KR102539078B1 - 특수 가스 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 공정에 제공될 분석 대상 가스를 사전에 분석하는 가스 분석 장치에 있어서, 분석 대상 가스별로 매칭된 공급 배관들과, 상기 공급 배관들을 개폐시키는 공급 밸브들을 포함하는 대상 가스 공급부; 제1 특성을 분석하는 제1 분석기 및 제2 특성을 분석하는 제2 분석기; 상기 분석 대상 가스를 제공하는 선택 배관들과, 상기 선택 배관들을 개폐하는 선택 밸브들을 포함하는 분석 선택부; 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로부터 가스가 배기되는 배기부; 바이패스 밸브들; 상기 선택 배관들에 연결되어 상기 분석 대상 가스에 혼합되는 케리어 가스를 공급하는 케리어 가스 공급부; 상기 선택 배관들에 연결되어 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 퍼지 이후에도 상기 선택 배관들에 분석 대상 가스가 잔류여부를 감지하는 가스 센서; 및 상기 공급 밸브들, 상기 선택 밸브들 및 상기 바이패스 밸브들, 상기 케리어 가스 공급부, 상기 퍼지 가스 공급부, 상기 가스 센서, 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

특수 가스 분석 장치{ELECTRIC HEATED VEST}
본 발명은 특수 가스 분석 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정에 제공되는 다양한 가스에 대해 사전에 수분, 파티클, 순도 등을 분석하는 특수 가스 분석 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, FPD, LED 등의 제조 공정에는 특수가스가 많이 필요하다. 혼합가스의 경우 혼합비율에 따라 매우 많은 종류의 가스로 재탄생하 며, 이 가운데 가장 많은 비중을 차지하는 품목은 고순도 아산화질소 (N2O), 불소(F2)혼합가스, 고순도 이산화탄소(CO2), 사수소화게르마늄(GeH4) 등 반도체와 디스플레이의 세정·식각·증착공정에 쓰이는 가스이다. 예를 들어, 반도체 소자는 기판인 웨이퍼(wafer)상에 패턴 공정, 식각 공정, 이온 주입공정 등을 거치며 많은 양의 특수 가스를 필요로 한다. 이러한 특수 가스는 반도체 생산 수율과 밀접한 관계를 지니고 있기 때문에 지속적인 모니터링과 관리가 요구되고 있다. 특수 가스가 요구되는 순도나 특성 성분의 농도가 기준치를 벗어나는 경우, 포토레지스터 변형과 광학 현미경의 백탁 현상 등으로, 웨이퍼(wafer)에 악영향을 끼쳐 제품 불량의 원인이 된다. 따라서 웨이퍼(wafer) 생산의 질적 향상을 위해 특수 가스를 사전에 신속하고 정확하게 분석하는 것이 매우 중요하다.
따라서, 질소 등의 특수 가스 들이 공정에 공급되기 전에 사전에 수분, 파티클, 순도, 탄소와 같은 특정 성분을 분석하는 과정이 필수적이다. 이러한 사전 분석 대상이 되는 가스의 종류가 많고 특정 가스에 대해 검사나 분석할 항목도 많은 경우, 이를 수행하는 데에 많은 시간이 소요되고 검사를 세팅하기 위해 복잡한 경우 에러가 발생하기 쉽다. 또한, 특정 가스를 분석한 후 이를 퍼지하고 다시 다른 가스를 공급하는 과정을 반복하는 과정에서 가스가 잔류하는 데드존이 발생하는 경우가 있어서, 더욱 분석 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 따라서, 분석을 효율적이고 정확하게 하는 가스 분석 장치가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정에 제공되는 다양한 가스에 대해 사전에 수분, 파티클, 순도 등을 효율적으로 분석하는 특수 가스 분석 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 공정에 제공될 분석 대상 가스를 사전에 분석하는 가스 분석 장치에 있어서, 분석 대상 가스별로 매칭된 공급 배관들과, 상기 공급 배관들을 개폐시키는 공급 밸브들을 포함하는 대상 가스 공급부; 상기 가스 공급부에 의해 공급되는 상기 분석 대상 가스를 공급받으며, 제1 특성을 분석하는 제1 분석기 및 제2 특성을 분석하는 제2 분석기; 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로의 상기 분석 대상 가스를 제공하는 선택 배관들과, 상기 선택 배관들을 개폐하는 선택 밸브들을 포함하는 분석 선택부; 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로부터 가스가 배기되는 배기부; 상기 선택 밸브들에 설치되어 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로의 분석 대상 가스의 공급 전에 상기 선택 배관들을 상기 배기부로 바이패스시키는 바이패스 밸브들; 상기 선택 배관들에 연결되어 상기 분석 대상 가스에 혼합되는 케리어 가스를 공급하는 케리어 가스 공급부; 상기 선택 배관들에 연결되어 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부; 퍼지 이후에도 상기 선택 배관들에 분석 대상 가스가 잔류여부를 감지하는 가스 센서; 및 상기 공급 밸브들, 상기 선택 밸브들 및 상기 바이패스 밸브들, 상기 케리어 가스 공급부, 상기 퍼지 가스 공급부, 상기 가스 센서, 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 분석기는 상기 분석 대상 가스의 성분들을 함께 분석하며, 상기 제2 분석기는 상기 분석 대상 가스 중의 하나의 성분을 분석하고, 상기 선택 밸브들에는 분석 대상 가스의 압력을 균일하게 하는 레귤레이터, 및 PT센서가 설치되며, 상기 배기부에는 배기 가스의 압력을 측정하는 압력계 및 MFC 가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 선택 배관의 절곡부의 절곡 각도는 45도 보다 작아 분석 대상 가스가 절곡부에서 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 공정에 제공되는 다양한 가스에 대해 사전에 수분, 파티클, 순도 등을 효율적으로 분석하는 특수 가스 분석 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분석 장치를 보여주는 실재품의 사진들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분석 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 가스 분석 장치의 측면을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 선택 배관들 및 선택 밸브들을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 가스 분석 장치의 동작을 설명하는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분석 장치(1)를 보여주는 실재품의 사진들이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 분석 장치(1)를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 가스 분석 장치(1)의 측면을 보여주는 도면이다. 도 6은 도 4에 도시된 선택 배관(21)들 및 선택 밸브(22)들을 나타내는 도면이다.
본 실시예의 가스 분석 장치(1)는 공장에 공급될 특수 가스를 사전에 검사하는 장치로서, 분석 대상 가스에 대해 복수의 분석기로 여러 가지 분석을 수행할 수 있다.
가스 분석 장치(1)는 대상 가스 공급부(10), 분석 선택부(20), 제1 분석기(30), 제2 분석기(40), 바이패스부(50), 케리어 가스 공급부(60), 배기부(80), 퍼지 가스 공급부(70) 및 제어부(90)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 대상 가스 공급부(10)는 공급 배관(11)들과 공급 밸브(12)들을 포함할 수 있다. 공급 배관(11)들은 분석 대상 가스별로 매칭되어 각 가스별 공급탱크에 연결될 수 있다. 예를 들어, 분석 대상 가스로서 질소, N2O, NH3, PH3 혼합가스, CH4, SF6, CO, SO2, H2S, SiH4 등의 특수 가스에 대응하는 각 공급 배관(11)들에는 공급 밸브(12)들이 설치될 수 있다. 공급 밸브(12)는 일 예로 공압 밸브일 수 있다. 이러한 공압 밸브의 작동을 위해 외부로부터 공기압이 제공될 수 있다.
제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)는 대상 가스 공급부(10)에 의해 공급되는 분석 대상 가스를 선택적으로 공급받을 수 있다. 가스 분석 장치(1)는 설치 프레임(5)을 포함할 수 있다. 설치 프레임(5)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 다단으로 형성될 수 있다. 중앙단엔 제1 분석기(30)가 설치되고 하단에 제2 분석기(40)가 설치되어 있다. 물론 분석기의 개수는 더 증가될 수 있으며, 분석기의 배치 위치도 필요에 따라 변경할 수 있다.
분석 대상 가스가 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40) 중 하나에만 공급되거나, 모두에 공급될 수 있다. 제1 분석기(30)는 대상 가스의 제1 특성을 분석하고, 제2 분석기(40)는 제2 특성을 분석할 수 있다. 제1 분석기(30)는 대상 가스의 성분들 모두를 종합적으로 분석하는 장치일 수 있다. 제2 분석기(40)는 대상 가스의 하나의 특성, 예를 들어, 수분, 파티클, 원소(예: 탄소)를 분석할 수 있다. 따라서, 대상 가스는 제2 분석기(40)에 의해 특정한 성분만의 분석과 제1 분석기(30)에 의해 여러 성분을 종합한 성질의 분석이 동시에 진행되거나, 선택적으로 수행될 수 있다. 가스 선택부에 의해 이러한 유연한 제어가 달성될 수 있다.
분석 선택부(20)는 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)로의 분석 대상 가스를 제공하는 선택 배관(21)들과, 선택 배관(21)들을 개폐하는 선택 밸브(22)들을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 공급 배관(11)들이 상측에서 아래로 연장되면서 선택 배관(21)들과 연결된다. 선택 배관(21)들은 수평으로 연장될 수 있다. 각 선택 배관(21)들에는 선택 밸브(22)들이 구비되어 있다. 따라서 선택 밸브(22)들이 수직 방향으로 배열되어 있다. 선택 밸브(22)가 개방되면 해당 선택 배관(21)으로 분석 대상 가스가 유입될 수 있다. 선택 밸브(22)들에는 분석 대상 압력을 균일하게 하는 레귤레이터 및 PT(pressure transmitter)센서가 설치될 수 있다.
배기부(80)는 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)로부터 가스가 배기되는 배기관(81)들을 포함할 수 있다. 배기관(81)에는 압력계들 및 배기되는 가스를 제어하기 위한 MFC가 설치될 수 있다. 즉 배기되는 유량을 제어함으로써, 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40) 내에 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 선택 밸브(22)들에는 바이패스부(50)가 설치될 수 있다. 바이패스부는 바이패스 밸브(52)들을 포함한다. 바이패스 밸브(52)들은 필요한 경우 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)로의 분석 대상 가스의 공급 전에 선택 배관(21)들을 배기부(80)로 바이패스시킬 수 있다.
가스 분석 장치(1)는 케리어 가스 공급부(60), 퍼지 가스 공급부(70), 제어부(90) 및 가스 센서(7)를 더 포함할 수 있다.
케리어 가스 공급부(60)는 선택 배관(21)들에 연결되어 분석 대상 가스에 혼합되는 케리어 가스(예: 헬륨, 질소, 아르곤)를 공급할 수 있다. 케리어 가스는 분석 대상 가스와 혼합되어 제1 분석기(30) 또는 제2 분석기(40)로 제공될 수 있다. 케리어 가스는 분석 대상 가스가 공급되는 동안에는 항상 공급될 수 있다. 퍼지 가스 공급부(70)는 선택 배관(21)들에 연결되어 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)에 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 퍼지 가스는 제1 분석기(30) 또는 제2 분석기(40)에서 분석 대상 가스를 배출시킬 때 내부를 퍼지하기 위해 제공될 수 있다.
가스 센서(7)는 선택 배관(21)들의 바이패스 밸브(52) 이전 또는 이후에 설치될 수 있다. 가스 센서는 배기부(80)에 설치될 수도 있다. 가스 센서는 퍼지 이후에도 선택 배관(21)들에 분석 대상 가스의 잔류여부를 감지할 수 있다. 선택 배관(21)의 절곡부의 절곡 각도는 45도 보다 작아 분석 대상 가스가 절곡부에서 잔류하는 것을 방지하는 효과를 향상시킬 수 있다.
제어부(90)는 공급 밸브(12)들, 선택 밸브(22)들 및 바이패스 밸브(52)들, 케리어 가스 공급부(60), 퍼지 가스 공급부(70), 가스 센서(7), 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)를 제어할 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 가스 분석 장치(1)의 동작을 설명하는 블록도이다.
먼저, 제어부(90)에 분석 대상 가스와 분석의 종류가 입력될 수 있다. 이에 따라 제어부(90)는 공급 밸브(12)들을 제어하여 입력된 분석 대상 가스에 대응하는 공급 밸브(12)를 개방하여 선택 배관(21)들에 분석 대상 가스를 공급할 수 있다. 이때, 케리어 가스가 선택 배관(21)들에 공급될 수 있다. 이후, 제어부(90)에 의해 선택 밸브(22)들 중 특정 선택 밸브(22)는 개방되고 나머지는 폐쇄될 수 있다. 이에 따라 선택 배관(21)들이 연결된 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)에 분석 대상 가스가 공급될 수 있다. 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)에는 선택 배관(21)들이 연결되는 복수의 입력포트들이 구비될 수 있다. 이러한 복수의 입력 포트 중에서 특정 포트에 연결된 선택 배관(21)을 통해 분석 대상 가스가 공급될 수 있다. 이후, 제1 분석기(30) 또는 제2 분석기(40)에서 분석 대상 가스의 분석이 수행될 수 있다. 분석이 완료된 후 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)로부터 배기부(80)로 가스가 배기될 수 있다. 이때 배기부(80)의 압력계 및 MFC에 의해 배기량이 제어되면서 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40) 내의 압력이 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 배기단계에서 퍼지 가스 공급부(70)로부터 선택 배관(21)들에 퍼지 가스가 공급되어 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40) 내의 가스를 배기시킬 수 있다. 한편, 이러한 퍼지 공정 중에 관여되지 않는 선택 배관(21)은 바이패스 밸브(52)에 의해 배기부(80)로 바이패스될 수 있다. 제어부(90)는 퍼지 공정이 이후 가스 센서로부터 잔류 여부를 감지한 후, 배기가 충분하지 않고 잔류하는 것으로 감지된 경우 퍼지 가스 내지 케리어 가스를 공급하여 완전하 퍼지가 되도록 제어할 수 있다. 이후, 공급 밸브(12), 바이패스 밸브(52) 및 선택 밸브(22)를 제어하여 후속 분석 대상 가스를 제1 분석기(30) 및 제2 분석기(40)에 공급할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 가스 분석 장치
10 : 대상 가스 공급부
11 : 공급 배관
12 : 공급 밸브
20 : 분석 선택부
21 : 선택 배관
22 : 선택 밸브
30 : 제1 분석기
40 : 제2 분석기
50 : 바이패스부
52 : 바이패스 밸브
60 : 케리어 가스 공급부
70 : 퍼지 가스 공급부
80 : 배기부
81 : 배기관
90 : 제어부

Claims (3)

  1. 공정에 제공될 분석 대상 가스를 사전에 분석하는 가스 분석 장치에 있어서,
    분석 대상 가스별로 매칭된 공급 배관들과, 상기 공급 배관들을 개폐시키는 공급 밸브들을 포함하는 대상 가스 공급부;
    상기 가스 공급부에 의해 공급되는 상기 분석 대상 가스를 공급받으며, 제1 특성을 분석하는 제1 분석기 및 제2 특성을 분석하는 제2 분석기;
    상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로의 상기 분석 대상 가스를 제공하는 선택 배관들과, 상기 선택 배관들을 개폐하는 선택 밸브들을 포함하는 분석 선택부;
    상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로부터 가스가 배기되는 배기부;
    상기 선택 밸브들에 설치되어 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기로의 분석 대상 가스의 공급 전에 상기 선택 배관들을 상기 배기부로 바이패스시키는 바이패스 밸브들;
    상기 선택 배관들에 연결되어 상기 분석 대상 가스에 혼합되는 케리어 가스를 공급하는 케리어 가스 공급부;
    상기 선택 배관들에 연결되어 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부;
    퍼지 이후에도 상기 선택 배관들에 분석 대상 가스가 잔류여부를 감지하는 가스 센서; 및
    상기 공급 밸브들, 상기 선택 밸브들 및 상기 바이패스 밸브들, 상기 케리어 가스 공급부, 상기 퍼지 가스 공급부, 상기 가스 센서, 상기 제1 분석기 및 상기 제2 분석기를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제1 분석기는 상기 분석 대상 가스의 성분들을 종합적으로 함께 분석하며,
    상기 제2 분석기는 상기 분석 대상 가스 중의 하나의 성분을 분석하고,
    상기 선택 밸브들에는 분석 대상 가스의 압력을 균일하게 하는 레귤레이터, 및 PT센서가 설치되며,
    상기 배기부에는 배기 가스의 압력을 측정하는 압력계 및 MFC 가 설치되고,
    상기 선택 배관의 절곡부의 절곡 각도는 45도 보다 작아 분석 대상 가스가 절곡부에서 잔류하는 것을 방지하고,
    상기 제어부는 배기단계에서 퍼지 가스 공급부로부터 선택 배관들에 퍼지 가스가 공급되어 제1 분석기 및 제2 분석기 내의 가스를 배기시킬 때, 퍼지 공정 중에 관여되지 않는 선택 배관은 바이패스 밸브에 의해 배기부로 바이패스되도록 제어하며, 상기 제어부는 퍼지 공정이 이후 가스 센서로부터 잔류 여부를 감지한 후, 배기가 충분하지 않고 잔류하는 것으로 감지된 경우 퍼지 가스 내지 케리어 가스를 공급하여 완전한 퍼지가 되도록 제어하며, 이후, 공급 밸브, 바이패스 밸브 및 선택 밸브를 제어하여 후속 분석 대상 가스를 제1 분석기 및 제2 분석기에 공급하는 것을 특징으로 하는, 가스 분석 장치.
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