KR20100090144A - 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치 - Google Patents

반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치 Download PDF

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KR20100090144A
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Abstract

본 발명은 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치에 관한 것으로 특히, 공지된 반도체 제조 공정에서의 케미칼 공급 제어장치에 있어서, 상기 케미칼 공급장치와 프로세서 챔버 사이의 케미칼 공급라인에 장착되어 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 전기적인 신호로 검출하는 압력계와; 상기 압력계의 출력신호를 입력받아 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력 및 그 량을 산출하는 서브 제어부와; 상기 서브 제어부에서 검출한 케미컬의 압력 및 량을 그래프나 수치로 표시해 주는 서브 모니터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 기화기의 상황에 무관하게 원하는 케미칼의 량을 프로세서 챔버로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 기화기의 상태에 따른 공급패턴의 변화를 방지할 수 있고, 원격지의 장비 메인 제어부에서도 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 량 및 압력을 정확히 감시할 수 있으며, 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 상,하한 설정압력을 벗어날 경우 청각 또는 시각을 통해 즉시 인식하고 필요한 조치를 조속히 취할 수 있어 반도체 제조에 따른 수율을 대폭 증대시킬 수 있고, 케미칼 공급 압력정보를 파일로 저장할 수 있도록 함으로써 차후 그 정보를 통해 역추적하여 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 공급 량 및 그 압력이 어떤 원인에 의해 설정압력을 벗어났는지를 판단하는데 활용할 수 있어 반도체 제조 장비의 유지관리 및 보수에 따른 효율성을 대폭 증진시킬 수 있는 것이다.
반도체, 케미컬, 압력계, 서브 제어부, 지연밸브, 장비 메인 제어부, 경보기

Description

반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치{Monitoring and controlling apparatus for chemical supplies used in semi-conductor manufacturing process}
본 발명은 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에서 사용되는 프로세서 챔버 전단의 케미칼 공급라인 상에 압력계를 설치하여 케미칼의 공급량을 간접적으로 모니터링할 수 있도록 함은 물론 연동밸브를 설치/구동하여 공급량을 제어할 수 있고, 또는 프로세서 챔버와 케미칼 공급장치 사이에 설치되고 공급되는 케미칼의 양을 감시하기 위하여 압력계 및 서브 제어부를 구비시켜 상위 장비 메인 제어부와도 정보 교신이 가능하도록 하며, 또한 압력계로부터 압력 검출치를 수신하고 그 정보를 파일로 저장하여 차후 그 정보를 통한 역추적이 가능하도록 발명한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서 사용되고 있는 프로세서 챔버(3)는 도 1과 같이 반도체 전 공정에서 실제로 웨이퍼의 공정이 이루어지고, 진공펌프(4)는 진공상태에서 공정을 진행하기 위하여 프로세서 챔버(3)로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하며, 도시 생략된 스크러버는 배기 전에 필터링이 필요한 유독가스 등을 거르거나 집진하는 장치를 말한다.
그런데 이와 같은 반도체 제조장치를 이용하여 반도체를 제조하는 공정에서는 인체에 치명적인 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 다량으로 사용한다.
예를 들어 화학기상성장법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 공정에서는 다량의 실란, 디클로로 실란, 암모니아, 산화질소, 아르신, 포스핀, 디보론, 보론, 트리클로라이드 등을 사용하는바, 이들은 반도체 공정 중 미량만이 소비되고, 잉여 배출되는 폐가스는 비교적 고농도의 유독물질을 함유하고 있다.
또한, 저압 CVD공정, 플라즈마 강화 CVD, 플라즈마 에칭, 에피택시 증착 등과 같은 여러 반도체 공정들에서도 각종의 유독성 폐가스인 부산물이 생성된다.
이러한 부산물인 폐가스처리는 최근 들어 환경에 대한 관심이 증대됨에 따라, 중요문제로 대두 되고 있으며 현재 이러한 폐가스를 대기중에 방출하기 전에 폐가스의 유독성 물질을 제거하는 것이 환경적으로 법적으로 의무화되었다.
이때, 케미칼(chemical)은 화학물질, 화학은 물질의 성질·조성·구조 및 그 변화를 다루는 학문이며, 그 연구대상이 되는 물질을 케미칼이라 한다.
본 발명에서의 케미칼은, 반도체 공정에서 사용되는 프리커서(precursor)로서 기체상태의 것, 액상이던 것에 압력을 낮추거나 히팅을 가하여 기화된 증기(vapor)상태의 것, 기화된 것이 압력이나 온도변화에 의하여 다시 액상상태로 된 것 등을 포괄적으로 말하고 있다.
상기 반도체 공정에서 사용되는 케미컬로는 지르코늄 기반 케미컬(케미컬 이 름 : Tetrakis(ethylmethylamino) zirconium, Synonyms : TEMAZr)과 하프늄 기반 케미컬(케미컬 이름 : Tetrakis(ethylmethylamino) hafnium, Synonyms : TEMAHf) 및 루테늄 기반 케미컬(케미컬 이름 : Ethylcyclopentadienyl Ruthenium, Synonyms : Ru(EtCp)2, 케미컬 이름 : TriRuthenium Dodecacarbonyl, Synonyms : Ru3(Co)12, 케미컬 이름 : Ruthenium TriChloride, Synonyms : RuCl3)이 있다.
한편, 여러 장의 웨이퍼(31)가 프로세서 챔버(3) 내에 투입되면, 자연스럽게 웨이퍼 스테이지(32), 챔버 측벽(wall)(33), 챔버 상층부(34) 등의 열에 의한 영향을 받게 된다.
또한, 상기 프로세서 챔버(3) 내에는 웨이퍼 가공에 필요한 케미칼도 케미칼 유량 제어기(21)(22), 기화기(23) 및 유량제어밸브(24)(25)를 통해 공급되는데, 이는 웨이퍼 상에 막질을 형성(DEPOSITION)하는 공정이나 막질을 식각(ETCH)하는 공정의 기본 재료가 되는 것들이다.
이때, 프로세서 챔버(3) 내의 압력 또한 웨이퍼 공정의 중요한 요소이다.
대개 자동압력 조절기(밸브)로 챔버 압력을 조절하는데, 자동압력조절기(9)의 개폐 정도에 따라 프로세서 챔버 내의 케미칼 입자의 존재량이 달라지며, 그에 따라 압력도 변하는 것이다.
또, 온도도 매우 중요하다. 챔버 내에서 열을 공급하는 모든 부분들은 웨이퍼나 투입되는 케미칼에 직접적으로 영향을 주고, 이는 웨이퍼 공정의 특성과 직결되기 때문이다.
이처럼 웨이퍼 공정에 영향을 주는 요소는 여러 가지가 있는데, 그 중에서 케미칼 공급장치에 대해서 더 상세히 기술해 본다.
대부분 반도체 웨이퍼 가공공정에서는 2가지 이상의 케미칼이 공급되는데, 도 1은 이와 같이 2가지 케미칼에 대한 예를 들었다.
여기서 케미칼A는 액체상태인 것을 예로 들었고, 케미칼B는 일반적 기체상태인 것을 예로 들었다.
케미칼B의 경우에는 유량 제어기(22)를 통하여 프로세서 챔버(3) 내부로 공급될 수 있으나, 케미칼A의 경우에는 별도의 장치가 필요하다. 도 1에서처럼 먼저 유량 제어기(21)를 통하여 정확한 액상의 케미칼을 공급하고, 이를 기화시키기 위하여 기화기(23)가 사용되는데 대부분 열을 가하는 방식이 사용된다. 유입된 액상 케미칼이 기화기(23) 내에서 모두 기체상태로 되면, 프로세서 챔버(3)까지 이동해야 하는데 그 경로 또한 가열을 시킨다. 이는 기화기(23)에서 기체상태로 된 케미칼이 다시 액화되는 것을 막기 위한 것이다.
한편, 도 1에서 후단A와 후단B는 각각 케미칼이 유량 제어기(21)(22)를 거친 후의 단계로, 각각 유량 제어기(21)(22)를 거친 후의 기체 상태의 케미칼은 곧바로 프로세서 챔버(3) 내로 공급되어 웨이퍼 가공공정에 직접 관여한다.
그런데, 프로세서 챔버(3) 내로 공급되는 케미칼의 양은 공급된 후 일정시간이 지나면 안정된 상태로 유지될 수 있으나, 공급 초기에는 그렇지 못하다.
이는 안정된 유량을 그 상태로 계속 유지시키는 단계가 아니라, 흐르지 않던 상태 즉, "0"인 상태에서 공급 목표치에 도달 시키는 단계이므로 그 제어 방식이나 제품의 성능에 따라 제각각의 "목표치 도달 특성"을 보이기 때문이다.
특히, 케미칼이 액상이어서 기화기(23)가 설치되어 있는 경우에는, 액상인 케미칼A의 양을 안정적으로 조절한다 하더라도, 기화기(23) 내에서의 온도치, 온도분포, 열방출, 공정진행조건 등의 변화에 따라 기화특성이 달라져서 결국 최종 공급량이 공급 초기나 공급 중에도 시시각각 변할 수 있기 때문에 케미칼 공급량의 안정성을 감시하는 장치가 더욱 필요하다 하겠다.
다시 말해서, 액상 케미칼을 공급장치에서는 액이 유량 제어기를 거쳐 정확히 조절이 된다 하더라도, 2차적으로 다시 기화기를 거치기 때문에 최종적으로 공급되는 기상 케미칼의 양이나 공급패턴은 기화기의 상황에 따라 여러 가지로 변할 수 있다는 것이다.
도 2는 케미칼 공급이 시작되면서 목표치까지 도달하는 여러 가지 형태의 파형의 예를 나타낸 것이다.
여기서 "파형1"은 시작시점에서 빠르게 목표치에 도달 후 안정된 상태를 나타낸 것으로 제어상태가 양호한 경우이다.
또, "파형2"는 목표치를 상향 통과한 후 서서히 목표치로 하향 접근하여 7초 이후에 안정된 모습을 보인다.
그리고, "파형3"은 목표치를 상향 통과 후 다시 목표치를 맞추기 위하여 내려오다 하향돌파하고 이를 몇 번 반복하다가 7초 이후에 안정되는데, 이렇게 목표치 위로 치고 올라가는 것을 일반적으로 오버슈트(overshoot)라 하고, 아래로 치고 내려오는 것을 언더슈트(undershoot)라 부른다.
또한, "파형4"는 오버슈트나 언더슈트 없이 목표치에 도달하지만 그 도달시 간이 오래 걸리는 경우이다.
위의 4가지 경우에서 7~8초 이후에는 안정적으로 케미칼이 공급되지만, 그 전 시간대에는 그렇지 못하다. 웨이퍼 공정시간이 매우 길다면, 0~7초의 시간 동안 각각 다른 공급패턴이 차지하는 비율, 즉 공급량의 차이가 크지 않으나, 짧은 공정시간의 경우 공급량의 차이가 차지하는 비율이 매우 크다.
도 2에서 "파형1"과 "파형4"의 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
목표치를 1LPM(분당 1리터의 유량)으로 가정한다.
전체 공정시간이 2분이라면, "파형1"의 경우 1초 이내의 시간에 목표치를 맞추어 안정이 되었으므로, 2분 동안 약 2LPM의 케미칼이 공급될 것이다.
그런데, "파형4"의 경우 초기 7초 동안에는 목표치의 절반인 약 0.5LPM이 평균적으로 공급되고, 나머지 113초 동안은 목표치인 1LPM이 흐른다.
(1LPM * (1/2) * (7/120)) + (1LPM * (113/120)) = 0.971LPM
즉, 2분의 공정 시간 동안 약 0.971LPM의 케미칼이 공급되는데, 이는 "파형1" 경우의 약 97% 수준이다.
한편, 전체 공정시간이 0.5분(30초)이라면, "파형1"의 경우 1초 이내의 시간에 목표치를 맞추어 안정이 되었으므로, 0.5분 동안 약 0.5LPM의 케미칼이 공급될 것이다.
"파형4"의 경우 초기 7초 동안에는 목표치의 절반인 약 0.5LPM이 평균적으로 공급되고 나머지 23초 동안은 목표치인 1LPM이 흐른다.
(1LPM * ( 1/2) * (7/30)) + (1LPM * (23/30)) = 0.883LPM
즉, 0.5분의 공정 시간 동안 약 0.883LPM의 케미칼이 공급되는데, 이는 "파형1" 경우의 약 88% 수준이다.
이처럼, 실제 케미칼이 공급됨에 있어 공급되는 총량은 중요하고, 총량은 초기의 유량제어 패턴과도 밀접한 관계가 있으며, 이것이 웨이퍼 공정결과에 미치는 영향은 공정시간이 짧은 곳에서 더 크다 하겠다.
또한, 굳이 공급량이 아니더라도 공급되는 초기 패턴도 상당한 영향을 주는 것은 당연하다. 초기에 곧바로 목표치에 안정적으로 도달하는 것과, 오버슈트와 언더슈트를 몇 차례 반복하다가 안정되는 것은 공급되는 총량 측면에서는 동일하겠으나, 웨이퍼 공정에서는 큰 차이를 보인다.
공급되는 케미칼 량이 흔들리면서 그만큼 웨이퍼 공정(증착 또는 식각 등) 또한 안정적이고 균일하지 못하기 때문이다.
물론, 프로세서 챔버에도 공정을 위하여 압력계(35)가 설치되어 있으나, 프로세서 챔버(3)의 경우 복수 개의 케미칼이 동시에 공급될 때에는 각 케미칼에 대한 공급양 변동을 알 수 없고, 또한 챔버 용적이 커서 케미칼 양에 의한 초기의 압력변화에 민감하지 못하며, 특히 프로세서 챔버 후단에 자동압력제어기(APC)가 설치되어 있다면, 챔버의 전체 압력은 안정적으로 유지되기 때문에 챔버 압력계에 의한 케미칼 공급량은 모니터링할 수 없게 된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 반도체 제조 공정에서 사용되는 프로세서 챔버 전단의 케미칼 공급라인 상에 압력계를 설치하여 케미칼의 공급량을 간접적으로 모니터링할 수 있도록 함은 물론 연동밸브를 설치/구동하여 공급량을 제어할 수 있도록 하여 기화기의 상황에 무관하게 원하는 케미칼의 량을 공급할 수 있도록 함과 동시에 공급패턴의 변화를 방지할 수 있으며, 또 프로세서 챔버와 케미칼 공급장치 사이에 공급되는 케미칼의 양을 감시하기 위하여 압력계 및 제어기를 구비시켜 상위 장비 제어부와도 정보 교신이 가능하도록 하며, 또한 압력계로부터 압력 검출치를 수신하고 그 정보를 파일로 저장하여 차후 그 정보를 통해 역추적할 수 있는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 모니터를 구비한 장비 메인 제어부의 출력신호에 부응하는 량의 케미칼을 프로세서 챔버로 공급해 주는 케미칼 공급장치와, 상기 케미칼 공급장치로부터 공정 케미컬을 유입 받아 반도체 전 공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하는 프로세서 챔버 및, 상기 프로세서 챔버로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하는 진공펌프를 구비한 반도체 제조 공정에서의 케미칼 공급 제어장치에 있어서, 상기 케미칼 공급장치와 프로세서 챔버 사 이의 케미칼 공급라인에 장착되어 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 전기적인 신호로 검출하는 압력계와; 상기 압력계의 출력신호를 입력받아 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력 및 그 량을 산출하는 서브 제어부와; 상기 서브 제어부에서 검출한 케미컬의 압력 및 량을 그래프나 수치로 표시해 주는 서브 모니터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 서브 제어부에는 사용자가 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력에 대한 상한치와 하한치를 설정할 수 있도록 하는 압력 설정부를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부의 출력단자에는 경보기를 부가 설치하여 상기 서브 제어부로 하여금 압력계의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자의 상,하한 설정압력과 상호 비교한 후 그 결과 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 상,하한 설정압력을 벗어나면 경보기를 구동시키도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서브 제어부는 압력계를 통해 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 계속해서 축적 저장하여 파일화하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 서브 제어부와 장비 메인 제어부는 양방향 통신라인을 통해 연결하여 상기 장비 메인 제어부로 하여금 서브 제어부에 반도체 제조 공정 장비의 작동시작신호를 전송할 수 있도록 함은 물론 상기 서브 제어부에서 산출한 케미칼 공급압력 및 량에 따른 데이터를 실시간으로 장비 메인 제어부에 전송하여 장비 메인 제어부의 모니터에 표시할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 장비 메인 제어부에도 경보기를 더 구비시켜 프로세서 챔버로 유입 되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정압력을 상향 또는 하향으로 벗어나면 장비 메인 제어부에 설치된 경보기에서도 경보신호가 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 경보기는 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정압력을 벗어날 경우 사용자가 청각을 통해 이를 인식할 수 있도록 경보음을 발생시키는 알람 또는 사용자가 시각을 통해 인식할 수 있도록 하는 경보등으로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 장비 메인 제어부에도 서브 제어부에서 전송되어 오는 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 자체 내의 기억장치에 축적 저장하여 파일화하는 기능을 더 포함시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력계와 프로세서 챔버의 입구 사이에는 지연밸브를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부로 하여금 압력계에 의해 검출되는 케미칼의 압력이 정상압력 영역 내에 들어올 때 상기 지연밸브가 개구되도록 하는 제어신호를 발생시키도록 한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 장치에 의하면, 반도체 제조 공정에서 사용되는 프로세서 챔버 전단의 케미칼 공급라인 상에 압력계를 설치하여 케미칼의 공급량을 서브 제어부 또는 장지 메인 제어부에 설치된 모니터를 통해 간접적으로 모니터링할 수 있도록 함은 물론 연동밸브를 설치/구동하여 공급량을 제어할 수 있 도록 함으로써 기화기의 상황에 무관하게 원하는 케미칼의 량을 프로세서 챔버로 공급할 수 있을 뿐만 아니라 기화기의 상태에 따른 공급패턴의 변화를 방지할 수 있고, 또 프로세서 챔버와 케미칼 공급장치 사이에 공급되는 케미칼의 양을 감시하기 위하여 압력계 및 서브 제어부를 구비시켜 상위 장비 메인 제어부와도 정보 교신이 가능하도록 함으로써 원격지의 장비 메인 제어부에서도 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 량 및 압력을 정확히 감시할 수 있으며, 또한 서브 제어부 및 장비 메인 제어부에는 각각 또는 선택적으로 경보기를 구비시켜 줌으로써 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 상,하한 설정압력을 벗어날 경우 청각 또는 시각을 통해 즉시 인식하고 필요한 조치를 조속히 취할 수 있어 반도체 제조에 따른 수율을 대폭 증대시킬 수 있고, 또 서브 제어부 또는 장비 메인 제어부에서 압력계에 의해 실시간으로 검출되는 케미칼 공급 압력정보를 파일로 저장할 수 있도록 함으로써 차후 그 정보를 통해 역추적하여 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 공급 량 및 그 압력이 어떤 원인에 의해 설정압력을 벗어났는지를 판단하는데 활용할 수 있어 반도체 제조 장비의 유지관리 및 보수에 따른 효율성을 대폭 증진시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 장치에 대한 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 장치를 적용하여 프로세서 챔버로 유입시키는 케미칼의 압력범위를 나타낸 그래프이다.
이에 따르면 본 발명 장치는, 모니터(11)를 구비한 장비 메인 제어부(1)의 출력신호에 부응하는 량의 케미칼을 프로세서 챔버(3)로 공급해 주는 케미칼 공급장치(2)와, 상기 케미칼 공급장치(2)로부터 공정 케미컬을 유입 받아 반도체 전 공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하는 프로세서 챔버(3) 및, 상기 프로세서 챔버(3)로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하는 진공펌프(4)를 구비한 반도체 제조 공정에서의 케미칼 공급 제어장치에 있어서,
상기 케미칼 공급장치(2)와 프로세서 챔버(3) 사이의 케미칼 공급라인(5)에 장착되어 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 전기적인 신호로 검출하는 압력계(6)와;
상기 압력계(6)의 출력신호를 입력받아 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력 및 그 량을 산출하는 서브 제어부(7)와;
상기 서브 제어부(7)에서 검출한 케미컬의 압력 및 량을 그래프나 수치로 표시해 주는 서브 모니터(71);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 서브 제어부(7)에는 사용자가 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력에 대한 상한치와 하한치를 설정할 수 있도록 하는 압력 설정부(73)를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부(7)의 출력단자에는 경보기를 부가 설치하여 상기 서브 제어부(7)로 하여금 압력계(6)의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자의 상,하한 설정압력과 상호 비교한 후 그 결과 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 상,하한 설정압력을 상향 또는 하향으로 벗어나면 경보기(72)를 구동시키도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서브 제어부(7)는 압력계(6)를 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 자체 내의 기억장치에 축적 저장하여 파일화하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 서브 제어부(7)와 장비 메인 제어부(1)는 양방향 통신라인을 통해 상호 연결하여 상기 장비 메인 제어부(1)로 하여금 서브 제어부(7)에 반도체 제조 공정 장비의 작동시작신호를 전송할 수 있도록 함은 물론 상기 서브 제어부(7)에서 산출한 케미칼 공급압력 및 량에 따른 데이터를 실시간으로 장비 메인 제어부(1)에 전송하여 장비 메인 제어부(1)의 모니터(11)에 표시할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 장비 메인 제어부(1)에도 경보기(12)를 더 구비시켜 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정압력을 상향 또는 하향으로 벗어나면 장비 메인 제어부(1)에 설치된 경보기(12)에서도 경보신호가 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 경보기(72)(12)는 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정압력을 벗어날 경우 사용자가 청각을 통해 이를 인식할 수 있도록 경보음을 발생시키는 알람 또는 사용자가 시각을 통해 인식할 수 있도록 하는 경보등으로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 장비 메인 제어부(1)에도 서브 제어부(7)에서 전송되어 오는 프 로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 자체 내의 저장장치에 축적 저장하여 파일화하는 기능을 더 포함시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력계(6)와 프로세서 챔버(3)의 입구 사이에는 지연밸브(8)를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부(7)로 하여금 압력계(6)에 의해 검출되는 케미칼의 압력이 정상압력 영역 내에 들어올 때 상기 지연밸브(8)가 개구되도록 하는 제어신호를 발생시키도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치는 모니터(11)를 구비한 장비 메인 제어부(1)와, 케미칼 공급장치(2), 프로세서 챔버(3) 및 진공펌프(4)를 구비한 공지된 반도체 제조 공정에서의 케미칼 공급 제어장치에 있어서, 상기 케미칼 공급장치(2)와 프로세서 챔버(3) 사이의 케미칼 공급라인(5)에 압력계(6)를 설치하고, 상기 압력계(6)의 출력단자는 서브 제어부(7)의 입력단자에 연결하되, 상기 서브 제어부(7)에는 서브 모니터(71)를 설치하여, 상기 케미칼 공급장치(2)에서 프로세서 챔버(3)로 케미칼을 공급할 때 상기 서브 제어부(7)에서 케미칼의 압력 및 량을 압력계(6)를 통해 실시간으로 검출하여 모니터(71)에 그래프나 수치로 표시해 주는 방식을 통해 사용자가 간접적인 모니터링을 할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 공지의 상기 케미칼 공급장치(2)는 기 설명한 바와 같이 케미칼의 형태(즉, 액체 상태 또는 기체 상태)에 따라 케미칼 유량 제어기와 기화기 및 유량제어밸브를 포함할 수도 있고, 케미칼 유량 제어기와 유량제어밸브만 구비할 수도 있다.
한편, 상기 압력계(6)는 케미칼 공급장치(2)와 프로세서 챔버(3) 사이의 케미칼 공급라인(5)에 장착되어 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 전기적인 신호로 검출하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 압력계(6)가 설치되는 케미칼 공급라인(5)의 체적은 프로세서 챔버(3) 체적의 수십 내지 수천 분의 1이 되기 때문에 압력변화가 쉽게 일어나 이를 정확히 검출하여 서브 제어부(7)로 전송한 후 서브 모니터(71)를 통해 표시하기에 매우 유용하다.
상기에 있어서 프로세서 챔버(3)로 공급되는 케미칼은 장비 메인 제어부(1)의 제어를 받는 케미칼 공급장치(2)에 의해 제어되며, 상기 프로세서 챔버(3)로 공급되는 케미칼의 량에 따라 상기 압력계(6)에서 검출되는 압력은 달라진다.
또, 상기 서브 제어부(7)에서는 압력계(6)에서 실시간으로 출력되는 신호를 입력받아 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력 및 그 량을 산출하고 그 결과를 모니터(71)에 출력시켜 줌은 물론 후술하는 경보기(72)를 포함하여 장비 메인 제어부(1)로 소정의 출력신호 및 데이터를 출력 및 전송시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 서브 모니터(71)에서는 서브 제어부(7)에서 검출한 케미컬의 압력 및 량을 그래프나 수치로 표시해 주는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기와 같이 케미칼 공급장치(2)와 프로세서 챔버(3) 사이의 케미칼 공급라인(5)에 압력계(6)를 설치하고, 상기 압력계(6)의 출력단자는 서브 모니터(71)를 구비한 서브 제어부(7)만을 연결할 경우 단순히 서브 제어부(7)에 연결된 서브 모니터(71)를 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력 및 량을 간접적으로 실시간 모니터링만 할 수 있을 뿐이다.
따라서, 본 발명에서는 상기 서브 제어부(7)에는 사용자가 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 상,하한 압력을 설정할 수 있도록 하는 압력 설정부(73)를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부(7)의 출력단자에는 경보기(72)를 부가 설치하여 줌으로써 상기 서브 제어부(7)에서 압력계(6)의 출력신호를 실시간으로 입력받아 상기에서와 같이 서브 모니터(71)를 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 계속해서 표시해 줌과 동시에 사용자의 상,하한 설정압력과 상호 비교하여 그 결과 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 상,하한 설정압력을 벗어나면 경보기(72)를 구동시켜 줄 수 있게 되어 사용자가 케미칼의 이상 공급상태를 즉시 인식하고 필요한 조치를 조속히 취할 수 있는 것이다.
이때, 사용자는 상기 압력 설정부(73)를 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력 값에 대한 상한치와 하한치를 미리 설정할 수 있다.
즉, 사용자는 반도체 공정특성과 환경 및 목적 등을 고려하여, 읽혀지는 압력치가 시간에 대하여 “최대치가 얼마 이하”이어야 하고 “최소치는 얼마 이상”이어야 한다는 것을 상기 압력 설정부(73)를 통해 서브 제어부(7)에 입력시켜 놓게 되면 상기 서브 제어부(7)에서는 압력계(6)를 통해 서브 제어부(7)에 입력시켜 놓게 되면 상기 서브 제어부(7)에서는 압력계(6)를 통해 검출되는 케미칼의 실제 압력값이 그것을 벗어날 경우 경보기 구동신호를 발생시키게 된다.
상기 서브 제어부(7)에서 발생시키는 경보기 구동신호는 자체에 설치된 경보 기(72)에만 출력시킬 수도 있지만, 후술하는 바와 같이 서브 제어부(7) 자체가 양방향 통신라인을 통해 장비 메인 제어부(1)와 연결되어 있을 경우 상기 장비 메인 제어부(1)로도 경보기 구동신호를 출력시켜 상기 장비 메인 제어부(1)로 하여금 자체 내에 설치되어 있는 경보기(12)를 구동시키도록 함과 동시에 그에 부응하여 케미칼의 공급량 또는 압력이 적어지도록 케미칼 공급장치(2)를 제어하도록 할 수도 있다.
이와 같이 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력 값에 대해 상한치와 하한치를 설정해 둔다는 것은 곧, 케미칼 공급량의 상한/하한치를 설정한다는 의미로써 상기 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 도 4와 같이 하한치보다는 높고 상한치보다는 낮은 "정상압력영역"이라면 상기 서브 제어부(7)에서는 어떠한 형태의 압력신호라도 정상이라고 인식한다.
또한, 본 발명에서는 상기 서브 제어부(7)의 제어프로그램을 일부 추가하여 상기 압력계(6)를 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 서브 모니터(71)에 표시해줄 때 그 값들을 자체 내의 저장장소에 축적 저장하여 파일화할 수 있도록 함으로써 차후 시스템의 점검이나 보수시 또는 공정 후 그 정보를 통해 수일 또는 수개월이 지난 후에도 역추적을 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 공급 량 및 그 압력이 어떤 원인에 의해 설정압력 이상으로 상승되었는지 등을 판단하는데 활용할 수 있어 반도체 제조 장비의 유지관리 및 보수에 따른 효율성을 대폭 증진시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 서브 제어부(7)와 장비 메인 제어부(1)를 양방향 통신라인을 통해 상호 연결하여 줌으로써 상기 장비 메인 제어부(1)에서는 서브 제어부(7)에 반도체 제조 공정 장비의 작동시작신호를 전송하여 상기 서브 제어부(7)로 하여금 그 작동시작 시점에 부응하는 제어신호를 후술하는 지연밸브(8) 등에 발생시킬 수 있도록 할 수 있고, 또 상기 서브 제어부(7)에서는 압력계(6)를 통해 입력된 정보를 통해 산출한 케미칼 공급압력 및 량에 따른 데이터를 실시간으로 장비 메인 제어부(1)에 전송하여 장비 메인 제어부(1)의 모니터(11)에 표시할 수 있도록 할 수 있어 장비 메인 제어부(1)가 설치되어 있는 원격지에서도 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼 량 등을 정확히 알 수 있고 케미칼 공급장치(2) 등의 제어를 정확히 실시할 수 있다.
또, 본 발명에서는 상기 장비 메인 제어부(1)에도 경보기(12)를 구비시켜 줌으로써 상기 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정 압력을 벗어날 경우 원격지의 장비 메인 제어부(1)에 설치되어 있는 경보기(12)가 구동되어 원격지에 종사하는 근무자도 그 상태를 정확히 인식하고 필요한 조치를 조속히 취할 수 있게 된다.
이때, 상기 서브 제어부(7) 또는 장비 메인 제어부(1)에 선택적으로 또는 동시에 설치되는 상기 경보기(72)(12)는 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정 압력을 벗어날 경우 사용자가 청각을 통해 인식할 수 있도록 경보음을 발생시키는 알람을 설치할 수도 있고, 또는 사용자가 시각을 통해 인식할 수 있도록 하는 경보등을 설치할 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 장비 메인 제어부(1)의 제어프로그램의 일부를 변 경하여 상기 서브 제어부(7)에서 전송되어 오는 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 자체 내의 저장장소에 축적 저장하여 파일화할 수 있도록 하는 기능을 추가시켜 줌으로써 차후 반도체 제조 장비의 점검이나 보수시 또는 공정 후 그 정보를 통해 수일 또는 수개월이 지난 후에도 역추적을 통해 프로세서 챔버(3)로 유입되는 케미칼의 공급 량 및 그 압력이 어떤 원인에 의해 설정압력 이상으로 상승되었는지 등을 판단하는데 활용할 수 있어 반도체 제조 장비의 유지관리 및 보수에 따른 효율성을 대폭 증진시킬 수 있다.
또한, 상기 압력계(6)와 프로세서 챔버(3)의 입구 사이에는 서브 제어부(7)에 의해 그 구동이 제어되는 지연밸브(8)를 더 설치하고, 상기 서브 제어부(7)로 하여금 압력계(6)에 의해 검출되는 케미칼의 압력이 정상압력영역(즉, 하한치 압력 범위) 내에 들어올 때 상기 지연밸브(8)가 개구되도록 하는 제어신호를 발생시키도록 함으로써 반도체 제조 공정이 정상적으로 이루어지지 않는 상태 예를 들어 점검 등을 실시함으로 인해 케미칼의 입력이 일정압력 이하일 경우에 해당 케미칼이 불필요하게 프로세서 챔버(3)로 공급되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
즉, 상기 지연밸브(8)는 프로세서 챔버(3)로의 케미칼 공급을 일정시간 지연시키기 위해 설치한 것으로, 압력계(6)에 의해 검출되는 케미칼의 유입 압력신호가 하한치보다 하회하는 경우, 상기 서브 제어부(7)에서는 경보기 구동신호를 자체 경보기(72)와 장비 메인 제어부(1)로 보냄과 동시에 상기 지연밸브(8)를 닫아 압력이 정상압력영역 내에 들어올 때까지 기다린 후 지연밸브(8)를 열어 케미칼이 프로세서 챔버(3)로 공급되도록 할 수도 있고, 또는 케미칼 공급개시시에 닫혀 있던 지연 밸브(8)는 케미칼 공급 압력치가 정상영역으로 진입하였을 때 열리는 방식도 가능하다.
한편, 상기 장비 메인 제어부(1)에서는 프로세서 챔버(3)로 케미칼을 공급시켜 주기 위해 케미칼 공급장치(2)를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 때 상기 서브 제어부(7)에도 그 시작신호를 전송해 주어, 상기 서브 제어부(7)로 하여금 이를 인식하고 압력계(6)를 통해 케미칼의 공급압력을 모니터링 하여야 하는 시점을 정할 수 있도록 한다.
또한, 상기 서브 제어부(7)에서는 지연밸브(8)가 닫혀있다가 열릴 경우, 그 시간 데이터를 장비 메인 제어부(1)로 전송해 주어 장비 메인 제어부(1)로 하여금 전체공정시간 즉, 케미칼 공급시간을 산출하는 데 참고하도록 한다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
도 1은 종래 반도체 제조 공정에서의 케미칼 공급장치에 대한 블록 구성도.
도 2는 케미칼 공급이 시작되면서 목표치까지 도달하는 여러 가지 형태의 파형의 예시도.
도 3은 본 발명 장치에 대한 블록 구성도.
도 4는 본 발명 장치를 적용하여 프로세서 챔버로 유입시키는 케미칼의 압력범위를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 장비 메인 제어부 2 : 케미칼 공급장치
3 : 프로세서 챔버 4 : 진공펌프
5 : 케미칼 공급라인 6 : 압력계
7 : 서브 제어부 8 : 지연밸브
11 : 모니터 12, 72 : 경보기
71 : 서브 모니터 73 : 압력 설정부

Claims (8)

  1. 모니터를 구비한 장비 메인 제어부의 출력신호에 부응하는 량의 케미칼을 프로세서 챔버로 공급해 주는 케미칼 공급장치와, 상기 케미칼 공급장치로부터 공정 케미컬을 유입 받아 반도체 전 공정에서 실제로 웨이퍼의 공정을 실시하는 프로세서 챔버 및, 상기 프로세서 챔버로부터 가스를 흡입하여 챔버의 진공을 유지하는 진공펌프를 구비한 반도체 제조 공정에서의 케미칼 공급 제어장치에 있어서,
    상기 케미칼 공급장치와 프로세서 챔버 사이의 케미칼 공급라인에 장착되어 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 전기적인 신호로 검출하는 압력계와;
    상기 압력계의 출력신호를 입력받아 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력 및 그 량을 산출하는 서브 제어부와;
    상기 서브 제어부에서 검출한 케미컬의 압력 및 량을 그래프나 수치로 표시해 주는 서브 모니터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 제어부에는 사용자가 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력에 대한 상한치와 하한치를 설정할 수 있도록 하는 압력 설정부를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부의 출력단자에는 경보기를 부가 설치하여 상기 서브 제어부로 하여 금 압력계의 출력신호를 실시간으로 입력받아 사용자의 상,하한 설정압력과 상호 비교한 후 그 결과 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 상,하한 설정압력을 벗어나면 경보기를 구동시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 제어부는 압력계를 통해 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 계속해서 축적 저장하여 파일화하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 제어부와 장비 메인 제어부는 양방향 통신라인을 통해 연결하여 상기 장비 메인 제어부로 하여금 서브 제어부에 반도체 제조 공정 장비의 작동시작신호를 전송하고, 상기 서브 제어부에서는 케미칼 공급압력 및 량에 따른 데이터를 실시간으로 장비 메인 제어부에 전송할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 장비 메인 제어부에도 경보기를 더 구비시켜 상기 비 메인 제어부에서 서브 제어부를 통해 전송받은 각종 데이터를 확인한 결과 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정압력을 상향 또는 하향으로 벗어난 경우로 판단되면 상기 경보기에서도 경보신호가 발생되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경보기는 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력이 사용자의 상,하한 설정압력을 벗어날 경우 사용자가 청각을 통해 이를 인식할 수 있도록 경보음을 발생시키는 알람 또는 사용자가 시각을 통해 인식할 수 있도록 하는 경보등으로 구성한 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 장비 메인 제어부에도 서브 제어부에서 전송되어 오는 프로세서 챔버로 유입되는 케미칼의 압력을 실시간으로 입력받아 이를 자체 내의 기억장치에 축적 저장하여 파일화하는 기능을 더 포함시킨 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력계와 프로세서 챔버의 입구 사이에는 지연밸브를 더 구비시키고, 상기 서브 제어부로 하여금 압력계에 의해 검출되는 케미칼의 압력이 정상압력 영역 내에 들어올 때 상기 지연밸브가 개구되도록 하는 제어신호를 발생시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 공정에서 사용되는 케미칼 공급감시 및 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130039875A (ko) * 2011-10-13 2013-04-23 세메스 주식회사 웨이퍼 이송 장치

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