반도체 제조공정 중 식각 및 세정 등 많은 부분에서 약액을 사용하고 있다. 약액을 사용하는 식각 세정공정에서 유량은 매우 중요한 공정 요소이다. 따라서 반도체 공정설비에는 약액이 웨이퍼에 얼마나 공급되고 있는지를 상시 감시하기 위해 각각의 노즐마다 유량계측 및 제어시스템을 사용한다. 수동 유량제어 시스템은 단일 유량을 사용하도록 설계되어 있고 공급되는 약액의 압력 변화에 따른 토출 유량 변화로 웨이퍼에 공급되는 유량이 일정하지 않아 ...
반도체 제조공정 중 식각 및 세정 등 많은 부분에서 약액을 사용하고 있다. 약액을 사용하는 식각 세정공정에서 유량은 매우 중요한 공정 요소이다. 따라서 반도체 공정설비에는 약액이 웨이퍼에 얼마나 공급되고 있는지를 상시 감시하기 위해 각각의 노즐마다 유량계측 및 제어시스템을 사용한다. 수동 유량제어 시스템은 단일 유량을 사용하도록 설계되어 있고 공급되는 약액의 압력 변화에 따른 토출 유량 변화로 웨이퍼에 공급되는 유량이 일정하지 않아 공정관리에 어려움이 따른다. 기존 자동제어시스템은 압력 Overshooting에 따른 초기 유량 Overshooting이 발생하고 전동밸브의 구동시간이 필요하므로 제어 속도가 느리다. 그리고 유기 약액의 폭발 위험성 때문에 사용할 수 없는 단점이 있다. 초음파 유량계는 약액의 버블에 의한 측정 Error, 약액의 온도 변화에 따른 영점 오차 발생, 파형의 계측 주기 변화에 따른 측정 오차 발생과 같은 문제점의 개선이 필요하다.
본 연구에서는 초음파 유량계의 계측 성능 향상 및 정압밸브를 활용한 유량제어 성능 향상 연구를 진행 하였다. 초음파 유량계의 계측 성능 향상을 위하여 다음과 같은 기능을 개발하여 개선하였다. 첫째 계측 주기 변화에 따른 계측 Offset 개선을 위하여 계측 Point 수 증가 및 표준주기 유지 기능 개발하여 개선 하였다. 둘째 약액 온도 변화에 따른 계측 오차 개선하기 위하여 음속을 측정한 자동 오차 보상 기능을 개발하였다. 셋째 약액 버블에 의한 계측 불능상태 및 오차를 개선하기 위한 파형 Zero-crossing 신호 처리 기능을 개발하여 개선하였다.
정압밸브는 공급되는 기체의 압력에 의하여 밸브의 유로를 제어 하므로 빠른 제어가 가능하다. 압력 overshooting에 의한 유량 overshooting을 개선할 수 있다. 그리고 밸브를 구동시키는 요소에 전기 장치가 없어서 폭발의 위험성도 없다. 이러한 이유로 제어밸브를 정압밸브로 사용하여 기존 유량제어시스템의 문제점을 개선하였다. 정압밸브의 제어속도 및 제어 안정성을 향상하기 위해 3단계 제어속도 자동 적용 기능을 적용하였으며 측정값 및 제어량 Mapping 기능 및 Pre-Open 기능을 개발하여 초기 제어속도를 단축 시켰다. 검증 실험 결과 목표 유량의 1% 이내의 계측 정밀도 및 제어 안정성을 확보할 수 있었다. 기존 3초에서 2초 이내로 제어 속도를 향상 시킬 수 있었다.
반도체 제조공정 중 식각 및 세정 등 많은 부분에서 약액을 사용하고 있다. 약액을 사용하는 식각 세정공정에서 유량은 매우 중요한 공정 요소이다. 따라서 반도체 공정설비에는 약액이 웨이퍼에 얼마나 공급되고 있는지를 상시 감시하기 위해 각각의 노즐마다 유량계측 및 제어시스템을 사용한다. 수동 유량제어 시스템은 단일 유량을 사용하도록 설계되어 있고 공급되는 약액의 압력 변화에 따른 토출 유량 변화로 웨이퍼에 공급되는 유량이 일정하지 않아 공정관리에 어려움이 따른다. 기존 자동제어시스템은 압력 Overshooting에 따른 초기 유량 Overshooting이 발생하고 전동밸브의 구동시간이 필요하므로 제어 속도가 느리다. 그리고 유기 약액의 폭발 위험성 때문에 사용할 수 없는 단점이 있다. 초음파 유량계는 약액의 버블에 의한 측정 Error, 약액의 온도 변화에 따른 영점 오차 발생, 파형의 계측 주기 변화에 따른 측정 오차 발생과 같은 문제점의 개선이 필요하다.
본 연구에서는 초음파 유량계의 계측 성능 향상 및 정압밸브를 활용한 유량제어 성능 향상 연구를 진행 하였다. 초음파 유량계의 계측 성능 향상을 위하여 다음과 같은 기능을 개발하여 개선하였다. 첫째 계측 주기 변화에 따른 계측 Offset 개선을 위하여 계측 Point 수 증가 및 표준주기 유지 기능 개발하여 개선 하였다. 둘째 약액 온도 변화에 따른 계측 오차 개선하기 위하여 음속을 측정한 자동 오차 보상 기능을 개발하였다. 셋째 약액 버블에 의한 계측 불능상태 및 오차를 개선하기 위한 파형 Zero-crossing 신호 처리 기능을 개발하여 개선하였다.
정압밸브는 공급되는 기체의 압력에 의하여 밸브의 유로를 제어 하므로 빠른 제어가 가능하다. 압력 overshooting에 의한 유량 overshooting을 개선할 수 있다. 그리고 밸브를 구동시키는 요소에 전기 장치가 없어서 폭발의 위험성도 없다. 이러한 이유로 제어밸브를 정압밸브로 사용하여 기존 유량제어시스템의 문제점을 개선하였다. 정압밸브의 제어속도 및 제어 안정성을 향상하기 위해 3단계 제어속도 자동 적용 기능을 적용하였으며 측정값 및 제어량 Mapping 기능 및 Pre-Open 기능을 개발하여 초기 제어속도를 단축 시켰다. 검증 실험 결과 목표 유량의 1% 이내의 계측 정밀도 및 제어 안정성을 확보할 수 있었다. 기존 3초에서 2초 이내로 제어 속도를 향상 시킬 수 있었다.
Chemicals are used in the semiconductor manufacturing processes, such as etching and cleaning. The flow rate for the etching and cleaning process using chemicals is a very important process element. Therefore, in the semiconductor process, in order to monitor the chemical is supplied to the wafer, a...
Chemicals are used in the semiconductor manufacturing processes, such as etching and cleaning. The flow rate for the etching and cleaning process using chemicals is a very important process element. Therefore, in the semiconductor process, in order to monitor the chemical is supplied to the wafer, a flow rate measurement and control systems are used for each nozzle. Manual flow control systems are designed to use a single flow rate. Since the flow rate supplied to the wafer is not constant due to the discharge flow rate change due to the pressure change, it is difficult to manage the process. In the existing automatic control system, the initial flow rate overshooting due to the pressure overshooting occurs and the driving time of the motor-operated valve is required, so that the control speed is slow. And there is a disadvantage that it cannot be used due to the explosion risk of chemicals. The ultrasonic flowmeter needs to improve such problems as measurement error due to the bubble of the chemicals, measurement error due to temperature change of the chemicals, and zero error due to change of waveform cycle. In this study, the measurement performance improvement of ultrasonic flow meter and the flow control performance improvement using the constant-pressure valve were conducted. Improved measurement performance information on the ultrasonic flow meter is as follows: First, in order to improve the zero error caused by cycle changes, it increased the number of measuring points and developed the ability to maintain accurate cycles. Second, I developed an automatic error compensation function that measures the speed of sound in order to improve measurement error caused by chemical temperature change. Third, developed waveform zero-crossing signal processing function to improve measurement error caused by a chemical bubbles. The constant pressure valve controls the flow path of the valve according to the pressure of the gas to be supplied, which enables quick control. Flow overshooting by pressure overshooting can be improved. And there is no risk of explosion because there is no electrical device in the element that drives the valve. For this reason, the problem of the existing flow control system is improved by using the control valve as the constant pressure valve. In order to improve the control speed and control stability of the constant pressure valve, a three-step automatic control function is applied. In addition, the measurement speed and control amount mapping function and the opening valve before discharging function was developed to reduce the initial control speed. As a result of the experiment, it was able to secure measurement accuracy and control stability within 1% of the target flow rate. Cntrol the speed could be improved within 2 seconds from the existing 3 seconds.
Chemicals are used in the semiconductor manufacturing processes, such as etching and cleaning. The flow rate for the etching and cleaning process using chemicals is a very important process element. Therefore, in the semiconductor process, in order to monitor the chemical is supplied to the wafer, a flow rate measurement and control systems are used for each nozzle. Manual flow control systems are designed to use a single flow rate. Since the flow rate supplied to the wafer is not constant due to the discharge flow rate change due to the pressure change, it is difficult to manage the process. In the existing automatic control system, the initial flow rate overshooting due to the pressure overshooting occurs and the driving time of the motor-operated valve is required, so that the control speed is slow. And there is a disadvantage that it cannot be used due to the explosion risk of chemicals. The ultrasonic flowmeter needs to improve such problems as measurement error due to the bubble of the chemicals, measurement error due to temperature change of the chemicals, and zero error due to change of waveform cycle. In this study, the measurement performance improvement of ultrasonic flow meter and the flow control performance improvement using the constant-pressure valve were conducted. Improved measurement performance information on the ultrasonic flow meter is as follows: First, in order to improve the zero error caused by cycle changes, it increased the number of measuring points and developed the ability to maintain accurate cycles. Second, I developed an automatic error compensation function that measures the speed of sound in order to improve measurement error caused by chemical temperature change. Third, developed waveform zero-crossing signal processing function to improve measurement error caused by a chemical bubbles. The constant pressure valve controls the flow path of the valve according to the pressure of the gas to be supplied, which enables quick control. Flow overshooting by pressure overshooting can be improved. And there is no risk of explosion because there is no electrical device in the element that drives the valve. For this reason, the problem of the existing flow control system is improved by using the control valve as the constant pressure valve. In order to improve the control speed and control stability of the constant pressure valve, a three-step automatic control function is applied. In addition, the measurement speed and control amount mapping function and the opening valve before discharging function was developed to reduce the initial control speed. As a result of the experiment, it was able to secure measurement accuracy and control stability within 1% of the target flow rate. Cntrol the speed could be improved within 2 seconds from the existing 3 seconds.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.