KR20060118900A - 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템 - Google Patents

반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템 Download PDF

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KR20060118900A
KR20060118900A KR1020050041333A KR20050041333A KR20060118900A KR 20060118900 A KR20060118900 A KR 20060118900A KR 1020050041333 A KR1020050041333 A KR 1020050041333A KR 20050041333 A KR20050041333 A KR 20050041333A KR 20060118900 A KR20060118900 A KR 20060118900A
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Abstract

반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템을 제공한다. 상기 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템은 반응로에 연통된 가스배기유로와, 상기 가스배기유로 상에 설치된 산소센서 및 상기 산소센서 외면에 장착되며, 상기 산소센서 외면을 가열하며, 상기 산소센서 외면을 감싸는 제 1유체유로와, 상기 제 1유체유로와 연결되는 제 2유체유로와, 상기 제 1,2유체유로로 순수를 공급하는 순수공급부와, 상기 2유체유로에 설치되며 상기 순수를 가열하는 히터와, 상기 제 2유체유로 소정 위치에 설치되며 상기 순수의 온도를 감지하는 복수개의 온도센서들 및 상기 온도센서들로부터 온도값들을 전송받아 상기 히터의 구동을 제어하는 제어부로 구성된 가열부를 구비할 수 있다.

Description

반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템{OXYZEN SENSOR HEATING SYSTEM OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT}
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 2에 도시된 제 1유체유로를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선 I-I’를 따르는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템의 동작을 보여주는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템의 다른 실시예에 따른 동작을 보여주는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템의 또 다른 실시예에 따른 동작을 보여주는 회로도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
100 : 제 1유체유로
200 : 제 2유체유로
300 : 산소센서
410 : 제 1온도센서
420 : 제 2온도센서
500 : 순수공급부
800 : 히터
900 : 히터구동제어부
본 발명은 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템에 관한 것으로, 산소센서로의 가열온도를 균일하게 할 수 있도록 한 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대기압하에서 설비구동이 이루어지는 급속열처리(Rapid Thermal Processing)설비들, 특히 RTN(Rapid Thermal Nitridation), RTA(Rapid Thermal implant Anneal) 등의 공정을 진행 할 때 널리 사용되는 설비들은 공정 진행시 외부 공기의 유입을 최대한 억제하고, 외부공기가 유입되더라도 수초 이내에 배기라인을 통해 이들을 외부로 배기시켜주어 공정 진행에 영향이 미치치 않도록 하고 있다.
상기와 같은 종래의 급속열처리와 같은 반도체 제조설비는 웨이퍼의 인입과 인출이 이루어지고 공정이 진행되는 반응로와, 반응로와 연통되어 반응로 내에 가스를 공급하는 가스공급유로가 설치되고, 공정 진행 후 반응로 내의 가스를 배기하 기 위한 제 1배기라인과, 공정진행시 반응로내의 산소농도를 검출하기위한 산소센서가 설치된 제 2배기라인으로 구성된다.
특히, 제 2배기라인에는 산소농도를 검출하기 위한 산소센서와, 배기되는 가스의 유량을 조절하는 유량조절기와, 가스를 배기시키도록 펌핑하는 모터가 설치된다.
여기서 공정 진행시 배기되는 배기가스의 산소농도를 검출하는 산소센서는 열식 산소센서로, 산소센서본체 외부에 300℃이상으로 가열하기 위한 히팅자켓이 외감되어 설치된다.
이러한 산소센서는 일반적으로 300℃∼600℃의 온도범위에서 정상적으로 작동하는 정상온도범위를 갖는다.
즉, 단위체적당 공기밀도가 높아지면 공기의 약 21%를 점유하는 산소밀도가 높아지므로 아주 적은 양의 산소 유랑도 검출할 수 있다.
그러나, 산소센서본체 외부에 외감된 히팅자켓이 정상적을 설치되지 않거나, 오작동을 하거나, 파손됨으로 인해 산소센서로 상기와 같은 정상온도범위를 제공하지 못하게 되면, 예컨대, 히팅자켓의 가열온도가 300℃이하의 온도로 낮아지면 산소센서가 오작동을 하게 되어 정확한 산소농도를 검출할 수 없게 된다.
특히, 산소농도의 검출이 부정확해지면 산소농도를 10ppm 정도로 관리하고 있는 현재 급속열처리 설비에서 외부로 산소가 누설되는 공정사고를 유발하는 문제점이 있다.
또한, 작업자는 상기와 같은 사고발생시 히팅자켓의 가열온도변화를 실시간 으로 확인할 수 없다.
따라서, 정상적인 공정을 진행하기 위한 산소농도 기준치를 관리 할 수 없게 되고, 상기와 같이 산소센서의 오작동으로 인해 산소가 설비 외부로 누설되어 공정사고를 유발하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산소센서 외면에 상기의 히팅자켓과 같은 유체유로를 설치하며, 상기 유체유로에서 가열되어 유동되는 순수의 가열온도와 유량을 균일하게 하여 상소센서로의 가열온도를 균일하게 하도록 한 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 가열온도를 감지하는 온도센서들의 동작이상유무를 즉시 확인하여 공정을 즉시 중지시킴으로써 산소센서의 오동작과, 이로 인한 공정사고를 미연에 방지하도록 한 반도체 제조설비의 산소센서 가열시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 일 실시예에 있어서, 반응로에 연통된 가스배기유로와, 상기 가스배기유로 상에 설치된 산소센서 및 상기 산소센서의 외면에 장착되 며, 상기 산소센서를 가열하는 가열부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가열부는 상기 산소센서의 외면을 감싸는 제 1유체유로와, 상기 제 1유체유로와 연결되는 제 2유체유로와, 상기 제 1,2유체유로로 순수를 공급하는 순수공급부와, 상기 2유체유로에 설치되며 상기 순수를 가열하는 히터와, 상기 제 2유체유로 소정 위치에 설치되며 상기 순수의 온도를 감지하는 복수개의 온도센서들 및 상기 온도센서들로부터 온도측정값들을 전송받아 상기 히터의 구동을 제어하는 히터구동제어부를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 제 2유체유로 상에 유량센서가 설치되며, 상기 히터구동제어부에는 상기 유량센서로부터 소정의 전기적 신호를 전송받아 상기 순수의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 히터구동제어부에는 상기 온도센서들의 동작을 실시간 감지하여, 상기 온도센서들 중 적어도 어느 하나가 이상동작을 하면 공정을 중지하는 센서제어부를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 센서제어부는 상기 온도센서들의 동작을 가시적으로 표시해주는 표시기와 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 센서제어부는 공정 중지시 경보를 알리는 경보기와 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 반도체 제조설비용 가열시스템 의 일 실시예를 설명하도록 한다.
도 1을 참조로 하면, 상기 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템은 반응로(110)에 연통된 가스배기유로(120)와, 상기 가스배기유로(120) 상에 설치된 산소센서(300) 및 상기 산소센서(300)의 외면에 장착되어 상기 산소센서(300)를 가열하는 가열부를 구비한다.
상기 가열부는 상기 산소센서(300)가 삽입하도록 된 중공형상의 제 1유체유로(100)와, 상기 제 1유체유로(100)에 연결되는 제 2유체유로(200)와, 상기 제 1,2유체유로(100, 200)에 순수(10)를 공급하는 순수공급부(500)로 구성될 수 있다.
상기 제 2유체유로(200)에는 복수개의 온도센서(410, 420)들이 설치될 수 있다. 상기 제 2유체유로(200)에는 상기 순수(10)를 소정 온도로 가열하는 히터(800)가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 온도센서들(410, 420)로부터 온도측정값들을 전송받아 상기 히터(800)의 구동을 제어하는 히터구동제어부(900)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제 1유체유로(100)는 중공형상의 몸체부(101)가 마련되고, 상기 몸체부(101) 내에는 상기 산소센서(300)가 삽입되도록 삽입부(102)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 삽입부(102)를 제외한 상기 몸체부(101) 내측 공간으로 상기 순수(10)가 유동될 수 있다.
그리고, 상기 몸체부(101) 양측부는 상기 제 2유체유로(200)와 연결되도록 될 수 있도록 입구부(A)와 출구부(B)를 구비할 수 있다. 상기 입구부(A)와 상기 출구부(B)는 상기 제 2유체유로(200)와 스크류체결 될 수도 있다.
상기 복수개의 온도센서들(410, 420) 중, 제 1온도센서(410)는 상기 입구부 (A)측의 제 2유체유로(200) 상에 설치될 수 있고, 상기 제 2온도센서(420)는 상기 출구부(B)측의 상기 제 2유체유로(200) 상에 설치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 순수공급부(500)는 순수(10)가 저장되고, 상기 제 2유체유로(200)와 연통되어, 상기 순수(10)가 제 1유체유로(100)를 통해 순환하도록 구성될 수 있다.
상기 제 2유체유로(200) 상에는 상기 순수(10)를 상기 순수공급부(500)로부터 상기 제 1유체유로(100)와 제 2유체유로(200)를 통해 상기 순수공급부(500)로 순환시키도록 모터(700)가 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 모터(700)는 모터구동부(710)로부터 구동력을 제공받을 수 있다. 상기 히터구동제어부(900)는 상기 모터구동부(710)와 전기적으로 연결될 수도 있고, 상기 모터구동부(710)의 구동력을 제어할 수도 있다. 상기 히터구동제어부(900)에는 상기 구동력을 가변적으로 설정할 수도 있다
또한, 상기 제 2유체유로(200) 상에 설치된 상기 히터(800)는 히터구동부(810)로부터 구동력을 제공받을 수 있다. 상기 히터구동부(810)는 상기 히터구동제어부(900)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 히터구동제어부(900)는 상기 히터(800)의 가열온도를 가변적으로 설정할 수 있다.
따라서, 상기 히터구동제어부(900)는 상기와 같이 가변적으로 설정되는 가열온도를 기준으로 상기 히터구동부(810)를 통해 상기 히터(800)를 구동시켜 상기 순수(10)를 가열할 수 있다.
다음은 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르는 일 실시예의 작용 및 효 과를 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템의 구성을 보여주는 회로도이다.
도 1 내지 도 4를 참조로 하면, 히터구동제어부(900)에는 순수(10)를 가열시키는 가열온도를 설정한다. 이어, 상기 히터구동제어부(900)는 히터구동부(810)와 모터구동부(710)로 전기적 신호를 전송하여 상기 히터(800)와 상기 모터(700)를 구동시킨다.
따라서, 순수공급부(500)에 저장된 상기 순수(10)는 상기 히터(800)를 통해 소정 온도로 가열되면서 제 2유체유로(200)를 따라 상기 제 1유체유로(100)의 입구부(A)로 유동될 수 있다.
그리고, 상기 순수(10)는 상기 제 1유체유로(100)를 유동하면서 상기 산소센서(300)를 가열시킬 수 있다. 이어, 상기 순수(10)는 상기 제 1유체유로(100)의 출구부(B)를 통해 상기 순수공급부(500)로 유동될 수 있다.
이때, 상기 제 1유체유로(100)의 입구부(A)와 출구부(B) 근방에 설치된 상기 제 1,2온도센서(410, 420)는 상기 순수(10)의 온도측정값들을 감지하여 전기적 신호로 상기 히터구동제어부(900)에 전송할 수 있다. 상기 히터구동제어부(900)는 상기 온도측정값들의 차이값을 계산하고, 가변 설정된 차이값 범위에서 벗어나는가에 따라, 상기 히터(800)를 제어할 수 있다.
상기 히터구동제어부(900)의 작동을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
예컨데, 제 1온도센서(410)에서 측정된 상기 순수(10)의 온도측정값이 상기 제 2온도센서(420)에서 측정된 온도측정값보다 클 경우, 상기 히터구동제어부(900)는 상기 히터구동부(810)로 전기적 신호를 전송하여, 상기 히터(800)의 가열온도를 소정 온도로 하강시키게 된다. 따라서, 상기 온도측정값들의 차이값을 줄일 수 있다.
또한, 제 1온도센서(410)에서 측정된 온도측정값이 상기 제 2온도센서(420)에서 측정된 온도측정값보다 작을 경우, 상기 히터구동제어부(900)는 상기 히터구동부(810)로 전기적 신호를 전송하여, 상기 히터(800)의 가열온도를 소정 온도로 상승시키게 된다. 따라서, 상기 온도측정값들의 차이값을 줄일 수 있다.
그러므로, 상기 제 1유체유로(100)의 입구부(A)와 출구부(B) 근방에 상기 순수(10)의 가열된 온도를 감지하는 제 1,2온도센서(410, 420)를 마련하여, 상기 히터구동제어부(900)에 의해 실시간으로 상기 온도측정값의 차이값을 줄임으로써, 상기 산소센서(300)를 균일한 온도로 가열시킬 수 있다.
다음은, 본 발명의 반도체 제조설비용 가열시스템의 다른 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 및 도 5를 참조로 하면, 상기 반도체 제조설비용 가열시스템은 상기 일실시예의 구성과 동일할 수 있다. 상기 일실시예와 다른 것은 상기 제 2유체유로(200) 상에 상기 순수(10)의 유량을 감지하기 위해 설치된 유량센서(600)를 구비할 수 있는 것이다. 상기 유량센서(600)는 상기 제 2유체유로(200)에 설치되되, 상기 제 1유체유로(100)의 입구부(A) 및 출구부(B)에 선택적으로 설치될 수 있다. 또한, 상기 유량센서(600)는 상기 제 2유체유로(200) 상에 복수개로 설치될 수 있다.
상기 유량센서(600)는 상기 히터구동제어부(900)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 히터구동제어부(900)는 상기 제조설비의 공정을 구동하는 공정구동부(930)와 전기적으로 연결되어 상기 공정구동부(930)를 제어할 수 있다.
상기 히터구동제어부(900)는 상기 유량센서(600)와 전기적으로 연결되는 유량제어부(910)를 포함할 수 있다. 상기 유량제어부(910)는 소정 유량값이 기설정될 수 있다. 상기 유량제어부(910)는 상기 히터구동부(810)와 상기 모터구동부(820)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 유량제어부(910)는 상기 유량센서(600)로부터 측정되는 유량값을 가시화시키는 표시기(450)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 유량제어부(910)는 상기 공정구동부(930)를 통해 공정이 중지되면 공정중지를 알리는 경보기(470)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기의 구성을 갖는 상기 다른 실시예의 작용 및 효과는 다음과 같다.
상기 유량센서(600)는 상기 일 실시예에서와 같이 유동하는 상기 순수(10)의 유량값을 측정할 수 있다. 상기 유량센서(600)는 측정된 유량값을 상기 유량제어부(910)에 전기적 신호로 전송할 수 있다. 상기 유량제어부(910)는 기설정된 유량과 비교하여 기설정된 유량을 벗어나게 되면 상기 공정구동부(930)로 신호를 전송하여 공정을 중단시킬 수 있다.
이와 아울러, 상기 유량제어부(910)는 상기 표시기(450)에 상기 유량센서(600)에서 감지된 유량을 가시화시킬 수 있다. 또한, 상기 유량제어부(910)는 상기 경보기(470)를 통해 경보를 발생시킬 수 있다.
다음은, 본 발명의 반도체 제조설비용 가열시스템의 또 다른 실시예를 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 상기 반도체 제조설비용 가열시스템은 상기 일 실시예의 구성과 동일할 수 있다. 상기 일 실시예와 다른 것은 상기 히터구동제어부(900)에 상기 제 1,2온도센서(410, 420)들의 동작상태를 실시간 감지하여 상기 제 1,2온도센서(410, 420) 중 어느 하나가 이상동작을 하는 경우, 공정을 중지하는 센서제어부(920)가 설치될 수 있다.
상기 센서제어부(920)는 상기 공정구동부(930)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 센서제어부(920)에는 상기 제 1,2온도센서(410, 420)의 정상전류값과 같은 기준값이 기설정될 수 있다.
상기 센서제어부(920)는 상기 제 1,2온도센서(410, 420)의 동작상태를 실시간 가시화하는 표시기(450)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 센서제어부(920)는 상기 공정구동부(930)를 통해 공정이 중지될 경우 경보를 발생시키는 경보기(470)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 센서제어부(920)는 상기 제 1,2온도센서(410, 420)의 동작이 정상이 아닌 경우, 예컨데, 제 1,2온도센서(410, 420)의 전류값이 정상이 아닌 경우, 상기 공정구동부(930)로 전기적 신호를 전송하여 공정을 중지시킬 수 있다. 또한, 상기 센서제어부(920)는 상기 경보기(470)로 신호를 전송하여 공정 중지를 알리는 경보 를 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 센서제어부(920)는 상기 제 1,2온도센서(410, 420) 중 어느 하나의 동작이 정상이 아닌 경우, 공정을 즉시 중단시켜 공정사고를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 히터구동제어부(900)는 상기 유량제어부(910)와 상기 센서제어부(920)를 동시에 포함할 수 있다. 상기 유량제어부(910)와 상기 센서제어부(920)는 상기 표시기(450) 및 상기 경보기(470)와 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 상기 유량제어부(910)와 상기 센서제어부(920)는 상기와 동일한 작동을 동시에 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 산소센서를 가열된 순수를 통해 가열함과 아울러 순수의 가열온도를 소정 온도로 설정하여 일정하게 가열시키고, 순수의 유량을 일정하게 유지시킴으로써, 반응로내 가스의 산소농도를 보다 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 순수의 온도를 감지하는 온도센서들 중 어느 하나가 이상동작을 하면 공정을 즉시 중단시킴으로써 부적절한 가열온도에 의한 산소센서의 오작동을 방지함과 이울러 이에 따른 공정사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 반응로에 연통된 가스배기유로;
    상기 가스배기유로 상에 설치된 산소센서; 및
    상기 산소센서의 외면에 장착되며, 상기 산소센서를 가열하는 가열부를 포함하는 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 산소센서의 외면을 감싸는 제 1유체유로와, 상기 제 1유체유로와 연결되는 제 2유체유로와, 상기 제 1,2유체유로로 순수를 공급하는 순수공급부와, 상기 2유체유로에 설치되며 상기 순수를 가열하는 히터와, 상기 제 2유체유로 소정 위치에 설치되며 상기 순수의 온도를 감지하는 복수개의 온도센서들 및 상기 온도센서들로부터 온도측정값들을 전송받아 상기 히터의 구동을 제어하는 히터구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2유체유로 상에 유량센서가 설치되며, 상기 히터구동제어부에는 상기 유량센서로부터 소정의 전기적 신호를 전송받아 상기 순수의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스 템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 히터구동제어부에는 상기 온도센서들의 동작을 실시간 감지하여, 상기 온도센서들 중 적어도 어느 하나가 이상동작을 하면 공정을 중지하는 센서제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 센서제어부는 상기 온도센서들의 동작을 가시적으로 표시해주는 표시기와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 센서제어부는 공정 중지시 경보를 알리는 경보기와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비용 산소센서 가열시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101347602B1 (ko) * 2013-01-21 2014-01-23 박호현 반도체 설비용 자동압력 제어장치
KR101419886B1 (ko) * 2012-11-12 2014-07-16 (주)쎄미시스코 산소 감지를 위한 배기 라인을 포함하는 기판 처리 장치

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