KR200247359Y1 - Gas line pumping system with a mass flow controller - Google Patents
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Abstract
유량 제어 장치(MFC : Mass Flow Controller) 부착형 가스 공급 장치를 개시한다.Disclosed is a mass flow controller (MFC) attachment type gas supply device.
본 고안은 유량 제어 장치의 가스 유입구와 유출구를 연결하는 바이패스(by-pass) 라인을 구비하여 유량 제어 장치를 거치지 않고 펌핑함으로써, 가스 라인 펌핑시 TAT(turn around time)/전도도 향상, 챔버 오염 방지를 구현할 수 있으며, 가스 라인을 항시 청결하게 유지하므로 웨이퍼 수율을 향상시키는 효과가 있다.The present invention includes a bypass line connecting the gas inlet and the outlet of the flow control device to pump without passing through the flow control device, thereby improving turn-around time (TAT) / conductivity during gas line pumping, and chamber contamination. Prevention can be implemented, and the gas line is kept clean at all times, thereby improving wafer yield.
Description
본 고안은 반도체 제조 공정에 이용되는 유량 제어 장치(Mass Flow Controller : 이하, MFC라 약칭함) 부착형 가스 공급 장치에 관한 것으로, 특히, 바이패스(by-pass) 라인을 구비한 MFC 부착형 가스 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas supply device with a mass flow controller (hereinafter referred to as MFC) used in a semiconductor manufacturing process, and in particular, an MFC attached gas having a bypass line. It relates to a supply device.
건식 처리 가스를 사용하는 반도체 공정에서는 일정 시간 동안 정확한 유량으로 공정 진행을 수행하기 위해 MFC를 장착하여 가스의 흐름을 제어하고 있다.In the semiconductor process using dry process gas, the MFC is mounted to control the flow of gas in order to perform the process at a precise flow rate for a predetermined time.
도 1은 이러한 MFC가 장착된 가스 공급 장치의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of a gas supply apparatus equipped with such an MFC.
도 1에 도시한 바와 같이, 가스 캐비넷(10)에서 수동 밸브(20), 공압 밸브(22), MFC(30)를 거쳐 챔버(40)까지 가스를 펌핑하기 위해서는 MFC(30)의 제어가 필수적이다.As shown in FIG. 1, control of the MFC 30 is essential to pump gas from the gas cabinet 10 to the chamber 40 via the manual valve 20, the pneumatic valve 22, and the MFC 30. to be.
이러한 각 가스별로 가스 캐비넷(10)으로부터 최종단인 챔버(40)까지 연결되는 라인내에는 가스 펌핑이 필요한데, 이 가스 펌핑이 필요한 경우를 기술하면 다음과 같다.Gas pumping is required in a line connected to each chamber 40 from the gas cabinet 10 to the final stage for each gas, and the gas pumping is described as follows.
1) 가스 라인 최초 후크 업(hook-up)시 감압 누설(leak) 테스트를 위해 풀 펌핑이 필요하다.1) Full pumping is required for decompression leak testing at the first hook-up of the gas line.
2) 프로세스 진행 중 가스의 순도 변화로 인한 공정 문제 발생시 가스 라인 펌핑이 필요하다.2) Gas line pumping is required when process problems occur due to gas purity changes during the process.
3) 액화 가스의 특성 변화로 가스 라인에 오염 물질이 발생했을 경우 펌핑이필요하다.3) Pumping is necessary when contaminants are generated in the gas line due to changes in liquefied gas characteristics.
4) 가스 저장고 교체시 라인내에 충만된 유해 또는 부식성 가스의 제거를 위해 펌핑이 필요하다.4) When replacing the gas reservoir, pumping is necessary to remove the harmful or corrosive gas in the line.
5) MFC(30)를 포함한 가스 라인의 구성품 교체시 펌핑이 필요하다.5) Pumping is required when replacing the components of the gas line including the MFC 30.
이상과 같이, MFC(30)와 연결된 가스 라인의 펌핑 과정은 전체 반도체 제조 공정에서 중요한 공정 중 하나이다.As described above, the pumping of the gas line connected to the MFC 30 is one of the important processes in the overall semiconductor manufacturing process.
그런데, 각각의 가스별로 구성되어 있는 공급 라인은 가스 캐비넷(10)에서 MFC(30)를 거쳐 챔버(40)까지 연결되어 있는 바, 라인 길이가 상당히 길며, 라인 직경에 대한 전도도 저하와 MFC(30)에 의해 제어되는 유량의 한계로 인해 많은 펌핑 시간이 소요된다는 문제가 제기되었다.However, the supply line configured for each gas is connected to the chamber 40 via the MFC 30 in the gas cabinet 10, and the line length is considerably long, and the conductivity of the line diameter and the MFC 30 are reduced. The problem of pumping time has been raised due to the limitation of the flow rate controlled by.
즉, 종래에는 가스 라인 펌핑시 가스 캐비넷(10)으로부터 연장되는 가스 라인에 부착된 MFC(30)를 게이트화하여 펌핑을 실시하였으며, 이로 인해 라인 전도도가 불량하여 펌핑에 많은 시간이 소요되고 오염된 가스가 MFC(30)를 통해 챔버로 유입되므로, MFC(30)와 챔버(40)를 2차 오염시킬 수 있는 문제가 있었다.That is, in the prior art, the pumping was performed by gated the MFC 30 attached to the gas line extending from the gas cabinet 10 when the gas line was pumped. As a result, the pump had a lot of time and was polluted due to poor line conductivity. Since the gas is introduced into the chamber through the MFC 30, there was a problem that the secondary contamination of the MFC 30 and the chamber 40.
따라서, 본 고안은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, MFC의 가스 유입구와 유출구를 연결하는 바이패스 라인을 구비하여 MFC를 거치지 않고 펌핑함으로써, 가스 라인 펌핑시 TAT(turn around time)/전도도 향상, 챔버 오염 방지를 구현하도록 한 MFC 부착형 가스 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and provided with a bypass line connecting the gas inlet and the outlet of the MFC to pump without passing through the MFC, TAT (turn around time) / conductivity during the gas line pumping It is an object of the present invention to provide an MFC-attached gas supply device for improving the chamber contamination prevention.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 가스 캐비넷, MFC, 프로세스 챔버를 연결하는 가스 라인을 펌핑하는 MFC 부착형 가스 공급 장치에 있어서, MFC의 가스 유입 라인과 챔버의 가스 유출 라인을 연결하는 바이패스 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 MFC 부착형 가스 공급 장치를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention, in the MFC attached gas supply device for pumping the gas line connecting the gas cabinet, MFC, process chamber, the bypass connecting the gas inlet line of the MFC and the gas outlet line of the chamber Provided is an MFC attached gas supply device comprising a line.
도 1은 종래 유량 제어 장치 부착형 가스 공급 장치의 구성 블록도,1 is a block diagram of a conventional gas supply apparatus with a flow control device;
도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 바이패스 라인을 구비한 유량 제어 장치 부착형 가스 공급 장치의 구성 블록도,2 is a block diagram of a gas supply apparatus with a flow control device having a bypass line according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 고안에 따른 바이패스 라인이 형성된 경우와 그렇지 않은 경우의 유량 제어 장치 용량에 따른 유효 펌핑 속도 상관 그래프,3 is an effective pumping speed correlation graph according to the capacity of the flow control device when the bypass line is formed according to the present invention and when it is not;
도 4는 본 고안에 따른 바이패스 라인이 형성된 경우와 그렇지 않은 경우의 유량 제어 장치 용량에 따른 진공상태 도달 시간 상관 그래프.Figure 4 is a correlation graph of the time to reach the vacuum state according to the capacity of the flow control device when the bypass line is formed according to the present invention and when not.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 가스 캐비넷10: gas cabinet
20 : 수동 밸브20: manual valve
22 : 공압 밸브22: pneumatic valve
30 : 유량 제어 장치(MFC)30: flow control device (MFC)
40 : 프로세스 챔버40: process chamber
50 : 펌프50: pump
60 : 바이패스 라인60: bypass line
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
설명에 앞서, 본 고안의 핵심 기술 요지는, MFC 전단과 챔버 뒷단에 바이패스 라인을 설치하여 펌핑시 MFC를 거치지 않고 단축된 시간내에 라인내에 존재하는 가스를 제거하는 것을 그 특징으로 하며, 이러한 기술적 수단으로부터 본 고안의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.Prior to the description, the key technical gist of the present invention is to install a bypass line at the front end of the MFC and the chamber to remove the gas present in the line in a short time without passing through the MFC when pumping. It is possible to easily achieve the object of the present invention from the means.
도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 바이패스 라인을 구비한 MFC 부착형 가스 공급 장치의 구성 블록도로서, 가스 캐비넷(10), 수동 밸브(20), 공압 밸브(22), MFC(30), 프로세스 챔버(40), 펌프(50) 및 바이패스 라인(60)을 포함한다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an MFC attached gas supply device having a bypass line according to a preferred embodiment of the present invention, and includes a gas cabinet 10, a manual valve 20, a pneumatic valve 22, and an MFC 30. ), Process chamber 40, pump 50 and bypass line 60.
먼저, 가스 캐비넷(10), 수동 밸브(20), MFC(30), 프로세스 챔버(40) 및 펌프(50)는 종래의 MFC 부착형 가스 공급 장치와 그 구성 및 기능이 동일한 바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.First, the gas cabinet 10, the manual valve 20, the MFC 30, the process chamber 40, and the pump 50 have the same structure and function as the conventional MFC attached gas supply device, and thus, a detailed description thereof will be described. It will be omitted.
본 고안에 따른 바이패스 라인(60)은 MFC(30)의 가스 유입 라인과 프로세스 챔버(40)의 가스 유출 라인을 연결한다. 즉, 바이패스 라인(60)은 가스 펌핑시 가스가 MFC(30)를 경유하지 않고 프로세스 챔버(40) 다음단으로 바이패스될 수 있도록 한다.The bypass line 60 according to the present invention connects the gas inlet line of the MFC 30 and the gas outlet line of the process chamber 40. That is, the bypass line 60 allows gas to be bypassed to the next stage of the process chamber 40 without passing through the MFC 30 at the time of gas pumping.
공압 밸브(22)는 MFC(30)의 가스 유입 라인에 형성되며, 가스 라인 펌핑시 MFC(30)의 제어에 의해 차단 동작함으로써, MFC(30)로 유입되는 가스의 경로를 바이패스 라인(60)으로 유도하는 기능을 수행한다.The pneumatic valve 22 is formed in the gas inflow line of the MFC 30, and when the gas line is pumped, the operation is cut off by the control of the MFC 30, thereby bypassing the path of the gas flowing into the MFC 30 by the bypass line 60. ) To lead to
즉, 본 고안은 프로세스 진행 중에는 기존과 같은 공급 라인(가스 캐비넷(10)→MFC(30)→프로세스 챔버(40)→펌프(50))을 통해 가스를 공급하고, 가스 라인을 펌핑해야 하는 경우에는 공압 밸브(22)를 차단하여 바이패스 라인(60)을 통해 가스를 공급하도록 구현하였다.In other words, the present invention is to supply the gas through the same supply line (gas cabinet 10 → MFC 30 → process chamber 40 → pump 50) during the process, and pumping the gas line It was implemented to cut the pneumatic valve 22 to supply gas through the bypass line 60.
도 3은 본 고안에 따른 바이패스 라인(60)이 MFC(30) 전단에 형성된 경우와 그렇지 않은 경우의 MFC 용량에 따른 유효 펌핑 속도 상관 그래프이다.3 is an effective pumping speed correlation graph according to the MFC capacity when the bypass line 60 according to the present invention is formed in front of the MFC (30) or not.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 바이패스 라인(60)이 형성된 경우(빗금친 부분)에는 바이패스 라인(60)이 형성되지 않은 경우(빗금치지 않은 부분)보다 유효 펌핑 속도가 빠르다는 사실을 알 수 있을 것이다. 이때, MFC 용량이 적으면 적을수록 그 차이는 현저하며, MFC 용량이 증가하면서 두 경우의 차가 줄어든다는 사실을 알 수 있다. 특히, MFC 용량이 10sccm일 경우, 약 180배의 펌핑 속도 차이가 발생한 것을 알 수 있다.As can be seen from the figure, it is understood that the effective pumping speed is faster when the bypass line 60 is formed (hatched) than when the bypass line 60 is not formed (not hatched). Could be. At this time, the smaller the MFC capacity is, the difference is remarkable, and it can be seen that the difference between the two cases decreases as the MFC capacity increases. In particular, when the MFC capacity is 10sccm, it can be seen that about 180 times the pumping speed difference occurs.
도 4는 본 고안에 따른 바이패스 라인(60)이 MFC(30) 전단에 형성된 경우와 그렇지 않은 경우의 MFC 용량에 따른 진공상태 도달 시간 상관 그래프이다.4 is a graph showing a correlation between vacuum arrival time according to MFC capacity when the bypass line 60 is formed in front of the MFC 30 according to the present invention.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 바이패스 라인(60)이 형성된 경우(빗금치지 않은 부분)에는 바이패스 라인(60)이 형성되지 않은 경우(빗금친 부분)보다 진공상태 도달 시간이 줄어든다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 150m 길이의 가스튜브를 펌핑하여 진공에 도달하는 시간을 계산한 결과, MFC 용량이 10 sccm일 경우 바이패스 라인(60)의 진공 도달 시간이 MFC를 경유하는 라인보다 128배정도 빨리 진공 상태를 만들 수 있다. 다만, MFC 크기가 증가할수록 그 차이는 줄어들지만 효과면에서 진공도에 도달하는 데에는 MFC 라인이 바이패스 라인에 비해 더 많은 시간이 소요됨을 알 수 있을 것이다. 즉, 1,000 sccm일 경우 바이패스 라인(60)이 MFC 경유 라인보다 2.5배정도 빠른 것을 알 수 있는데, 일반적인 MFC 크기는 100 sccm 이하인 바, 이러한 경우는 배제하여도 무방할 것이다.As can be seen from the figure, it is understood that when the bypass line 60 is formed (not hatched), the vacuum arrival time is shorter than when the bypass line 60 is not formed (hatched). Could be. For example, after calculating the time to reach the vacuum by pumping a 150m long gas tube, when the MFC capacity is 10 sccm, the vacuum reaching time of the bypass line 60 is 128 times faster than the line passing through the MFC. You can create a state. However, as the MFC size increases, the difference decreases, but it can be seen that the MFC line takes more time than the bypass line in terms of the effect. That is, in the case of 1,000 sccm, it can be seen that the bypass line 60 is about 2.5 times faster than the line passing through the MFC. The general MFC size is 100 sccm or less, and this case may be excluded.
이상, 본 고안을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated concretely based on the Example, this invention is not limited to this Example, Of course, various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary.
따라서, 본 고안은 가스 라인 펌핑에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, MFC 및 챔버를 2차 오염으로부터 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 고안은 TAT를 크게 향상시킬 수 있으며, 가스 라인을 항시 청결하게 유지하므로 웨이퍼 수율을 향상시키는 효과가 있다.Therefore, the present invention can shorten the time required for gas line pumping, and there is an effect of preventing the MFC and the chamber from secondary contamination. In addition, the present invention can greatly improve the TAT, and since the gas line is always kept clean, there is an effect of improving the wafer yield.
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