KR19990042240A - 반도체소자 제조용 가스정제장치 및 이를 이용한 정제방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자 제조용 가스정제장치 및 이를 이용한 정제방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체소자 제조용 가스정제장치는 가스 공급원으로부터 공급받은 정제할 가스를 가열시키는 가열부, 상기 가열부를 거친 상기 가스를 가압하는 압축기, 상기 압축기 다음에 가스 정제용 멤브레인을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 반도체소자 제조용 가스 정제방법은 가스공급원으로부터 공급받은 정제할 가스를 가열하는 단계, 상기 가열단계를 거친 상기 가스를 압축기를 통과시켜 가압하는 단계 및 상기 압축기를 통과한 후 멤브레인을 통과시켜 불순물을 정제하는 단계를 순서적으로 수행하여 이루어진다.

따라서, N₂O 가스를 멤브레인을 이용하여 단계적이고 효율적으로 정제하여 고순도의 N₂O 가스를 제조공정에 공급하여 반도체소자의 제품의 신뢰도를 높이고 공정불량의 최소화 및 생산비를 절감시키는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 가스정제장치 및 이를 이용한 정제방법

본 발명은 반도체소자 제조용 가스정제 멤브레인 및 이를 이용한 정제방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아산화질소(이하 N₂O 라 함) 가스의 순도를 높히는 정제방법에 관한 것이다.

반도체 공정중 산화막제조에 사용되는 액화 N₂O 가스는 5N(99.999 ％) 이상등급의 제품이 사용되고 있다. 이는 불순물 함량이 10 PPM 이하로 관리되는 제품을 말한다.

액화 N₂O 가스는 원료에서 1차 제조된 2N 등급(98％ 내지 99％)의 제품을 여러개의 실린더에 배분하고, 이를 드라이아이스를 이용한 냉각, 롤링엔퍼지(Rolling & Purge) 방법을 통한 정제방법을 통해 불순물이 제거된 5N(99.999％) 등급의 제품이 공급되고 있다.

N₂O 가스는 N₂, O₂, CO, CO₂, CH₄및 H₂O 등 여러 불순물을 함유하고 있다. 이들중 특히 N₂, O₂및 H₂O 는 타불순물에 비해 N₂O 가스내에 다량 함유되어 있다.

상기 드라이아이스를 이용한 냉각, 롤링엔퍼지(Rolling & Purge) 방법을 통한 불순물 정제방법은 N₂O 가스가 함유하고 있는 상기 미세 파티클, 공기 및 수분 불순물을 충분히 제거하기가 어려워 상기 방법으로 정제된 가스를 사용한 소자 제조공정을 거친 제품의 20％ 이상이 불순물 측면에서 스펙아웃(Spec Out)되는 문제점이 있다. 따라서, 반도체 제조공정에 상기 N₂O 가스 투입시 공정사고를 미연에 방지하기 위하여 상기 가스 공급원과 반도체 제조장비 사이에 최소 3개 이상의 필터를 부착시켜 사용하는 문제점 있다.

본 발명의 목적은, 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 반도체소자 제조용 가스정제 멤브레인 및 이를 이용한 정제방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 구체적인 목적은 N₂O 가스의 불순물을 효과적으로 정제하여 순도를 높임으로써 공정불량을 최소화는 반도체소자 제조용 가스정제 멤브레인 및 이를 이용한 정제방법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 가스정제장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.

도2는 도1의 반도체소자 제조용 가스정제장치에 사용되는 멤브레인을 나타내는 개략적인 구성도이다.

도3은 본 발명의 반도체소자 제조용 가스정제장치에 의한 고순도 N₂O 가스 정제방법을 나타내는 개략적인 공정순서도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 ; 가열부 4 ; 압축기

6,14 ; 레귤레이터 8,16 ; 엠에프시

10,12 ; 멤브레인 22 ; 유입관

24 ; 정제부 26 ; 배출관

28 ; 배기관

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 가스정제 장치는 가스 공급원으로부터 공급받은 정제할 가스를 가열시키는 가열부; 상기 가열부를 거친 상기 가스를 가압하는 압축기; 및 상기 압축기 다음에 상기 가스 정제용 멤브레인을 포함하여 이루어진다.

상기 멤브레인은 정제가스의 순도를 더 높히기 위하여 직렬로 적어도 둘이상 연결할 수 있다.

상기 압축기 다음에는 상기 압축된 가스의 압력을 원활하게 조절하기 위하여 레귤레이터를 부착할 수 있으며, 상기 레귤레이터 다음에는 상기 가스 유량을 원활하게 조절하여 상기 멤브레인으로 흘려보내기 위하여 엠에프시를 부착할 수 있다.

또한 상기 멤브레인 다음에도 제조장비로 유입되는 가스의 압력을 원활하게 조절하기 위하여 레귤레이터를 부착할 수 있으며, 상기 멤브레인 다음에는 제조장비로 유입되는 가스의 유량을 원활하게 조절하기 위하여 엠에프시를 부착할 수 있다.

반도체소자 제조용 가스정제장치를 이용한 반도체소자 제조용 가스 정제방법은 가스공급원으로부터 공급받은 정제할 가스를 가열하는 단계; 상기 가열단계를 거친 상기 가스를 압축기를 통과시켜 가압하는 단계; 및 상기 압축기를 통과한 상기 가스를 가스정제용 멤브레인을 통과시켜 불순물을 정제하는 단계를 순서적으로 수행하여 이루어진다.

상기 정제방법으로 아산화질소(N₂O)를 정제할 수 있으며, 상기 불순물은 상기 아산화질소 보다 분자량이 낮으며, 특히 N₂, O₂및 H₂O 일 수 있다.

상기 멤브레인을 통과하여 정제된 가스의 순도는 99.9998 내지 99.99998 ％ 일 수 있다.

상기 가스의 멤브레인으로의 유입압력은 80 내지 110 Psi 이며, 유입유량은 90 내지 110 CFM(Cubic Feet Per Minute) 일 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 반도체소자 제조용 가스정제장치를 나타내는 개략적인 구성도이다

도1에서 보는 바와 같이 반도체소자 제조용 가스정제장치는 가스 공급원으로부터 공급받은 정제용 가스를 가열시키는 가열부(2), 상기 가열부를 거친 상기 정제용 가스를 가압하는 압축기(4), 상기 압축기 다음에는 상기 압축된 정제용 가스의 압력을 조절하는 제1레귤레이터(6), 상기 제1레귤레이터 다음에는 상기 정제용 가스 유량을 조절하는 제1엠에프시(8), 상기 엠에프시 다음에 가스 정제용 제1멤브레인(10), 상기 제1멤브레인(10) 다음에 제2멤브레인(12), 상기 제2멤브레인 다음에 제조장비(표시안함)로 유입되는 가스의 압력을 조절하는 제2레귤레이터 및 상기 제2레귤레이터 다음에는 제조장비로 유입되는 가스의 유량을 조절하는 제2엠에프시로 구성된다.

도2는 도1의 반도체소자 제조용 가스정제장치에 사용되는 멤브레인을 나타내는 개략적인 구성도이다.

도2에서 보는 바와 같이 상기 멤브레인은 정제할 가스 유입관(22), 다공성 셀로 이루어진 상기 가스를 정제하는 정제부(28), 상기 정제부(28)에서 정제된 불순물을 배출시키는 배출관(24) 및 상기 정제된 가스가 배기되는 배기관(26)으로 이루어진다.

도3는 본 발명의 반도체소자 제조용 가스정제장치에 의한 고순도 N₂O 가스 정제방법을 나타내는 개략적인 공정순서도이다.

도3에서 보는 바와 같이, 처음은 N₂O 가스공급원(표시안함)으로부터 공급된 N₂O 가스를 상기 가열부(2)에서 가열하는 단계로 상기 N₂O 가스를 기화시킨다. 상기 불순물들은 주성분인 N₂O 가스 보다 분자량이 작아 기화시켜 고압으로 유입시킨다. 다음은 상기 기화된 N₂O 가스를 상기 압축기(4)를 통과시켜 가압하는 단계로 상기 N₂O 가스가 충분히 상기 제1멤브레인(10)을 통과하도록 가압한다. 다음은 상기 멤브레인을 통과시켜 불순물을 정제하는 단계로 상기 제1멤브레인(10) 앞부분에는 상기 레귤레이터(6)와 상기 엠에프시(8)가 형성되어 있다. 상기 제1멤브레인(10)을 통과하는 상기 N₂O 가스의 압력은 100 Psi, 유량은 100 CFM 이다. 다음은 상기 제1멤브레인(10)을 통과한 상기 N₂O 가스는 99.99％ 등급의 순도를 유지한다. 상기 제1멤브레인(10)을 통과한 상기 N₂O 가스는 다단으로 부착되어 있는 제2멤브레인(12)을 통과한다. 상기 제2멤브레인(12)을 통과한 상기 N₂O 가스는 99.9999％ 등급의 순도를 유지한다. 상기 제2멤브레인(12)을 통과한 상기 N₂O 가스는 상기 레귤레이터(14)와 엠에프시(16)를 통과하여 제조장비(표시안함)로 투입된다. 이때의 압력은 90 psi 이고, 유량은 0.15 CFM 이다. 상기 제2멤브레인(12)을 통과한 상기 N₂O 가스의 1 ％ 는 다시 상기 가열부(2)를 거쳐 재 정제과정을 거치는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면 상술한 바와 같이 N₂, O₂및 H₂O 등과 같은 제거가 어려운 불순물을 포함한 N₂O 가스를 멤브레인을 이용하여 단계적이고 효율적으로 제거하여 고순도의 N₂O 가스를 제공함으로써 반도체소자의 제품의 신뢰도를 높이고 공정불량의 최소화 및 생산비를 절감시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (13)

1. 가스 공급원으로부터 공급받은 정제할 가스를 가열시키는 가열부;

   상기 가열부를 거친 상기 가스를 가압하는 압축기; 및

   상기 압축기 다음에 상기 가스 정제용 멤브레인;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 가스정제 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 멤브레인은 정제가스의 순도를 더 높히기 위하여 직렬로 적어도 둘이상 연결되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스정제 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기 다음에는 상기 압축된 가스의 압력을 원활하게 조절하기 위하여 레귤레이터를 부착하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스정제 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 레귤레이터 다음에는 상기 가스 유량을 원활하게 조절하여 상기 멤브레인으로 흘려보내기 위하여 엠에프시를 부착하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스정제 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 멤브레인 다음에는 제조장비로 유입되는 가스의 압력을 원활하게 조절하기 위하여 레귤레이터를 부착하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스정제 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 멤브레인 다음에는 제조장비로 유입되는 가스의 유량을 원활하게 조절하기 위하여 엠에프시를 부착하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스정제 장치.
7. 반도체소자 제조용 가스정제장치를 이용한 반도체소자 제조용 가스 정제방법에 있어서,

   가스공급원으로부터 공급받은 정제할 가스를 가열하는 단계;

   상기 가열단계를 거친 상기 가스를 압축기를 통과시켜 가압하는 단계; 및

   상기 압축기를 통과한 상기 가스를 가스정제용 멤브레인을 통과시켜 불순물을 정제하는 단계;

   를 순서적으로 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 가스 정제방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   정제된 가스는 아산화질소(N₂O) 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스 정제방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 불순물은 상기 정제할 가스보다 분자량이 낮은 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스 정제방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 불순물은 N₂, O₂및 H₂O 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스 정제방법.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 멤브레인 통과 후 정제된 가스의 순도는 99.9998 내지 99.99998 ％ 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스 정제방법.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 가스의 멤브레인으로의 유입압력은 80 내지 110 Psi 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스 정제방법.
13. 제 7 항에 있어서,

    상기 가스의 멤브레인으로의 유입유량은 90 내지 110 CFM(Cubic Feet Per Minute) 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 가스 정제방법.