KR20080087410A - Supply equipment for gas and supply method for the gas - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명 가스공급장치의 바람직한 실시예에 따른 배관 구성도이다.1 is a configuration diagram of a pipe according to a preferred embodiment of the present invention gas supply device.
도 2는 SiH4 가스의 압력과 온도 관계와 본 발명에 따른 가스공급장치를 이용한 감압시 온도 변화를 확인할 수 있는 그래프이다.Figure 2 is a graph that can determine the temperature change during the pressure and temperature relationship between the pressure and temperature of the SiH4 gas and the gas supply apparatus according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11,12:제1 및 제2가스용기 20:제1압력조절부11, 12: the first and second gas container 20: the first pressure control unit
30:제2압력조절부 21,31:필터30: second
22,32:제1레귤레이터 23,33:밸브22, 32:
24,34:제2레귤레이터24,34: second regulator
본 발명은 가스공급장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력의 조절에 따라 급냉하는 특성의 가스를 공급하기 위한 가스공급장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas supply device and a method, and more particularly to a gas supply device and method for supplying a gas having a characteristic of quenching in accordance with the control of the pressure.
일반적으로, 반도체 제조공정 등에 사용하는 공정 가스는 캐비닛(cabinet)에 보관된 가스용기의 가스를 공정압력에 적당하도록 조정하여, 가스 배관을 통해 공정위치로 공급 된다.In general, the process gas used in the semiconductor manufacturing process and the like is adjusted to the process pressure of the gas of the gas container stored in the cabinet (cabinet), and is supplied to the process position through the gas pipe.
이러한 공정 가스의 공급압력 조절을 위하여 종래 가스공급장치에는 레귤레이터(regulator)를 사용하여 공정 가스를 정압으로 공급할 수 있게 된다.In order to control the supply pressure of the process gas, a conventional gas supply device may use a regulator to supply the process gas at a constant pressure.
그러나, SiH4, NF3, N2O 등과 같이 압력의 저하에 따라 온도가 급강하하는 가스는 상기 레귤레이터에서 압력의 조정에 따라 자체 온도가 낮아지고, 주위의 수분 응축과 동결현상이 발생하게 된다. 이러한 수분 응축에 의해 캐비닛 내부에 물 고임이 발생하며, 이를 주기적으로 점검하고 청소해야 하는 등 주기적인 관리가 필요한 문제점이 있었다. However, a gas whose temperature drops sharply as the pressure decreases, such as SiH4, NF3, N2O, etc., lowers its own temperature as the pressure is adjusted in the regulator, and condensation and freezing of ambient water occur. Water condensation occurs due to the water condensation, and there is a problem that requires periodic management such as periodic inspection and cleaning.
또한, 상기 동결현상에 의하여 상기 레귤레이터 내에 수분이 발생할 수 있으 며, 이는 내부 스프링을 부식시켜 가스를 정압으로 공급하기가 어려워지게 되어 가스 공급의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.In addition, moisture may occur in the regulator due to the freezing phenomenon, which makes it difficult to supply gas at a constant pressure by corroding the internal spring, thereby lowering the reliability of gas supply.
아울러 온도의 변화에 의해 레귤레이터 내부의 기계적 성질이 변화되어 가스 정압 공급의 신뢰성이 저하됨과 아울러 외관상의 문제로 지속적인 관리가 필요한 문제점이 있었다.In addition, the mechanical properties inside the regulator are changed by the change of temperature, which lowers the reliability of the constant pressure supply of gas, and there is a problem that requires continuous management due to appearance problems.
또한, 상기의 동결현상에 의해 레귤레이터가 외부로부터 기계적인 충격을 받게 되면, 쉽게 파손되어 공정가스가 누출될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, when the regulator is subjected to mechanical shock from the outside by the freezing phenomenon, there is a problem that can easily be broken to leak the process gas.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은, 가스를 감압 공급할 때 공급로에 동결현상이 발생하지 않도록 하는 가스공급장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a gas supply apparatus and a method for preventing freezing from occurring in a supply path when gas is supplied under reduced pressure.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 가스공급장치는, 공정가스를 저장하는 가스용기와, 상기 가스용기로부터 공급되는 공정가스의 압력을 다단계로 감압하여, 그 감압 후 온도 보상이 이루어질 수 있도록 하는 압력조절부와, 상기 압력조절부를 통해 압력이 조절된 공정가스를 공정장치를 공급하는 가스공급관을 포함한다.The gas supply device of the present invention for achieving the above object is to reduce the pressure of the gas container for storing the process gas and the process gas supplied from the gas container in multiple stages, so that the temperature compensation can be made after the decompression And a gas supply pipe for supplying a process device with a pressure adjusting unit and a process gas whose pressure is controlled through the pressure adjusting unit.
또한 본 발명 가스공급방법은 고압의 공정가스를 상대적으로 저압의 공정압 력으로 감압하여 공급하는 가스공급방법에 있어서, 상기 고압의 공정가스를 각각 시간 차를 가지는 다단계의 감압을 통해 공정압력으로 감압하며, 그 감압의 사이 시간에 그 감압된 공정가스가 외기에 의해 온도 보상되도록 구성된다.In addition, the gas supply method of the present invention in the gas supply method for supplying the high-pressure process gas to a relatively low pressure of the process pressure supply, the pressure of the high-pressure process gas is reduced to the process pressure through a multi-stage pressure reduction each having a time difference And the decompressed process gas is temperature compensated by outside air at a time between depressurization.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It is not. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명 가스공급장치 바람직한 실시예에 따른 가스배관 구성도이다.1 is a configuration of a gas pipe according to a preferred embodiment of the present invention gas supply device.
도 1을 참조하면, 본 발명 가스공급장치 바람직한 실시예는 SiH4, NF3, N2O 등과 같이 압력의 저하에 따라 온도가 급강하하는 가스를 각각 저장하는 제1 및 제2가스용기(11,12)와, 상기 제1 및 제2가스용기(11,12)로부터 가스를 정압 인출하되 그 공정압력까지의 압력 조절이 다단계로 이루어지도록 하여 외부온도에 의해 그 공급되는 가스의 온도가 보상될 수 있도록 하는 제1 및 제2압력조절부(20,30)와, 다수의 밸브(V1,V2), (V3,V4)를 각각 포함하여 상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)를 통해 압력이 조절된 공정가스를 공정위치로 공급하는 제1 및 제2가스공급라인(40,50)을 포함하여 구성된다.Referring to Figure 1, the preferred embodiment of the gas supply device of the present invention, the first and second gas containers (11, 12) for storing the gas, the temperature drops sharply as the pressure decreases, such as SiH4, NF3, N2O, and the like; The first to draw the gas from the first and second gas container (11, 12) in a constant pressure, but to control the pressure up to the process pressure in a multi-step so that the temperature of the supplied gas can be compensated by the external temperature And
미설명 부호 60은 상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)와 상기 제1 및 제2가스 공급라인(40,50)을 정화하기 위한 퍼지(purge) 가스 공급라인이며, 70은 공정가스의 배기를 위한 배기라인이다.
상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)는 각각 상기 제1 및 제2가스용기(11,12)에서 공급되는 가스를 필터링하는 필터(21,31)와, 상기 필터를 통해 정화된 가스를 1차 감압하는 제1레귤레이터(22,32)와, 상기 제1레귤레이터(22,32)를 통해 1차 감압된 가스를 공급제어하는 밸브(23,33)와, 상기 밸브(23,33)를 통해 공급된 1차 감압된 가스를 공정압력에 부합하도록 2차 감압하는 제2레귤레이터(24,34)를 포함하여 구성된다.The first and
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스공급장치 바람직한 실시예의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the gas supply device according to the present invention configured as described above in more detail.
먼저, 제1 및 제2가스용기(11,12)에 저장된 가스는 SiH4, NF3, N2O, CO2, C2F6 등과 같이 압력의 저하에 따라 온도가 급강하하는 가스이다. 이와 같은 가스의 특성은 이후에 보다 상세히 설명하기로 한다.First, the gas stored in the first and
상기 제1 및 제2가스용기(11,12)에 저장된 가스는 상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)을 통해 단계적으로 감압되어 최종 압력이 공정에 적당한 압력으로 조절되어 상기 제1 및 제2가스공급라인(30,40)을 통해 공정위치로 공급된다.Gases stored in the first and
도 2는 SiH4 가스의 압력과 온도 관계와 본 발명에 따른 가스공급장치를 이용한 감압시 온도 변화를 확인할 수 있는 그래프이다.Figure 2 is a graph that can determine the temperature change during the pressure and temperature relationship between the pressure and temperature of the SiH4 gas and the gas supply apparatus according to the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 제1 및 제2가스용기(11,12)에는 가스의 초기 압력이 20℃(68℉)에서 1200psig의 압력으로 공급된다.2, the first and
이때, 공정에 요구되는 가스의 압력이 75psig일 때, 다단계의 감압을 하지 않고 종래와 같이 하나의 레귤레이터를 사용하여 감압하는 경우, 감압된 가스의 온도는 약 -37℃(-34.6℉)가 되기 때문에 동결현상이 발생하게 된다.At this time, when the pressure of the gas required for the process is 75 psig, when the pressure is reduced by using one regulator as in the prior art without the multi-stage pressure reduction, the temperature of the reduced pressure becomes about -37 ° C (-34.6 ° F). As a result, freezing occurs.
그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서와 같이 다수의 레귤레이터들을 사용하여 다단계의 감압을 하게 되면, 각 감압으로 낮아진 온도가 대기온도에 의해 보상 되며, 따라서 동결이 발생하지 않게 된다.However, when the multi-stage pressure reduction is performed using a plurality of regulators as in the preferred embodiment of the present invention, the temperature lowered by each pressure reduction is compensated by the atmospheric temperature, and thus freezing does not occur.
이와 같은 다단계의 감압의 예를 들면, 상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)에 각각 구비된 제1레귤레이터(22,32)는 필터(21,31)에 의해 정화된 20℃, 1200psig의 SiH4가스를 550psig로 감압하며, 이때의 온도는 -14℃ 정도가 된다.For example of such a multi-stage pressure reduction, the
이와 같이 -14℃로 냉각된 SiH4가스는 상기 제1레귤레이터(22,32)에 심각한 피해를 주지 않는 정도이며, 그 SiH4가스는 밸브(23,33)를 포함하는 가스 관로를 지나면서 캐비닛 내부의 공기에 의해 승온되어 상기 제2레귤레이터(24,34)에 이를 때까지 7℃정도로 보상된다.The SiH 4 gas cooled to −14 ° C. thus does not cause serious damage to the
이때의 보상온도는 상기 캐비닛 내부 공기의 온도, 상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)에 구비된 제1레귤레이터(22,23)와 제2레귤레이터(24,34) 까지 거리에 의해 변화될 수 있는 온도이다.The compensation temperature at this time is determined by the temperature of the air inside the cabinet and the distances between the
이와 같이 1차 감압 후, 다시 2차 감압 때까지 공정 가스의 온도는 보상되며, 2차 감압의 압력 값이 줄어들어 온도 변화가 종래에 비해 크기 않기 때문에 2차 감압시에도 그 제2레귤레이터(24,34)에서 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.As such, after the first pressure reduction, the temperature of the process gas is compensated until the second pressure reduction, and since the pressure change of the second pressure reduction decreases so that the temperature change is not large compared with the conventional method, the
상기 결빙을 방지하기 위해 상기 캐비닛 내부의 공기온도를 승온시키는 히터를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 온도보상 온도를 더욱 높일 수 있기 때문엔 결빙현상을 더욱 방지할 수 있게 된다.In order to prevent the freezing may further include a heater for raising the temperature of the air inside the cabinet, it is possible to further prevent the freezing phenomenon because the temperature compensation temperature can be further increased.
상기 제2레귤레이터(24,34)는 상기 1차 감압으로 550psig의 압력이 된 SiH4가스를 75psig의 압력으로 감압한다. 이와 같은 2차 감압에 의해 상기 SiH4가스는 보상된 7℃의 온도에서 공정압력인 75psig, -37℃의 온도가 되며, 이는 상기 제1 및 제2가스공급라인(30,40)을 지나면서 약 7℃의 온도로 보상된다.The
상기와 같이 본 발명은 가스용기에서 공급되는 공정가스를 다단계의 감압을 통해 공정가스를 공정압력으로 낮추기 때문에 각 감압단계의 사이에서 압력이 유지된 상태로 온도가 보상될 수 있도록 함으로써, 동결이 발생하는 것을 방지할 수 있 게 된다.As described above, the present invention lowers the process gas to the process pressure through the multi-stage decompression of the process gas supplied from the gas container, so that the temperature can be compensated with the pressure maintained between the decompression stages, so that freezing occurs. Can be prevented.
상기 제1 및 제2가스용기(11,12)에는 동일한 가스가 저장되거나, 서로 다른 가스가 저장될 수 있으며, 밸브의 선택에 따라 제1 또는 제2가스용기(11,12)에 저장된 가스를 인출하여 사용하거나, 동시에 제1 및 제2가스용기(11,12)에 저장된 가스를 인출하여 사용할 수 있음은 당연하다.The same gas may be stored in the first and
상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)는 상기의 실시예와 다르게 보다 더 많은 수의 레귤레이터를 각각 더 포함할 수 있으며, 이는 가스의 감압을 보다 더 다단계로 하여 온도의 보상이 더 잘 이루어질 수 있도록 할 수 있으나, 캐비닛의 크기와 장치의 부가에 따른 비용의 증가를 고려하여 적당하게 선택하여야 한다.The first and
상기 제1 및 제2압력조절부(20,30)의 제1레귤레이터(22,32)는 고압레귤레이터를 사용하는 것이 바람직하며, 제2레귤레이터(24,34)는 대유량 레귤레이터를 사용함이 바람직하다.The
이는 압력의 강하 특성을 향상시키고, 가스의 공급이 원활하게 이루어지도록 한 것이다. This is to improve the pressure drop characteristics, and to facilitate the supply of gas.
상기 필터(21,31)는 공정 가스를 정화하는 역할을 함과 아울러 약간의 압력을 낮추는 역할을 하며, 특히 그 필터(21,31)를 개스킷 타입으로 하여 상기 고압레 귤레이터인 제1레귤레이터(22,32)에 포함되도록 하였을 때 감압의 효과를 높이며, 장치의 소형화가 가능하게 된다.The filter (21,31) serves to purify the process gas and to lower the pressure a little, in particular, the filter (21,31) as a gasket type of the first regulator (high pressure regulator) ( 22, 32) to increase the effect of the reduced pressure, it becomes possible to miniaturize the device.
상기 개스킷 타입의 필터는 60LPM의 가스 유량에 대하여 약 8.7psig의 감압 효과가 있는 것으로 알려져 있다.The gasket type filter is known to have a decompression effect of about 8.7 psig for a gas flow rate of 60 LPM.
또한, 제2레귤레이터(24,34)를 유량이 큰 것으로 선택함으로써 감압이 보다 용이하고, 충분한 양의 공정가스를 공급할 수 있게 된다.In addition, by selecting the
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.The present invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and has ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the concept of the present invention. Various changes and modifications are possible by the user.
상기한 바와 같이 본 발명은, 고압의 가스를 공정압력까지 감압하여 공급할 때, 그 감압이 다단계로 이루어지도록 하고, 각 감압단계 후 외부 공기에 의한 공급가스의 온도 보상이 이루어질 수 있도록 함으로써, 가스 공급관의 동결을 방지할 수 있게 된다.As described above, the present invention, when supplying a high-pressure gas by reducing the pressure to the process pressure, the pressure reduction is made in a multi-stage, after each pressure-reduction step to ensure the temperature compensation of the supply gas by the outside air, the gas supply pipe Can prevent freezing.
상기와 같이 동결이 방지됨으로써, 가스의 정압 공급 신뢰성을 확보할 수 있으며, 파손으로 인한 가스 누출사고를 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.By preventing freezing as described above, it is possible to ensure the constant pressure supply reliability of the gas, it is possible to prevent the gas leakage accident due to breakage, and the like.
또한, 본 발명은, 고압 가스를 공정압력까지 다단계 감압을 통해 온도를 보 상하여 공급함으로써, 이송관로 표면에서 수분이 응축되지 않도록 하여 주기적인 청소가 요구되지 않기 때문에 관리의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, by supplying the high-pressure gas to the process pressure through the multi-stage pressure reduction to compensate the temperature, so that the condensation of moisture on the surface of the transfer pipe does not require periodic cleaning, it is effective to increase the efficiency of management have.
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