KR100258443B1 - 슬러리 자동공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면가공시 연마되는 웨이퍼의 표면에 공급되는 화학약품의 농도를 균일하게 하여 고른 혼합비를 얻게됨과 아울러 원활한 상태로 공급할 수 있게 한 슬러리 공급시스템에 관한 것으로,
즉, 복수의 드럼에 슬러리를 주입한 상태에서 그 내부 중앙의 바닥에 흡입관과 토출관의 단부에 구비된 멀티 노즐을 접촉되게 하되 일측 드럼에 설치된 흡입관과 토출관의 관로에 구비된 밸브를 개방하여 튜빙 펌프를 구동되게 함에 따라, 드럼의 바닥면으로 침전된 농도가 진한 슬러리와 상측의 농도가 약한 슬러리를 균일하고 지속적으로 혼합하여 혼합실린더로 보내게 되고, 상기 일측 드럼의 슬러리가 소모될 경우 흡입관의 관로상에 설치된 센서에 의해 감지한 후 타측 드럼에 설치된 흡입관과 토출관의 관로상에 구비된 밸브를 개방시켜 슬러리를 연속적으로 흡입실린더에 공급하게 되며, 혼합실린더로 공급된 슬러리는 제 1, 제 2공급실린더의 일측에 설치된 센서에 의해 교대로 슬러리를 사용처에 보내되 점진적으로 슬러리의 량이 줄어들게 되면서 소모가 완료되는 순간 혼합실린더로부터 다시 슬러리를 공급하게 됨에 따라, 슬러리의 공급중단을 방지하고 연속적으로 공급이 가능하게 된다.

Description

슬러리 자동공급 시스템
본 발명은 슬러리(Slurry) 공급시스템, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 표면가공시 연마되는 웨이퍼의 표면에 공급되는 화학약품의 농도를 균일하게 하여 고른 혼합비를 얻게됨과 아울러 원활한 상태로 공급할 수 있게 한 슬러리 공급시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼를 가공할 때 사용되는 화학약품은 다이아프렘 펌프, 벨로우즈 펌프 및 백흄 펌프 등의 공급시스템를 이용하여 20ℓ들이 또는 200ℓ들이 용기로부터 흡입하여 1차탱크와 2차탱크 및 실린더에 저장하였다가 이에 반도체용 질소를 가압하여 필요시에 사용처에 공급하였다.
상기 공급시스템들은 20ℓ들이 또는 200ℓ들이 용기중에서 펌프를 이용하여 직접 흡입을 함으로써 액의 특성상 비중이 큰 물질이 침전되면서 용기의 바닥에 가라앉게 될 경우, 침전된 슬러리를 완전히 섞여진 상태에서 펌프로 흡입할 수 없었다.
즉, 용기에 담긴 슬러리가 혼합되지 않은채 용기 바닥에 침전된 농도가 진한 슬러리가 흡입될 경우 흐름이 둔화되거나 관로의 막힘이 발생됨은 물론 원하는 바의 혼합이 이루어지지 않게되면서 웨이퍼의 가공시 좋지 않은 영향을 주게 되었다.
또한 복수의 용기중 어느 하나의 용기에 들어있는 슬러리를 모두 사용한 상태에서 다른 하나의 용기로부터 화학약품을 흡입할 경우, 액이 섞이지 않은 상태에서 사용됨으로써 슬러리의 혼합비율이 고르지 않게되어 화학약품의 사용효과가 저하되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래의 슬러리 공급시스템의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 화학약품의 침전으로 인한 농도 불균일을 방지하여 장시간 동안 원활하고 균일한 상태로 혼합하여 공급할 수 있는 슬러리 공급시스템를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 복수의 드럼에 슬러리를 주입한 상태에서 그 내부 중앙의 바닥에 흡입관과 토출관의 단부에 구비된 멀티 노즐을 접촉되게 하되 일측 드럼에 설치된 흡입관과 토출관의 관로에 구비된 밸브를 개방하여 튜빙 펌프를 구동되게 함에 따라, 드럼의 바닥면으로 침전된 농도가 진한 슬러리와 상측의 농도가 약한 슬러리를 균일하고 지속적으로 혼합하여 혼합실린더로 보내게 되고, 상기 일측 드럼의 슬러리가 소모될 경우 흡입관의 관로상에 설치된 센서에 의해 감지한 후 타측 드럼에 설치된 흡입관과 토출관의 관로상에 구비된 밸브를 개방시켜 슬러리를 연속적으로 흡입실린더에 공급하게 되며, 혼합실린더로 공급된 슬러리는 제 1, 제 2공급실린더의 일측에 설치된 센서에 의해 교대로 슬러리를 사용처에 보내되 점진적으로 슬러리의 량이 줄어들게 되면서 소모가 완료되는 순간 혼합실린더로부터 다시 슬러리를 공급하게 됨에 따라, 슬러리의 공급중단을 방지하고 연속적으로 공급이 가능하게 됨을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 슬러리 공급시스템의 전체 시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 상기 장치의 슬러리 공급부를 예시한 개략도,
도 3a 내지 도 3c는 상기 슬러리 공급부에 구비된 멀티 노즐의 단면도,
도 4는 본 발명의 가압작용을 하는 질소공급라인을 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 실시예의 슬러리 혼합 및 공급실린더를 나타낸 구성도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 10' : 제 1, 제 2드럼 20 : 흡입관
20' : 토출관 30 : 노즐
31 : 흡입구 31' : 토출구
32 : 튜빙 펌프 40 : 플로우 센서
50 : 보충탱크 60 : 혼합실린더
70, 70' : 제 1, 제 2공급실린더
이하, 본 발명의 슬러리 공급시스템를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예의 슬러리 공급시스템의 전체 시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 상기 장치의 슬러리 공급부를 나타낸 것으로, 슬러리가 주입된 제 1, 제 2드럼(10)(10')에 슬러리를 흡입 및 토출하는 한쌍의 흡입관(20)과 토출관(20')이 설치되고, 이의 단부에 각 관으로부터 형성되는 흡입력과 토출력에 의해 슬러리를 혼합한 상태에서 흡입하게 다수의 흡입구(31)와 토출구(31')를 갖춘 멀티 노즐(30)이 접합되어 있다.
상기 흡입관(20)과 토출관(20')의 외측단부는 튜빙 펌프(32)의 흡입측과 토출측에 각각 연결되고, 상기 제 1드럼(10)에 설치된 흡입관(20)과 토출관(20')의 관로상에는 슬러리의 흡입과 토출을 자동으로 제어하는 제 1, 제 3밸브(AV1)(AV3)가 설치되고, 제 2드럼(10')에 설치된 흡입관(20)과 토출관(20')의 관로상에도 역시 슬러리의 흡입과 토출을 자동으로 제어하는 제 2, 제 4밸브(AV2)(AV4)가 각각 설치되어 있다.
상기 슬러리가 흡입되는 흡입관(20)의 소정위치에는 제 1드럼(10)의 슬러리가 소모됨을 감지하여 제 2드럼(10')으로부터 슬러리를 공급하게 각 밸브(AV1)(AV2)(AV3)(AV4)의 동작을 제어하는 플로우 센서(40)가 설치되어 있다.
도 3은 상기 멀티 노즐을 나타낸 것으로, 멀티 노즐(30)에 구비된 흡입구(31)와 토출구(31')는 각기 원주방향을 따라 방사상으로 위치하게 다수곳에 형성되고, 이때 상기 토출구(31')의 토출 각도는 15。 내외의 범위에서 상하향으로 분사되게 형성되어 있으며, 멀티 노즐(30)의 위치는 각 드럼(10)(10')의 중앙부 바닥이 가장 바람직하다.
즉, 상기 멀티 노즐(30)은 드럼의 하부에 침전되는 슬러리를 연속적으로 교반되게 하면서 흡입하는 작용을 한다.
도 4는 본 발명의 가압작용을 하는 질소공급라인을 나타낸 것으로, 보충탱크(50)에 적정량의 순수(D.I)를 채운 후, 질소(N2)공급라인의 단부에 형성된 노즐을 수중에 위치되게 하여 공급압력에 의해 강하게 버블링(Bubbling) 시킴에 따라 수분을 함유한 질소로서 다음에 설명할 혼합실린더 및 공급실린더에 가압작용을 하게 된다.
상기 수분을 함유한 질소는 반도체 웨이퍼를 연마할 때 공급되는 슬러리가 외부공기와의 마찰에 의해 건조될 경우, 슬러리 자체의 특성변화와 응집현상을 방지하고 상기 각 실린더 내부에 일정한 습도를 유지되게 한다.
도 5 는 본 발명의 실시예의 슬러리 혼합 및 공급실린더를 발췌한 구성도로서, 상기 각 드럼(10)(10')으로부터 펌핑된 슬러리는 공급배관을 통해 혼합실린더로 공급되고 동시에 순수가 공급되면서, 적정밀도와 농도를 유지하도록 하며, 이어서 혼합실린더(60)의 상측에 설치된 자동밸브(MN1)가 열리면서 질소가 가압하게 됨에 따라 약 1.5 ㎏/㎠의 압력으로 최초분은 제 1공급실린더(70)로 슬러리가 공급되고, 2차 혼합분 부터는 가공장치로 보내지고 사용후 잔량은 리턴되어 공급실린더로 보내진다.
제 1공급실린더(70)에 슬러리를 공급할 때 그 연결관로에 설치된 자동밸브(MS1)(MS3)가 개방되고, 슬러리의 공급완료를 혼합실린더(60)의 하부에 설치한 레벨센서에 의해 확인한 후 상기 가스공급밸브(MN1)와 자동밸브(MS1)(MS3)가 닫힌다.
제 1공급실린더(70)에 공급되어진 슬러리는 SN1 밸브가 개방되어 질소가 가압작용을 함과 동시어 S1, S4 밸브가 자동으로 열리게 됨으로써 반도체 웨이퍼의 가공장치(도시하지 않음)에 슬러리를 공급하게 된다.
연속적으로 슬러리를 공급함에 따라 제 1공급실린더(70)에 공급되어 있던 슬러리가 점차로 줄어들게 되면, 중량센서에 감지되는 신호에 의해 상기 혼합실린더(60)에서는 슬러리와 순수(D.I)를 혼합하여 공급을 준비하는 반면, 사용처로부터 회수되는 슬러리는 제 2공급실린더(70')로 보내진다.
즉, 혼합실린더(60)로부터 초기에 공급되는 슬러리는 가공장치를 경유하면서 미량이 소모된 후 나머지 잔량이 리턴되면서 우선 제 1공급실린더(70)로 회수되고, 이어서 제 1공급실린더(70)로부터 상기와 같은 순환된 후 리턴되는 슬러리는 제 2공급실린더(70')로 회수된다.
상기 제 2공급실린더(70')로부터 슬러리가 사용처로 공급될 때, 제 1공급실린더(70)에 구비된 센서의 신호에 의해 SN1, S1밸브가 닫혀지되 SX1밸브가 열려지게 되어 그 내부를 가압하던 질소를 배출시켜 슬러리를 다시 받을 수 있는 준비상태가 되며, 이때 제 2공급실린더(70')에 채워진 슬러리는 SN2,S2 밸브와 S4밸브의 개방에 의해 상기 제 1공급실린더(70)로 보내지게 된다.
따라서, 상기와 같은 본 발명은 제 1, 제 2드럼(10)(10')에 슬러리를 주입한 상태에서 그 내부 중앙의 바닥에 흡입관(20)과 토출관(20')의 단부에 구비된 멀티 노즐(30)을 접촉되게 하되 제 1드럼(10)에 설치된 흡입관(20)과 토출관(20')의 제 1, 제 3밸브(AV1)(AV3)를 개방하여 튜빙 펌프(32)를 구동되게 하면, 드럼의 바닥면으로 침전된 농도가 진한 슬러리와 상측의 농도가 약한 슬러리가 균일하고 지속적으로 혼합되면서 혼합실린더(60)로 보내지게 된다.
상기 제 1드럼(10)의 슬러리가 소모될 경우, 흡입관(20)의 관로상에 설치된 플로우 센서(40)에 의해 감지되어 자동으로 제 1, 제 3밸브(AV1)(AV3)를 닫고 제 2드럼(10')에 설치된 흡입관(20)과 토출관(20')의 제 2, 제 4밸브(AV2)(AV4)를 개방시켜 슬러리를 연속적으로 흡입실린더(60)에 공급하게 된다.
또한 혼합실린더(60)로 공급된 슬러리는 제 1, 제 2공급실린더(70)(70')의 일측에 설치된 센서에 의해 교대로 슬러리를 사용처에 보내게 되며, 점진적으로 슬러리의 량이 줄어들게 되면서 소모되는 순간 혼합실린더(60)로부터 다시 슬러리를 가공장치로 공급하게 됨에 따라, 슬러리의 공급중단을 방지하고 연속적으로 공급이 가능하게 된다.
이와 같은 본 고안의 슬러리 공급시스템은 슬러리의 공급초기는 물론 어느 하나의 드럼에 주입된 슬러리가 소진될 때 까지 균일한 농도를 유지하고 지속적으로 공급함에 따라 정밀가공을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 슬러리의 공급지연 및 중단으로 인한 설비의 운전정지 등을 방지할 수 있는 장점도 있다.

Claims (3)

  1. 슬러리가 주입된 제 1, 제 2드럼(10)(10')에 슬러리를 흡입 및 토출하게 설치되고 일단부에 각 관으로부터 형성되는 흡입력과 토출력에 의해 슬러리를 혼합한 상태에서 흡입하게 다수의 흡입구(31)와 토출구(31')를 갖춘 멀티 노즐(30)이 접합된 한쌍의 흡입관(20)과 토출관(20'); 상기 흡입관(20)과 토출관(20')의 외측단부에 연결되어 관로의 소정위치에 슬러리의 흡입과 토출을 자동으로 제어하는 제 1, 제 3밸브(AV1)(AV3)와 제 2, 제 4밸브(AV2)(AV4)가 각각 설치된 튜빙 펌프(32); 상기 슬러리가 흡입되는 흡입관(20)의 소정위치에 설치되어 제 1드럼(10)의 슬러리가 소모됨을 감지하여 제 2드럼(10')으로부터 슬러리를 공급하게 각 밸브(AV1)(AV2)(AV3)(AV4)의 동작을 제어하는 플로우 센서(40); 적정량의 순수(D.I)를 채운 후, 질소(N2)공급라인의 단부에 형성된 노즐을 수중에 위치되게 하되 공급압력에 의해 버블링 시켜 수분을 함유한 질소를 공급하는 보충탱크(50); 상기 튜빙 펌프(32)로부터 펌핑된 슬러리를 공급하게 설치되고 공급시 순수(D.I)가 혼합된 후 적정 밀도와 PH를 유지한 상태로 유입되는 혼합실린더(60); 상기 혼합실린더(60)의 상측에 설치된 자동밸브(MN1)의 개방에 의해 질소의 가압작용으로 슬러리가 공급되는 제 1공급실린더(70); 상기 제 1공급실린더(70)에 공급되어진 슬러리는 SN1 밸브가 개방되어 질소가 가압작용을 함과 동시어 S1, S4 밸브가 자동으로 열리게 됨으로써 사용처에 공급하되, 제 1공급실린더(70)에 공급되어 있던 슬러리가 점차로 줄어들게 될 때 중량센서의 감지신호에 의해 상기 혼합실린더(60)에서는 슬러리와 순수(D.I)를 혼합하여 공급을 준비하고 사용처로부터 회수되는 슬러리가 유입되는 제 2공급실린더(70')를 포함한 구성을 특징으로 하는 슬러리 공급시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 멀티 노즐(30)에 구비된 흡입구(31)와 토출구(31')는 각기 원주방향을 따라 방사상으로 위치하게 다수곳에 형성되고, 이때 상기 토출구(31')의 토출 각도는 15。 내외의 범위에서 상하향으로 분사되게 형성되며, 상기 멀티 노즐(30)이 각 드럼(10)(10')의 중앙부 바닥에 위치됨을 특징으로 하는 슬러리 공급시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1공급실린더(70)에 슬러리를 공급할 때 그 연결관로에 설치된 자동밸브(MS1)(MS3)가 개방되고, 슬러리의 공급완료를 혼합실린더(60)의 하부에 설치한 레벨센서에 의해 확인한 후 상기 가스공급밸브(MN1)와 자동밸브(MS1)(MS3)를 밀폐하게 됨을 특징으로 하는 슬러리 공급시스템.
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