KR100406285B1

KR100406285B1 - 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법

Info

Publication number: KR100406285B1
Application number: KR10-2001-0008524A
Authority: KR
Inventors: 정휘신
Original assignee: 대주엔지니어링(주)
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2003-11-15
Also published as: KR20010035494A

Abstract

본 발명은 반도체 장비에 공급되는 세척액을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탈이온수를 반도체 장비에 공급하는 유로(流路)에 유량조절부와 비례제어부를 구비하도록 구성하여 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압을 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 유량을 비례제어밸브의 제어부에서 감지하여 반도체장비에서 웨이퍼를 세척하기 위해 필요로 하는 유량인 설정값과 비교한 후, 이 공급되는 유량이 설정값과 같아지도록 상기 비례제어밸브의 구동부에서 모터를 회전하여 유로의 단면을 개폐하여 조절하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법{THE CONTROL METHOD OF FLUX AND PRESSURE FOR DEIONIZED WATER SUPPLIED SEMICONDUCTOR EQUIPMENT}

본 발명은 반도체 장비에 공급되는 세척액을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탈이온수를 반도체 장비에 공급하는 유로(流路)에 유량조절부와 비례제어부를 구비하도록 구성하여 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량이 일정하게 유지되도록 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 미세한 불순물에 의해서도 동작불량이 발생하기 때문에, 그 제조 과정에서 불순물을 제거하여 반도체웨이퍼(이하, 웨이퍼라 칭함)를 청결하게 유지하는 것이 그 제조공정에서의 수율을 높이고 반도체소자의 성능을 높이는데 있어 매우 중요하다.

반도체소자에 불순물이 존재하면 웨이퍼상의 평탄도가 나쁘게 되고, 그러한 평탄도가 나쁜 부분에서 배선의 굴곡이 발생한다.

이러한 배선의 굴곡된 부분이 여러 층 쌓이면 상기 굴곡된 부분이 가압되어 배선이 끊기게 되거나, 각 층의 굴곡된 부분이 얇게 되어 배선간의 접촉에 영향을주게 되는 등의 문제가 발생하여 반도체소자의 집적도를 높이는데 어려움이 있다.

근래에 반도체소자의 집적도가 높아지면서 하나의 반도체소자에 포함되는 셀(cell) 수가 많아지고 반도체소자의 크기가 작아짐에 따라, 회로 선폭이 좁아짐으로 위와 같이 불순물을 제거하기 위한 세정공정이 더욱 중요하게 되었다.

일반적으로 반도체 세정공정은 탈이온수(DeIonized Water, 또는 DIW)를 이용하여 행하는데, 여기서 탈이온수는 무기염류나 박테리아를 제거한 18메가옴(㏁)이상의 순수한 물에 가까운 물을 의미한다.

이러한 탈이온수를 제조하는 과정에는 보통 이온교환수지가 사용되며, 이것에 의해 천연수에 포함된 나트륨·칼슘 등 양이온과, 염소이온·황산이온 등 음이온을 제거하여 탈이온수를 제조한다.

이와 같이 제조된 탈이온수는, 일반적으로 탈이온수저장소에서 약 3㎏/㎠의 압력으로 일정한 유로(流路)를 통하여 확산공정, 에칭공정 등에서 오염된 웨이퍼에 공급되어, 웨이퍼 위에서 스프레이를 이용하여 일정한 압력으로 분사함으로써 웨이퍼를 세척한다.

이때, 상기 유로(流路)에 펌프를 설치하여 상기 탈이온수저장소에서 공급되는 탈이온수의 압력을 증가시킴으로써 상기 탈이온수가 상기 오염된 웨이퍼에 보다 강한 압력으로 공급되어 오염물질을 제거할 수 있게 하며, 또한 상기 유로(流路)에 필터를 설치하여 상기 탈이온수의 불순물을 제거함으로써 상기 오염된 웨이퍼에 정화된 깨끗한 물을 공급할 수 있게 하는 것이 보편적이다.

또한, 상기 유로(流路)에 밸브를 설치하여, 이 밸브에 의하여 상기 유로(流路)의 개폐를 조절함으로써 상기 탈이온수저장소에서 반도체 장비로의 탈이온수의 공급을 제어한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제로, 종래의 탈이온수 공급은 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 유량 및 유압이 모든 공정에 일정하게 공급되지 않아, 세척공정에 공급되는 유량 및 유압이 일정하지 않음으로 인하여 웨이퍼세척이 불안정하게 되어 반도체소자의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 탈이온수저장소와 밸브에 의하여 이루어지는 탈이온수 공급은 그 공급량을 조절하기 위하여 그 유로를 수동으로 개폐함으로써 반도체 장비에 공급되는 유량을 정확하게 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 탈이온수 공급은 상기 탈이온수저장소와 근접한 반도체 장비에는 웨이퍼 세척에 충분한 양의 탈이온수가 공급되지만, 상기 탈이온수저장소에서 멀리 떨어져서 유로(流路)의 말단에 위치하고 있는 반도체 장비에는 소량의 탈이온수가 공급되어 웨이퍼 세척에 부족하게 되므로, 상기 탈이온수저장소에서 탈이온수를 공급할 때에 상기 유로(流路)의 말단에 위치한 반도체 장비에도 웨이퍼 세척에 충분한 양의 탈이온수가 공급될 수 있도록 과다한 양의 탈이온수를 공급하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 유로(流路)에 구비된 펌프에 의하여 압력이 증가된 탈이온수가 상기 탈이온수저장소에 근접한 반도체 장비에는 승압된 적정압력으로 공급되지만, 상기 유로(流路)의 말단에 위치한 반도체 장비에는 상기 승압된 적정압력이 유지되지 못하고 감압되어 공급되고, 이러한 상기 탈이온수의 공급압력을 적절히 제어하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 유로(流路)를 공급관, 분배관, 세척관, 회수관으로 구분하여 그 각각에 상기 탈이온수의 흐름을 제어할 수 있는 다수의 밸브로 구성된 시스템을 설치함으로써, 이러한 밸브에 의하여 상기 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 유량을 각 반도체 장비에 적절하게 제어할 수 있는 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 유로(流路)의 회수관에 비례제어부를 설치하여 상기 세척관을 통해 반도체 장비에 공급되지 않고 상기 분배관에서 상기 회수관으로 회수되는 탈이온수의 양을 제어하여 상기 분배관내에 머물러 있는 탈이온수의 양을 제어함으로써, 상기 각 세척관으로 공급되는 탈이온수의 유량 및 유압을 모든 반도체 장비에 일정하게 제어하여 일정량의 탈이온수가 오염된 웨이퍼에 일정한 압력으로 공급되도록 즉, 처음 공정에서 마지막 공정까지 재현성 있게 탈이온수를 공급할 수 있는 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법을 구현하는 장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법을 구현하는 장치의 제 1실시예를 나타내는 상세구성도,

도 4는 본 발명에 따른 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법을 구현하는 장치의 제 2실시예를 나타내는 상세구성도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 - 공급부 20 - 승압부

30 - 유량조절부 40 - 정화부

50 - 유량제어부 60 - 반도체 장비

70 - 비례제어부 80 - 회수부

12, 51, 53, 55, 57, 82, 91 - 에어밸브

11, 81 - 볼 밸브 21 - 펌프

31, 93 - 매뉴얼밸브 41 - 필터

32, 52, 54, 56, 58, 72, 74 - 유량계측기

42, 92 - 압력게이지 61, 62 - CMP

63, 64 - 웨트스테이션 71, 73 - 비례제어밸브

전술한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 탈이온수저장소에서 공급관과 분배관과 세척관과 회수관으로 이루어진 유로(流路)를 통하여 각 반도체 장비로 탈이온수를 공급하는 방법에 있어서, 상기 탈이온수저장소에서 탈이온수를 공급관으로 공급하는 탈이온수공급과정과, 상기 공급관을 통해 공급된 탈이온수의 압력을 승압부에서 증가시키는 승압과정과, 상기 승압된 탈이온수의 유량을 유량제어부에서 매뉴얼밸브를 이용하여 반도체 장비에서 필요로 하는 양에 적합하게 조절하는 유량조절과정과, 상기 유량 조절된 탈이온수에 포함된 불순물을 필터에서 정화하는 정화과정과, 상기 정화된 탈이온수를 분배관을 통하여 각 세척관으로 공급하고 상기 세척관에 구비된 에어밸브를 이용하여 상기 탈이온수의 공급여부를 제어한 후 웨이퍼를 세척하는 유량제어과정과, 상기 필터를 통과한 탈이온수의 유압을 측정하고 상기 세척관으로 공급되지 않은 여분의 탈이온수를 회수하는 상기 회수관에 구비된 비례제어밸브를 개폐하여 상기 분배관에 저장되는 탈이온수의 양을 조절함으로써 상기 분배관 내의 압력을 조절하는 비례제어과정 및 상기 비례제어밸브를 거쳐온 탈이온수를 회수하여 저장하는 회수과정을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 비례제어밸브의 제어부에서 상기 세척관에 공급되는 유량을 유량계측기에서 측정한 유량과 반도체 장비에 공급되어야 하는 유량을 비교한 후, 그 값이 동일하게 될 때까지 구동부에서 모터를 회전하여 유로 단면의 폭을 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 또한 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 청구범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 않되며, 단지 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명은 탈이온수저장소에서 오염된 웨이퍼가 놓여 있는 반도체 장비로 유로(流路)를 통하여 세척액인 탈이온수를 공급하고, 이때에 공급되는 탈이온수의 유량 및 유압을 제어하는 방법을 나타낸다.

상기 유로(流路)는 상기 탈이온수저장소로부터 공급되어 탈이온수가 방출되는 공급관과, 상기 공급관에서 각 반도체 장비로 분기되는 분배관과, 상기 분배관에서 오염된 웨이퍼가 놓여있는 각 반도체 장비로 연결되는 세척관과, 상기 분배관에서 상기 세척관에 공급후 남는 여분의 탈이온수를 회수하는 회수관으로 구성된다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법의 흐름을 나타내는 구성도이다.

본 발명은 탈이온수공급과정(S10), 승압과정(S20), 유량조절과정(S30), 정화과정(S40), 유량제어과정(S50), 비례제어과정(S60), 및 회수과정(S70)으로 구성한다.

상기 탈이온수공급과정(S10)은 탈이온수저장소에서 공급부(10)를 통하여 공급관으로 탈이온수가 공급된다.

이때, 상기 공급부(10)에 구비된 밸브를 개폐하여 상기 탈이온수가 공급관으로 전달된다.

상기 승압과정(S20)은 상기 공급된 탈이온수가 반도체 장비에서 오염된 웨이퍼에 있는 불순물을 보다 용이하게 제거할 수 있도록, 상기 탈이온수의 압력이 승압부(20)에서 펌프에 의하여 증가된다.

상기 탈이온수저장소에서 방출되는 탈이온수는 통상 2∼3㎏/㎠의 압력을 갖는데, 이를 상기 승압부(20)에서 상기 오염된 웨이퍼 세척에 충분하도록 약 6㎏/㎠로 증가시킨다.

상기 유량조절과정(S30)은 상기 승압부(20)에서 압력이 증가된 탈이온수의 공급량을 유량조절부(30)에 구비된 매뉴얼밸브(31)를 이용하여 미세 조정함으로써, 각 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 양이 조절된다.

이때, 상기 유량조절과정에서는 유량계측기(32)에 표시되는 유량을 확인하여, 그 유량값이 상기 각 반도체 장비에서 필요로 하는 양에 적합하도록 공급관의 유로를 개폐하여 조절한다.

상기 정화과정(S40)은 상기 적합하게 조절된 탈이온수에 포함되어 있는 불순물이 정화부(40)에서 걸러진 후, 상기 분배관을 통하여 각 반도체 장비에 연결되어 있는 세척관으로 공급된다.

상기 유량제어과정(S50)은 상기 세척관으로 공급된 탈이온수의 반도체 장비로의 방출여부가 유량제어부(50)에 구비된 밸브의 조절로 결정된다.

이때, 상기 유량제어부(50)에 유량계측기(52)를 설치하여 각 반도체 장비로 유입되는 탈이온수의 양을 측정하면, 상기 각 반도체 장비로의 유입량을 정확히 측정할 수 있으므로 상기 유량조절에 바람직하다.

상기 비례제어과정(S60)은 상기 필터를 통과한 탈이온수의 유압을 측정하고, 상기 세척관으로 공급되지 않는 여분의 탈이온수를 상기 분배관과 상기 회수관의 밸브 사이에 저장하여 상기 분배관 내의 압력을 조절하여 일정하게 유지함으로써, 상기 분배관에서 상기 세척관으로 방출되는 탈이온수의 유압이 재현성 있게 실시된다.

상기 세척관으로 공급되는 탈이온수의 압력이 높을 경우 상기 비례제어부(70)의 밸브를 조절하여 탈이온수가 용이하게 흐르도록 유로를 열어서 상기 분배관 내에 저장되는 탈이온수의 양을 줄임으로써, 상기 세척관으로 방출되는 탈이온수의 압력을 줄이고, 상기 세척관으로 공급되는 탈이온수의 압력이 낮을 경우 상기 비례제어부(70)의 밸브를 닫아서 상기 분배관 내에 탈이온수가 많이 저장되게 함으로써, 상기 분배관 내의 압력을 높여서 상기 세척관으로 방출되는 탈이온수의 압력을 증가시킨다.

이러한 비례제어부(70)에 설치되는 밸브는 유로(流路)의 단면을 1/250로 분할하여 조절할 수 있는 밸브로 구성하며, 그 조절은 상기 유로(流路)내에 설치된 압력게이지(Pressure Gauge)에 표시되는 값을 상기 세척관에서 필요로 하는 압력과 비교하여 자동적으로 그 개폐를 조절하고, 또한 상기 세척관에 구비된 유량계측기(52)에서의 측정값과 회수관에 구비된 유량계측기(72)에서의 측정값을 비교하여 자동적으로 그 개폐를 조절한다.

상기 회수과정(S70)은 상기 비례제어부(70)를 통과한 탈이온수가 회수관을 통하여 상기 탈이온수저장소나 별도의 저장소로 회수된다.

다음에는 본 발명에 따라 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압의 제어방법을 구현하기 위한 장치를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법을 구현하기 위한 장치를 나타내는 구성도이다.

상기 장치는 탈이온수저장소로부터 오염된 웨이퍼가 놓여 있는 반도체 장치로 일정 유로(流路)를 통해 탈이온수를 공급하도록 구성된다.

이때, 상기 유로(流路)는 탈이온수의 흐름을 기준으로 상기 탈이온수저장소로부터 탈이온수가 방출되는 공급관과, 상기 공급관에서 각 반도체 장비로 분기되는 분배관과, 상기 분배관에서 오염된 웨이퍼가 놓여 있는 각 반도체 장비로 연결되는 세척관과, 상기 분배관에서 상기 세척관에 공급 후 남는 여분의 탈이온수를 회수하는 회수관으로 구성된다.

상기 공급관은 공급부(10)와 승압부(20)와 유량조절부(30)와 정화부(40)로 구성된다.

상기 공급부(10)는 상기 탈이온수저장소로부터 탈이온수를 공급하도록 유로(流路)를 개폐할 수 있는 볼 밸브(11)와 에어밸브(12)로 구성된다.

상기 승압부(20)는 상기 공급부(10)를 통하여 공급되는 탈이온수의 유압을 상승시켜 반도체 장비에서 오염된 웨이퍼의 불순물을 보다 용이하게 제거할 수 있도록 압력을 상승시킬 수 있는 펌프(21)로 구성된다.

상기 유량조절부(30)는 상기 유압이 상승된 탈이온수의 유량을 조절할 수 있는 매뉴얼밸브(31)와, 이와 같이 조절된 유량을 측정할 수 있는 유량계측기(32)로 구성된다.

상기 매뉴얼밸브(31)는 사용자가 수동으로 개폐시킬 수 있는 밸브로서, 상기공급관의 내관을 미세하게 조절할 수 있는 밸브이다.

상기 유량계측기(32)는 상기 매뉴얼밸브(31)에서 조절된 후 단위시간당 상기 공급관을 지나가는 탈이온수의 유량을 측정하여 표시부에 나타낼 수 있는 디지털 계측기이다.

상기 정화부(40)는 상기 유량조절부(30)에서 전달되는 탈이온수의 불순물을 제거하는 필터(41)로 구성되고, 필터의 다음에는 상기 필터를 통과하여 정화된 탈이온수의 압력을 측정할 수 있는 압력게이지(42)가 위치한다.

상기 분배관은 상기 공급관을 통하여 전해진 탈이온수를 오염된 웨이퍼가 놓여 있는 각 반도체 장비에 연결된 다수의 세척관으로 분배하여 공급할 수 있도록 상기 공급관에 연결된다.

상기 세척관은 유량제어부(50)와 반도체 장비(60)로 구성된다.

상기 유량제어부(50)는 외부의 전기적 신호에 의하여 자동으로 세척관을 개폐하는 에어밸브(51,53)와, 단위시간당 상기 세척관을 지나가는 탈이온수의 유량을 측정할 수 있는 유량계측기(52,54)로 구성된다.

상기 유량계측기(52,54)에서 측정되어 표시부에 나타나는 유량값을 상기 반도체 장비(60)에서 필요로 하는 탈이온수의 양과 비교한 후, 상기 유량조절부(30)에 구비된 매뉴얼밸브(31)를 이용하여 공급되는 유량을 조절한다.

상기 반도체 장비(60)는 반도체 제작공정 중 웨이퍼를 세척하는 장비로서, CMP(Chemical Mechanical Polishing)와 웨트스테이션(Wet Station) 등 세척과정이 요구되는 다수의 반도체 장비로 구성된다.

이때, 상기 반도체 장비(60)는 필요에 따라 다수의 장비를 연결할 수도 있고, 하나 또는 소수의 장비를 연결할 수도 있음은 물론이다.

상기 회수관은 상기 분배관에서 세척관에 공급하고 남은 여분의 탈이온수를 회수할 수 있도록 분배관에 연결되거나 상기 세척관의 전단에 연결되며, 비례제어부(70)와 회수부(80)로 구성된다.

상기 비례제어부(70)는 상기 회수관을 구성하는 유로(流路)의 단면을 1/250로 분해하여 제어할 수 있는 비례제어밸브(71)와, 상기 회수관으로 단위시간당 유입되는 유량을 측정할 수 있는 유량계측기(72)로 구성된다.

상기 비례제어밸브(71)는 전기적 신호를 수신하여 밸브의 개폐여부를 결정하는 제어부와, 상기 제어부에서 결정된 신호에 의하여 밸브를 조절하는 구동부와, 상기 유로(流路)의 단면을 1/250로 분할하여 개폐할 수 있는 전장부로 구성된다.

상기 회수부(80)는 상기 비례제어밸브(71)를 통하여 공급되는 탈이온수가 상기 탈이온수저장소로 유입되는 것을 제어할 수 있도록 유로(流路)를 개폐할 수 있는 볼 밸브(81)와 에어밸브(82)로 구성된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 반도체 장비에 세척액을 공급하는 장치에 있어서, 상기 공급관에 구비된 공급부(10)와 승압부(20) 사이에서 분기되어 상기 회수관에 구비된 비례제어부(70)와 회수부(80) 사이에 연결되도록 에어밸브(91)로 구성된 제 1순환관을 형성한다.

또한, 상기 공급관에 구비된 승압부(20)와 유량조절부(30) 사이에서 분기되어 상기 제 1순환관의 에어밸브(91) 후단에 연결되어 있으며, 압력게이지(92)와 매뉴얼밸브(93)로 구성된 제 2순환관을 형성한다.

상기와 같이 제 1순환관을 형성하여 상기 세척액 공급장치를 자동으로 작동할 경우 먼저 전기적 신호에 의하여 에어밸브(12, 82, 91)로 이루어지는 루프 1(Loop 1)을 형성하여 상기 탈이온수가 순환되도록 한다.

이러한 루프 1은 상기 세척액 공급장치를 자동으로 가동할 때 세척액인 탈이온수가 순환하는 루프이며, 매뉴얼밸브(31)를 닫을 경우 유량조절부(30) 이후로 공급되지 않는 탈이온수를 다시 탈이온수저장소로 회수하기 위한 순환 루프이다.

또한, 상기 제 2순환관을 통하여 유량조절을 위해 상기 유량조절부(30)로 공급되지 않는 여분의 유량을 순환시킬 수 있도록 펌프(21)와 압력게이지(92)와 매뉴얼밸브(93)로 이루어지는 순환 루프 2(Loop 2)를 형성하여 상기 탈이온수가 순환되도록 한다.

이러한 루프 2는 펌프(21)의 수리, 또는 상기 루프 1과 마찬가지로 상기 매뉴얼밸브(31)에서 상기 유량조절부(30)로 공급되지 않는 탈이온수를 회수할 수 있는 순환 루프이다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따라 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압을 제어하는 방법의 작용을 설명한다.

먼저 공급부(10)에 구비된 볼 밸브(11)와 회수부(80)에 구비된 볼 밸브(81)를 수동으로 열어 놓아 탈이온수저장소에서 탈이온수가 공급될 수 있게 하고, 반도체 장비로의 공급유무는 자동밸브인 에어밸브(12)에 의하여 조절된다.

자동으로 가동할 때 에어밸브(12, 82, 91)가 열리며 탈이온수가 공급되어 공급관과 제 1순환관과 회수관으로 구성되는 루프 1(Loop 1)로 탈이온수가 순환된다.

일반적으로 상기 탈이온수저장소에서 공급되는 탈이온수는 약 2∼3㎏/㎠의 압력으로 공급된다.

이후, 제 1순환관에 구비된 에어밸브(91)가 닫히면서 다량의 탈이온수가 펌프(31)로 공급된다.

상기 공급된 탈이온수는 펌프에서 승압되어 약 6㎏/㎠의 압력을 갖도록 승압된다.

이때, 상기 승압되는 압력은 세척관에 연결된 반도체 장비에서 필요로 하는 압력에 따라 조정될 수 있다.

상기 승압된 탈이온수는 매뉴얼밸브(31)를 통하여 유량계측기(32)로 전달되며, 유량계측기(32)에서 상기 공급관을 통하여 전달되는 탈이온수의 유량이 측정된다.

또한, 상기 매뉴얼밸브(31)를 닫아서 상기 승압된 모든 탈이온수가 제 2순환관으로 전달되도록 하면, 상기 제 2순환관에 구비된 압력게이지(92)에서 상기 펌프(21)에서 승압된 탈이온수의 압력을 측정할 수 있다.

상기 유량계측기(32)에서 유량이 측정된 탈이온수가 필터로 전달되어 상기 탈이온수에 포함되어 있는 불순물이 제거된다.

또한, 상기 필터(41)를 통과하면서 상기 탈이온수의 유압이 일정량 감소되게 되며, 이렇게 감소된 유압이 압력게이지(42)에서 측정된다.

상기 불순물이 제거된 탈이온수는 분배관을 통하여 각 세척관으로 전달된다.

상기 세척관으로 전달된 탈이온수는 유량제어부(50)에 구비된 에어밸브(51)로 전달되고 유량계측기(52)에서 각 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 유량이 측정된다.

상기 유량계측기(52)에 표시되는 탈이온수의 유량값은 각 반도체 장비에서 웨이퍼 세척을 위해 필요로 하는 유량값과 비교된다.

상기 측정된 유량값이 필요로 하는 유량보다 많을 경우에는 상기 유량조절부에 구비된 매뉴얼밸브(31)를 닫아서 공급되는 유량을 적게 하며, 상기 필요로 하는 유량보다 적을 경우에는 상기 매뉴얼밸브(31)를 열어서 공급되는 유량을 많게 한다.

상기 세척관으로 공급되고 남은 여분의 탈이온수는 회수관으로 전달되어 유량계측기(72)에서 회수되는 탈이온수의 유량이 측정된다.

상기 유량계측기(72)에서 측정된 탈이온수는 비례제어밸브(71)를 통하여 회수부(80)로 전달된다.

이때, 상기 정화부(40)의 필터(41)다음에 위치하는 압력게이지(42)에서 측정된 상기 탈이온수의 압력이 상기 반도체 장비에서 웨이퍼 세척을 위해 필요로 하는 압력과 다를 때에, 상기 압력게이지(42)에 표시되는 값에 의하여 상기 비례제어밸브(71)의 미세조정이 자동으로 이루어진다.

이와 같은 비례제어밸브(71)에서의 자동 조정은 상기 비례제어밸브(71)에 입력되는 두 값 'A'와 'B'를 비교하여 어느 쪽이 큰가, 작은가, 또는 같은가를 비교하여 항상 A와 B의 크기를 A 또는 B의 양을 증가시키거나 감소시켜서 그 양이 같아지도록 하는 서보(Servo)방식에 의하여 이루어진다.

즉, A가 B보다 클 경우, 유로의 내관을 열어주는 방향으로 모터를 회전하여 A가 B와 같을 때까지 작동하고, A가 B보다 작을 경우 유로의 내관을 닫아주는 방향으로 모터를 회전하여 A가 B와 같을 때까지 작동하고, A가 B와 같을 경우에는 모터가 휴지상태를 유지한다.

상기 세척액 공급장치에서 'A'는 상기 유량제어부(50)에 구비된 유량계측기(52)에서 측정되는 유량값이고, 'B'는 반도체장비(60)에 공급되어야 하는 설정값이다.

따라서, 상기 비례제어밸브(71)에 구비된 제어부에서 상기 압력게이지(42)에 나타나는 측정값과 상기 반도체 장비에서 필요로 하는 설정값을 비교하여 상기 측정값이 설정값보다 낮을 경우에는, 상기 비례제어밸브(71)를 자동으로 미세하게 닫아서 상기 필터(41)와 상기 비례제어밸브(71) 사이에 저장되어 있는 탈이온수의 양을 증가시킴으로써 상기 세척관으로 공급되는 탈이온수의 유량과 압력이 증가된다.

또한, 상기 측정값이 상기 설정값보다 높을 경우에는 상기 비례제어밸브(71)를 자동으로 미세하게 열어서 탈이온수의 흐름을 용이하게 하여, 상기 필터(41)와 상기 비례제어밸브(71) 사이에 저장되어 있는 탈이온수의 양을 감소시킴으로써 상기 세척관으로 공급되는 탈이온수의 유량과 압력이 감소된다.

이때, 상기 비례제어밸브(71)는 유로의 단면을 1/250로 분할하여 제어할 수 있으므로 미세한 유량과 유압의 제어가 가능하다.

이러한 비례제어밸브(71)에서의 유량조절과정에 의하여 상기 각반도체장비(60)에 공급되는 탈이온수의 유량 및 유압은 설정된 값에 의하여 자동으로 조절되어, 일정한 유량의 탈이온수가 일정한 압력으로 재현성있게 공급될 수 있다.

그리고, 상기와 같은 필터(41)와 비례제어밸브(71)를 이용한 압력조절과 아울러, 상기 유량조절부(30)에 구비된 매뉴얼밸브(31)를 이용하여도 상기 탈이온수의 공급유량을 조절함으로써 압력을 조절할 수 있음은 물론이다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 제 1실시예를 상세히 설명한다.

상기 제 1실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 탈이온수를 두 대의 화학 기계적 연마장비인 CMP1(61)과 CMP2(62)에 공급하여서 이 장비에서 연마가공되는 웨이퍼를 세척하는 것을 설명한다.

상기 CMP는 웨이퍼에 화학연마제인 슬러리를 공급하여 화학적으로 가공하고, 이와 동시에 웨이퍼와 패드 사이에 존재하는 가공입자에 의하여 기계적으로 연마하여 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 장비이다.

상기 CMP1(61)과 CMP2(62)에 공급되어야 하는 탈이온수의 적정 유량은 분당 55ℓ이고 유압은 5㎏/㎠이다.

또한, 상기 실시예에서는 탈이온수를 공급하여야 할 반도체 장비로 두 대의 CMP를 구성하므로 공급관과 연결된 분배관에는 CMP1(61)과 CMP2(62)에 연결되는 세척관이 각각 연결된다.

전기적 신호에 의하여 에어밸브(12, 82, 91)가 개방되어 탈이온수저장소에서 공급되는 탈이온수가 루프 1을 형성하며 순환한다.

일반적으로 상기 탈이온수저장소에서 공급되는 탈이온수는 약 3㎏/㎠의 압력을 갖고 공급된다.

이후, 제 1순환관에 구비된 에어밸브(91)가 닫히면 상기 순환되던 탈이온수의 전량이 펌프(21)로 공급된다.

상기 펌프(21)로 공급된 탈이온수는 그 압력이 증가되어 6㎏/㎠의 압력으로 유량조절부(30)로 공급된다.

이때, 상기 펌프에서 증가된 탈이온수의 압력은 유량조절부(30)에 구비된 매뉴얼밸브(31)를 모두 폐쇄한 후, 루프 2를 통하여 제 2순환관으로 흐르는 상기 탈이온수의 유압을 압력게이지(92)에서 측정하여 알 수 있다.

상기 공급된 탈이온수는 완전히 개방되어 있는 매뉴얼밸브(31)를 통과하여 유량계측기(32)로 전달되고, 여기서 탈이온수의 유량이 측정된다.

상기 유량조절부(30)에 구비된 유량계측기(32)에서 측정된 유량이 분당 150ℓ이다.

상기 유량이 측정된 탈이온수는 필터(41)로 공급되고, 이 필터(41)에서 불순물이 제거되고, 또한 상기 필터(41)에서 소정의 감압이 발생하게 된다.

상기 불순물이 제거된 탈이온수는 압력게이지(42)로 전달되어, 상기 필터(42)에서 감압된 후의 탈이온수의 유압이 측정된다.

이때, 상기 감압된 후 상기 압력게이지(42)에서 측정된 탈이온수의 압력은 5.2㎏/㎠이다.

상기 유압이 측정된 탈이온수는 분배관에서 CMP1(61)과 CMP2(62)에 연결되어있는 세척관으로 공급된다.

상기 CMP1(61)에 연결되어 있는 세척관으로 공급된 탈이온수는 유량제어부(50)에 구비된 에어밸브(51)를 통하여 유량계측기(52)로 전달되고, 여기서 상기 CMP1(61)에 공급되는 탈이온수의 유량이 측정된다.

상기 측정된 탈이온수의 유량은 분당 62ℓ이다.

이와 같이, 상기 분당 62ℓ의 탈이온수가 5.2㎏/㎠의 압력으로 상기 CMP1(61)에 공급되어 웨이퍼를 세척한다.

또한, 상기 CMP2(62)에 연결되어 있는 세척관으로 공급된 탈이온수도 에어밸브(53)를 거쳐서 유량계측기(54)로 전달되고, 여기서 상기 CMP2(62)에 공급되는 탈이온수의 유량이 측정된다.

상기 CMP2(62)에 구비된 유량계측기(54)에서 측정된 유량은 분당 58ℓ이다.

이와 같이, 상기 분당 58ℓ의 탈이온수가 5.2㎏/㎠의 압력으로 상기 CMP2(62)에 공급되어 웨이퍼를 세척한다.

이때, 상기 CMP1(61)과 CMP2(62)에 공급되는 탈이온수의 양은 설정값인 적정량을 초과하여 다량의 탈이온수가 낭비되며, 압력은 필요량보다 높아서 웨이퍼 세척시 불필요한 웨이퍼의 식각작용이 발생한다.

따라서 상기 유량조절부(50)에 구비된 매뉴얼밸브(31)를 수동으로 닫아서 상기 분배관으로의 탈이온수 유입량을 줄임으로써, 상기 폴리셔(61)와 클리너(62)로의 탈이온수 공급량을 거시적으로 줄인다.

또한, 상기 탈이온수의 적정 유량값을 비례제어밸브(71)의 제어부에 설정하여 놓은 후, 상기 제어부에서 상기 세척관에 구비된 유량계측기(52,54)에서 측정되는 측정값과 비교하여, 그 값에 따라 비례제어밸브(71)의 모터를 회전시켜서 유로의 단면을 개폐하는 작용을 자동으로 실행한다.

이때, 상기 측정값이 설정값보다 크므로, 상기 비례제어밸브(71)의 제어부에서 구동부의 모터를 회전시켜서 전장부에서 상기 측정값과 설정값이 같아질 때까지 유로의 단면을 열어서 탈이온수의 회수를 용이하게 하여, 상기 세척관을 통하여 반도체 장비에 공급되는 유량 및 유압을 감소시킨다.

다음에는 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2실시예를 설명한다.

상기 제 2실시예에서는 웨이퍼 세척시 요구되는 탈이온수의 양이 상이한 2대의 반도체 세척장비를 분배관에 연결하여 사용하는 경우에 각 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 양을 조절하여, 각 반도체 장비에 탈이온수를 재현성있게 공급하는 것을 설명한다.

상기 분배관에 연결되는 반도체 장비로는 CMP1(61), CMP2(62)와 웨트스테이션1(63), 웨트스테이션2(64)를 연결하여 사용한다.

상기 웨트스테이션(Wet Station)은 불화수소산 또는 인산 등의 성분을 함유한 케미컬(Chemicals)을 이용하여 소정의 식각공정을 마친 웨이퍼에 있어서, 그 식각공정에서 생성되는 웨이퍼 표면의 이물질(Particle)을 제거하기 위하여 탈이온수로 웨이퍼를 세정하는 장비이다.

이때, 상기 CMP에 공급되어야 하는 탈이온수의 양은 CMP1(61)과 CMP2(62)에 분당 55ℓ에 5㎏/㎠이고, 상기 웨트스테이션1(63)과 웨트스테이션2(64)에 공급되어야 하는 탈이온수의 양은 분당 70ℓ에 5㎏/㎠이다.

탈이온수저장소에서 분배관을 통하여 각 세척관으로 공급되는 탈이온수의 양은 상기 제 1실시예와 같다.

상기 CMP에 공급되는 탈이온수는 상기 CMP1(61)에 분당 62ℓ의 탈이온수가 5.2㎏/㎠의 압력으로 공급되고, 상기 CMP2(62)에 분당 58ℓ의 탈이온수가 5.2㎏/㎠의 압력으로 공급되어 웨이퍼를 세척한다.

그리고, 상기 웨트스테이션1(63)에는 분당 55ℓ의 탈이온수가 4.8㎏/㎠의 압력으로 공급되고, 상기 웨트스테이션2(64)에는 분당 52ℓ의 탈이온수가 4.8㎏/㎠의 압력으로 공급된다.

이때, 상기 CMP1(61)과 CMP2(62)에 공급되는 탈이온수는 필요로 하는 양보다 많은 양이 공급되므로, 상기 제 1실시예와 같은 방법으로 매뉴얼밸브(31)와 비례제어밸브(71)에 의하여 그 양을 조절하여 상기 CMP1(61)과 CMP2(62)에서 필요로 하는 일정한 양을 공급한다.

또한, 상기 웨트스테이션1(63)과 웨트스테이션2(64)에 공급되는 탈이온수는 그 양이 필요로 하는 양보다 부족하므로, 상기 웨트스테이션1(63)에 연결된 세척관에서 분기하는 회수관에 구비된 비례제어밸브(73)의 제어부에서 상기 웨트스테이션1(63)에 연결된 유량계측기(56)에서 측정된 값을 비교한다.

상기 측정값이 필요로 하는 설정값보다 적으므로 상기 비례제어밸브(73)의 구동부에서 모터를 회전시켜서 유로의 단면을 닫아서 상기 분배관과 회수관 사이에 저장되어 있는 유량을 증가시키고, 또한 압력을 증가시켜서 상기 설정값과 같아지게 조절함으로써 상기 웨트스테이션1(63)에 공급되는 탈이온수의 유량과 유압을 오차 허용범위 내로 일정하게 재현한다.

상기와 같은 방법에 의하여, 유량 및 유압을 일정하게 조절하고자 하는 반도체 장비의 수에 맞게 비례제어밸브를 설치함으로써, 다수의 반도체 장비에 공급되는 유량 및 유압을 일정하게 유지하여 웨이퍼의 세척정도를 재현성 있게 구현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비례제어밸브에서 미리 설정된 웨이퍼에 공급되어야 하는 양에 적합하도록, 설정값과 유량계측기에서 측정한 값을 비교하여 두 값이 동일하여 질 때까지 유로를 미세하게 조절함으로써, 웨이퍼에 공급되는 탈이온수의 유량 및 유압을 일정하게 유지하여 재현성 있는 웨이퍼세척이 가능하게 하는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는, 공급관에 구비된 매뉴얼밸브와 세척관에 구비된 에어밸브 및 유량계측기를 이용하여 각 반도체 장비에 공급되는 탈이온수의 유량을 제어할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 또 다른 효과는, 비례제어밸브를 이용하여 분배관과 회수관에 탈이온수가 저장되게 하여 회수관으로 흘러가는 탈이온수를 제어함으로써, 과다하지 않은 적정한 양의 탈이온수 공급만으로도 탈이온수저장소에서 떨어져 있는 반도체 장비에 반도체 세척에 충분한 양의 탈이온수를 공급할 수 있는 효과가 있다.

Claims

탈이온수저장소에서 공급관과 분배관과 세척관과 회수관으로 이루어진 유로를 통하여 각 반도체 장비로 탈이온수를 공급하는 방법에 있어서,

상기 탈이온수저장소에서 탈이온수를 공급관으로 공급하는 탈이온수공급과정;

상기 공급관을 통해 공급된 탈이온수의 압력을 승압부에서 증가시키는 승압과정;

상기 승압된 탈이온수의 유량을 유량제어부에서 매뉴얼밸브를 이용하여 반도체 장비에서 필요로 하는 양에 적합하게 조절하는 유량조절과정;

상기 유량이 조절된 탈이온수에 포함된 불순물을 필터에서 정화하는 정화과정;

상기 정화된 탈이온수를 분배관을 통하여 각 세척관으로 공급하고, 상기 세척관에 구비된 에어밸브를 이용하여 상기 탈이온수의 공급여부를 제어한 후, 웨이퍼를 세척하는 유량제어과정;

상기 필터를 통과한 탈이온수의 유압을 측정하고 상기 세척관으로 공급되지 않은 여분의 탈이온수를 회수하는 상기 회수관에 구비된 비례제어밸브를 개폐하여 상기 분배관에 저장되는 탈이온수의 양을 조절함으로써 상기 분배관 내의 압력을 조절하는 비례제어과정; 및

상기 비례제어밸브를 거쳐온 탈이온수를 회수하여 저장하는 회수과정을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 비례제어밸브의 제어부에서 상기 세척관에 공급되는 유량을 유량계측기에서 측정한 유량과 반도체 장비에 공급되어야 하는 유량을 비교한 후, 그 값이 동일하게 될 때까지 구동부에서 모터를 회전하여 유로 단면의 폭을 조절하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비에 공급되는 세척액의 유량 및 유압 제어방법.