KR200194075Y1 - 가스흐름 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 반도체 장비인 확산로 등의 반응실 내부로 유입되는 가스의 흐름을 제어하는 가스흐름 제어장치에 관한 것으로, 특히 공정가스 공급밸브(V1), SiH2Cl2유입량조절 장치(MFC, V2), N2유입량조절장치(MFC, V5) 및 질소가스 공급밸브(V6)를 구비하여 반응실 내부로 가스를 유입시키는 가스흐름 제어장치에 있어서, 상기 V5밸브와 V6밸브 사이의 라인과 V1밸브와 V2밸브 사이의 라인을 연결하는 바이패스라인에 설치된 솔레노이드 밸브(V3) 및 상기 공정가스 공급밸브(V1)의 개방시에 상기 솔레노이드 밸브(V3)가 차단되도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 함으로써 유독성(toxic)가스 또는 가연성 가스 사용시 누출될 위험을 방지하여 인명 및 재산상의 피해를 예방하며 공정튜브를 오염되지 않도록 하여 장비가동률 향상에 따른 디바이스 개발기간 단축 효과를 얻을 수 있다.

Description

가스흐름 제어 장치
제1도는 종래기술에 따른 가스유입 장치의 개략도.
제2도는 본 고안에 따른 가스흐름 제어장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도.
제3도는 본 고안에 따른 가스흐름 제어장치의 요부인 밸브제어회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
V1 : 공정가스 공급밸브 MFC, V2 : SiH2Cl2유입량조절 장치
V3 : 솔레노이드 밸브 MFC, V5 : N2유입량조절장치
V6 : 질소가스 공급밸브 Ul, U2, U5, U6 : 제1 내지 제4 OR게이트
U3, U7, U8 : 제1 내지 제3 배타적 OR게이트
U4 : NOT 게이트
본 고안은 반도체 장비인 확산로 등의 반응실 내부로 유입되는 가스의 흐름을 제어하는 가스흐름 제어장치에 관한 것으로, 특히 유독성(toxic)가스 또는 가연성 가스 사용시 누출될 위험을 방지하는 가스흐름 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조시 반응실 내부로 유입되는 가스흐름은 크게 2가지 분류가 있다. 즉, 반응실 내부에서 막을 증착하기 위한 가스흐름과, 증착 전 또는 후의 가스라인을 정화하기 위한 가스흐름으로 대별된다.
종래의 반응실 내부로 유입되는 가스의 흐름 경로(sequence)는 제1도에 도시된 바와 같이 막 증착 전 또는 후에 SiH2Cl2MFC(mass flow controler)와 공정튜브를 N2가스로 정화하기 위해서는 N2MFC(V5) 및 V2밸브 개방, M(manual)1밸브 개방 SiH2Cl2MFC(V2)를 개방하여 반응실 내부로 유입시키고 일정시간 경과후 N2MFC(V5)차단, M1밸브 차단 SiH2Cl2MFC 차단함으로써 SiH2Cl2MFC정화를 종료하게 된다.
그러나 상기 종래방법은 다음과 같은 여러 문제점을 안고 있다.
첫째, SiH2Cl2MFC 정화작업을 종료한 후 M1밸브가 완전히 차단되지 않은 상태에서 SiH2Cl2MFC가스를 유입시키기 위하여 Vl밸브를 개방했을 경우에는 상기 M1밸브를 통하여 V5, V6가스관에 SiH12Cl2가스가 유입된다.
둘째, M1밸브가 수동밸브로 이루어져 있어 매 공정 진행시 손으로 직접 개방/차단해야 한다.
셋째, 제삼자가 장비 운용시 M1밸브의 현재상태를 확인할 수가 없으며(C,R,T화면상에서)이에따라, 안전사고 및 런 스펙아웃(run specout) 발생 우려가 높다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가스라인을 정화시켜 주기 위해 설치된 매뉴얼 밸브(M1)와 공정가스 공급밸브(V1)가 동시에 개방되지 못하도록 제어함으로써 튜브 내부로 유입되는 가스를 안전하고 정확하게 유입시킬 수 있는 가스흐름 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 공정가스 공급밸브(V1), SiH2Cl2유입량조절 장치(MFC, V2), N2유입량조절장치(MFC, V5) 및 질소가스 공급밸브(V6)를 구비하여 반응실 내부로 가스를 유입시키는 가스흐름 제어장치에 있어서 상기 V5밸브와 V6밸브 사이의 라인과 V1밸브와 V2밸브 사이의 라인을 연결하는 바이패스라인에 설치되어 전자적으로 개방 및 차폐되는 솔레노이드 밸브(V3) 및 상기 공정가스 공급밸브(V1)의 개방시에 상기 솔레노이드 밸브(V3) 및 상기 공정가스 공급밸브(V1)의 개방시에 상기 솔레노이드 밸브(V3)가 차단되도록 제어하는 밸브제어수단을 포함하는 가스흐름 제어장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상술한다.
본 고안에서는 제2도에 도시된 바와 같이 제1도의 M1밸브를 전자적으로 제어가 가능한 솔레노이드 밸브(V3)로 교체하고, 상기 솔레노이드 밸브(V3)의 개방 및 차폐동작을 전자적으로 제어할 수 있는 밸브제어회로를 구비한 구조로 되어있다. 즉. 상기 밸브제어회로는 공정가스 공급밸브(Vl)와 솔레노이드 밸브(V3)에 각각 연결되어 상기 공정가스 공급밸브(V1)가 개방되었을 경우에 상기 솔레노이드 밸브(V3)를 차단하는 인터록(inter-lock) 기능을 수행한다. 즉, 상기 공정가스를 공정 튜브에 공급시에, 공정가스 공급밸브(Vl)가 개방되면서 상기 솔레노이드 밸브(V3)는 차단되도록 하고, 질소가스 공급시에는 공정가스 공급밸브(V1)가 차단되고, 솔레노이드 밸브(V3)가 개방동작을 하게 된다.
여기서, 상기 밸브제어회로는 제3도에 도시한 바와 같이 솔레노이드 밸브(V3)와 공정가스 공급밸브(V1) 각각의 입력신호를 인가받는 제1 및 제2 OR 게이트(U1,U2)와, 상기 제1 제2 OR게이트(U1, U2)의 출력신호를 각각 인가받으며 입력되는 제1 및 제2 OR게이트(U1, U2) 각각의 출력신호가 일치할 경우에만 “로우(LOW)”신호를 출력하고, 그 반대일 경우에는 “하이(HIGH)”신호를 출력하는 배타적 OR게이트(U3)와, 상기 배타적 OR게이트(U3)의 입력신호를 받아 반대신호로 출력하는 NOT OR게이트(U4)와, 상기 NOT게이트(U4)의 출력신호와 제1 OR게이트(U1) 입력신호를 인가 받는 제3 OR게이트(U5)와, 상기 NOT게이트(U4)의 출력신호와 제2 OR게이트(U2)의 입력신호를 인가받는 제4 OR게이트(U6)와, 상기 제1 OR게이트(U1)의 입력신호와 제3 OR게이트(U5)의 출력신호를 인가받아 결과를 출력하는 제2 배타적 0R게이트(U7)와, 상기 제2 OR게이트(U2)의 입력신호와 제4 OR게이트(U6)의 출력신호를 인가받아 결과를 출력하는 제3 배타적 OR게이트(U8)로 구성된다.
여기서, 상기 제3 OR게이트(U5)의 출력신호가 “하이(HIGH)”가 될 경우, 상기 제2 배타적 OR게이트(U7)의 출력신호도 “하이”신호를 출력하여 경보신호를 발생하면서 솔레노이드 밸브(M3)를 차단한다. 또한, 상기 제4 OR게이트(U6)의 출력신호가 “하이(HIGH)”가 될 경우, 상기 제3 배타적 OR게이트(U8)의 출력신호도 “하이”신호를 출력하여 경보신호를 발생하면서 공정가스 공급밸브(V1)를 차단하는 구성으로 되어 있으며, 상기 각각의 경보신호는 콘트롤러에 입력된 결과값에 따라 외부의 경보기가 작동하도록 하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 고안을 통하여 튜브 내부로 유입되는 가스의 흐름경로는 다음과 같다.
먼저, 공정진행시는 SiH2Cl2가스는 V1밸브, SiH2Cl2MFC(V2)를 통해 공정 튜브로 유입된다.
또한, 공정튜브 정화시 N2가스는 N2MFC(V5), V3밸브, SiH2Cl2MFC(V2)를 통해 공정 튜브로 유입된다.
한편, 공정 진행시 또는 장비 점검시 취급부주의로 인하여 V1, V3 밸브를 잘못 개방/차단했을 경우, 불필요한 가스가 튜브 내부로 유입되어 공정불량 및 안전사고 발생우려가 높다. 따라서, V1, V3 밸브를 동시에 개방할 수 없도록 상호 안전장치가 필요하다.
다음은 제3도의 밸브제어회로를 참조하여 솔레노이드 밸브(V3)와 공정가스 공급밸브(Vl)의 제어상태를 설명하면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이 공정 튜브 내부로 유입되는 가스중 N2가스밸브와 SiH2Cl2가스 밸브의 상호 연동관계에 의하여 2개의 가스밸브가 동시에 개방될 경우에 상기 솔레노이드 밸브(V3)가 이를 차단하는 역할을 한다.
이를 좀더 상세히 설명하면, 먼저 V3밸브 개방시 V1밸브는 차단상태가 된다. 즉, U1 입력이 0 U2 입력이 1일 경우 U3 입력은 0과 1이 되고, U4 출력은 0, U5입력은 둘다 0, U7 입력은 둘다 0가 되며 따라서 V3 밸브는 개방되며, 경보신호는 발생되지 않는다. 이때 , 0는 가스가 유입되는 상태를, 1은 가스유입이 없는 상태, 즉 밸브가 차단된 상태를 각각 나타낸다.
다음으로, V1밸브 개방시 V3밸브는 차단상태가 된다. 즉, U1 입력이 1, U2 입력이 0일 경우 U3 입력은 1과 0이 되고, U4 출력은 0, U6 입력은 둘다 0, U8 입력은 둘다 0가 되며 따라서 V1 밸브는 개방되며, 경보신호는 발생되지 않는다.
만일, V1밸브와 V3밸브가 동시에 개방될 경우 즉, U1 입력이 0, U2 입력이 0일 경우 U3 입력은 둘다 0, U4 출력은 1, U5 입력은 0과 1, U7 입력은 0과 1, 따라서 출력단의 V1밸브는 차단되며 경보신호가 발생한다. 마찬가지로 U6 입력은 1과 0, U8 입력은 1과 0로 출력단의 V3밸브는 차단되며, 경보신호가 발생한다.
상기와 같이 이루어지는 본 고안은 공정조건 또는 운용자의 실수로 인하여 불필요한 유독성 또는 가연성 가스를 유입시켰을 경우 안전하고 신속 정확하게 차단말 수 있으며, 인명 및 재산상의 피해를 예방하며, 공정튜브를 오염되지 않도록 하여 장비가동을 향상에 따른 디바이스 개발기간 단축 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 공정가스 공급밸브(V1), SiH2Cl2유입량조절 장치(MFC, V2), N2유입량조절장치(MFC, V5) 및 질소가스 공급밸브(V6)를 구비하여 반응실 내부로 가스를 유입시키는 가스흐름 제어장치에 있어서, 상기 V5밸브와 V6밸브 사이의 라인과 V1밸브와 V2밸브 사이의 라인을 연결하는 바이패스라인에 설치된 솔레노이드 밸브(V3) 및 상기 공정가스 공급밸브(V1)의 개방시에 상기 솔레노이드 밸브(V3)가 차단되도록 제어하는 제어하는 밸브제어수단을 포함하는 가스흐름 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브제어수단은 솔레노이드 밸브(V3)와 공정가스 공급밸브(V1) 각각의 입력신호를 인가받는 제1 및 제2 OR 게이드(U1,U2)와, 상기 제1 제2 OR게이드(U1, U2)의 출력신호를 각각 인가받으며 입력되는 제1 및 제2 OR게이트(U1, U2) 각각의 출력신호가 일치할 경우에만 “로우(LOW)”신호를 출력하고, 그 반대일 경우에는 “하이(HIGH)”신호를 출력하는 배타적 OR게이트(U3)와, 상기 배타적 OR게이트(U3)의 입력신호를 받아 반대신호로 출력하는 NOT게이트(U4)와, 상기 NOT게이트(U4)의 출력신호와 제1 OR게이트(U1) 입력신호를 인가 받는 제3 OR게이트(U5)와, 상기 NOT게이트(U4)의 출력신호와 제2 OR게이트(U2)의 입력신호를 인가받는 제4 OR게이트(U6)와, 상기 제1 OR게이트(U1)의 입력신호와 제3 OR게이트(U5)의 출력신호를 인가받아 결과를 출력하는 제2 배타적 0R게이트(U7)와, 상기 제2 OR게이트(U2)의 입력신호와 제4 OR게이트(U6)의 출력신호를 인가받아 결과를 출력하는 제3 배타적 OR게이트(U8)를 포함하되, 상기 제3 OR게이트(U5)의 출력신호가 “하이(HIGH)”가 될 경우, 상기 제2 배타적 OR게이트(U7)의 출력신호도 “하이”신호를 출력하여 경보신호를 발생하면서 솔레노이드 밸브(M3)를 차단하고, 상기 제4 OR게이트(U6)의 출력신호가 “하이(HIGH)”가 될 경우, 상기 제3 배타적 OR게이트(U8)의 출력신호도 “하이”신호를 출력하여 경보신호를 발생하면서 공정가스 공급밸브(V1)를 차단하는 것을 특징으로 하는 가스흐름 제어장치.
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