KR20040082684A - Apparatus for gas mixing and suppling and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조를 포함한 공업 제품 제조공정에서 필요한 공정가스를 공급할 수 있는 가스혼합 공급장치및 공급방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스제조설비나 대용량의 탱크롤에서 중앙 공급식 또는 별도로 공급되는 라인을 통해 공급되는 가스를 원하는 조성비의 혼합가스로 만들어 필요로 하는 장치에 공급하며, 상기 가스혼합저장통을 복수개 설치하여 필요한 공정에 중단없이 계속해서 가스를 공급할 수 있도록 하는 가스혼합 공급장치및 공급방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas mixture supply device and a supply method for supplying a process gas required in an industrial product manufacturing process including semiconductor manufacturing, and more particularly, a central supply type or separately supplied from a gas production facility or a large capacity tank roll. Gas mixing supplying device and supplying method for supplying the gas supplied through the line to the required device by making the mixed gas of the desired composition ratio, and providing a plurality of the gas mixing storage container to continuously supply the gas to the required process without interruption It is about.
일반적으로 공업 제품을 제조하는 공정에는 여러가지 공정가스가 필요하며, 특히 반도체 제조에 있어서의 공정은 확산 공정, 화학기상증착 공정, 사진 공정, 박막 공정, 식각 공정등의 여러 공정으로 이루어지는데 이러한 각 공정에서는 여러 종류의 공정 가스를 공급하는 가스공급장치를 필요로 한다.Generally, various process gases are required for the process of manufacturing industrial products, and in particular, the process of semiconductor manufacturing consists of various processes such as diffusion process, chemical vapor deposition process, photographic process, thin film process, and etching process. Requires a gas supply device for supplying different types of process gases.
상기의 공정중 사진 공정은 반도체 기판위에 반도체 디바이스를 형성시키키 위해서 실리콘 기판위에 산화 피막을 입히고, 그 위에 감광성 수지를 균일하게 칠한 후, 다시 그 위에 디바이스 패턴이 새겨진 마스크를 밀착시키고, 감광성 수지가 마스크의 패턴에 따라 광화학반응(Photo Chemical Reaction)을 일으킬 수 있는 특정 파장 영역(310∼400nm)의 빛을 일정량(시간) 쪼이는 단계로 구성되어 있다.In the above-described photographic process, in order to form a semiconductor device on the semiconductor substrate, an oxide film is coated on the silicon substrate, the photosensitive resin is uniformly coated thereon, and then the mask having the device pattern engraved thereon is brought into close contact with the photosensitive resin. According to the pattern of the mask it is composed of a step of irradiating a predetermined amount (time) of light of a specific wavelength region (310 ~ 400nm) that can cause a photochemical reaction (Photo Chemical Reaction).
이 때 미세한 디바이스 패턴을 구현하기 위해 상기 빛은 렌즈를 이용하여 조사하게 되는데, 사진 공정의 장비가 스텝퍼(stepper)에서 스캐너(scanner)로 전환되고 디바이스 패턴의 선폭이 더욱 미세하게 되면서, 선폭을 좌우하는 요인중 하나인 렌즈의 산화와 광원에 의한 손상을 줄이기 위해 렌즈 퍼지(lens purge)용 가스(N2/O2, N2/He, He/O2)를 계속적으로 공급하는 장치가 필요하다.At this time, the light is irradiated using a lens to realize a fine device pattern. The equipment of the photolithography process is switched from a stepper to a scanner, and the line width of the device pattern becomes finer, and the line width is left and right. In order to reduce the oxidation of the lens, which is one of the factors, and the damage caused by the light source, a device for continuously supplying the lens purge gas (N 2 / O 2 , N 2 / He, He / O 2) is needed. .
종래의 반도체 제조 장치에 공정가스를 공급하는 것은 도 1에 도시된 종래 반도체 장비의 가스공급장치와 같이 하나의 공정 가스캐비넷에서 여러대의 장치로 공정가스를 공급하는 방식으로 이루어졌다.Supplying the process gas to the conventional semiconductor manufacturing apparatus is made by supplying the process gas to a plurality of devices in one process gas cabinet, such as the gas supply apparatus of the conventional semiconductor equipment shown in FIG.
즉, 도 1(a)에 도시된 바와 같이 가스캐비넷(Gas Cabinet)(1)에서 공급받은 가스를 밸브매니폴드박스(valve manifold bos;VMB)(140)에서 분리시킨 후, 필요한 수만큼의 장비(장치1, 장치2)에 공급한다. 도 1(b)는 가스캐비넷(1)을 나타낸 사시도로, 가스캐비넷(1) 내부에는 여러 장비에서 필요로 하는 공정가스가 담겨있는 가스통(2)이 있고, 상기 가스통(2)은 가스라인(3)에 연결되며, 가스라인(3)을 통해 공정가스가 외부로 공급된다.That is, after separating the gas supplied from the gas cabinet (Gas Cabinet) (1) as shown in Figure 1 (a) in the valve manifold box (VMB) 140, as necessary equipment Supply to (Device 1, Device 2). Figure 1 (b) is a perspective view of the gas cabinet (1), the gas cabinet (1) has a gas cylinder (2) containing the process gas required by the various equipment, the gas cylinder (2) is a gas line ( 3), the process gas is supplied to the outside through the gas line (3).
상기 가스캐비넷(1)을 이용한 가스 공급은 가스캐비넷(1)에 이상이 발생하거나, 가스통(2)이나 가스라인(3)에서 가스가 새는 경우, 또는 순간 정전이나 기타사유로 가스캐비넷(1)의 작동이 중지되면, 가스가 공급될 수 없다. 이와같은 가스 공급 중단은 특히 반도체 제조의 사진 공정에 있어서는 렌즈 퍼지(lens purge)용 가스가 공급되지 않아 상기 가스의 공급이 필요한 장비가 손상될 수 있는 문제점이 있었다.The gas supply using the gas cabinet 1 may occur in the gas cabinet 1, when gas leaks from the gas cylinder 2 or the gas line 3, or due to a momentary power failure or other reasons. When the operation of the gas is stopped, no gas can be supplied. This gas supply interruption has a problem in that the lens purge gas is not supplied, especially in the photolithography process of semiconductor manufacturing, which may damage equipment requiring the supply of the gas.
또한 상기 가스캐비넷(1)에 의한 가스 공급은 가스통(2)의 용량이 제한되어 있어 동시에 여러곳의 필요한 장비에 공급될 수 있는 가스의 양이 제한되고, 가스룸(gas room)을 위한 별도의 공간이 필요하게 되며, 가스캐비넷(1)의 가스통(2)을 교체하는 경우 가스의 역류에 의한 압력변화, 가스캐비넷(1)에서 장비까지의 장거리의 배관길이에 따른 가스라인에서의 가스의 압력강하등의 문제점이 있었다.In addition, the gas supply by the gas cabinet (1) is limited in the capacity of the gas cylinder (2) is limited in the amount of gas that can be supplied to a number of necessary equipment at the same time, a separate for the gas room (gas room) Space is required, and when the gas cylinder 2 of the gas cabinet 1 is replaced, the pressure of the gas in the gas line according to the pressure change due to the back flow of gas, and the long pipe length from the gas cabinet 1 to the equipment There were problems such as descent.
또한 상기 가스캐비넷(1)을 이용한 가스 공급은 하나의 가스통(2) 사용이 완료되면 다른 가스통(2)으로 교체해야 하는데, 계속해서 사용되는 장비는 교체 주기가 짧아서 자주 바꿔주어야 한다. 이러한 잦은 교체 주기와 교체 주기가 되었는지 여부를 계속 감시해야하기 때문에 많은 시간과 인력이 필요한 문제점이 있었다.In addition, the gas supply using the gas cabinet (1) should be replaced with another gas cylinder (2) when the use of one gas cylinder (2) is completed, the equipment that is continuously used must be changed frequently because the replacement cycle is short. There was a problem that requires a lot of time and manpower because it is necessary to constantly monitor whether such replacement cycles and replacement cycles.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 가스제조설비나 대용량의 탱크롤에서 중앙 공급식 또는 별도로 공급되는 라인에서 단일성분의 순수가스의 형태로 각각 공급되는 복수종류의 가스를 각 가스공급라인의유량조절부(mass flow controller;MFC)를 통해 조절하여 원하는 조성비의 혼합가스를 만들어 공급하는 방식을 이용하므로, 가스캐비넷의 이상에 의한 가스 공급의 중단을 방지할 수 있고, 또한 복수개의 가스혼합저장통을 이용하여 어느 한 곳의 가스가 다 소모되어도 계속해서 가스를 공급할 수 있도록 하여 가스통의 교체나 교체 여부에 대한 감시를 위한 시간과 인력을 절약할 수 있도록 하는 가스혼합 공급장치및 공급방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, each gas is supplied in the form of pure gas of a single component in the gas supply facility or a large capacity tank roll in a central supply type or a line supplied separately. By using a mass flow controller (MFC) of the supply line to control the gas mixture to create a desired composition ratio, the gas supply can be prevented due to abnormality of the gas cabinet, and a plurality of Gas mixture supply and supply method by using gas mixture storage to continuously supply gas when gas is exhausted, saving time and manpower for monitoring of gas cylinder replacement or replacement The purpose is to provide.
도 1은 종래 반도체 제조장비의 가스 공급장치를 나타낸 도면1 is a view showing a gas supply apparatus of a conventional semiconductor manufacturing equipment
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가스혼합 공급장치의 개요도2 is a schematic diagram of a gas mixture supply apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가스혼합 공급장치의 내부 상세구성도,Figure 3 is a detailed internal configuration of the gas mixture supply apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수개의 가스혼합저장통을 가진 가스혼합 공급장치의 내부 구성도.Figure 4 is an internal configuration of a gas mixing supply device having a plurality of gas mixing reservoir according to another embodiment of the present invention.
〈 도면의 주요부분에 대한 설명 〉<Description of Main Parts of Drawing>
1 : 가스캐비넷 100: 가스혼합 공급장치1: gas cabinet 100: gas mixing supply device
110: 유량조절부(Mass Flow Controller) 120: 가스혼합저장통110: mass flow controller 120: gas mixing reservoir
121: 혼합용날개(Mixed Wing) 122: 모터121: Mixed Wing 122: Motor
130: 정압조절기(regulater)130: regulator
140: 밸브매니폴드박스(Valve Manifold Box)140: valve manifold box
150: 게이지 160: 체크밸브150: gauge 160: check valve
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 의한 가스혼합 공급장치및 공급방법은, 순수가스대량공급장치로부터 중앙 공급식 또는 별도로 공급되는 라인의 단일성분의 순수가스를 각 가스공급라인마다 별도로 설치되어 가스의 흐르는 양을 조절할 수 있는 유량조절부, 상기 유량조절부에서 조절된 가스가 수집되어 혼합되는 가스혼합저장통, 상기 가스혼합저장통이 출력라인에는 공급압력을 장비에 필요한 일정한 압력으로 조절하는 정압조절기(regulator)와 상기 혼합가스의 공급압력을 표시하는 게이지, 공급가스의 역류를 방지하는 체크밸브 및 공급가스를 여러 대의 필요한 장치로 분기시켜 공급할 수 있도록 하는 밸브매니폴드박스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 가스혼합저장통은 가스혼합이 용이하게 이루어지도록 모터에 의해 회전되는 혼합날개가 설치되며, 아울러 복수개의 가스혼합저장통으로 구성하여 가스통을 교체하지 않고 필요한 장치에 가스공급이 중단없이 계속해서 이루어지도록 구성됨을 특징으로 한다.Gas mixing supply device and supply method according to the present invention for realizing the above object, the pure gas of a single component of the line supplied centrally or separately supplied from the pure gas bulk supply device is provided separately for each gas supply line Flow control unit for adjusting the flow amount of gas, the gas mixture storage container in which the gas adjusted in the flow control unit is collected and mixed, the gas mixture storage cylinder output line is a constant pressure regulator to adjust the supply pressure to a certain pressure required for the equipment and a valve manifold box for branching and supplying the supply gas to a number of necessary devices, and a gauge for indicating a supply pressure of the mixed gas, a check valve for preventing back flow of the supply gas, and a plurality of necessary devices. In addition, the gas mixing reservoir is a model for easy gas mixing The mixing blades are installed to be rotated by, and also features a plurality of gas mixture storage trough configuration so as to continue to place the apparatus necessary without replacing the gas cylinder without the gas supply is stopped configured.
이하 본 발명의 일실시예에 따라 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가스혼합 공급장치의 개요도이다.2 is a schematic diagram of a gas mixture supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이 단일성분의 순수가스는 가스제조설비나 대용량의 탱크롤과 같은 순수가스대량공급장치(200A, 200B)에서 중앙 공급식 또는 별도로 공급되는 라인을 통해 공급되며, 본 발명에 의한 중앙공급식 가스혼합 공급장치(100)내에서 필요한 조성으로 혼합된 후, 공정가스가 필요한 장비들인 장치1(300A), 장치2(300B)에 공급된다. 상기 순수가스대량공급장치(200A, 200B)는 대형설비에 의해 직접 제조되어 공급할 수 있는 장치나 탱크롤과 같이 대용량의 가스를 저장할 수 있는 장치이므로, 거의 중단없이 지속적으로 가스를 공급할 수 있다.As shown in the figure, the pure gas of a single component is supplied through a centrally supplied or separately supplied line from a pure gas mass supply device 200A, 200B such as a gas production facility or a large capacity tank roll. After mixing to the required composition in the central feed gas mixture supply device 100, the process gas is supplied to the equipment 1 (300A), the device 2 (300B), which are necessary equipment. The pure gas mass supply device 200A, 200B is a device that can be manufactured and supplied directly by a large facility or a device capable of storing a large amount of gas, such as a tank roll, and thus can continuously supply gas without interruption.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가스혼합 공급장치(100)의 내부 상세구성도이다.Figure 3 is a detailed internal configuration of the gas mixture supply apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
순수가스대량공급장치에 연결되어 있는 복수 종류의 가스공급라인에는 각 가스공급라인에서 각각 유량조절부(110)가 설치되고, 상기 유량조절부(110)의 출력라인에는 상기 유량조절부(110)에서 조절된 가스가 라인을 따라 이동하여 수집, 혼합되는 가스혼합저장통(120)이 설치된다. 상기 가스혼합저장통(120)에서 나온 가스가 이동하는 라인상에는 정압조절기(130), 게이지(150), 체크밸브(160), 밸브매니폴드박스(140)가 각각 설치되는데, 상기 정압조절기(130)는 가스혼합저장통(120)에서 공급되는 혼합가스의 과압력을 장비가 필요로하는 일정한 압력으로 조절하는 역할을 하고, 게이지(150)는 혼합가스의 압력을 측정하여 표시하는 역할을 하며, 체크밸브는(150) 가스가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 밸브매니폴드박스(140)에서는 혼합가스가 다수의 라인으로 분기 출력되어 각각의 분기관에 설치되는 밸브 조절을 통해 필요한 장비에 제공한다.A plurality of gas supply lines connected to the pure gas bulk supply device are provided with a flow control unit 110 in each gas supply line, and the flow control unit 110 in the output line of the flow control unit 110. The gas mixture storage container 120 is installed in which the regulated gas moves along the line and is collected and mixed. The static pressure regulator 130, the gauge 150, the check valve 160, the valve manifold box 140 are respectively installed on the line through which the gas from the gas mixing reservoir 120 moves. The static pressure regulator 130 Serves to adjust the overpressure of the mixed gas supplied from the gas mixing reservoir 120 to a constant pressure required by the equipment, the gauge 150 serves to measure and display the pressure of the mixed gas, check valve 150 serves to prevent the backflow of gas. In the valve manifold box 140, the mixed gas is branched to a plurality of lines and provided to the necessary equipment through valve adjustment installed in each branch pipe.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수개의 가스혼합저장통을 가진 가스혼합 공급장치의 내부 구성도이다.4 is an internal configuration diagram of a gas mixing supply device having a plurality of gas mixing reservoirs according to another embodiment of the present invention.
가령 N2가스와 He 가스의 혼합물(1.2±0.05% He in N2)이 공급되는 경우에, 우선 중앙에서 공급된 N2, He가스공급라인을 가스혼합저장통(120)에 연결하고, N2가스공급라인을 작동시켜 N2가스를 가스혼합저장통(120)에 충진시킨다. 가스가 일정 압력에 도달하면, N2가스공급라인의 작동을 중지시키고, He가스공급라인을 작동시킨다. He이 1.2%가 될 수 있도록 He의 유량조절부(112)를 통해 공급량을 조절하고, 가스혼합저장통(120A)의 압력을 점검한후, He이 1.2%가 될 수 있도록 N2의 유량조절부(112)를 조절한다.For example, in the case where a mixture of N 2 gas and He gas (1.2 ± 0.05% He in N 2 ) is supplied, the N 2 , He gas supply line supplied from the center is first connected to the gas mixing reservoir 120, and N 2 The gas supply line is operated to fill the N 2 gas into the gas mixing reservoir 120. When the gas reaches a certain pressure, the N 2 gas supply line is deactivated and the He gas supply line is activated. After adjusting the supply amount through the flow control unit 112 of He to be 1.2% He, and check the pressure of the gas mixture storage container 120A, the flow rate control unit of N 2 so that He is 1.2% Adjust 112.
이와같은 조작을 통하여 원하는 조성비를 이루면 모터(122)에 연결된 혼합날개(mixing wing)(121)를 회전시켜 가스가 잘 혼합되도록 하고, 가스가 적절하게 혼합된 후, 가스혼합저장통(120A)에 의해서 필요한 장비에 가스의 공급을 시작한다.When the desired composition ratio is achieved through the above operation, the mixing wing 121 connected to the motor 122 is rotated to mix the gas well, and after the gas is properly mixed, by the gas mixing reservoir 120A. Start supplying gas to the necessary equipment.
가스혼합저장통(120A)에서 공급이 이루어지는 동안 상기의 방법으로 가스혼합저장통(120B)에서 혼합가스가 준비된다. 따라서 가스혼합저장통(120A)의 가스가 모두 소비되면, 가스공급이 중단됨이 없이 가스혼합저장통(120B)으로 교체되어 가스공급이 이루어지고 가스혼합저장통(120A)에는 다시 혼합가스가 준비된다. 이와같은 과정을 반복함으로써 필요한 장비에 가스가 중단됨이 없이 계속적으로 공급될 수 있다.The mixed gas is prepared in the gas mixture storage container 120B by the above method while the gas mixture storage container 120A is supplied. Therefore, when all of the gas in the gas mixing reservoir 120A is consumed, the gas is supplied to the gas mixing reservoir 120B without stopping the gas supply, and the gas is supplied, and the mixed gas is prepared in the gas mixing reservoir 120A again. By repeating this process, gas can be continuously supplied to the required equipment without interruption.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 가스혼합 공급장치및 공급방법에 의하면, 중앙 공급식 또는 별도로 공급되는 라인에 의해 제공되는 단일성분의 순수가스를 원하는 조성비로 혼합하여 필요한 장비에 제공하므로, 여러가지 혼합된 가스가 가스통에 장착되어있는 가스캐비넷을 대용하여 비용절감과 가스캐비넷의 이상발생으로 인한 피해를 억제할 수 있다. 또한 가스가 가스제조설비나 대용량의 탱크롤에서 공급됨으로, 가스캐비넷과 같은 제한된 크기의 용기에서 제공할 수 있는 가스보다 훨씬 많은 양의 가스를 지속적으로 대규모의 장비에 제공할 수 있고, 가스캐비넷을 위한 별도의 공간이 불필요하며, 가스캐비넷에서 사용되는 장비까지의 장거리의 배관길이를 최단거리로 함에따라 공급라인에서의 가스의 압력 강하를 막을 수 있다.As described above, according to the present invention, the gas mixture supplying device and the supplying method, since the pure gas of a single component provided by a central supply type or a line supplied separately is mixed in a desired composition ratio to provide to the necessary equipment, various mixed gases By replacing the gas cabinet mounted on the gas cylinder, it is possible to reduce the cost and damage caused by the abnormality of the gas cabinet. In addition, because the gas is supplied from a gas manufacturing facility or a large tank roll, it is possible to continuously provide a much larger amount of gas to a large-scale equipment than can be provided in a limited size vessel such as a gas cabinet, There is no need for a separate space, and the shortest distance of the long pipe length from the gas cabinet to the equipment used can prevent the pressure drop of the gas in the supply line.
한편 복수개의 가스혼합저장통을 이용하여 어느 한 곳의 가스가 다 소모되어도 계속해서 가스를 공급할 수 있도록하여, 가스통의 교환시 발생하는 가스의 역류에 의한 압력변화를 막을 수 있고, 가스통의 교체를 위하여 따로 감시(monitoring)할 필요가 없고, 가스통의 교체 시간도 절약할 수 있는 효과를 갖는다On the other hand, by using a plurality of gas mixing reservoirs to continuously supply the gas even if any one of the gas is exhausted, it is possible to prevent the pressure change due to the back flow of the gas generated during the exchange of gas cylinders, There is no need to monitor and save time to change the gas cylinder.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080630 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |