KR20020069564A - 유체압력측정장치, 이를 이용한 유체압력측정방법 및 이를적용한 반도체 제품 제조 설비 - Google Patents
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Abstract
유체의 공급 압력 저하를 유발시키는 소정 부재의 양단에서 발생하는 유체의 압력 유량 압력 변동을 정밀하게 측정하는 측정 장치가 개시되어 있다. 유체 압력을 발생시키는 부재의 양단으로부터 유체의 일부를 추출하고, 추출된 유체들이 압력에 따라서 가변되는 유동성 측정편의 양쪽에 적용시킨다. 측정편에 적용된 압력의 차에 의하여 측정편에 발생한 물리적 변위량을 측정하여 추출된 유체의 압력 차이를 정밀하게 측정한다. 이로써 예상치 못한 유체 압력의 변동에 따른 다양한 공정 불량을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 유체 압력 측정 장치, 이를 이용한 유체 압력 측정 방법 및 이를 적용한 반도체 제품 제조 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체압 손실을 유발시키는 소정 부품(object)의 전단에서 후단으로 유체가 스트리밍되면서 발생하는유체의 압력 손실 여부를 정밀하게 측정하여 유체 압력 손실에 따른 제품 불량이 발생하지 않도록 한 유체 압력 측정 장치, 이를 이용한 유체 압력 측정 및 이를 적용한 반도체 제품 제조 설비에 관한 것이다.
일반적으로 거의 대부분의 산업에 걸쳐 각종 유체가 다양한 목적으로 폭넓게 사용되고 있다.
특히, 반도체 산업이나 액정표시장치를 제조하는 분야에 있어서는 공급되는 공정 기체나 공정 액체의 매우 정밀한 유량 및 압력이 요구된다. 만일 공정 기체 또는 공정 액체의 유량 및 압력이 의도한 바대로 정확하게 공급되지 않을 경우, 치명적인 공정 불량이 초래된다.
이와 같은 문제점은 공정 유체의 유입 압력과 유출 압력 변화를 발생시킬 수 있는 특정 설비 부품을 통과할 때 대부분 발생된다.
이와 같이 유체 유입 압력과 유체 유출 압력을 변경시키는 설비 부품으로는 유체속에 포함된 각종 불순물을 필터링하는 필터를 예를 들수 있다.
필터가 이처럼 유체 유입 압력과 유체 유출 압력에 변화를 발생시키는 이유로는 필터에 필터링된 불순물이 지속적으로 적층되면서 이 불순물이 유체압 손실을 발생시키는 원인으로 작용하기 때문이다.
이와 같은 원인에 의해 유체 압력 변화가 발생할 경우, 유체 공급장치가 특정 설비로 소정 유체를 정확한 유량 및 압력으로 공급하여도 실제 유체를 공급받는 설비쪽에서는 지정된 유량을 지정된 유체 압력으로 공급받을 수 없게 된다.
이와 같은 경우, 정밀한 반도체 제조 설비의 경우 다음과 같은 문제점이 발생될 수 있다.
예를 들어, 반도체 제조 설비의 일종인 CVD 설비의 경우 복수 종류의 소스 가스가 공급 도중 압력 변화에 따른 유량 변화가 발생하였을 경우, 복수 종류의 소스 가스가 지정된 혼합비로 혼합되지 않음으로써 혼합 분포가 불균일해지고 이로 인하여 원하는 데포률 및 원하는 박막 특성을 얻을 수 없게 된다.
또한, 반도체 제조 공정상 매우 빈번하게 사용되는 에칭 설비의 경우 혼합될 에천트와 순수가 공급 도중 압력 변화에 따라 변화가 발생하였을 경우 혼합비가 의도한 바대로 이루어지지 않게 되어 원하는 식각률을 얻을 수 없게 된다.
또한, CMP 설비의 경우도 마찬가지로 순수와 연마 물질의 혼합비가 의도한 바대로 이루어지지 않게 되어 연마가 정상적으로 수행되지 않게 된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 유체 압력 손실을 유발하는 부품의 양단에서 유체 압력 손실을 정확하게 측정하여 부품의 교체 시기를 정확하게 예측 또는 유체 압력 손실에 따른 공정 불량을 예방하는 유체 압력 측정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 유체 압력 손실에 의하여 공정 불량이 발생하는 것을 사전에 방지하는 유체 압력 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 유체 압력 손실에 따른 공정 불량이 발생하지 않도록 한 유체 압력 측정 장치가 적용된 반도체 제품 제조 설비를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 유체 압력 측정 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 A 부의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유체 압력 측정 장치의 작동을 설명하기 위한 작용 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 유체 압력 측정 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 유체 압력 측정 장치가 적용된 제품 제조 설비의 개념도이다.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 유체 압력 측정 장치는 스트리밍되는 유체의 유체 압력 변동을 유발시키는 소정 부재의 전단에서 제 1 압력 및 후단에서 제 2 압력을 갖는 유체를 추출하여 일정 지점에서 상호 대향하는 방향으로 합류되도록 하는 측정 모듈 몸체, 합류되는 유체의 사이에 설치되어 유체의 제 1 압력 및 제 2 압력의 차이에 의하여 물리적 변위를 발생시키는 측정편, 측정편으로부터 발생한 물리적 변위에 대응하여 유체의 제 1 압력 및 제 2 압력의 차이에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 디텍터를 포함한다.
또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 유체 압력 측정 방법은 스트리밍되는 유체의 유체 압력 변동을 유발시키는 소정 부재의 전단으로부터 제 1 압력을 갖는 유체, 후단으로부터 제 2 압력을 갖는 유체를 추출하는 단계, 추출된 유체가 유동성있는 측정편의 양쪽을 가압하도록 하여 제 1, 제 2 압력차에 대응하는 물리적 변위를 발생시키는 단계 및 물리적 변위를 전기적 신호로 컨버팅하여 유체의 제 1 압력 및 제 2 압력의 차이에 대응하는 전기적 신호에 의하여 유체 압력 변동을 측정하는 단계가 포함된다.
또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 유체 압벽 측정 장치가 적용된 반도체 제품 제조 설비는 반도체 공정에 사용되는 유체를 공급하는 적어도 1 개 이상의 공정 유체 공급 장치, 공정 유체를 이용하여 반도체 공정을 수행하는 프로세스 설비, 공정 유체 공급 장치와 프로세스 설비를 연결하는 유체 공급 배관, 유체 공급 배관에 설치되어 공정 유체의 압력 변동을 발생시키는 소정 부재 및 소정 부재의 양단에 해당하는 유체 공급 배관으로부터 공정 유체를 추출하여 일정 지점에서 합류되도록 하는 측정 모듈 몸체, 측정 모듈 몸체에 설치되어 합류되는 유체의 압력차에 대응하여 물리적 변위를 발생시키는 측정편, 측정편으로부터 발생한 물리적 변위에 대응하여 전기적 신호를 발생시키는 디텍터를 포함하는 측정 장치를 포함한다.
이하, 본 발명에 의한 유체 압력 측정 장치, 이를 이용한 유체 압력 디텍팅 방법 및 이들이 적용된 반도체 제품 제조 설비의 일실시예를 첨부된 도 1 이하를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 일실시예로 반도체 제조 설비 또는 액정표시장치를 제조하는 설비 등에 장착되어 필터링 작용과 함께 유체 압력 저하 작용이 동시에 발생하는 필터(100)를 통과하기 이전의 유체 압력 A와 필터(100)를 통과한 후 유체 압력 B를 정밀하게 비교하여 유체 압력 변동 여부를 디텍팅하는 유체 압력 측정 장치(500)의 일실시예가 도시되어 있다.
유체 압력 측정 장치(500)는 도 4에 도시된 바와 같이 유체 압력 측정 몸체(300), 측정편(330) 및 디텍터(400)를 구성 요소로 갖고, 이들 구성 요소에 디스플레이 모듈(100), 경보 모듈(200)이 선택적으로 추가될 수 있다.
보다 구체적으로, 유체 압력 측정 몸체(310)는 다시 제 1 몸체(312) 및 제 2 몸체(314)로 구성되며, 이들은 상호 나사결합, 용접, 억지끼워맞춤 등 다양한 방법으로 결합된다.
보다 구체적으로, 제 1 몸체(312) 및 제 2 몸체(314)가 상호 결합 되었을 때, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 몸체(312)와 제 2 몸체(314)의 가운데 부분에는 소정 길이를 갖는 공간인 유체 흐름 통로(316)가 형성된다.
이때, 유체 흐름 통로(316)의 양측에는 유체 흐름 통로(316)가 외부와 연통되도록 도 1에 도시된 바와 같이 개구(317,318)가 형성된다.
이와 같은 구성을 갖는 유체 압력 측정 몸체(310)에는 유체 압력차에 의하여 변위가 발생되는 측정편(330)이 설치된다.
측정편(330)은 조각 형태로 어떠한 형상이어도 무방하지만 측정편(330)의 일측 단부는 제 1 몸체(312)를 관통하여 유체 흐름 통로(316)를 막히도록 제 2 몸체(314)의 내측면에 고정되고, 타측 단부는 제 1 몸체(312)의 외부로 소정 길이 돌출되도록 한다.
이처럼 측정편(330)의 일측 단부가 제 2 몸체(314)에 고정된 상태에서 타측 단부가 제 1 몸체(312) 단부로 돌출되도록 하기 위해서는 제 1 몸체(312)에 측정편 삽입용 개구(331)가 형성된다.
이하, 이와 같은 구성을 갖는 유체 압력 측정 몸체(310)의 유체 흐름 통로(316) 중 일측 개구(317)와 측정편(330)의 사이에 해당하는 부분을 제 1 유체 흐름 통로(316a)라 정의하고, 타측 개구(318)와 측정편(330)의 사이에 해당하는 부분을 제 2 유체 흐름 통로(316b)라 정의하기로 한다.
또한, 제 1 유체 흐름 통로(316a)로 유입되는 유체의 압력을 제 1 압력, 제 2 유체 흐름 통로(316b)로 유입되는 유체의 압력을 제 2 압력이라 정의하기로 한다.
이와 같이 제 1 유체 유입 통로(316a) 및 제 2 유체 유입 통로(316b)가 분리되도록 이들의 사이에 위치하는 측정편(330)은 물리적 압력 데이터를 아날로그 방식으로 정밀하게 제공하는 역할을 한다.
예를 들면, 제 1 유체 흐름 통로(316a)에 작용하는 유체의 제 1 압력이 제 2 유체 흐름 통로(316b)에 작용하는 제 2 압력보다 클 경우, 유체 흐름 통로(316)의 내부에 위치한 측정편(330) 부분은 유체의 제 1 압력 및 제 2 압려 차이만큼 변위가 발생된다.
이로 인하여, 유체 유입 통로(316)의 외부에 위치한 측정편(330)은 유체 압력차에 대응하여 변형이 발생된다.
그러나, 이와 같은 측정편(330)의 아날로그 변위만으로는 제 1, 제 2 압력의 정확한 비교가 불가능한 바, 측정편(330)의 아날로그 변위를 비교 연산이 가능한 디지털 신호로 바꾸어주는 장치를 필요로 한다.
이와 같은 필요에 따라서 본 발명에서는 일실시예로 아날로그 변위를 이에 대응하는 디지털 신호로 바꾸어주는 컨버터인 디텍터(400)가 사용된다.
이와 같은 기능은 수행하는 디텍터(400)는 물리적인 변위에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 역할을 하는 신호 발생 유닛(미도시) 및 디텍터(400)를 작동시키는 전원 공급 및 신호 전송을 위한 신호 전송 유닛(미도시)으로 구성된다.
일실시예로, 신호 발생 유닛은 가변 저항을 이용한 브릿지 회로(미도시)가 사용될 수 있는 바, 브릿지 회로의 가변 저항을 발생시키는 부분은 측정편(330)의 움직임에 대응하여 정밀한 변위가 발생 되도록 구성된다.
이후, 브릿지 회로의 가변 저항을 발생시키는 부분이 제 1, 제 2 유체의 압력 이외의 외력에 의하여 영향받지 않도록 측정편(330)과 디텍터(400)는 보호 케이스(460)에 의하여 덮혀진다.
이와 같은 구성을 갖는 유체 압력 측정 장치(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 일실시예로 필터(100) 등과 같이 전후단에서 유체로 정의된 제 1, 제 2 유체의 압력 차이를 유발시키는 설비 부품에 설치됨으로써 유체 압력 측정이 가능해진다.
한편, 필터(100)에 의한 유체의 압력 변동을 측정을 수행하기 위해서 필터(100)에는 유체 압력 측정 모듈(300)의 개구(318,318)와 일치되는 개구(120,130)가 형성된다.
이하, 일실시예로 유체 압력 변화를 발생시키는 필터(100)를 통과하지 않은 유체의 제 1 압력 및 필터(100)를 통과한 유체의 제 2 압력의 차이를 정밀하게 측정하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 필터 부재(110)가 설치된 배관(140)의 입력단으로 제 1 압력을 갖는 유체가 공급되기 시작하면, 공급된 유체의 일부는 필터 부재(110)의 저항에 의하여 필터(100)의 개구(120)를 통하여 제 1 유체 흐름 통로(316a)로 유입되고, 나머지 유체는 필터 부재(110)를 통과한 후 제 2 압력으로 배관(140)의 출력단으로 배기된다. 이때, 제 2 압력은 필터 부재(110)에 따라서 제 1 압력과 동일할 수도 또는 다를 수도 있다.
이때, 배관(140)의 출력단에도 배기 압력이 있음으로 배기된 유체의 일부는 제 2 압력으로 필터(100)의 개구(130)를 통하여 제 2 유체 흐름 통로(316a)의 반대쪽으로 유입되고 나머지는 배기된다.
이때, 제 1 유체 흐름 통로(316a)에 작용하는 제 1 압력이 제 2 유체 흐름 통로(316b)에 작용하는 제 2 압력보다 크다고 가정하였을 때, 측정편(330)은 A 방향으로부터 B 방향을 향하도록 휘어지게 된다.
한편, 측정편(330) 중 제 1 몸체(312)의 바깥쪽에 위치하는 부분은 이와 반대 즉 B 방향으로부터 A 방향을 향하는 방향으로 휨이 발생한다.
이때 측정편(330) 중 제 1 몸체(312)의 바깥쪽에 위치하는 부분에서의 휨은 제 1 압력 및 제 2 압력의 편차에 비례하는 변위를 갖는다.
이처럼 제 1 몸체(312)의 바깥쪽에 해당하는 측정편(330)에 변위가 발생할 경우, 디텍터(400)의 신호 발생 유닛에서는 측정편(330)의 물리적 변위에 대응하는 전기적 신호가 발생된다.
이후, 이 전기적 신호는 다시 도시되지 않은 신호 전송 유닛을 통하여 도 4에 도시된 중앙처리장치(1)로 인가된다.
중앙처리장치(1)는 이와 같이 신호 전송 유닛을 통하여 입력된 전기적 신호를 판독하여 현재 필터 부재(110)의 양단에 걸리는 압력 차이가 얼마나 되는가를 판별한다.
판별 결과 필터 부재(110)를 포함한 필터(100)의 성능 저하가 현저할 경우 디스플레이 모듈(100)을 통하여 필터(100)의 교체를 알림과 동시에 경보 모듈(200)을 통하여 경보할 수 있다.
만일, 필터 부재(110)의 성능 저하가 경미할 경우 필터(100)의 성능 저하를 디스플레이 모듈(100)을 통하여 알려주게 된다.
첨부된 도 5에는 본 발명에 의한 유체 압력 측정 장치가 반도체 제품 제조 설비에 적용된 구체적인 실시예가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 유체 압력 측정 장치(500)는 전 산업에 걸쳐 유체의 압력을 측정하는 곳에 광범위하게 적용될 수 있는 바, 본 발명에서는 바람직한 일실시예로 유체의 압력 및 유량이 공정에 매우 큰 영향을 미치는 반도체 제조 설비 또는 액정표시장치를 제조하는 제조 설비를 일실시예로 설명하기로 한다. 이들에 도면번호 600을 부여하기로 한다.
반도체 제조 설비 또는 액정표시장치를 제조하는 제조 설비(600)는 공통적으로 특정 공정 유체를 공급하는 공정 유체 공급장치(610,620;630), 공정 유체 공급장치(620)로부터 공급된 유체에 의하여 소정 공정을 진행하는 메인 프로세스 설비(640) 및 공정 진행중 발생한 폐가스 및 미반응 가스를 처리하는 후처리 장치(650)를 갖는다.
이와 같은 반도체 제조 설비 또는 액정표시장치를 제조하는 제조 설비(600)중 특히 유체가 공정 유체 공급장치(630)로부터 메인 프로세스 설비(640)로 공급되는 과정이 유체 압력 변동과 매우 큰 연관성이 있다.
또한 이 부분에는 필터, 레귤레이터 등 전후의 압력차를 발생시키는 부품들이 주로 설치됨으로 이 부분에는 앞서 설명한 유체 압력 측정 장치(500)가 위치되도록 한다. 이로써, 반도체 제조 설비 또는 액정표시장치를 제조하는 제조 설비에서의 유체 압력 변동에 따른 공정 불량을 사전에 예방 또는 최소화할 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 따르면, 배관 내 흐름을 동작 특성상 방해할 수밖에 없는 다양한 부품들의 전후단 압력을 정밀하게 계측함으로써 유체 압력이 변동되는 것을 디텍팅하여 유체 압력 변화에 의한 공정 불량을 사전에 예방하는 효과를 갖는다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (9)
- 스트리밍되는 유체의 유체 압력 변동을 유발시키는 소정 부재의 전단에서 제 1 압력 및 후단에서 제 2 압력을 갖는 유체를 추출하여 일정 지점에서 상호 대향하는 방향으로 합류되도록 하는 측정 모듈 몸체;합류되는 상기 유체의 사이에 설치되어 상기 유체의 상기 제 1 압력 및 제 2 압력의 차이에 의하여 물리적 변위를 발생시키는 측정편;상기 측정편으로부터 발생한 물리적 변위에 대응하여 상기 유체의 제 1 압력 및 제 2 압력의 차이에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 디텍터를 포함하는 유체 압력 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 측정 모듈 몸체에는 상기 소정 부재의 양단으로부터 추출된 유체가 합류되도록 유체 흐름 통로가 형성되고, 상기 유체 흐름 통로는 측정편의 일부에 의하여 양분되는 유체 압력 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 측정편 중 상기 유체 흐름 통로를 양분하지 않는 부분은 상기 유체 흐름 통로의 내부 압력에 따라서 변위를 발생하도록 상기 측정 모듈 몸체로부터 소정 길이 돌출된 유체 압력 측정 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 측정 모듈 몸체로부터 돌출된 측정편과 연관되어 상기 디텍터가 설치되는 유체 압력 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 디텍터는 상기 측정편의 물리적 변위에 대응하여 전기적 신호를 발생시키는 신호 발생 유닛 및 발생한 신호를 외부로 전송하는 신호 전송 유닛으로 구성된 유체 압력 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소정 부재는 필터, 레귤레이터 중 하나인 유체 압력 측정 장치.
- 스트리밍되는 유체의 유체 압력 변동을 유발시키는 소정 부재의 전단으로부터 제 1 압력을 갖는 유체, 후단으로부터 제 2 압력을 갖는 유체를 추출하는 단계;추출된 상기 유체가 유동성있는 측정편의 양쪽을 가압하도록 하여 상기 제 1, 제 2 압력차에 대응하는 물리적 변위를 발생시키는 단계; 및상기 물리적 변위를 전기적 신호로 컨버팅하여 상기 유체의 제 1 압력 및 제 2 압력의 차이에 대응하는 전기적 신호에 의하여 유체 압력 변동을 측정하는 유체 압력 측정 방법.
- 반도체 공정에 사용되는 유체를 공급하는 적어도 1 개 이상의 공정 유체 공급 장치;상기 공정 유체를 이용하여 상기 반도체 공정을 수행하는 프로세스 설비;상기 공정 유체 공급 장치와 상기 프로세스 설비를 연결하는 유체 공급 배관;상기 유체 공급 배관에 설치되어 상기 공정 유체의 압력 변동을 발생시키는 소정 부재; 및상기 소정 부재의 양단에 해당하는 유체 공급 배관으로부터 상기 공정 유체를 추출하여 일정 지점에서 합류되도록 하는 측정 모듈 몸체, 상기 측정 모듈 몸체에 설치되어 합류되는 상기 유체의 압력차에 대응하여 물리적 변위를 발생시키는 측정편, 상기 측정편으로부터 발생한 물리적 변위에 대응하여 전기적 신호를 발생시키는 디텍터를 포함하는 측정 장치를 포함하는 반도체 제품 제조 설비.
- 제 8 항에 있어서, 상기 소정 부재는 필터, 레귤레이터 중 어느 하나인 반도체 제품 제조 설비.
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ID=27695557
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2001
- 2001-02-26 KR KR1020010009689A patent/KR20020069564A/ko not_active Application Discontinuation
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