KR100812185B1

KR100812185B1 - 반도체 제조용 가스절감장치

Info

Publication number: KR100812185B1
Application number: KR1020070082150A
Authority: KR
Inventors: 박종하
Original assignee: 박종하
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2008-03-12
Also published as: KR20080015753A; WO2008020715A1

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 가스절감창치에 관한 것으로, 반도체 제조시 사용되는 질소(N2)가스 등의 공정가스를 절감하기 위해, 반도체 제조공정에 따라 공정가스의 공급을 제어하고, 압력감지와 전압감지를 통하여 이중으로 가스절감장치의 동작을 제어할 수 있으며, 공정가스의 공급을 중단한 후 반도체 제조장비와 진공펌프사이에 잔존하는 가스불순물의 제거를 위해 공정가스의 공급을 일정시간 연장하며, 가스절감장치의 고장 등의 유사시에도 공정가스를 공급하여 반도체 제조공정이 원활하게 진행되도록 하며, 공정가스공급장치와 연동되어 동작함으로, 반도체 제조장비와의 간섭을 최소화한 반도체 제조용 가스절감장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 반도체 제조용 가스절감장치는 마이크로프로세서(10), 유저인터페이스(11), 시스템인터페이스(12), 타이머(13), 밸브제어부 1(14), 밸브제어부 2(15), 인버터(16), 출력신호비교부(17), 입력신호비교부(18), 압력감지부(19), 전압감지부(20), 밸브 1(21), 밸브 2(22), 질소(N2)가스감지센서부(23)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

반도체 제조장치, 가스절감장치, 공정가스, 질소가스

Description

반도체 제조용 가스절감장치{Gas Saver for Semiconductor Manufacturing}

본 발명은 반도체 제조용 가스절감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조장치에 공급되는 가스의 절감을 위한 가스절감장치에 관한 것이다.

반도체 제조의 특성상 고진공 상태를 유지시키기위한 챔버가 구비되며, 상기 챔버에 반도체 제조공정을 위한 다양한 가스들이 주입된 후 공정이 진행된다.

그러나 상기와 같은 반도체 제조공정에 있어서 제조공정에 사용되는 가스들은 그 폭발 등의 위험성이 존재함으로 제조장치와 별개로 제어가 되는 것이 대부분이었다.

따라서, 반도체 제조장치가 운용되지 않을 때에도 제조공정에 사용되는 가스들이 작업챔버로 공급되거나, 방출을 위한 방출 장치에 공급되는 일이 빈번히 발생하여 반도체 제조 비용이 상승하는 일이 많았다.

이에 따라, 대한민국 공개특허 10-2004-0075644호(반도체 제조장치)는 반도체 웨이퍼를 가공하기 위한 공정가스가 제공되는 공정챔버와, 상기 공정챔버 내의 상기 공정가스의 양을 조절하여 상기 공정챔버 내의 압력을 조절하기 위한 펌프와, 상기 공정챔버와 상기 펌프 사이에 개재되어 상기 공정챔버에서 상기 펌프로 제공되는 상기 공정가스의 양을 조절하기 위한 밸브를 갖는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 공정챔버 내의 압력을 감지하기 위한 압력감지부와; 상기 밸브의 개방을 입력하기 위한 사용자 입력용 입력부와; 상기 밸브의 개페가 조절되도록 상기 밸브를 제어하는 밸브제어부와; 상기 압력감지부를 통한 감지결과 상기 공정챔버 내의 압력이 소정레벨 이상인 경우, 상기 입력부를 통해 밸브개방입력신호가 입력되거나 상기 시스템 제어부로부터 상기 밸브 개방제어신호가 전송되더라도 상기 밸브가 개방되지 않도록 인터록 신호를 발생하고, 상기 공정챔버 내의 압력이 소정레벨 미만인 경우, 상기 밸브개방입력신호 혹은 상기 밸브개방제어신호에 따라 상기 밸브가 개방되도록 상기 밸브제어부를 제어하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치를 제공한다.

그러나 상기 반도체 제조장치는 터보펌프의 팬을 보호하기 위해 작업챔버내부의 압력을 감지하여 밸브를 제어함으로서 작업챔버내부의 압력이 일정치 이하로 감소되면 가스를 공급하여 터보펌프의 팬을 보호하기 위해 상시 가스를 공급함으로써 질소(N2)가스 등의 공정가스의 손실이 많은 단점이 있었다.

또한, 작업챔버내의 압력을 감지하는 압력감지부의 고장으로 인해 공정가스의 공급이 제대로 이루어지지 않아 반도체 제조공정을 지연시키는 등의 문제점도 발생하였다.

따라서 본 발명은 반도체 제조시에 사용되는 공정가스의 절감을 위해, 마이크로프로세서(10), 유저인터페이스(11), 시스템인터페이스(12), 타이머(13), 밸브제어부 1(14), 밸브제어부 2(15), 인버터(16), 출력신호비교부(17), 입력신호비교 부(18), 압력감지부(19), 전압감지부(20), 밸브 1(21), 밸브 2(22), 질소(N2)가스감지센서부(23)로 구성된 반도체 제조용 가스절감장치를 제공한다.

본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치는 반도체 제조시 사용되는 질소(N2)가스 등의 공정가스를 절감하기 위해, 반도체 제조공정에 따라 공정가스의 공급을 제어하고, 압력감지와 전압감지를 통하여 이중으로 가스절감장치의 동작을 제어할 수 있는 반도체 제조용 가스절감장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정가스의 공급을 중단한 후 반도체 제조장비와 진공펌프사이에 잔존하는 가스불순물의 제거를 위해 공정가스의 공급시간을 연장하며, 가스절감장치의 고장으로 인한 유사시에도 공정가스를 공급하여 반도체 제조공정이 원활하게 진행되도록 하는 반도체 제조용 가스절감장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정가스공급장치와 연동되어 동작함으로, 반도체 제조장비와의 간섭을 최소화한 반도체 제조용 가스절감장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치는 마이크로프로세서(10), 유저인터페이스(11), 시스템인터페이스(12), 타이머(13), 밸브제어부 1(14), 밸브제어부 2(15), 인버터(16), 출력신호비교부(17), 입력신호비교부(18), 압력감지부(19), 전압감지부(20), 밸브 1(21), 밸브 2(22), 질소(N2)가스감지센서부(23)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치를 제공함으로써, 반도체 제조공정에 따라 공정가스의 공급을 제어하고, 압력감지와 전압감지를 통하여 이중으로 가스절감장치의 동작을 제어할 수 있는 효과가 있으며, 공정가스의 공급을 중단한 후 반도체 제조장비와 진공펌프사이에 잔존하는 가스불순물의 제거를 위해 공정가스의 공급시간을 연장하며, 가스절감장치의 고장으로 인한 유사시에도 공정가스를 공급하여 반도체 제조공정이 원활하게 진행되도록 하는 효과가 있다.

또한 공정가스공급장치와 연동되어 동작함으로, 반도체 제조장비와의 간섭을 최소화한 반도체 제조용 가스절감장치를 제공하는 효과도 있다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 가스절감장치에 대해 당업자가 용이하게 실시할수 있도록 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치의 구성도이다.

도 1을 참조하여 상세히 설명하면, 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치는 도면에 도시된 바와 같이 반도체 제조장치의 일부인 시스템을 제어하기 위한 시스템제어부(24), 사용자로 하여금 데이터의 입/출력 및 공정상태를 알 수 있는 사용자 입/출력부(25), 반도체 제조공정에 필요한 질소(N2)가스를 포함한 다양한 가스를 공급하기 위한 공정가스공급장치(26) 및 진공펌프(27)에 연결되어 있다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 가스절감장치는 시스템의 전반적인 제어를 담당하는 마이크로프로세서(10); 사용자 입/출력부(25)로부터 입력되는 데이터 및 사용자 입/출력부(25)로 출력되는 데이터를 처리하는 유저인터페이스(11); 시스템을 제어하기 위한 시스템제어부(24)로부터 입력되는 자료를 처리하며, 처리된 자료를 출력하기 위한 시스템인터페이스(12); 질소(N2)가스의 공급이 일시에 중단되어, 반도체제조장비와 진공펌프(27) 사이에 잔존하는 가스 불순물들이 진공펌프(27) 내에서 질소(N2)가스의 공급없이 배출되는 것을 방지하기 위해 질소(N2)가스의 공급시간을 연장하고, 질소(N2)가스를 공급하여 잔존하는 가스 불순물을 외부로 방출하도록 하는 타이머(13); 진공펌프(27)에 질소를 공급하는 주밸브인 밸브 1(21)을 제어하는 밸브제어부 1(14); 주밸브인 밸브 1(21)이 고장에 의해 작동되지 않을 때 진공펌프에 질소(N2)가스를 공급하기 위한 보조적인 밸브 2(22)를 제어하기 위한 밸브제어부 2(15), 밸브제어브 1(14)에서 출력된 신호를 반전시키는 인버터(16); 밸브 1(21)의 작동여부와 질소(N2)가스감지센서부에서 감지되는 값을 비교하는 출력신호비교부(17); 압력감지부(19)에서 입력되는 두개의 압력신호 및 전압감지부(20)에서 입력되는 두개의 전압신호를 각각 비교한 후, 비교된 압력신호 및 전압신호를 비교하는 입력신호비교부(18); 반도체 제조장비에 공급되는 가스의 제어를 위한 에어밸브에 구비되어 에어밸브의 작동을 감지하는 압력감지부(19); 공정가스공급장치(26)에 구비되어 공정가스공급장치(27)의 전압을 감지하는 전압감지부(20); 진공펌프(27)에 공급되는 질소(N2)가스를 제어하기 위한 밸브 1(21), 상기 밸브 1(21)이 고장으로 인하여 동작되지 않을 때 사용되는 밸브 2(22),상기 밸브 1(21)을 통하여 진공펌프(27)에 제공되는 질소(N2)가스를 감지하는 질소(N2)가스감지센서부(23)로 구성된다.

상기 마이크로프로세서(10)는 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치의 전반적인 제어를 담당하게 되는데, 시스템제어부(24)로부터 입력되는 명령을 수행하며, 사용자 입/출력부(25)로부터 입력되는 데이터의 처리 및 처리결과를 사용자 입/출력부(25)로 전송하는 것과 같은 전반적인 제어를 담당하며, 진공펌프(27)에 공급되는 질소(N2)가스를 제어하기 위한 밸브 1(21)의 제어를 밸브제어부 1(14)로 하여금 수행하도록 하며, 상기 밸브 1(21)이 고장으로 인하여 동작되지 않을 때 사용되는 밸브 2(22)의 제어를 밸브제어부 2(15)로 하여금 수행하도록 한다.

또한 상기 압력감지부(19)로부터 감지되는 두개의 압력신호를 비교한 압력신호비교값과, 전압감지부(20)로부터 감지되는 두개의 전압신호를 비교한 전압감지신호비교값을 입력받아 비교하는 입력신호비교부(18)에서 처리한 비교값을 마이크로프로세서(10)로 입력받아 처리하게 되며, 밸브제어부 1(14)로부터 인버터(16)로 전달된 신호는 역전되어 밸브 1(21)로 전달된다. 상기와 같이 역전된 신호로 인해 밸브 1(21)가 동작하게 되고 질소(N2)가스가 진공펌프(27)로 공급되며, 이때 질소가스감지센서부(23)에의해 질소(N2)가스의 흐름이 감지되며, 상기 밸브 1(21)의 동작여부와 질소가스감지센서부(23)에 의해 감지된 신호는 출력신호비교부(17)에 의해 비교되어 밸브제어부 2(15)에 의해 밸브 2(22)의 동작을 제어하게 된다.

또한 상기 타이머(13)는 공정가스공급장치(26)의 동작이 멈추게 되어 공정가스의 공급을 멈추어야 할 때, 반도체 제조장비와 진공펌프(27)사이에 잔존하는 가스 불순물이 질소(N2)가스의 공급 없이 진공펌프(27)를 통하여 외부로 방출됨으로 진공펌프(27)의 내부에 응집되거나, 스크러버 및 폐기가스 처리장치로 이송되는 관로의 내부 벽면에 응집하는 문제점을 해소하기 위해 공정가스공급장치(26)의 동작이 멈추게 되어도 잔존하는 가스 불순물이 방출되도록 질소(N2)가스를 공급하는 시간을 연장하도록 한다.

또한 반도체 제조공정에 사용하는 공정가스의 특징상 폭발 등의 위험부담으로 인해 에어밸브를 사용하여 공정가스를 제어하게 되는데, 상기 압력감지부(19)는 이러한 에어밸브의 일측에 구비되어 공정가스의 제어를 위해 공기가 이송되거나 차단되는 공기의 압력을 감지하기 위해 압력스위치나 압력센서로 구비되는 것이 바람직하며, 압력감지부(19)의 고장으로 인한 오동작을 방지하기 위해 압력스위치와 압력센서 또는 압력스위치 및 압력센서의 동일한 수단으로 두개로 구성된다. 이는 두개의 감지수단으로부터 입력된 신호의 비교를 통하여 압력감지부의 고장 및 오동작을 확인할 수 있으며, 두개의 감지수단 중 하나가 고장나도 나머지 하나로 작동 유무를 판단할 수 있으므로 반도체 제조공정에 영향을 미치는 것을 최소화하기 위함이다.

또한 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치의 오동작을 방지하기 위해 공정가스공급장치(26)의 전원을 감지하는 전원감지부(20)를 통하여 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치의 동작을 제어하게 되는데, 상기 전원감지부(2)는 SSR(Soild State Relay)를 사용하여 공정가스공급장치(26)의 전원의 동일한 부분에서 두개의 신호를 감지하여 비교함으로써, 오동작을 방지하게 된다.

이는 전설한 압력감지부(19)와 병행하여 구비됨으로써, 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치의 오동작을 이중으로 방지하게 된다.

또한 상기 인버터(16)는 밸브제어부 1(14)로부터 전송되는 신호를 역전시켜 밸브 1(21)에 전송하게 되는데, 밸브 1(21)는 N.O(Normal Open)밸브임으로 밸브제어부 1(14)로부터 발생되는 신호와 역으로 동작해야 하기 때문이다. 예를 들어 밸브제어부 1(14)로부터 진공펌프(27)에 질소(N2)가스를 공급할 것을 밸브 1(21)에 명령하면, 밸브 1(21)은 밸브를 개방하여 질소(N2)가스를 공급해야 함으로, 밸브 1(21)는 전원이 인가되지 않아야 한다. 따라서 인버터(16)를 통하여 신호를 역전시켜 주어야 한다.

상기와 같이 인버터(16)를 통하여 신호를 역전시켜 주는 이유는 본 발명의 반도체 제조용 공정가스 절감장치의 고장으로 인하여 반도체 제조공정에 영향을 미치지 않게 하기 위해, 고장시에 진공펌프(27)에 본 발명의 반도체 제조용 공정가스 절감장치의 동작과 상관없이 질소(N2)가스를 공급하기 위함이다.

또한 상기 진공펌프(27)에 질소(N2)가스를 공급하는 밸브 1(21)이 고장으로 인하여 동작되지 않을 때 밸브 2(22)를 개별적으로 동작시켜 진공펌프(27)에 질소(N2)가스를 공급한다. 상기 밸브 2(22)는 밸브제어부 2(15)에 의해 제어되며, 비상시에 사용되는 밸브이므로 공정가스공급장치(26)의 작동에 따라 공정가스를 진공펌프(27)에 공급하면 된다. 따라서 밸브 2(15)는 인버터(16) 없이 바로 밸브제어부 2(15)에 의해 제어된다.

상기와 같은 밸브 2(22)의 작동여부는 밸브 1(21)의 작동여부와 밸브 1(21)으로 부터 진공펌프(27)로 이송되는 질소가 질소가스감지센서부(23)에서 감지되어 출력신호비교부(17)로 전송되어 비교된 후 두개의 신호가 일치하지 않으면 밸브 1(21)의 고장 및 오동작을 판별하여 밸브 2(22)의 동작여부를 결정하게 된다.

상기와 같은 일련의 동작을 반복하여 본 발명의 반도체 제조용 공정가스 절감장치를 완성하게 된다.

도 2는 본 발명의 반도체 제조용 가스절감장치의 제어흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10 : 마이크로프로세서 11 : 유저인터페이스

12 : 시스템인터페이스 13 : 타이머

14 : 밸브제어부 1 15 : 밸브제어부 2

16 : 인버터 17 : 출력신호비교부

18 : 입력신호비교부 19 : 압력감지부

20 : 전압감지부 21 : 밸브 1

22 : 밸브 2 23 : 질소(N2)감지센서부

Claims

반도체 제조장치의 일부인 시스템을 제어하기 위한 시스템제어부(24), 사용자로 하여금 데이터의 입/출력 및 공정상태를 알 수 있는 사용자 입/출력부(25), 반도체 제조공정에 필요한 질소(N2)가스를 포함한 다양한 가스를 공급하기 위한 공정가스공급장치(26) 및 진공펌프(27)에 연결되는 반도체 제조용 가스절감장치에 있어서,

시스템의 전반적인 제어를 담당하는 마이크로프로세서(10);

상기 마이크로프로세서(10)에 사용자로 하여금 데이터를 입/출력할 수 있는 유저인터페이스(11);

상기 마이크로프로세서(10)에 시스템을 제어하기 위한 데이터를 입/출력하기 위한 시스템인터페이스(12);

상기 마이크로프로세서(10)에 의해 질소(N2)가스의 공급이 일시에 중단되어, 반도체제조장비와 진공펌프(27) 사이에 잔존하는 가스 불순물들이 진공펌프(27) 내에서 질소(N2)가스의 공급없이 배출되는 것을 방지하기 위해 질소(N2)가스의 공급시간 연장하고, 질소(N2)가스를 공급하여 잔존하는 가스 불순물을 외부로 방출하도록 하는 타이머(13);

진공펌프(27)에 질소를 공급하는 주밸브인 밸브 1(21)을 제어하는 밸브제어부 1(14);

상기 주밸브인 밸브 1(21)이 고장으로 인하여 작동되지 않을 때 진공펌프에 질소(N2)가스를 공급하기 위한 보조적인 밸브 2(22)를 제어하기 위한 밸브제어부 2(15);

상기 밸브제어부 1(14)에서 출력된 신호를 역전시켜 밸브 1(21)에 전송하는 인버터(16);

밸브 1(21)의 작동여부와 질소(N2)가스감지센서부에서 감지되는 값을 비교하는 출력신호비교부(17);

압력감지부(19)와 전압감지부(20)에서 전송되는 압력신호 및 전압신호를 비교하는 입력신호비교부(18),

반도체제조용 공정가스공급장치에 연결되며, 두개의 압력신호를 입력받아 상기 입력신호비교부(18)에 전송하는 압력감지부(19);

반도체제조용 공정가스공급장치의 전원에 연결되어, 두개의 전압신호를 입력받아 상기 입력신호비교부(18)에 전송하는 전압감지부(20);

진공펌프(27)에 공급하는 질소(N2)가스를 제어하기 위한 N.O(Normal Open)밸브로 구성된 밸브 1(21);

상기 밸브 1(21)의 고장으로 인해 작동이 불가능할 때, 진공펌프(27)에 공급되는 질소(N2)가스를 제어하는 밸브 2(22); 및

상기 밸브 1(21)에서 진공펌프로 공급되는 질소(N2)가스를 감지하는 질소가스감지센서부(23)로 구성되는 것을 특징으로하는 반도체 제조용 가스절감장치.
제 1항에 있어서,

상기 출력신호비교부(17)는 밸브 1(21)의 작동여부와 질소(N2)가스감지센서부(23)에서 감지된 신호를 비교하여 밸브 2(22)의 작동여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스절감장치.
제 1항에 있어서, 상기 압력감지부(19)는 반도체 제조용 공정가스공급장치에서 반도체 제조용 공정가스를 제어하는데 사용되는 에어밸브에 구비되어 에어밸브를 제어하기 위한 공기의 흐름을 감지하는 두개의 압력감지스위치 및 압력센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스절감장치.
제 1항에 있어서, 상기 전압감지부(20)는 반도체 제조용 공정가스를 공급하는 공정가스공급장치(26)의 전원에 연결되어 동일한 부분에서 두개의 신호를 감지하기 위한 SSR(Solid State Relay)로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 가스절감장치.