KR0153207B1 - 액체가스 사용량 계측 시스템 - Google Patents

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Abstract

액체가스를 사용하는 반도체 제조공정에 적용할 수 있는 액체가스 사용량 계측 시스템이 개시되어 있다.
본 발명의 액체가스 사용량 계측 시스템은, 액체가스 실린더(10)로부터 공정챔버(20)에 연결되며, 중간에 온/오프밸브(12)와 가스유량제어기(16)가 차례로 설치되어 있는 액체가스 공급라인과; 상기 온오프밸브(12)의 온/오프신호시간과 상기 가스유량제어기(16)의 유속을 이용하여 사용량을 계측하는 적산계(22)와; 상기 계측된 액체가스 사용량을 표시하는 스크린(24); 을 구비하여 이루어진다.
따라서, 액체가스의 교체시기를 사전감지하여 공정불량을 방지할 수 있으며, 액체가스를 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.

Description

액체가스 사용량 계측 시스템
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치에서의 액체가스 사용량 계측 시스템을 나타내는 개략도이다.
제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체장치에서의 액체가스 사용량 계측 시스템을 나타내는 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 액체가스 실린더 12, 14, 18 : 밸브
16 : MFC 20 : 공정챔버
22, 36 : 적산계 24, 38 : 스크린
34 : 카운터
본 발명은 액체가스 사용량 계측 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조설비들 중에서 여러 가지 액체 반응가스를 이용하는 설비에 효과적으로 적용할 수 있는 액체가스 사용량 계측 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조공정에는 여러 가지 공정가스들을 이용하여 반도체기판상에 절연막이나 전도막을 증착하거나, 이들 절연막이나 전도막을 식각하는 공정이 포함된다. 이때 사용되는 가스는 기체상태의 고압가스를 사용하거나 아니면 액체상태의 가스를 사용하게 된다. 상기 액체상태의 기체를 사용하는 경우에는, 액체상태로 실린더에 담긴 액체가스를 질소가스나 헬륨가스를 이용하여 가압하거나 버블링(bubbling)시켜 기체상태로 변화시켜 사용하게 된다.
액체가스를 소스가스로 사용하는 반도체 제조설비의 예로서 화학기상증착(CVD) 시스템이 있다. 상기 CVD 시스템에서 CVD 반응기는 일반적으로 오픈-플로우(Open-Flow) 시스템으로서 공정가스는 증착이 일어나는 공정챔버내로 계속하여 흘러들어가며, 기체상태의 부산물들은 반응하지 않은 공정가스나 수소, 질소, 아르곤 등의 희석용가스와 함께 가스 세정장치를 거쳐 외부로 배출된다. 상기 CVD 시스템은 통상적으로 가스 소스(source), 가스 공급라인, 가스유량제어기(mass flow controller), 공정챔버, 웨이퍼 가열장치, 온도센서등을 구비하고 있다.
상기 CVD 시스템등 반도체 제조공정에 액체상태의 가스를 사용하는 경우에는 가스를 담는 실린더를 주기적으로 교체하여 쓰는 데, 이때 실린더 내에서 사용된 액체가스의 사용량을 정확히 측정하는 것이 매우 곤란하다. 따라서, 가스의 교체 시기를 넘기는 경우가 발생되며, 공정의 진행중에 이러한 일이 발생되는 경우에는 공정중인 제품의 불량이 발생하는등 액체가스의 사용을 효율적으로 관리할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 액체가스의 사용량을 항상적으로 계측함으로써 가스의 교체시기를 사전감지할 수 있는 액체가스 사용량 계측 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액체가스 사용량 계측 시스템은, 액체가스 실린더로부터 공정챔버에 연결되어 있으며, 중간에 온/오프밸브와 가스유량제어기가 차례로 설치되어 있는 액체가스 공급라인과; 상기 온오프밸브로부터의 온/오프 신호시간과 상기 가스유량제어기로부터의 유량 속도를 이용하여 액체가스의 사용량을 계측하는 적산계와; 상기 적산계로부터 계측된 액체가스 사용량을 표시하는 스크린을 구비하여 이루어진다.
한편, 상기 스크린에는 상기 액체가스 실린더에 최초로 저장된 액체가스량에 대하여 상기 적산계로부터 계측된 사용량의 대비를 표시하여 액체가스 잔존량을 알 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 액체가스 계측 시스템은, 액체가스 실린더로 부터 공정챔버에 연결되어 있으며, 중간에 온/오프밸브와 가스유량제어기가 차례로 설치되어 있는 액체가스 공급라인과; 상기 액체가스 공급라인의 특정 부분으로부터 공정시작신호와 공정종료신호를 각각 검지하여 공정회수를 계측하는 카운터와; 공정 레시피(recipe)가 입력되어 있으며, 상기 카운터와 연결되어 상기 카운터에서 계측된 공정회수에 따라 액체가스의 사용량을 계측하는 적산계와; 상기 적산계로부터 계측된 액체가스 사용량을 표시하는 스크린을 구비하여 이루어진다.
상기 공정시작신호와 공정종료신호는 예를들어, 상기 온/오프밸브의 온/오프신호로부터 검지할 수가 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 온/오프밸브의 온/오프신호 변환시간과 상기 가스유량제어기로부터의 유속이 검지되어 각 공정배치(batch)에서 사용된 액체가스의 사용량이 계산되며, 적산되어진다.
또한, 상기 온오프밸브의 온/오프신호로부터 공정시작신호와 공정종료신호를 각각 검지하여 계측한 공정회수와 미리 입력된 공정 레시피(recipe)를 통하여 액체가스의 사용량을 계측할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
[제 1 실시예]
제1도는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
제1도를 참조하면, 반도체 제조공정은 공정챔버(20) 내에서 수행되며, 특히 본 발명이 적용되는 공정가스를 사용하는 증착공정 또는 식각공정이 상기 공정챔버(20) 내에서 수행된다. 상기 공정챔버(20)로 유입되는 공정가스의 흐름은, 가스소스로서 액체가스가 담겨있는 액체가스 실린더(10)로부터 기체상태의 공정가스가 발생하여 액체가스 공급라인의 중간에 설치된 온/오프밸브(12)를 거쳐 공정챔버(20)로 유입된다. 이때, 상기 유입되는 공정가스는 상기 온/오프밸브(12)에 연이어 공급라인에 설치된 가스유량제어기(16)에 의해 제어된다. 한편, 상기 온/오프밸브(12)와 가스유량제어기(16) 사이에는 공정챔버(20)를 주기적으로 세정할 수 있는 퍼지(purge)가스가 공급되어진다. 참조번호 14, 18은 각기 밸브를 나타낸다.
일반적으로 CVD 반응기, 건식식각기 또는 확산로등에서는 공정챔버로의 공정가스의 유입률이 제어될 필요가 있다. 상기 가스유량제어기(16)는 이러한 기능을 수행하는 장치로서 플로우미터, 콘트롤러, 밸브등으로 이루어 진다. 또한, 상기 가스유량제어기(16)의 출력전압으로부터 유입되는 공정가스의 유량속도가 모니터되고, 미리 설정된 비율로 공정가스를 분배하게 된다. 한편, 상기 온/오프밸브(12)의 온/오프신호로부터 공정가스의 공급시간을 알 수 있다. 상기 가스유량제어기(16)로부터의 공급가스의 유속과 상기 온/오프밸브(12)로부터의 공급가스 공급시간을 통하여 적산계(22)에서 공급된 액체가스의 사용량이 계산되어지며, 총 액체가스의 사용량도 적산된다. 한편 상기 적산계(22)로부터 적산되어진 액체가스의 사용량은 스크린(24)을 통하여 표시되어 진다.
상기 실시에에 의하면 최초로 상기 액체가스 실린더(10)에 저장된 액체가스량과 상기 스크린(24)에 표시된 액체가스 사용량을 대비하여 액체가스의 교체시기를 용이하게 판단할 수가 있게 된다. 따라서, 액체가스의 교체시기를 사전 감지하여 미리 액체가스를 교체하므로써 공정불량이 감소되고 액체가스를 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 스크린(24)에는 상기 액체가스 실린더(10)에 최초로 저장된 액체가스량에 대하여 상기 적산계(22)로부터 계측된 사용량의 대비를 직접적으로 표시할 수도 있다.
[제 2 실시예]
제2도는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개략도이다. 제 2 실시예도 전기한 제 1 실시예에서 처럼 공정가스로서 액체가스를 사용하는 경우에 적용된다.
반도체 제조공정중에는 동일한 공정이 반복되어, 사용되는 공정 레시피(recipe)가 동일한 경우가 있으며, 이 경우 각 공정배치(batch)에서 사용되는 액체가스의 사용량은 동일하다. 제2도를 참조하면, 공정시작신호와 공정종료신호를 검지하여 카운터(34)에서 공정회수를 알 수 있다. 한편, 미리 공정 레시피가 입력되어 있는 적산계(36)에서 상기 카운터(34)로부터 계측된 배치수를 통해 액체가스의 총 사용량이 적산된다. 제2도의 스크린(38)은 제 1 실시예에서와 동일한 기능을 수행한다.
본 실시예에서 상기 공정시작신호와 공정종료신호를 검지할 수 있는 부분은 제1도의 온/오프밸브(12)이며, 상기 밸브로부터 온/오프신호를 검지하여 공정회수를 알 수 있게 된다. 그러나 상기 공정시작신호와 공정종료신호를 검지할 수 있는 부분은 상기 온/오프밸브(12)에 한정되는 것은 아니며, 공정가스의 공급라인중에 공정의 시작과 종료를 알 수 있는 부분에는 어디나 적용가능함은 물론이다.
상기 제 2 실시에에 의하면, 공정배치수에 의하여 액체가스의 사용량을 용이하게 계측할 수 있으며, 액체가스의 총사용량을 사전감지하여 액체가스의 교체시기를 적정화할 수 있다. 따라서 공정불량에 따른 품질사고를 미연에 방지하며, 액체가스의 효율적 관리와 반도체 제조설비의 가동중지 시간을 단축시킬 수 있다는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명에 대하여 상기한 실시예에 대하여만 상세히 설명하였지만 본 발명의 요지가 미치는 범위내에서는 다양한 변형이나 한정이 가능함은 당업자에게 명백한 사항이며, 이들 모두는 이하에서 청구되는 청구범위내에 물론 포함된다.

Claims (4)

  1. 액체가스 실린더(10)로부터 공정챔버(20)에 연결되어 있으며, 중간에 온/오프밸브(12)와 가스유량제어기(16)가 차례로 설치되어 있는 액체가스 공급라인; 상기 온오프밸브(12)로부터의 온/오프 신호시간과 상기 가스유량제어기(16)로부터의 유량속도를 이용하여 액체가스의 사용량을 계측하는 적산계(22); 및 상기 적산계(22)로부터 계측된 액체가스 사용량을 표시하는 스크린(24); 을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체가스 사용량 계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스크린(24)은 상기 액체가스 실린더(10)에 최초로 저장된 액체가스량에 대하여 상기 적산계(22)로부터 계측된 사용량의 대비를 더 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 상기 액체가스 사용량 계측 시스템.
  3. 액체가스 실린더(10)로부터 공정챔버(20)에 연결되어 있으며, 중간에 온/오프밸브(12)와 가스유량제어기(16)가 차례로 설치되어 있는 액체가스 공급라인; 상기 액체가스 공급라인의 특정 부분으로부터 공정시작신호와 공정종료신호를 각각 검지하여 공정회수를 계측하는 카운터(34); 공정 레시피(recipe)가 입력되어 있으며, 상기 카운터(34)와 연결되어 상기 카운터(34)에서 계측된 공정회수에 따라 액체가스의 사용량을 계측하는 적산계(36); 및 상기 적산계(36)로부터 계측된 액체가스 사용량을 표시하는 스크린(38); 을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 액체가스 사용량 계측 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공정시작신호와 공정종료신호를 검지하는 부분은 상기 온오프밸브(12)의 온/오프신호에 의한 것임을 특징으로 하는 상기 액체가스 사용량 계측 시스템.
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