KR20170011528A - 가스 누설 방지 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 누설 방지 장치에 관한 것으로, 제1가스가 수용되거나 유동하는 제1수용부로부터 연통되는 제1부분을 감싸는 형태로 외기와 밀폐된 차단 공간을 형성하고, 상기 차단 공간 내에 상기 제1수용부에 비하여 높은 압력으로 상기 제1가스와 다른 차단 가스가 채워진 차단 케이싱을; 포함하여 구성되어, 제1수용부에 기체가 유입될 수 있는 틈새가 발생되더라도 불활성 가스인 차단 가스만 제1수용부의 내부에 유입되므로, 제1수용부 내의 반응을 방해하는 외기 침투를 차단하는 안전판 역할을 하여, 제1수집부에서 정상적인 공정이 유지되게 하는 가스 누설 방지 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 가스 누설 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스의 누설 또는 유입을 1차적으로 차단하고, 가스의 미세한 누설이나 유입을 정확하게 실시간으로 감지할 수 있는 가스 누설 방지 장치에 관한 것이다.
반도체를 제조하는 핵심 공정 중에는 공정 챔버(110c) 내에 웨이퍼(W)를 위치시킨 상태에서 플라즈마를 발생시켜 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)이나, 식각(etching), 세정 등을 행한다.
이 가운데, 웨이퍼(W)의 표면에 증착층을 형성하거나 식각을 행하는 데에 있어서는, 공정 챔버(110c) 내에 반응 가스(199)를 균일하게 분포시켜야 정교한 두께 조절을 할 수 있다는 점에서 매우 중요하다.
일반적으로, 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼(W)의 표면에 증착층을 형성하기 위해서는, 도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 수용하는 서셉터(111)가 마련된 하부 몸체(117)와, 하부 몸체(117)의 상측 개구를 덮는 상측 커버(107)와, 상측 커버(107)의 저면에 설치되어 반응 가스 공급부(G)로부터 반응 가스(199)를 공급하는 샤워 헤드(109)로 이루어진 플라즈마 처리 장치(1)가 사용된다.
웨이퍼(W)의 식각이나 화학 기상 증착 등이 행해지는 공정 챔버(110c)에는 웨이퍼(W)가 유입되는 슬릿 밸브 포트(113)가 마련되어 밸브(120)가 구동부(M)에 의하여 개폐되면서 외부로부터 웨이퍼(W)가 공정 챔버로 유입된다. 또한, 플라즈마를 공정 챔버(110c)의 내부에 발생시키면서 웨이퍼(W)에 관한 증착 또는 식각의 공정이 행해진 이후에, 공정 챔버(110c)에 결합된 배출 파이프(115)에 형성되는 배출 통토(119)를 통해 반응 가스(199)는 공정 챔버(110c)의 바깥으로 배출(89)된다.
도면에 도시되지 않았지만, 공정 챔버(110c) 내부의 압력은 대기압보다 낮게 유지되면서 플라즈마를 생성한다.
한편, 화학 증착 공정이나 식각 등의 공정 중에 공정 챔버(110c)의 내부는 플라즈마의 원활한 생성과 유지를 위하여 대기압보다 낮은 압력으로 유지된다. 이에 따라, 공정 챔버(100c)에 약간의 틈새가 발생될 경우에는 외부로부터 의도하지 않은 기체가 유입되면서, 공정 챔버(110c) 내부의 플라즈마 생성 분위기가 일정하지 않게 되면서 웨이퍼의 증착 품질 등이 저하되어 불량을 야기하는 심각한 문제가 있었다.
즉, 도3에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110c) 내부의 반응 가스를 외부로 배출시키는 관로(89)에 결합된 배관(115)의 사잇 틈새(55)를 통하여 외기가 침투(88)하거나 반응 가스가 누출될 수 있으며, 도4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 이송을 위하여 구동 실린더(122m)에 의하여 상하 방향(121d)으로 이동하는 웨이퍼 거치대(121)를 지지하는 벨로우즈(123)가 찢어져, 슬릿 밸브 포트(113)로 외기가 침투(88)하는 경우가 발생될 수 있다.
더욱이, 종래에는 공정 챔버(110c)에서 증착, 식각 등의 공정 중에는 공정 챔버(110c) 내에 외부로부터 기체가 유입되고 있는지 여부를 확인할 수 없으며, 웨이퍼(W)에 증착 등의 공정이 잘못 행해진 것을 검사 단계에서야 비로소 인지할 수 있으므로, 이미 고가의 웨이퍼가 불량이 되는 것을 감수할 수 밖에 없는 한계가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은, 제1수집부에 형성된 반응 챔버로 외부 기체가 유입되거나 공정 챔버의 기체가 외부로 누설되는 것을 억제함으로써, 마모 등에 의하여 발생된 틈새에도 불구하고 반응 챔버에서 정상적인 처리 공정이 행해지게 하는 가스 누설 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 뿐만 아니라, 본 발명은 파이프 등의 제1수용부에 유동 중인 제1가스가 외부로 유출되는 누설을 차단하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 제1수집부로부터의 가스 누설 현상을 공정 중에라도 실시간으로 정확하게 감지하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1가스가 수용되거나 유동하는 제1수용부로부터 연통되는 제1부분을 감싸는 형태로 외기와 밀폐된 차단 공간을 형성하고, 상기 차단 공간 내에 상기 제1수용부에 비하여 높은 압력으로 상기 제1가스와 다른 차단 가스가 채워진 차단 케이싱을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치를 제공한다.
이는, 제1수집부로부터 외기 가스가 유입될 가능성이 있는 제1부분을 감싸는 형태로 차단 케이싱을 설치하고, 차단 케이싱에 의하여 외기와 밀폐된 차단 공간 내에 차단 가스를 채우는 것에 의하여, 제1부분에 틈새가 발생되어 가스의 통행이 허용되는 상태가 되더라도, 외기 대신에 차단 가스가 제1수집부의 내부로 유입되게 유도함으로써, 제1수집부 내에서 행해지는 반응 공정이 정상적으로 유지될 수 있도록 하기 위함이다.
특히, 상기 차단 가스를 상기 제1가스와 반응하지 않는 아르곤 가스나 헬륨 가스 등과 같은 불활성 가스 또는 질소 가스로 선택하여 차단 공간을 채울 경우에는, 제1수용부로 차단 가스가 유입되더라도, 제1수용부 내의 제1가스와 반응하지 않으므로 제1수용부 내의 반응 등에 전혀 영향을 미치지 않게 하는 효과를 얻을 수 있다.
이와 동시에, 제1수집부와 연통되는 제1부분에 틈새가 발생되면, 차단 공간 내의 차단 가스가 제1수집부의 내부 공간으로 유입되므로, 차단 공간 내의 압력이 변동하게 된다. 따라서, 이로부터 제1부분에 틈새가 발생되어 누설되고 있는 상태를 실시간으로 정확히 감지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 병행하거나 별개로, 제1수용부 내에 상기 차단 가스의 유무를 검사하는 가스 검사부를 구비하여, 제1수용부 내에 차단 가스의 유무를 감지하는 것에 의하여 외부 기체가 제1수용부로 유입되는지 여부를 정확하게 감지할 수 있다.
이 때, 상기 차단 가스는 1개 종류의 가스가 95% 이상을 차지하여, 제1수용부에 차단 가스가 유입되는 것을 쉽게 알 수 있도록 한다.
상기 제1수용부는 다양한 용도에 따라 제1가스를 수용하고 있는 챔버로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 제1수용부는 플라즈마가 생성되는 반응 챔버로 형성되고, 상기 제1수용부 내부의 압력은 대기압보다 낮게 유지될 수 있다.
그리고, 상기 제1부분은 상기 제1수용부와 연통하는 위치로서, 외기가 침투할 가능성이 있는 모든 부분을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1수용부로부터 가스를 배출시키는 관로에 밸브가 설치된 영역이나, 상기 관로의 연장이나 방향 전환을 위하여 엘보우(elbow) 등이 결합된 연결부나, 반복 하중이나 피로 하중이 작용하여 파손 가능성이 있는 제1부분을 차단 케이싱이 감싸도록 설치된다. 따라서, 차단 케이싱이 설치된 위치에서 외부 가스가 침투하는지 여부를 확인할 수 있다.
한편, 상기 차단 공간 내의 압력을 정해진 범위 이내로 유지하는 압력 조절부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이에 의하여, 차단 공간 내의 압력이 일정하게 유지되면서, 제1수용부의 내부와 차단 공간의 압력차에 의하여 차단 가스가 제1수용부의 밸브 설치 영역이나 연결부의 틈새를 통하여 내부로 유입되므로, 이에 따라 차단 공간 내의 압력 변동을 통해 틈새의 발생 여부를 감지할 수 있다.
그리고, 제1수용부와 연통되는 배관 등에 약간의 틈새를 통해 차단 가스가 제1수용부의 내부로 유입되는 것을 가스 검사부에서 제1수용부 내의 가스 성분을 검사하는 것에 의해서도 감지할 수 있다.
상기 차단 공간 내의 압력을 정해진 범위로 유지하는 압력 조절부를 더 포함하여 구성되어, 차단 공간으로부터 제1수용부에 차단 가스가 유입되는 힘이 항상 균일하게 작용하도록 유도하는 것이 좋다. 이와 같이, 차단 공간의 차단 가스가 제1수용부의 내부로 유입되려는 힘이 항상 작용하게 함으로써, 제1수용부에 연통되는 제1부분에 작은 틈새가 있더라도, 차단 가스가 제1수용부로 유입되게 유도하여 틈새의 발생 여부를 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 본 발명은, 제1가스가 수용되거나 유동하는 제1수용부와 연통된 제1부분을 감싸는 형태로 외기와 밀폐된 차단 공간을 형성하고, 상기 차단 공간 내에 상기 제1수용부에 비하여 낮은 압력으로 상기 제1가스와 다른 차단 가스가 채워진 차단 케이싱을 포함하여 구성된 가스 누설 방지 장치를 제공한다.
이와 같이, 제1수집부로부터 외기 가스가 유출될 가능성이 있는 제1부분을 감싸는 형태로 차단 케이싱을 설치하고, 차단 케이싱에 의하여 외기와 밀폐된 차단 공간 내에 차단 가스를 제1수집부에 비하여 낮은 압력으로 채우는 것에 의하여, 제1부분에 틈새가 발생되어 가스의 통행이 틈새를 통해 허용되는 상태가 되더라도, 제1수집부 내의 제1가스가 곧바로 외기로 누출되지 않고 차단 가스가 수용된 차단 공간 내로 유입되므로, 제1가스가 독성이 있는 가스인 경우에 가스 누출로 인한 안전 사고를 예방할 수 있다.
이 뿐만 아니라, 상기 차단 공간 내의 압력을 감시하여, 제1부분에 틈새가 발생되어 제1수집부로부터 제1가스가 차단 공간 내로 유입되면, 상기 차단 공간 내의 압력이 상승하므로 이를 통해 제1수용부로부터의 가스 누설을 감지할 수 있다.
이와 더불어, 상기 차단 공간 내에 상기 제1가스의 유무를 검사하는 가스 검사부를; 포함하여 구성되어, 차단 케이싱에 의하여 형성되는 차단 공간의 내부에 제1수용부 내부의 압력에 비하여 보다 낮게 형성함으로써, 제1수용부와 연통되는 제1부분에 틈새가 발생하면, 제1가스가 차단 공간의 내부로 유입되도록 유도하고, 차단 공간의 내부에 제1가스의 유입 여부를 확인함으로써, 제1수용부의 가스가 외부로 누설되고 있는 것을 정확하게 감지할 수 있다.
이와 함께 또는 별개로, 상기 차단 공간 내의 압력은 대기압보다 낮게 유지g하여, 제1수용부 내부의 제1가스가 차단 공간의 내부로 유입되려는 힘이 항상 작용하게 함으로써, 제1수용부에 연통되는 제1부분에 작은 틈새가 있더라도 이를 정확하게 감지할 수도 있다.
상기 차단 공간 내의 압력을 정해진 범위로 유지하는 압력 조절부를 더 포함하여 구성되어, 제1수용부로부터 차단 공간의 내부로 유입되는 힘이 항상 균일하게 작용하도록 유도하는 것이 좋다.
상기 차단 가스는 1개 종류의 가스가 95% 이상을 차지함으로써, 차단 공간 내에 제1수용부로부터 제1가스가 유입되는지 여부를 정확하게 감지할 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '제1가스'라는 용어는 제1수용부에 수용되어 있거나 통과하는 기체 상태의 가스를 지칭하는 것으로, 한가지의 가스 종류로 국한되지 아니하며, 2개 이상의 가스가 혼합된 것을 포함한다.
그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '누설(leakage)'라는 용어는 제1가스가 수용되거나 유동하는 제1수집부로부터 바깥으로 제1가스가 배출되는 것과, 제1수집부로 외기가 유입되는 것을 모두 포함하는 것으로 정의하기로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 반응 챔버와 같이 제1가스가 수용되어 있거나 파이프와 같이 제1가스가 통과하는 제1수용부와 연통하는 제1부분을 차단 케이싱으로 둘러싸는 것에 의하여 밀폐된 차단 공간을 형성한 후, 차단 공간 내의 압력을 제1수용부 내부에 비하여 보다 높게 유지하면서 정해진 차단 가스를 불활성 가스 등으로 채우는 것에 의하여, 제1수용부 내의 반응을 방해하는 외기 침투를 차단하는 안전판 역할을 하여, 제1수집부에서 정상적인 공정이 유지되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1수집부로부터 외기 가스가 유출될 가능성이 있는 제1부분을 감싸는 형태로 차단 케이싱을 설치하고, 차단 케이싱에 의하여 외기와 밀폐된 차단 공간 내에 차단 가스를 제1수집부에 비하여 낮은 압력으로 채우는 것에 의하여, 제1부분에 틈새가 발생되어 가스의 통행이 틈새를 통해 허용되는 상태가 되더라도, 제1수집부 내의 제1가스가 곧바로 외기로 누출되지 않고 차단 가스가 수용된 차단 공간 내로 유입되므로, 제1가스가 독성이 있는 가스인 경우에 가스 누출로 인한 안전 사고를 예방할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 뿐만 아니라, 본 발명은, 제1수집부와 연통되는 제1부분에 틈새가 발생되는 것을, 제1수집부의 내부 공간에서 공정 등이 진행되고 있는 상태에서도, 차단 공간 내의 압력 변동을 통해 즉각적으로 감지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1수집부와 연통되는 제1부분에 틈새가 발생되는 것을, 제1수집부의 내부 공간에서 공정 등이 진행되고 있는 상태에서도, 차단 공간 또는 제1수집부 내의 가스 성분의 검사를 통해 감지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 상기 차단 가스를 상기 제1가스와 반응하지 않는 아르곤 가스나 헬륨 가스 등과 같은 불활성 가스 또는 질소 가스로 선택하여 차단 공간을 채울 경우에는, 제1수용부로 차단 가스가 유입되더라도, 제1수용부 내의 제1가스와 반응하지 않으므로 제1수용부 내의 반응 등에 전혀 영향을 미치지 않게 하는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 일반적인 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 사시도,
도2는 도1의 종단면도,
도3은 도2의 'A'부분의 확대도,
도4는 도2의 슬릿 밸브 포트의 구성을 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 방지 장치가 장착된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도6은 도5의 'B'부분의 확대도,
도7은 도5의 슬릿 밸브 포트에 가스 누설 방지 장치가 장착된 구성을 도시한 도면,
도8은 도5의 가스 누설 방지 장치에 의한 가스 누설이나 침투를 감지하는 순서를 순차적으로 도시한 순서도,
도9는 일반적인 가스 유로 상에 본 발명에 따른 가스 누설 방지 장치가 장착된 구성을 도시한 도면이다.
도2는 도1의 종단면도,
도3은 도2의 'A'부분의 확대도,
도4는 도2의 슬릿 밸브 포트의 구성을 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 방지 장치가 장착된 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 도면,
도6은 도5의 'B'부분의 확대도,
도7은 도5의 슬릿 밸브 포트에 가스 누설 방지 장치가 장착된 구성을 도시한 도면,
도8은 도5의 가스 누설 방지 장치에 의한 가스 누설이나 침투를 감지하는 순서를 순차적으로 도시한 순서도,
도9는 일반적인 가스 유로 상에 본 발명에 따른 가스 누설 방지 장치가 장착된 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 방지 장치(200)에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 누설 방지 장치(200, 200')는, 제1수용부(107, 117)에 의해 형성된 반응 챔버(110c)와 연통되는 제1부분을 감싸는 차단 케이싱(210)과, 차단 케이싱(210)의 차단 공간(200c)에 채워진 차단 가스(299)가 제1수용부(107, 117)의 반응 챔버(110c)의 내부로 유입되어 반응 가스(199, 특허청구범위의 '제1가스'에 대응함) 내에 차단 가스(299)가 있는지를 검사하는 가스 검사부(S1)와, 반응 챔버(110c) 내의 압력을 정해진 범위로 유지하는 제1압력조절부(P1)와, 차단 공간(200c)에 채워진 차단 가스(299)의 압력을 정해진 범위로 유지하는 제2압력 조절부(P2)로 구성된다.
여기서, 가스 누설 방지 장치(200)가 설치된 플라즈마 처리 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 수용하는 서셉터(111)가 마련된 하부 몸체(117)와, 하부 몸체(117)의 상측 개구를 덮는 상측 커버(107)의 사이에 반응 챔버(110c)를 형성하는 제1수집부(107, 117)를 구비한다. 그리고, 상측 커버(107)의 저면에 설치되어 반응 가스 공급부(G)로부터 SiNx, O2, H2 등의 반응 가스(119)가 샤워 헤드(109)를 통해 반응 챔버(110c)에 공급된다.
이와 동시에, 반응 챔버(110c)의 압력은 제1압력 조절부(P1)에 의하여 대기압보다 낮은 정해진 범위로 유지되어, 반응 챔버(110c) 내에 플라즈마의 생성이 원활히 이루어진다. 이에 따라, 제1수용부(107, 117)에 의하여 형성되는 반응 챔버(110c)는 서셉터(111)에 거치되는 웨이퍼(W)의 표면에 증착막을 형성하는 화학 기상 증착 챔버로 활용될 수도 있고, 웨이퍼(W)의 표면을 식각하는 식각 챔버로 활용될 수도 있다.
제1수용부(107, 117)에 의해 형성되는 공정 챔버(110c)는 웨이퍼(W)가 유입되는 슬릿 형태의 밸브 포트(113)와 연통되며, 밸브(120)가 구동부(M)에 의하여 개폐되면서 공정 챔버(110c)의 내부의 서셉터(111)로 웨이퍼(W)가 공급되고, 공정이 완료된 이후에는 밸브 포트(113)를 통해 그 다음 공정으로 이송된다. 이를 위하여, 도7에 도시된 바와 같이, 차폐 부재(121)는 구동 실린더(112m)에 의하여 모션 블록(122)을 매개로 상하 방향(121d)으로 이동하면서, 웨이퍼(w)가 공급되거나 배출되는 밸브 포트(113)를 차단하거나 개방한다. 이와 같이, 상하 방향으로 차폐 부재(121)의 이동을 허용하기 위하여 벨로우즈(123)가 구비된다. 따라서, 반복하여 차폐 부재(121)가 상하 방향(121d)으로 왕복 이동하면, 알루미늄이나 스텐레스 재질로 형성된 벨로우즈(123)가 피로에 의한 손상으로 인하여 마모되어 찢어지면서, 외부의 공기가 벨로우즈(123)의 찢어진 틈새를 통해 슬릿 밸브 포트(13)를 통해 공정 챔버(110c)로 유입(88)될 수 있다.
또한, 공정 챔버(110c)의 내부에서 플라즈마의 발생을 위하여 공급되는 반응 가스(199)는 공정을 마치면 배출 통로(119)를 통해 공정 챔버(110c)의 바깥으로 배출(89)되는 데, 제1수집부(107, 117)와 배출 파이프(115)의 연결부에서 틈새가 발생되면, 외부의 공기가 틈새를 통해 공정 챔버(110c)의 내부로 유입(88)될 수 있다.
따라서, 본 발명의 가스 누설 방지 장치(200)는 제1수집부(107, 117)의 공정 챔버(110c)와 연통하는 위치로서 외기가 침투할 가능성이 있는 모든 위치(이를, 본 명세서 및 특허청구범위에 '제1부분'이라 함)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 도5에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(110c)로부터 가스를 배출시키는 배출 통로(119)와 제1수집부의 하부 몸체(117)의 연결부를 감싸는 형태로 차단 케이싱(210)이 설치될 수도 있고, 도7에 도시된 바와 같이 슬릿 밸브(120)의 벨로우즈(123)를 감싸는 형태로 차단 케이싱(210)이 설치될 수도 있다.
상기 차단 케이싱(210)은 제1수집부(107, 117)의 공정 챔버(110c)와 연통하는 위치로서 외기가 침투할 가능성이 있는 위치에 설치될 수 있다. 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(110c)와 연통되는 관로(119) 중에 제1수용부(117)와 배출 파이프(115)와의 연결부를 감싸는 형태로 차단 케이싱(210)이 설치되어, 이들(115, 117)과의 사잇 공간이 외기와 밀폐된 차단 공간(200c)을 형성한다. 그리고, 도7에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(100c)와 연통되는 관로(113) 중에 벨로우즈(123, 벨로우즈의 내부는 밸브 통로(113)와 연통되어 있음))를 감싸는 형태로 외기와 밀폐된 차단 공간(200c)을 형성한다.
도면에는 차단 케이싱(210)이 배출 파이프(115)와 제1수용부(117)의 외주면에 단순 접촉하는 것으로 도시되어 있지만, 차단 케이싱(210)의 끝단과 배출 파이프(115) 및 제1수용부(117)와의 사이에 차단 가스(299)의 누설을 방지하는 밀봉 링이 설치되고, 경우에 따라서는 밀봉링을 향하여 가압하는 가압 수단이 추가로 구비될 수 있다.
여기서, 차단 공간(200c) 내에 채워지는 차단 가스(299)는 아르곤, 헬륨 등과 같이 다른 가스와 거의 반응하지 않는 안정된 상태의 불활성 가스 또는 질소 가스로 채워진다. 이 때, 차단 공간(200c)내에 채워지는 차단 가스(299)는 하나의 종류(예를 들어, 헬륨 가스 또는 아르곤 가스)로 채워지는 것이 바람직하며, 적어도 하나의 종류의 차단 가스가 전체의 95% 이상을 차지하는 것이 좋다. 이를 통해, 가스 감지부(S1)가 차단 공간(200c) 내의 차단 가스(299)가 제1수용부(107, 117)의 반응 챔버(110c) 내로 유입된 것을 보다 정확하게 감지할 수 있다.
차단 공간(200c)에 채워지는 차단 가스(299)의 압력은 제2압력 조절부(P2)에 의하여 정해진 범위 이내로 조절된다. 반응 챔버(110c) 내의 압력이 대기압보다 낮은 진공 상태로 유지되는 경우에는, 차단 공간(200c) 내부의 압력은 대기압과 같거나 보다 높게 조절된다. 이에 따라, 차단 공간(200c) 내의 압력이 반응 챔버(110c)의 압력보다 더 높게 유지되므로, 차단 공간(200c) 내의 차단 가스(299)는 항상 반응 챔버(110c)의 내부로 유입되려는 힘을 받게 된다. 따라서, 차단 공간(200c)과 반응 챔버(110c)의 사이에 아주 작은 틈새가 생기면, 차단 가스(299)가 반응 챔버(110c)의 내부로 유입된다.
특히, 차단 공간(200c) 내에 채워지는 차단 가스(299)가 질소 가스나 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스이므로, 연결부나 밸브의 설치 위치 또는 파손되기 쉬운 부품(예를 들어, 벨로우즈) 등의 제1부분에서 외부 기체가 유입될 수 있는 틈새가 발생되더라도, 차단 공간(200c)으로부터 반응 챔버(110c) 내부로 유입된 차단 가스(299)가 반응 가스(199)와 반응하지 않으므로, 반응 챔버(200c) 내에서 플라즈마가 생성하는 데 악영향을 미치지 않아, 제1부분에 틈새의 발생에도 불구하고 반응 챔버(110c)에서의 반응 공정은 정상적으로 이루어진다.
이와 같이, 외기가 유입될 가능성이 있는 제1부분에서 틈새가 실제로 발생되더라도, 외가가 직접 반응 챔버(110c)로 유입되지 않고, 불활성 가스인 차단 가스(299)가 반응 챔버(110c)로 유입되므로, 차단 가스(299)가 외기 가스의 유입을 막아주는 안전판 역할을 한다.
상기 가스 검사부(S1)는 반응 챔버(110c)와 차단 공간(200c) 중 압력이 낮은 곳에 설치되어, 주변의 가스의 성분을 검사한다. 도5 및 도6에 도시된 반응 챔버(110c)에서는 플라즈마의 생성을 위하여 진공 상태로 유지되므로, 제1부분에 틈새가 발생되면 주변의 가스가 반응 챔버(110c)로 유입된다.
이에 따라, 가스 검사부(S1)는 반응 챔버(110c)의 공정 시간 동안 반응 챔버(110c) 내부의 가스의 성분을 지속적으로 검사하여, 미리 알고 있는 차단 가스(299)가 반응 챔버(110c) 내부에 포함되어 있는지를 확인한다. 예를 들어, 가스 검사부(S1)의 프로브가 반응 챔버(110c)의 내부에 위치하여, 반응 챔버(110c) 내부의 가스의 일부를 지속적으로 채취하고, 채취된 가스에 차단 가스(299)가 감지되는지를 검사한다.
가스 검사부(S1)가 반응 챔버(110c)의 내부에 차단 가스(299)가 정해진 비율(예를 들어, 2%) 이상으로 감지되면, 반응 챔버(110c)에서 플라즈마 공정이 행해지는 데 부적합하다는 것으로 인식하여, 필요에 따라 플라즈마 공정을 중지시키고, 반응 챔버(110c)와 연통되는 위치에 발생된 틈새를 메우는 보수를 행한다.
한편, 플라즈마 처리 장치(1)에는 도5 내지 도7에 도시된 바와 같이 2개 이상의 가스 누설 방지 장치(200, 200')가 설치될 수도 있다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 하나의 가스 누설 방지 장치(200)는 공정 챔버(110c)로부터 가스를 배출시키는 배출 통로(119)와 제1수집부의 하부 몸체(117)의 연결부를 감싸는 형태로 차단 케이싱(210)이 설치되고, 도7에 도시된 바와 같이 다른 하나의 가스 누설 방지 장치(200')는 슬릿 밸브(120)의 벨로우즈(123)를 감싸는 형태로 차단 케이싱(210')이 설치된다.
이 때, 도5 및 도7에 도시된 각각의 차단 케이싱(210, 210')에는 서로 다른 차단 가스(299)가 채워져, 반응 챔버(110c)에서 감지되는 차단 가스(299)의 종류에 따라, 차단 가스(299)가 침투한 틈새의 발생 위치를 가스 검사부(S1)에 의하여 감지하여, 작업자에게 알람 등을 출력할 수도 있다.
이렇듯, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 누설 방지 장치(200, 200')는 도8에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(110c)와 연통되면서 가스가 샐 가능성이 있는 제1부분을 감싸는 형태로 차단 케이싱(210)을 설치하고(S110), 차단 케이싱(210)과 제1부분의 사이에 밀폐 형성되는 차단 공간(200c) 내에 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스를 채우되(S120), 반응 챔버(110c)의 압력에 비하여 보다 높은 압력으로 유지시킨다(S130).
이 때, 차단 공간(200c)의 압력 설정값은 반응 챔버(110c)의 미세한 가스 침투를 정확하게 감지하고자 하는 경우에는 보다 높게 설정되고, 반응 챔버(110c)의 가스 침투양에 덜 민감한 경우에는 보다 낮게 설정될 수 있다. 반응 챔버(110c)의 압력은 플라즈마 공정이 행해지는 데 적합한 압력으로 제1압력 조절부(P1)에 의해 일정 범위를 유지하도록 조절되고, 차단 공간(200c)의 압력은 제2압력 조절부(P2)에 의해 정해진 범위를 유지하도록 조절된다.
그리고, 반응 챔버(110c)에서 플라즈마 처리 공정이 행해지는 동안에, 압력 조절부에 의하여 차단 공간(200c) 내의 압력이 지속적으로 감시된다. 따라서, 반응 챔버(110c)와 차단 공간(200c)의 사이에 틈새가 발생되면, 압력이 높은 차단 공간(200c)으로부터 반응 챔버(110c)로 차단 가스(299)가 유입되면서 차단 공간(200c)의 압력이 낮아진다. 이에 의하여, 반응 챔버(110c)로부터 연통되는 제1부분에 틈새가 발생하였는지 여부를 실시간으로 정확하게 감지할 수 있다.
반응 챔버(110c) 내에 차단 가스(299)가 유입되는지 여부를 가스 검사부(S1)가 반응 챔버(110c) 내의 가스 성분을 검사하여 차단 가스(299)가 유입되었는지 여부를 통해 감지할 수도 있다.
이에 따라, 도6에 도시된 바와 같이 반응 챔버(110c)에 유입(88)된 차단 가스(299)의 비율이 정해진 값을 초과하거나 차단 공간(200c)의 압력이 정해진 값을 미만으로 낮아지만, 플라즈마 처리 공정의 불량이 예상되므로 플라즈마 처리 공정을 즉시 중단시킨다. 그리고, 반응 챔버(110c)에 유입(88)된 차단 가스(299)의 비율이 정해진 값보다 작지만 가스 검사부(S1)에 의해 감지되었거나, 차단 공간(200c)의 압력이 정해진 값보다는 높게 낮아진 경우에는, 감지된 제1부분에서 가스 누설이 있는지 여부를 진행중인 플라즈마 공정을 마친 후에 행한다.
이와 같이, 플라즈마 처리 공정 중에도 반응 챔버(110c)의 내부에 외기가 침투하는지 여부를 공정 중에 감지하지 못하였던 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
한편 도면에 도시된 실시예에서는 반응 챔버(110c)에서 플라즈마 처리 공정이 행해지는 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반응 챔버가 대기압보다 낮은 부압 상태인 모든 구성에 대하여 적용이 가능하다. 또는, 반응 챔버가 대기압보다 높더라도 반응 챔버로 외기가 유입되는 것을 방지하는 구성에도 본 발명이 적용가능하다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 누설 방지 장치(200, 200')는 제1수집부(107, 117)에 의해 형성되는 반응 챔버(110c)의 압력이 차단 케이싱(210)에 의해 형성되는 차단 공간(200c)의 압력에 비하여 높고, 반응 챔버(110c) 내에 가스가 가두어진 경우에, 제1수집부(107, 117)에서의 가스 누설을 감지하는 구성에 관한 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 가스 누설 방지 장치(200")는, 가스 배관(151, 152; 제1수집부)의 내부 공간을 제1가스가 가두어지지 않고 통과하면서 주변에 비하여 압력이 높은 경우에 적용된다. 즉, 도9에 도시된 바와 같이, 서로 다른 배관(151, 152)이 밸브 설치 영역(155)에 의하여 연결되어 있고, 밸브 손잡이(155a)에 의하여 배관(151, 152)이 선택적으로 연통하여 제1가스가 유동하는 구조에서, 제1수집부는 서로 다른 배관(151, 152)의 내부 공간(150c)이 되며, 제1수집부(151, 152)에 연통되면서 누설 가능성이 있는 제1부분은 밸브 설치 영역(155)이 된다.
도면에는 제1가스(199)의 누설 가능성이 있는 제1부분이 밸브 설치 영역인 구성이 예시되어 있지만, 밸브 내부 공간(150c)과 연통하는 위치로서, 배관(151, 152)을 직선 또는 90도, 십자형 등의 형태로 연결하는 배관 연결부나 파손 가능성이 있는 영역(예를 들어, 관로를 고무 등의 가요성 튜브로 형성한 영역)로 이루어질 수도 있다.
따라서, 가스 누설 방지 장치(200")는, 배관(151, 152)과 밸브 설치 영역(155)의 사잇 위치(55)를 감싸는 형태로 설치되어 밀폐된 차단 공간(200c)을 형성하는 차단 케이싱(210)과, 차단 케이싱(210)과 배관(151, 152)의 사이에 밀폐 형성된 차단 공간(200c)에 채워지는 차단 가스(299)와, 차단 공간(200c)의 내부에 배관(151, 152)을 유동하는 제1가스(199)가 유입(88)되었는지를 감지하는 가스 검사부(S)와, 차단 공간(200c) 내부의 압력을 조절하면서 감시하는 압력 조절부(P)로 구성된다.
이 때, 제1수집부인 배관(151, 152)의 내부 공간(150c)을 유동하는 제1가스(199)는 대기압과 동일하거나 대기압보다 높은 압력으로 유동한다. 그리고, 차단 케이싱(210")에 의해 형성되는 차단 공간(200c)의 차단 가스(299)는 압력 조절부(P)에 의하여 배관 내부 공간(150c)에 비하여 보다 낮은 압력(경우에 따라, 대기압보다 낮은 압력)으로 유지된다.
따라서, 배관(151, 152)과 밸브 설치 영역(155)의 사잇 위치(55)에 틈새가 발생되면, 배관 내부 공간(150c)을 유동하는 제1가스(199)의 일부가 차단 공간(200c)으로 침투하게 된다. 그러나, 제1가스(199)가 곧바로 공기중으로 유출되는 것이 아니라 차단 공간(200c) 내에 수용되므로, 제1가스(199)가 인체에 유해한 가스이더라도, 그 주변의 작업자 등의 안전 사고를 예방할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 가스 검사부(S)는 차단 공간(200c) 내에 채워져있는 아르곤이나 헬륨 등의 불활성 가스(299)에 침투한 제1가스(199)를 감지하여, 배관 내부 공간(150c)으로부터 밸브 설치 영역(55)에서 제1가스의 유출이 발생되는지 여부를 실시간으로 감지할 수 있다. 또한, 압력조절부(P)는 배관 내부 공간(150c)으로부터 제1가스(199)가 차단 공간(200c)으로 유입됨에 따른 압력 상승을 감지하여, 정해진 배관 내부 공간(150c)과 연통하는 제1부분에 가스 누설이 발생되고 있는 것을 즉시 감지할 수 있다.
이에 따라, 배관 내부 공간(150c)으로부터 유출되어 차단 공간(200c)에 유입(88)된 제1가스(299)의 비율이 정해진 값을 초과하면 안전 등의 이유로 공정을 즉시 중단시키며, 배관 내부 공간(150c)으로부터 유출되어 차단 공간(200c)에 유입(88)된 차단 가스(299)의 비율이 정해진 값보다 작지만 가스 검사부(S)에 의해 감지되었다면, 소정의 공정이 행해진 이후에 틈새 여부를 점검하여 보수할 수 있다.
이 때, 차단 가스(299)는 1개 종류의 가스가 전체의 95% 이상을 차지하게 채워짐으로써, 차단 가스(299) 내에 제1가스(199)가 침투하였는지 여부를 보다 높은 정확도로 검출할 수 있다. 바람직하게는, 차단 가스(299)는 1개의 종류로 이루어진 불활성 가스로 정해져, 제1가스(199)가 배관(151, 152)으로부터 유출되더라도, 차단 가스(299)와 반응이 일어나지 않도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스 누설 방지 장치(200, 200', 200")는, 반응 챔버(110c)와 같이 제1가스(199)가 수용되어 있거나 배관(151, 152)과 같이 제1가스(199)가 통과하는 제1수용부(107, 117; 151, 152)와 연통하고 침투나 누출 가능성이 있는 제1부분을 차단 케이싱(210, 210', 210")으로 둘러싸는 것에 의하여 밀폐된 차단 공간(200c)을 형성한 후, 차단 공간(200c) 내의 압력을 제1수용부 내부와 편차를 갖도록 차단 가스(299)를 채우도록 구성됨에 따라, 차단 공간(200c)의 압력을 감시하는 것에 의하여 가스 누설 여부를 정확하게 감지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은, 차단 공간(200c) 내에 제1가스(199)와 반응하지 아니하는 불활성 가스를 차단 가스(299)로 채우는 것에 의하여, 제1수용부의 내부 공간(110c, 150c)와 연통되는 제1부분에 미세한 틈새가 실제 발생되더라도, 제1수용부의 제1가스(199)와 반응하지 아니하는 불활성 가스가 차단 공간(200c)으로부터 제1수용부의 내부 공간(110c, 150c)로 유입되거나, 제1가스(199)가 차단 공간(200c)으로 유입되므로, 제1수용부 내의 반응을 방해하는 외기 침투를 방지하거나, 제1가스(199)가 공기 중으로 직접 배출되어 안전 사고가 발생되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
1: 플라즈마 처리 장치
110c: 반응 챔버
150c: 배관 내부 공간
200, 200': 가스 누설 방지 장치
210, 210', 210": 차단 케이싱
200c: 차단 공간
110c: 반응 챔버
150c: 배관 내부 공간
200, 200': 가스 누설 방지 장치
210, 210', 210": 차단 케이싱
200c: 차단 공간
Claims (14)
- 제1가스가 수용되거나 유동하는 제1수용부로부터 연통되는 제1부분을 감싸는 형태로 외기와 밀폐된 차단 공간을 형성하고, 상기 차단 공간 내에 상기 제1수용부에 비하여 높은 압력으로 상기 제1가스와 다른 차단 가스가 채워진 차단 케이싱을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1수용부는 플라즈마가 생성되는 반응 챔버인 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1수용부 내부의 압력은 대기압보다 낮게 유지되는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 차단 공간 내의 압력을 감시하여, 상기 차단 공간 내의 압력 변동에 의하여 상기 제1수용부로 가스가 유입되는 지를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1수용부 내에 상기 차단 가스의 유무를 검사하여, 상기 제1수용부로 가스가 유입되는 지를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제1가스가 수용되거나 유동하는 제1수용부에 연통되는 제1부분을 감싸는 형태로 외기와 밀폐된 차단 공간을 형성하고, 상기 차단 공간 내에 상기 제1수용부에 비하여 낮은 압력으로 상기 제1가스와 다른 차단 가스가 채워진 차단 케이싱을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 차단 공간 내의 압력을 감시하여, 상기 차단 공간 내의 압력 변동에 의하여 상기 제1수용부로부터 가스가 유출되는 지를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 차단 공간 내에 상기 제1가스의 유무를 검사하여, 상기 제1수용부로부터 가스가 유출되는 지를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 공간 내의 압력을 정해진 범위 이내로 유지하는 압력 조절부를;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1부분은 상기 제1수용부와 연통하는 위치로서, 밸브 설치 영역과 연결부와 파손 가능성이 있는 영역 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 가스는 상기 제1가스와 반응하지 않는 가스인 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 11항에 있어서,
상기 차단 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차단 가스는 1개 종류의 가스가 95% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
- 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1부분은 2개 이상이고, 각각의 제1부분을 감싸는 상기 차단 케이싱에 의해 형성되는 차단 공간에는 서로 다른 차단 가스가 채워져, 상기 가스 감지부에 의하여 감지되는 차단 가스의 종류에 따라 가스가 통과하는 틈새의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스 누설 방지 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150104288A KR20170011528A (ko) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | 가스 누설 방지 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020150104288A KR20170011528A (ko) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | 가스 누설 방지 장치 |
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|---|---|
| KR20170011528A true KR20170011528A (ko) | 2017-02-02 |
Family
ID=58151555
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020150104288A KR20170011528A (ko) | 2015-07-23 | 2015-07-23 | 가스 누설 방지 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170011528A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018190519A1 (ko) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | 오충석 | 화학 기상 증착용 반응기 및 이를 포함하는 화학 기상 증착 장치 |
-
2015
- 2015-07-23 KR KR1020150104288A patent/KR20170011528A/ko active Search and Examination
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2018190519A1 (ko) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | 오충석 | 화학 기상 증착용 반응기 및 이를 포함하는 화학 기상 증착 장치 |
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