KR100461845B1 - 액체운송장치의 안정성 확보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체운송장치의 안정성 확보 시스템에 관한 것으로서, 웨이퍼의 공정과정을 위하여 공정 챔버 내부로 소스물질과 운반가스가 유입 시는 열리며 공정과정 진행 중에는 닫혀 소스물질과 운반가스의 유입을 조절하는 유입밸브와, 상기 유입밸브가 열린 경우에는 닫혀 있으며 닫힌 경우에는 열려서 소스물질과 운반가스를 외부로 배출시키기 위한 보조펌프와 보조밸브로 이루어지는 액체운송장치에 있어서, 상기 보조밸브에 연결된 계전기를 포함하여 전원공급이 중단되는 경우에 상기 계전기의 작동에 의해 상기 보조밸브를 닫을 수 있게 구성된 액체운송장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 보조펌프의 오작동 및 작동 중단 시에 즉각 보조밸브를 잠글 수 있도록 함으로서 외부 대기 유입으로 인한 액체운송장치의 전반적인 오염을 방지할 수 있게 해준다.

Description

액체운송장치의 안정성 확보 시스템{System of liquid delivery system for safe operation}

본 발명은 액체운송장치(liquid delivery system)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액체운송장치의 운용 중에 발생되는 정전 등과 같이 전원공급이 중단되어 외부 대기가 액체운송장치 내부로 역 유입되어 발생되는 액체운송장치의 오염을 신속하게 방지할 수 있는 액체운송장치의 안정성 확보 시스템에 관한 것이다.

근래에 들어 반도체 소자가 고집적화, 고성능화 되어 감에 따라 반도체 소자의 증착방법으로 다양한 방법이 제시되고 있는데, 그 대표적인 것으로 물리기상증착법(PVD) 및 화학기상증착법(CVD)이 그것이다.

상기 증착방법 중에서 화학기상증착방법에 의해 형성되는 박막은 액체운송장치의 구조와 성능에 크게 의존하는바 반도체 제조설비를 운용하는 대부분의 업체는 특화된 액체운송장치를 개발하여 응용하고 있는 실정이다.

도 1은 상기의 화학기상증착법에서 종래 일반적으로 사용되는 액체운송장치(liquid delivery system, 10)가 장착된 반도체 제조설비의 개략적인 구성도를 보여주고 있는데 이의 작동구성을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 로봇 암(robot arm, 미도시)에 의해서 웨이퍼(W)가 로드락 챔버(미도시)에서 슬릿 밸브(미도시)의 이동으로 개방된 공정 챔버(20) 측면의 개구부(미도시)를 통해 상기 공정 챔버(20) 내부의 서셉터(40) 상단 위치에 안착되고 로봇 암이 역순으로 상기 공정 챔버(20)를 빠져나간 뒤 상기 슬릿 밸브에 의해 개구부가 밀폐되면 유출밸브(52)를 개방하고 펌프(50)의 계속적인 펌핑과정을 통해서 상기 공정 챔버(20) 내부는 일정한 고 진공상태를 유지하게 된다.

일단 공정 챔버(20) 내부가 고 진공상태가 유지되면 액체운송장치(10)에서는 유량조절제어기(mass flow controller, 14)의 제어에 의하여 유입되는 액체소스물질과 상기 액체소스물질을 운반하기 위한 운반가스가 합체되어 열려있는 유입밸브(12)를 통해서 상기 공정 챔버(20) 상부에 위치하는 노즐(30)에 의하여 웨이퍼(W)에 분사되어 웨이퍼를 증착시키게 된다.

증착이 완료된 웨이퍼(W)는 전술한 반입의 역순으로 로봇 암에 의해서 공정 챔버(20)로부터 반출되는데, 이때는 상기 공정 챔버(20) 내부에서 증착과정이 완료되어 더 이상의 소스물질을 공정 챔버(20) 내부로 유입시킬 필요가 없으므로 유입밸브(12)는 닫히게 되나, 유량의 원활한 흐름을 유지하기 위하여 유량조절제어기(14)는 계속적으로 작동하게 되므로 이에 따라 유입되는 액체소스물질을 외부로 배출시키는 장치가 보조밸브(15)와 보조펌프(16)이다.

즉, 유입밸브(12)가 열려 있는 경우에는 보조밸브(15)가 닫히게 하여 액체소스물질과 운반가스를 공정 챔버(20) 내부로만 유입시키고, 상기 공정 챔버(20) 내부에서 공정과정이 완료된 경우에는 상기 유입밸브(12)가 닫히게 되므로 상기 보조밸브(15)를 개방시켜 계속적으로 공급되는 액체소스물질과 운반가스를 보조펌프(16)의 펌핑에 의하여 외부로 배출시킬 수 있게 하여 연속되는 다음의 공정과정을 준비할 수 있는 해주는 것이다.

이러한 구성을 가지는 액체운송장치에서 다음 공정과정 준비중에 정전 등으로 인한 전원공급 중단사태가 발생되면 개방된 보조밸브(15)를 닫을 수 있게 함으로서 유입된 대기에 의해 액체운송장치를 오염시키는 백 스트림(back stream)을 방지하는 액체운송장치의 안정성 확보를 위한 시스템이 도 2에 나타나 있다.

정전 등으로 인해 전원공급이 중단되면 보조펌프(16)의 작동중단 신호가 PLC(Programmable Logic Controller)로 인가되고(S1), 상기 PLC는 인터락 체크(interlock check)를 하여 그 결과에 대한 신호를 다시 받게 된다(S2).

PLC는 상기의 입력되는 결과에 대한 신호를 분석하여 보조밸브(15)를 닫으라는 신호를 발생시키게 되고(S3), 상기 전달되는 보조밸브(15) 밀폐신호에 따라 최종적으로 보조밸브(15)는 닫혀서 외부 대기의 백 스트림에 의한 액체운송장치의 오염을 막게되는 것이다.

그러나 이러한 종래 액체운송장치의 안정성 확보를 위한 시스템은 S2단계에서 인터락 체크를 소프트웨어적으로 수행하게 되는데, 이러한 소프트웨어적인 인터락 체크에 따라 최종 신호를 발생시키고 보조밸브를 닫기까지 소요되는 지연시간이 짧게는 4초 많게는 6초 가량이 걸리게 된다.

상기와 같이 소프트웨어적인 인터락 체크 지연시간에 의해서 최종적으로 보조밸브를 닫는 연동시간이 4 내지 6초가 걸린다는 것은 이미 많은 양의 외부 대기가 액체운송장치 내부로 유입되어 액체운송장치 대부분의 설비가 오염되었다는 것을 의미하며, 액체운송장치의 전반적인 오염으로 인한 장비교체는 결국 공정과정을 중단할 수밖에 없어 전체적인 생산공정에 있어 효율성을 떨어뜨리는 직접적인 요인으로 작용될 수 있으며, 장비의 교체에 따른 비용 면에서의 증가는 웨이퍼 생산단가를 상승시키는 주요 요인으로서 종종 작용한 것이 작금의 현실이다.

더욱이 상기에서 예를 들고 있는 정전 등으로 인한 전원공급의 중단요인에의한 경우이외에도 보조펌프(16)가 작동불능상태가 된 경우에도 동일한 문제가 발생하여 이에 대한 개선책이 끊임없이 요구되고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 고안된 것으로서, 종래 정전 또는 보조펌프의 작동불능에 따른 보조밸브의 잠금 시스템이 장시간이 소요되는 소프트웨어적인 인터락 체크 방식을 사용하여 지연시간이 길어지고 이에 따라 액체운송장치를 전반적으로 오염시키게 되는 것을 하드웨어적인 구성요소로 대체함으로서 신속하게 보조밸브를 닫을 수 있게 하여 외부 대기의 백 스트림에 의한 오염을 방지할 수 있는 액체운송장치의 안정성 확보 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 그 구조가 간단하면서도 유지 및 보수비용을 절약할 수 있는 액체운송장치의 안정성 확보 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 종래 액체운송장치가 장착된 반도체 제조설비의 개략적인 구성도.

도 2는 종래 액체운송장치의 안정성 확보 시스템의 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 액체운송장치의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 액체운송장치의 안정성 확보 시스템의 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 액체운송장치 20 : 공정 챔버

30 : 노즐 40 : 서셉터

50 : 펌프 120 : 유입밸브

140 : 유량조절제어기 150 : 보조밸브

160 : 보조펌프 180 : 계전기

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 웨이퍼의 공정과정을 위하여 공정 챔버 내부로 소스물질과 운반가스가 유입 시는 열리며 공정과정 진행 중에는 닫혀 소스물질과 운반가스의 유입을 조절하는 유입밸브와, 상기 유입밸브가 열린 경우에는 닫혀 있으며 닫힌 경우에는 열려서 소스물질과 운반가스를 외부로 배출시키기 위한 보조펌프와 보조밸브로 이루어지는 액체운송장치에 있어서, 상기 보조밸브에 연결된 계전기를 포함하여 전원공급이 중단되는 경우에 상기 계전기의 작동에 의해 상기 보조밸브를 닫을 수 있게 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같은데, 도면에 도시된 중복되는 구성요소의 명칭은 동일하게 사용하기로 한다.

도 3는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예로서의 액체운송장치를 개략적으로 나타내고 있는 구성도로서, 본 발명은 유량조절제어기(140)에 의하여 유량이 조절된 액체소스물질과 상기 액체소스물질을 운반하는 운반가스가 공정 챔버(미도시)로 유입될 수 있도록 하는 유입밸브(120)와, 상기 유입밸브(120) 닫힌 경우에 운반가스와 상기 유량조절제어기(140)를 통과하는 액체소스물질을 외부로 배출시키기 위한 보조밸브(150) 및 보조펌프(160)와, 상기 보조밸브(150)에 연결되어 비상시에 상기 보조밸브(150)를 닫을 수 있도록 하는 계전기(relay, 180)로 이루어진다.

본 발명에 따른 액체운송장치의 정상적인 상태에서의 작동구성은 공정과정 진행 중에는 유입밸브(120)는 개방되고 보조밸브(150)는 닫힌 상태에서 액체소스물질과 운반가스는 상기 유입밸브(120)를 통해서 공정 챔버 내부로 계속적으로 유입되며, 공정과정이 완료되어 웨이퍼를 반출하는 경우에는 상기 유입밸브(120)가 닫히고 보조밸브(150)가 개방된 상태에서 액체소스물질과 운반가스를 보조펌프(160)의 계속적인 펌핑에 의해 외부로 배출시키게 되므로 종래 액체운송장치의 작동구성과 동일하다고 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 액체운송장치가 공정과정 수행 중에 전원공급이 중단된 상태에서의 안정성을 확보하는 것을 개략적으로 보여주고 있는데, 본 발명에 따른 액체운송장치의 안정성 확보를 위한 시스템의 작동구성에서 공정과정이 완료되고 웨이퍼를 반출하기 위해 유입밸브(120)가 닫힌 상태에서 보조펌프(160)가 작동하여 보조밸브(150)를 통해 액체소스물질과 운반가스를 외부로 배출시키는 과정 중에 정전으로 인한 전원공급 중단 사태가 발생된 경우를 먼저 살펴보면 다음과 같다.

정전으로 인한 전원공급중단으로 보조펌프(160)의 작동이 중단되면 상기 보조펌프(160)의 작동중단 신호가 PLC에 의해 감지되고(S100), 상기 감지된 작동중단 신호에 따라 상기 PLC는 계전기(180)에 작동신호를 보내게 되면(S200), 상기 작동신호를 받은 계전기(180)는 즉시 보조밸브(150)를 잠그게 되어 보조펌프(160) 작동중단으로 인한 외부 대기의 유입을 방지할 수 있게 해준다.

상기 계전기(180)는 내부에 내장된 전자석에 전류가 인가되면 자기장을 발생시키게 되고, 상기 발생된 자기장에 의해서 접점을 온, 오프 할 수 있는 간단한 작동구성을 가지고 있으므로 수신되는 작동신호에 따라 즉각적으로 반응하여 보조밸브(150)를 잠글 수 있는 것이다.

이러한 계전기(180)의 하드웨어적 작동에 의한 보조밸브(150)의 잠금은 PLC가 소프트웨어적인 인터락 체크를 위해 필요한 지연시간을 가지지 않기 때문에 전원공급이 중단된 상태에서 최종적으로 보조밸브(150)를 잠글 때까지 0.5 내지 1초의 시간밖에는 걸리지 않으므로 외부 대기 유입으로 인한 액체운송장치의 오염을 완전하게 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기의 정전으로 인한 전원공급 중단사태가 발생된 경우가 아닌 보조펌프(160)가 정상작동 중에 갑자기 중단되어 액체소스물질과 운반가스를 계속적으로 외부로 배출시키기 위한 펌핑을 할 수 없어 외부 대기가 액체운송장치 내부로 유입될 수 있는 경우에도 상기 보조펌프(160)의 작동중단 신호가 발생되면, 상기 발생된 작동중단 신호에 따라 계전기(180)가 작동하여 보조밸브(150)를 잠글 수 있음도 자명하다 할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 액체운송장치의 안정성 확보를 위한 시스템의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해서 정하여 지는바 본 발명의 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않는 단순한 설계변경은 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

본 발명에 의하면, 액체운송장치에 있어서 보조밸브가 개방된 상태에서 보조펌프의 작동이 중단되는 경우에 계전기를 통해 즉시 보조밸브를 잠글 수 있게됨으로서 외부 대기의 유입으로 인한 액체운송장치의 오염을 완전하게 방지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

또한, 외부 대기가 유입되기 전에 신속하게 보조밸브를 잠글 수 있게 함으로서 액체운송장치가 외부 대기에 의해 오염되어 장비 교체에 따른 공정과정의 중단 및 부가적인 교체비용의 발생을 사전에 방지할 수 있어 생산성의 향상 및 제조원가에 있어서의 이점이 있다.

Claims (1)

1. 웨이퍼의 공정과정을 위하여 공정 챔버 내부로 소스물질과 운반가스가 유입 시는 열리며 공정과정 진행 중에는 닫혀 소스물질과 운반가스의 유입을 조절하는 유입밸브와, 상기 유입밸브가 열린 경우에는 닫혀 있으며 닫힌 경우에는 열려서 소스물질과 운반가스를 외부로 배출시키기 위한 보조펌프와 보조밸브로 이루어지는 액체운송장치에 있어서,

   상기 보조밸브에 연결된 계전기를 포함하여 전원공급이 중단되는 경우에 상기 계전기의 작동에 의해 상기 보조밸브를 닫을 수 있게 함으로서 상기 보조밸브를 통한 백 스트림을 방지할 수 있는 액체운송장치.