KR102553017B1 - 불활성 기체의 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 공정설비에 불활성 기체를 유동시키는 불활성 기체의 공급장치에 관한 것으로서, 불활성 기체를 공급하는 공급부와, 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부와, 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량조절부와, 불활성 기체를 배출하는 배출부와, 배출되는 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 감지하는 감지부와, 불활성 기체의 배출량을 조절하는 배출조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 공급부 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부를 구비함으로써, FOUP 내부에 불활성 기체를 가열해서 공급하여 FOUP 내부의 습도를 일정하게 관리할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

불활성 기체의 공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING INERT GAS}
본 발명은 불활성 기체의 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 공정설비에 불활성 기체를 유입 및 유출에 의해 유동시키는 불활성 기체의 공급장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 제조 공정이나 소자 집적을 위한 노광, 증착, 식각 등 반도체 공정이 진행되는 과정에 서 각종 오염물에 의해 표면이 오염될 수 있다. 이러한 오염을 방지하고 공정 속도의 향상 등을 위해서 실리콘 웨이퍼는 다수개가 웨이퍼 카세트(Wafer Cassette)에 적층된 상태로 웨이퍼 제조 공정이나 반도체 공정동안 이동하거나 카세트에 적층된 상태로 포장되어 출하된다.
일반적으로 반도체 소자 제조용 재료로 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼(wafer)는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.
이러한 웨이퍼는, 다결정의 실리콘을 단결정 실리콘 잉곳(ingot)으로 성장시킨 다음, 실리콘 잉곳을 웨이퍼의 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정과, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정과, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정과, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱(polishing) 공정과, 웨이퍼를 세정하는 세정 공정(cleaning) 등을 거쳐 제조되며 이러한 웨이퍼는 웨이퍼 카세트에 포장되어 출하된다.
또한, 반도체 디바이스 제조 공정에서는, 파티클이 없고 케미컬 성분이 없는 웨이퍼의 반송 환경이 요구되고 있고, FOUP(Front-Opening Unified Pod)라고 불리는 밀폐식의 수용 용기와, 처리 장치 사이에서 웨이퍼의 수수를 행하는 일반적으로 EFEM(Equipment Front End Module)이라고 칭해지는 반송실이 사용되고 있다.
반송실에서는, 통상, 상부에 설치된 FFU(Fun Filter Unit)로 클린룸 내의 프레시한 외기를 흡입하여, 내부를 다운 플로우시켜서 바닥면으로부터 외부로 배출함으로써 일정한 깨끗한 분위기를 안정적으로 얻을 수 있다.
또한 최근 들어, 반도체 디바이스 구조의 미세화가 진행함에 따라서, 수분, 산소, 케미컬 성분 등으로부터 받는 영향이 더욱 문제시되게 되었고, 이들에 대해서는, 반송실 내부를 불활성 가스인 N2(질소) 가스에 의해 치환하여, N2 분위기 하에서 웨이퍼의 반송을 행하는 것이 제안되어 있다.
그 경우, N2 가스의 소비량을 적게하여 러닝 코스트의 억제를 도모하기 위해서는, 프레시한 N2 가스의 공급량을 적게 하면서 내부에서의 청정을 유지할 필요성으로부터, 필터를 통과시키면서 N2 가스를 순환시키게 된다.
또한, 순환하는 N2 가스 내에서 케미컬 성분을 효율적으로 제거하기 위하여 케미컬 필터를 설치하고 반송실 내에는, 처리 장치에 의해 프로세스 처리된 웨이퍼에 의해 케미컬 성분이 딸려 오는 경우가 있기 때문에, 케미컬 필터를 사용하여 이러한 케미컬 성분을 효율적으로 제거하여, 더한층 청정한 분위기로 유지하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어 컨테이너가 없는 기판, 또는 FOUP와 같은 컨테이너에 배치된 기판을 저장하는 것과 같은, 반도체 기판을 저장하는데 사용될 수 있으나 스토커 내부의 청결도를 유지하기 위해, 오염을 방지하기 위해 스토커 내에 퍼지 가스가 제공될 수 있고, 컨테이너 및 스토커의 청결도를 개선하는 것이 필요하게 되나, 종래의 FOUP에는 유량의 제어와 이를 통한 습도제어(Control)가 되지 않고, 습도의 모니터링(Monitoring)과 제어가 되지 않는다는 문제가 있었다.
또한, 불활성 기체의 퍼지(Purge)시 FOUP의 내부 습도값의 하강 시간이 매우 오래 걸리고, 최대로 하강 가능한 습도가 5% 내외이므로 습도의 제어량이 미흡하다는 문제도 있었고, FOUP의 도어(Door)의 개방을 통한 불활성 기체 외부 유출로 인해 환경안전 기준에 미흡하게 되는 문제점도 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0069526호 (2015년06월23일) 대한민국 공개특허 제10-2018-0098448호 (2018년09월04일) 대한민국 공개특허 제10-2018-0059914호 (2018년06월05일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 공급부 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부를 구비함으로써, FOUP 내부에 불활성 기체를 가열해서 공급하여 FOUP 내부의 습도를 일정하게 관리할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 PID 제어하는 PID 제어기를 제어부로 구비함으로써, 습도 센서의 실시간 데이터를 이용하여 MFC의 불활성 기체 유량 및 불활성 기체의 온도를 제어하고 이를 통하여 FOUP 내부의 습도를 제어할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공급부로서 공급배관과 밸브와 조절기와 압력계와 필터를 구비함으로써, 실시간의 습도센서를 이용한 데이터를 기준해서 실시간 습도제어를 통해 불활성 기체의 공급유량을 실시간으로 제어할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가열부로서 공급배관의 내부에 삽입되어 있는 열선 및 히트바 중 적어도 하나를 구비함으로써, 공급배관으로 공급되는 불활성 기체를 순간적으로 가열할 수 있는 가열시스템과 배관시스템을 구축하여 반도체 증착 공정에서의 수율을 극대화 할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배출부로서 배출배관과 밸브와 조절기와 압력계와 유량계를 구비함으로써, 배출배관에 CDA를 투입하여 실시간의 습도센서를 이용한 데이터를 기준해서 실시간 습도제어를 통해 불활성 기체의 배출유량을 실시간으로 제어할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 감지부로서 습도센서와 센서보드를 구비함으로써, FOUP 내부의 습도를 모니터링할 수 있고, 배출배관의 습도를 실시간으로 정확히 측정하면서 실링에 의해 누설을 방지하고 실시간으로 습도를 모니터링 할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배출부에서 불활성 기체를 신속 배출시키는 기체 배출기를 배출부에 구비함으로써, 배출배관에 CDA를 투입하여 FOUP 내부에 정체되어 FOUP의 도어로 누출되는 불활성 기체를 신속 배출시켜 환경오염을 방지할 수 있는 불활성 기체의 공급장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 공정설비에 불활성 기체를 유동시키는 불활성 기체의 공급장치로서, 반도체 공정설비의 일방에 설치되어, 불활성 기체를 공급하는 공급부(10); 상기 공급부(10)에 설치되어, 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부(20); 상기 공급부(10)에 설치되어, 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량조절부(30); 반도체 공정설비의 일방에 설치되어, 불활성 기체를 배출하는 배출부(40); 상기 배출부(40)에 설치되어, 배출되는 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 감지하는 감지부(50); 및 상기 배출부(40)에 설치되어, 불활성 기체의 배출량을 조절하는 배출조절부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 가열부(20)와 상기 유량조절부(30)와 상기 감지부(50)에 접속되어, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 제어하는 제어부(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부(70)는, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 PID(Proportional Integral Derivation) 제어하는 PID 제어기로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 공급부(10)는, 반도체 공정설비의 유입구에 연결되는 공급배관; 상기 공급배관의 상류에 설치되어, 상기 공급배관을 개폐하는 제1 밸브; 상기 공급배관의 상류에 설치되어, 상기 공급배관의 유압을 측정하는 제1 압력계; 상기 공급배관의 하류에 설치되어, 상기 공급배관을 개폐하는 제2 밸브; 상기 공급배관의 하류에 설치되어, 상기 공급배관의 유압을 측정하는 제2 압력계; 및 상기 공급배관의 하류에 설치되어, 상기 공급배관을 유동하는 불활성 기체를 필터링하는 필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 가열부(20)는, 상기 공급부(10)의 공급배관의 내부에 삽입되어 있는 열선 및 히트바 중 적어도 하나로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 유량조절부(30)는, 상기 가열부(20)의 상류에 설치되어 상기 감지부(50)의 감지결과에 의거해서 상기 가열부(20)에 공급되는 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량제어기로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배출부(40)는, 반도체 공정설비의 유출구에 연결되는 배출배관; 상기 배출배관의 분기관의 상류에 설치되어, 상기 분기관에 CDA(Clean Dry Air)를 공급하도록 상기 분기관을 개폐하는 제3 밸브; 상기 배출배관의 분기관의 하류에 설치되어, 상기 분기관에 CDA(Clean Dry Air)를 공급량을 조절하는 제4 밸브; 상기 배출배관의 분기관에 설치되어, 상기 분기관의 유압을 측정하는 제3 압력계; 상기 배출배관의 상류에 설치되어, 상기 배출배관을 개폐하는 제5 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 감지부(50)는, 상기 배출부(40)에 배출되는 불활성 기체의 습도를 실시간으로 감지하는 습도센서; 및 상기 습도센서에 누전이 발생되기 않도록 보드화한 센서모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배출조절부(60)는, 상기 배출부(40)에 설치되어 상기 배출부(40)에서 불활성 기체를 신속 배출시키는 기체 배출기로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 공급부 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부를 구비함으로써, FOUP 내부에 불활성 기체를 가열해서 공급하여 FOUP 내부의 습도를 일정하게 관리할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 PID 제어하는 PID 제어기를 제어부로 구비함으로써, 습도 센서의 실시간 데이터를 이용하여 MFC의 불활성 기체 유량 및 불활성 기체의 온도를 제어하고 이를 통하여 FOUP 내부의 습도를 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 공급부로서 공급배관과 밸브와 조절기와 압력계와 필터를 구비함으로써, 실시간의 습도센서를 이용한 데이터를 기준해서 실시간 습도제어를 통해 불활성 기체의 공급유량을 실시간으로 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 가열부로서 공급배관의 내부에 삽입되어 있는 열선 및 히트바 중 적어도 하나를 구비함으로써, 공급배관으로 공급되는 불활성 기체를 순간적으로 가열할 수 있는 가열시스템과 배관시스템을 구축하여 반도체 증착 공정에서의 수율을 극대화 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 배출부로서 배출배관과 밸브와 조절기와 압력계와 유량계를 구비함으로써, 배출배관에 CDA를 투입하여 실시간의 습도센서를 이용한 데이터를 기준해서 실시간 습도제어를 통해 불활성 기체의 배출유량을 실시간으로 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 감지부로서 습도센서와 센서보드를 구비함으로써, FOUP 내부의 습도를 모니터링할 수 있고, 배출배관의 습도를 실시간으로 정확히 측정하면서 실링에 의해 누설을 방지하고 실시간으로 습도를 모니터링 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 배출부에서 불활성 기체를 신속 배출시키는 기체 배출기를 배출부에 구비함으로써, 배출배관에 CDA를 투입하여 FOUP 내부에 정체되어 FOUP의 도어로 누출되는 불활성 기체를 신속 배출시켜 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 가열부를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 저면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 측면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 상면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 가열부를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 저면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치의 감지부를 나타내는 상면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 불활성 기체의 공급장치는, 공급부(10), 가열부(20), 유량조절부(30), 배출부(40), 감지부(50), 배출조절부(60) 및 제어부(70)를 포함하여 이루어져, 로드포트모듈(LPM; Load Port Module), EFEM(Equipment Front End Module), 풉(POUP; Front Opening Unified Pod) 등과 같은 반도체 공정설비(100)의 유입구(110)와 유출구(120)에 불활성 기체를 유동시키는 빌트인 퍼지 시스템(built in purge system)과 같은 불활성 기체의 공급장치이다.
공급부(10)는, 반도체 공정설비(100)의 일방에 설치되어 불활성 기체를 공급하는 공급수단으로서, 공급배관(11), 제1 밸브(12), 제1 조절기(13), 제1 압력계(14), 제2 밸브(15), 필터(16), 제2 압력계(17)로 이루어져 있다.
공급배관(11)은, 반도체 공정설비(100)의 유입구(110)에 연결되는 배관부재로서, 질소가스(N2) 등과 같은 불활성 기체의 공급원이나 저장조로부터 연통되어 불활성 기체를 공급하게 된다.
제1 밸브(12)는, 공급배관(11)의 상류에 설치되어 공급배관(11)을 개폐하는 밸브부재로서, 이러한 제1 밸브(12)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 공급배관(11)을 자동으로 개폐하는 오토밸브로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제1 조절기(13)는, 공급배관(11)의 상류에 설치되어 공급배관(11)의 유압을 조절하는 조절수단으로서, 이러한 제1 조절기(13)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 공급배관(11)의 유압을 조절하는 유압조절기로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제1 압력계(14)는, 공급배관(11)의 상류에 설치되어 공급배관(11)의 유압을 측정하는 측정수단으로서, 이러한 제1 압력계(14)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 공급배관(11)의 유압을 측정하는 압력계로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제2 밸브(15)는, 공급배관(11)의 하류에 설치되어 공급배관(11)을 개폐하는 밸브부재로서, 이러한 제2 밸브(15)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 공급배관(11)을 자동으로 개폐하는 오토밸브로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
필터(16)는, 공급배관(11)의 하류에 설치되어 공급배관(11)을 유동하는 불활성 기체를 필터링하는 필터링수단으로서, 이러한 필터(16)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 공급배관(11)을 따라 공급되는 불활성 기체를 필터링하는 필터로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제2 압력계(17)는, 공급배관(11)의 하류에 설치되어 공급배관(11)의 유압을 측정하는 측정수단으로서, 이러한 제2 압력계(17)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 공급배관(11)의 유압을 측정하는 압력계로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
가열부(20)는, 공급부(10)에 설치되어 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열수단으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이 이러한 가열부(20)로는 공급부(10)의 공급배관(11)의 내부에 삽입되어 있는 열선(21) 및 히트바(22) 중 적어도 하나로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
열선(21)은, 공급부(10)의 공급배관(11)의 내부에 삽입되어 있는 와이어 형상의 가열부재로서, 열선의 내부 온도가 대략 300℃로 열선이 불활성 기체를 직접 히팅(Heating)하는 구조로 이루어져 있다.
히트바(22)는, 공급부(10)의 공급배관(11)의 내부에 삽입되어 있는 막대 형상의 가열부재로서, 공급배관(11)의 내부에 히트바(Heat Bar)를 직접 삽입한 구조로 이루어져 있다.
따라서 이러한 가열부(20)에 의하면, 반도체 공정설비와 불활성 기체의 습도 개선 효과를 위해 N2 등과 같은 불활성 기체의 공급단에 불활성 기체를 가열할 수 있는 히팅유닛(Heating Unit)을 설치하여 습도를 조절하게 된다.
유량조절부(30)는, 공급부(10)에 설치되어 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량조절수단으로서, 가열부(20)의 상류에 설치되어 감지부(50)의 감지결과에 의거해서 가열부(20)에 공급되는 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량제어기로 이루어져 있다. 이러한 유량조절부(30)의 유량제어기로는 MFC(Mass Flow Controller)로 이루어져 있는 것도 가능함은 물론이다.
이와 같이, 유량을 제어할 수 있는 MFC는 습도센서의 값을 실시간으로 입력받은 제어부(70)의 PID(Proportional Integral Derivation) 보드(Board)가 풉(POUP; Front Opening Unified Pod) 등과 같은 반도체 공정설비(100)의 내부 습도를 일정하게 제어하기 위하여 유량을 제어하게 된다.
배출부(40)는, 반도체 공정설비의 일방에 설치되어 불활성 기체를 배출하는 배출수단으로서, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 배출배관(41), 제3 밸브(42), 제2 조절기(43), 제3 압력계(44), 제4 밸브(45), 제5 밸브(46), 유량계(47)로 이루어져 있다.
배출배관(41)은, 반도체 공정설비(100)의 유출구(120)에 연결되는 배관으로서, 질소가스(N2) 등과 같은 불활성 기체의 공급원이나 저장조로부터 반도체 공정설비(100)의 내부를 유동한 불활성 기체를 배출시키게 된다.
제3 밸브(42)는, 배출배관(41)의 분기관의 상류에 설치되어 분기관에 CDA(Clean Dry Air)를 공급하도록 분기관을 개폐하는 밸브부재로서, 이러한 제3 밸브(42)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 배출배관(41)의 분기관을 자동으로 개폐하는 오토밸브로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제2 조절기(43)는, 배출배관(41)의 분기관에 설치되어 분기관의 유압을 조절하는 조절수단으로서, 이러한 제2 조절기(43)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 배출배관(41)의 분기관의 유압을 조절하는 유압조절기로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제3 압력계(44)는, 배출배관(41)의 분기관에 설치되어 분기관의 유압을 측정하는 측정수단으로서, 이러한 제3 압력계(44)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 배출배관(41)의 분기관의 유압을 측정하는 압력계로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제4 밸브(45)는, 배출배관(41)의 분기관의 하류에 설치되어 분기관에 CDA(Clean Dry Air)를 공급량을 조절하는 밸브부재로서, 이러한 제4 밸브(45)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 배출배관(41)의 분기관을 자동으로 개폐하는 오토밸브로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제5 밸브(46)는, 배출배관(41)의 상류에 설치되어 배출배관(41)을 개폐하는 밸브부재로서, 이러한 제5 밸브(46)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 배출배관(41)을 자동으로 개폐하는 오토밸브로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
유량계(47)는, 배출배관(41)의 상류에 설치되어 배출되는 불활성 기체의 유량을 측정하는 유량측정수단으로서, 이러한 유량계(47)로는 반도체 공정설비(100)의 공정에 따라 배출배관(41)으로 배출되는 불활성 기체의 유량을 측정하는 유량측정계(flow meter)로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
감지부(50)는, 배출부(40)에 설치되어 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 감지하는 감지수단으로서, 센서하우징(51), 인입구(52), 토출구(53), 리크방지링(54), 센서모듈(55) 및 센서커버(56)로 이루어져 있다.
센서하우징(51)은, 배출부(40)의 상류에 설치되어 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 통과하는 하우징부재로서, 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 통과시키면서 감지하도록 연통로가 형성된 하우징으로 이루어져 있다.
인입구(52)는, 센서하우징(51)의 일방에 설치되어 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 인입되는 입구부위로서, 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 통과시키면서 감지하도록 연통로의 입구로 형성되어 있다.
토출구(53)는, 센서하우징(51)의 타방에 설치되어 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 센서모듈(55)을 통과해서 토출되는 출구부위로서, 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 통과시키면서 감지하도록 연통로의 출구로 형성되어 있다.
리크방지링(54)은, 센서하우징(51)의 하방에 설치되어 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 외부로 누출되는 리크를 방지하는 리크방지부재로서, 센서하우징(51)의 하부에 기밀을 유지하도록 설치되어 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 외부로 누출되는 리크를 방지하게 된다.
센서모듈(55)은, 배출부(40)에 배출되는 불활성 기체의 온도와 습도를 실시간으로 감지하는 온도센서 및 습도센서를 구비한 모듈로서, 온도센서와 습도센서에 누전이 발생되기 않도록 보드화한 센서모듈로 이루어져 있다.
센서커버(56)는, 센서하우징(51)의 상방에 설치되어 센서모듈(55)을 커버링하면서 공정설비(100)에서 배출되는 불활성 기체가 외부로 누출되는 리크를 방지하는 리크방지수단으로서, 센서하우징(51)의 상부를 커버링하게 된다.
이러한 감지부(50)는, 반도체칩(Chip)으로 생산된 습도센서를 리크(Leak)가 발생하기 않도록 보드(Board)화 시키며, 이를 불활성 기체의 리크(Leak)가 발생하지 않는 하우징 블럭(Block)에 내장하며, 이와 같이 리크(Leak)가 발생하지 않는 블럭(Block)은 흐름이 발생하는 배관 내 습도를 매우 정확하게 실시간으로 리딩(Reading)하며, 이러한 데이터(Data)를 기준으로 습도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
배출조절부(60)는, 배출부(40)에 설치되어, 불활성 기체의 배출량을 조절하는 배출조절수단으로서, 이러한 배출조절부(60)로는 배출부(40)에 설치되어 배출부(40)에서 불활성 기체를 신속 배출시키는 기체 배출기(ejector)로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
이러한 배출조절부(60)에는 CDA(Clean Dry Air)를 공급하도록 분기관이 연결되어 배출배관(41)을 통해서 불활성 기체와 CDA(Clean Dry Air)를 함께 배출시키게 된다.
제어부(70)는, 가열부(20)와 유량조절부(30)와 감지부(50)에 접속되어 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 제어하는 제어수단이다.
이러한 제어부(70)로는, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 PID(Proportional Integral Derivation) 제어하는 PID(Proportional Integral Derivation) 제어기로 이루어져 있는 것이 가능함은 물론이다.
제어부(70)에 의하면, 습도제어용 PID 보드(Board)에서 실시간으로 수집된 습도 데이터(Data)를 기준으로 유량조절부(30)의 MFC에서 불활성기체의 유량과 불활성 기체의 온도를 제어하여 습도를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 불활성 기체의 공급장치는, FOUP 내부의 습도를 실시간으로 모니터링(Monitoring) 할 수 있고, 불활성 기체의 유량제어와 가열 시스템(Heating System)을 통한 실시간 수집된 FOUP 내부의 습도 기반으로 습도 제어가 가능하게 된다.
또한, 가열된 불활성 기체의 영향으로 FOUP 내부의 습도가 매우 빠르게 하강하게 되며, 특히 기존의 시스템에서 습도 10%의 도달시 대략 750sec이 소요되나, 본 발명의 시스템에 의하면 습도 5%의 도달시 대략 600sec이 소요되는 것으로 파악되고 있다.
또한, FOUP 내부의 최저 습도 도달점이 향상되며. 특히 기존의 시스템에서 1시간 소요시 습도가 대략 5%에 도달하나 본 발명의 시스템에서 1시간 소요시 습도가 대략 1%에 도달하게 되며, FOUP 내부에 체류된 불활성 기체를 배출하여 FOUP의 도어를 통하여 배출되는 불활성 기체의 양을 최소화 하여 환경 안전기준에 부합할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 공급부 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부를 구비함으로써, FOUP 내부에 불활성 기체를 가열해서 공급하여 FOUP 내부의 습도를 일정하게 관리할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 PID 제어하는 PID 제어기를 제어부로 구비함으로써, 습도 센서의 실시간 데이터를 이용하여 MFC의 불활성 기체 유량 및 불활성 기체의 온도를 제어하고 이를 통하여 FOUP 내부의 습도를 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 공급부로서 공급배관과 밸브와 조절기와 압력계와 필터를 구비함으로써, 실시간의 습도센서를 이용한 데이터를 기준해서 실시간 습도제어를 통해 불활성 기체의 공급유량을 실시간으로 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 가열부로서 공급배관의 내부에 삽입되어 있는 열선 및 히트바 중 적어도 하나를 구비함으로써, 공급배관으로 공급되는 불활성 기체를 순간적으로 가열할 수 있는 가열시스템과 배관시스템을 구축하여 반도체 증착 공정에서의 수율을 극대화 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 배출부로서 배출배관과 밸브와 조절기와 압력계와 유량계를 구비함으로써, 배출배관에 CDA를 투입하여 실시간의 습도센서를 이용한 데이터를 기준해서 실시간 습도제어를 통해 불활성 기체의 배출유량을 실시간으로 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 감지부로서 습도센서와 센서보드를 구비함으로써, FOUP 내부의 습도를 모니터링할 수 있고, 배출배관의 습도를 실시간으로 정확히 측정하면서 실링에 의해 누설을 방지하고 실시간으로 습도를 모니터링 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 배출부에서 불활성 기체를 신속 배출시키는 기체 배출기를 배출부에 구비함으로써, 배출배관에 CDA를 투입하여 FOUP 내부에 정체되어 FOUP의 도어로 누출되는 불활성 기체를 신속 배출시켜 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 공급부 20: 가열부
30: 유량조절부 40: 배출부
50: 감지부 60: 배출조절부
70: 제어부

Claims (9)

  1. 반도체 공정설비에 불활성 기체를 유동시키는 불활성 기체의 공급장치로서,
    반도체 공정설비의 일방에 설치되어, 불활성 기체를 공급하는 공급부(10);
    상기 공급부(10)에 설치되어, 불활성 기체를 승온시키도록 가열하는 가열부(20);
    상기 공급부(10)에 설치되어, 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량조절부(30);
    반도체 공정설비의 일방에 설치되어, 불활성 기체를 배출하는 배출부(40);
    상기 배출부(40)에 설치되어, 배출되는 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 감지하는 감지부(50); 및
    상기 배출부(40)에 설치되어, 불활성 기체의 배출량을 조절하는 배출조절부(60);를 포함하고,
    상기 배출부(40)는,
    반도체 공정설비의 유출구에 연결되는 배출배관;
    상기 배출배관의 분기관의 상류에 설치되어, 상기 분기관에 CDA(Clean Dry Air)를 공급하도록 상기 분기관을 개폐하는 제3 밸브;
    상기 배출배관의 분기관의 하류에 설치되어, 상기 분기관에 CDA(Clean Dry Air)를 공급량을 조절하는 제4 밸브;
    상기 배출배관의 분기관에 설치되어, 상기 분기관의 유압을 측정하는 제3 압력계;
    상기 배출배관의 상류에 설치되어, 상기 배출배관을 개폐하는 제5 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부(20)와 상기 유량조절부(30)와 상기 감지부(50)에 접속되어, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 제어하는 제어부(70);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부(70)는, 불활성 기체의 유동량과 불활성 기체의 온도와 반도체 공정설비의 습도를 PID 제어하는 PID 제어기로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급부(10)는,
    반도체 공정설비의 유입구에 연결되는 공급배관;
    상기 공급배관의 상류에 설치되어, 상기 공급배관을 개폐하는 제1 밸브;
    상기 공급배관의 상류에 설치되어, 상기 공급배관의 유압을 측정하는 제1 압력계;
    상기 공급배관의 하류에 설치되어, 상기 공급배관을 개폐하는 제2 밸브;
    상기 공급배관의 하류에 설치되어, 상기 공급배관의 유압을 측정하는 제2 압력계; 및
    상기 공급배관의 하류에 설치되어, 상기 공급배관을 유동하는 불활성 기체를 필터링하는 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부(20)는, 상기 공급부(10)의 공급배관의 내부에 삽입되어 있는 열선 및 히트바 중 적어도 하나로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량조절부(30)는, 상기 가열부(20)의 상류에 설치되어 상기 감지부(50)의 감지결과에 의거해서 상기 가열부(20)에 공급되는 불활성 기체의 유동량을 조절하는 유량제어기로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부(50)는,
    상기 배출부(40)에 배출되는 불활성 기체의 습도를 실시간으로 감지하는 습도센서; 및
    상기 습도센서에 누전이 발생되기 않도록 보드화한 센서모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출조절부(60)는, 상기 배출부(40)에 설치되어 상기 배출부(40)에서 불활성 기체를 신속 배출시키는 기체 배출기로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 불활성 기체의 공급장치.
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