BSGS 특수 가스 캐비닛 소개

BSGS 특수 가스 캐비닛

반도체, TFT-LCD, 태양광, 리튬 이온 배터리 등 첨단 제조 시설에서는 실란(SiH₄), 암모니아(NH₃), 수소(H₂), 염소(Cl₂), 텅스텐 헥사플루오라이드(WF₆)와 같은 특수 가스가 고압 실린더로 현장에 공급되어 배관을 통해 공정 챔버로 이송됩니다. 이러한 가스는 박막 증착, 식각, 도핑과 같은 중요 공정을 촉진하는 데 사용됩니다. 이러한 가스의 대부분은 인화성, 폭발성, 고독성 또는 부식성이 높습니다. 실린더와 공정 장비 사이에는 저장, 압력 조절, 전환, 모니터링, 인터록 및 배기 가스 처리를 통합하는 중앙 허브, 즉 BSGS(Bulk Specialty Gas System)가 있어야 합니다.

기능 소개

BSGS 특수 가스 캐비닛 개요

Wofly Technology BSGS 특수 가스 캐비닛 쇼케이스

01 전체 구조

BSGS 특수 가스 캐비닛은 밀폐된 실린더 저장 구역, 스테인리스 스틸 가스 분배 매니폴드 및 밸브 어셈블리, 압력 조절 장치, PLC 기반 휴먼-머신 인터페이스 제어 장치, 가스 감지 및 안전 인터록 장치, 배기 가스 처리 장치의 여섯 가지 장치를 통합한 수직 강철 캐비닛입니다. 가스 라인은 SEMI 고순도 가스 요구 사항을 충족하기 위해 316L EP/BA 스테인리스 스틸 튜빙과 고순도 다이어프램 밸브를 사용합니다. 캐비닛 상단에는 빨간색, 노란색, 녹색 경보등이 장착되어 있으며, 캐비닛 문에는 보기 창과 기계식 잠금 장치가 있습니다. 실린더는 전용 브래킷에 고정되며, 실린더 교체는 격리 및 퍼지 프로세스가 성공적으로 완료된 후에만 수행할 수 있습니다.

                       BSGS 특수 가스 캐비닛 내부

02 자동 이중 탱크 전환

BSGS는 주 실린더용 라인과 대기 실린더용 라인의 두 개의 미러링된 가스 라인으로 구성됩니다. PLC는 주 실린더의 출구 압력을 실시간으로 모니터링합니다. 압력이 설정된 하한 공정 한계까지 떨어지면 주 실린더 밸브 어셈블리를 자동으로 닫고 대기 실린더 밸브 어셈블리를 열어 작동을 중단하지 않고 전환을 가능하게 하며, 실린더 교체 필요성을 나타내는 경보를 트리거합니다. 이를 통해 단일 실린더 고갈로 인한 공정 가스 중단을 방지합니다. 전환 과정에서 시스템은 두 라인 간의 가스 교차 오염 및 고순도 배관으로의 공기 역류를 방지하기 위해 파이프라인 퍼지 및 압력 유지(누출 테스트)를 자동으로 수행합니다.

03 다단계 압력 조절 및 안정적인 압력 출력

실린더 압력은 수 메가파스칼에서 10메가파스칼 이상까지 다양합니다(NH₃의 증기압은 약 0.9MPa이고, 고압 SiH₄ 실린더는 10MPa 이상에 도달할 수 있음). 반면 공정 말단에는 0.2~0.5MPa만 필요합니다. BSGS 특수 가스 캐비닛은 압력 게이지, 압력 트랜스미터 및 오리피스 플레이트와 함께 2단계 압력 감소 프로세스(고압 측의 1차 압력 감소 및 저압 측의 미세 조정인 2차 압력 감소)를 통해 출구 압력을 안정화합니다. 매니폴드에는 공압 다이어프램 밸브와 체크 밸브가 설치되어 있으며, 밸브는 316L VCR 면 밀봉 연결을 특징으로 합니다.

                     특수 가스 캐비닛 패널 배관 디스플레이

04 누출 감지 및 안전 인터록 경보

감지기는 가스의 특성에 따라 캐비닛 내부에 설치됩니다. 가연성 가스(H₂, SiH₄, NH₃)에는 촉매 연소 또는 적외선 감지기가 사용됩니다. 고독성 및 부식성 가스(Cl₂, PH₃, AsH₃)에는 전기화학 감지기가 사용되며, 가스의 밀도에 따라 캐비닛 하단 또는 상단에 배치됩니다. 농도가 저경보 임계값에 도달하면 청각 및 시각 경보가 트리거되고 신호가 전송됩니다. 고경보 임계값에 도달하면 실린더 끝 밸브가 자동으로 닫히고, 비상 환기가 활성화되며, 방폭형이 아닌 전기 회로가 차단되고, 공장의 GDS로 인터록 신호가 전송됩니다.

                                   연기 감지기 쇼케이스

05 방폭 양압 및 전기 안전

SiH₄, H₂, NH₃와 같은 가연성 및 폭발성 가스를 사용하는 응용 분야의 경우, BSGS 특수 가스 캐비닛에는 PXK 유형 방폭 양압 제어 캐비닛이 장착되어 있습니다. 캐비닛에는 약간의 양압을 유지하기 위해 깨끗한 압축 공기 또는 질소(N₂)가 공급되어 외부에서 폭발성 혼합물이 유입되는 것을 방지합니다. HMI 터치스크린, 비상 정지 버튼, 청각 및 시각 경보 장치는 모두 양압 챔버 내부에 있으며, 전기 부품은 Ex 방폭 등급에 따라 선택됩니다.

         방폭 양압 캐비닛 전시

06 배기 가스 스크러빙 및 배출 기준 준수

BSGS 특수 가스 캐비닛은 퍼지, 교체 및 실린더 교체 작업 중에 소량의 공정 배기 가스를 방출합니다. 흡착 및 중화 후 배기 가스는 배출 기준을 준수하여 전용 배기 덕트를 통해 실외로 배출되어 작업장 내 독성 및 가연성 가스 축적을 방지합니다.

기능 소개

벌크 특수 가스 공급 시스템에서 BSGS 특수 가스 캐비닛의 역할

               Wofly Technology 작업장 장비 쇼케이스

01 시스템 링크 문제 해결

완전한 특수 가스 공급 체인은 네 가지 섹션으로 구성됩니다. ① 가스 소스 영역(실린더실/특수 가스 스테이션)은 실린더 랙을 보관합니다. ② BSGS 특수 가스 캐비닛은 전환, 압력 조절, 모니터링, 인터록 및 배기 가스 처리를 담당합니다. ③ 분배 배관 및 밸브 박스(VMB/VMP)는 다양한 공정 구역으로 고순도 가스를 공급합니다. ④ 공정 장비 말단(Tool)에서는 가스가 종단 가스 제어 패널(GCP)을 통해 식각, 증착 및 이온 주입 챔버로 라우팅됩니다. BSGS 특수 가스 캐비닛은 섹션 ①에 위치하며 고압 실린더 저장 구역과 클린룸 사이의 물리적 및 안전 경계 역할을 합니다.

  BSGS 특수 가스 시스템 선택(참고용)

02 보안 격리

BSGS 특수 가스 캐비닛의 핵심 시스템 가치는 격리입니다. 고압, 고독성, 가연성 실린더는 항상 보기 창이 있는 캐비닛 내부에 밀폐됩니다. 정상 작동 중에는 작업자가 고압 가스 라인에 접촉하지 않습니다. 누출 발생 시 비상 환기가 즉시 활성화되고 고경보 인터록이 밸브를 차단합니다. 누출된 가스는 캐비닛 내부에 격리되어 스크러빙된 후 배출되어 클린룸, 복도 또는 작업 구역으로 확산되는 것을 방지합니다. 이를 통해 주요 작업 구역의 가스 농도가 항상 직업 노출 한계(OEL) 미만으로 유지되도록 합니다.

03 연속 가스 공급

반도체 생산 라인은 하루 24시간 운영되며, 단일 장비의 가스 공급 중단은 전체 웨이퍼 배치를 폐기할 수 있습니다. BSGS 특수 가스 캐비닛의 이중 실린더 자동 전환 시스템은 실린더 교체를 오프라인 작업에서 온라인 프로세스로 전환합니다. 주 실린더가 소진되면 백업 실린더가 자동으로 온라인 상태가 되어 운영 및 유지보수 직원이 공정을 중단하지 않고 빈 실린더를 교체할 수 있습니다. 교체 후 시스템은 압력 유지 및 퍼지를 자동으로 수행한 다음 주 공급 경로로 다시 전환하여 생산 라인의 전반적인 활용률을 직접 보장합니다.

                               벌크 가스 배관 전시

04 압력 및 공기 공급 품질의 2차 안정화

BSGS 특수 가스 캐비닛은 일반적으로 수십에서 수백 미터에 이르는 BA/EP 배관을 통해 공정 장비에 공급합니다. 경로를 따라 마찰 저항, VMB에서의 가스 분배 및 여러 장비의 동시 가스 소비로 인해 압력 변동이 발생합니다. BSGS 특수 가스 캐비닛은 2차 압력 조절 단계에서 출구 압력을 공정 요구 사항에 맞게 정밀하게 조절합니다. 폐쇄 루프 보상을 위한 하류 압력 트랜스미터와 협력하여 VMB의 안정적인 입구 압력을 유지하여 여러 장치가 가스를 놓고 경쟁하는 것을 방지하고 박막 균일성 및 식각 선택성에 영향을 미칠 수 있는 유량 변동을 피합니다.

                             벌크 가스 프로젝트 발표

05 GDS/GMS 시스템과 통합된 데이터 업로드

현대의 BSGS는 공장 전체 가스 감지 시스템(GDS) 및 가스 모니터링 시스템(GMS)의 현장 노드 역할을 합니다. 하드와이어링 또는 Modbus/Profinet 통신을 통해 BSGS는 실린더 상태(사용 중/대기 중/빈 상태), 입구 및 출구 압력, 누적 유량, 감지기 농도, 캐비닛 문 상태 및 경보 코드와 같은 실시간 데이터를 중앙 모니터링실로 전송합니다. 이를 통해 운영 및 유지보수 직원은 어떤 캐비닛에 실린더 교체가 필요한지, 어떤 배관 섹션에 미세 누출이 있는지 원격으로 파악하여 예측 유지보수를 용이하게 할 수 있습니다.

06 배출 측 폐쇄 루프 준수

BSGS 특수 가스 캐비닛은 퍼지, 교체 및 누출 감지에서 발생하는 배기 가스를 캐비닛 내에서 사전 처리한 후 공장의 스크러버로 보내 중앙 집중식으로 배출합니다. 공장의 배기 환기 시스템과 함께 가스 소스, 사용 지점 및 배출을 포괄하는 완전하고 규정을 준수하는 폐쇄 루프 시스템을 형성합니다. 이 폐쇄 루프 시스템은 SEMI S2(반도체 장비 안전 평가 가이드), GB 50177(수소 스테이션 설계 코드) 및 GB/T 50493(가연성/독성 가스 감지 및 경보 시스템 설계 표준)과 같은 표준에 따라 신규 및 개조된 반도체 시설에 필수적인 요구 사항입니다.

                             벌크 가스 프로젝트 발표