KR20060072529A - 반도체 제조 설비에 이용되는 정전용량형 압력측정센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징 내부에 형성된 다이아프램(Diaphram)과 다이아프램으로부터 소정 거리 이격되어 형성된 고정 전극 사이의 정전용량의 변화를 측정함으로써 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버 내의 압력을 측정하는 정전용량형 압력측정센서로서, 다이아프램과 고정 전극 사이에는 다이아프램이 변형되기 전의 압력인 기준압력을 별도로 측정하여 전기 신호로 변환시키는 기준압력측정센서가 더 형성되는 것을 특징으로 한다. 한편, 하우징 외벽에는 기준압력측정센서와 전기적으로 연결되어 전기 신호에 따라 기준압력을 소정의 단위를 가진 수치로 나타내는 디스플레이 장치가 더 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 기준압력측정센서가 진공 유지 약재에 의해 진공 상태로 형성된 제 2 공간의 기준압력을 별도로 측정하고, 이와 연결된 디스플레이 장치가 기준압력측정센서로부터 전달된 전기 신호에 따라 기준압력을 소정의 수치로 나타낸다. 따라서, 작업자가 제 2 공간의 기준압력 변화를 수시로 점검함으로써, 진공 유지 약재의 자연소모로 인한 기준압력이 달라짐으로 인해 발생되는 정전용량형 압력측정센서의 측정 오류 발생을 방지한다.

정정용량, 압력측정센서, 다이아프램, 기준압력, 디스플레이장치

Description

반도체 제조 설비에 이용되는 정전용량형 압력측정센서{Static Capacitance Type Pressure Gauge for Semiconductor Manufacturing Equipment}

도 1은 종래 기술에 따른 정전용량형 압력측정센서를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서의 외관을 나타낸 측면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1, 101: 정전용량형 압력측정센서 2, 102: 하우징

3, 103: 다이아프램 4, 104: 절연체

5, 105: 연결부 6, 106: 약재 주입부

7, 107: 고정 전극 7a, 107a: 중앙 전극

7b, 107b: 에지 전극 8: 배플

9, 109: 전선 삽입부 10, 110: 전선

11, 111: 제 1 공간 12, 112: 제 2 공간

13: 기준압력측정센서 14: 디스플레이 장치

본 발명은 정전용량형 압력측정센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정의 단위 공정을 진행시키기 위한 공정 챔버에 설치되어 진공 펌프에 의해 변화되는 공정 챔버 내의 압력을 측정하는 반도체 제조 설비에 이용되는 정전용량형 압력측정센서에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정에서는 공정 챔버 내부를 진공 펌프에 의해 고진공 상태로 형성시킨 후에 소정의 단위 공정을 진행시키고 있으며, 이로 인해 공정 챔버에는 대부분 공정 챔버 내부와 연결되어 내부의 압력을 측정하는 압력측정센서가 설치되어 있다.

여기서, 반도체 제조 설비에 가장 많이 사용되는 압력측정센서 중 하나로는 정전용량형 압력측정센서가 있으며, 이는 메탈(Metal)로 제조된 다이아프램(Diaphram)을 이용하여 다이아프램과 소정 거리 이격된 위치에 형성된 고정 전극판 사이에 발생되는 정전용량의 변화를 측정함으로써, 압력을 측정한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 반도체 제조 설비에 이용되는 종래 기술에 따른 정전용량형 압력측정센서의 구조를 간략하게 살펴본 후, 그를 이용하여 공정 챔버 내의 압력을 측정하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 1을 종래 기술에 따른 정전용량형 압력측정센서를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 정전용량형 압력측정센서(101)는 하우징(102)에 의해 밀봉 된 구조로서, 하우징(102) 내부에는 메탈로 이루어진 다이아프램(103)과 다이아프램(103)으로부터 소정 거리 이격된 위치에 고정 전극(107)이 형성되어 있고, 이들은 제어 장치와 연결된 전선(110)을 통해 고정 전극(107)에 전압이 가해짐으로써 서로 대전되어 소정의 정전용량값을 갖는다. 이 때, 전선(110)은 전선 삽입부(109)를 통해 하우징(102) 내부로 삽입된다.

그리고, 하우징(102) 내부는 다이아프램(103)에 의해 제 1 공간(111)과 제 2 공간(112)으로 나뉘어져 있고, 제 2 공간(112)은 다시 고정 전극(107)을 지지하는 절연체(104)에 의해 나뉘어져 있다. 여기서, 제어 장치는 정전용량형 압력측정센서 내에 형성될 수도 있고, 분리된 개체로 형성될 수도 있다.

한편, 절연체(104)는 다이아프램(103)과 절연체(104) 사이의 공간을 게터링(Gettering)시키는 케미컬 게터 펌프(Chemical Getter Pump) 수단으로 이용되는데, 케미컬 게터 펌프는 사실상 펌프라기 보다는 가스 제거제로서 다이아프램(103)과 절연체(104) 사이의 제 2 공간(112)를 고진공으로 유지하기 위한 수단으로 사용된다.

즉, 약재 주입부(106)를 통해 그 공간에 화학적으로 활성화된 진공유지약재를 투입하여 그 공간 내에 존재하는 가스를 흡착 및 제거하는 게터링 작업을 시행함으로써, 그 공간은 고진공 상태에 놓여지게 되는데, 그 때의 압력이 그 공간의 기준압력이 된다. 이 때, 사용되는 진공유지약재로는 Zr(Zirconium), Ti(Thallium) 등의 파우더가 있다.

따라서, 이와 같은 구성을 갖는 정전용량형 압력측정센서(101)는 하우징 (102)의 일측에 형성된 연결부(105)가 반도체 제조 설비의 공정 챔버에 체결됨으로써, 공정 챔버 내부와 제 1 공간(111)이 서로 연결된다. 이에 따라, 연결부(105)를 통해 제 1 공간(111) 내부로 소정의 가스가 주입되면, 다이아프램(103)의 형태가 변형되어 고정 전극(107)과 다이아프램(103) 사이의 거리가 좁혀지게 됨으로써, 다이아프램(103)과 고정 전극(107) 사이의 정전용량은 증가된다. 이 때, 제 1 공간(111)으로 주입된 소정의 가스에 포함된 이물질은 연결부(105)의 내측 입구에 형성된 배플(108)에 의해 걸러진다.

이에, 제어 장치에서 고정 전극(107)에 연결된 전선(110)을 통해 정전용량값을 측정하여 변화된 정전용량값을 계산함으로써, 기준압력에 대한 변화된 압력값을 계산한다.

그러나, 이와 같은 구성을 갖는 정전용량형 압력측정센서(101)는 다이아프램(103)과 고정 전극(107) 사이에 투입되어 있는 진공유지약재가 시간이 지남에 따라 점차적으로 소모될 수 있다. 이에, 기준압력이 달라진 상태에서 정전용량형 압력측정센서(101)가 공정 챔버 내의 압력을 측정하게 되면, 달라진 기준압력으로 인한 측정 압력의 오류가 발생된다.

따라서, 종래 기술에 따른 정전용량형 압력측정센서(101)는 진공유지약재의 소모로 인해 측정된 압력에 오류가 발생될 수 있고, 이로 인해 반도체 제조 공정 시 불량품이 발생되거나, 공정 중 에러 발생으로 인한 공정 시간 지연 등의 문제점이 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명은 다이아프램과 고정 전극 사이에 투입된 진공유지약재의 소모로 인해 기준압력의 이상이 발생되더라도, 공정 챔버 내의 측정압력 오류발생으로 인한 불량품 발생 및 공정 중 에러 발생으로 인한 공정 시간 지연 등의 문제점이 발생되지 않도록 하는 정전용량형 압력측정센서를 제공하고자 한다.

본 발명은 하우징 내부에 형성된 다이아프램(Diaphram)과 다이아프램으로부터 소정 거리 이격되어 형성된 고정 전극 사이의 정전용량의 변화를 측정함으로써 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버 내의 압력을 측정하는 정전용량형 압력측정센서로서, 다이아프램과 고정 전극 사이에는 다이아프램이 변형되기 전의 압력인 기준압력을 별도로 측정하여 전기 신호로 변환시키는 기준압력측정센서가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서는 하우징 외벽에 기준압력측정센서와 전기적으로 연결되어 전기 신호에 따라 기준압력을 소정의 단위를 가진 수치로 나타내는 디스플레이 장치가 더 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서의 외관을 나타낸 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서(1)는 이를 밀봉 하는 하우징(2)과, 하우징(2) 내부에 형성되고 메탈로 이루어진 다이아프램(3)과, 다이아프램(3)으로부터 소정 거리 이격되어 형성된 고정 전극(7)과, 고정 전극(7)을 지지하는 절연체(4)를 포함한다.

그리고, 하우징(2)의 내부는 다이아프램(3)에 의해 제 1 공간(11)과 제 2 공간(12)으로 분리되어 있고, 하우징(2)에는 반도체 제조 설비의 공정 챔버와 연결되는 연결부(5)와, 다이아프램(3)과 절연체(4) 사이의 제 2 공간(12)을 고진공상태로 유지하기 위한 진공유지약재가 투입되는 약재 주입구(6), 및 제어 장치와 연결된 전선이 고정 전극(7)에 연결되기 위해 삽입되는 삽입구(9)가 형성되어 있다.

여기서, 고정 전극(7)은 원판 형상으로서, 중앙은 (+)전하가 형성된 중앙 전극(7a)과 가장 자리 부위에는 (-)전하가 형성된 에지 전극(7b)으로 이루어져 있다. 그리고, 다이아프램(3)과 고정 전극(7)은 서로 대전된 상태이다. 그리고, 연결부(5)의 내측 입구에는 공정 챔버로부터 가스가 주입되는 경우 제 1 공간(11)으로 이물질까지 주입되지 않도록 이물질을 차단시키는 배플(Baffle)(8)이 형성되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서(1)는 종래 기술에 따른 정전용량형 압력측정센서(도 1의 101)와는 달리, 다이아프램(3)과 고정 전극(7) 사이에 기준압력을 별도로 측정하여 전기 신호로 변환시키는 기준압력측정센서(13)가 더 형성되어 있다.

그리고 도 3을 참조하면, 하우징(2) 외벽에는 기준압력측정센서(13)와 전기적으로 연결되어 전기 신호에 따라 기준압력을 소정의 단위를 가진 수치로 나타내는 디스플레이 장치(14)가 더 형성되어 있다. 여기서, 디스플레이 장치(14)는 전기 신호에 따라 기준압력을 나타낼 뿐만 아니라, 기준압력이 소정 수치 이하이면 경고 램프를 온(On)시키거나 경고음을 발생시킬 수도 있다.

이에, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서(1)는 실시간으로 기준압력측정센서(13)가 다이아프램(3)과 고정 전극(7) 사이의 기준압력을 측정하고, 이에 따라 디스플레이 장치(14)가 전기 신호에 따른 기준압력을 소정의 단위를 가진 수치로 나타냄으로써, 작업자가 기준압력을 수시로 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서(1)는 종래 기술에 따른 정전용량형 압력측정센서(도 1의 101)와는 달리, 다이아 프램(3)과 고정 전극(7) 사이의 제 2 공간(112)을 고진공으로 유지하기 위해 투입된 진공유지약재가 소정 시간이 경과됨에 따라 소모되어 기준압력에 변화가 발생되는 경우, 작업자가 디스플레이 장치(14)통해 즉시 이를 확인하여 조치를 취할 수 있다. 이에, 기준 압력 변화로 인한 반도체 제조 공정 중의 에러 발생 및 이로 인한 공정 지연 등의 공정 손실이 발생되지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서는 다이아프램과 고정 전극 사이의 기준압력을 별도로 측정하는 기준압력측정센서와, 이와 연결되어 기준압력을 소정의 단위를 가진 수치로 나타내는 디스플레이 장치가 더 형성되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 정전용량형 압력측정센서는 작업자가 디스플레이 장치를 통해 기준압력을 수시로 확인할 수 있고, 이에 따라 다이아프램과 고정 전극 사이의 제 2 공간을 고진공 상태로 만들기 위해 투입되는 진공유지약재의 소모로 인해 기준압력이 달라지는 것을 작업자가 즉시 확인하여 조치를 취할 수 있다.

이에, 진공유지약재가 소모되어 기준압력이 달라지더라도, 측정 압력의 오류 발생으로 인한 불량품 발생, 및 공정 중 에러 발생으로 인한 공정 시간 지연 등의 문제점이 발생되지 않는다.

Claims (2)

1. 하우징 내부에 형성된 다이아프램(Diaphram)과 상기 다이아프램으로부터 소정 거리 이격되어 형성된 고정 전극 사이의 정전용량의 변화를 측정함으로써 소정의 단위 공정이 이루어지는 공정 챔버 내의 압력을 측정하는 압력을 측정하는 정전용량형 압력측정센서에 있어서,

   상기 다이아프램과 상기 고정 전극 사이에는 상기 다이아프램이 변형되기 전의 압력인 기준압력을 별도로 측정하여 전기 신호로 변환시키는 기준압력측정센서가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 압력측정센서.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징 외벽에는 상기 기준압력측정센서와 전기적으로 연결되어 상기 전기 신호에 따라 상기 기준압력을 소정의 단위를 가진 수치로 나타내는 디스플레이 장치가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 압력측정센서.

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