KR20070058735A - 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치 및 그 방법 - Google Patents

반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20070058735A
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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에서 복수의 개스라인을 각각 서로다른 개스를 공급할 시 개스 플로우량을 감시하여 정해진 개스플로우량과 다르게 플로우될 때인터록을 발생하는 개스 플로우량 감시장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체 제조설비에서 복수의 개스라인을 통해 각각 서로다른 개스를 공급할 시 각 개스라인에 설치된 MFC의 유량조절전압을 감시하여 웨이퍼 공정불량을 방지하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치는, 공정챔버로 서로 다른 개스를 공급하기위한 개스공급라인과, 상기 개스공급라인상에 설치된 복수의 MFC와, 상기 개스공급라인 상에 각각 설치되어 소정의 전압에 의해 서로 다른 개스의 플로우량을 각각 제어하는 복수의 MFC와, 서로 다른 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 상기 복수의 MFC로 출력하고, 소정의 인터록 발생제어신호를 받아 전원공급을 차단하도록제어하는 릴레이를 구비하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 서로 다른 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 받아 서로 비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우량 오차감지신호를 상기 콘트롤러로 출력하는 개스플로우 감시부를 포함한다.
본 발명은 반도체 제조설비에서 복수의 개스라인을 통해 각각 서로다른 개스를 공급할 시 각 개스라인에 설치된 MFC로 인가되는 전압을 서로 비교하여 일치하지 않을 경우 유량조절을 위한 제어전압의 오차발생을 감지하여 설비의 가동을 중단시킴으로서 웨이퍼 공정불량을 방지한다.
개스플로우, MFC, 개스압력, 개스라인, 유량조절

Description

반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치 및 그 방법{METHOD AND APPRATUS FOR MONITORING MASS FLOW AMOUNT IN SEMICONDUCTOR PRODUCTION DEVICE}
도 1은 공정개스를 공급하여 플라즈마를 이용한 증착공정을 진행하는 반도체 제조설비의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정개스를 공급하여 플라즈마를 이용한 증착공정을 진행하는 반도체 제조설비의 구성도
도 3은 도 2 중 개스플로우 감시부(38)의 상세구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 공정챔버 12: N2 개스공급부
14: Ar개스공급부 16, 18: 제1 및 제2 메인밸브
20, 22: 제1 및 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지
24, 26: 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터
28, 30: 제1 및 제2 디지털 게이지
32, 34: N2 MFC 36: 콘트롤러
38: 개스플로우 감시부 40: 알람발생부
본 발명은 반도체 제조설비의 개스 플로우량 감시장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조설비에서 복수의 개스라인을 각각 서로다른 개스를 공급할 시 개스 플로우량을 감시하여 정해진 개스플로우량과 다르게 플로우될 때인터록을 발생하는 개스 플로우량 감시장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 포토리소그래피(Photo Lithography), 확산, 식각, 산화, 화학기상증착 및 금속배선 등의 공정을 반복수행함에 따라 반도체장치로 제작된다. 이러한 반도체공정의 특성상, 각 공정챔버에서는 각종의 반응개스 및 세정개스 등의 공급과 사용한 잔여개스의 배기가 반복적으로 이루어진다.
반도체 소자의 금속 배선에 필요한 금속 콘택 플러그(metal contact plug)를 형성할 때, 콘택홀을 채우는 금속 물질, 예를 들면 텅스텐(W)의 불량한 접착 특성을 향상시키기 위하여 통상적으로 Ti/TiN 구조를 갖는 배리어 메탈층을 채용한다.
종래에는, Ti/TiN 구조를 갖는 배리어 메탈층을 형성하기 위하여 스퍼터링 방법과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하였다. 그러나, PVD 방법에 의하여 형성된 Ti/TiN막은 스텝 커버리지가 불량하다. 따라서, 아스펙트 비(aspect ratio)가 큰 콘택을 형성하는 경우에는 Ti/TiN막을 접착층 또는 배리어층으로 적용하였을 때 콘택홀의 입구에서 Ti/TiN막의 오버행(overhang)이 심하게 발생되고, 그 결과로서 후속의 텅스텐 증착 공정시 콘택 내에 큰 보이드(void)가 형 성된다. 또한, Ti/TiN막의 불량한 스텝 커버리지로 인하여 콘택의 저면에서 Ti/TiN막의 두께가 너무 얇아지게 되면 후속의 텅스텐 증착 공정시 소스 가스로 사용되는 WF6 가스와 Ti/TiN막의 Ti가 반응하여 부도체를 형성하거나 일부 기화된다. 그 결과, TiN막이 리프트(lift)되어 벗겨지는 현상이 발생된다. 이와 같은 현상이 발생되면 Ti/TiN막이 WF6 가스에 대하여 배리어 역할을 할 수 없게 된다.
따라서, 최근에는 PVD 방법에 의하여 형성된 Ti막 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법에 의하여 TiN막을 형성하여 PVD Ti/CVD TiN 스택 구조의 배리어 메탈층(barrier metal layer)을 형성하는 공정이 개발되어 양산에 적용되고 있다.
각 공정챔버에는 공급되는 개스를 공정의 순서와 종류에 따라서 공급과 배기를 할 수 있도록 개스공급장치와 배기장치가 구비되어 있다. 반응개스 공급장치는 반응에 소요되는 공정개스의 종류별로, 개스를 저장하는 개스공급부과 공정챔버로 저장된 개스를 운반하는 개스공급라인과 개스공급라인을 통해서 공정챔버로 공급되는 개스량을 조절하는 개스유량조절기(MFC: Mass Flow Controller)로 구성되어 있다.
도 1은 공정개스를 공급하여 플라즈마를 이용한 증착공정을 진행하는 반도체 제조설비의 구성도이다.
외부와 밀페된 공간에서 개스의 공급을 받아 플라즈마에 의한 증착공정을 진행하는 공정챔버(10)와, N2개스를 저장하는 N2개스공급부(12)와, 공정개스를 저장하는 Ar개스공급부(14)와, 상기 N2개스공급부(12)에 저장된 개스의 공급유무를 단속하는 제1 메인밸브(16)와, 상기 Ar개스공급부(14)에 저장된 개스의 공급유무를 단속하는 제2 메인밸브(18)와, 상기 제1 메인밸브(16)가 개방된 상태에서 개스공급라인을 통해 공급되는 N2개스의 메인압력을 1차 조절하고, 그 조절한 N2개스의 압력값을 아날로그 값으로 표시하는 제1 메인압력 레귤레이터 및 게이지(20)와, 상기 제2 메인밸브(18)가 개방된 상태에서 개스공급라인을 통해 공급되는 Ar개스의 메인압력을 1차 조절하고, 그 조절한 Ar개스의 압력값을 아날로그 값으로 표시하는 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(22)와, 상기 제1 메인압력 레귤레이터 및 게이지(20)를 통해 공급되는 N2개스의 압력을 2차로 조절하는 제1 서브압력 레귤레이터(24)와, 상기 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(22)를 통해 공급되는 Ar개스의 압력을 2차로 조절하는 제2 서브압력 레귤레이터(26)와, 제1 서브압력 레귤레이터(24)로부터 조절된 압력을 디지털 처리된 숫자로 표시하는 제1 디지털 압력게이지(28)와, 제2 서브압력 레귤레이터(26)로부터 조절된 압력을 디지털 처리된 숫자로 표시하는 제2 디지털 압력게이지(30)와, 상기 제1 서브압력 레귤레이터(18)로부터 조절된 N2개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 N2 MFC(32)와, 상기 제2 서브압력 레귤레이터(26)로부터 조절된 개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 Ar MFC(34)와, N2개스 및 Ar 개스의 플로량을 제어하기 위한 전압을 상기 N2 MFC(32)와 Ar MFC(34)로 출력하는 콘트롤러(36)로 구성되어 있다.
도 1에서와 같이 외부와 충분히 밀폐된 공정챔버(10)에는 개스의 공급을 위한 개스공급라인이 연결되어 있으며, 개스공급라인상에는 공정챔버(10)로 공급되는 개스의 플로우량을 조절하기 위하여 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)가 설치되어 있고, 개스공급라인의 최단부에는 공급되는 개스를 저장하고 있는 N2개스공급부(12) 및 Ar개스 공급부(14)가 구비되어 있다.
베리어메탈을 형성하기 위해 TI+TIN을 증착하거나 캡 TIN을 증착하는 공정진행과정을 설명하면, 먼저 진공펌프(도시하지 않음)를 구동시켜 공정챔버(10)는 내부가 진공이 형성되도록 한다. 그런 후 TIN의 막질을 형성하기 위해서는 Ar, N2개스가 동시에 플로우되어야 한다. 이때 제1 및 제2 메인밸브(16, 18)가 개방되면 N2 개스 공급부(12)와 Ar개스공급부(14)에 저장된 N2, Ar개스는 개스공급라인을 통해 공급된다. 상기 제1 및 제2 메인밸브(16, 18)는 개스공급라인이나 공정챔버(10), N2 MFC(22), Ar MFC(34)의 유지보수 시 닫고 그 이외에는 개방되도록 한다. 이때 상기 제1 및 제2 메인밸브(16, 18)가 개방된 상태에서 개스공급라인을 통해 공급되는 개스의 메인압력은 제1 및 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(20, 22)에 의해 1차 조절하고, 그 조절한 N2, Ar개스의 압력값은 아날로그 값으로 각각 표시된다. 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터(24, 26)는 상기 제1 및 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(24, 26)를 통해 공급되는 개스의 압력을 2차로 조절한다. 2차로 조절된 개스의 압력은 제1 및 제2 디지털 압력게이지(28, 30)에 디지털 처리된 숫자로 표시된다. 상기 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터(24, 26)로부터 압력이 조절된 개스는 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)로 인가되고, N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)는 콘트롤러(36)로부터 출력되는 전압에 의해 상기 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터(24, 26)로부터 각각 조절된 개스의 플로우량을 제어하여 공정챔버(10)로 공급한다. 콘트롤러(36)는 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)의 개스플로우량을 제어하기 위해 전압을 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)을 인가하게 되는데, 최대 5V가 인가될 경우 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)가 풀오픈되고, 최소 0V가 인가될 경우 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)가 클로즈된다. AR MFC(32)와 Ar MFC(34)의 용량은 100∼200sccm으로 설비별 차이가 있다.
여기서 TI을 증착하기 위해서는 Ar개스와 TI TARGET을 공급하고 고주파(RF)전원을 공정챔버(10)로 인가 하며, 이때 공정챔버(10)에서는 플라즈마가 형성되어 스퍼터링에 의해 웨이퍼에 TI가 증착된다. 그리고 TIN을 증착하기 위해서는 Ar개스와 N2개스 및 TI TARGET을 공급하고 고주파(RF)전원을 공정챔버(10)로 인가 하면, 이때 공정챔버(10)에서는 플라즈마가 형성되어 스퍼터링에 의해 웨이퍼에 TIN이 증착된다. TIN프로세스 개스플로우 조건이 Ar:25sccm, N2: 25sccm이고 MFC의 용량이 100sccm이라 가정하면 5V:100=xV:25가 되어 x = 1.25V가 되므로, MFC에서 25sccm으로 개스를 플로우할 시 인가되는 전압은 1.25V가 된다.
그런데 공정챔버(10)로 유입되는 반응개스의 양은 웨이퍼 상의 반응정도에 따라서 농도와 밀도 그리고 반응시간에 밀접한 관계를 갖는다. 식각이나 확산, 산화 또는 화학기상증착의 공정에서는 웨이퍼 상의 극히 얇은 박막을 다루기 때문에 반응개스의 유입량과 유입시간이 조금이라도 필요이상으로 많았을 경우에는 반응과도현상을 초래하고 조금이라도 부족했을 경우에는 반응불충분 현상이 일어나 웨이퍼상에 화합물의 물성치가 변하고 회로불량 등의 불량이 발생한다. 이로인해 공정챔버(10)로 공급되는 반응개스의 양을 조절하는 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)는 높은 정밀도가 요구되며 잦은 유량조절에도 유량이 변하지 않는 충분한 내구성을 가져야 한다.
상기와 같은 종래의 반도제 제조설비는 TIN을 웨이퍼에 증착할 시 콘트롤러 (36)로부터 1.25V의 전압이 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)에 각각 인가되어야 하나 Ar MFC(34)로 1.25V가 인가되고 N2 MFC(32)로 1.25V의 전압이 인가되지 않을 경우 공정챔버(10)로 N2개스만이 플로우되어 TIN막질이 아닌 TI가 웨이퍼에 증착되어 공정불량이 발생하는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 제조설비에서 복수의 개스라인을 통해 각각 서로다른 개스를 공급할 시 각 개스라인에 설치된 MFC의 유량조절전압을 감시하여 웨이퍼 공정불량을 방지하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치는, 공정챔버로 서로 다른 개스를 공급하기위한 개스공급라인과, 상기 개스공급라인상에 설치된 복수의 MFC와, 상기 개스공급라인 상에 각각 설치되어 소정의 전압에 의해 서로 다른 개스의 플로우량을 각각 제어하는 복수의 MFC와, 서로 다른 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 상기 복수의 MFC로 출력하고, 소정의 인터록 발생제어신호를 받아 전원공급을 차단하도록제어하는 릴레이를 구비하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 서로 다른 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 받아 서로 비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우량 오차감지신호를 상 기 콘트롤러로 출력하는 개스플로우 감시부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 콘트롤러의 제어에 의해 알람을 발생하는 알람발생부를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 개스플로우 감시부는, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 제1 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제1 가변저항과, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 제2 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제2 가변저항과, 상기 제1 가변저항과 상기 제2 가변저항으로부터 검출된 전압을 비교하여 개스 플로우량의 오차감지신호를 출력하는 비교기로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 제1 개스는 N2개스이고, 제2 개스는 Ar개스임을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 양태에 따른 개스플로우량 감지장치는, 공정챔버로 서로 다른 개스를 공급하기위한 개스공급라인과, N2개스를 저장하는 N2개스공급부와, 공정개스를 저장하는 Ar개스공급부와, 상기 개스공급라인을 통해 상기 공정챔버로 공급되는 N2개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 N2 MFC와, 상기 개스라인을 통해 공정챔버로 공급되는 개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 Ar MFC와, 상기 N2개스 및 상기 Ar 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 상기 N2 MFC와 Ar MFC로 출력하고, 소정의 개스플로우량의 오차감지신호를 받아 전원공급을 차단하도록 제어하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 N2개스 및 Ar개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 받아 서로 비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우량의 오차감지신호를 상기 콘트롤러로 출력하는 개스플로우 감시부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 콘트롤러의 제어에 의해 알람을 발생하는 알람발생부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개스플로우 감시부는, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 제1 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제1 가변저항과, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 제2 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제2 가변저항과, 상기 제1 가변저항과 상기 제2 가변저항으로부터 검출된 전압을 비교하여 개스 플로우량의 오차감지신호를 출력하는 비교기로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 적용되는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시방법은, 공정챔버와 개스공급부 사이에 설치된 개스공급라인으로 N2개스와 Ar개스를 공급하는 단계와, 상기 개스공급라인으로 N2 개스와 Ar개스를 공급할 시 개스플로우량을 제어하기 위한 전압을 복수의 MFC로 각각 출력하는 단계와, 상기 N2 개스와 Ar개스를 공급할 시 개스플로우량을 제어하기 위한 전압을 서로비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우 오차신호를 출력하는 단계와, 상기 개스플로우 오차신호를 출력할 시 설비의 동작을 정지시키고 알람을 발생하는단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정개스를 공급하여 플라즈마를 이용 한 증착공정을 진행하는 반도체 제조설비의 구성도이다.
외부와 밀페된 공간에서 개스의 공급을 받아 플라즈마에 의한 증착공정을 진행하는 공정챔버(10)와, N2개스를 저장하는 N2개스공급부(12)와, 공정개스를 저장하는 Ar개스공급부(14)와, 상기 N2개스공급부(12)에 저장된 개스의 공급유무를 단속하는 제1 메인밸브(16)와, 상기 Ar개스공급부(14)에 저장된 개스의 공급유무를 단속하는 제2 메인밸브(18)와, 상기 제1 메인밸브(16)가 개방된 상태에서 개스공급라인을 통해 공급되는 N2개스의 메인압력을 1차 조절하고, 그 조절한 N2개스의 압력값을 아날로그 값으로 표시하는 제1 메인압력 레귤레이터 및 게이지(20)와, 상기 제2 메인밸브(18)가 개방된 상태에서 개스공급라인을 통해 공급되는 Ar개스의 메인압력을 1차 조절하고, 그 조절한 Ar개스의 압력값을 아날로그 값으로 표시하는 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(22)와, 상기 제1 메인압력 레귤레이터 및 게이지(20)를 통해 공급되는 N2개스의 압력을 2차로 조절하는 제1 서브압력 레귤레이터(24)와, 상기 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(22)를 통해 공급되는 Ar개스의 압력을 2차로 조절하는 제2 서브압력 레귤레이터(26)와, 제1 서브압력 레귤레이터(24)로부터 조절된 압력을 디지털 처리된 숫자로 표시하는 제1 디지털 압력게이지(28)와, 제2 서브압력 레귤레이터(26)로부터 조절된 압력을 디지털 처리된 숫자로 표시하는 제2 디지털 압력게이지(30)와, 상기 제1 서브압력 레귤레이터(18)로부터 조절된 N2개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 N2 MFC(32)와, 상기 제2 서브압력 레귤레이터(26)로부터 조절된 개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 Ar MFC(34)와, N2개스 및 Ar 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 상기 N2 MFC(32)와 Ar MFC(34)로 출력하고, 소정의 개스플로우량의 오차감지신호를 받아 전원공급을 차단하도록 제어하는 콘트롤러(36)와, 상기 콘트롤러(36)로부터 출력되는 N2개스 및 Ar개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 받아 서로 비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우량의 오차감지신호를 상기 콘트롤러(36)로 출력하는 개스플로우 감시부(38)과, 상기 콘트롤러(36)의 제어에 의해 알람을 발생하는 알람발생부(40)로 구성되어 있다.
도 3은 도 2 중 개스플로우 감시부(38)의 상세구성도이다.
콘트롤러(36)로부터 출력되는 N2개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제1 가변저항(VR1)과, 콘트롤러(36)로부터 출력되는 Ar개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제2 가변저항(VR2)과, 상기 제1 가변저항(VR1)과 제2 가변저항(VR2)으로부터 검출된 전압을 비교하여 개스 플로우량의 오차감지신호를 출력하는 비교기(OP1)로 구성되어 있다.
상술한 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 외부와 충분히 밀폐된 공정챔버(10)에는 개스의 공급을 위한 개스공급라인이 연결되어 있으며, 개스공급라인상에는 공정챔버(10)로 공급되는 개스의 플로우량을 조절하기 위하여 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)가 설치되어 있고, 개스공급라인의 최단부에는 공급되는 개스를 저장하고 있는 N2개스공급부(12) 및 Ar개스 공급부(14)가 구비되어 있다.
베리어메탈을 형성하기 위해 TI+TIN을 증착하거나 캡 TIN을 증착하는 공정진 행과정을 설명하면, 먼저 진공펌프(도시하지 않음)를 구동시켜 공정챔버(10)는 내부가 진공이 형성되도록 한다. 그런 후 TIN의 막질을 형성하기 위해서는 Ar, N2개스가 동시에 플로우되어야 한다. 이때 제1 및 제2 메인밸브(16, 18)가 개방되면 N2 개스 공급부(12)와 Ar개스공급부(14)에 저장된 N2, Ar개스는 개스공급라인을 통해 공급된다. 상기 제1 및 제2 메인밸브(16, 18)는 개스공급라인이나 공정챔버(10), N2 MFC(22), Ar MFC(34)의 유지보수 시 닫고 그 이외에는 개방되도록 한다. 이때 상기 제1 및 제2 메인밸브(16, 18)가 개방된 상태에서 개스공급라인을 통해 공급되는 개스의 메인압력은 제1 및 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(20, 22)에 의해 1차 조절하고, 그 조절한 N2, Ar개스의 압력값은 아날로그 값으로 각각 표시된다. 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터(24, 26)는 상기 제1 및 제2 메인압력 레귤레이터 및 게이지(24, 26)를 통해 공급되는 개스의 압력을 2차로 조절한다. 2차로 조절된 개스의 압력은 제1 및 제2 디지털 압력게이지(28, 30)에 디지털 처리된 숫자로 표시된다. 상기 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터(24, 26)로부터 압력이 조절된 개스는 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)로 인가되고, N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)는 콘트롤러(36)로부터 출력되는 전압에 의해 상기 제1 및 제2 서브압력 레귤레이터(24, 26)로부터 각각 조절된 개스의 플로우량을 제어하여 공정챔버(10)로 공급한다. 콘트롤러(36)는 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)의 개스플로우량을 제어하기 위해 전압을 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)을 인가하게 되는데, 최대 5V가 인가될 경우 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)가 풀오픈되고, 최소 0V가 인가될 경우 AR MFC(32)와 Ar MFC(34)가 클로즈된다. AR MFC(32)와 Ar MFC(34)의 용량은 100∼200sccm으로 설비별 차이가 있다.
여기서 TI을 증착하기 위해서는 Ar개스와 TI TARGET을 공급하고 고주파(RF)전원을 공정챔버(10)로 인가 하며, 이때 공정챔버(10)에서는 플라즈마가 형성되어 스퍼터링에 의해 웨이퍼에 TI가 증착된다. 그리고 TIN을 증착하기 위해서는 Ar개스와 N2개스 및 TI TARGET을 공급하고 고주파(RF)전원을 공정챔버(10)로 인가 하면, 이때 공정챔버(10)에서는 플라즈마가 형성되어 스퍼터링에 의해 웨이퍼에 TIN이 증착된다. TIN프로세스 개스플로우 조건이 Ar:25sccm, N2: 25sccm이고 MFC의 용량이 100sccm이라 가정하면 5V:100=xV:25가 되어 x = 1.25V가 되므로, MFC에서 25sccm으로 개스를 플로우할 시 인가되는 전압은 1.25V가 된다. 따라서 콘트롤러(36)에서는 개스를 플로우하기 위한 전압을 예를들어 1.25V의 전압을 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)로 인가한다. 이때 개스플로우 감시부(38)는 N2 MFC(32) 및 Ar MFC(34)로 인가되는 1.25V전압을 각각 비교하여 일치하지 않을 경우 개스플로우량의 오차감지신호를 출력한다. 상기 개스플로우 감시부(38)의 동작을 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 상기 콘트롤러(36)로부터 출력되는 개스플로우량을 제어하기 위한 제어전압 즉, 1.25V가 각각 제1 및 제2 가변저항(VR1, VR2)로 인가된다. 상기 제1 및 제2 가변저항(VR1, VR2)은 개스플로우량을 제어하기 위한 제어전압을 검출하여 비교기(OP1)의 반전단(-)과 비반전단(+)으로 인가한다. 이로 인해 비교기(OP1)는 반전단(-)과 비반전단(+)으로 인가된 전압을 서로 비교하여 일치하지 않을 경우 개스 플로우량의 오차감지신호를 출력한다. 상기 비교기(OP1)로부터 출력된 개스플로우량의 오차감지신호는 콘트롤러(36)로 인가되어 콘트롤러(36)의 내부에 설치된 릴레이를 오프시킨다. 상기 콘트롤러(36)의 내부에 설치된 릴레이를 오프시키게 되면 24V의 DC파워가 차단되어 프로세스 진행이 중단된다. 이때 콘트롤러(36)는 알람발생부(40)를 구동시켜 알람이 발생하도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조설비에서 복수의 개스라인을 통해 각각 서로다른 개스를 공급할 시 각 개스라인에 설치된 MFC로 인가되는 전압을 서로 비교하여 일치하지 않을 경우 유량조절을 위한 제어전압의 오차발생을 감지하여 설비의 가동을 중단시킴으로서 웨이퍼 공정불량을 방지하는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치에 있어서,
    공정챔버로 서로 다른 개스를 공급하기위한 개스공급라인과,
    상기 개스공급라인상에 설치된 복수의 MFC와,
    상기 개스공급라인 상에 각각 설치되어 소정의 전압에 의해 서로 다른 개스의 플로우량을 각각 제어하는 복수의 MFC와,
    서로 다른 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 상기 복수의 MFC로 출력하고, 소정의 인터록 발생제어신호를 받아 전원공급을 차단하도록제어하는 릴레이를 구비하는 콘트롤러와,
    상기 콘트롤러로부터 출력되는 서로 다른 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 받아 서로 비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우량 오차감지신호를 상기 콘트롤러로 출력하는 개스플로우 감시부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러의 제어에 의해 알람을 발생하는 알람발생부를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 개스플로우 감시부는,
    상기 콘트롤러로부터 출력되는 제1 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제1 가변저항과, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 제2 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제2 가변저항과, 상기 제1 가변저항과 상기 제2 가변저항으로부터 검출된 전압을 비교하여 개스 플로우량의 오차감지신호를 출력하는 비교기로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 개스는 N2개스이고, 제2 개스는 Ar개스임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  5. 공정챔버로 서로 다른 개스를 공급하기위한 개스공급라인과, N2개스를 저장하는 N2개스공급부와, 공정개스를 저장하는 Ar개스공급부와, 상기 개스공급라인을 통해 상기 공정챔버로 공급되는 N2개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 N2 MFC와, 상기 개스라인을 통해 공정챔버로 공급되는 개스의 플로우량을 소정의 전압에 의해 제어하는 Ar MFC와, 상기 N2개스 및 상기 Ar 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 상기 N2 MFC와 Ar MFC로 출력하고, 소정의 개스플로우량의 오차 감지신호를 받아 전원공급을 차단하도록 제어하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 N2개스 및 Ar개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 받아 서로 비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우량의 오차감지신호를 상기 콘트롤러로 출력하는 개스플로우 감시부를 포함함을 특징으로 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 콘트롤러의 제어에 의해 알람을 발생하는 알람발생부를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 개스플로우 감시부는,
    상기 콘트롤러로부터 출력되는 제1 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제1 가변저항과, 상기 콘트롤러로부터 출력되는 제2 개스의 플로우량을 제어하기 위한 전압을 검출하는 제2 가변저항과, 상기 제1 가변저항과 상기 제2 가변저항으로부터 검출된 전압을 비교하여 개스 플로우량의 오차감지신호를 출력하는 비교기로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시장치.
  8. 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시방법에 있어서,
    공정챔버와 개스공급부 사이에 설치된 개스공급라인으로 N2개스와 Ar개스를 공급하는 단계와,
    상기 개스공급라인으로 N2 개스와 Ar개스를 공급할 시 개스플로우량을 제어하기 위한 전압을 복수의 MFC로 각각 출력하는 단계와,
    상기 N2 개스와 Ar개스를 공급할 시 개스플로우량을 제어하기 위한 전압을 서로비교하여 일치하지 않을 시 개스플로우 오차신호를 출력하는 단계와,
    상기 개스플로우 오차신호를 출력할 시 설비의 동작을 정지시키고 알람을 발생하는단계로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 개스플로우량 감시방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20190139796A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Monitoring apparatus and semiconductor manufacturing apparatus including the same

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