KR0175361B1 - 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션 - Google Patents

물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션 Download PDF

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Abstract

인산용액을 담아두기 위한 내부 화학용기(21)와, 내부 화학용기의 내부 저면에 설치되어 있으며 외부의 전원선과 연결되는 경우에 발열되는 히터(22)와, 내부 화학용기의 외부에 설치되어 있는 외부 화학용기(25)와, 인산용액의 수분함량을 검출한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수분센서(27)와, 외부 화학용기에 담겨있는 용액의 수위를 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 레벨센서(28)와, 수분센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 내부 화학용기에 있는 인산용액의 수분함량이 저하되는 것을 판단하여 이에따라 수분을 보충시켜주기 위한 제1모터 구동신호를 출력하고, 레벨센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 외부 호학용기에 있는 용액의 수위가 저하되는 것을 판단하여 이에따라 용액을 보충시켜주기 위한 제2모터 구동신호를 출력하는 제어부(29)와, 상기한 제어부의 제1모터 구동신호에 의해서 구동되는 벨로우즈 모터(30)와, 벨로우즈 모터에 의해 형성된 유압을 이용하여 상기한 외부 화학용기에 담겨 있는 용액을 내부 화학용기의 내부에 추가적으로 공급해주기 위한 용액공급라인(26)과, 외부 화학용기에 물을 공급하기 위한 물공급라인(25)을 포함하여 이루어지며, 수분함량의 변화로 인해서 인산용액의 끓는점이 변화되는 것을 방지하기 위해서 수분함량이 일정하게 유지될 수 있도록 물을 추가로 공급하는 경우에, 물이 미리 예열되어 공급하도록 함으로써 인산용액과 물이 안정되면서도 충분하게 섞일 수 있도록 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션을 제공한다.

Description

물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션
제1도는 종래의 인산용액 웨트 스테이션의 구성도이고, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 내부 화학용기 22 : 히터
23 : 히터보호캡슐 24 : 물공급라인
25 : 외부 화학용기 26 : 용액 공급라인
27 : 수분센서 28 : 레벨센서
29 : 제어부 30 : 벨로우즈 모터
이 발명은 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액의 웨트 스테이션에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 수분함량의 변화로 인산용액의 끓는점이 변화되는 것을 방지하기 위해서 수분함량이 일정하게 유지될 수 있도록 물을 추가로 공급하는 경우에, 물이 미리 예열되어 공급되도록 함으로써 인산용액과 물이 안정되면서도 충분하게 섞일수 있도록 하기 위한 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액웨트 스테이션에 관한 것이다.
식각이란 감광막 현상공정이 끝난후 감광막 밑에 성장 혹은 증착시킨 박막들을 공정목적에 따라 선택적으로 제거하는 공정으로서, 습식식각과 건식식각으로 나눌수 있으며 감광막 제거공정도 포함된다.
반도체 제조공정에서 일반적으로 사용되는 질화실리콘(Si3N4)은 제조공정중 소기의 목적을 달성한 후 인산용액(H3PO4)을 이용하여 제거를 해주게 된다. 상기한 인산용액(H3PO4)은 질화막을 식각하거나 금속층을 식각하기 위한 재료로서 유독성, 휘발성의 특성을 지니고 있다.
상기한 인산용액(H3PO4)은 통상적으로 섭씨 150도 내지 185도의 온도로 가열된 상태에서 공정에 투입된다. 인산용액(H3PO4)을 섭씨 150도 내지 185도의 온도로 가열하여 제공하기 위한 장치로서는 웨트 스테이션(wet station)이 사용되고 있다.
인산용액(H3PO4)으로 질화실리콘(Si3N4)을 식각하는 경우에 인산용액(H3PO4)의 성분에 따라 식각률이 크데 의존받게 되는데, 그중에서도 특히 인산용액(H3PO4)의 수분함량은 인산용액(H3PO4)의 끓는점에 큰 영향을 미치고, 또한 인산용액(H3PO4)의 식각률과 실리콘산화막(SiO2)의 식각률에 결정적인 영향을 미치게 된다.
즉, 시간이 경과함에 따라서 인산용액(H3PO4) 중의 수분이 고열에 의해 자연증발하게 되고, 그 결과 끓는점은 증발된 수분에 비례하여 증가하게 되므로 질화실리콘막(Si3N4)의 식각률은 큰 비율로 감소하게 된다.
아래의 표1은 시간이 경과함에 따라 수분증발과 함께 끓는점이 증가하게 되어 인산용액(H3PO4)에서의 질화실리콘(Si3N4)의 식각률과 실리콘산화막(SiO2)의 식각률의 변화를 나타내고 있다.
표1에서 보는 바와 같이 시간이 경과함에 따라 질화실리콘(Si3N4)과 실리콘산화막(SiO2)의 변화는 상당히 큰 폭으로 나타나게 된다.
이와 같은 현상을 방지하기 위하여 종래의 인산용액 웨트 스테이션에서는, 통상적으로 100㎖~1000㎖의 물(H2O)을 첨가해주어 인산용액(H3PO4)의 수부함량을 일정하게 유지함으로써 끓는점을 일정하게 유지하고, 그 결과 질화실리콘(Si3N4)과 실리콘산화막(SiO2)의 식각률을 일정하게 유지함으로써 안정된 공정을 얻는 방법을 사용하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 인산용액 웨트 스테이션에 대하여 설명하기로 한다.
제1도는 종래의 인산용액 웨트 스테이션의 구성도이다.
제1도에 도시되어 있듯이 종래의 인산용액 웨스 스테이션의 구성은, 인산용액을 담아두기 위한 화학용기(11)와, 상기한 화학용기(11)의 내부 저면에 설치되어 있으며 외부의 전원선에 연결되어 있는 히터(12)와, 상기한 히터(12)가 인산용액과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위한 히터보호 캡슐(13)과, 상기한 화학용기(11)에 담겨있는 인산용액의 수분함량을 검출한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수분센서(15)와, 상기한 수분센서(15)로부터 입력되는 신호를 이용하여 인산용액의 수분함량이 저하되는 것을 판단하여 이에따라 수분을 보충시켜주기 위한 모터 구동신호(MDS)를 출력하는 제어부(16)와, 상기한 제어부(16)의 모터 구동신호(MDS)에 의해서 펌핑 모터(도시되지 않음)가 구동되면 이에 따라 형성된 유압을 이용하여 물을 상기한 화학용기(11)의 내부에 일정량 공급해주기 위한 물공급라인(14)으로 이루어진다.
상기한 구성에 의한 종래의 인산용액 웨트 스테이션의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
인산용액(H3PO4)은 공정에 투입되기 전에 화학용기(11)내에 저장, 보관되면, 히터(12)에 의해 통상적으로 섭씨 150도 내지 185도의 온도로 가열된 상태에서 공정에 투입된다.
상기한 히터(12)는 전원선에 연결되러 발열됨으로서 인산용액(H3PO4)이 가열되는데 필요한 열량을 공급하며, 히터보호 캡슐(13)에 의해서 인산용액(H3PO4)과 직접적으로 접촉되는 것이 방지된다.
수분센서(15)는 화학용기(11)내에 담겨 있는 인산용액의 수분함량을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
제어부(16)는 수분센서(15)로부터 입력되는 신호를 이용하여 인산용액의 수분함량을 판단한 뒤에 수분함량이 기준치보다 적은 경우에는 펌핑 모터를 구동시키기 위한 모터 구동신호(MDS)를 일정시간동안 출력한다.
모터 구동신호(MDS)에 의해서 펌핑모터가 회전되면 물공급라인(13)에서 유압이 형성됨으로서 일정량의 물이 화학용기(11)의 내부로 토출된다. 이와같이, 물공급라인(13)으로부터 보충되는 일정량의 물에 의해서, 화학용기(11)내에 있는 인산용액중의 수분이 고열에 의해 자연증발하게 됨에 따라 끓는점이 변화디는 것을 방지할 수가 있다.
이와 같이 준비된 인산용액에, 웨이퍼가 캐리어에 의해 운반되어 담겨지게 되면 식각공정이 진행된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 인산용액 웨트 스테이션은, 인산용액(H3PO4)에 물(H2O)를 첨가하게 되더라도 물을 첨가하는 즉시 인산용액(H3PO4)과 물이 완전하게 서로 수용되는 것이 아니므로 다음의 표2에서와 같이 시간의 경과에 다라 질화실리콘(Si3N4) 및 실리콘산화막(SiO2)의 식각률의 변화가 발생하게 되며, 또한 설정온도까지 상승하는 데는 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
뿐만 아리나, 상기한 바와 같은 종래의 인산용액 웨트 스테이션은, 상온의 물(H2O)을 인산에 직접 공급하는 방식으로 구성되어 있기 때문에 고온의 인산용액(H3PO4)에 물(H2O)이 첨가될 때 인산용액(H3PO4)이 심하게 튀는 현상이 발생되어 안전상 바람직하지 못한 문제점이 있다.
또한 상기한 종래의 인산용액 웨트 스테이션은, 인산용액(H3PO4)은 고온상태에서 반도체 제조공정에 적용되어야 하므로 최초에 일정한 온도로 가열될 때까지 1~2시간이 소요되고, 중간에 물(H2O)이 첨가될 때마다 온도저하 현상이 발생하여 설정된 온도까지 다시 상승하는데 걸리는 시간이 20~30분 정도 소요되므로 공정진행상 많은 어려움이 따르는 문제점이 있다.
그외에도, 상기한 종래의 인산용액 웨트 스테이션은, 상온의 물(H2O)과 인산용액(H3PO4)은 잘 용해되지 않는 성질이 있어서 인산용액(H3PO4)의 위치별 식각률의 변화가 심하므로 일정한 식각률을 유지하기 위하여 공급하는 물 (H2O)의 본래의 목적을 충분히 달성하지 못하는 현상이 발생하게 되며, 인산용액(H3PO4)과 물(H2O)이 혼합된 용액을 충분하게 섞어주기 위하여 강제로 저어주게 되면 혼합액의 온도가 급격하게 하락하게 되므로 온도상승시까지 기다리든가 아니면 설정치보다 낮은 온도에서 공정을 진행해야 하는데 두가지 모두 공정불량을 야기하는 요소가 되는 문제점이 있다.
상기한 종래의 인산용액 웨트 스테이션에 대한 문제점들을 간단하게 요약하면 다음과 같다.
1) 인산용액(H3PO4)과 물(H2O)의 불충분한 믹싱으로 인한 식각율 변화 현상
2) 상혼의 물(H2O) 공급시 발생되는 인산용액(H3PO4)의 튐현상
3) 물(H2O)공급시 인산용액(H3PO4)의 온도감소
4) 1)의 현상으로 인한 재가열 지연시간
5) 설정치 온도의 감지불량
이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 수분함량의 변화로 인해서 인산용액의 끓는점이 변화되는 것을 방지하기 위해서 수분함량이 일정하게 유지될 수 있도록 물을 추가로 공급하는 경우에, 물이 미리 예열되어 공급되도록 함으로써 인산용액과 물이 안정되면서도 충분하게 섞일 수 있도록 하기 위한 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 인산용액을 담아두기 위한 내부 화학용기와, 상기한 내부 화학용기의 내부 저면에 설치되어 있으며 외부의 전원선과 연결되는 경우에 발열되는 히터와, 상기한 내부 화학용기의 외부에 설치되어 있는 외부 화학용기와, 상기한 내부 화학용기에 담겨있는 인산용액의 수분함량을 검출한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수분센서와, 상기한 외부 화학용기에 담겨있는 용액의 수위를 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 레벨센서와, 상기한 수분센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 내부 화학용기에 있는 인산용액의 수분함량이 저하되는 것을 판단하여 이에따라 수분을 보충시켜주기 위한 제1모터 구동신호를 출력하고, 상기한 레벨센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 외부 화학용기에 있는 용액의 수위가 저하되는 것을 판단하여 이에따라 용액을 보충시켜주기 위한 제2모터 구동신호를 출력하는 제어부와, 상기한 제어부의 제1모터 구동신호에 의해서 구동되는 벨로우즈 모터와, 상기한 벨로우즈 모터에 의해 형성된 유압을 이용하여 상기한 외부 화학용기에 담겨 있는 용액을 상기한 내부 화학용기의 내부에 추가적으로 공급해주기 위한 용액공급라인과, 상기한 외부 화학용기에 물을 공급하기 위한 물공급라인으로 이루어진다.
이 발명은, 상기한 히터가 인산용액과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위한 히터보호 캡슐을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수도 있다.
이 발명은, 상기한 제2모터 구동신호에 의해 구동됨으로써 상기한 물공급라인에 유압을 형성하기 위한 펌핑 모터를 더 포함하는 구성으로 이루어질 수도 있다.
또한, 이 발명에서는, 상기한 용액으로서 물을 사용하거나, 물과 인산용액이 섞여 있는 것을 사용할 수도 있다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션의 구성도이다.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션의 구성은, 인산용액을 담아두기 위한 내부화학용기(21)와, 상기한 내부 화학용기(21)의 내부 저면에 설치되어 있으며 외부의 전원선에 연결되어 있는 히터(22)와, 상기한 히터(22)가 인산용액과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위한 히터보호캡슐(25)와, 상기한 내부 화학용기(21)의 외부에 설치되어 있는 외부 화학용기(25)와, 상기한 내부 화학용기(21)에 담겨있는 인산용액의 수분함량을 검출한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수분센서(27)와, 상기한 외부 화학용기(25)에 담겨 있는 용액의 수위를 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 레벨센서(28)와, 상기한 수분센서(27)로부터 입력되는 신호를 이용하여 내부 화학용기(21)에 있는 인산용액의 수분함량이 저하되는 것을 판단하여 이에따라 수분을 보충시켜주기 위한 모터 구동신호(MDS1)를 출력하고, 상기한 레벨센서(28)로부터 입력되는 신호를 이용하여 외부 화학용기(25)에 있는 용액의 수위가 저하되는 것을 판단하여 용액을 보충시켜 주기 위한 모터 구동신호(MDS2)를 출력하는 제어부(29)와, 상기한 제어부(29)의 모터 구동신호(MDS1)에 의해서 구동되는 벨로우즈 모터(30)와, 상기한 벨로우즈 모터(30)에 의해 형성된 유압을 이용하여 상기한 외부 화학용기(25)에 담겨 있는 용액을 내부 화학용기(21)의 내부에 추가적으로 공급해주기 위한 용액공급라인(26)과, 상기한 외부 화학용기(25)에 물을 공급하기 위한 물공급라인(24)으로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 물의 추가공급시 에열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션의 작용은 다음과 같다.
인산용액(H3PO4)은 공정에 투입되기 전에 내부 화학용기(21)내에 저장, 보관되며, 히터(22)에 의해 통상적으로 섭씨 150도 내지 185도의 온도로 가열된 상태에서 공정에 투입된다.
상기한 히터(22)는 전원선에 연결되어 발열됨으로써 인산용액(H3PO4)이 가열되는데 필요한 열량을 공급하며, 히터보호 캡슐(23)에 의해서 인산용액(H3PO4)과 직접적으로 접촉되는 것이 방지된다.
수분센서(27)는 내부 화학용기(21)내에 담겨 있는 인산용액의 수분함량을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
제어부(29)는 수분센서(27)로부터 입력되는 신호를 이용하여 인산용액의 수분함량을 판단한 뒤에 수분함량이 기준치보다 적은 경우에는 벨로우즈 모터(30)를 구동시키기 위한 모터 구동신호(MDS1)를 일정시간동안 출력한다.
모터 구동신호(MDS1)에 의해서 벨로우즈 모터(30)가 회전되면 용액 공급라인(26)에서 유압이 형성됨으로써 외부 화학용기(25)에 담겨 있던 용액중에서 일정량의 용액이 내부 화학용기(21)의 내부로 토출된다. 이와같이 용액 공급라인(13)으로부터 보충되는 일정량의 용액에 의해서, 내부 화학용기(21)내에 있는 인산용액중의 수분이 고열에 의해 자연증발하게 됨에 따라 끓는점이 변화되는 것을 방지할 수가 있다.
상기한 외부 화학용기(25)에 담겨 있는 용액은, 물을 사용하거나, 물과 인산용액이 섞여 있는 것을 사용하며, 가열되고 있는 내부 화학용기(21)로부터 전달되는 열에 의해서 미리 예열된 뒤에 내부 화학용기(21)로 공급된다.
레벨센서(28)는 외부 화학용기(25)내에 담겨 있는 용액의 수위를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
제어부(29)는 레벨센서(28)로부터 입력되는 신호를 이용하여 외부 화학용기(25)내에 담겨 있는 용액의 수위를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다.
제어부(29)는 레벨센서(28)로부터 입력되는 신호를 이용하여 외부 화학용기(25)에 담겨 있는 용액의 수위를 판단한 후에 상기한 수위가 기준치보다 적은 경우에는 펌핑 모터(도시되지 않음)를 구동시키기 위한 모터 구동신호(MDS2)를 일정시간동안 출력한다.
모터 구동신호(MDS2)에 의해서 펌핑 모터가 회전회면 물공급라인(24)에서 유압이 형성됨으로서 외부 화학용기(25)의 내부로 일정량의 물이 토출된다. 이와같이, 물 공급라인(24)의로부터 보충되는 물에 의해서, 외부 화학용기(25)내에 있는 용액은 항상 일정한 수위를 유지할 수가 있다.
이와 같이 준비된 인산용액에 , 웨이퍼가 캐리어에 의해 운반되어 담겨지게 되면 식각공정이 진행된다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 수분함량의 변화로 인해서 인산용액의 끓는점이 변화되는 것을 방지하기 위해서 수분함량이 일정하게 유지될 수 있도록 물을 추가로 공급하는 경우에, 물이 미리 예열되어 공급되도록 함으로써 인산용액과 물이 안정되면서도 충분하게 섞일 수 있도록 하는 효과를 가진 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 반도체 제조설비 분야에서 당업자에 의해서 이용될 수가 있다.

Claims (6)

  1. 인산용액을 담아두기 위한 내부 화학용기와, 상기한 내부 화학용기의 내부 저면에 설치되어 있으며 외부의 전원선과 연결되는 경우에 발열되는 히터와, 상기한 내부 화학용기의 외부에 설치되어 있는 외부 화학용기와, 상기한 내부 화학용기에 담겨있는 인산용액의 수분함량을 검출한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수분센서(27)와, 상기한 외부 화학용기에 담겨있는 용액의 수위를 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 레벨센서와, 상기한 수분센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 내부 화학용기에 있는 인산용액의 수분함량이 저하되는 것을 판단하여 이에따라 수분을 보충시켜주기 위한 제1모터 구동신호를 출력하고, 상기한 레벨센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 외부 화학용기에 있는 용액의 수위가 저하되는 것을 판단하여 이에따라 용액을 보충시켜주기 위한 제2모터 구동신호를 출력하는 제어부와, 상기한 제어부의 제1모터 구동신호에 의해서 구동되는 벨로우즈 모터와, 상기한 벨로우즈 모터에 의해 형성된 유압을 이용하여 상기한 외부 화학용기에 담겨 있는 용액을 상기한 내부 화학용기의 내부에 추가적으로 공급해주기 위한 용액공급라인과, 상기한 외부 화학용기에 물을 공급하기 위한 물공급라인을포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 히터가 인산용액과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위한 히터보호 캡슐을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 제2모터 구동신호에 의해 구동됨으로써 상기한 물공급라인에 유압을 형성하기 위한 펌핑 모터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 용액으로서 물을 사용하는 것을 특징으로 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션.
  5. 제3항에 있어서, 상기한 용액으로서 물과 인산용액이 섞여 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션.
  6. 제3항에 있어서, 상기한 용액은 내부 화학용기로부터 전달되는 일에 의해서 예열되는 것을 특징으로 하는 물의 추가공급시 예열기능을 갖는 인산용액 웨트 스테이션.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030049068A (ko) * 2001-12-14 2003-06-25 삼성전자주식회사 항온수 순환감지장치

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