KR100537911B1 - 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치 - Google Patents

유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체공급라인에 설치되어 챔버로 공급되는 유체의 최종 공급압력을 검출하는 제 1 압력감지센서; 상기 유체공급라인으로 공급되는 유체의 초기 공급압력을 검출하는 제 2 압력감지센서; 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서로부터 출력되는 압력관련 신호를 제공받아 유체가 흐르는지를 검출하는 유체흐름검출부; 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서를 통해 검출되는 허용압력차의 값을 입력, 설정하는 키입력수단; 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서를 통해 입력되는 압력전압을 디지털데이터로 변환하여 각각 표시하는 표시수단; 및 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 출력된 압력값을 각각 제공받아 그 차를 계산한 후 미리 설정된 허용압력차값의 범위에 속하는지의 여부를 결정하되, 상기 유체흐름검출부를 통해 유체흐름이 감지될 경우 이상 알람을 발생시킴과 아울러 유체차단 및 반도체제조 공정의 인터록제어신호를 출력하는 제어수단;을 구비함으로써, 유체공급압력의 이상여부를 판단할 때, 초기라인과 최종라인의 압력절대값으로 비교 판단하는 것이 아니라 초기라인과 최종라인의 압력차값으로 비교 판단함에 따라 설계변경에 따라 유체공급압력이 변경될 때에도 이상여부 판단기준값의 재설정없이도 동일하게 적용할 수 있어 유지관리의 효율성을 높일 수 있는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치를 제공한다.

Description

유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치{APPARATUS FOR DISPLAYING AND CONTROLLING A MEASURED VALUE IN FLUID SENSOR}
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 특히 챔버내에서 웨이퍼를 이용하여 반도체칩을 제조할 경우 웨이퍼에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 웨이퍼냉각장비의 작동을 감시하고 제어하는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 챔버내에서 웨이퍼를 이용하여 반도체칩을 제조할 경우 웨이퍼의 온도가 급상승되며, 이로 인해 웨이퍼가 소성(burning)되는 것을 방지하기 위하여 불활성가스인 헬륨 냉각가스를 웨이퍼로 공급하게 된다.
만약, 웨이퍼를 냉각시키는 웨이퍼냉각장비가 고장이 나거나 트러블이 발생할 경우 웨이퍼가 소성되므로, 냉각가스의 공기압을 검출하는 압력센서나 냉각가스 조절용 개폐밸브 등을 웨이퍼냉각장비에 설치하여 감시하게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 웨이퍼냉각장비를 보인 예시도로서, 챔버(1)의 내부에 공정가스가 채워진 상태에서 고주파 에너지를 기체 혼합물에 가함으로써 산화막, 금속필름 등을 식각하게 되는데, 이와 같은 일반적인 식각공정을 진행하기 위해서는 식각공정 중에 발생하는 열을 식혀주도록 냉각가스를 공급하게 되고, 이때 냉각가스를 일정한 압력으로 지속적으로 공급시켜 주어야 되며 냉각가스로 사용되어지는 헬륨가스를 설정압력으로 공급하도록 하는 웨이퍼냉각장비(10)를 도시하였다.
즉, 식각공정을 진행하기 위한 챔버(1)의 내부에 식각공정을 진행하기 위한 웨이퍼(3)가 안착 고정되는 웨이퍼 척(5)에 냉각가스 공급홀을 형성하고, 이 냉각가스 공급홀에 최종라인(L1)의 일단부를 연결하며, 상기 최종라인(L1)의 타단부는 냉각가스공급부(미도시)로부터 공급된 냉각가스를 챔버(1) 내부로 공급하는 냉각가스 공급라인(L2)이 연결된다.
그리고, 상기 냉각가스 공급라인(L2)의 일단부에는 유량제어기(11)가 설치되고, 이 유량제어기(11)의 양측에는 각각 제 1 밸브(V1)와 제 2 밸브(V2)가 설치되며, 상기 냉각가스 공급라인(L2)의 일단부에는 챔버(1)로 일차적으로 냉각가스를 공급해 주도록 상기 유량제어기(11)를 우회하는 바이패스라인(L3)이 연결된다.
미설명부호 V1 내지 V6은 밸브이고, 부호 13은 챔버(1)로 흐르는 냉각가스의 압력을 측정해 주는 마노미터이며, 부호 15는 식각공정 후 상기 연결라인(L1) 및 냉각가스 공급라인(L2)에 잔존하는 냉각가스를 배출하기 위한 펌프이다.
또한, 상기 펌프(15)에 근접한 냉각가스 공급라인(L2)의 일단부에는 분지라인(L4)이 상기 연결라인(L1)에 연결되어 냉각가스의 펌핑을 용이하도록 해준다.
상기와 같이 구성된 냉각가스 공급구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼(3)가 챔버(1) 내부로 인입되어 웨이퍼 척(5)의 상면에 안착되면, 제 3 밸브(V3)를 제외한 제 1 밸브(V1 내지 제 6 밸브(V6)는 폐쇄되고, 헬륨가스는 바이패스라인(L3)을 통하여 연결라인(L1)에 설치된 제 4 밸브(V4) 하단까지 공급되며, 이때 헬륨가스의 압력은 일예로 5Torr를 유지한다.
그 후 공정이 시작되면 제 3 밸브(V3)를 제외한 모든 밸브를 개방하여 냉각가스 공급라인(L2)을 통해 챔버(1)로 헬륨가스가 공급되어 그 압력은 용이하게 7Torr로 조절되므로 냉각가스의 오버슈팅을 방지하게 된다.
이와 같이 공정이 완료되면, 제 1 내지 제 4 밸브(V1∼V4)는 폐쇄되고, 제 5, 6 밸브(V5, V6)는 개방되어 최종라인(L1) 및 냉각가스 공급라인(L2)에 흐르고 있는 냉각가스를 배출하게 된다.
냉각가스가 모두 배출된 후 아이들(Idle)상태가 되면 다시 바이패스라인(L2)을 통해 제 4 밸브(V4)의 하단까지 냉각가스를 채워 넣고 공정 진행 대기를 한다.
그러나 상기와 같은 웨이퍼냉각장비는 자동화 공정에 의해 밸브가 자동으로 개폐 제어되는 것이고, 특히 주기적으로 개방 및 폐쇄를 반복적으로 이루어지는 것이며, 밸브를 열고 닫는 기구적인 동력은 공기압을 이용하거나 솔레노이드를 이용한 전자적인 방식에 의해 밸브를 원격 제어하는 것인데, 제 4 밸브(V4)를 제어하는 공기압에서 리크 현상이 일어나거나 솔레노이드의 이상 작동으로 인하여 제 4 밸브(V4)가 정상적으로 개방 또는 폐쇄되지 않았음에도 불구하고 챔버(1)에서는 계속적으로 식각공정 등을 진행하게 되는 것이다.
즉, 최종라인(L1)과 직결되는 제 4 밸브(V4)가 고장이나 그 밖의 이유로 완전하게 개방되지 못하거나 아예 폐쇄상태일 때에는 냉각가스인 헬륨(He)은 웨이퍼 척(5)에 정상적으로 공급되지 않게 되고, 이로서 웨이퍼(3)의 배면을 충분히 냉각 식히지 못하여 불량 웨이퍼(3)를 생산하게 되는 것이다.
상기와 같이 제 4 밸브(V4)가 고장이나 그밖의 이유로 인하여 폐쇄상태이거나 완전하게 개방되지 못한 상태에서는 제 4 밸브(V4)까지의 공압라인 내에서 압력이 상승하고, 이상 압력을 마노미터(13)에 의해 감지하며, 마노미터(13)에 의해 유량제어장치(11)가 자동적으로 작동하여 냉각가스의 량을 조절하여 겉으로 보기에는 아무런 이상이 없는 것처럼 보여 지게 되는 것이다.
따라서 냉각가스가 최종라인(L1)을 통해 챔버(1)에 공급되는 과정에서 제 4 밸브(V4)의 불량상태를 감지하지 못하거나 냉각가스의 리크현상을 감지하지 못하는 상태에서 계속적으로 작업공정이 진행되어지는 것으로 겉으로 보기에는 아무런 이상 유무를 감지하지 못하지만 실질적으로는 냉각가스가 부족하게 저압으로 공급되어 정상적인 웨이퍼냉각을 실시할 수 없는 것이고, 이로 인하여 일정압력으로 지속적인 냉각가스 공급을 정밀하게 제어할 수 없으며, 이러한 불량한 상태에서 식각공정이 이루어진 웨이퍼(3)는 모두 불량제품으로 생산되는 것이다.
특히, 반도체 관련 초정밀 장비 중 식각공정에서 불량 웨이퍼를 생산하였을 경우 이 불량 웨이퍼를 검수할 때까지는 상당한 시간이 소요되는 것이고, 불량 웨이퍼로 판단되었을 때에 불량웨이퍼가 생산된 라인은 최초 불량 웨이퍼 이후부터 불량 웨이퍼라고 판단하는 시점까지 생산된 모든 웨이퍼가 불량 웨이퍼가 되는 문제점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 유체공급라인 중 초기라인과 최종라인에 유체의 공급 압력을 검출하는 센서를 각각 구비하고, 각 센서에서 검출한 유체공급압력의 차값이 일정범위를 벗어날 경우 알람발생, 밸브폐쇄 및 반도체제조장비의 인터록신호를 출력함에 따라 초기라인부터 최종라인까지 이상압력이 감지되었을 때에 즉각적으로 경보신호를 발생함과 동시에 웨이퍼제조장비 및 반도체제조 공정을 일시 정지시킴으로써, 추가적인 웨이퍼의 불량을 방지하여 웨이퍼의 수율을 높일 수 있는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 유체공급라인 중 초기라인과 최종라인에 유체의 공급 압력을 검출하는 센서를 각각 구비하고, 각 센서에서 검출한 유체공급압력의 이상여부를 판단할 때, 초기라인과 최종라인의 압력절대값으로 비교 판단하는 것이 아니라 초기라인과 최종라인의 압력차값으로 비교 판단함으로써, 유체공급라인의 공급 압력의 설계 변경시 제어장치의 허용 압력기준값을 재차 변경할 필요가 없어서 유지관리의 효율성을 높일 수 있는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 유체공급라인에 설치되어 챔버로 공급되는 유체의 최종 공급압력을 검출하는 제 1 압력감지센서; 상기 유체공급라인으로 공급되는 유체의 초기 공급압력을 검출하는 제 2 압력감지센서; 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서로부터 출력되는 압력관련 신호를 제공받아 유체가 흐르는지를 검출하는 유체흐름검출부; 상기 유체공급라인을 통해 유체를 공급할 경우 제 1 및 제 2 압력감지센서를 통해 검출되는 허용압력차의 값을 입력, 설정하는 키입력수단; 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서를 통해 입력되는 압력값을 디지털데이터로 변환하여 각각 표시하는 표시수단; 및 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 출력된 압력값을 각각 제공받아 그 차를 계산한 후 미리 설정된 허용압력차값의 범위에 속하는지의 여부를 결정하되, 상기 유체흐름검출부를 통해 유체흐름이 감지될 경우 이상 알람을 발생시킴과 아울러 유체차단 및 반도체제조 공정의 인터록제어신호를 출력하는 제어수단;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.
도 2는 본 발명에 의한 반도체제조장비의 유체 감지 제어장치를 나타낸 회로블록도로서, 제 1 압력감지센서(110), 제 2 압력감지센서(120), 유체흐름검출부(125), 키입력수단(130), 표시수단(140), 및 제어수단(150) 등으로 이루어져 있다.
상기 제 1 압력감지센서(110)는 유체공급라인에 설치되어 챔버로 공급되는 유체의 최종 공급압력을 검출하도록 구성되어 있고, 제 2 압력감지센서(120)는 유체공급라인으로 공급되는 유체의 초기 공급압력을 검출하도록 구성되어 있고, 유체흐름검출부(125)는 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)로부터 출력되는 압력관련 신호를 제공받아 유체가 흐르는지를 검출하도록 구성되어 있고, 키입력수단(130)은 유체공급라인을 통해 유체를 공급할 경우 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)를 통해 검출되는 압력전압에 대한 판단기준치인 허용압력차의 값을 입력, 설정하는 다수의 딥스위치로 구성되어 있고, 표시수단(140)은 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)를 통해 각각 입력되는 압력값이나 압력차값에 해당하는 전압을 디지털데이터로 변환하여 표시하거나 알람상태를 표시하는 복수의 7-세그먼트 및 발광다이오드 등으로 구성되어 있고, 제어수단(150)은 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)에서 출력된 압력전압을 각각 제공받아 그 차를 계산한 후 미리 설정된 허용압력차값의 범위에 속하는지의 여부를 결정하되, 상기 유체흐름검출부(125)를 통해 유체흐름이 감지될 경우 이상 알람을 발생시킴과 아울러 유체차단 및 반도체제조 공정의 인터록제어신호를 출력하도록 구성되어 있다.
아울러, 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)는, 소정의 유체공급라인에서 검출한 아날로그 압력전압을 디지털데이터로 변환하는 아날로그/디지털변환기(171, 175)를 구비하며, 상기 제어수단(150)은 외부 원격감시장치(400)와 연결되어 유체공급라인에서 검출한 압력전압을 전송하거나, 또는 허용압력차값의 변경 등의 원격제어신호를 상호 통신하는 통신수단(180)을 더 구비하고 있다.
그리고, 상기 유체공급라인으로 항상 유량들이 흘러 압력이 감지되는 것이 아니라 유체가 흘렀다가 흐르지 않으면 제어수단(150)은 알람을 어느 때에 출력해야 하는지 모르게 되며, 바로 이 기준을 검출하는 것이 유량흐름검출부(125)이며, 유량이 흐를 경우 감지되는 외부 DC 24V전압 또는 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)을 통해 검출하여 유체흐름이 있는 상태에서 알람설정값에 이상이 있을 경우에만 알람이 출력되도록 한다.
또한, 상기 키입력수단(130)으로 알람설정 압력기준전압을 최대 및 최소 전압으로 각각 설정하되, 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)에서 출력된 압력관련 전압이 상기 최대 또는 최소 압력기준값을 수회이상 연속해서 벗어났을 경우에 제어수단(150)은 알람신호를 발생하도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 압력검출전압이 알람설정 기준값(High, Low)에서 벗어났을 때, 이를 감지하여 알람을 발생시키지만 이 경우는 설정값이 소정횟수 반복하여 벗어났을 때, 즉 키입력수단(130)을 통해 15회라고 설정하였다면 압력검출 전압이 '하이' 또는 '로우' 기준값을 벗어나서 다시 정위치로 돌아오게 될 때 이를 1회라고 하여 15회가 연속적으로 벗어나면 제어수단(150)은 알람을 발생하도록 한다.
또한, 상기 키입력수단(130)은, 각종 알람발생 기준값을 설정할 경우, 설정값을 외부 메인제어기(300) 또는 원격감시장치(400)로 제어 또는 자체 제어를 임의로 선택할 수 있는 제어모드선택스위치(미 도시함)를 더 구비하며, 상기에서 제어모드선택단자를 외부 메인제어기(300) 또는 원격감시장치(400)로 선택할 경우 제어수단(150)은 알람발생시의 동작 기준전압(24V 또는 12V)의 입력여부를 체크하는 입력단자를 더 구비하여 외부제어의 시작과 끝을 알림과 아울러 알람의 외부제어 선택시 알람 발생시의 동작을 입력전압으로 제어할 수가 있다.
도 3은 도 2가 적용된 웨이퍼냉각장비를 보인 일예시도로서, 웨이퍼의 식각공정을 진행하기 위한 챔버(1)와, 상기 챔버(1)로 냉각가스를 공급하는 웨이퍼냉각장비(200)와, 상기 챔버(1)와 웨이퍼냉각장비(200)의 동작을 제어하는 메인제어기(300)와, 상기 웨이퍼냉각장비(200)에 설치된 각종 압력센서(110, 120)로부터 냉각가스의 공급 압력을 검출하여 판단한 후 이상여부를 메인제어기(300)로 출력하는 감시제어장치(100)로 이루어져 있다.
도시된 바와 같이 챔버(1)의 내부에 식각공정을 진행하기 위한 웨이퍼(3)가 안착 고정되는 웨이퍼 척(5)에 냉각가스 공급홀(7)을 형성하고, 이 냉각가스 공급홀(7)에 웨이퍼냉각장비(200)의 최종라인(L11)의 일단부를 연결한다.
상기 웨이퍼냉각장비(200)의 최종라인(L11)의 타단부는 냉각가스공급부(미도시)로부터 공급된 냉각가스를 챔버(1) 내부로 공급하는 냉각가스 공급라인(L22)이 연결된다.
상기 최종라인(L11)에는 정화장치인 통상의 필터(205)와 냉각가스의 흐름을 단속하는 개폐밸브(235)를 구비하고, 상기 필터(205)와 개폐밸브(235)사이에는 최종라인(L11)의 압력을 감지하기 위한 제 1 압력감지센서(110)를 구비하였다.
상기 최종라인(L11)의 하단에는 냉각가스를 3방향으로 전환하는 방향전환밸브(230)를 장착하고, 방향전환밸브(230)의 일측에는 공급라인(L22)을 연결하며, 타측에는 배기라인(113)을 연결하였다.
상기 공급라인(L22)에는 냉각가스의 공급부(미도시)로부터 냉각가스를 공급받아 일정한 압력으로 유지시켜주도록 하는 압력유지장치(201)를 구비하였고, 공급라인(L22)의 중단에는 압력보상밸브(220)를 장착하였으며, 압력보상밸브(220)의 일측에는 압력보상펌프(210)를 장착하였고, 상기 압력유지장치(201)에서 공급라인(L22)으로 공급되는 가스의 압력을 측정하는 바라트론과 같은 제 2 압력감지센서(120)를 장착하였다.
상기 배기라인(113)의 일측에는 공압라인의 내부에 잔재하는 냉각가스를 제거하기 위한 배기펌프(215)를 장착하였다.
상기 개폐밸브(235)는 메인제어기(300)에 의해 개방 또는 폐쇄상태로 제어되도록 한 것으로 이는 공기압을 이용한 공압밸브 또는 전자적 제어에 의해 구동하는 솔레노이드밸브를 선택적으로 장착할 수 있는 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 공압에 의해 개폐밸브(235)를 제어하도록 하였고, 개폐밸브(235)에는 공기압을 제공하기 위한 에어라인(260)을 구비하였으며, 에어라인(260)에는 공기압센서(245)를 장착하여 에어라인(260)의 공기압을 지속적으로 감지하도록 하였다.
상기 방향전환밸브(230)는 상기 개폐밸브(235)와 마찬가지로 메인제어기(300)에 의해 개방 또는 폐쇄상태로 제어되도록 한 것으로 공압밸브 또는 솔레노이드밸브를 선택적으로 장착할 수 있는 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 공압밸브를 장착하여 공압에 의해 방향전환밸브(230)를 제어하도록 하였고, 방향전환밸브(230)에는 공기압을 제공하기 위한 에어라인(265)을 구비하였으며, 에어라인(265)에는 공기압센서(245)를 장착하여 에어라인(265)의 공기압을 지속적으로 감지하도록 하였다.
그리고, 상기 개폐공기를 공급하는 에어라인(260)에는 솔레노이드밸브(250)가 설치되어 있어, 만약 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)와 공기압센서(110, 245)에서 이상압력이 검출되면 감시제어장치(300)는 이상여부를 판단 결정하여 이상발생신호를 메인제어기(300)로 출력하고, 메인제어기(300)는 솔레노이드밸브(250)를 폐쇄시켜 개폐밸브(235)로 공급되는 공기압을 차단하여 개폐밸브(235)를 즉각 폐쇄시키게 되며, 또한 메인제어기(300)는 챔버(1)내 웨이퍼의 식각공정을 일시 중단시키게 된다.
이와 같이 메인제어기(300)는 다수의 챔버(1) 및 웨이퍼냉각장비(200)와 상호 전기적으로 연결되어 있어, 이상발생시 해당 챔버(1)와 웨이퍼냉각장비(200)의 작동을 일괄적으로 제어하게 된다.
아울러, 상기 공압라인은 병렬로 구성하여 보인 것으로 반드시 복렬 구성으로 한정하는 것은 아니며, 공압을 필요로 하는 용도에 맞게 단일 또는 3열 이상으로 구성할 수 있다.
본 발명의 감시제어장치(100)가 적용된 웨이퍼냉각장비(200)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
챔버(1)의 내에 웨이퍼(3)가 진입되어 웨이퍼 척(5)에 안착되면 냉각가스인 헬륨이 웨이퍼 척(5)의 저면으로부터 공급되어 식각공정을 실시하게 된다.
냉각가스는 냉각가스공급장치(미도시)로부터 공급받아 웨이퍼냉각장비(200)인 압력유지장치(201)를 통해 공급라인(L22) 및 최종라인(L11)을 통해서 챔버(1)측으로 일정한 압력의 냉각가스를 공급하게 된다.
공급시점에서 방향전환밸브(230)는 공급라인(L22)과 최종라인(L11)을 연결시키도록 설정되고, 개폐밸브(235)는 냉각가스를 필요로 하는 시점에서 개방시키게 되며, 초기 상태에서는 냉각가스가 개폐밸브(235)의 직전까지 채워지며 챔버(1)에서 작업공정이 이루어지는 시점에서 개폐밸브(235)가 개방되어 냉각가스를 유통시키고, 이때 순간적적으로 발생하는 압력차는 압력보상밸브(220)가 개방 및 폐쇄를 반복하면서 압력보상펌프(210)의 펌핑에 의해 압력이 자동으로 보상되는 것이다.
웨이퍼 척(5)에 장착된 웨이퍼(3)의 식각공정이 종료되면 개폐밸브(235)는 일순간 폐쇄되고, 방향전환밸브(230)는 최종라인(L11)과 배기라인(113)을 연결시킨 다음에 개폐밸브(235)는 개방되며 최종라인(L11)과 배기라인(113)이 유통 가능한 상태에서 배기펌프(215)의 펌핑에 의해 공압라인 내의 냉각가스는 배출되는 것이다.
냉각가스의 배출완료 후에 개폐밸브(235)는 폐쇄되고, 방향전환밸브(230)는 최종라인(L11)과 공급라인(L22)을 연결시키며, 최종라인(L11)과 공급라인(L22)이 연결되어진 상태에서 냉각가스 개폐밸브(235)의 직전까지 채워지게 된다.
상기와 같이 냉각가스가 공급라인(L22)에 채워진 상태에서 다음 웨이퍼(3)가 챔버(1)의 웨이퍼 척(5)에 장착될 때까지 대기하고, 식각공정이 개시되면 개폐밸브(235)는 개방되어 냉각가스를 공급하게 되는 것이다.
상기와 같이 냉각가스의 공급과 배기를 반복하면서 개폐밸브(235)와 방향전환밸브(230)는 개방 및 차단을 주기적으로 반복하게 되는 것으로 밸브의 수명이 단축되거나 고장 등의 문제가 발생되는데 특히 밸브가 비정상적으로 작동하여 개방상태에서 완전개방이 이루어지지 않아 냉각가스의 유압이 충분히 공급되지 않을 때에는 공급라인(L22)에 구비된 제 2 압력감지센서(120)와 최종라인(L11)에 구비된 제 1 압력감지센서(110)에서 이상 압력을 감지하여 그에 해당하는 신호를 감시제어장치(100)로 출력하게 된다.
즉, 도 3과 같은 웨이퍼냉각장비(200)에 적용된 감시제어장치(100)의 운용 및 그 작동과정을 보다 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 감시제어장치(100)의 키입력수단(130)으로 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)의 허용압력차값을 입력하면, 이 허용압력차값이 제어수단(150)의 내부 메모리(160)에 저장되고, 추후 웨이퍼냉각장비(200)의 가동시 최종 공급라인(L11)에 설치된 제 1 압력감지센서(110)와 초기 공급라인(L22)에 설치된 제 2 압력감지센서(120)로부터 가스압력 측정데이터를 제공받고, 이 가스압력 측정데이터는 아날로그/디지털변환기(171, 175)를 통해 디지털데이터로 변환되어 제어수단(150)으로 각각 입력된다.
이어, 제어수단(150)은 입력된 압력차값을 계산하여 획득하고 그 압력차값이 내부 메모리(160)에 저장된 허용압력차값의 범위에 속하는지를 판단한 후 허용압력차값의 범위를 초과할 경우 자체 알람신호를 발생함과 아울러 메인제어기(300)로 이상발생 신호를 출력한다. 그럼, 메인제어기(300)는 이상발생신호를 제공받아 해당 챔버(1)의 웨이퍼식각 공정을 중단시킴과 아울러 웨이퍼냉각장비(200)의 솔레노이드밸브(250)로 제어신호를 출력하여 챔버(1)로 공급되는 냉각가스를 차단하게 된다.
아울러, 상기 제어수단(150)은 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)에서 검출한 압력전압을 제공받아 그 압력차값을 계산하여 4개의 7-세그먼트로 이루어진 표시수단(140)에 압력차값을 표시하며, 또한 제 1 및 제 2 압력감지센서(110, 120)에서 검출한 압력전압 및 이상여부신호를 통신수단(180)을 통해 실시간으로 외부 원격감시장치(400)에 전송한다. 그리고, 상기 원격감시장치(400)는 감시제어장치(100)에 접속하여 허용압력차값을 직접 변경할 수도 있다.
예컨데, 키입력수단(130)으로 허용압력차값을 2Torr로 설정할 경우, 웨이퍼냉각장비(200)의 제 2 압력감지센서(120)에서 9Torr에 해당하는 전압이 검출되고 제 1 압력감지센서(110)에서 7Torr에 해당하는 전압이 검출되면 그 압력차값이 허용범위내에 속하므로, 모든 장비가 정상인 것으로 판단한다.
만약, 상기에서 제 2 압력감지센서(120)에서 8Torr에 해당하는 전압이 검출되고 제 1 압력감지센서(110)에서 5Torr에 해당하는 전압이 검출될 경우 그 압력차값이 3Torr로서 허용범위값을 벗어나므로, 웨이퍼냉각장비(200)에 이상이 있는 것으로 판단하여 감시제어장치(100)는 이상발생신호를 메인제어기(300)로 출력한다. 그럼, 메인제어기(300)는 해당 챔버(1)의 식각 공정을 일시 중단함과 아울러 웨이퍼냉각장비(200)의 솔레노이드밸브(250)로 차단제어신호를 출력하여 냉각가스의 공급도 일시 중단시키게 된다.
따라서, 제 1 압력감지센서(110)와 제 2 압력감지센서(120)에서 검출되는 허용압력을 절대값으로 설정하는 것이 아니라 허용압력차값으로 설정함에 따라 필요에 따라 압력 기준치가 변하더라도 제 1 압력감지센서(110)와 제 2 압력감지센서(120)에서 검출한 압력차값이 허용범위차값에만 속하면 이상이 없는 것으로 판단하게 된다. 또한 필요에 따라 챔버(1)로 공급되는 냉각가스공급 압력을 변경하더라도 판단기준값이 절대값이 아니라 허용압력차값이므로 이상여부 판단기준값을 재설정할 필요가 전혀 없는 것이다.
즉, 개폐밸브(235) 및 방향전환밸브(230)의 상태와는 상관없이 공급라인(L22)의 내에서는 압력유지장치(201) 및 압력보상밸브(220)에 의해 설정 압력으로 자동으로 보상되지만, 개폐밸브(235) 및 방향전환밸브(230)의 이상으로 최종라인(L11)내에서 압력변화가 발생하였을 때에는 제 1 압력감지센서(110)와 제 2 압력감지센서(120)를 통해 이상 유무를 감지하고, 웨이퍼냉각장비(200)의 냉각가스 공급에 이상이 있을 경우 감시제어장치(100)는 자체적으로 경보를 울리거나 메인제어기(300)에 통보를 하게 되고, 아울러 메인제어기(300)는 웨이퍼냉각장비(200) 및 챔버(1)를 제어하여 식각 공정을 인터록(interlock)상태로 전환하게 된다. 또한, 감시제어장치(100)는 문제발생을 통신수단(180)을 통해 원격감시장치(400)로 즉각 통보하고 경보를 울리도록 하여 관리자가 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 한다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명은 웨이퍼냉각장비 뿐만 아니라 유체의 흐름과 유체의 흐름을 감시하는 모든 반도체제조 라인에 적용이 가능하며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.
따라서, 본 발명에서는 유체공급라인 중 초기라인과 최종라인에 유체의 공급 압력을 검출하는 센서를 각각 구비하고, 각 센서에서 검출한 유체공급압력의 차값이 일정범위를 벗어날 경우 알람발생, 밸브폐쇄 및 반도체제조장비의 인터록신호를 출력함에 따라 초기라인부터 최종라인까지 이상압력이 감지되었을 때에 즉각적으로 경보신호를 발생함과 동시에 웨이퍼제조장비 및 반도체제조 공정을 일시 정지시킴으로써, 추가적인 웨이퍼의 불량을 방지하여 웨이퍼의 생산수율을 높일 수 있다.
또한, 유체공급라인 중 초기라인과 최종라인에 유체의 공급 압력을 검출하는 센서를 각각 구비하고, 각 센서에서 검출한 유체공급압력의 이상여부를 판단할 때, 초기라인과 최종라인의 압력절대값으로 비교 판단하는 것이 아니라 초기라인과 최종라인의 압력차값으로 비교 판단함으로써, 설계 변경시 유체공급라인의 공급압력이 변할 때에도 감시제어장치의 이상여부 판단기준값을 재차 변경할 필요가 없어서 유지관리의 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 웨이퍼냉각장비를 보인 예시도이고,
도 2는 본 발명에 의한 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치를 나타낸 회로블록도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 도 2가 적용된 웨이퍼냉각장비를 보인 일예시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 챔버(Chamber) 3: 웨이퍼
5: 웨이퍼 척 7: 유체공급홀
100: 감시제어장치 110: 제 1 압력감지센서
120: 제 2 압력감지센서 130: 키입력수단
140: 표시수단 150: 제어수단
171,175: A/D변환기 200: 웨이퍼냉각장비
201: 압력유지장치 205: 필터(Filter)
210: 압력보상펌프 215: 배기펌프
220: 압력보상밸브 230: 방향전환밸브
235: 개폐밸브 245: 공기압센서
250,255: 솔레노이드밸브 L11: 최종 가스공급라인
L22: 초기 가스공급라인 300: 메인제어기

Claims (5)

  1. 유체공급라인에 설치되어 챔버로 공급되는 유체의 최종 공급압력을 검출하는 제 1 압력감지센서와, 유체공급라인으로 공급되는 유체의 초기 공급압력을 검출하는 제 2 압력감지센서와, 제 1 및 제 2 압력감지센서를 통해 입력되는 압력값을 디지털데이터로 변환하여 각각 표시하는 표시수단과, 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 출력된 압력값을 각각 제공받아 그 차를 계산한 후 미리 설정된 허용압력차값의 범위에 속하는지의 여부를 결정하되, 상기 유체흐름검출부를 통해 유체흐름이 감지될 경우 이상 알람을 발생시킴과 아울러 유체차단 및 반도체제조 공정의 인터록제어신호를 출력하는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 제어장치에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 압력감지센서로부터 출력되는 압력관련 신호를 제공받아 유체가 흐르는지를 검출하는 유체흐름검출부;
    상기 유체공급라인을 통해 유체를 공급할 경우 제 1 및 제 2 압력감지센서를 통해 검출되는 허용압력차의 값을 입력 및 설정하고, 각종 알람발생 기준값을 설정할 경우에는 설정값을 외부 원격감시장치로 제어 또는 자체 제어를 임의로 선택할 수 있는 제어모드선택스위치를 구비한 키입력수단; 및
    상기 키입력수단으로 알람설정 압력기준값을 최대 및 최소 값으로 각각 설정하되, 상기 제 1 및 제 2 압력감지센서에서 출력된 압력값이 상기 최대 또는 최소 압력기준값을 수회이상 연속 벗어났을 경우에 알람신호를 발생하고, 외부 원격감시장치와 연결되어 유체공급라인에서 검출한 압력값을 전송하거나 또는 허용압력차값의 변경 등의 원격제어신호를 상호 통신하는 통신수단을 더 구비한 제어수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어모드선택스위치를 외부 원격감시장치로 선택할 경우, 제어수단은 알람발생시의 동작 기준전압의 입력여부를 체크하는 입력단자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 유체흐름감지센서에서의 측정량의 표시 및 제어장치.
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