 효과를 거두는 동시에 유압을 증가시켜 효과적으로 반응 챔버 내에 케미컬을 공급할 수 있는, 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓을 제공함에 있다.
또한, 관통공을 나선형으로 형성하여 관통공 내부를 지나는 액체 또는 기체가 나선형으로 회전하도록 함으로써 배관 및 반응 챔버의 내부에 존재하는 케미컬 찌꺼기를 효율적으로 퍼지할 수 있는, 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓을 제공함에 있다.
또한, 각 관통공의 유량을 일정하도록 하여, 배관 및 반응 챔버를 균형있게 퍼지할 수 있는 가스켓을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 제조에 사용되는 화학약품을 공급하는 배관의 연결부재(300) 사이에 개재되어 상기 화학약품의 누출을 막고, 상기 배관을 통과하는 액체 또는 기체가 나선형으로 회전하면서 이동하도록 하는 평판 형상의 가스켓(330)으로서, 윗면에서 아랫면까지 관통하는 복수의 관통공(332)이 중심을 기준으로 대칭인 위치에 형성되며, 상기 관통공(332)은 상기 윗면으로부터 상기 아랫면까지 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 나선형으로 형성되며, 상기 관통공(332)을 통과하는 액체 또는 기체는 상기 관통공(332) 내부를 지나면서 나선형으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 관통공(332)은 두 개 내지 여덟 개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 관통공(332)은 원형 또는 프로펠러 형태의 중앙 관통공(332c-2, 332d-2)을 포함한다.
상기 가스켓(330)은 스테인레스 스틸(SUS), 아연, 동, 또는 니켈 중 어느 하나의 금속성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 실링 효과를 거두는 동시에 유압을 증가시켜 효과적으로 반응 챔버 내에 케미컬을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배관 및 반응 챔버의 내부에 존재하는 케미컬 찌꺼기를 효율적으로 퍼지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 각 관통공의 유량을 일정하도록 하여, 배관 및 반응 챔버를 균형있게 퍼지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술 1에 따른 반도체 공정용 파이프의 연결 구조를 도시한 분해사시도.
도 2는 종래기술 2에 따른 반도체 제조설비의 퍼지 가스 공급 회로도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부재의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부의 단면도.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 가스켓의 다양한 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부 동작 상태도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 "반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓"(이하 "가스켓"이라 약칭함)에 대하여 설명한다.
일반적으로, 반도체 제조공정은 웨이퍼의 가공 처리를 위해 다양한 화학 약품을 필요로 하게 된다. 이러한 화학 약품들은 약품 저장탱크에 저장되어 연결배관을 통해 반응 챔버내로 공급된다. 그리고, 각 공정이 완료된 뒤에 반응 챔버내에 잔존하는 케미컬 찌거기를 제거하기 위해 화약 약품을 공급하는 배관 연결부의 일측과 연결되는 가스라인을 통해 질소나 아르곤 등의 퍼지(purge) 가스를 연결배관 내부로 공급하게 된다.
가스켓은 이러한 반응 챔버와 약품 저장탱크 사이에 설치되는 배관 연결부재 사이에 개재되어 연결부재 사이를 실링하는 중요한 역할을 하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부재의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부의 단면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스켓(330)이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부재(300)는 제1 연결부(310)와, 제2 연결부(320), 제1 연결부(310)와 제2 연결부(320) 사이에 개재되는 가스켓(330), 제1 연결부(310)와 제2 연결부(320)를 밀착, 링크시키는 볼트(350)와 팸너트(330)로 이루어질 수 있다.
여기서 제1 연결부(310)는 반도체 제조공정이 실질적으로 수행되는 반응챔버(미도시)와 링크되며, 제2 연결부(320)는 반응챔버에 화학 약품을 공급하는 약품 저장탱크(미도시)와 링크된다. 한편 제2 연결부와 약품 공급저장탱크 사이에는 반응챔버에서 공정이 완료된 경우 반응챔버 내부를 클리닝하기 위한 퍼지 가스 배관이 연결될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부재 내부에는 화학 약품이나 퍼지 가스, 즉 액체 또는 기체가 선택적으로 이동될 수 있다.
제1 연결부(310)와 제2 연결부(320) 사이에 개재되는 가스켓(330)은 배관 연결부재(300)에서 화학약품이 누출되는 것을 막는 실링 역할을 한다.
가스켓(330)은 화약 약품과 접촉하는 부위이므로 부식으로 인한 외관 손상을 방지하기 위해 금속성 재질로 이루어짐이 바람직하다. 대표적으로 스테인레스 스틸(SUS), 아연, 동 또는 니켈 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
한편, 가스켓(330)상에는 윗면에서 아랫면까지 관통하는 복수의 관통공(332)이 형성될 수 있다.
종래 반도체 제조설비에 사용되는 가스켓의 경우, 중앙부에 원형의 중공부가 형성되었으나, 본 발명에 따른 가스켓(330)의 경우 블라인드형 가스켓으로서 원형의 중공부가 아닌 평판의 가스켓(330)상에 복수개의 관통공(332)이 형성됨을 특징으로 한다.
이하, 가스켓(330)상에 형성된 복수의 관통공(332)의 형태 및 배열 구조에 대하여 구체적으로 살펴본다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 가스켓의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
구체적으로 도 5a의 (가)는 가스켓(330)의 중심을 기준으로 3개의 관통공(332a)이 방사형으로 배열된 모습을 도시한 도면이고, (나)는 (가)의 A-A' 단면도이며, (다)는 (가)의 B-B' 선을 기준으로 오른쪽 부분을 절취한 가스켓(330)의 부분 사시도이다.
도 5b의 (가)는 가스켓(330)의 중심을 기준으로 7개의 관통공(332b)이 방사형으로 배열된 모습을 도시한 도면이고, (나)는 (가)의 A-A' 단면도이며, (다)는 (가)의 B-B' 선을 기준으로 오른쪽 부분을 절취한 가스켓(330)의 부분 사시도이다.
도 5c의 (가)는 가스켓(330)의 중심에 형성된 원형의 중앙 관통공(332c-2) 및 방사형으로 배열된 7개의 관통공(332c-1)을 도시한 도면이고, (나)는 (가)의 A-A' 단면도이며, (다)는 (가)의 B-B' 선을 기준으로 오른쪽 부분을 절취한 가스켓(330)의 부분 사시도이다.
도 5d의 (가)는 가스켓(330)의 중심에 형성된 프로펠라 형태의 중앙 관통공(332d-2) 및 방사형으로 배열된 3개의 관통공(332d-1)을 도시한 도면이고, (나)는 (가)의 A-A' 및 B-B' 단면도이며, (다)는 (가)의 A-A' 및 B-B' 선을 기준으로 오른쪽 부분을 절취한 가스켓(330)의 부분 사시도이다.
먼저 관통공(332)의 형태는, 이하에서 서술될 관통공(332) 내부의 경사부를 고려하여, 도 5a 내지 도 5d의 (가)에 도시된 바와 같이, 사각 형태로 이루어짐이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 사각 부채꼴 형태 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
관통공(332) 내부에는, 도 5a 내지 도 5d의 (나)에 도시된 바와 같이, 가스켓(330) 윗면에서 아랫면까지 일정방향으로 비스듬히 형성되는 경사부가 구비된다.
이러한 경사부로 인하여 가스켓(330)상에 형성된 관통공(332)은 전체적으로 보았을 때 윗면에서 아랫면까지 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 나선형으로 형성될 수 있다. 가령 각 관통공(332)의 경사면이 우측 상단에서 좌측 하단방향으로 형성된다면 반시계방향의 나선형이 형성되며, 좌측 상단에서 우측 하단방향으로 형성된다면 시계방향의 나선형이 형성되게 된다.
여기서 경사부는, 도 5a 내지 도 5d의 (나)에서 도시된 바와 같이, 단면이 직선인 평면 경사부로 구현됨이 바람직하나, 이외에도 원활한 유체 흐름을 위해 단면이 호 형상인 완만한 경사부로 구현될 수 있음은 물론이다.
관통공(332)의 배열은 가스켓(330)의 중심을 기준으로 대칭인 위치에 다양하게 배열될 수 있다. 이때 대칭은 원점 대칭뿐만 아니라 원점에서 서로 반대방향으로 연장되어 형성되는 일직선상의 축을 기준으로 대칭인 경우도 포함될 수 있다.
가령, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 3개 또는 7개의 관통공(332a, 332b, 332c-1, 332d-1)이 원점을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있으며, 도 5c 내지 도d에서처럼 중앙 관통공(332c-2, 332d-2)이 중심부에 형성될 수 있다.
여기서, 중앙 관통공(332c-2, 332d-2)은 원형 또는 프로펠러 형태로 구현될 수 있는데, 프로펠러 형태의 중앙 관통공(332d-2)은 중심에 위치한 원형의 관통공과 관통공의 내주면에서 연장되어 형성되는 다수의 날개 관통공으로 구성될 수 있다.
프로펠러 형태의 중앙 관통공(332d-2)을 구비한 가스켓(300)의 경우 날개 관통공과 방사형의 주변 관통공(332d-1)에 경사부가 각각 형성됨으로써 경사부가 이중으로 이루어지게 된다. 그 결과 보다 더 강한 회오리를 발생시킬 수 있어 관내에 존재하는 케미컬 찌거기를 효과적으로 퍼지할 수 있는 장점이 있다.
도 5a 내지 도 5d의 실시형태는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원점 대칭의 유형을 나타낸 것일 뿐이며, 원점 대칭 이외에도 도면에서 도시하지 않았지만 중심에서 연장된 일직선상에 대칭인 형태로도 구현될 수 있다.
따라서 관통공(332)의 개수와 위치는 크게 제한되지 않는다고 볼 수 있다. 다만 가스켓(330)을 통과하는 유체가 관통공(332)을 지났을 때 충분한 나선형의 유체 회전력을 가지게 됨이 바람직하므로, 관통공(332)의 개수는 2개 내지 8개가 바람직하며 원점과 원주 사이에 방사형태로 배열됨이 바람직할 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부 동작 상태도이다.
도 6을 참조하면, 가스켓상(330)의 관통공(332)을 통과하는 유체는 관통공(332) 내부를 지나면서 나선형으로 회전하게 된다. 즉 직선 형태로 흐르던 유체가 관통공을 지나면서 일정방향으로 형성된 경사부로 인하여 시계방향 내지 반시계방향으로 회전하게 되고 이에 따라 나선형의 유체 이동경로를 형성하게 된다.
본 발명에 따르면, 블라인드형 가스켓(330)상에 복수의 관통공(332)을 형성함으로써 실링 효과를 거두는 동시에 유압을 증가시켜 반응 챔버 내에 케미컬을 효과적으로 공급할 수 있다.
또한, 복수의 관통공(332)이 가스켓(300)의 중심을 기준으로 대칭으로 배열되므로 각 관통공의 유량이 모두 일정하게 되어 배관 및 반응 챔버를 균형있게 퍼지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 나선형으로 형성되는 복수의 관통공(332)으로 인해 배관 및 반응 챔버의 내부에 존재하는 케미컬 찌꺼기를 효율적으로 퍼지할 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 본 발명의 가스켓이 적용된 반도체 제조설비의 배관 연결부재
310: 제1 연결부재 320: 제2 연결부재
330: 가스켓 332: 관통공
332c-2, 332d-2: 중앙 관통공 340: 팸너트
350: 볼트

Claims (4)

  1. 반도체 제조에 사용되는 화학약품을 공급하는 배관의 연결부재(300) 사이에 개재되어 상기 화학약품의 누출을 막고, 상기 배관을 통과하는 액체 또는 기체가 나선형으로 회전하면서 이동하도록 하는 평판 형상의 가스켓(330)으로서,
    상기 가스켓(330)은 스테인레스 스틸(SUS), 아연, 동, 또는 니켈 중 어느 하나의 금속성 재질로 이루어지며,
    윗면에서 아랫면까지 관통하는 두 개 내지 여덟 개의 관통공(332)이 중심을 기준으로 대칭인 위치에 형성되며,
    상기 복수의 관통공(332)은 원형 또는 프로펠러 형태의 중앙 관통공(332c-2, 332d-2)과, 상기 중앙 관통공(332c-2, 332d-2)의 둘레에 방사상으로 배치되는 관통공(332c-1, 332d-1)으로 구성되며,
    상기 관통공(332)은 상기 윗면으로부터 상기 아랫면까지 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 나선형으로 형성되며,
    상기 관통공(332)을 통과하는 액체 또는 기체는 상기 관통공(332) 내부를 지나면서 나선형으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조설비의 배관에 사용되는 가스켓.
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  3. 삭제
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