KR0163551B1 - 반도체소자 제조용 화학용액의 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 화학용액을 정량적으로 공급하는 반도체제조장치에 관한 것으로, 특히 비율이 높은 화학용액의 혼합시 소량의 약액을 공정조 또는 혼합조에 정밀한 제어로 공급이 가능하도록 한 것이다.

종래의 약액의 정량공급장치는 공급이 어렵고 약액의 낭비나 약액이 비율의 변화에 적절히 대응할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 극복하기 위한 것으로, 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액을 공정조 또는 혼합조에 정량공급하기위한 약액중앙공급부(CCSS)와 버퍼탱크를 구비하고, 상기 버퍼탱크에 담겨진 용액을 소정량 수용하는 용기수단과 : 상기 용기수단에 채어진 용액을 상기 공정조나 혼합조로 일정량 공급하는 배출수단을 포함하여, 약액의 낭비없이 정확한 량의 공급과 정량의 따라 조작이 비율변경에 따라 조작이 용이하도록 한 것이다.

Description

반도체소자 제조용 화학용액의 공급장치

제1도는 본 발명의 전체적인 구성을 보여주는 도면.

제2a도는 종래의 화학용액공급장치의 개략적인 구성도를 나타낸 것으로 2a도는 정량펌프(Metering Pump)이용한 방법을 보여주고 있고, 제2b도, 제2c도는 자유낙하 방식을 이용한 방법을 보여주고 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 약액종앙공급부 20 : 버퍼(Buffer Tank)

30 : 용기수단 31 : 하우징

32 : 공급관 33, 34 : 연결튜브

33a, 34a : 밸브 34b : 용액정지센서

40 : 배출수단 41 : 피스톤부재

42 : 구동수단

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 화학(Chemical)용액을 정량적으로 공급하는 반도체제조장치에 관한 것으로, 특히 비율이 높은 화학용액의 혼합시 소량의 약액을 공정조(Process Bath) 또는 혼합조(mixing Bath)에 정밀한 제어로 공급이 가능하도록 한 화학용액의 공급장치에 관한 것이다.

반도체의 제조공정이 복잡해짐에 따라 사용되는 화학용액의 종류가 다양해 지고, 또한 다양한 화학용액(이하 약액이라 칭함)을 여러가지의 비율로 혼합하여 사용해왔다.

이러한 공정에서 공정의 정밀도를 높이기 위해서는 화학용액의 혼합비율을 정밀하게 조정해주어야 하고, 그것을 조정하여 공급하는 것이 화학용액의 정량공급장치이다.

제2a도는 이러한 용도로 사용되는 정량펌프를 이용한 종래의 화학용액 정량공급장치의 구조를 보여주고 있다. 제2a도를 참고하면, 상기 화학용액의 정량공급장치는 크게 분류하면 화학용액을 공급하는 약액중앙공급부(Central Chemical Supply System; 110)와, 공급되는 약액을 저장하는 버퍼탱크(Bufer tank; 120)와, 버퍼탱크에 저장된 약액을 정량공급하는 정량펌프(Metering Pump; 130)으로 구성된다.

그리고, 상기 버퍼탱크(120)내에는 약액의 양을 감지하여 약액중앙공급부(CCSS; 110)를 제어하는 레벨센서(140)로 구성되며, 미설명 부호 200은 정량의 약액을 담는 공정조(Process Bath)이다.

상기 정량펌프(130)는 벨로우즈 펌프(Bellows Pump)나 다이어프램 펌프(Diaphram Pump)를 사용한다.

상술한 구성을 갖는 약액 정량공급장치는 정량펌프(130)가 캠(Cam)과 스프링의 구동이나 다이어프램의 공기압에 의해 작동하게 된다.

따라서 상기 캠과 스프링의 부정확한 작동과, 다이어프램을 동작시키는 공기압의 변동에 따라 공급되는 약액의 정량에 변동이 발생하게되는 문제점이 있었다.

제2b도는 도시된 바와같이, 약액의 유압을 이용하여 공급하는 방법을 보여주는 약액 정량공급장치는 펌프를 사용하지 않고 버퍼탱크(120)의 내부에 설치된 복수개의 센서(141)와, 버퍼탱크(120) 하부에 밸브(150)를 설치하여 공정조(200)로 정량의 약액을 공급하는 구조로 형성되어 있다.

상술한 기능을 수행하는 자유낙하방식의 약액 정량공급장치는 센서(141)가 버퍼탱크(120)내의 약액의 량을 감지한 전기적 신호를 통해 상기 밸브(150)를 제어하게 된다.

이 레벨센서(141)는 질소(N₂)가스를 이용한 레벨센서나 정전용량 센서등을 이용해 왔다.

그러나, 실제로는 센서(141)의 감도변화에 따라 밸브(150)의 제어에 오차가 발생하는 비율이 높아 정확한 약액량의 조절이 어려운 실정이었다.

제2c도에 도시된 정량공급장치는, 제2b도에 도시된 장치와 마찬가지로 동일한 자유낙하 방식을 이용하되, 버퍼탱크(120)내에 정량조(121)가 설치된 구조를 갖는다.

동작방법은 약액중앙공급부(110)를 통해 정량조(121)에 약액이 채워지고, over flow되면 110으로부터 공급을 중단하고 정량조 하부에 설치된 밸브(150)가 오픈되는 것에 의해 공정조(200)에 공급된다.

이 정량조(121)를 이용한 약액공급장치는 약액의 정량을 바꿀 경우 이에 대처하기 위해서는 정량조의 크기를 변경하여야 하는 구조적인 단점이 있었다. 그리고, 160으로 배출된 약액의 낭비를 방지하려면 배출(Drain)된 액을 제공급하기 위한 시스템이 필요하므로 새로운 구조가 추가되어 원가상승 요인이 되어왔었다.

즉 종래의 약액 정량공급장치는 정량의 공급이 어렵고 약액의 낭비나 약액의 비율이 변화에 적절히 대응할 수 없는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 약액의 낭비없이 정확한 량의 공급과, 정량의 변경에 용이한 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징으로는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액을 공정조 또는 혼합조에 정량공급하기위한 약액중앙공급부(CCSS)와 버퍼탱크를 구비하고, 상기 버퍼탱크에 담겨진 용액을 소정량 수용하는 용기수단과; 상기 용기수단에 채워진 용액을 상기 공정조나 혼합조로 일정량 공급하는 배출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 위한 실시예로 상기 용기수단은 약액이 채워지는 주사기형상의 하우징과, 이 하우징의 상부에 상기 버퍼탱크에 연결되는 밸브를 구비한 두 개의 연결튜브와, 상기 하우징에 일측에 약액을 공급하는 공급부재를 포함한다. 이를 위한 실시예로 상기 배출수단은 상기 하우징의 내부에서 직선왕복운동하는 피스톤부재와, 상기 피스톤부재를 일정 간격으로 반복 동작시키는 구동부재로 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 작용·효과를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 것으로, 용액 공급부(CCSS; 10)와, 버퍼탱크(20)와, 이 버퍼탱크의 용액을 소정량 수용하는 용기수단(30) 및 이 용기수단에 채워진 약액을 일정량 배출시키는 배출수단(40)으로 구성된다.

상기 용기수단(30)은 주사기 형상을 갖는 하우징(31)과, 이 하우징의 일측단 형성된 원추형(Cone)의 약액 공급관(32)과, 상기 버퍼탱크(20)와 연결되는 두 개의 연결튜브(33), (34)로 구성된다.

상기 공급관(32)은 일단에 일방향 밸브(32a)를 구비하며, 이 일방향 밸브로는 체크밸브(Check Valve)를 사용한다.

상기 연결튜브(33), (34)중 하나는 버퍼탱크(20)의 하부와 하우징(31)의 중심 부위를 연결하고, 나머지 하나는 버퍼탱크의 상부와 공급관(32)이 있는 위치의 하우징 끝단에 연결하며, 상기 연결튜브는 각각의 밸브(33a), (34a)를 구비한다.

이때 상기 하우징(31)은 수평방향에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 설치하여 연결튜브(34)에 의해 용기내의 가스가 배출되도록 한다.

그리고, 상기 배출수단(40)은 하우징내에서 직선왕복동작되는 피스톤부재(41)와, 이 피스톤부재를 동작시키는 구동부재(42)로 구성된다.

상기 구동부재(42)로는 전동모터나 공압을 이용한다.

상기 피스톤부재(41)의 동작범위는 약액을 하우징(31)에 공급하는 연결튜브(33)가 위치한 곳을 지나치지 않게 하여 약액의 리크(Leak)가 발생하지 않도록 한다.

미설명 부호 11은 밸브이고, 34b는 약액을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환시켜 용액공급부(10)의 밸브(11)를 동작시키는 용액정지센서이다.

상기 용액정지센서(34b)는 버퍼탱크(20)의 저면보다 상대적으로 낮게 위치하도록 하여 버퍼탱크내 약액이 공급시 적게 남도록 한다.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 작용·효과는 다음과 같다.

먼저, 평상시 열려있는(Normal Open) 연결튜브(33), (34)에 연결된 밸브(33a), (34a)가 오픈된 상태에서 평상시 닫쳐있는(Normal Close) 밸브인 약액공급밸브(11)를 오픈시켜 약액이 버퍼탱크(20)를 거쳐 연결튜브(33)를 통하여 하우징(31)내로 공급한다.

이때 공급된 약액은 하우징(31)내를 채우고, 연결튜브(34)를 통하여 거슬러 올라가면 이 연결튜브에 설치된 용액정지센서(34b)가 이를 감지하여 동작(ON)되어 상기 용액공급부의 밸브(33a)를 닫아 용액의 공급을 차단한다.

그다음 하우징(31)내에 채워진 용액과 섞여있는 공기가 경사지게 설치된 하우징(31)의 상부면의 따라 이동하여 연결튜브(34)를 통하여 충분히 빠져나갈 시간을 기다린 후 연결튜브의 밸브(34a)를 닫는다.

그리고, 상기 구동부재(42)를 작동시켜 이와 연결된 피스톤부재(41)에 의해 밀리어 약액이 공급관(32)을 통하여 공정조나 혼합조로 배출되도록 한다.

상기 구동부재(42)로 사용되는 모터는 정지 정밀도가 높은 것을 사용하여 약액의 정량이 더욱 정확하도록 한다.

아울러, 상기 피스톤부재(41)와 구동부재(42)의 사이에는 피스톤부재의 동작범위를 제어하는 위치감지센서(43)를 부가적으로 설치하여 구동부재의 정확한 제어를 할 수 있다.

그리고나서 하우징(31)내의 압력이 감소하여 공급관(32)에 설치된 체크밸브가 완전히 닫히게 되면 약액의 공급이 끝나게 된다.

그후 상기 연결튜브(33), (34)의 밸브(33a), (34b)를 오픈시키고 피스톤부재(41)를 구동부재(41)를 통해 원상태로 대기 시키면 약액의 정량공급을 위한 1사이클(Cycle)이 끝나게 된다.

따라서, 원하는 경우 상술한 동작을 반복적으로 수행하여 지속적인 정량공급이 가능하다.

상술한 과정에서 약액의 정량공급은 상기 하우징(31)내에서 직선 왕복운동하는 피스톤부재(41)의 동작범위에 의해 결정되므로, 구동부재의 조절로 약액의 정량을 쉽게 조절할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 작용으로 회석비가 높은 화학용액의 정확한 양의 공급과, 화학용액의 혼합비율의 변경에 따른 정량을 손쉽게 조작할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액을 공정조 또는 혼합조에 정량공급하기위한 약액중앙공급부(CCSS)와 버퍼탱크를 구비하는 약액의 정량공급장치에 있어서, 상기 버퍼탱크에 담겨진 용액을 소정량 수용하되 약액이 채워지는 주사기형상의 하우징과, 이 하우징의 상부에 상기 버퍼탱크에 연결되는 밸브를 구비한 두개의 연결튜브와, 상기 하우징에 일측에 약액을 공급하는 공급관으로 구성된 용기수단과; 상기 용기수단에 채워진 용액을 상기 공정조나 혼합조로 일정량 공급하는 배출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 수평면에 대하여 소정각도 기울어져 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결튜브중 하나는 상기 버퍼탱크의 하부와 상기 하우징의 중심부위에 연결되고, 다른 하나는 상기 버퍼탱크의 상단부와 공급관의 끝단부의에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 공급관은 일단부위에 약액의 역류나 이 물질의 침투를 방지하는 체크밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 배출수단은 상기 하우징의 내부에 직선왕복운동하는 피스톤부재와, 상기 피스톤부재를 일정 간격으로 반복 동작시키는 구동부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 피스톤부재의 위치를 감지하는 위치감지센서를 시작점과 끝점에 부가적으로 임의의 위치를 설치하여 상기 구동부재의 동작이 이범위내에서 정확하게 제어되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비에 사용되는 화학용액의 정량공급장치.