KR980010094A - 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온화 공정에 사용되는 가스의 공급원인 가스 실린더의 가스 압력 상태 정보 검출과 가스 캐비넷 내의 가스 유출 유무를 모니터링한 후 통신 수단을 사용하여 반도체 제조 공정 운영자에게 알려 줌으로써 가스 압력이 낮아지거나 가스가 빈 경우 사전 계획에 의해 가스를 교환할 수 있어 설비의 손실 시간을 최소화할 수 있고, 가스 유출시 유독 가스로부터 작업자를 보호할 수 있는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명은 가스 실린더의 가스 상태와 가스 유출 유무를 감지하는 감지 수단과, 상기 감지 수단을 통해 검출된 정보를 표시 수단에 전송하는 통신 수단과, 상기 통신 수단을 통해 전송된 정보를 운영자에게 알려주는 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치
본 발명은 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온화 공정에 사용되는 가스의 공급원인 가스 실린더의 가스 압력 상태 정보 검출과 가스 캐비넷 내의 가스 유출 유무를 모니터링한 후 통신 수단을 사용하여 반도체 제조 공정 운영자에게 알려줌으로써 가스 압력이 낮아지거나 가스가 빈 경우 사전 계획에 의해 가스를 교환할 수 있어 설비의 손실 시간을 최소화할 수 있고, 가스 유출시 유독 가스로부터 작업자를 보호할 수 있는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 일반적으로 반도체 소자를 제조하는데 있어서, 가스는 중요한 재료로서 사용되고 있다. 따라서 그 가스의 공급원인 가스 실린더의 교체 시기와 가스 캐비넷 내의 가스 유출을 감지하는 작업은 매우 중요하다.
도1은 일반적인 이온 주입 장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 이온 주입 장치는 이온 주입 소스로 사용되는 가스들을 저장하는 가스 캐비넷(10)과, 가스 실린더 내의 자체 압력에 의해 배출되는 가스를 필요에 따라 후술할 이온 소스부로 전달하는 가스 공급 통로(20)와, 상기 가스 공급 통로를 통해 가스 캐비넷(10)에 저장된 가스를 입력받아 이온화시켜 빔(beam)을 생성하는 이온 소스부(30)와, 상기 이온화 과정에서 생성된 불순물 이온들로부터 특정 이온 빔만 고르는 분류기(40)와, 상기 분류기를 사용하여 검출된 특정 이온을 가속시키는 가속부(50)와, 상기 가속된 특정 이온 빔의 초점을 집속시키는 집속부(60)와, 상기 집속부(60)를 통해 집속된 빔을 웨이퍼에 주사하는 주사부(70)로 구성된다.
도2는 도1의 가스 캐비넷의 구조를 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 여러 종류의 가스가 저장된 네 개의 실린더(11)들과, 각각의 실린더에서 가스의 공급 및 차단을 할 수 있는 스톱 밸브(12)와, 상기 가스 실린더 내의 자체 압력에 의해 분기관(15)에 배출되는 가스의 압력을 측정하는 1차 측정기(13)와 2차 측정기(14)와, 그리고 각각의 분기관(15)에 연결된 가스 공급로(20)로 구성된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 가스 캐비넷과 이온 주입 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
가스 실린더(11) 내의 자체 압력에 의해 배출되는 가스는 필요에 따라 가스 공급로(20)를 경유하여 이온 장치의 이온 소스부(30)에 주입시켜 이온화시킨 후 분류기(40)를 거쳐 상기 이온화 과정에서 생성된 불순물 이온들로부터11B+이온 빔만 고른다. 분류기(40)를 사용하여 검출된 특정 이온은 가속부(50)를 통해 가속된다. 이때 가속부(50)는 150㎸∼300㎸의 에너지를 사용한다. 가속된 특정 이온은 집속부(60)를 통해 빔의 초점을 맞춘 후 주사부(70)를 통해 웨이퍼에 주사된다.
상기와 같은 구조를 갖는 이온 주입 장치의 가스 시스템을 가스 실린더(11)들의 압력을 평상시 검사할 수 있는 기능이 없어 가스 실린더(11)가 비게되는(empty) 시점을 파악할 수 없고, 설비의 사전 관리 측면에서 관리의 어려움이 많이 발생하며, 또한 가스 캐비넷(10)의 네 개의 가스 실린더(11)들 중 두 개 이상의 실린더의 가스가 빈 경우 가스 교환 시점부터 가스의 가압 검사가 완료될 때까지 설비를 장기간 정지시켜야 하기 때문에 많은 손실이 발생되고, 또한 가스를 교환한 다음 가압을 확인할 때 가스 캐비넷(10)을 열어 각각의 실린더에 장착된 1·2 차 측정기(13)(14)을 통해 확인해야 하므로 이때 만약 가스가 유출될 경우 확인자가 유독 가스를 흡입하여 치명적인 사고가 유발될 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 가스 실린더의 압력에 관한 정보를 디스플레이하는 것을 가능하게 하여 평상시 가스의 압력을 검사 가능하게 함으로써 가스의 압력이 낮아지거나 가스 실린더가 빈 경우 사전 계획에 의해 가스를 교체할 수 있어 설비의 손실 시간을 최소화하고, 가스 캐비넷 내의 가스 유출에 대해 사전 모니터링을 제공하는데 그 목적이 있다.
제1도는 일반적인 이온 주입 장치를 나타낸 구성도.
제2도는 제1도의 가스 캐비넷의 구조를 나타낸 블록도.
제3도는 본 발명에 따른 가스 캐비넷의 구조를 나타낸 블록도.
제4도는 본 발명의 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치를 나타낸 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10：가스 캐비넷 20：가스 공급 통로
30：이온 소스부 40：분류기
50：가속부 60：집속부
70：주사부 11：실린더
12：스톱 밸브 13：1차 측정기
14：2차 측정기 15：분기관
16：감지부 17：통신로
80：통신부 90：통신 선로
91：수신부 92：제어부
81：신호처리부 82：송신부
410：포트 420：신호 증폭부
421：제 1 증폭부 422：다중화 처리부
423：이득 제어부 424：여과부
430：아날로그/디지털 변환부 440：광 절연부
300：표시부 310：숫자 표시부
320：경고 모드 표시부 330：경광등
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 가스 실린더의 상태와 가스 유출 유무를 감지하는 복수개의 감지부들과, 상기 감지부들을 통해 감지된 신호를 송신하기 위해 신호 처리를 수행하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부에 의해 처리된 신호를 공정 관리 시스템에 전송하는 송신부와, 상기 전송 신호를 전송하는 통신 선로와, 상기 송신부를 통해 전송된 신호들을 수신하는 수신부와, 상기 수신부를 통해 수신된 통신 데이터에 부합되게 표시부를 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 의해 전송된 정보를 운영자에게 알려주는 표시부로 구성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명에 따른 가스 실린더에 부착된 가스 압력 상태 정보 검출 장치를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 여러 종류의 가스가 저장된 네 개의 실린더(11)들과, 각각의 실린더(11)에서 가스의 공급 및 차단을 할 수 있는 스톱 밸브(12)와, 상기 가스 실린더(11) 내의 자체 압력에 의해 분기관(15)으로 배출되는 가스의 압력을 측정하는 1차 측정기(13)와 2차 측정기(14)들과, 각각의 측정기에 의해 측정된 결과를 전기적 신호로 변환하고, 상기 가스 캐비넷(10) 내의 가스 유출유무를 센싱하는 감지부(16)들과, 각각의 실린더(11)로부터 배출된 가스를 가스 공급로(20)로 전달하는 분기관(15)과, 상기 감지부(16)들로부터 검출된 가스 상태 정보를 전송하는 통신로(17)와, 상기 통신로(17)를 통해 전송된 가스 상태 정보를 공정 관리 시스템에 전달하기 위해 데이터 처리를 수행하는 통신부(80)로 구성된다.
도4는 도3에 도시된 본 발명의 가스 압력 상태 정보 검출 장치를 구체적으로 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 가스 실린더의 상태와 가스 유출 유무를 감지하는 감지부(16)들과, 상기 감지부(16)들을 통해 감지된 신호를 송신하기 위해 신호 처리를 수행하는 신호 처리부(81)와, 상기 신호 처리부(81)에 의해 처리된 신호를 공정 관리 시스템에 전송하는 송신부(82)와, 상기 전송 신호를 전송하는 통신 선로(90)와, 상기 송신부(82)를 통해 전송된 신호들을 수신하는 수신부(91)와, 상기 수신부(91)를 통해 수신된 통신 데이터에 부합되게 표시부를 제어하는 제어부(92)와, 상기 제어부(92)의 제어에 의해 전송된 정보를 운영자에게 알려주는 표시부(300)로 구성된다.
상기 신호 처리 수단(81)은 상기 감지부(16)들을 통해 검출된 신호를 입력받는 복수 개의 포트(410)들과, 상기 포트(410)들을 통해 입력된 신호를 후술할 아날로그/디지털 변환부(430)에 적합한 입력 값으로 신호를 증폭하는 신호 증폭부(420)와, 상기 신호 증폭부(420)에 의해 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(430)와, 상기 변환부(430)에 의해 변환된 디지털 신호를 후술할 송신부(82)에 입력하기 전에 과전류가 송신부(82)에 유입되어 송신부(82)를 손상시키는 것을 방지하기 위한 광 절연(photo isolation)부(440)로 구성한다.
상기 송신부(82)는 상기 광 절연부(440)를 통과한 변환된 디지털 신호를 수신부(91)로 전송하기 위해 상기 디지털 신호를 통신 프로토콜에 부합되게 구성하여 이를 통신 선로(90)에 비트 스트림(bit stream)으로 전달하고 상기 디지털 정보의 전달 상태를 모니터링한다.
상기 신호 증폭부(420)는 상기 입력 포트(410)들을 통해 입력된 신호를 증폭하는 제1증폭부(421)와, 상기 제1증폭부(421)를 통해 증폭된 신호들을 다중화하는 다중화 처리부(422)와, 상기 다중화된 신호를 이득 제어하는 이득 제어부(423)와, 상기 이득 제어된 신호를 여과하는 여과부(424)로 구성한다.
도4를 참조하여, 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 각각의 실린더(11)에 장착된 감지부(16)로부터 센싱된 현재 가스 실린더의 현재 상태 정보가 포트(410)들에 전달되고, 상기 상태 정보를 나타내는 신호를 제1증폭부(421)에 의해 증폭시킨다. 이때 제1증폭부(421)는 연산 증폭기 (OPerational Amplifier; "OP Amp")를 사용할 수 있다. 상기 제1증폭부(421)를 통해 증폭된 신호들은 다중화 처리부(422)에 의해 다중화된다. 이때 다중화 처리부(422)는 멀티플렉서(multiplexor: "MUX")를 사용할 수 있다. 상기 다중화된 신호들은 이득 제어부(423)를 통해 이득 제어되고, 상기 이득 제어된 신호는 여과부(424)에 의해 상기 다중화된 신호들에 존재하는 잡음을 제거한다. 이때 여과부(424)는 저역 통과 여과기(low pass filter:"LPF")를 사용할 수 있다.
상기 여과부(424)를 통해 여과된 신호는 아날로그 신호이므로 이를 컴퓨터가 인식하는 디지털 신호로 아날로그/디지털 변환부(430)를 사용하여 변환시킨다.
상기 변환된 디지털 신호를 송신부(82)에 입력하기 전에 과전류가 송신부(82)에 유입되어 송신부(82)를 손상시키는 것을 방지하기 위해 상기 신호를 광 절연부(440)에 통과시킨다.
상기 변환부(430)를 통해 변환된 디지털 신호를 광 절연부(440)를 사용하여 안정화시킨 후 송신부(82)에 입력하고, 송신부(82)는 상기 변환된 신호를 수신부(91)로 전송하기 위해 상기 신호(즉, 현재 가스의 상태 정보)를 통신 프로토콜에 부합되게 구성하여 이를 통신 선로(90)에 비트 스트림(bit stream)으로 전달하고 디지털 정보의 전달 상태를 모니터링한다. 이때 가스 캐비넷(10) 주위에는 이온 소스부(30)에 의해 발생된 빔을 가속기(50)에 의해 가속시키기 위해 높은 에너지(150㎸∼300㎸)가 형성된다. 이로 인해 가스 캐비넷(10)에는 고 전위가 형성되고 표시부(300)에는 비교적 낮은 전위가 형성되므로 심한 전위 차가 발생하여 데이터를 전송하는데 있어서 많은 장애가 발생함에 따라 상기 통신 선로(90)는 일반적인 케이블을 사용하지 않고 전용 광케이블을 사용하며, 이를 지원하는 통신 프로토콜을 사용한다.
수신부(92)는 상기 통신 선로(90)를 통해 가스 캐비넷(10)과 가스 실린더(11)에서 감지된 가스 상태 데이터들의 비트 스트림을 수신한다.
이어, 제어부(93)가 상기 수신된 데이터 비트 스트림들을 현재 가스 시스템에 관한 데이터들로 사용하기 위해 수신된 데이터를 처리하고 이를 바탕으로 상기 데이터들을 제조 공정 운영자들에게 알려주기 위해 표시부(300)에 출력한다. 이때 상기 표시부(300)는 현재 가스 시스템의 상태 정보를 숫자로 표현하는 숫자 표시부(310)와, LED를 사용하여 경고를 표시하는 경고 모드 표시부(320)와, 가스 시스템에 사건이 발생했을 때(예를 들면, 카드 유출, 가스 부족 등) 제조 공정 운영자에게 긴급 조치의 필요성을 알리기 위한 경광등(330)을 사용한다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 가스 실린더의 압력이 기준치 이하로 낮아졌을 때 계획된 사전 관리 계획에 따라 교환 등의 관리를 할 수 있으며 이에 따라 필연적으로 발생하는 가스 다운으로 인한 설비의 사용 불가 손실을 감소시키는 효과가 있다.
본 발명의 또 따른 효과는 공정 단계별 설비 조정이 쉬워져 설비 가동률 향상과 가스 교환 후 가압에 의한 가스 유출 확인을 엔지니어가 가스 캐비넷을 열지 않고 가능함으로 유독 가스에 대한 안전성을 제공하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 가스 실린더의 상태와 가스 유출 유무를 감지하는 복수개의 감지수단들과, 상기 감지수단들을 통해 감지된 신호를 송신하기 위해 신호 처리를 수행하는 신호 처리 수단과, 상기 신호 처리 수단에 의해 처리된 신호를 통신 선로를 통해 공정 관리 시스템에 전송하는 송신 수단과, 상기 송신 수단을 통해 전송된 신호들을 수신하는 수신 수단과, 상기 수신 수단을 통해 수신된 통신 데이터에 부합되게 표시 수단을 제어하는 제어 수단과, 상기 제어 수단의 제어에 의해 전송된 정보를 운영자에게 알려주는 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 신호 처리 수단은 상기 감지 수단들을 통해 검출된 신호를 입력받는 복수 개의 포트들과, 상기 포트들을 통해 입력된 신호를 아날로그/디지털 변환 수단에 적합한 입력 값으로 신호를 증폭하는 신호 증폭수단과, 상기 신호 증폭 수단에 의해 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환 수단과, 상기 변환 수단에 의해 변환된 디지털 신호를 상기 송신 수단에 입력하기 전에 과전류가 상기 송신 수단에 유입되어 상기 송신부를 손상시키는 것을 방지하기 위한 광 절연(photo isolation) 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신호 증폭 수단은 상기 입력 포트들을 통해 입력된 신호를 증폭하는 제1증폭수단과, 상기 제1증폭 수단을 통해 증폭된 신호들을 다중화하는 다중화 처리 수단과, 상기 다중화된 신호들을 이득 제어하는 이득 제어 수단과, 상기 이득 제어된 신호들을 여과하는 여과 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1증폭 수단은 연산 증폭기(OPerational Amplifier; "OP Amp")인 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 다중화 처리 수단은 멀티플렉서(multiplexor)인 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 여과 수단은 저역 통과 여과기(low pass filter)인 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 표시 수단은 숫자 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 표시 수단은 경고 모드 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 표시 수단은 경광등을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 통신 선로는 광케이블인 것을 특징으로 하는 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치.
    ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019960027505A 1996-07-08 1996-07-08 가스 압력 상태 정보 검출 및 디스플레이 장치 KR980010094A (ko)

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