KR102206711B1 - 도펀트 가스 혼합 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 농도 센서를 사용하여 가스를 원하는 농도로 희석 및 혼합 탱크에 저장 후에 공급할 수 있어 도펀트 가스 농도의 재현성을 향상시킬 수 있는 도펀트 가스 혼합 시스템에 관한 것으로, 외형을 이루는 하우징(100); 상기 하우징(100) 내에 구비되어, 외부에서 주입되는 제1 가스 및 제2 가스를 공급받아, 상기 제1 가스 및 제2 가스의 유입량을 조절하여 상기 제1 가스와 상기 제2 가스가 미리 설정된 혼합 비율로 혼합된 도펀트 가스 혼합물을 제공하는 도펀트 가스 혼합유닛(200); 및 상기 하우징의 일측 표면에 구비되어 상기 제어부에서 출력된 상기 도펀트 가스 혼합유닛의 상태정보를 작업자에게 표시하는 표시부(110)를 포함하여 구성된다.

Description

도펀트 가스 혼합 시스템{Dopant Gas Mixing System}
본 발명은 도펀트 가스 혼합 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 농도 센서를 사용하여 가스를 원하는 농도로 희석 및 혼합 탱크에 저장 후에 공급할 수 있어 도펀트 가스 농도의 재현성을 향상시킬 수 있는 도펀트 가스 혼합 시스템에 관한 것이다.
2종 이상의 가스를 혼합하여 소정의 균일한 가스성 혼합물을 형성하는 것은 다수의 산업 공정에서 기본적이다. 예를 들어, 태양열 및 LCD 산업은 현재 반도체 재료 등을 도핑하기 위해서 도펀트(dopant) 가스 혼합물의 사용에 의존한다. 도펀트 가스의 일례로서는 포스핀(phosphine) PH3, 디보란(diborane) B2H6, 게르만(germane) 가스 GeH4 등이 있다.
반도체 산업에서 사용되는 도펀트 가스 혼합물은 첨단 반도체 제조에 적합할 수 있도록 매우 엄격한 공차 한계 내에서 제어되는 목표 조성물을 또한 필요로 한다. 다른 가스 처리 산업에 비해서, 반도체 산업 내에서의 허용가능한 조성 공차 한계는 점점 더 좁아지고 있다.
일반적으로, 첨단 반도체 제조에서 사용되는 도펀트 가스 혼합물은 가스 실린더 내에 저장되며 그리고 가스 실린더를 사용하여 송출된다. 도펀트 가스 혼합물을 공급하는 통상적인 방법 중에서 압력 기반 방법은 정확한 양의 각 성분이 실린더에 추가된 시기를 결정하기 위해 각 성분이 추가될 때의 실린더 내에서의 압력 변화를 이용한다. 압력 기반 방법을 위한 설비는 매우 단순하며 구현하기가 용이한 이점을 가지지만, 혼합 정밀도는 매우 낮은 단점이 있었다.
KR 10-2014-0013024 A1
따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 가스 농도 센서를 사용하여 가스를 원하는 농도로 희석 및 혼합 탱크에 저장 후에 공급할 수 있어 도펀트 가스 농도의 재현성을 향상시킬 수 있는 도펀트 가스 혼합 시스템을 제공함을 하나의 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도펀트 가스 혼합 시스템은, 외형을 이루는 하우징(100); 상기 하우징(100) 내에 구비되어, 외부에서 주입되는 제1 가스 및 제2 가스를 공급받아, 상기 제1 가스 및 제2 가스의 유입량을 조절하여 상기 제1 가스와 상기 제2 가스가 미리 설정된 혼합 비율로 혼합된 도펀트 가스 혼합물을 제공하는 도펀트 가스 혼합유닛(200); 및 상기 하우징의 일측 표면에 구비되어 상기 제어부에서 출력된 상기 도펀트 가스 혼합유닛의 상태정보를 작업자에게 표시하는 표시부(110)를 포함하고, 상기 도펀트 가스 혼합유닛(200)은, 제1 가스 공급부(201)에 결합되어 제1 가스를 유입시키는 제1 가스 유입라인(210); 제2 가스 공급부(202)에 결합되어 제2 가스를 유입시키는 제2 가스 유입라인(220); 상기 제1 가스 유입라인(210)에서 유입된 제1 가스와 상기 제2 가스 유입라인(220)에서 유입된 제2 가스를 유입시키는 제3 가스 유입라인(230); 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 제1 및 제2 가스를 혼합시켜 도펀트 가스 혼합물을 생성 및 저장하는 혼합탱크(240); 상기 혼합탱크(240)에 저장된 상기 도펀트 가스 혼합물을 외부로 배출하는 배출라인(250); 및 전반적인 시스템의 동작을 제어하되, 상기 제1 가스 또는 제2 가스의 농도에 기반하여 미리 설정된 농도값으로 상기 혼합탱크(240)에서의 도펀트 가스 혼합을 제어하도록 구성된 제어부(260)를 포함하고, 상기 제1 가스 유입라인(210)은, 상기 제1 가스 유입라인(210)을 개폐하는 제1 밸브(MV1); 상기 제1 가스의 농도를 측정하는 가스 농도 센서(203); 및 상기 제1 가스의 유량을 제어하는 제1 유량 제어기(MFC1)를 포함하고, 상기 제2 가스 유입라인(220)은, 상기 제2 가스 유입라인(220)을 개폐하는 제2 밸브(MV2); 및 상기 제2 가스의 유량을 제어하는 제2 유량 제어기(MFC2)를 포함하고, 상기 배출라인(250)은, 외부로 배출되는 상기 도펀트 가스 혼합물의 압력을 조절하는 압력 조절기(204); 및 상기 배출라인(250)을 개폐하는 제3 밸브(MV3)를 포함하며, 상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 미리 설정된 개방율로 고정한 후에 상기 가스 농도 센서(203)에서 측정된 상기 제1 가스의 농도에 따라 상기 제1 유량 제어기(MFC1)의 개방율을 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 가스는 게르마늄(Ge), 보론(B) 및 인(P) 중 어느 하나를 포함하는 도펀트 종의 수소화물 가스이며, 상기 제2 가스는 수소(H2) 또는 수소-함유 가스 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 99.3% 내지 99.7%로 고정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 99.5%로 고정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합탱크(240)의 내부에는 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터 유입되는 제1 및 제2 가스의 혼합을 수행하도록 구성된 정지형 믹서유닛(270)을 설치하고, 상기 정지형 믹서유닛(270)은, 원통형 혼합튜브(271)의 길이방향을 따라 배치되어 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 혼합가스가 충돌 및 선회이동 가능하도록 구성된 비틀림 날개부재(272); 상기 비틀림 날개부재(272)의 전단에 배치되어 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 혼합가스를 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽으로 유도하는 유도부재(273); 및 상기 유도부재(273)의 후단에 배치되어 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽으로 혼합가스를 확산시키는 확산부재(274)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비틀림 날개부재(272)는 180°비틀어진 제1 비틀림 날개(272a) 및 상기 제1 비틀림 날개(272a)와는 반대방향으로 180°비틀어진 제2 비틀림 날개(272b)가 교차하며 직렬로 연결되어 이루어지고, 제1 비틀림 날개(272a)와 연결되는 제2 비틀림 날개(272b)는 끝단이 서로 90°각도로 어긋나게 연결되며, 상기 유도부재(273)는 상기 제3 가스 유입라인(230)과 연통된 인렛(273a) 및 상기 인렛(273a)을 통해 유입된 혼합가스를 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽을 향하여 배출하는 아웃렛(273b)을 가지며, 상기 인렛(273a)과 아웃렛(273b)을 연결하는 내부의 유로(273c)가 상기 인렛 쪽에서 상기 아웃렛 쪽으로 갈수록 테이퍼지는 형상을 가지며, 상기 확산부재(274)는 상기 유도부재(273)의 상기 아웃렛(273b)과 대향하도록 배치되고, 상기 유도부재(273)로부터 상기 혼합튜브(271) 쪽으로 배출된 혼합가스를 확산시키는 다수개의 관통홀(미도시)을 구비하되, 상기 관통홀은 관통홀의 인렛 쪽에서 관통홀의 아웃렛 쪽으로 갈수록 직경이 축소되는 테이퍼 형태로 이루어져서 혼합가스가 상기 관통홀을 통과하면서 압축될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명의 도펀트 가스 혼합 시스템에 의하면, 가스 농도 센서를 사용하여 가스를 원하는 농도로 희석 및 혼합 탱크에 저장 후에 공급할 수 있어 도펀트 가스 농도의 재현성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도펀트 가스 혼합 시스템의 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 도펀트 가스 혼합유닛의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 혼합탱크의 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 정지형 믹서유닛의 구성을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 비틀림 날개부재의 구성을 나타낸 도면이며,
도 6은 도 4의 비틀림 날개부재의 축상 배열상태를 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항은 상세한 설명 및 도면에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 매체를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도펀트 가스 혼합 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도펀트 가스 혼합유닛의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 혼합탱크의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 정지형 믹서유닛의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 비틀림 날개부재의 구성을 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4의 비틀림 날개부재의 축상 배열상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 도펀트 가스 혼합 시스템은, 외형을 이루는 하우징(100); 상기 하우징(100) 내에 구비되어, 외부에서 주입되는 제1 가스 및 제2 가스를 공급받아, 상기 제1 가스 및 제2 가스의 유입량을 조절하여 상기 제1 가스와 상기 제2 가스가 미리 설정된 혼합 비율로 혼합된 도펀트 가스 혼합물을 제공하는 도펀트 가스 혼합유닛(200); 및 상기 하우징의 일측 표면에 구비되어 상기 제어부에서 출력된 상기 도펀트 가스 혼합유닛의 상태정보를 작업자에게 표시하는 표시부(110)를 포함하여 구성된다.
미설명 부호 120은 Z-퍼지 유닛으로서, 전장 박스 내 NZ 내압 방폭을 유지하는 기능을 하며, 미설명 부호 130은 가스 검출기로서, 가스 누출을 감지하는 기능을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 도펀트 가스 혼합유닛(200)은 제1 가스 유입라인(210)과, 제2 가스 유입라인(220)과, 제3 가스 유입라인(230)과, 혼합탱크(240)와, 배출라인(250)과, 제어부(260)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1 가스는 프리믹스(premix) 가스로, 게르마늄(Ge), 보론(B) 및 인(P) 중 어느 하나를 포함하는 도펀트 종의 수소화물 가스일 수 있으며, 상기 제2 가스는 캐리어(carrier) 가스로, 수소(H2) 또는 수소-함유 가스 중 하나를 포함할 수 있다.
제1 가스 유입라인(210)은 제1 가스 공급부(201)에 결합되어 제1 가스를 유입시키는 기능을 하고, 제2 가스 유입라인(220)은 제2 가스 공급부(202)에 결합되어 제2 가스를 유입시키는 기능을 하며, 제3 가스 유입라인(230)은 상기 제1 가스 유입라인(210)에서 유입된 제1 가스와 상기 제2 가스 유입라인(220)에서 유입된 제2 가스를 유입시키는 기능을 한다.
혼합탱크(240)는 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 제1 및 제2 가스를 혼합시켜 도펀트 가스 혼합물을 생성 및 저장한다.
배출라인(250)은 상기 혼합탱크(240)에 저장된 상기 도펀트 가스 혼합물을 외부로 배출하는 기능을 한다.
제어부(260)는 전반적인 시스템의 동작을 제어하되, 후술하는 바와 같이 상기 제1 가스 또는 제2 가스의 농도에 기반하여 미리 설정된 농도값으로 상기 혼합탱크(240)에서의 도펀트 가스 혼합을 제어하도록 구성된다.
상기 제1 가스 유입라인(210)은, 상기 제1 가스 유입라인(210)을 개폐하는 제1 밸브(MV1); 상기 제1 가스의 농도를 측정하는 가스 농도 센서(203); 및 상기 제1 가스의 유량을 제어하는 제1 유량 제어기(MFC1)를 포함할 수 있다.
여기서, 가스 농도 센서(203)는 VEECO사에서 판매하는 피에조콘(PIEZOCON : PZC) 가스 농도 센서가 사용될 수 있으며, 높은 정확도와 반복 가능한 실시간 농도측정을 입증했다.
상기 제1 가스 유입라인(210)은 가스 농도 센서(203) 후단에 연결되어 제1 가스 유입라인(210) 내의 가스 압력을 측정하는 제1 가스압력센서(PT1)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가스 유입라인(210)은 제1 유량 제어기(MFC1) 전단에 설치되어 제1 유량 제어기(MFC1)로의 제1 가스의 공급을 단속하는 제1 에어밸브(AV1)와, 제1 유량 제어기(MFC1) 후단에 설치되어 혼합탱크(240)로의 제1 가스의 공급을 단속하는 제2 에어밸브(AV2)를 포함할 수 있다.
상기 제2 가스 유입라인(220)은, 상기 제2 가스 유입라인(220)을 개폐하는 제2 밸브(MV2); 및 상기 제2 가스의 유량을 제어하는 제2 유량 제어기(MFC2)를 포함할 수 있다.
상기 제2 가스 유입라인(220)은 제2 밸브(MV2) 후단에 연결되어 제2 가스 유입라인(220) 내의 가스 압력을 측정하는 제2 가스압력센서(PT2)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 가스 유입라인(220)은 제2 유량 제어기(MFC2) 전단에 설치되어 제2 유량 제어기(MFC2)로의 제2 가스의 공급을 단속하는 제3 에어밸브(AV3)와, 제2 유량 제어기(MFC2) 후단에 설치되어 혼합탱크(240)로의 제2 가스의 공급을 단속하는 제4 에어밸브(AV4)를 포함할 수 있다.
상기 배출라인(250)은, 외부로 배출되는 상기 도펀트 가스 혼합물의 압력을 조절하는 압력 조절기(204); 및 상기 배출라인(250)을 개폐하는 제3 밸브(MV3)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배출라인(250)은 압력 조절기(204) 전단에 연결되어 배출라인(220) 내의 압력 조절 이전의 가스 압력을 측정하는 제3 가스압력센서(PT3)와, 압력 조절기(204) 후단에 연결되어 배출라인(220) 내의 압력 조절 이후의 가스 압력을 측정하는 제4 가스압력센서(PT4)를 포함할 수 있다.
미설명 부호 270은 퍼징 동작시 N2와 같은 퍼지 가스를 유동시켜 제1 내지 제3 가스 유입라인(210, 220, 230) 내에서 세정혼합가스를 외부로 배출하는 벤트라인이다.
상기 제어부(260)의 제어에 의해 경고음을 발생하는 경고음 발생부(205)를 더 포함할 수도 있다.
상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 미리 설정된 개방율로 고정한 후에 상기 가스 농도 센서(203)에서 측정된 상기 제1 가스의 농도에 따라 상기 제1 유량 제어기(MFC1)의 개방율을 결정하도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 99.3% 내지 99.7%로 고정하도록 제어할 수 있다.
가장 바람직하게는, 상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 99.5%로 고정하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유량 제어기(MFC) 풀 스케일(Full Scale)) 및 아웃렛(Outlet) 농도를 예로 들면 다음과 같다.
MFC Open율 MFC Flow Rate 도펀트 가스
생산량
MFC F/S INPUT
농도		 MFC1
(PH3)		 MFC2
(H2)		 OUTLET
농도		 MFC1
(PH3)		 MFC2
(H2)		 OUTPUT
PH3: 100 sccm
H2:100 sccm		 1% 23.97% 99.50% 60 ppm 24.0 sccm 3980 sccm 4.0 lpm
1% 80.56% 99.50% 200 ppm 80.6 sccm 3980 sccm 4.0 lpm
상기 [표 1]에서, 제1 가스는 PH3이고, 제2 가스는 H2이며, 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율은 99.50%로 고정되고 있는 반면, 제1 유량 제어기(MFC1)의 개방율은 OUTLET 농도에 따라 서로 다르게 결정되고 있음을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 혼합탱크(240)의 내부에는 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터 유입되는 제1 및 제2 가스의 혼합을 수행하도록 구성된 정지형 믹서유닛(270)을 설치하고 있다.
상기 정지형 믹서유닛(270)은 다수 개의 유체혼합을 할 수 있는 혼합유닛으로서, 회전부나 특별한 동력없이 튜브내를 통과하는 것만으로 연속적이고 균일하게 혼합시켜 주는 기능을 수행한다,
도 4를 참조하면, 상기 정지형 믹서유닛(270)은 비틀림 날개부재(272)와, 유도부재(273)와, 확산부재(274)를 포함하여 구성된다.
비틀림 날개부재(272)는 원통형 혼합튜브(271)의 길이방향을 따라 배치되어 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 혼합가스가 충돌 및 선회이동 가능하도록 구성된다.
여기서, 원통형 혼합튜브(271)의 내부면에는 통과하는 가스의 마찰저항을 감소시키도록 테프론 코팅층이 구비될 수 있다.
다른 실시예에서, 원통형 혼합튜브(271)의 내부면 이외에도 비틀림 날개부재(272)의 표면에도 테프론 코팅층이 구비되어, 통과하는 가스의 마찰저항을 추가로 감소시킬 수 있다.
유도부재(273)는 상기 비틀림 날개부재(272)의 전단에 배치되어 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 혼합가스를 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽으로 유도하는 기능을 한다.
확산부재(274)는 상기 유도부재(273)의 후단에 배치되어 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽으로 혼합가스를 확산시키는 기능을 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 비틀림 날개부재(272)는 180°비틀어진 제1 비틀림 날개(272a) 및 상기 제1 비틀림 날개(272a)와는 반대방향으로 180°비틀어진 제2 비틀림 날개(272b)가 교차하며 직렬로 연결되어 이루어지고, 이때 제1 비틀림 날개(272a)와 연결되는 제2 비틀림 날개(272b)는 끝단이 서로 90°각도로 어긋나게 연결된다. 여기서, 제1 비틀림 날개(272a) 및 상기 제1 비틀림 날개(272a)의 각각에서는 나선 형상의 가스 유동경로(277)를 생성하여 혼합효율을 증가시킨다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 유도부재(273)는 상기 제3 가스 유입라인(230)과 연통된 인렛(273a) 및 상기 인렛(273a)을 통해 유입된 혼합가스를 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽을 향하여 배출하는 아웃렛(273b)을 가지며, 상기 인렛(273a)과 아웃렛(273b)을 연결하는 내부의 유로(273c)가 상기 인렛 쪽에서 상기 아웃렛 쪽으로 갈수록 테이퍼지는 형상을 가진다.
상기 확산부재(274)는 상기 유도부재(273)의 상기 아웃렛(273b)과 대향하도록 배치되는데, 상기 유도부재(273)로부터 상기 혼합튜브(271) 쪽으로 배출된 혼합가스를 확산시키는 다수개의 관통홀(미도시)을 구비하며, 이때 상기 관통홀은 관통홀의 인렛 쪽에서 관통홀의 아웃렛 쪽으로 갈수록 직경이 축소되는 테이퍼 형태로 이루어져서 혼합가스가 상기 관통홀을 통과하면서 압축될 수 있도록 하여 혼합효율을 증가시키도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다수 개의 제1 비틀림 날개(272a) 및 제2 비틀림 날개(272b)로 이루어지는 비틀림 날개부재(272)는 혼합튜브(271)의 축방향으로 직렬로 배열되어 있다. 직렬의 제1 비틀림 날개(272a) 및 제2 비틀림 날개(272b)는 번갈아 우측과 좌측으로 나선형으로 비틀린 배향, 즉 교호적으로 회전하는 방향(275, 276)을 가지고 있으며, 또한 혼합튜브(271)를 통과하는 가스의 운동 및 회전(278)을 가질 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 가스는 비틀림 날개부재(272)에 의해 연속하여 뒤틀리고 분할되어 혼합이 이루어진다
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 하우징
110 : 표시부
200 : 도펀트 가스 혼합유닛
210 : 제1 가스 유입라인
220 : 제2 가스 유입라인
230 : 제3 가스 유입라인
240 : 혼합탱크
250 : 배출라인
260 : 제어부

Claims (6)

  1. 외형을 이루는 하우징(100);
    상기 하우징(100) 내에 구비되어, 외부에서 주입되는 제1 가스 및 제2 가스를 공급받아, 상기 제1 가스 및 제2 가스의 유입량을 조절하여 상기 제1 가스와 상기 제2 가스가 미리 설정된 혼합 비율로 혼합된 도펀트 가스 혼합물을 제공하는 도펀트 가스 혼합유닛(200); 및
    상기 하우징(100)의 일측 표면에 구비되어 제어부(260)에서 출력된 상기 도펀트 가스 혼합유닛의 상태정보를 작업자에게 표시하는 표시부(110)를 포함하고,
    상기 도펀트 가스 혼합유닛(200)은,
    제1 가스 공급부(201)에 결합되어 제1 가스를 유입시키는 제1 가스 유입라인(210);
    제2 가스 공급부(202)에 결합되어 제2 가스를 유입시키는 제2 가스 유입라인(220);
    상기 제1 가스 유입라인(210)에서 유입된 제1 가스와 상기 제2 가스 유입라인(220)에서 유입된 제2 가스를 유입시키는 제3 가스 유입라인(230);
    상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 제1 및 제2 가스를 혼합시켜 도펀트 가스 혼합물을 생성 및 저장하는 혼합탱크(240);
    상기 혼합탱크(240)에 저장된 상기 도펀트 가스 혼합물을 외부로 배출하는 배출라인(250); 및
    전반적인 시스템의 동작을 제어하되, 상기 제1 가스 또는 제2 가스의 농도에 기반하여 미리 설정된 농도값으로 상기 혼합탱크(240)에서의 도펀트 가스 혼합을 제어하도록 구성된 상기 제어부(260)를 포함하고,
    상기 제1 가스 유입라인(210)은,
    상기 제1 가스 유입라인(210)을 개폐하는 제1 밸브(MV1);
    상기 제1 가스의 농도를 측정하는 가스 농도 센서(203); 및
    상기 제1 가스의 유량을 제어하는 제1 유량 제어기(MFC1)를 포함하고,
    상기 제2 가스 유입라인(220)은,
    상기 제2 가스 유입라인(220)을 개폐하는 제2 밸브(MV2); 및
    상기 제2 가스의 유량을 제어하는 제2 유량 제어기(MFC2)를 포함하고,
    상기 배출라인(250)은,
    외부로 배출되는 상기 도펀트 가스 혼합물의 압력을 조절하는 압력 조절기(204); 및
    상기 배출라인(250)을 개폐하는 제3 밸브(MV3)를 포함하며,
    상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 미리 설정된 개방율로 고정한 후에 상기 가스 농도 센서(203)에서 측정된 상기 제1 가스의 농도에 따라 상기 제1 유량 제어기(MFC1)의 개방율을 결정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 도펀트 가스 혼합 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스는 게르마늄(Ge), 보론(B) 및 인(P) 중 어느 하나를 포함하는 도펀트 종의 수소화물 가스이며,
    상기 제2 가스는 수소(H2) 또는 수소-함유 가스 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 도펀트 가스 혼합 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 99.3% 내지 99.7%로 고정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 도펀트 가스 혼합 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(260)는 상기 제2 유량 제어기(MFC2)의 개방율을 99.5%로 고정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 도펀트 가스 혼합 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합탱크(240)의 내부에는 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터 유입되는 제1 및 제2 가스의 혼합을 수행하도록 구성된 정지형 믹서유닛(270)을 설치하고, 상기 정지형 믹서유닛(270)은,
    원통형 혼합튜브(271)의 길이방향을 따라 배치되어 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 혼합가스가 충돌 및 선회이동 가능하도록 구성된 비틀림 날개부재(272);
    상기 비틀림 날개부재(272)의 전단에 배치되어 상기 제3 가스 유입라인(230)으로부터의 혼합가스를 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽으로 유도하는 유도부재(273); 및
    상기 유도부재(273)의 후단에 배치되어 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽으로 혼합가스를 확산시키는 확산부재(274)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도펀트 가스 혼합 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비틀림 날개부재(272)는 180°비틀어진 제1 비틀림 날개(272a) 및 상기 제1 비틀림 날개(272a)와는 반대방향으로 180°비틀어진 제2 비틀림 날개(272b)가 교차하며 직렬로 연결되어 이루어지고, 제1 비틀림 날개(272a)와 연결되는 제2 비틀림 날개(272b)는 끝단이 서로 90°각도로 어긋나게 연결되며,
    상기 유도부재(273)는 상기 제3 가스 유입라인(230)과 연통된 인렛(273a) 및 상기 인렛(273a)을 통해 유입된 혼합가스를 상기 원통형 혼합튜브(271) 쪽을 향하여 배출하는 아웃렛(273b)을 가지며, 상기 인렛(273a)과 아웃렛(273b)을 연결하는 내부의 유로(273c)가 상기 인렛 쪽에서 상기 아웃렛 쪽으로 갈수록 테이퍼지는 형상을 가지며,
    상기 확산부재(274)는 상기 유도부재(273)의 상기 아웃렛(273b)과 대향하도록 배치되고, 상기 유도부재(273)로부터 상기 혼합튜브(271) 쪽으로 배출된 혼합가스를 확산시키는 다수개의 관통홀(미도시)을 구비하되, 상기 관통홀은 관통홀의 인렛 쪽에서 관통홀의 아웃렛 쪽으로 갈수록 직경이 축소되는 테이퍼 형태로 이루어져서 혼합가스가 상기 관통홀을 통과하면서 압축될 수 있는 것을 특징으로 하는 도펀트 가스 혼합 시스템.
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