KR200293094Y1 - Apparatus For Supplying Gas For Manufacturing Semiconductor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 처리 가스를 사용한 반도체 제조 공정이 수행되는 반도체 공정 설비로 처리 가스를 공급하는 반도체 제조용 가스 공급 장치에 관한 것이다. 본 고안은 처리 가스가 저장된 가스 용기; 가스 용기의 처리 가스를 공정 챔버로 공급하기 위한 것으로 처리 가스의 공급 여부를 단속하는 공급 제어 밸브와 처리 가스의 공급 압력을 조절하는 레귤레이터가 구비된 처리 가스 공급 라인; 가스 용기와 레귤레이터 사이의 공급 라인으로 퍼지 가스를 공급하기 위한 것으로, 공급 라인으로의 퍼지 가스 공급을 단속하기 위한 퍼지 밸브를 구비한 퍼지 가스 공급 라인; 및 진공압을 이용하여 가스 용기와 레귤레이터 사이의 공급 라인으로부터 가스를 배출하기 위한 것으로, 공급 라인으로의 진공압 공급을 단속하기 위한 배기 제어 밸브를 구비한 배기 라인을 포함하는 반도체 제조용 가스 공급 장치에 있어서, 퍼지 밸브가 가스 용기에 직접 연결된 것을 특징으로 한다. 또한, 퍼지 밸브에 배기 제어 밸브가 직접 연결되고, 배기 제어 밸브에 공급 제어 밸브가 직접 연결된다. 이 퍼지 밸브와 배기 제어 밸브와 공급 제어 밸브는 일체로 구성된다. 또한, 공급 제어 밸브에 공급 라인 내부의 가스 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 부착된다.The present invention relates to a gas supply device for semiconductor manufacturing that supplies a processing gas to a semiconductor processing equipment where a semiconductor manufacturing process using the processing gas is performed. The present invention is a gas container is stored a processing gas; A process gas supply line for supplying a process gas of a gas container to a process chamber, the process gas supply line including a supply control valve for controlling whether or not the process gas is supplied and a regulator for controlling a supply pressure of the process gas; A purge gas supply line for supplying purge gas to a supply line between a gas container and a regulator, the purge gas supply line having a purge valve for intermittent supply of purge gas to the supply line; And an exhaust line for discharging gas from the supply line between the gas container and the regulator by using a vacuum pressure, the exhaust line having an exhaust control valve for intermittent supply of the vacuum pressure to the supply line. In this case, the purge valve is directly connected to the gas container. In addition, an exhaust control valve is directly connected to the purge valve, and a supply control valve is directly connected to the exhaust control valve. This purge valve, exhaust control valve, and supply control valve are integrally formed. In addition, a pressure sensor for measuring the gas pressure inside the supply line is attached to the supply control valve.
Description
본 고안은 처리 가스를 사용한 반도체 제조 공정이 수행되는 반도체 공정 설비로 처리 가스를 공급하는 반도체 제조용 가스 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas supply device for semiconductor manufacturing that supplies a processing gas to a semiconductor processing equipment where a semiconductor manufacturing process using the processing gas is performed.
반도체를 생산하기 위해서는 식각, 에칭, 포토 공정 등과 같은 여러 가지 공정들을 거쳐야 하며, 각 공정들에서는 공정들의 목적에 맞는 다양한 가스들이 사용된다. 이러한 가스들은 대부분 유독성, 부식성, 반응성 등의 성질을 가지고 있으며, 가스 용기에 저장되어 있다가 각종 밸브, 레귤레이터, 압력센서, 필터 등의 부품들이 배열된 가스공급장치의 배관을 통해 공정 챔버로 공급된다.In order to produce a semiconductor, various processes such as etching, etching, and photo process must be performed. In each process, various gases suitable for the purpose of the processes are used. Most of these gases are toxic, corrosive, and reactive. They are stored in gas containers and supplied to the process chamber through pipes of gas supply devices where components such as valves, regulators, pressure sensors and filters are arranged. .
가스공급장치들은 공정에 사용되는 가스를 일정한 압력으로 안정되게 공급하는 것이다. 도 1은 가스공급장치의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 가스 공급이 중단되지 않도록 가스공급장치에는 두 개의 가스 용기(101, 102)가 사용된다.Gas supply devices are to stably supply the gas used in the process at a constant pressure. 1 shows an example of a gas supply device. As shown, two gas containers 101 and 102 are used in the gas supply device so that the gas supply is not interrupted.
가스 용기(101)에 저장된 가스는 필터(161)와 밸브(111-115, 121, 122), 레귤레이터(141), 플로 스위치 등이 순차적으로 배열된 가스 공급 라인을 통해 공정 챔버로 공급된다. 압력 센서(131)는 가스 용기(101)로부터 필터(161)와 밸브(113)로 공급되는 가스의 압력을 측정한다. 레귤레이터(141)는 가스 용기(101)로부터 공급되는 가스를 공정 챔버에서 필요한 압력과 양으로 조절하며, 이 레귤레이터(141)에 의해 조절된 가스의 압력은 압력 센서(132)에 의해 측정된다.The gas stored in the gas container 101 is supplied to the process chamber through a gas supply line in which the filters 161, the valves 111-115, 121, 122, the regulator 141, the flow switch, and the like are sequentially arranged. The pressure sensor 131 measures the pressure of the gas supplied from the gas container 101 to the filter 161 and the valve 113. The regulator 141 adjusts the gas supplied from the gas container 101 to the required pressure and amount in the process chamber, and the pressure of the gas regulated by the regulator 141 is measured by the pressure sensor 132.
하나의 가스 용기(101)에 저장된 가스가 모두 소비되면 밸브(113)는 닫히고, 다른 밸브(213)가 개방되어 다른 가스 용기(201)에 저장된 가스가 공정 챔버로 공급된다. 빈 가스 용기(101)는 교체되며, 이때 배관 상에 잔류하는 가스를 제거하도록 배기 공정과 퍼지 공정이 수행된다.When all the gas stored in one gas container 101 is consumed, the valve 113 is closed, the other valve 213 is opened, and the gas stored in the other gas container 201 is supplied to the process chamber. The empty gas container 101 is replaced, and at this time, an exhaust process and a purge process are performed to remove the gas remaining on the pipe.
우선, 진공 발생기(71)에 의해 배관(173) 내부가 진공 상태가 되며, 밸브(112)가 순차적으로 개방되는 것에 의해 배관(171) 내의 잔류 가스는 외부로배출된다. 외부로 배출된 가스는 정화 장치에서 정화된다. 그리고 나서, 밸브들(313, 111, 113)을 순차적으로 개방하여 퍼지 가스를 배관(171)으로 공급하며, 공급 압력은 압력 스위치(331)에 의해 측정된다. 퍼지 가스의 공급이 완료되면 밸브들(312, 111)을 순차적으로 폐쇄하고, 밸브들(112, 114)를 순차적으로 개방하여 배기 라인과 진공 발생기(71)를 통해 배출시키며, 압력 스위치(431)를 통해 진공 상태를 확인한다. 잔류 가스가 완전히 제거되도록 퍼지공정과 배기 공정을 수 회 반복한다.First, the inside of the pipe 173 is vacuumed by the vacuum generator 71, and the residual gas in the pipe 171 is discharged to the outside by the valve 112 being sequentially opened. The gas discharged to the outside is purified by the purification device. Then, the valves 313, 111, 113 are sequentially opened to supply purge gas to the pipe 171, and the supply pressure is measured by the pressure switch 331. When the supply of the purge gas is completed, the valves 312 and 111 are sequentially closed, and the valves 112 and 114 are sequentially opened to discharge through the exhaust line and the vacuum generator 71, and the pressure switch 431 Check the vacuum state through. The purge and exhaust processes are repeated several times to ensure that residual gas is completely removed.
그러나, 상기와 같은 종래의 가스 공급 장치는 다음과 같은 단점이 있었다.However, the conventional gas supply device as described above has the following disadvantages.
즉, 종래의 가스 공급 장치는, 도 1에서 보듯이, 밸브와 용기가 배관을 통해 서로 연결되어 있기 때문에 퍼지 공정시 용기와 배관을 연결하는 부분에서부터 밸브(113)까지가 퍼지된다. 따라서, 배관의 용적이 커 퍼지하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 퍼지 횟수도 많아지고 퍼지 가스의 소모량도 많다는 단점이 있다. 또한, 배출되는 가스의 양이 많음으로 인해서 배기된 가스를 정화하는 정화 장치의 수명이 짧아지는 단점도 있다.That is, in the conventional gas supply device, as shown in FIG. 1, since the valve and the container are connected to each other through a pipe, the valve 113 is purged from a portion connecting the container and the pipe in the purge process. Therefore, the large volume of the pipe takes a long time to purge, as well as the number of purge times and the consumption of the purge gas has a disadvantage. In addition, there is a disadvantage that the life of the purification device for purifying the exhaust gas is shortened due to the large amount of gas discharged.
본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로 퍼지 용적을 크게 감소시킴으로써 퍼지 시간과 횟수 및 퍼지 가스의 소모량을 획기적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 정화 장치의 수명도 늘릴 수 있는 반도체 제조용 가스 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of this point, and by greatly reducing the purge volume, it is possible to drastically reduce the purge time and frequency and the consumption of purge gas, and to provide a gas supply device for semiconductor manufacturing that can increase the life of the purification device. Its purpose is to.
도 1은 종래의 가스공급장치를 도시한 배관도.1 is a piping diagram showing a conventional gas supply device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스공급장치를 도시한 배관도.Figure 2 is a piping diagram showing a gas supply device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 주요부인 밸브 조립체를 도시한 정면도 및 평면도.3A and 3B are front and top views, respectively, of a valve assembly that is an integral part of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101 : 가스 용기 111 : 퍼지 밸브101 gas container 111 purge valve
112 : 배기 밸브 113 : 공급 제어 밸브112: exhaust valve 113: supply control valve
131 : 압력 센서 171 : 가스 공급 라인131: pressure sensor 171: gas supply line
172 : 배기 라인 173 : 퍼지 라인172: exhaust line 173: purge line
상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 처리 가스가 저장된 가스 용기; 가스 용기의 처리 가스를 공정 챔버로 공급하기 위한 것으로 처리 가스의 공급 여부를 단속하는 공급 제어 밸브와 처리 가스의 공급 압력을 조절하는 레귤레이터가 구비된 처리 가스 공급 라인; 가스 용기와 레귤레이터 사이의 공급 라인으로 퍼지 가스를 공급하기 위한 것으로, 공급 라인으로의 퍼지 가스 공급을 단속하기 위한 퍼지 밸브를 구비한 퍼지 가스 공급 라인; 및 진공압을 이용하여 가스 용기와 레귤레이터 사이의 공급 라인으로부터 가스를 배출하기 위한 것으로, 공급 라인으로의 진공압 공급을 단속하기 위한 배기 제어 밸브를 구비한 배기 라인을 포함하는 반도체 제조용 가스 공급 장치에 있어서, 퍼지 밸브가 가스 용기에 직접 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스 공급 장치다.The present invention for achieving the above object is a gas container in which a processing gas is stored; A process gas supply line for supplying a process gas of a gas container to a process chamber, the process gas supply line including a supply control valve for controlling whether or not the process gas is supplied and a regulator for controlling a supply pressure of the process gas; A purge gas supply line for supplying purge gas to a supply line between a gas container and a regulator, the purge gas supply line having a purge valve for intermittent supply of purge gas to the supply line; And an exhaust line for exhausting gas from the supply line between the gas container and the regulator by using a vacuum pressure, the exhaust line having an exhaust control valve for intermittent supply of the vacuum pressure to the supply line. It is a gas supply apparatus for semiconductor manufacture characterized by the purge valve connected directly to a gas container.
바람직하게는, 퍼지 밸브에 배기 제어 밸브가 직접 연결되고, 배기 제어 밸브에 공급 제어 밸브가 직접 연결된다. 더 바람직하게는, 퍼지 밸브와 배기 제어 밸브와 공급 제어 밸브가 일체로 구성된다. 또한, 공급 제어 밸브에 공급 라인 내부의 가스 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 부착된다.Preferably, the exhaust control valve is directly connected to the purge valve, and the supply control valve is directly connected to the exhaust control valve. More preferably, the purge valve, the exhaust control valve and the supply control valve are integrally formed. In addition, a pressure sensor for measuring the gas pressure inside the supply line is attached to the supply control valve.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스공급장치가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스공급장치는 가스 용기(101)와 처리 가스 공급 라인(171)과 퍼지 가스 공급 라인(172)과 배기 라인(173)을 포함하고 있다.A gas supply device according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown, the gas supply apparatus according to an embodiment of the present invention includes a gas container 101, a processing gas supply line 171, a purge gas supply line 172, and an exhaust line 173.
가스 용기(101)에는 공정 챔버(미도시)에서 반도체를 제조하기 위하여 기판을 처리하는데 사용되는 처리 가스가 저장된다. 가스 용기(101)의 처리 가스는 가스 공급 라인(171)을 통해 공정 챔버로 공급된다. 가스 공급 라인(171)에는 각종 밸브(113, 114,121, 122, 115)와 레귤레이터(141)와 필터(161, 162)가 구비되어 있다. 그 중에서 가스 공급 제어 밸브(113)는 후술하는 퍼지 밸브(111) 및 배기 밸브(112)와 함께 하나의 조립체로 구성되어 있으며(도 3a 및 도 3b 참조), 가스 용기(101)로부터 가스 공급 라인(171)을 통해 공급되는 처리 가스의 공급을 제어한다. 레귤레이터(141)는 공급 라인(171)을 통해 공급되는 처리 가스의 압력과 양을 조절한다. 필터(161, 162)는 공급 라인(171)을 통해 공정 챔버로 공급되는 처리 가스로부터 불순물을 제거한다.The gas container 101 stores a processing gas used to process a substrate to manufacture a semiconductor in a process chamber (not shown). The processing gas of the gas container 101 is supplied to the process chamber through the gas supply line 171. The gas supply line 171 is provided with various valves 113, 114, 121, 122, 115, regulators 141, and filters 161, 162. Among them, the gas supply control valve 113 is composed of one assembly together with the purge valve 111 and the exhaust valve 112 described later (see FIGS. 3A and 3B), and the gas supply line from the gas container 101 is provided. The supply of the processing gas supplied through 171 is controlled. The regulator 141 regulates the pressure and the amount of process gas supplied through the supply line 171. The filters 161 and 162 remove impurities from the process gas supplied to the process chamber through the supply line 171.
퍼지 라인(172)은 가스 용기(101)에 직접 결합된 퍼지 밸브(111)로부터 퍼지 가스의 공급원까지 연결하는 라인이다. 이 퍼지 라인(172) 상에도 퍼지 밸브(111)을 비롯하여 퍼지 공정에 필요한 다수의 밸브들(311, 312, 313)이 구비되어 있다.The purge line 172 is a line connecting from the purge valve 111 directly coupled to the gas container 101 to the supply source of the purge gas. The purge line 172 is provided with a plurality of valves 311, 312, and 313 necessary for the purge process, including the purge valve 111.
배기 라인(173)은 가스 공급 라인(171) 내의 가스를 외부로 배출하기 위한 것으로 일측은 두 갈래로 분기되어 퍼지 밸브(111)와 공급 제어 밸브(113) 사이에 설치된 배기 제어 밸브(112)와 가스 공급 라인(171) 상의 밸브(114)에 각각 연결되어 있고 그 타측에는 진공 발생기(71)가 설치되어 있다.The exhaust line 173 is for discharging the gas in the gas supply line 171 to the outside, and one side is bifurcated into an exhaust control valve 112 installed between the purge valve 111 and the supply control valve 113. It is connected to the valve 114 on the gas supply line 171, and the vacuum generator 71 is provided in the other side.
도시된 바와 같이, 가스 용기(101)와 가스 공급 라인(171)들 및 그에 부속되는 부품들은 모두 쌍으로 제공되지만, 본 실시예의 설명에서는 일측 부분에 대해서만 설명하였고 나머지 일측에 대해서는 생략하였다. 그러나, 나머지 타측의 경우도 동일하다는 것은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.As shown, the gas container 101 and the gas supply lines 171 and the parts attached thereto are all provided in pairs, but only one side is described in the description of the present embodiment, and the other side is omitted. However, it will be understood by those skilled in the art that the present invention is the same for the other side.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 있어서, 주된 특징은 퍼지 밸브(111)가 별도의 배관을 이용하지 않고 가스 용기(101)에 직접 연결된다는 점이다. 또한, 도 3a 및 도 3b에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 퍼지 밸브(111)의 상측에 배기 밸브(112)가 연결되고, 배기 밸브(112)의 상측에 공급 제어 밸브(113)가 설치된다. 바람직하게는 퍼지 밸브(111)와 배기 밸브(112)와 공급 제어 밸브(113)는 하나의 조립체으로 일체화된다.In the embodiment of the present invention having such a configuration, the main feature is that the purge valve 111 is directly connected to the gas container 101 without using a separate pipe. 3A and 3B, the exhaust valve 112 is connected to the upper side of the purge valve 111, and the supply control valve 113 is provided above the exhaust valve 112. . Preferably, the purge valve 111, the exhaust valve 112 and the supply control valve 113 are integrated into one assembly.
또한, 공급 제어 밸브(113)의 상측에 가스 압력을 측정하기 위한 압력 센서(131)가 설치된다. 바람직하게는 이 압력 센서 또한 밸브들(111, 112, 113)과 하나의 조립체로 이루어진다.In addition, a pressure sensor 131 for measuring gas pressure is provided above the supply control valve 113. Preferably, this pressure sensor also consists of one assembly with the valves 111, 112, 113.
이와 같은 구성으로, 하나의 가스 용기(101)의 가스가 모두 소모되면, 밸브(115)가 닫히고 밸브(215)가 개방되어 다른 용기(201)에 저장된 가스가 공정 챔버로 공급된다. 그리고, 가스 용기(101)측으로는 배기 및 퍼지 공정이 수행된다.In such a configuration, when the gas in one gas container 101 is exhausted, the valve 115 is closed and the valve 215 is opened to supply the gas stored in the other container 201 to the process chamber. Then, the exhaust and purge processes are performed on the gas container 101 side.
먼저, 진공발생기(71)의 밸브(411)가 개방되는 것에 의해 진공 발생부(481)에서 진공이 발생되고, 배기 밸브(112)가 개방되는 것에 의해 배관 내부의 잔류 가스가 외부로 배출된다. 압력 센서(131)에 의해 측정된 배관 내의 압력이 거의 진공압으로 떨어지면, 배기 밸브(112)가 닫히는 것에 의해 배기 공정이 완료된다.First, the vacuum is generated in the vacuum generator 481 by opening the valve 411 of the vacuum generator 71, and the residual gas in the pipe is discharged to the outside by opening the exhaust valve 112. When the pressure in the pipe measured by the pressure sensor 131 drops to almost vacuum pressure, the exhaust valve 112 is closed to complete the exhaust process.
다음으로, 밸브(313, 312) 및 밸브(111)가 개방되는 것에 의해 질소, 즉 퍼지 가스가 배관 내부로 공급되며 압력 센서(131)에 의해 측정된 배관 내의 압력이 소정치에 이르면 밸브(111)가 닫히고 퍼지 공정은 중단된다. 이와 같은 배기 및 퍼지 공정이 수회 반복되는 것에 의해 공급 라인 내의 잔류 가스는 완전히 제거된다.Next, when the valves 313 and 312 and the valve 111 are opened, nitrogen, that is, a purge gas is supplied into the pipe, and the pressure in the pipe measured by the pressure sensor 131 reaches a predetermined value. ) Is closed and the purge process is stopped. By repeating this evacuation and purge process several times, residual gas in the supply line is completely removed.
상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조용 가스 공급 장치는 퍼지 밸브가 가스 용기에 직접 연결되기 때문에 별도의 배관이 필요없어 퍼지 공정에 필요한 배관의 용적이 적고, 이에 따라 퍼지 시간 및 퍼지 가스의 소모량이 줄어드는 장점이 있다. 이와 함께, 배기 공정에 소요되는 시간도 줄어들고 배기 가스를 정화하는 정화 장치의 수명도 연장될 수 있다.As described above, the gas supply device for semiconductor manufacturing according to the present invention does not require a separate pipe because the purge valve is directly connected to the gas container, the volume of the pipe required for the purge process is small, and thus the purge time and the consumption of the purge gas This has the advantage of shrinking. In addition, the time required for the exhaust process can be reduced, and the life of the purification device for purifying exhaust gas can be extended.
이상에서는, 본 고안을 특정의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 고안은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수도 있다는 것은 명백한 사실이다.In the above, the present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the utility model registration claims below. It is obvious that various changes can be made.
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