KR930007441B1 - 액체소오스용기 - Google Patents

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KR930007441B1
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신지 미야자키
요시다카 츠나시마
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가부시키가이샤 도시바
아오이 죠이치
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Abstract

내용 없음.

Description

액체소오스용기
제1도는 본 발명에 따른 액체소오스용기의 실시예를 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 액체소오스용기 및 압송시스템을 나타낸 도면,
제3도는 본 발명의 과정에서 개발된 액체소오스용기를 나타낸 도면,
제4도는 본 발명에 따른 액체소오스용기의 다른 실시예 및 압송시스템을 나타낸 도면.
제5도는 제4도의 액체소오스용기의 응용예를 나타낸 도면,
제6도는 종래의 액체소오스용기 및 압송시스템을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 베이킹시스템 6, 26, 36, 56 : 액체소오스용기
13 : 액체소오스 16 : 연결배관
17, 37, 57 : 액체소오스용기본체 18, 38, 58 : 압송가스공급라인
19, 39, 59 : 액체소오스토출라인 20, 60 : 제 1 압송가스공급밸브
21, 61 : 제 1 액체소오스토출밸브 22, 62 : 퍼어지밸브
23, 63 : 퍼어지라인 24, 64 : 제 2 압송가스공급밸브
25, 65 : 제 2 액체소오스토출밸브
[산업상의 이용분야]
본 발명은 액체소오스, 가스의 취급에 사용되는 액체소오스용기에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 제조 공정에 있어서 액체소오스, 가스압송시의 안전성의 확보 및 외부오염의 방지 등을 위해 사용되는 액체소오스용기에 관한 것이다.
[종래의 기술과 그 문제점]
액체소오스·가스를 기화시켜서 일반적인 가스와 마찬가지로 취급할 수 있는 기구를 갖춘 액체재료기화제어장치(이하, 베이킹시스템으로 칭한다)는 종래부터 반도체제조장치의 CVD(Chemical Vapor Deposition)용 반응로의 전단설비(前段設備) 등에 사용되고 있다. 그 주요한 장치구성의 일예를 제6도에 나타냈다. 즉, 베이킹시스템(1)은 항온실(恒溫室; 2)과 탱크(3), 유량제어컨트롤러(4) 및 에어구동밸브(5) 등으로 구성되어 있다. 이 시스템(1)으로의 액체재료를 공급하는 기구로서는, 제6도에 나타낸 바와 같이 액체소오스용기(6)를 접속하는 경우가 많다. 액체소오스용기(6)는 액체소오스용기본체(7)와 압송가스공급라인(8), 액체소오스토출라인(9), 압송가스공급밸브(10) 및 액체소오스토출밸브(11)등으로 구성되어 있다. 액체소오스용기(6)는 이음매(12)에 의해 시스템(1)으로부터 쉽게 분리될 수 있고, 일반적인 기화가스와 마찬가지로 액체소오스(13)는 가스충전기에 의해 액체소오스용기(6)에 충전되어 반도체제조기로 공급된다. 참조부호 14는 퍼어지밸브(purge valve)이다.
액체소오스압송시에는 퍼어지밸브(14)를 닫고 압송가스공급밸브(10) 및 토출밸브(11)를 열며, 또한 베이킹시스템(1)의 탱크(3)내를 부하가 걸리지 않은 상태로 유지한 후, 불활성 가스에 의한 압력을 압송가스공급배관(15)으로부터 압송가스공급라인(8)을 통해서 액체소오스용기본체(7)내의 액체소오스(13)의 액면에 가한다. 그에 따라, 액체소오스(13)는 토출라인(9) 및 베이킹시스템(1)으로의 연결배관(16)을 통해서 탱크(3)에 도입되게 한다. 또한, 액체소오스는 도시되지 않은 배기기구에 의해 탱크(3)에서 기화되어 가스로 된 다음 유량제어컨트롤러(4)를 통해 반응로에 접속되어 있는 가스라인을 통해서 반응로에 흡입되게 된다.
이와 같은 사용방식에 있어서 대상으로 되는 액체소오스(13)로는, 예컨대 테트라에톡시실란[Si(OC2H5)4; 이하, TEOS라 칭한다]등의 유기계 액체소오스가 반도체기판상에 절연층을 형성하는 소오스로서 널리 사용된다. 또, 근소하지만 반도체기판으로의 불순물확산원의 막을 형성하는 경우에는 인(P), 붕소(B) 또는 비소(As) 등의 도핑(doping)원료를 함유한 유기계 액체소오스도 아울러 사용되고 있다.
또, 액체소오스(13)를 보충할 경우에는 상술한 바와 같이 액체소오스용기(6)를 이음매(12)로부터 떼어 내 가스충전기에 송부해서 액체소오스를 충전시키는 것이 보통이다. 이 때문에, 베이킹시스템(1)으로의 연결배관(16) 및 액체소오스용기(6)의 이음매(12)로부터 밸브(10, 11)에 이르기까지의 라인(8, 9)은 매회 대기와 접하게 된다.
한편, 액체소오스를 압송하는 공정의 직후에는 연결배관(16)등의 내면에 액체소오스가 남게 된다. 이와 같은 사용방법에서의 유기계 액체 소오스의 특징은 대기중의 수분과 반응하여 느리지만 실리카(SiO2) 등의 부산물을 생성한다는 것이다.
이 때문에, 종기개술에서는 액체소오스압송공정의 전후에 퍼어지밸브(14)를 열고 밸브(10, 11)를 닫은 다음 불활성 가스를 압송하여 연결배관(16)등의 퍼어지건조(purge 乾燥)를 행하고 있다. 그렇지만, 종래기술에서는 퍼어지라인(퍼지용 가스가 흐르는 라인)으로부터 밸브(10, 11)까지의 배관(15, 16)의 길이가 길고, 또한 퍼어지용 가스의 유로가 없기 때문에, 퍼어지건조를 충분히 행하는 것이 어렵다. 퍼어지건조가 불충분하면 상술한 바와 같이 연결배관(16) 및 밸브(10, 11) 등의 내면에 실리카 등의 부산물이 생성되게 되고, 이 부산물에 의해 액체소오스용기(6)와 베이킹시스템(1) 또는 피처리재가 오염되며, 더 나아가서는 베이킹시스템(1)내의 탱크(3)로의 부산물의 혼입이나 유량제어컨트롤러(4)의 고장을 일으키게 된다. 또, 인 및 비소등의 도핑원료를 함유한 액체 소오스를 취급하는 경우에 퍼어지부족이면, 강한 자극적인 냄새를 수반하는 유독가스가 실내에 방출되어 인체로의 영향이 커지게 되므로 작업상 특히 주의가 필요하다.
이상 설명한 바와 같이, 액체소오스를 베이킹시스템에 압송하는 작업의 전후에 상기 시스템과의 연결배관이나 액체소오스용기내의 토출라인 등의 내면에 부착되어 있는 액체소오스를 충분히 퍼어지건조시켜 제거할 필요가 있다. 그렇지만, 종래의 액체소오스용기에서는 충분한 퍼어지효과를 얻을 수가 없고, 자주 액체소오스용기 및 베이킹시스템이 오염되며, 더 나아가서는 웨이퍼(Wafer)등의 피처리기판을 오염시킨다고 하는 문제가 있었다. 또, 종래의 액체소오스용기에서는 독성이 강한 인 및 비소등의 화합물을 함유한 액체소오스를 취급하는 경우에는 각별한 주의가 필요하므로 안전한 작업조건을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 액체소오스압송작업시의 퍼어지효율을 향상시키고, 액체소오스용기 및 베이킹시스템 등의 반도체제조장치 및 피처리재로의 오염을 방지하며, 안전한 작업조건을 얻을 수 있는 액체소오스용기를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체소오스용기는, 제1도에 나타낸 바와 같이 액체소오스(13)를 수용하는 액체소오스용기본체(17)와, 액체소오스(13)를 압송하기 위한 압송가스공급라인(18), 압송가스공급라인(18)에 설치된 제 1 및 제 2 압송가스공급밸브(20, 24), 액체소오스(13)를 토출하는 액체소오스토출라인(19), 액체소오스토출라인(19)에 설치된 제 1 및 제 2 액체소오스토출밸브(21, 25) 및, 제 1 및 제 2 압송가스공급밸브(20, 24)를 연결하는 압송가스공급라인(18)에 일단이 접속되고 제 1 및 제 2 액체소오스토출밸브(21, 25)를 연결하는 액체소오스토출라인(19)에 다른 단이 접속된 퍼어지라인(23) 및, 이 퍼어지라인(23)에 설치된 퍼어지밸브(22)를 구비한 것을 특징으로 하는 액체소오스용기이다.
또한, 압송가스공급라인(18)과 액체소오스토출라인(19) 및 퍼어지라인(23)에 가온기구를 부가시키는 것은 본 발명의 액체소오스용기에 대해 바람직한 실시형태이다.
[작용]
이하, 본 발명의 작용을 제2도를 참조하여 설명한다.
액체소오스를 압송하는 공정에서는 퍼어지밸브(22)를 닫고 압송가스공급밸브(20, 24) 및 액체소오스토출밸브(21, 25)를 열어서 가압된 불활성가스를 압송가스공급라인(18)을 통해 액체소오스용기본체(17)에 도입시킨다. 그러면, 액체소오스(13)는 가압되어 액체소오스토출라인(19)으로부터 연결배관(16)을 경유하여 베이킹시스템(1)으로 토출되게 된다. 액체소오스(13)는, 주로 탱크(3)내에서 기화되어 유량제어컨트롤러(4)를 경유하여 도시되지 않은 반응로에 진공인력에 의해 도입되게 된다.
액체소오스압송공정의 전후에 연결배관 등의 내벽에 남아 있는 액체소오스에 대해 퍼어지건조가 행해진다. 이 경우에는 제 1 압송가스공급밸브(20) 및 제 1 액체소오스토출밸브(21)를 닫고, 제 2 압송가스공급밸브(24)와 퍼어지밸브(22) 및 제 2 액체소오스토출밸브(25)를 열어 준다. 이 상태에서 불활성 가스를 압송가스공급배관(15)과 압송가스공급라인(18), 퍼어지라인(23), 액체소오스토출라인(19) 및 연결배관(16)을 경유하여 베이킹시스템(1)으로 흐르게 하여 퍼어지건조를 행한다.
액체소오스용기(26)를 떼어낼 경우에는 퍼어지건조에 이어서 제 2 압송가스공급밸브(24)와 퍼어지밸브(22) 및 제 2 액체소오스토출밸브(25)를 닫고, 이음매(27a, 27b)에 의해 액체소오스용기(26)를 분리시킨다.
본 발명의 액체소오스용기의 특징은, 퍼어지라인(23) 및 퍼어지밸브(22)를 그 용기(26)에 부속시켜 용기 본체(17)에 근접하게 설치한 것이다. 그에 따라, 종래의 기술에 연결배관(16)의 일부 및 토출라인(19) 등의 관내에 직접 퍼어지용 불활성 가스를 흐르게 할 수 없었던 것이 가능하게 되었다. 즉, 용기본체(17)에 접근하게 설치되는 제 1 가스공급밸브(20)의 상류 및 제 1 토출밸브(21)의 하류의 배관 또는 파이프라인의 관내에는 퍼어지용 불활성 가스가 유통되기 때문에, 퍼어지효율(짧은 시간에 관내의 유해물을 완전히 추출하는 것)이 대폭적으로 개선되어 액체소오스용기와 베이킹시스템 및 웨이퍼등과 같은 피처리재의 오염을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 액체소오스용기의 다른 특징은 가스공급라인(18) 및 토출라인(19)의 각각에 제 1, 제 2 압송가스공급밸브(20, 24) 및 제 1, 제 2액체소오스토출밸브(21, 25)를 설치한 것이다. 퍼어지건조작업의 종료시에는 제 2밸브(24 및 25)가 닫히게 된다. 이 상태에서는 4개의 밸브(20, 24, 21, 25)는 닫히고 각 밸브에 낀 가스공급라인(18)과 토출라인(19) 및 퍼어지라인(23)내에는 불활성 가스가 봉입되게 된다. 즉, 용기본체(17) 내의 액체소오스·가스는 상기 불활성 가스를 매개하여 액체소오스용기(26)의부의 분위기에 이어진다. 따라서, 액체소오스용기(26)를 떼어낼 경우에 조작실수 등에 의해 어느 밸브가 열리더라도 액체소오스에 기인한 유독가스가 실내로 방출되지는 않게 된다. 그에 따라, 종래에 비해 보다 안전하게 작업할 수 있게 된다.
[실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
상기한 종래의 기술에서는 퍼어지효과가 불충분하고 액체소오스용기와 베이킹시스템 등이 오염된다고 하는 문제점이 있었으므로, 이것을 해결하기 위해 제3도에 나타낸 액체소오스용기(36)를 개발했다. 종래의 제6도에 나타낸 액체소오스용기(6)를 사용한 경우의 퍼어지건조시에 있어서, 토출라인(9) 및 연결배관(16)의 비교적 긴 부분 등에는 직접 관내에 퍼어지용 불활성 가스가 흐르지 않는다. 이 때문에, 압송되지 않고 배관내에 남아있는 액체소오스를 완전히 제거할 수가 없고, 또 퍼어지에 필요한 시간도 길어지게 된다. 본 개발의 액체소오스용기(36)에서는, 퍼어지라인(43) 및 퍼어지밸브(42)를 그 용기(36)의 일부로 생각하여 액체소오스용기본체(37)에 근접하게 설치했다. 그에 따라, 압송가스공급밸브(40)의 상류 및 액체소오스토출밸브(41)의 하류에 배치되는 압송가스공급라인(38)과 액체소오스토출라인(39) 및 연결배관(16)등에도 직접 퍼어지용 불활성 가스가 흐르게 된다. 즉, 종래예에 비해 용기본체(37)에 근접한 장소까지 완전한 퍼어지가 가능하게 된다. 그에 따라, 퍼어지효율은 현저하게 개선되고, 상기 오염되는 문제점은 거의 해결되게 된다. 또, 그 용기를 이음매(27a, 27b)로 분리시킬 경우에도 공기에 접촉된 배관부분의 잔류액체소오스가 충분히 퍼어지되게 되므로 인체에 대한 안전성이 확보되게 된다. 이 경우, 액체소오스용기외부에 설치된 퍼어지밸브(14)는 반드시 필요한 것은 아니다.
그렇지만, 액체소오스용기(36)에서는, 그 용기를 분리시키는 작업등에서 만일 가스공급밸브(40) 또는 토출밸브(41)중 어느 하나가 작어실수 등으로 열린 경우, 액체소오스에 기인하는 유독물이 실내로 방출되기 때문에 그 취급에 있어서 더욱 세심한 주의가 필요하다. 이 문제점을 해결하기 위해 제1도에 나타낸 액체 소오스용기(26)가 발명되었다.
제1도는 액체소오스용기(26)의 구성을 나타낸 것이고, 제2도는 그용기(26)를 베이킹시스템(1)에 접속시킨 경우의 구성을 나타낸 것이다. 본 용기(26)는 퍼어지겸용의 제 2 압송가스공급밸브(24) 및 제 2 액체소오스토출밸브(25)를 각각 제 1 압송가스공급밸브(20) 및 제 1 액체소오스토출밸브(21)에 부가시킨 것이다.
본 용기(26)의 구성, 작용 등에 대해서는, 상기한 바와 같다. 본 용기(26)는 제3도에 나타낸 상기 액체 소오스용기(36)의 특징인 퍼어지효율의 현저한 개선 등을 계승하고, 또한 그것에 덧붙여 이 용기(26)의 4개의 밸브(20, 24, 21, 25)를 닫고 각 밸브간의 압송가스공급라인(18)과 퍼어지라인(23) 및 토출라인(19)내에 불활성 가스를 봉입시킨 상태에서 압송가스공급배관(15)과 연결배관(16)의 분리작업을 행할 수 있도록 한 것이다. 그에 따라, 안전하게 작업할 수 있게 됨과 더불어 조작실수등에 의해 제 1 밸브가 열리더라도 제 2 밸브에 의해 억제되게 되므로 액체소오스가 대기와 접촉할 확률은 대폭적으로 경감되게 된다.
여기서, 제1도 내지 제3도에 도시한 액체소오스용기(26, 36)에 있어서, 압송가스공급배관(15)과 연결배관(16)의 각각의 접속방법을 예컨대 한쪽을 볼록한 모양(27a), 다른 한쪽을 오목한 모양(27b) 등과 같이 이종(異種)조합의 이음매로 하면 오접속에 의한 압송실수가 일어나지 않도록 할 수가 있다.
다음으로, 제4도는 본 발명의 액체소오스용기의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 동도의 액체소오스용기(56)는, 압송가스공급라인(58)과 퍼어지라인(63) 및 액체소오스토출라인(59)에 가온기구(47)를 부가시킨 예이다. 이 경우, 연결배관(16)에도 동일한 가온기구(47)를 부가시킨다. 또, 제 1, 제 2 압송가스공급밸브(60, 64)와 제 1, 제 2 액체소오스토출밸브(61, 65) 및 퍼어지밸브(62)는 소망하는 바에 따라 내열성 밸브를 사용해도 좋다. 참조부호 28은 스톱(stop)밸브이다. 또한, 본 실시예에서 가온기구(47)는 테이프히터(tape heater; 히터를 절연테이프에 매입한 것)를 배관에 감은 것을 사용했다.
히터에 전류를 흘려서 액체소오스용기(56)에 설치된 각 파이프라인 및 연결배관(16)을 소망하는 온도로 가열시켜 배관내에서의 액체소오스의 기화효율을 향상시킬 수가 있다. 가온온도는 가온재와 각 밸브의 내온도(耐溫度) 및 액체소오스의 종류에 따라 최적온도로 선택하면 된다.
본 실시예에서는 상기 테이프히터를 이용하여 90∼100℃의 온도로 하였다. 그에 따라, 종래의 진공인력 또는 진공인력 N2퍼어지의 방법에 의해 행해 온 퍼어지건조의 시간이 더욱 짧아지게 되어 퍼어지효율이 비약적으로 향상되었다. 또, 그 결과로 제1도 및 제3도의 실시예에서 때때로 볼 수 있었던 시간부족에 의한 배관내의 실리카의 부착에 따른 오염을 완전히 제거할 수가 있으므로 배관내를 항상 깨끗하게 유지할 수 있게 되었다. 또한, 제5도는 상기 액체소오스용개(56)의 용기본체(57)를 직넙 항온탱크로서 사용한 응용예로서, 상대측 이음매를 서로 역으로 조합하면 설치가능하다. 항온조(恒溫槽 ; 52)의 가온된 수용액(51)에 용기본체(57)를 담그고 가온기구(47)를 부가함으로써, 베이킹시스템과 동일한 기능을 갖도록 할 수가 있다. 이것은 통상의 베이킹시스템과 동일한 작업을 실현할 수 있으므로 간단한 시스템에는 유용이다.
상기 실시에에서는 액체소오스로서 TEOS를 취급했지만 이것에 한정되지는 않는다. 특히, 인체에 대한 유해물을 함유한 액체소오스의 취급에는 본 발명의 액체소오스용기가 유효하다.
또, 본 발명의 액체소오스용기는, 가스충전기에서도 사용가능하고, 특히 액체소오스용기(56)와 같이 가온기구를 부가시키면 보다 안전하게 액체소오스용기로의 가스충전이 가능하게 된다.
[발명의 효과]
이상, 설명한 바와 같이 본 발명의 액체소오스용기에서는, 용기의 본체에 근접하게 설치된 퍼어지라인과 퍼어지밸브 4개의 밸브 등에 의해 액체소오스압송전후의 퍼어지효율이 현저하게 향상되어 액체소오스용기와 베이킹시스템 등의 반도체제조장치 및 피처리재로의 오염이 방지되는 한편 안전한 작업조건도 확보가능하며, 그 결과 베이킹시스템과 부수적인 시스템 및 피처리재로의 영향이 경감되어 생산성 및 신뢰성의 향상을 얻을 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 액체소오스를 수용하는 액체소오스용기본체(17)와, 상기 액체소오스를 압송하기위한 압송가스공급라인(18), 이 압송가스공급라인(18)에 설치된 제 1 및 제 2 압송가스공급밸브(20, 24), 상기 액체소오스를 토출하는 액체소오스토출라인(19), 이 액체소오스토출라인(19)에 설치된 제 1 및 제 2 액체소오스토출밸브(21, 25), 제 1 및 제 2 압송가스공급밸브(20, 24)를 연결하는 압송가스공급라인(18)에 일단이 접속되고, 제 1 및 제 2 액체소오스토출밸브(21, 25)를 연결하는 액체소오스토출라인(19)에 다른 단이 접속된 퍼어지라인(23) 및, 이 퍼어지라인(23)에 설치된 퍼어지밸브(22)를 구비한 것을 특징으로 하는 액체소오스용기.
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