PRESSURE GAUGES

압력을 측정하여 시각화하거나 숫자로 표시해 주는 장치를 압력 게이지라고 한다. 이것이 업계에서는 어떻게 사용되는지 알아본다.

0.75Mpa (대기압력=0.101325MPa)

위와 같이 공급되는 압력을 바늘과 눈금으로 보여주는 압력 게이지가 있는가 하면 장치를 이용하여 압력을 측정하고 측정된 값을 통신을 통하여 원하는 곳에 전달해 주는 전자식 게이지가 있다.

전자식게이지 (위는 일반 압력 게이지이고 아래는 고진공 측정 게이지)

위의 사진은 Pfeiffer사의 압력 게이지이다. 위의 적색 게이지는 Pirani gauge이고 아래의 백색은 Ion gauge로 고진공의 압력값을 읽는 장치이다. 그리고 이 페이지 맨 아래 사진에 보면 CDG(Capacitance Diaphragm Gauge)로 불리는 공정 중 챔버의 압력을 정확히 측정하는 정밀 게이지로 구성된다.

Pirani gauge는 늘 그렇듯 Pirani 선생이 개발한 게이지로 선생의 이름을 붙인 게이지로 정밀도가 조금 떨어지며 보통의  압력을 측정하기 위하여 사용한다. 보통 대기 압력에서 1.0E-4 Torr 정도를 측정한다. 주 용도는 챔버의 Vent, Pump시 압력의 증가와 감소를 모니터링하기 위하여 사용한다. 게이지 특성상 대기압과 고진공쪽으로 갈수록 정밀도가 떨어지는 현상으로 ATM(ATMosphere)의 압력을 보다 정확히 판단하여 사고를 예방하기 위한 Pressure switch를 추가로 설치하고 이를 ATM Switch로 부른다.

아래 블로그를 참고
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=loowi&logNo=221678878208&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

MKS사의 제품인 275 Convectron Convection-enhanced Pirani vacuum gauges

CDG(Capacitance Diaphragm Gauges)는 특정 구간의 압력을 정밀하게 측정하는 고성능 게이지로 많은 설비에서 공정용 게이지로 사용하고 있다.

CDG의 경우 사용 압력 범위가 지정되어 있으며 0.1 Torr 게이지는 0~100mTorr의 공정에 사용되며 이 보다 높은 공정 압력을 측정하기 위해서는 1 Torr 게이지를 추가로 설치하여야 한다. 

CDG 게이지는 APC에 바로 연결되어 압력을 읽는 동시에 APC Valve를 제어하여 신속하게 압력을 조절하게 된다. 게이지가 두 개인 경우에는 APC Valve에 Switching pressure를 설정하여 해당 압력을 넘는 경우 APC가 자동으로 다른 게이지를 사용하도록 하는 기능을 가지고 있다.

다양한 CDG 게이지

그리고 Etch process에서는 초기 base vacuum pressure를 중요한 항목으로 관리된다. 원하는 base vacuum이 나오지 않으면 공정 챔버에 Leak 혹은 문제가 있다고 판단하고 원인을 찾아 제거하는 과정을 가진다. Leak는 이후 공정에 영향을 미치게 되고 제품 불량으로 이어진다.

이러한 Pumping 중 고진공의 압력을 확인하기 위하여 많이 사용되는 Ion gauge가 있다. Ion gague는 저 진공에서는 사용이 불가능하고 일정 압력 이하에서만 사용이 가능하다. 그래서 사용 유무를 결정하는 On/Off 스위치가 있다. 일반적으로 1.0E-3 ~ 1.0E-9 정도의 압력을 측정하게 된다.  

ION GAUGE (왼쪽부터 써본것, 쓰는걸본것, 쓰고있는것)

 

설비에 다양한 형태로 구성되는데 실제 설비에 구성된 Gauge tree 이다.

Vent, Pump에 사용되는 게이지는 ATM Sensor, Parani gauge, Ion gauge이다. 챔버를 청소등의 목적으로 열기 위해 확실한 대기압 인지를 확인하는 ATM Sensor

저진공을 확인하기 위한 Parani gauge, 고진공은 ion gauge를 이용하여 vacuum pressure를 확인하게 된다.

그리고 공정을 위한 2개의 CDG가 있다. 단일 공정이나 유사한 조건의 공정을 진행한다면 하나의 CDG를 설치하면 되지만 항상 고객은 다양한 조건을 요구하기에 많은 장치가 달리게 된다. 

그리고 게이지 앞단에 밸브를 달게 되는데 이는 공정 중 가스나 불필요한 화합물이 게이지 내에 침투하는 하는 것을 차단하여 수명을 늘리기 위한 것이다.

 

이처럼 단지 압력만을 읽기 위하여 5개의 gauge와 sensor를 구성하고 있다. 진공 설비라는 이름이 말해 주듯이 etch process를 진행하지만 그 기본은 진공이다. Gauge각각의 역할이 분담되어 있고 보다 정확한 압력을 읽어내기 위하여 다수의 gauge를 활용한다.