KR100484881B1 - Apparatus for monitoring temperature of cold trap for pvd chamber formed a vacuum - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PVD 공정 장비에서 PVD 챔버(Chamber)내 진공 상태를 유지시키기 위한 콜드 트랩(Cold trap)의 온도 실시간 모니터링 장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 PVD 공정 장비의 챔버내 진공을 구현하는 콜드 트랩으로 콜드 트랩의 극 저온 형성을 위한 냉매를 제공하는 헬륨 콤퓨레샤의 온도를 PVD 운용 터미널 CRT상에 디스플레이 가능하도록 하여, PVD 챔버내 고 진공을 위한 콜드 트랩의 온도가 항상 최적으로 유지되도록 원격 모니터링 가능하게 되는 이점이 있다. The present invention relates to an apparatus for real-time temperature monitoring of a cold trap for maintaining a vacuum in a PVD chamber in a PVD process equipment. That is, the present invention is a cold trap that implements the vacuum in the chamber of the PVD process equipment to display the temperature of the helium compressor that provides the refrigerant for the ultra-low temperature formation of the cold trap on the PVD operation terminal CRT, PVD chamber The advantage is that the temperature of the cold trap for high vacuum can be remotely monitored to ensure that the temperature is always optimal.
Description
본 발명은 반도체 제조 장비 중 PVD(Physical Vapor Deposition) 공정 수행을 위한 PVD 공정 장비에 관한 것으로, 특히 PVD 공정 장비에서 PVD 챔버(Chamber)내 진공 상태를 유지시키기 위한 콜드 트랩(Cold trap)의 온도 실시간 모니터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a PVD process equipment for performing a Physical Vapor Deposition (PVD) process in semiconductor manufacturing equipment, in particular, the temperature of the cold trap (Cold trap) for maintaining a vacuum in the PVD chamber (PVD chamber) in the PVD process equipment It relates to a monitoring device.
통상적으로 PVD 공정은 반도체 제조 공정 중 물리적 방식을 이용하는 박막 제조 공정으로, 도 1에는 PVD 공정 장비 중 하나인 ULVAC CERAUS Z-100 시스템의 개략적인 구성을 도시하였다. Typically, the PVD process is a thin film manufacturing process using a physical method of the semiconductor manufacturing process, Figure 1 shows a schematic configuration of the ULVAC CERAUS Z-100 system, one of the PVD process equipment.
상기 ULVAC CERAUS Z-100 시스템(108)은 고 진공을 유지하는 기본 조건에서 가스(GAS)와 DC POWER에 의한 스퍼터링(Sputtering)을 진행하는 장치로써, 고 진공을 유지하기 위해서는 상기 도 1에 도시된 바와 같이 PVD용 플라즈마 이온이 방출되는 캐소드(Cathode)(100)와 PVD 수행을 위한 챔버(102) 후단에 콜드 트랩(Cold trap)(104)과 터보 펌프(TMP)(106)를 사용하여 챔버(102)내 불순물 이온을 제거하여 진공상태를 만들게 된다. The ULVAC CERAUS Z-100 system 108 is a device that performs sputtering by gas (GAS) and DC POWER under basic conditions of maintaining a high vacuum, and is shown in FIG. 1 to maintain a high vacuum. As described above, the chamber 100 may be formed by using a cold trap 104 and a turbo pump (TMP) 106 after the cathode 100 in which plasma ions for PVD are released and the chamber 102 for performing PVD. The impurity ions in 102 are removed to create a vacuum.
상기 콜드 트랩(104)은 극 저온으로 유지되어 챔버(102)내 불순물 이온들이 흡착되도록 하는 장치로, 터보 펌프(106)만으로는 구현이 어려운 고 진공상태 구현을 위해 필수적으로 사용되는 장치로써, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 외부에 연결되는 냉각기인 헬륨 콤퓨레샤(Helium compressor)(110)로부터 극 저온 유지를 위한 냉매로써 헬륨가스를 제공받아 극 저온상태를 유지하게 된다. The cold trap 104 is an apparatus that is maintained at an extremely low temperature to adsorb impurity ions in the chamber 102, and is an apparatus used to implement a high vacuum state that is difficult to be implemented by the turbo pump 106 alone. As shown in FIG. 1, helium gas is provided as a refrigerant for maintaining an extremely low temperature from a helium compressor 110, which is an externally connected cooler, to maintain an extremely low temperature state.
이때, 상기 콜드 트랩(104)에서는 기본적인 물성분인 H2O를 냉각시키는데 온도 관리 포인트에 의한 성능 유무가 매우 중요한데, 이는 콜드 트랩(104)의 온도가 일정 기준온도 이상으로 상승하게 되는 경우 챔버(102)내 이온 흡착율이 떨어지게 되어 PVD 공정을 위해 필요되는 진공상태를 유지할 수 없게 되기 때문이다.At this time, in the cold trap 104, the presence or absence of performance by a temperature control point is very important to cool H 2 O, which is a basic water component, which is a chamber ( This is because the rate of ion adsorption in 102 decreases and the vacuum state required for the PVD process cannot be maintained.
그러나 종래에는 이와 같은 콜드 트랩의 온도를 상기 콜드 트랩에 온도 하강을 위한 냉매를 제공하는 헬륨 콤퓨레샤(110)에 설치된 헬륨 온도 표시기(도시하지 않았슴)에서만 확인할 수 있게 되어 있어서, PVD 장비 운용자가 콜드 트랩의 온도를 확인하기 위해서는 매번 헬륨 콤퓨레샤가 설치된 장소로 이동하여야만 하는 불편함이 있었으며, 상기 헬륨 콤퓨레샤에서 표시되는 온도 또한 콜드 트랩의 실제 온도가 아니라 헬륨 가스의 현재 온도를 표시하는 것이어서, 콜드 트랩의 정확한 파악 및 제어가 어려운 문제점이 있었다.However, in the related art, the temperature of the cold trap can be checked only by the helium temperature indicator (not shown) installed in the helium compressor 110 that provides the cold trap with a refrigerant for lowering the temperature. In order to check the temperature of the cold trap, it was inconvenient to move to the place where the helium compressor was installed every time, and the temperature displayed on the helium compressor also indicates the current temperature of the helium gas, not the actual temperature of the cold trap. As a result, it was difficult to accurately grasp and control the cold trap.
따라서, 본 발명의 목적은 PVD 공정을 위한 챔버내 고 진공을 구현하는 콜드 트랩의 실시간 온도를 PVD 공정 장비내 CRT 화면상에서 확인 모니터링 장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus for confirming and monitoring a real-time temperature of a cold trap that implements high vacuum in a chamber for a PVD process on a CRT screen in a PVD process equipment.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 PVD챔버내 진공을 위한 콜드 트랩의 온도 실시간 모니터링 장치에 있어서, 상기 콜드 트랩의 온도 저감을 위해 냉매를 제공하며, 콜드 트랩의 실제 온도를 측정하는 콜드 트랩 냉각기와; 상기 콜드 트랩 냉각기로부터 전송되는 콜드 트랩의 실제 측정 온도 값을 수신하는 I/O인터페이스부와; 상기 I/O인터페이스부를 통해 수신된 콜드 트랩의 측정 온도 아날로그 데이터를 디지털 온도 표시 데이터로 변환시키는 온도 변환부와; 상기 온도변환기에서 변환된 콜드 트랩 실제 온도를 인식하여 CRT 모니터상에 콜드 트랩의 실제 온도가 표시되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a cold trap temperature real time monitoring device for the vacuum in the PVD chamber, providing a refrigerant for reducing the temperature of the cold trap, cold trap cooler for measuring the actual temperature of the cold trap Wow; An I / O interface unit for receiving an actual measured temperature value of the cold trap transmitted from the cold trap cooler; A temperature converter for converting measured temperature analog data of a cold trap received through the I / O interface into digital temperature display data; And a controller for recognizing the actual temperature of the cold trap converted by the temperature converter and controlling the actual temperature of the cold trap to be displayed on the CRT monitor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 콜드 트랩의 온도 실시간 모니터링 기능이 구비된 PVD 공정 장비의 개략적인 구성을 도시한 것으로, 본 발명의 실시 예에서는 PVD 공정 장비 중 하나인 ULVAC CERAUS Z-100 시스템을 일 예로써 도시하였으나, 챔버의 진공을 위해 콜드 트랩을 사용하는 다른 PVD 공정 장비에도 동일하게 적용가능하다.Figure 2 shows a schematic configuration of a PVD process equipment with a real-time temperature monitoring function of the cold trap according to an embodiment of the present invention, in the embodiment of the present invention ULVAC CERAUS Z-100 system which is one of the PVD process equipment Although illustrated as an example, the same is applicable to other PVD process equipment that uses a cold trap for vacuuming the chamber.
상기 도 2를 참조하면, 캐소드(202)는 PVD를 위한 플라즈마 이온이 방출되는 전극이며, 챔버(204)는 캐소드(202)로부터 방출된 전자가 웨이퍼상으로 스퍼터링되어 PVD가 수행되도록 하기 위한 공간으로 일반적으로 진공상태로 유지되어야 한다. 콜드 트랩(206)과 터보 펌프(TMP)(208)는 상기 PVD 챔버(204)의 진공 유지를 위한 장치들로써, 먼저 콜드 트랩(206)은 극 저온으로 유지되어 챔버(204)내 불순물 이온들이 흡착되도록 하는 장치로, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 외부에 연결되는 냉각기인 헬륨 콤퓨레샤(210)로부터 극 저온 유지를 위한 냉매로써 헬륨 가스를 제공받아 극 저온으로 유지되며, 챔버(204)내 불순물들을 흡착시켜 챔버(204)를 진공상태로 유지시키게 된다. 터보 펌프(208)는 콜드 트랩(206)에 흡착된 불순물 이온들을 챔버(204) 밖으로 배출시킨다. Referring to FIG. 2, the cathode 202 is an electrode through which plasma ions for PVD are emitted, and the chamber 204 is a space for sputtering electrons emitted from the cathode 202 onto a wafer to perform PVD. In general, it should be kept in vacuum. The cold trap 206 and the turbo pump (TMP) 208 are devices for maintaining the vacuum of the PVD chamber 204. First, the cold trap 206 is kept at an extremely low temperature so that impurity ions in the chamber 204 are adsorbed. In order to maintain the ultra low temperature from the helium compressor 210 that is connected to the outside as shown in FIG. The impurities are adsorbed to maintain the chamber 204 in a vacuum. The turbo pump 208 discharges the impurity ions adsorbed to the cold trap 206 out of the chamber 204.
이때 상기 콜드 트랩(206)의 온도는 불순물 이온의 안정적 흡착을 위해 일정 극 저온 기준온도로 유지되어야 하는데, 이는 콜드 트랩(206)의 온도가 일정 기준온도 이상으로 상승하게 되는 경우 챔버(204)내 이온 흡착율이 떨어지게 되어 챔버(204)가 PVD공정을 위해 필요되는 진공상태를 유지할 수 없게 되기 때문이다. At this time, the temperature of the cold trap 206 should be maintained at a constant extreme low temperature reference temperature for the stable adsorption of impurity ions, which is the chamber 204 when the temperature of the cold trap 206 is raised above a certain reference temperature This is because the ion adsorption rate is lowered so that the chamber 204 cannot maintain the vacuum required for the PVD process.
이에 따라 PVD 장비 운용자는 콜드 트랩(206)의 온도를 실시간으로 체크하여 항상 일정한 기준 온도로 유지되도록 헬륨 콤퓨레샤(210)의 냉매량을 조절하는 것이 필요하다. 그러나 종래에는 상기 콜드 트랩(206)의 온도를 헬륨 콤퓨레샤(210)의 헬륨 온도 표시기(도시하지 않았음)에서만 확인할 수 있기 때문에 콜드 트랩(206)의 온도 체크를 위해서는 일일이 헬륨 콤퓨레샤(210)가 위치한 장소로 이동하여 직접 확인하여야 하는 불편함이 있었으며, 또한 상기 온도는 콜드 트랩(206)으로 인가되는 헬륨 가스의 온도로 콜드 트랩(206)의 실제 온도가 아니어서 콜드 트랩(206)에서의 실제 온도 체크에 따른 정밀한 제어가 불편하였음은 전술한 바와 같다. Accordingly, the operator of the PVD equipment needs to check the temperature of the cold trap 206 in real time and adjust the amount of refrigerant of the helium compressor 210 to be always maintained at a constant reference temperature. However, in the related art, since the temperature of the cold trap 206 may be checked only by the helium temperature indicator (not shown) of the helium compressor 210, the helium compressor may be used to check the temperature of the cold trap 206. There was an inconvenience to move to the place where the 210 is located to check directly, and the temperature is the temperature of the helium gas applied to the cold trap 206 is not the actual temperature of the cold trap 206, so the cold trap 206 As described above, it was inconvenient to precisely control the actual temperature at.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 상기 도 2에 도시된 바와 같이 PVD 공정 장비내에 상기 콜드 트랩(206)의 온도 강하를 위한 냉매를 제공하며, 콜드 트랩(206)의 실제 온도를 측정하는 콜드 트랩 냉각기인 헬륨 콤퓨레샤(210)와, 헬륨 콤퓨레샤(210)로부터 콜드 트랩(206)의 실제 측정 온도 값을 수신하는 I/O인터페이스부(218)와, 콜드 트랩(206)의 측정 온도 값을 CRT(212) 디스플레이를 위한 디지털 온도 표시 데이터로 변환시키는 온도 변환부(216)와, 상기 온도변환부(216)에서 변환된 콜드 트랩(206)의 실제 온도를 인식하여 CRT(212) 상에 표시되도록 제어하는 제어부(214);로 구성되는 콜드 트랩 실시간 온도 모니터링 장치를 구비시켜 PVD 공정 장비 운용 터미널(220)의 CRT화면을 통해 콜드 트랩의 실제 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하며, 또한 실제 온도 모니터링에 따른 헬륨 콤퓨레샤(210)의 설정 온도를 최적으로 원격 제어할 수 있도록 하였다. Accordingly, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, a cool trap for providing a temperature drop of the cold trap 206 in the PVD process equipment and measuring the actual temperature of the cold trap 206 is a cold trap cooler. The measured temperature value of the cold trap 206 and the I / O interface unit 218 for receiving the actual measured temperature value of the cold trap 206 from the helium compressor 210 and the helium compressor 210. The temperature converter 216 converts the digital temperature display data for the display of the CRT 212 and the actual temperature of the cold trap 206 converted by the temperature converter 216 to be displayed on the CRT 212. It is equipped with a cold trap real-time temperature monitoring device consisting of a control unit 214 to control so as to monitor the actual temperature of the cold trap through the CRT screen of the PVD process equipment operation terminal 220 in real time, and also the actual temperature monitor The set temperature of the helium comb puree Shah (210) to allow the remote control to the optimum according to the.
즉, PVD 장비 운용에 따라 챔버(204)내 진공을 위해 콜드 트랩(206)과 터보펌프(208)가 동작하게 되는 경우 상기 도 2에서와 같이 콜드 트랩(206)으로부터 측정되는 콜드 트랩(206)의 실제 온도는 콜드 트랩(206)과 헬륨 콤퓨레샤(208)간 연결된 신호선로(L1)를 통해 헬륨 콤퓨레샤(210)로 입력된 후, PVD 장비 운용 터미널부(220)와 헬륨 콤퓨레샤(210)간 온도 제어를 위해 연결되는 원격 온도 제어선로(L2)를 통해 PVD 장비 운용 터미널부(220)의 I/O인터페이스부(220)로 전송된다. 이때 상기 신호선로(L1)와 원격 온도 제어선로(L2)는 라인 커넥터(222)를 통해 헬륨 콤퓨레샤(210)에 동시 연결된다. 그러면 제어부(214)는 상기 I/O 인터페이스부(218)로부터 수신되는 콜드 트랩(206)의 실제 측정 온도 값을 온도 변환부(216)를 통해 CRT(212)상 디스플레이를 위한 디지털 온도 데이터로 변환시켜 CRT(212)에 표시시킴으로써 운용자로 하여금 현재 콜드 트랩(206)의 온도를 CRT(212)를 통해서 확인할 수 있도록 하는 것이다. That is, when the cold trap 206 and the turbopump 208 operate for vacuum in the chamber 204 according to the PVD equipment operation, the cold trap 206 measured from the cold trap 206 as shown in FIG. 2. After the actual temperature is input to the helium compressor 210 through the signal line (L1) connected between the cold trap 206 and the helium compressor 208, PVD equipment operation terminal 220 and helium compressor It is transmitted to the I / O interface 220 of the PVD equipment operation terminal 220 through a remote temperature control line (L2) connected for temperature control between the sha 210. In this case, the signal line L1 and the remote temperature control line L2 are simultaneously connected to the helium compressor 210 through the line connector 222. The control unit 214 then converts the actual measured temperature value of the cold trap 206 received from the I / O interface unit 218 into digital temperature data for display on the CRT 212 via the temperature conversion unit 216. In this way, the CRT 212 displays the current temperature of the cold trap 206 through the CRT 212.
이에 따라 운용자는 콜드 트랩(206)의 온도를 실시간으로 확인하여 콜드 트랩(206)의 온도가 최적으로 유지되도록 헬륨 콤퓨레샤(210)의 동작 조건을 직접 조절하거나, 상기 제어선로(L2)를 통해 헬륨 콤퓨레샤(210)의 동작 조건을 원격으로 조절하여 챔버(204)내 진공 상태를 최적으로 유지시키게 되는 것이다. Accordingly, the operator checks the temperature of the cold trap 206 in real time and directly adjusts the operating conditions of the helium compressor 210 so that the temperature of the cold trap 206 is optimally maintained, or controls the control line L2. By controlling the operating conditions of the helium compressor 210 through the remote to maintain an optimal vacuum in the chamber 204.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 PVD 공정 장비의 챔버내 진공을 구현하는 콜드 트랩으로 콜드 트랩의 극 저온 형성을 위한 냉매를 제공하는 헬륨 콤퓨레샤의 온도를 PVD 운용 터미널 CRT상에 디스플레이 가능하도록 하여, PVD 챔버내 고 진공을 위한 콜드 트랩의 온도가 항상 최적으로 유지되도록 원격 모니터링 가능하게 되는 이점이 있다. As described above, the present invention is a cold trap that implements the vacuum in the chamber of the PVD process equipment to display the temperature of the helium compressor that provides the refrigerant for the cold formation of the cold trap on the PVD operation terminal CRT Thus, there is an advantage that remote monitoring is possible so that the temperature of the cold trap for high vacuum in the PVD chamber is always maintained optimally.
도 1은 종래 PVD 공정 장비인 ULVAC CERAUS Z-1000 시스템 구성도,1 is a configuration diagram of a ULVAC CERAUS Z-1000 system that is a conventional PVD process equipment,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 콜드 트랩 온도의 실시간 모니터링이 가능한 ULVAC CERAUS Z-1000 시스템 구성도.2 is a configuration diagram of ULVAC CERAUS Z-1000 system capable of real-time monitoring of cold trap temperature according to an embodiment of the present invention.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080401 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |