KR20210073652A - 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템과 프리커스의 잔존량을 알 수 있는 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따르면, 고순도 프리커서을 수용할 수 있는 캐니스터(110)로서, 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통되고, 퍼지 가스의 이동 경로과 캐리어 가스와 기화된 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 제1관로(L111); 인렛 포트(113)와 흐름 소통되고, 상기 고순도 프리커서의 이동 경로, 퍼지 가스의 이동 경로, 및 캐리어 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 제2관로(L112); 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 제1유량계(119);를 포함하며, 상기 제1유량계(119)는 상기 캐니스터(110)에 수용된 고순도 프리커서의 증기압에 무관하게 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 질량을 측정할 수 있는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템이 개시된다.
Description
본 발명은 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템과 프리커스의 잔존량을 알 수 있는 모니터링 시스템에 관한 것이다.
화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 장치 또는 원자층 증착(ALD: Atomin Layer Deposition) 장치를 위한 고순도 프리커서 사용법에는 DLI(Direct Lqiuid Injection), Bubbler, 또는 VFC(Vapor Flow Control) 방식이 사용되며, 위 사용 방식 중 Bubbler와 VFC 방식은 프리커서 보관용기(캐니스터)를 직접 가열하여 기화된 프리커서를 반응 챔버와 같은 프로세싱 유닛으로 이송하는 방식이다.
도 1은 종래 캐니스터를 직접 가열하여 증기화하는 캐니스터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 캐니스터 시스템은, 프리커서를 저장하는 캐니스터(10), 캐니스터를 감싸고 있는 히터(15), 캐니스터(10)와 흐름 소통하기 위한 관로들(L11, L13), 관로들(L11, L13)과 각각 흐름 소통하도록 결합된 밸브들(V11, V12), 및 커넥터들(C11, C12)을 포함할 수 있다.
이러한 캐니스터 시스템은 CVD 장치 또는 ALD 장치와 같은 프로세싱 유닛(25)과 동작적으로 연결되어 매우 안정적으로 일정한 량의 기화 가스를 반도체 증착장치에게 제공해야 한다. 이를 위해서, 캐리어 가스가 이동되는 관로(L12)에 질량 흐름 제어기(MFC: Mass Flow Control)가 설치되며, MFC는 캐니스터(10)로 주입되는 캐리어 가스의 양을 조절한다. 한편, 프로세싱 유닛으로 제공되는 기화 가스의 정확한 양을 알기 위해서는, 관로(L11)를 통해서 흐르는 혼합 가스 - 캐리어 가스와 기화 가스의 혼합 - 에서의 기화 가스의 양을 정확히 측정해야 한다. 그런데, 종래 캐니스터 시스템에서는 MFC가 캐리어 가스를 공급하는 관로(L12)에 설치되어 있어서, 기화 가스의 양을 정확하게 측정할 수 없다. MFC를 혼합 가스가 배출되는 관로(L12)에 설치하려 해도, MFC는 고온에서는 사용할 수 없고, 원리적으로도 유체의 정압 비율을 이용한 열식질량유량계이므로 기화가스의 정확한 양을 측정할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐니스터에서 배출되는 고온의 기화가스의 양을 정확하게 측정할 수 있는 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 캐니스터에 잔존하는 프리커서의 잔존량을 정확하게 측정할 수 있는 모니터링 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
고순도 프리커서용 캐니스터 시스템으로서,
고순도 프리커서를 수용할 수 있는 캐니스터(110)로서, 상기 고순도 프리커서를 수용 또는 분배할 수 있는 2개의 포트를 구비하는 상기 캐니스터(110);
상기 캐니스터(110)를 가열하기 위한 히터(115);
상기 2개의 포트 중 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통되고, 퍼지 가스의 이동 경로과 캐리어 가스와 기화된 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 제1관로(L111);
상기 2개의 포트 중 인렛 포트(113)와 흐름 소통되고, 상기 고순도 프리커서의 이동 경로, 퍼지 가스의 이동 경로, 및 캐리어 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 제2관로(L112);
상기 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 제1유량계(119);를 포함하며,
상기 제1유량계(119)는 상기 캐니스터(110)에 수용된 고순도 프리커서의 증기압에 무관하게 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 질량을 측정할 수 있는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템이 제공될 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템은, 상기 제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정하고 이동하는 유체의 양을 제어할 수 있는 제2유랑계를 더 포함할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템은, 상기 제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과와 설정유량범위를 비교하여 설정유량범위를 벗어나면, 공정알람신호를 생성하는 컨트롤러(121)더 포함할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템은, 상기 제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과와 설정유량범위를 비교하여 PID 제어 신호를 생성하는 컨트롤러(121)를 더 포함할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템에서, 상기 제2유량계(117)는 상기 PID 제어 신호에 기초하여 상기 제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 양을 제어할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템은, 상기 제1유량계(119)의 측정 결과 - 제1측정 결과- 와 상기 제2유량계(117)의 측정 결과 - 제2측정 결과 - 를 실시간으로 수신하고, 제1측정 결과와 제2측정 결과의 차이로부터 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동된 유체들 중에서 기화가스의 양을 산출할 수 있는 있는 모니터링 장치(123);를 더 포함할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템에서, 상기 모니터링 장치(123)는, 산출한 상기 기화가스의 양을 이용하여 캐니스터(10)에 잔존하는 프리커서의 양을 산출할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템에서, 상기 제1유량계(119)는 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 총 질량에 의한 주파수를 변화를 측정함으로써 유체의 질량 유량을 측정할 수 있다.
상술한 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템에서, 상기 제1유량계(119)는 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고순도 프리커서용 캐니스터 (110)에서 기화되는 기화량을 모니터링하는 모니터링 시스템에 있어서
제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 제1유량계(119);
제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정하고 이동하는 유체의 양을 제어할 수 있는 제2유랑계; 및
상기 제1유량계(119)의 측정 결과 - 제1측정 결과- 와 상기 제2유량계(117)의 측정 결과 - 제2측정 결과 - 를 실시간으로 수신하고, 제1측정 결과와 제2측정 결과의 차이로부터 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동된 유체들 중에서 기화 가스의 양을 산출하는 모니터링 장치(123);를 포함하며,
상기 제1관로(L111)는 고순도 프리커서을 수용할 수 있는 캐니스터(110)에 구비되어 상기 고순도 프리커서을 수용 또는 분배할 수 있는 2개의 포트 중 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통하고, 상기 제2관로(L112)는 상기 2개의 포트 중 인렛 포트(113)와 흐름 소통하는 것인, 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.
상술한 모니터링 시스템에서, 상기 제1관로(L111)는 퍼지 가스의 이동 경로과 캐리어 가스와 기화된 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있고, 제2관로(L112)는 상기 고순도 프리커서의 이동 경로, 퍼지 가스의 이동 경로, 및 캐리어 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있다.
상술한 모니터링 시스템에서, 상기 제1유량계(119)는 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 총 질량에 의한 주파수의 변화를 측정함으로써 유체의 질량 유량을 측정할 수 있다.
상술한 모니터링 시스템에서, 상기 제1유량계(119)는 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)일 수 있다.
상술한 모니터링 시스템에서, 상기 모니터링 장치(123)는, 산출한 상기 기화가스의 양을 이용하여 캐니스터(10)에 잔존하는 프리커서의 양을 산출할 수 있다.
상술한 모니터링 시스템에서, 상기 캐니스터(110)에 수용된 고순도 프리커서은 고체 프리커서일 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 고온의 기화 가스를 정확하게 측정할 수 있게 되고, 캐니스터에 잔존하는 프리커서의 양, 특히 고체 프리커서의 양도 매우 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래의 캐니스터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다.
용어의 정의
본원 명세서에서, 어떤 구성요소('구성요소 A'라고 함)와 다른 구성요소('구성요소 B'라고 함)가 서로 '흐름 소통'되도록 연결(또는, '결합' 또는 '설치'라고도 함)된다는 것은, 액체 및/또는 기체가 이동할 수 있도록 구성요소 A와 구성요소 B가 연결되어 있다는 것을 의미한다.
본원 명세서에서, 어떤 구성요소('구성요소 C'라고 함)가 관로에 설치(또는 결합) 또는 관로 상에 설치(또는 결합)된다는 것은, 구성요소 C가 관로에 흐르는 유체의 속도, 양, 및/또는 압력을 측정할 수 있도록 결합되거나 또는 구성요소 C가 관로에 흐르는 유체의 양을 조절할 수 있도록 결합되는 것을 의미한다.
본원 명세서에서, 어떤 구성요소('구성요소 D'라고 함)가 다른 구성요소('구성요소 E'라고 함)에 열적으로 결합되어 있다는 것은, 구성요소 D와 구성요소 E 사이에 열이 이동될 수 있도록 결합된 것을 의미한다.
본원 명세서에서, 일 실시예에 따른 '모니터링 시스템'은 제1유량계(119), 제2유량계(117), 및 모니터링 장치(123)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, '모니터링 시스템'은 제1유량계(119), 제2유량계(117), 컨트롤러(121), 및 모니터링 장치(123)를 포함할 수 있다.
본원 명세서에서, '공급'은 캐니스터(110)에 고순도 프리커서, 퍼지 가스, 및/또는 캐리어 가스를 주입하는 것을 의미하고, '분배'는 캐니스터(110)로부터 캐리어 가스 및/또는 기화가스를 배출하는 것을 의미한다.
본 발명은 반도체 산업에 사용될 수 있다.
본 발명에서 캐니스터(110)에 저장(또는 '수용'이라고도 함)된 고순도 프리커서는 예를 들면, 반도체 및 전자재료 관련된 제조 공정에서 금속박막, 질화금속박막, 산화금속박막 등을 형성하는데 사용되는 고순도 유기금속 화합물 또는 무기금속 화합물일 수 있다.
캐니스터(110)에 저장되는 고순도 프리커서는, 본 발명의 일 실시예에 따르면 고체 프리커서일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 본 발명에 따른 캐니스터(110)에 의해 기화되는 고순도 프리커서는 예를 들면, 붕소(B: boron), 인(P: phosphorous), 구리(Cu:copper), 갈륨(Ga:gallium), 비소(As:arsenic), 루테늄(Ru: ruthenium), 인듐(In: indium), 안티몬(Sb:antimony), 란탄(La: lanthanum), 탄탈륨(Ta: tantalum), 이리듐(Ir: iridium), 데카보란(B10H14: decaborane), 사염화 하프늄(HfCl4: hafnium tetrachloride), 사염화 지르코늄(ZrCl4: zirconium tetrachloride), 삼염화 인듐(InCl3: indium trichloride), 금속 유기 베타-디케토네이트 착물(metal organic β-diketonate complex), 사이클로펜타디에닐 사이클로헵타트리에틸 티타늄(CpTiChT:cyclopentadienyl cycloheptatrienyl titanium), 삼염화 알루미늄(AlCl3: aluminum trichloride), 요오드화 티타늄(TixIy:titanium iodide), 사이클로옥타테트라엔 사이틀로펜타디에닐 티타늄((Cot)(Cp)Ti: cyclooctatetraene cyclopentadienyltitanium), 비스(사이클로펜타디에닐)티타늄 디아지드 [bis(cyclopentadienyl)titanium diazide], 텅스텐 카르보닐(Wx(CO)y: tungsten carbonyl)(여기서, x와 y는 자연수), 비스(사이클로펜타디에닐)루테늄(II)[Ru(Cp)2: bis(cyclopentadienyl)ruthenium (II)], 삼염화 루테늄(RuCl3: ruthenium trichloride), 및/또는 텅스텐 클로라이드(WxCly)(여기서, x와 y는 자연수)을 포함하는 물질일 수 있다.
본 발명에서, 캐니스터(110)에 저장된 고순도 프리커서를 기화시키기 위해서 캐니스터(110)의 인렛(또는 '입력') 포트로 주입되는 가스를 캐리어 가스라고 부르며, 캐리어 가스는 예를 들면 아르곤(Ar), 질소(N) 또는 헬륨(He)과 같은 불활성 가스일 수 있다.
본 발명에서, 캐니스터(110)에 저장된 고순도 프리커서를 기화시키기 위해서 캐니스터(110)의 인렛(또는 '입력') 포트로 주입되는 가스를 캐리어 가스라고 부르며, 캐리어 가스는 예를 들면 아르곤(Ar), 질소(N) 또는 헬륨(He)과 같은 불활성 가스일 수 있다.
본 발명에서, 캐니스터(110)의 인렛 포트(113)나 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통되는 관로들(L111, L112, L113)과, 관로들((L111, L112, L113) 상에 설치된 밸브의 청소 등을 위해서 주입되는 가스를 퍼지 가스라고 부른다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템(이하, '캐니스터 시스템'이라고도 함)은 캐니스터(110), 제1관로(L111), 제2관로(L112), 제1유량계(119), 밸브들(V111, V112, V113), 및 제2유량계(117)를 포함할 수 있다.
캐니스터(110)에는 고순도 프리커서를 수용 또는 분배할 수 있는 적어도 2개의 포트가 구비되어 있다. 2개의 포트는 아웃렛 포트(111)(종종, '출력 포트' 라고도 함)와 인렛 포트(113)(종종, '입력 포트' 라고도 함)를 포함할 수 있다. 아웃렛 포트(111)와 인렛 포트(113)는 각각 캐니스터(110)와 흐름 소통되도록 캐니스터(110)에 결합되어 있다. 또한, 아웃렛 포트(111)와 인렛 포트(113)는 각각 제1관로(L111) 및 제2관로(L112)와 흐름 소통되도록 결합되어 있다.
캐니스터(110)에는 프리커서가 저장될 수 있으며, 인렛 포트(113)를 통해서 고순도 프리커서가 캐니스터(110)로 공급 또는 유입된다. 캐니스터 시스템이 프로세싱 유닛(125)과 동작적으로 연결되고, 인렛 포트(113)로 캐리어 가스가 주입되고 캐니스터(110)의 외부에 열적으로(thermally) 결합된 히터(115)에 의해 캐니스터(110)의 내부에 저장된 프리커서가 가열되면, 프리커서가 기화된 기화가스가 캐리어 가스와 함께 아웃렛 포트(111)를 통해서 출력(또는 '배기'라고도 함)된다. 출력된 가스는 제1관로(L111) 상에 설치된 제1유량계(119)를 경유하여 프로세싱 유닛(125)으로 제공될 수 있다.
히터(115)는 외부로부터 전기 에너지를 받아서 열을 발생시키거나 또는 열을 함유한 매체를 받아서, 캐니스터(110)를 가열할 수 있다.
아웃렛 포트(111)는 캐니스터(110)에 저장된 고순도 프리커서로부터 기화된 기화가스와 캐리어 가스의 혼합 가스를 제1관로(L111)를 통해서 출력할 수 있도록 캐니스터(110)와 동작적으로 결합되어 있다. 또한, 아웃렛 포트(111)는 제1관로(L111)와 흐름 소통되도록 연결되어 있다. 따라서, 캐니스터(110)로부터 출력되는 혼합 가스 - 기화 가스와 캐리어 가스의 혼합 -는 아웃렛 포트(111)와 제1관로(L111)를 순차적으로 경유하여 이동할 수 있다.
인렛 포트(113)는 캐니스터(110)로 고순도 프리커서을 공급하거나, 또는 캐니스터(110)에 저장된 고순도 프리커서을 기화시키기 위해서 캐리어 가스를 제2관로(L112)를 통해서 공급받도록 캐니스터(110)와 동작적으로 결합되어 있다. 또한, 인렛 포트(113)는 제2관로(L112)와 흐름 소통되도록 연결되어 있다. 따라서, 고순도 프리커서 또는 캐리어 가스는 제2관로(L112)와 인렛 포트(113)를 순차적으로 경유하여 캐니스터(110)로 이동할 수 있다.
제1관로(L111)는 유체가 이동할 수 있는 유로를 가진 구성을 가지며, 상술한 바와 같이 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통되도록 아웃렛 포트(111)와 동작적으로 결합되어 있다. 제1관로(L111)는 퍼지 가스의 이동 경로, 혼합 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있다. 즉, 제1관로(L111)는 선택에 따라 퍼지 가스의 이동 경로로서의 기능과, 혼합 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있으며, 이들 기능의 선택은 밸브들의 온/오프 상태와 어떤 가스가 제공되느냐에 따라서 정해질 수 있다. 예를 들면, 밸브(V111)와 밸브(V112)가 오프된 상태이고, 밸브(V113)가 온 된 상태에서 퍼지 가스가 제2관로(L112)로 제공되면, 제1관로(L111)는 퍼지 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있게 된다. 한편, 밸브(V111)와 밸브(V112)가 온된 상태이고, 밸브(V113)가 오프 된 상태에서 캐리어 가스가 제2관로(L112)로 제공되면, 제1관로(L111)는 혼합 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있게 된다.
제2관로(L112)는 유체가 이동할 수 있는 유로를 가진 구성을 가지며, 상술한 바와 같이 인렛 포트(113)와 흐름 소통되도록 인렛 포트(113)와 동작적으로 결합되어 있다. 제2관로(L112)는 고순도 프리커서의 이동 경로, 퍼지 가스의 이동 경로, 및 캐리어 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있다. 즉, 제2관로(L112)는 선택에 따라 고순도 프리커서의 이동 경로로서의 기능과, 퍼지 가스의 이동경로로서의 기능과 캐리어 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있으며, 이들 기능의 선택은 밸브들의 온/오프 상태와 어떤 가스가 제공되느냐에 따라서 정해질 수 있다. 예를 들면, 밸브(V113)가 오프된 상태이고, 밸브(V111)와 밸브(V112)가 온 된 상태에서 고순도 프리커서이 제2관로(L112)로 제공되면, 제2관로(L112)는 고순도 프리커서의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있게 된다. 한편, 밸브(V111)와 밸브(V112)가 오프된 상태이고, 밸브(V113)가 온 된 상태에서 퍼지 가스가 제2관로(L112)로 제공되면, 제2관로(L112)는 퍼지 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있게 된다. 또한, 밸브(V111)와 밸브(V112)가 온된 상태이고, 밸브(V113)가 오프 된 상태에서 캐리어 가스가 제2관로(L112)로 제공되면, 제2관로(L112)는 캐리어 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있게 된다.
제3관로(L113)는 유체가 이동할 수 있는 유로를 가진 구성을 가지며, 제1관로(L111) 및 제2관로(L112)와 흐름 소통 가능하도록 제1관로(L111) 및 제2관로(L112)와 동작적으로 결합되어 있다. 제3관로(L113)는 예를 들면 퍼지 가스의 이동경로로서의 기능을 수행할 수 있다.
제1유량계(119)는 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정할 수 있도록 제1관로(L111) 상에 결합되어 있다. 여기서, 유체는 예를 들면 혼합 가스 - 캐리어 가스와 기화 가스의 혼합 - 일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1유량계(119)는 캐니스터(110)에 수용된 고순도 프리커서의 증기압과 무관하게 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 질량을 정확하게 측정할 수 있도록 구성되어 있다. 예를 들면, 제1유량계(119)는 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)일 수 있다.
코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)는, 혼합 가스의 총 질량에 의한 주파수 변화를 측정함으로써 혼합 가스의 질량 유량을 구할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)는 프리커스 고온(120도 이상)에서도 혼합 가스의 질량 유량을 정확하게 측정할 수 있다.
코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)는 종래 다양한 형태로 공개된 기구이다. 예를 들면, 미국공개공보 US20130319134A1(Coriolis mass flow meter)에 코리올리스 질량 유량계가 공개되어 있고, 이 문헌에 공개된 코리올리스 질량 유량계는 본원 발명과 상충되지 않는 한도 내에서 본원 명세서의 일부로서 결합된다.
다른 예를 들면, 웹 사이트(https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/coriolis-flowmeter)에도 코리올리스 질량 유량계에 대한 기술이 공개되어 있고, 이 웹 사이트에 공개된 코리올리스 질량 유량계는 본원 발명과 상충되지 않는 한도 내에서 본원 명세서의 일부로서 결합된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에 사용될 수 있는 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)는, 제1관로(L111)에 삽입되는 형태로 결합될 수 있다.
한편, 코리올리스 질량 유량계(Coriolis MFM)는, 제1관로(L111)의 방향과 90도 방향의 적어도 반구 형태의 튜브들, 주파스 측정을 위한 2개의 전자기 센서들, 온도 센서, 반구 형태의 튜브들 진동(ocillation)을 발생시키기 위한 2개의 전자기 오실레이터, 및 센서에 의해 감지된 신호들을 표준 출력 신호로 변환할 수 있는 트랜스미터를 포함할 수 있다.
제2유량계(117)는 'MFC(MASS FLOW CONTOLLER)'고 불리우는 기기로서, 제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정하고 유량의 이동 양을 제어할 수 있도록 제2관로(L112) 상에 결합되어 있다. 여기서, 유체는 고순도 프리커서, 캐리어 가스, 또는 퍼지 가스일 수 있다. 제2유량계(117)는 예를 들면 열식질량유량계와 같이 유체의 정압 비열을 이용하여 질량 유량을 구하는 기기일 수 있다.
밸브들은 제1관로(L111) 상에 결합된 제1밸브(V111), 제2관로(L112) 상에 결합된 제2밸브(V112), 및 제3관로(L113) 상에 결합된 제3밸브(V113)를 포함할 수 있다.
제1밸브(V111)는 제1관로(L111)를 통해서 이동되는 유체의 흐름을 차단하거나 또는 허용할 수 있도록 구성되고, 제2밸브(V112)는 제2관로(L112)를 통해서 이동되는 유체의 흐름을 차단하거나 허용할 수 있도록 구성되고, 제3밸브(V113)는 제3관로(L113)를 통해서 이동되는 유체의 흐름을 차단하거나 허용할 수 있도록 구성된다. 본원 발명이 속하는 기술분야에 속하는 자(이하, '당업자')는 이들 밸브들을 1개의 몸체 또는 각각 별개의 몸체로 구성할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 상술한 3개의 밸브들 중에서, 고순도 프리커서이 캐니스터(110)로 공급되는 모드에서는 제1밸브(V111)만이 개방된 상태이고, 퍼지 가스로 관로들이나 밸브들을 세정하는 모드에서는 제3밸브(V113)만이 개방된 상태이며, 캐리어 가스를 주입하여 고순도 프리커서을 기화시키는 모드에서는 제1밸브(V111)와 제2밸브(V112)만 개방된 상태이다.
일 실시예에 따른 컨트롤러(121)는 제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과와 설정유량범위를 비교하여 설정유량범위를 벗어나면, 공정알람신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 설정유량범위는 혼합가스의 유량의 범위 또는 혼합가스에 포함된 기화가스의 유량의 범위로 정의될 수 있다. 한편, 혼합가스의 유량의 범위는 예를 들면 혼합가스의 질량 또는 부피로 정의될 수 있고, 기화가스의 유량의 범위는 예를 들면 기화가스의 질량 또는 부피로 정의될 수 있다.
공정알람신호는 관리자의 관리하에 있는 알람장치(미 도시)로 인식가능한 형태로 변환되어 제공된다. 알람장치(미 도시)는 컨트롤러(121)와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능하게 연결되어 있고, 관리자가 인식 가능한 형태(시각이나 음성)로 표시할 수 있다. 예를 들면, 알람장치(미 도시)는 PDA와 같은 무선단말기나 또는 본 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템이 설치된 장소에 디스플레이부를 구비한 컴퓨터의 형태로 설치될 수 있다.
설정유량범위는 당업자에 의해 적절하게 정의될 수 있을 것이다. 예를 들면, 혼합가스에 포함된 기화 가스가 과도하게 많거나 적을 경우, 공정알람신호를 생성하도록 설정하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따른 컨트롤러(121)는, 또한, 제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과와 설정유량범위를 비교하여 PID 제어 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러(121)에 의해 생성된 PID 제어 신호에 기초하여, 제2관로(L112)를 통해서 이동되는 유체의 양이 제어될 수 있다.
예를 들면, PID 제어 신호는 제2유량계(117)에 제공되며, 제2유량계(117)는 그러한 PID 제어 신호에 따라서 제2관로(L112)에 흐르는 유체의 양을 조절한다.
제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과가 혼합 가스에 포함된 기화 가스의 양이 설정유량범위를 넘어서는 경우, 컨트롤러(121)는 제1관로(L111)를 통해서 제공되는 캐리어 가스의 양을 감소시키는 PID 제어신호를 생성할 수 있을 것이다.
한편, 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 컨트롤러(121)는 또한 제2유량계(117)의 측정 결과를 실시간으로 수신하도록 구성될 수 있다. 대안으로(alternatively), 제2유량계(117)의 측정 결과는 별도로 마련된 컴퓨터(미 도시)와 같은 장치나 모니터링 장치(123)에게 직접 제공될 수 있다.
모니터링 장치(123)는 캐니스터(110)에 잔존하는 프리커서의 양을 알 수 있다. 이는, 특히 고체 프리커서가 사용되는 경우에 매우 유용하다.
모니터링 장치(123)는, 제1유량계(119)의 측정 결과 - 제1측정 결과- 와 제2유량계(117)의 측정 결과 - 제2측정 결과 - 를 실시간으로 수신하고, 제1측정 결과와 제2측정 결과의 차이로부터 기화가스의 양을 산출하며, 기화가스의 양을 이용하여 프리커서의 잔존량을 산출할 수 있다.
모니터링 장치(123)는, 또한, 산출한 기화가스의 양(질량 및/또는 부피)을 시간에 따라 저장하고, 관리자가 인식가능한 형태로 표시할 수 있다.
모니터링 장치(123)는, 캐니스터(110)에 처음 저장된 프리커서의 양은 이미 알려져 있기 때문에, 기화 가스의 양을 알면 캐니스터(110)에 잔존하는 프리커의 양을 산출 수 있다.
모니터링 장치(123)는, 제1측정 결과와 제2측정 결과를 직접 또는 통신망(유선 및/또는 무선으로 구성된 통신망)을 통해서 컨트롤러(121)로부터 제공받거나 또는 별도로 마련된 컴퓨터와 같은 장치로부터 제공받을 수 있을 것이다.
프로세싱 유닛(125)은 캐니스터 시스템으로부터 출력되는 기화 가스를 사용하는 장치로서, 예를 들면 화학기상증착장치(CVD)와 같은 반도체 증착장치일 수 있으나, 이에 한정되는 않는다.
커넥터들은 제1커넥터(C111)와 제2커넥터(C112)를 포함하며, 제1커넥터(C111)는 제1관로(L111)와 캐니스터(110)와 분리가능하도록 결합하기 위한 것이고, 제2커넥터(C112)는 제2관로(L112)와 캐니스터(110)를 분리가능하도록 결합하기 위한 것이다. 구체적으로, 제1커넥터(C111)는 제1관로(L111)와 캐니스터(110)의 아웃렛과 분리가능하도록 결합하기 위한 것이고 제2커넥터(C112)는 제2관로(L112)와 캐니스터(110)의 인렛과 분리가능하도록 결합하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템은 제1유량계(119), 제2유량계(117), 및 모니터링 장치(123)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, '모니터링 시스템'은 제1유량계(119), 제2유량계(117), 컨트롤러(121), 및 모니터링 장치(123)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템은, 제1유량계(119), 제2유량계(117), 컨트롤러(121), 및/또는 모니터링 장치(123)를 포함하도록 구성되어, 도 4을 참조하여 설명할 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법들을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모니터링 시스템은, 제1유량계(119), 제2유량계(117), 컨트롤러(121), 및/또는 모니터링 장치(123)를 포함하도록 구성되어, 도 5을 참조하여 설명할 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법들을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모니터링 시스템은, 제1유량계(119), 제2유량계(117), 컨트롤러(121), 및/또는 모니터링 장치(123)를 포함하도록 구성되어, 도 6을 참조하여 설명할 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법들을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 방법이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 캐니스터(110)의 아웃렛 포트(111)로부터 배기되는 혼합가스의 유량을 측정하는 단계(S101), 캐니스터(110)의 인렛 포트(113)로 공급되는 캐리어 가스의 유량을 측정하는 단계(S103), 및 S101 단계에서 측정된 혼합 가스의 유량과 S103 단계에서 측정된 캐리어 가스의 유량의 차이로부터 기화 가스의 양을 산출하고, 시간에 따른 기화 가스의 양을 모니터링하는 단계(S105)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 또한, S101 단계에서 측정된 혼합 가스의 유량과 설정유량범위를 비교하는 단계(S201)와 S201 단계에서 비교 결과 혼합 가스의 유량이 설정유량범위를 벗어나는 경우, 공정 알람 신호를 생성하는 단계(S203), 및 관리자에게 공정 알람 신호를 표시하는 단계(S205)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 설정유량범위는 상술한바가 있지만, 혼합가스의 유량의 범위 또는 혼합가스에 포함된 기화가스의 유량의 범위로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 또한, S201 단계에서 비교 결과 혼합 가스의 유량이 설정유량 범위를 벗어나는 경우, 인렛 포트(113)로 제공되는 캐리어 가스의 유량을 제어하는 단계(S202)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 캐니스터(110)의 아웃렛 포트(111)로부터 배기되는 혼합가스의 유량을 측정하는 단계(S101), 캐니스터(110)의 인렛 포트(113)로 공급되는 캐리어 가스의 유량을 측정하는 단계(S103), 및 S101 단계에서 측정된 혼합 가스의 유량과 S103 단계에서 측정된 캐리어 가스의 유량의 차이로부터 기화 가스의 양을 산출하고, 시간에 따른 기화 가스의 양을 모니터링하는 단계(S105)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 또한, S105 단계에서 산출된 기화가스의 양과 설정유량범위를 비교하고, S105 단계에서 산출된 기화가스의 양이 설정유량범위를 벗어나는 경우 공정 알람 신호를 생성하는 단계(S107), 및 관리자에게 공정 알람 신호를 표시하는 단계(S109)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 설정유량범위는 기화가스의 유량의 범위로 정의된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, S101 단계에서 측정된 혼합 가스의 유량과 설정유량범위를 비교하는 단계(S201)와, S201 단계에서 비교한 결과 혼합 가스의 유량이 설정유량범위를 벗어나는 경우, 인렛 포트(113)로 제공되는 캐리어 가스의 유량을 제어하는 단계(S202)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 설정유량범위는 혼합가스의 유량의 범위로 정의된 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 방법이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 캐니스터(110)의 아웃렛 포트(111)로부터 배기되는 혼합가스의 유량을 측정하는 단계(S101), 캐니스터(110)의 인렛 포트(113)로 공급되는 캐리어 가스의 유량을 측정하는 단계(S103), 및 S101 단계에서 측정된 혼합 가스의 유량과 S103 단계에서 측정된 캐리어 가스의 유량의 차이로부터 기화 가스의 양을 산출하고, 시간에 따른 기화 가스의 양을 모니터링하는 단계(S105)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, 또한, S105 단계에서 산출된 기화가스의 양과 설정유량범위를 비교하고, S105 단계에서 산출된 기화가스의 양이 설정유량범위를 벗어나는 경우 공정 알람 신호를 생성하는 단계(S107), 및 관리자에게 공정 알람 신호를 표시하는 단계(S109)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 설정유량범위는 기화가스의 유량의 범위로 정의된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 모니터링하는 방법은, S105 단계에서 산출된 기화가스의 양과 설정유량범위를 비교하는 단계(S201)와, S201 단계에서 비교한 결과 기화 가스의 유량이 설정유량범위를 벗어나는 경우, 인렛 포트(113)로 제공되는 캐리어 가스의 유량을 제어하는 단계(S202)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 설정유량범위는 기화가스의 유량의 범위로 정의된 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 캐니스터 시스템에서의 기화 가스의 양을 측정하고 모니터링하는 방법들은 예를 들면 도 2와 도 3을 참조하여 설명한 캐니스터 시스템의 실시예들에 의해 구현될 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10, 110: 캐니스터
11, 111: 아웃렛 포트
13, 113: 인렛 포트
15, 115: 히터
17, 117: 제2유량계(MFC)
119: 제1유량게(MFM)
121: 컨트롤러
123: 모니터링 장치
25, 125: 프로세싱 유닛
V11, V12, V111, V112, V113: 밸브
L11, L12, L111, L112, L113: 관로
C11, C12, C111, C112: 커넥터
11, 111: 아웃렛 포트
13, 113: 인렛 포트
15, 115: 히터
17, 117: 제2유량계(MFC)
119: 제1유량게(MFM)
121: 컨트롤러
123: 모니터링 장치
25, 125: 프로세싱 유닛
V11, V12, V111, V112, V113: 밸브
L11, L12, L111, L112, L113: 관로
C11, C12, C111, C112: 커넥터
Claims (7)
- 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템으로서,
고순도 프리커서을 수용할 수 있는 캐니스터(110)로서, 상기 고순도 프리커서을 수용 또는 분배할 수 있는 2개의 포트를 구비하는 상기 캐니스터(110);
상기 캐니스터(110)를 가열하기 위한 히터(115);
상기 2개의 포트 중 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통되고, 퍼지 가스의 이동 경로과 캐리어 가스와 기화된 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 제1관로(L111);
상기 2개의 포트 중 인렛 포트(113)와 흐름 소통되고, 상기 고순도 프리커서의 이동 경로, 퍼지 가스의 이동 경로, 및 캐리어 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 제2관로(L112);
상기 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 제1유량계(119);를 포함하며,
상기 제1유량계(119)는 상기 캐니스터(110)에 수용된 고순도 프리커서의 증기압에 무관하게 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 질량을 측정할 수 있는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정하고 이동하는 유체의 양을 제어할 수 있는 제2유랑계;를 더 포함하는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과와 설정유량범위를 비교하여 설정유량범위를 벗어나면, 공정알람신호를 생성하는 컨트롤러(121);를 더 포함하는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1유량계(119)에 의해 측정된 측정결과와 설정유량범위를 비교하여 PID 제어 신호를 생성하는 컨트롤러(121); 를 더 포함하며,
상기 제2유량계(117)는 상기 PID 제어 신호에 기초하여 상기 제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 양을 제어하는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제1유량계(119)의 측정 결과 - 제1측정 결과- 와 상기 제2유량계(117)의 측정 결과 - 제2측정 결과 - 를 실시간으로 수신하고, 제1측정 결과와 제2측정 결과의 차이로부터 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동된 유체들 중에서 기화가스의 양을 산출할 수 있는 있는 모니터링 장치(123);를 더 포함하는 것인, 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템. - 고순도 프리커서용 캐니스터 (110)에서 기화되는 기화량을 모니터링하는 모니터링 시스템에 있어서
제1관로(L111)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 제1유량계(119);
제2관로(L112)를 통해서 이동하는 유체의 유량을 측정하고 이동하는 유체의 양을 제어할 수 있는 제2유랑계; 및
상기 제1유량계(119)의 측정 결과 - 제1측정 결과- 와 상기 제2유량계(117)의 측정 결과 - 제2측정 결과 - 를 실시간으로 수신하고, 제1측정 결과와 제2측정 결과의 차이로부터 상기 제1관로(L111)를 통해서 이동된 유체들 중에서 기화 가스의 양을 산출하는 모니터링 장치(123);를 포함하며,
상기 제1관로(L111)는 고순도 프리커서을 수용할 수 있는 캐니스터(110)에 구비되어 상기 고순도 프리커서을 수용 또는 분배할 수 있는 2개의 포트 중 아웃렛 포트(111)와 흐름 소통하고, 상기 제2관로(L112)는 상기 2개의 포트 중 인렛 포트(113)와 흐름 소통하는 것인, 모니터링 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 제1관로(L111)는 퍼지 가스의 이동 경로과 캐리어 가스와 기화된 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있고, 제2관로(L112)는 상기 고순도 프리커서의 이동 경로, 퍼지 가스의 이동 경로, 및 캐리어 가스의 이동 경로 중에서 선택된 기능을 할 수 있는 것인, 모니터링 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020190163704A KR20210073652A (ko) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템과 프리커스의 잔존량을 알 수 있는 모니터링 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190163704A KR20210073652A (ko) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 고순도 프리커서용 캐니스터 시스템과 프리커스의 잔존량을 알 수 있는 모니터링 시스템 |
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|---|---|
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| CN115307949A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-08 | 巨野锦晨精细化工有限公司 | 一种化工设备关键参数的监测处理*** |
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| CN114137825B (zh) * | 2021-11-29 | 2024-05-07 | 合肥井松智能科技股份有限公司 | 一种重载双舵轮agv车体的运动控制方法、***及装置 |
| KR20230097938A (ko) | 2021-12-24 | 2023-07-03 | (주)지오엘리먼트 | 고온 부식 방지를 위한 탄소 코팅층을 갖는 캐니스터 |
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| CN115307949B (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-24 | 巨野锦晨精细化工有限公司 | 一种化工设备关键参数的监测处理*** |
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