KR102568642B1 - gas supply apparatus with internal-pressure adjustment by use of bellows drive - Google Patents

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이기연
서강진
김대현
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Abstract

The present invention relates to a gas pressurization supply device which generally supplies process gas to a chamber in semiconductor manufacturing equipment. Specifically, the present invention relates to an internal pressure control type gas pressurization supply device based on bellows-driven control, in which a target pressure vessel containing process gas is constructed in the form of bellows and installed inside a sealed reference pressure vessel in which internal pressure is maintained, and which contracts or expands the bellows depending on whether the internal pressure deviates from a reference value, thereby uniformly adjusting the internal pressure of the pressure vessel for supply of process gas. According to the present invention, the gas pressurization supply device can precisely control the internal pressure of the pressurization supply device supplying process gas to a chamber in semiconductor manufacturing equipment. Additionally, according to the present invention, the gas pressurization supply device can reduce the risk of process gas leakage since the target pressure vessel containing the process gas is installed inside the reference pressure vessel. Moreover, according to the present invention, the gas pressurization supply device can immediately detect a leakage of process gas through pressure changes in the reference pressure vessel, allowing for rapid response.

Description

벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치 {gas supply apparatus with internal-pressure adjustment by use of bellows drive}Gas supply apparatus with internal-pressure adjustment based on bellows drive control {gas supply apparatus with internal-pressure adjustment by use of bellows drive}

본 발명은 일반적으로 반도체 제조설비에서 공정가스를 챔버에 공급하는 가스 가압공급 장치에 관한 것이다. The present invention generally relates to a pressurized gas supply device for supplying a process gas to a chamber in a semiconductor manufacturing facility.

특히, 본 발명은 공정가스를 담는 대상 압력용기를 벨로우즈 형태로 구성하고 대상 압력용기를 내압이 유지되는 밀폐형의 기준 압력용기 내부에 설치하며 대상 압력용기의 내부 압력이 기준 값을 벗어나는지에 따라 구동모터에 의해 벨로우즈를 수축 또는 팽창시킴으로써 공정가스 공급을 위한 압력용기의 내부 압력이 일정하게 조절되도록 구성한 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치에 관한 것이다. In particular, the present invention configures a target pressure container containing process gas in the form of a bellows, installs the target pressure container inside a sealed standard pressure container in which internal pressure is maintained, and determines whether the internal pressure of the target pressure container deviates from the standard value. It relates to a bellows driving control-based internal pressure regulating gas pressure supply device configured to constantly adjust the internal pressure of a pressure container for supplying process gas by contracting or expanding the bellows by

일반적으로 반도체 제조공정은 사진공정, 확산공정, 증착공정, 식각공정 등으로 이루어진다. 이러한 각 공정이 수행되는 반도체 소자의 제조설비에는 웨이퍼 상에 특정한 박막을 형성하기 위해 공정가스를 공급해주어야 한다. 이때, 각 공정 별로 공정가스를 정확한 양만큼 공급해주는 것이 중요하다. 가스 가압공급 장치는 반도체 제조설비에서 챔버에 공정가스를 정확하게 공급해주는 설비이다. In general, a semiconductor manufacturing process consists of a photo process, a diffusion process, a deposition process, an etching process, and the like. In order to form a specific thin film on a wafer, a process gas must be supplied to a manufacturing facility of a semiconductor device where each of these processes is performed. At this time, it is important to supply an accurate amount of process gas for each process. A pressurized gas supply device is a facility that accurately supplies process gas to a chamber in a semiconductor manufacturing facility.

[도 1]은 종래기술에서 반도체 제조 설비(증착 장비)에 사용되는 가스 가압공급 구성도이다. [Figure 1] is a configuration diagram of pressurized gas supply used in semiconductor manufacturing equipment (deposition equipment) in the prior art.

[도 1]을 참조하면, 공정가스가 MFC(Mess Flow Controller, 질량 유량 제어기) 부재(11)를 통해 압력용기(13)에 공급된다. 압력용기(13)는 밀폐되어 있으며 용기 내부 압력을 측정하기 위한 압력 게이지(12)가 설치되어 있다. 가스공급 밸브(14)를 열면 압력용기(13)에서 챔버(15)로 공정가스가 공급된다. Referring to FIG. 1 , process gas is supplied to the pressure container 13 through a MFC (Mess Flow Controller) member 11 . The pressure vessel 13 is sealed and a pressure gauge 12 is installed to measure the pressure inside the vessel. When the gas supply valve 14 is opened, process gas is supplied from the pressure container 13 to the chamber 15 .

공정가스 공급로에 설치된 MFC 부재(11)는 공급로를 흐르는 공정가스의 유량을 제어하여 압력용기(13)의 내부 압력이 일정해지도록 공정가스를 정확하게 채워주는 역할을 수행한다. 그리고, 챔버(15)에는 고정 오리피스를 설치하여 압력 제어 방식으로 공정가스의 유량을 제어한다. The MFC member 11 installed in the process gas supply passage serves to accurately fill the process gas so that the internal pressure of the pressure container 13 is constant by controlling the flow rate of the process gas flowing through the supply passage. In addition, a fixed orifice is installed in the chamber 15 to control the flow rate of the process gas using a pressure control method.

종래기술의 가스 가압공급 장치에서는 챔버(15)로 공급되는 공정가스의 양을 제어하는 데에 한계가 있었다. 가스공급 밸브(14)를 열었을 때에 챔버(15)로 공급되는 공정가스의 양은 압력용기(13)의 내부 압력에 직접적으로 영향을 받는다. 원칙적으로는 MFC 부재(11)가 압력용기(13)의 내부 압력을 항상 일정하게 유지시켜야 한다. In the prior art pressurized gas supply device, there is a limit to controlling the amount of process gas supplied to the chamber 15 . When the gas supply valve 14 is opened, the amount of process gas supplied to the chamber 15 is directly affected by the internal pressure of the pressure container 13 . In principle, the MFC member 11 should always keep the internal pressure of the pressure container 13 constant.

하지만, 공정가스를 챔버(15)에 짧은 시간 반복적으로 공급하는 상황에서 압력 게이지(12)에 의해 측정되는 압력용기(13)의 내부 압력은 [도 2]와 같이 나타난다. 공정가스가 배출되고 다시 채워지는 과정에서 [도 2]와 같이 압력용기(13)의 내부 압력에 흔들림이 발생한다. 이는 챔버(15)에 대한 공정가스 공급에 오차가 발생함을 의미한다. However, in a situation where the process gas is repeatedly supplied to the chamber 15 for a short time, the internal pressure of the pressure container 13 measured by the pressure gauge 12 is shown in [Fig. 2]. In the process of discharging and refilling the process gas, fluctuations occur in the internal pressure of the pressure vessel 13 as shown in FIG. 2 . This means that an error occurs in the process gas supply to the chamber 15 .

대한민국 등록특허 10-0517806호 "반도체설비의 케미컬 자동 공급장치"Republic of Korea Patent Registration No. 10-0517806 "Automatic chemical supply device for semiconductor equipment" 대한민국 공개특허 10-2004-0081972호 "반도체 소자 제조설비의 가스 공급 시스템"Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004-0081972 "Gas supply system for semiconductor device manufacturing equipment" 대한민국 공개특허 10-2001-0055278호 "반도체장비에서 공정가스 공급장치"Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0055278 "Apparatus for supplying process gas in semiconductor equipment"

본 발명의 목적은 일반적으로 반도체 제조설비에서 공정가스를 챔버에 공급하는 가스 가압공급 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a pressurized gas supply device for supplying a process gas to a chamber in a semiconductor manufacturing facility in general.

특히, 본 발명의 목적은 공정가스를 담는 대상 압력용기를 벨로우즈 형태로 구성하고 대상 압력용기를 내압이 유지되는 밀폐형의 기준 압력용기 내부에 설치하며 대상 압력용기의 내부 압력이 기준 값을 벗어나는지에 따라 구동모터에 의해 벨로우즈를 수축 또는 팽창시킴으로써 공정가스 공급을 위한 압력용기의 내부 압력이 일정하게 조절되도록 구성한 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치를 제공하는 것이다. In particular, an object of the present invention is to construct a target pressure container containing process gas in the form of a bellows, install the target pressure container inside a sealed standard pressure container in which internal pressure is maintained, and determine whether the internal pressure of the target pressure container deviates from the standard value. [PROBLEMS] To provide a bellows driving control-based internal pressure regulating gas pressure supply device configured to constantly adjust the internal pressure of a pressure container for supplying process gas by contracting or expanding the bellows by a driving motor.

본 발명의 해결 과제는 이 사항에 제한되지 않으며 본 명세서의 기재로부터 다른 해결 과제가 이해될 수 있다. The problem of the present invention is not limited to this, and other problems can be understood from the description of this specification.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 내압조절식 가스 가압공급 장치는, 밀폐형의 기준 압력용기(150); 기준 압력용기(150)의 내부 압력을 측정하는 제 1 압력 게이지(130); 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위한 가스 공급을 수행하는 제 1 MFC 부재(110); 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위한 가스 배출을 수행하는 제 1 밸브부재(180); 기준 압력용기(150)의 내부에 설치되고 벨로우즈 형태를 갖는 대상 압력용기(160); 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 측정하는 제 2 압력 게이지(140); 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 유지하면서 대상 압력용기(160)로 공정가스 공급을 수행하는 제 2 MFC 부재(120); 대상 압력용기(160)로부터 챔버(15)에 공정가스를 공급하기 위한 제 2 밸브부재(190); 대상 압력용기(160)와 체결되어 정회전 또는 역회전에 의해 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 수축 또는 팽창시키는 구동모터(200); 대상 압력용기(160)의 내부 압력과 미리 설정된 기준 값과의 비교 결과에 따라 구동모터(200)를 정회전 또는 역회전 제어하여 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 수축 또는 팽창함으로써 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 기준 값으로 유지하는 장치 제어기;를 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above object, a pressure-controlled gas pressure supply device according to the present invention includes a sealed standard pressure container 150; a first pressure gauge 130 for measuring the internal pressure of the reference pressure container 150; a first MFC member 110 supplying gas for maintaining the internal pressure of the reference pressure container 150; a first valve member 180 for discharging gas to maintain the internal pressure of the reference pressure container 150; A target pressure vessel 160 installed inside the standard pressure vessel 150 and having a bellows shape; A second pressure gauge 140 for measuring the internal pressure of the target pressure vessel 160; A second MFC member 120 supplying process gas to the target pressure container 160 while maintaining the internal pressure of the target pressure container 160; a second valve member 190 for supplying process gas from the target pressure container 160 to the chamber 15; A drive motor 200 that is engaged with the target pressure container 160 and contracts or expands the bellows of the target pressure container 160 by forward or reverse rotation; Depending on the comparison result between the internal pressure of the target pressure container 160 and a preset reference value, the drive motor 200 is controlled to rotate forward or backward to contract or expand the bellows of the target pressure container 160, thereby reducing the target pressure container ( 160) device controller for maintaining the internal pressure as a reference value; may be configured to include.

본 발명에 따른 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치는, 대상 압력용기(160)의 운동 방향에 대응하도록 설치되어 대상 압력용기(160)의 수축 또는 팽창 운동을 보조하는 리니어 가이드 부재(170);를 더 포함하여 구성될 수 있다. The bellows drive control-based internal pressure regulating gas pressurization supply device according to the present invention is installed to correspond to the movement direction of the target pressure container 160 and assists the contraction or expansion of the target pressure container 160 (linear guide member) 170); may be configured to further include.

본 발명에 따른 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치는, 기준 압력용기(150)의 내외부를 관통하여 대상 압력용기(160)의 벨로우즈와 구동모터(200)를 체결하고 구동모터(200)에 체결된 나사축(211)과 벨로우즈에 체결된 너트(212)에 의해 구동모터(200)의 정회전 또는 역회전에 대응하여 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 밀거나 잡아당겨 벨로우즈가 수축 또는 팽창되도록 하는 볼스크류 부재(210);를 더 포함하여 구성될 수 있다. In the bellows drive control-based internal pressure-controlled gas pressurization supply device according to the present invention, the bellows of the target pressure container 160 and the drive motor 200 are coupled to each other through the inside and outside of the reference pressure container 150, and the drive motor 200 The bellows are shrunk by pushing or pulling the bellows of the target pressure container 160 in response to forward or reverse rotation of the drive motor 200 by the screw shaft 211 fastened to the screw shaft 211 and the nut 212 fastened to the bellows. Or the ball screw member 210 to be expanded; may be configured to further include.

본 발명에 따른 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치는, 구동모터(200)와 기준 압력용기(150) 사이에 배치되고 기준 압력용기(150)를 밀폐하는 오링 그루브를 구비하여 이를 통해 구동모터(200)와 볼스크류 부재(210)가 밀폐 상태에서 체결되도록 하는 밀폐 브라켓(220);를 더 포함하여 구성될 수 있다. The bellows drive control-based internal pressure-controlled gas pressurization supply device according to the present invention has an O-ring groove disposed between a drive motor 200 and a reference pressure container 150 and sealing the reference pressure container 150 through this The drive motor 200 and the ball screw member 210 may be configured to further include; a sealing bracket 220 to fasten in a sealed state.

본 발명에 따른 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치는, 기준 압력용기(150)의 내부 압력이 지속적으로 상승하는 경우에 대상 압력용기(160)에서의 공정가스 누출을 검출하는 가스누출 감시부재;를 더 포함하여 구성될 수 있다. In the bellows drive control-based internal pressure-controlled gas pressurization supply device according to the present invention, when the internal pressure of the reference pressure container 150 continuously rises, gas leakage is detected in the target pressure container 160. It may be configured to further include; a monitoring member.

본 발명에 따르면 반도체 제조설비에서 챔버에 공정가스를 공급하는 가압공급 장치의 내부 압력을 정확하게 조절할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, there is an advantage in that the internal pressure of the pressure supply device for supplying process gas to a chamber in a semiconductor manufacturing facility can be precisely controlled.

또한, 본 발명에 따르면 공정가스를 담고있는 대상 압력용기를 기준 압력용기 내부에 설치함으로써 공정가스의 누출 위험성을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 기준 압력용기의 압력 변화를 통해 공정가스 누출을 즉각적으로 검출할 수 있어 신속한 대처도 가능하다. In addition, according to the present invention, the risk of leakage of the process gas can be reduced by installing the target pressure vessel containing the process gas inside the reference pressure vessel. In addition, process gas leaks can be immediately detected through pressure changes in the standard pressure container, so prompt action is possible.

[도 1]은 종래기술에서 반도체 제조 설비에 사용되는 가스 가압공급 구성도.
[도 2]는 종래기술에서 압력용기 내부 압력의 예시도.
[도 3]은 본 발명에 따른 내압조절식 가스 가압공급 장치의 구성도. [Figure 1] is a configuration diagram of pressurized gas supply used in semiconductor manufacturing facilities in the prior art.
[Figure 2] is an exemplary view of the pressure vessel internal pressure in the prior art.
[Figure 3] is a block diagram of an internal pressure-controlled gas pressure supply device according to the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명을 설명함에 있어서 종래기술과 중복되는 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략할 수 있다. In describing the present invention, detailed descriptions of portions overlapping with those of the prior art may be omitted.

[도 3]은 본 발명에 따른 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치의 구성도이다. [Fig. 3] is a configuration diagram of a bellows drive control-based pressure-controlled gas pressure supply device according to the present invention.

본 발명은 기준 압력용기(150)와 대상 압력용기(160)가 구비되고, 대상 압력용기(160)의 압력 변화에 대해 벨로우즈(bellows)의 수축 또는 팽창 제어를 통해 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 조절하는 구조이다.In the present invention, a standard pressure container 150 and a target pressure container 160 are provided, and the inside of the target pressure container 160 is controlled by contraction or expansion of bellows in response to pressure changes in the target pressure container 160. It is a structure that regulates pressure.

[도 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 내압조절식 가스 가압공급 장치는 제 1 및 제 2 MFC 부재(110, 120), 제 1 및 제 2 압력 게이지(130, 140), 기준 압력용기(150), 대상 압력용기(160), 리니어 가이드(linear guide) 부재(170), 제 1 및 제 2 밸브부재(180, 190), 구동모터(200), 볼스크류 부재(210), 밀폐 브라켓(220)을 포함하여 구성된다. Referring to [Figure 3], the pressure-controlled gas pressure supply device according to the present invention includes first and second MFC members 110 and 120, first and second pressure gauges 130 and 140, and a reference pressure container ( 150), target pressure vessel 160, linear guide member 170, first and second valve members 180 and 190, drive motor 200, ball screw member 210, sealing bracket ( 220).

먼저, 기준 압력용기(150)는 밀폐형 용기이다. 일 실시예로 기준 압력용기(150)는 압력 탱크로 구성될 수 있다. First, the reference pressure vessel 150 is a sealed vessel. In one embodiment, the reference pressure vessel 150 may be configured as a pressure tank.

대상 압력용기(160)는 기준 압력용기(150)의 내부에 설치되고 벨로우즈 형태로 구성된다. 대상 압력용기(160)는 구동모터(200)에 체결되어 있는데, 구동모터(200)의 동작에 의해 벨로우즈가 수축 또는 팽창한다. The target pressure vessel 160 is installed inside the reference pressure vessel 150 and is configured in a bellows form. The target pressure vessel 160 is fastened to the driving motor 200, and the bellows contracts or expands due to the operation of the driving motor 200.

리니어 가이드 부재(170)는 대상 압력용기(160)의 운동 방향에 대응하도록 설치되어 대상 압력용기(160)의 수축 또는 팽창 운동을 보조한다. The linear guide member 170 is installed to correspond to the movement direction of the target pressure vessel 160 and assists the contraction or expansion of the target pressure vessel 160 .

제 1 MFC 부재(110)는 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위한 가스 공급을 수행하고, 제 1 밸브부재(180)는 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위한 가스 배출을 수행한다. 이때, 제 1 압력 게이지(130)는 기준 압력용기(150)의 내부 압력을 측정하여 피드백 제어가 구현되도록 한다. 제 1 MFC 부재(110)와 제 1 밸브부재(180)에 의해 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 미리 설정된 기준 값으로 일정하게 유지된다. The first MFC member 110 supplies gas to maintain the internal pressure of the reference pressure vessel 150, and the first valve member 180 discharges gas to maintain the internal pressure of the reference pressure vessel 150. do. At this time, the first pressure gauge 130 measures the internal pressure of the reference pressure container 150 so that feedback control is implemented. The internal pressure of the reference pressure vessel 150 is constantly maintained at a preset reference value by the first MFC member 110 and the first valve member 180 .

대상 압력용기(160)의 벨로우즈가 팽창하면 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 증가한다. 이 경우, 장치 제어기(미도시)는 제 1 밸브부재(180)를 개방하여 기준 압력용기(150)의 내부 압력을 낮춰준다. 반대로, 대상 압력용기(160)의 벨로우즈가 수축하면 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 저하된다. 이 경우, 제 1 MFC 부재(110)가 개방되어 기준 압력용기(150)의 내부 압력을 올려준다. When the bellows of the target pressure vessel 160 expands, the internal pressure of the reference pressure vessel 150 increases. In this case, the device controller (not shown) lowers the internal pressure of the reference pressure vessel 150 by opening the first valve member 180 . Conversely, when the bellows of the target pressure vessel 160 contracts, the internal pressure of the reference pressure vessel 150 decreases. In this case, the first MFC member 110 is opened to increase the internal pressure of the reference pressure container 150 .

제 2 MFC 부재(120)는 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 유지하면서 대상 압력용기(160)로 공정가스 공급을 수행하고, 제 2 밸브부재(190)는 대상 압력용기(160)로부터 공정가스를 챔버(15)에 공급한다. 제 2 압력 게이지(140)는 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 측정하여 피드백 제어가 구현되도록 한다. The second MFC member 120 supplies the process gas to the target pressure vessel 160 while maintaining the internal pressure of the target pressure vessel 160, and the second valve member 190 supplies the process gas from the target pressure vessel 160. Gas is supplied to the chamber (15). The second pressure gauge 140 measures the internal pressure of the target pressure container 160 so that feedback control is implemented.

반도체 제조 공정의 요구에 의해 장치 제어기(미도시)가 제 2 밸브부재(190)를 개방하여 대상 압력용기(160)로부터 공정가스를 챔버(15)로 공급한다. 그에 따라 대상 압력용기(160)의 내부 압력이 저하되며, 이 사실은 제 2 압력 게이지(140)에 의해 검출된다. 대상 압력용기(160)의 내부 압력이 미리 설정된 기준 값보다 낮아지면, 이에 대응하여 장치 제어기(미도시)가 구동모터(200)를 제 1 방향(예: 정방향, 시계 방향)으로 회전시켜 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 수축시킨다. 이는 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 기준 값을 향하여 복원시킨다. 이러한 벨로우즈 수축에 의해 대상 압력용기(160)의 내부 압력 저하는 일정 부분 상쇄된다. 이때, 대상 압력용기(160)의 벨로우즈 수축에 의해 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 저하되고, 그에 대응하여 제 1 MFC 부재(110)는 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위해 가스 공급을 수행한다. At the request of the semiconductor manufacturing process, the device controller (not shown) opens the second valve member 190 to supply process gas from the target pressure container 160 to the chamber 15 . Accordingly, the internal pressure of the target pressure vessel 160 is lowered, and this fact is detected by the second pressure gauge 140. When the internal pressure of the target pressure container 160 is lower than the preset reference value, the device controller (not shown) rotates the drive motor 200 in a first direction (eg, forward direction, clockwise direction) in response to the target pressure The bellows of the vessel 160 are retracted. This restores the internal pressure of the target pressure vessel 160 toward the reference value. The reduction in internal pressure of the target pressure vessel 160 is partially offset by the contraction of the bellows. At this time, the internal pressure of the reference pressure vessel 150 is lowered by the bellows contraction of the target pressure vessel 160, and in response thereto, the first MFC member 110 gas to maintain the internal pressure of the reference pressure vessel 150. carry out supply

이와 동시에, 대상 압력용기(160)의 내부 압력 저하에 대응하여 제 2 MFC 부재(120)가 개방되어 공정가스가 대상 압력용기(160)로 공급된다. 이는 공정가스가 챔버(15)로 공급된 분량만큼 도로 채워가는 과정이다. 이를 위해, 제 2 MFC 부재(120)는 대상 압력용기(160)의 내부 압력이 미리 설정된 기준 값이 될 때까지 공정가스의 공급을 지속한다. 제 2 MFC 부재(120)를 통해 대상 압력용기(160)로 공정가스가 공급됨에 따라 대상 압력용기(160)의 내부 압력은 증가하며, 이 사실은 제 2 압력 게이지(140)에 의해 검출된다. 대상 압력용기(160)의 내부 압력이 증가함에 대응하여 장치 제어기(미도시)는 구동모터(200)를 제 2 방향(예: 역방향, 반시계 방향)으로 회전시켜 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 팽창시킨다. 이는 앞서 벨로우즈가 수축된 것을 원래대로 복원하는 과정에 대응한다. 이때, 대상 압력용기(160)의 벨로우즈 팽창에 의해 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 증가하게 되고, 그에 대응하여 제 1 밸브부재(180)가 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위해 가스 배출을 수행한다. At the same time, the second MFC member 120 is opened in response to the decrease in internal pressure of the target pressure vessel 160 , and process gas is supplied to the target pressure vessel 160 . This is a process of refilling the process gas by the amount supplied to the chamber 15 . To this end, the second MFC member 120 continues to supply the process gas until the internal pressure of the target pressure container 160 becomes a preset reference value. As the process gas is supplied to the target pressure container 160 through the second MFC member 120, the internal pressure of the target pressure container 160 increases, and this fact is detected by the second pressure gauge 140. In response to the increase in the internal pressure of the target pressure vessel 160, the device controller (not shown) rotates the drive motor 200 in a second direction (eg, reverse direction, counterclockwise direction) to generate the bellows of the target pressure vessel 160. inflate This corresponds to the process of restoring the previously contracted bellows to their original state. At this time, the internal pressure of the reference pressure container 150 increases due to the expansion of the bellows of the target pressure container 160, and in response to this, the first valve member 180 maintains the internal pressure of the reference pressure container 150. perform gas evacuation;

한편, 대상 압력용기(160)로 공정가스가 과다 공급되어 대상 압력용기(160)의 내부 압력이 기준 값을 넘어서는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에도 장치 제어기(미도시)가 구동모터(200)를 제 2 방향(예: 역방향, 반시계 방향)으로 회전시켜 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 팽창시킨다. 이러한 벨로우즈의 팽창 운동에 의해 대상 압력용기(160)의 내부 압력 상승은 일정 부분 상쇄된다. 이때, 대상 압력용기(160)의 벨로우즈 팽창에 의해 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 증가하게 되고, 그에 대응하여 제 1 밸브부재(180)가 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위해 가스 배출을 수행한다. Meanwhile, a process gas may be excessively supplied to the target pressure container 160 so that the internal pressure of the target pressure container 160 exceeds a reference value. Even in this case, the device controller (not shown) rotates the driving motor 200 in a second direction (eg, reverse direction or counterclockwise direction) to expand the bellows of the target pressure container 160 . The increase in internal pressure of the target pressure container 160 is partially offset by the expansion movement of the bellows. At this time, the internal pressure of the reference pressure container 150 increases due to the expansion of the bellows of the target pressure container 160, and in response to this, the first valve member 180 maintains the internal pressure of the reference pressure container 150. perform gas evacuation;

가스 가압공급 장치에서는 공정가스가 챔버(15)로 공급되어 대상 압력용기(160)의 내부 압력이 저하되면 제 2 MFC 부재(120)가 공정가스 공급을 수행하여 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 기준 값으로 복구하며, 공정가스 과다 공급으로 내부 압력이 상승하더라도 다음 공정에서 공정가스가 챔버(15)로 공급되어 내부 압력은 낮추어진다. 그런데, MFC(질량 유량 제어기)의 작동에는 유효 유량에 도달할 때까지 걸리는 시간, 즉 램핑 타임(ramping time)을 발생하기 때문에 반응이 느리다. 반면, 본 발명에서는 장치 제어기(미도시)가 구동모터(200)를 정회전 또는 역회전시켜 벨로우즈를 팽창 또는 수축시키고 그에 따라 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 즉각적으로 제어할 수 있다. In the pressurized gas supply device, when the process gas is supplied to the chamber 15 and the internal pressure of the target pressure vessel 160 is lowered, the second MFC member 120 supplies the process gas to reduce the internal pressure of the target pressure vessel 160. is restored to a reference value, and even if the internal pressure rises due to excessive supply of the process gas, the process gas is supplied to the chamber 15 in the next process and the internal pressure is lowered. However, since the operation of the MFC (mass flow controller) takes time to reach an effective flow rate, that is, a ramping time, the reaction is slow. On the other hand, in the present invention, the device controller (not shown) rotates the driving motor 200 forward or backward to expand or contract the bellows, and accordingly, the internal pressure of the target pressure vessel 160 can be immediately controlled.

한편, 구동모터(200)가 정회전 또는 역회전됨에 따라 대상 압력용기(160)의 벨로우즈가 수축 또는 팽창하도록 하기 위한 구성에 대해 기술한다. Meanwhile, a configuration for contracting or expanding the bellows of the target pressure vessel 160 as the driving motor 200 rotates forward or backward will be described.

[도 3]을 참조하면, 대상 압력용기(160)의 벨로우즈는 기준 압력용기(150)의 내외부를 관통하는 볼스크류 부재(210)에 의해 구동모터(200)에 체결될 수 있다. 볼스크류 부재(210)는 나사축(211)과 너트(212)로 구성되는데, 나사축(211)은 구동모터(200)에 체결되어 구동모터(200)와 함께 회전하고, 너트(212)는 벨로우즈의 일단에 체결되어 있다. 볼스크류(ball screw)의 속성상 나사축(211)이 회전하면 너트(212)는 직선으로 이송된다. 구동모터(200)가 정회전 또는 역회전하면 구동모터(200)에 체결되어 있는 나사축(211)이 정회전 또는 역회전하게 되고, 그에 따라 너트(212)는 좌측 또는 우측으로 이송된다. 벨로우즈의 일단에 너트(212)가 체결되어 있으므로 너트(212)는 벨로우즈를 밀거나 잡아당기는 역할을 하게 되고, 그 결과로 대상 압력용기(160)의 벨로우즈가 수축 또는 팽창하게 되는 것이다. 이때, 벨로우즈의 타단은 고정되어 있다고 가정한다. Referring to FIG. 3 , the bellows of the target pressure vessel 160 may be fastened to the driving motor 200 by the ball screw member 210 penetrating the inside and outside of the reference pressure vessel 150 . The ball screw member 210 is composed of a screw shaft 211 and a nut 212, and the screw shaft 211 is fastened to the drive motor 200 to rotate together with the drive motor 200, and the nut 212 It is fastened to one end of the bellows. Due to the nature of the ball screw, when the screw shaft 211 rotates, the nut 212 is transported in a straight line. When the driving motor 200 rotates forward or backward, the screw shaft 211 fastened to the drive motor 200 rotates forward or backward, and accordingly, the nut 212 is transferred to the left or right. Since the nut 212 is fastened to one end of the bellows, the nut 212 serves to push or pull the bellows, and as a result, the bellows of the target pressure vessel 160 contracts or expands. At this time, it is assumed that the other end of the bellows is fixed.

이때, 구동모터(200)와 볼스크류 부재(210)가 기준 압력용기(150)가 밀폐된 상태에서 체결될 수 있도록 구동모터(200)와 기준 압력용기(150) 사이에 밀폐 브라켓(220)이 구비될 수 있다. 밀폐 브라켓(220)은 기준 압력용기(150)를 밀폐하는 오링 그루브(O-ring groove)를 구비하여 이를 통해 기준 압력용기(150)의 밀폐도를 유지한다. At this time, a sealing bracket 220 is provided between the drive motor 200 and the reference pressure vessel 150 so that the drive motor 200 and the ball screw member 210 can be fastened while the reference pressure vessel 150 is sealed. may be provided. The sealing bracket 220 has an O-ring groove that seals the reference pressure vessel 150 and maintains the sealing of the reference pressure vessel 150 through this.

본 발명에서는 내부 압력을 미리 설정한 기준 값으로 일정하게 유지되는 기준 압력용기(150)의 내부에 대상 압력용기(160)를 설치하였다. 이러한 구성을 통해 대상 압력용기(160)의 내부 압력과 외부 압력이 명목상으로는(nominally) 미리 설정된 기준 값으로 평형을 이루게 된다. 그에 따라, 대상 압력용기(160)의 벨로우즈 팽창 또는 수축을 방해하는 외부 요인을 차단할 수 있다. In the present invention, the target pressure vessel 160 is installed inside the reference pressure vessel 150 whose internal pressure is kept constant at a preset reference value. Through this configuration, the internal pressure and the external pressure of the target pressure vessel 160 are nominally balanced to a preset reference value. Accordingly, external factors interfering with expansion or contraction of the bellows of the target pressure container 160 can be blocked.

한편, 본 발명에 따르면 공정가스를 담고있는 대상 압력용기(160)를 밀폐형의 기준 압력용기(150) 내에 설치함에 따라 공정가스의 누출 위험을 낮출 수 있는 장점이 있다. 대상 압력용기(160)로부터 공정가스가 일부 누출되더라도 기준 압력용기(150)에 머물렀다가 제 1 밸브부재(180)에 의해 외부로 배출된다. On the other hand, according to the present invention, the risk of leakage of the process gas can be reduced by installing the target pressure vessel 160 containing the process gas in the sealed standard pressure vessel 150. Even if a part of the process gas leaks from the target pressure container 160, it stays in the reference pressure container 150 and is discharged to the outside by the first valve member 180.

또한, 본 발명에 따르면 대상 압력용기(160)로부터 공정가스가 누출되는 경우에 그 사실을 즉각적으로 검출할 수 있다. 정상 작동하는 경우에 기준 압력용기(150)의 내부 압력은 주기적으로 약간씩 상승 또는 하강하는 패턴을 보이게 된다. 반면, 대상 압력용기(160)로부터 공정가스가 누출되는 경우에는 기준 압력용기(150)의 내부 압력이 지속적으로 상승하는 양상을 보이게 된다. 따라서, 가스누출 감시부재(미도시)는 제 1 압력 게이지(130)가 측정하는 기준 압력용기(150)의 내부 압력이 지속적으로 상승하는 경우에 대상 압력용기(160)에서의 공정가스 누출이 발생하였다고 판단한다. In addition, according to the present invention, when the process gas leaks from the target pressure vessel 160, the fact can be immediately detected. In the case of normal operation, the internal pressure of the reference pressure container 150 periodically shows a pattern of slightly rising or falling. On the other hand, when the process gas leaks from the target pressure vessel 160, the internal pressure of the reference pressure vessel 150 continuously rises. Therefore, the gas leak monitoring member (not shown) leaks process gas from the target pressure container 160 when the internal pressure of the reference pressure container 150 measured by the first pressure gauge 130 continuously rises. judge that it was

110, 120 : MFC 부재
130, 140 : 압력 게이지
150 : 기준 압력용기
160 : 대상 압력용기
170 : 리니어 가이드 부재
180, 190 : 밸브부재
200 : 구동모터
210 : 볼스크류 부재
211 : 나사축
212 : 너트
220 : 밀폐 브라켓110, 120: MFC member
130, 140: pressure gauge
150: standard pressure vessel
160: target pressure vessel
170: linear guide member
180, 190: valve member
200: drive motor
210: ball screw member
211: screw shaft
212: nut
220: sealing bracket

Claims (5)

밀폐형의 기준 압력용기(150);
상기 기준 압력용기(150)의 내부 압력을 측정하는 제 1 압력 게이지(130);
상기 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위한 가스 공급을 수행하는 제 1 MFC 부재(110);
상기 기준 압력용기(150)의 내부 압력 유지를 위한 가스 배출을 수행하는 제 1 밸브부재(180);
상기 기준 압력용기(150)의 내부에 설치되고 벨로우즈 형태를 갖는 대상 압력용기(160);
상기 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 측정하는 제 2 압력 게이지(140);
상기 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 유지하면서 상기 대상 압력용기(160)로 공정가스 공급을 수행하는 제 2 MFC 부재(120);
상기 대상 압력용기(160)로부터 챔버(15)에 공정가스를 공급하기 위한 제 2 밸브부재(190);
상기 대상 압력용기(160)와 체결되어 정회전 또는 역회전에 의해 상기 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 수축 또는 팽창시키는 구동모터(200);
상기 대상 압력용기(160)의 내부 압력과 미리 설정된 기준 값과의 비교 결과에 따라 상기 구동모터(200)를 정회전 또는 역회전 제어하여 상기 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 수축 또는 팽창함으로써 상기 대상 압력용기(160)의 내부 압력을 기준 값으로 유지하는 장치 제어기;
를 포함하여 구성되는 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치.
A sealed standard pressure vessel (150);
a first pressure gauge 130 for measuring the internal pressure of the reference pressure vessel 150;
a first MFC member 110 supplying gas for maintaining the internal pressure of the reference pressure container 150;
a first valve member 180 for discharging gas to maintain the internal pressure of the reference pressure vessel 150;
a target pressure vessel 160 installed inside the reference pressure vessel 150 and having a bellows shape;
a second pressure gauge 140 for measuring the internal pressure of the target pressure vessel 160;
a second MFC member 120 supplying process gas to the target pressure vessel 160 while maintaining the internal pressure of the target pressure vessel 160;
a second valve member 190 for supplying process gas from the target pressure container 160 to the chamber 15;
a drive motor 200 that is engaged with the target pressure container 160 and contracts or expands the bellows of the target pressure container 160 by forward or reverse rotation;
According to the comparison result between the internal pressure of the target pressure vessel 160 and a preset reference value, the drive motor 200 is controlled to rotate forward or backward to contract or expand the bellows of the target pressure vessel 160, thereby a device controller for maintaining the internal pressure of the target pressure container 160 as a reference value;
Bellows driving control-based pressure-controlled gas pressurized supply device comprising a.
 청구항 1에 있어서,
상기 대상 압력용기(160)의 운동 방향에 대응하도록 설치되어 상기 대상 압력용기(160)의 수축 또는 팽창 운동을 보조하는 리니어 가이드 부재(170);
를 더 포함하여 구성되는 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치.
The method of claim 1,
a linear guide member 170 installed to correspond to the movement direction of the target pressure vessel 160 and assisting contraction or expansion of the target pressure vessel 160;
Bellows driving control-based pressure-controlled gas pressurized supply device further comprising a.
 청구항 1에 있어서,
상기 기준 압력용기(150)의 내외부를 관통하여 상기 대상 압력용기(160)의 벨로우즈와 상기 구동모터(200)를 체결하고 상기 구동모터(200)에 체결된 나사축(211)과 상기 벨로우즈에 체결된 너트(212)에 의해 상기 구동모터(200)의 정회전 또는 역회전에 대응하여 상기 대상 압력용기(160)의 벨로우즈를 밀거나 잡아당겨 벨로우즈가 수축 또는 팽창되도록 하는 볼스크류 부재(210);
를 더 포함하여 구성되는 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치.
The method of claim 1,
The bellows of the target pressure vessel 160 and the drive motor 200 are fastened to each other through the inside and outside of the reference pressure vessel 150, and the screw shaft 211 connected to the drive motor 200 is fastened to the bellows. A ball screw member 210 that pushes or pulls the bellows of the target pressure container 160 so that the bellows contract or expand in response to the forward or reverse rotation of the drive motor 200 by the nut 212;
Bellows driving control-based pressure-controlled gas pressurized supply device further comprising a.
 청구항 3에 있어서,
상기 구동모터(200)와 상기 기준 압력용기(150) 사이에 배치되고 상기 기준 압력용기(150)를 밀폐하는 오링 그루브(O-ring groove)를 구비하여 이를 통해 상기 구동모터(200)와 상기 볼스크류 부재(210)가 밀폐 상태에서 체결되도록 하는 밀폐 브라켓(220);
를 더 포함하여 구성되는 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치.
The method of claim 3,
An O-ring groove is disposed between the drive motor 200 and the reference pressure container 150 and seals the reference pressure container 150, through which the drive motor 200 and the ball A sealing bracket 220 that allows the screw member 210 to be fastened in a sealed state;
Bellows driving control-based pressure-controlled gas pressurized supply device further comprising a.
 청구항 1에 있어서,
상기 기준 압력용기(150)의 내부 압력이 지속적으로 상승하는 경우에 상기 대상 압력용기(160)에서의 공정가스 누출을 검출하는 가스누출 감시부재;
를 더 포함하여 구성되는 벨로우즈 구동제어 기반의 내압조절식 가스 가압공급 장치. The method of claim 1,
a gas leak monitoring member that detects a process gas leak in the target pressure container 160 when the internal pressure of the reference pressure container 150 continuously rises;
Bellows driving control-based pressure-controlled gas pressurized supply device further comprising a.
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