KR0156311B1 - 진공시스템의 가스 공급라인 보호장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

진공시스템의 가스 공급라인 보호장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

진공장치가 대기에 노출되면 보호용 밸브가 열려 가스공급라인에 N2가스가 공급되어서 불순물의 유입 및 발생을 방지하는 진공시스템의 가스공급라인의 보호장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 진공반응실과 반응실 차단밸브 사이에 센서가 장착되어서 압력을 센싱하는 센싱수단, 압력감지신호(P)와 밸브개폐상태신호(V1,V2)와 가스량 체크신호(G)를 출력하는 설정변수측정수단, 압력감지신호(P)와 밸브개폐상태신호(V1,V2)와 가스량 체크신호(G)를 조합하여 진공반응실이 대기에 노출에 따른 제어신호를 출력하는 장치제어수단, 질소가스공급 제어신호를 출력하는 구동수단 및 진공반응실의 가스공급라인으로 질소가스를 유입시키는 질소공급수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의해서 가스공급라인이 진공장치의 점검 및 보수 수리시진공 반응실 내부가 대기압상태로 전환되었을 때 N2가스를 주입하여 진공장치의 재동작시 생산되는 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

진공시스템의 가스공급라인 보호장치 및 그 구동방법
제1도는 종래의 진공시스템의 가스공급라인을 나타내는 블럭도이다.
제2도는 본 발명에 의한 가스공급라인 보호장치의 블럭도이다.
제3도는 본 발명에 의한 보호용 밸브 구동제어의 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,14,18,40,44,48 : 유량조절기 12,16,20,42,46,50 : 밸브
22,52 : 가스공급밸브 26,56 : 반응실 차단밸브
53 : 보호용밸브 60 : 센서
28,58 : 진공펌프 24,54 : 진공반응실
30,64 : 장치제어부 32,66 : 구동부
62 : 설정변수측정부
본 발명은 반도체 설비의 진공시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공장치가 대기에 노출되면 보호용 밸브가 열려 가스공급라인에 N2가스가 공급되어서 불순물의 유입 및 발생을 방지하는 진공시스템의 가스공급라인의 보호장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
미세한 입자의 영향에 의해서도 제품에 불량이 발생되는 고집적화된 VLSI의 제작은 통상 진공상태에서 수행된다. VLSI(Very Large Scale Integration)공정에서 일반적으로 저진공 혹은 중간진공 범위는 105Pa에서 0.1파스칼(Pascal, Pa)정도이고, 고진공의 범위는 0.1Pa에서 10-4Pa정도로 구분한다. 그리고 대부분의 VLSI공정은 두 범위에서 수행되고 저진공 혹은 중간진공 및 고진공은 공정의 필요에 따라서 선택되어져서 반응가스가 진공반응실에 유입된 후 화학적 공정이 이루어진다.
종래의 진공장치의 가스공급라인은 제1도에서 도시된 바와같이, 서로 상이한 가스(가스 1, 가스 2, 가스 3으로 구분함)가 각각의 해당 라인을 통하여 유입되도록 구성되어 있으며, 이에 따라서 가스 1은 유량조절기(Mass Flow Controller)(10)에서 그 양이 조절되어 밸브(12)의 단속에 따라 공급되도록 구성되어 있다. 그리고 가스 2와 가스 3도 가스 1과 동일하게 유량조절기(14,18)와 밸브(16,20)를 통하여 공급되도록 구성되어 있다.
그리고 가스 1, 가스 2, 가스 3dms 밸브(12,16,20)에 의해서 선택 및 혼합되어서 가스공급밸브(22)의 개폐상태에 따라 진공반응실(24)로 유입되도록 구성되어 있다. 진공반응실(24)에서 화학적 공정이 진행되어 생성된 반응 가스는 반응실 차단밸브(26)에 의해서 단속되어서 진공펌프(28)에 의해서 강제 배기되도록 구성되어 있다.
그리고 장치제어부(30)는 화학적 공정이 진행되는 진공반응실(24)을 제어하도록 구성되어 있으며, 가스공급밸브(22)와 반응실 차단밸브(26)의 개폐를 위한 전기적 신호를 구동부(32)로 출력하도록 구성되어 있다. 구동부(32)는 장치제어부(30)의 전기적 신호를 수신하여 가스공급밸브(22)와 반응실 차단밸브(26)를 제어하도록 구성되어 있다.
전술한 구성에 따라서 종래의 진공시스템은, 공급원(도시되지 않음)으로부터 공급되는 반응성 가스 1, 가스 2, 가스 3의 양을 유량조절기(10,14,18)에서 조절하고 밸브(12,16,20)의 개폐에 의하여 혼합 및 선택된 후, 가스공급밸브(22)의 개폐에 의하여 진공반응실(24)로 유입된다.
진공반응실(24)에는 장치제어부(30)의 공정제어에 따라서 반응가스를 이용하여 웨어퍼 상에 박막이나 에피층을 형성하는 진공증착공정, 반응가스를 높은 전압으로 이온화시켜 이온들을 웨이퍼 상에 주입시키는 이온 주입공정 및 진공상태에서 반응이 진행되는 화학적 공정들이 수행된다.
그리고, 전술한 공정의 진행 중에 발생되는 반응가스 및 불순물은 진공펌프(28)의 강제 배기에 의하여 배출된다.
그러나 종래의 진공시스템을 점검, 보수, 수리를 할 때 진공반응실(24)이 개방되어야 하므로, 진공반응실(24)은 대기에 노출되고, 그에 따라서 진공반응실(24) 내부 및 외부의 불순물은 진공반응실(24)뿐만 아니라 가스공급밸브(22)직전의 라인까지 오염시킨다. 물론 점검, 보수, 수리를 목적으로 진공반응실(24)을 개방하였으므로 가스공급밸브(22)와 반응실 차단밸브(26)는 닫혀진 상태이다.
진공반응실(24)의 개방에 따른 오염은 세정 공정을 수행하여 제거될 수 있으나, 가스가 공급되는 라인의 오염은 제거되기 어렵다.
따라서 이와 같이 가스공급라인이 오염된 상태에서 공정을 수행시키면 라인 상의 불순물이 공급가스에 포함되어 공정에 영향을 끼치므로 제조되는 반도체장치에 불량이 발생되었다. 결국 불순물로 인한 반도체장치의 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명자는 전술한 종래의 문제점을 해결하고자 본 발명을 착안하게 되었다.
본 발명의 목적은, 진공반응실이 개방될 때 내부가 대기압 상태로 변환됨에 따라 가스공급라인으로 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위한 진공시스템의 가스공급라인 보호장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 진공반응실이 개방될 때 내부가 대기압 상태로 변환됨에 따라 가스공급라인으로 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위한 진공시스템이 가스공급라인의 구동방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공시스템의 가스공급라인 보호장치는, 복수개의 라인을 통하여 유입되는 가스가 유량조절기와 가스공급밸브를 통과하여 진공반응실에서 반도체장치 제조를 위한 화학적 공정에 이용된 후 반응실 차단밸브를 통과하여 배기되도록 구성된 진공시스템의 가스공급 및 배기라인에 있어서, 상기 진공반응실과 상기 반응실 차단밸브 사이에 장착되어서 진공반응실 내부의 압력을 센싱하는 센싱수단; 상기 센싱수단의 센싱신호와 상기 가스공급밸브 및 반응실 차단밸브의 개폐신호 및 상기 각 유량조절기의 가스흐름 체크신호가 입력됨에 따라 신호변환된 압력감지신호(P)와 밸브개폐상태신호(V1,V2)와 가스량 체크신호(G)를 출력하는 설정변수측정수단; 상기 압력감지신호(P)와 밸브개폐상태신호(V1,V2)와 가스량 체크신호(G)를 조합하여 상기 진공반응실이 대기에 노출된 상태이면 제어신호를 출력하는 장치제어수단; 상기 장치제어수단의 제어신호가 입력되면 질소가스공급 제어신호를 출력하는 구동수단; 및 상기 질소가스공급 신호가 구동수단으로부터 인가되면 상기 진공반응실로 반응가스를 공급하는 공급라인으로 질소가스를 유입시키는 질소가스 공급수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진공시스템의 가스공급라인 보호장치의 구동방법은, 복수개의 라인을 통하여 유입되는 가스가 유량조절기와 가스공급밸브를 통과하여 진공반응실로 공급되고, 질소가스 공급수단이 진공반응실에 연결된 가스공급라인에 접속되며, 상기 진공반응실의 압력을 체크하는 센서를 구비하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치의 구동방법에 있어서, 상기 센서의 센싱에 의하여 상기 진공반응실 내부의 압력이 특정 압력이상 상승시 상기 가스공급밸브의 동작과 상기 반응실 차단밸브의 개폐상태 및 상기 유량조절기의 가스량을 확인하는 확인단계; 및 상기 확인단계에서 진공반응실이 개방된 것으로 판단되면 상기 질소가스를 상기 가스공급라인으로 유입시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 진공시스템의 가스라인 보호장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도를 참조하면, 본 발명에 따른 진공시스템의 가스공급라인 보호장치의 실시예는, 서로 상이한 가스(가스 1, 가스 2, 가스 3으로 구분함)가 각각의 해당 공급라인을 통하여 유입되도록 구성되어 있으며, 이에 따라서 가스 1은 유량조절기(40)에서 그 양이 조절되어 밸브(42)의 단속에 따라 공급되도록 구성되어 있다. 그리고 가스 2, 가스 3도 가스 1과 동일하게 유량조절기(44,48)와 밸브(46,50)를 통하여 공급되도록 구성되어 있다.
그리고 가스 1, 가스 2, 가스 3는 밸브(42,46,50)에 의해서 선택 및 혼합되어서 밸브(52)의 개폐상태에 따라 진공반응실(54)로 유입되도록 구성되어 있다. 그리고 구동부(66)의 제어로 개폐되는 보호용밸브(53)의 개폐에 따라 질소(N2)가스가 반응가스가 공급되는 라인을 통하여 진공반응실(54)로 유입되도록 구성되어 있다. 진공반응실(54)에서 화학적 공정이 진행되어 생성된 반응 가스는 반응실 차단밸브(56)에 의해서 단속되어져서 진공펌프(58)에 의해서 강제 배기되도록 구성되어 있다. 그리고 진공반응실(54)과 반응실 차단밸브(56)사이의 라인에 압력을 센싱하는 센서(60)가 장착되어 진공반응실의 압력상태를 체크하도록 구성되어 있다.
그리고 유량조절기(40,44,48)는 현재 가스 1 내지 가스 3의 흐름량에 대한 센싱신호를 설정변수측정부(62)로 인가하도록 구성되어 있고, 또 설정변수측정부(62)는 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56)의 개폐상태에 대한 신호와 센서(60)로부터 출력되는 진공반응실(54)의 압력에 대한 신호가 입력되도록 구성되어 있고, 이에 따라 설정변수측정부(62)는 입력된 각 신호를 변환하여 압력감지신호(P)와 밸브개폐신호(V1,V2) 및 유량조절기(40,44,48)의 가스량 체크신호(G)가 장치제어부(64)로 입력되도록 구성되어 있다. 그리고 장치제어부(64)는 설정변수측정부(62)로부터 입력되는 각 신호(P,V1,V2,G)를 비교, 판단하여 구동부(66)에 전기적 신호를 출력하고 진공반응실을 제어하도록 구성되어 있으며, 구동부(66)는 장치제어부(64)로부터 입력되는 신호에 의하여 가스공급밸브(52)와 보호용밸브(53) 및 반응실 차단밸브(56)를 제어하도록 구성되어 있다.
전술한 본 발명의 실시예의 구성에 대한 작용 및 효과를 제3도를 참조하여 설명한다.
단계 S2에서 진공시스템이 공정수행을 위한 진공반응실(54)의 압력을 특정한 상태로 설정하고 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56)에 구동전원 5V를, 보호용밸브(53)에 구동전원 0V를 각기 인가한다. 상기 가스공급밸브(52), 반응실 차단밸브(56) 및 보호용밸브(53)는 각 구동전원이 5V이면 각 밸브(52,56,53)가 열리고, 각 구동전원이 0V이면 각 밸브(52,56,53)가 닫히게 제작되어 있다. 그러므로 공정수행 시작단계에서는 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56)는 열려 있어서 가스공급밸브(52)를 통해서 반응가스가 유입되어 진공반응실(54)에서 화학적 공정을 수행하고 반응실 차단밸브(56)를 통하여 배기되도록 설정되어 있고 보호용밸브(53)는 닫혀 있어서 질소(N2)가스가 공급되지 않도록 설정되어 있다.
전술한 설정단계에서 단계 S4의 화학적 공정을 수행중 진공시스템의 점검, 보수, 수리 등을 위해 진공시스템이 대기에 노출될 때 단계 S6에서 진공반응실(54)의 압력이 755Torr 이상이 됨을 센서(22)가 감지를 하여 전기적 신호를 설정변수측정부(62)에 입력한다. 센서(22)는 진공반응실(54)의 내부 압력이 일정압 이상이면 내부압력에 비례하는 전기적 신호를 출력하도록 제작되어 있다. 단계 S6에서 진공시스템의 진공반응실(54)의 압력이 755Torr 이하일 때는 단계 S4의 공정을 계속 수행한다. 단계 S8에서 설정변수측정부(62)에서는 단계 S6에서 진공시스템의 진공반응실(54)의 압력이 755Torr 이상임을 입력받고 가스공급밸브(52)의 개폐동작, 반응실 차단밸브(56)의 개폐동작, 유량조절기(40,44,48)에서의 가스 흐름량을 점검한다. 단계 S10에서 설정변수측정부(62)에서는 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56)가 닫혀있고 유량조절기(40,44,48)에서 가스 흐름량이 0임을 판단하여 장치제어부(64)에 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56)가 닫혀있고 유량조절기(40,44,48)의 가스의 흐름이 없음을 나타내는 서로 상이한 압력감지신호(P)와 밸브개폐신호(V1,V2) 및 가스량 체크신호(G)를 출력하고 장치제어부(64)에서는 다시 구동부(66)에 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56) 및 보호용밸브(68)를 제어하는 신호를 출력한다. 단계 S10에서 가스공급밸브(52)와 반응실 차단밸브(56)가 닫혀있지 않고 유량조절기(40,44,48)에서 가스 흐름량이 0이 아니면 공정을 계속 수행한다. 단계 S12에서는 보호용밸브(68)에 5V의 구동전원을 인가하여 보호용밸브(68)를 열어 N2가스를 진공반응실(54)과 가스공급밸브(52)사이의 라인에 공급한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 가스공급라인이 진공장치의 점검 및 보수 수리시 대기압상태로 전환되었을 때 N2가스를 주입하여 진공장치의 재동작시 생산되는 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다.

Claims (6)

  1. 복수개의 라인을 통하여 유입되는 가스가 유량조절기와 가스공급밸브를 통과하여 진공반응실에서 반도체장치 제조를 위한 화학적 공정에 이용된 후 반응실 차단밸브를 통과하여 배기되도록 구성된 반도체설비의 진공시스템 가스공급 및 배기라인보호장치에 있어서, 상기 진공반응실과 상기 반응실 차단밸브 사이에 센서가 장착되어서 진공반응실 내부의 압력을 센싱하는 센싱수단; 상기 센싱수단의 센싱신호와 상기 가스공급밸브 및 반응실 차단밸브의 개폐신호, 상기 각 유량조절기의 가스흐름 체크신호가 입력됨에 따라 신호변환된 압력감지신호(P)와 밸브개폐상태신호(V1,V2)와 가스량 체크신호(G)를 출력하는 설정변수측정수단; 상기 압력감지신호(P)와 밸브개폐상태신호(V1,V2)와 가스량 체크신호(G)를 조합하여 상기 진공반응실이 대기에 노출된 상태이면 제어신호를 출력하는 장치제어수단; 상기 장치제어수단의 제어신호가 입력되면 질소가스공급 제어신호를 출력하는 구동수단; 및 상기 질소가스공급 신호가 구동수단으로부터 인가되면 상기 진공반응실로 반응가스를 공급하는 공급라인으로 질소가스를 유입시키는 질소가스 공급수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센싱수단은 상기 진공반응실의 내부 압력에 비례하는 전기적 신호를 출력하는 압력센서임을 특징으로 하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센싱수단은 상기 진공반응실의 내부압력이 일정압 이상이면 센싱신호를 출력하는 진공센서임을 특징으로 하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 질소가스 공급수단은 가스공급밸브와 상기 진공반응실사이의 반응가스 공급라인상으로 질소가스가 유입되도록 구성되고, 질소가스 공급라인상에 밸브가 구성됨으로써, 상기 밸브는 상기 구동수단으로부터 인가되는 질소가스 공급신호에 의하여 개폐되도록 구성됨을 특징으로 하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치.
  5. 복수개의 라인을 통하여 유입되는 가스가 유량조절기와 가스공급밸브를 통과하여 진공반응실로 공급되고, 질소가스 공급수단이 진공반응실에 연결된 가스공급라인에 접속되며, 상기 진공반응실의 압력을 체크하는 센서를 구비하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치의 구동방법에 있어서, 상기 센서의 센싱에 의하여 상기 진공반응실 내부의 압력이 특정 압력이상 상승시 상기 가스공급밸브의 동작과 상기 반응실 차단밸브의 개폐상태 및 상기 유량조절기의 가스량을 확인하는 확인단계; 및 상기 확인단계에서 진공반응실이 개방된 것으로 판단되면 상기 질소가스를 상기 가스공급라인으로 유입시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치의 구동방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 확인단계는, 현재 진공반응실 내부가 일정압 이상인지 판단하는 압력판단단계; 및 상기 압력판단단계에서 상기 일정압 이상이면 가스공급밸브와 반응실 차단밸브 및 반응가스 공급량을 체크하는 단계를 조합하여 구성됨을 특징으로 하는 진공시스템의 가스공급라인 보호장치의 구동방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160006353A (ko) * 2014-07-08 2016-01-19 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

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