KR100424727B1 - 액체원료 공급장치 및 그 세정방법 - Google Patents

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KR100424727B1 KR10-2001-0036918A KR20010036918A KR100424727B1 KR 100424727 B1 KR100424727 B1 KR 100424727B1 KR 20010036918 A KR20010036918 A KR 20010036918A KR 100424727 B1 KR100424727 B1 KR 100424727B1
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Abstract

본 발명에 따른 액체원료 공급장치는, 액체원료를 기화기에 공급하되; 액체원료를 저장하고 있다가 가압에 의해 상기 액체원료를 배출하며, 상기 액체원료의 리필이 가능한 리필탱크와; 상기 리필탱크에서 배출되는 액체원료를 공급받아 이를 저장하고 있다가 가압에 의하여 이를 기화기로 공급하는 보조탱크와; 상기 리필탱크의 액체원료를 상기 보조탱크로 공급하기 위하여 상기 리필탱크와 상기 보조탱크를 연결하는 공급관과; 상기 리필탱크에서의 액체원료의 배출여부를 결정하도록 상기 공급관에 개재되어 설치되되, 속이 빈 밸브몸체를 가지며, 상기 몸체의 저면 가장자리에는 상기 리필탱크에서 흘러나오는 액체원료가 유입되는 유입구가 설치되며, 상기 몸체의 중앙부에는 상기 유입구로 유입되어오는 액체원료를 상기 보조탱크쪽의 배출하기 위한 배출구가 설치되며, 상기 몸체 내부에는 아래로 볼록한 횡경막이 설치되어 상기 배출구와 상기 횡경막의 볼록부와의 맞닿음 여부에 의해 상기 배출구의 개폐여부가 결정되는 원료공급밸브; 를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 리필탱크의 교체시에도 세정이 제대로 이루어지므로 오염이 발생하지 않게되어 생산수율이 향상되게 된다.

Description

액체원료 공급장치 및 그 세정방법{Liquid reagent delivery system and cleaning method thereof}
본 발명은 액체원료 공급장치 및 그 세정방법에 관한 것으로서, 반도체소자 제조과정에서 사용되어지는 액체원료 공급장치 및 그 세정방법에 관한 것이다.
반도체소자 제조를 위한 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 수행하기 위해서는 소스원료를 기화시키는 과정이 종종 필요하다. 특히, MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition) 경우에는 대부분의 금속-유기물 원료(metal-organic source)가 상온에서 용액성 액체이기 때문에 이러한 기화과정이 특히 필요하게 된다. 따라서, 용액성 액체원료를 기화시켜 CVD 공정이 수행되는 진공챔버로 공급하는 액체원료 공급장치(Liquid reagent Delivery System, LDS)에 관한 연구가 많이 진행되고 있다.
도 1은 종래의 액체원료 공급장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 액체원료 공급장치는 리필탱크(refill tank, 10), 트랩탱크(trap tank, 20), 세정탱크(30) 및 보조탱크(40)로 이루어진다. 보조탱크(40)에는 기화를 위한 액체원료가 저장되며, 보조탱크(40) 내부를 가압용 가스 예컨대 N2, Ar 또는 He 등으로 가압하면 보조탱크(40) 내의 액체원료가 LMFC(liquid mass flow controller)를 통하여 기화기로 공급되게 된다.
만약에 보조탱크(40) 내의 액체원료가 소모되어 액체원료량이 어느 정도 이하가 되면, 보조탱크(40)에 설치된 레벨 센서(미도시)가 이를 감지하여 리필탱크(10)로부터 V6 및 V8 밸브를 거쳐 보조탱크(40)로 액체원료가 자동으로 공급되게 된다. 리필탱크(10)로부터 보조탱크(40)로의 액체원료의 공급은 리필탱크(10) 내부를 가압기체로 가압함으로써 이루어진다.
이러한 과정을 반복하다 보면, 리필탱크(10)에 저장된 액체원료도 없어지게 되어 리필탱크(10)의 교체가 필요하게 된다. 리필탱크(10)의 교체 전에는 리필탱크(10)와 보조탱크(40)를 잇는 공급관 내부에 잔류하는 액체원료를 완전히 제거하는 세정과정을 거쳐야 한다.
이러한 공급관 세정은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, V1, V3, V5, V7 및 V11 밸브를 개방하여 V6 밸브와 V8 밸브 사이의 공급관 내에 잔류하는 액체원료를 가압용 가스로 퍼징(purging)하여 트랩탱크(20)로 버린다. 그리고, V1, V2, V4, V5, V7 및 V11 밸브를 개방하고 나머지 밸브는 모두 폐쇄하여 V6 밸브와 V8 밸브 사이에 위치하는 공급관 내부를 세정탱크(30) 내에 저장되어 있던 세정액, 예컨대 C2H5OH로 세정한다. 세정탱크(30) 내의 세정액도 다른 탱크와 마찬가지로 세정탱크(30) 내부에 가해지는 압력에 의해 V4 밸브 쪽으로 토출된다.
그러나, 상술한 종래의 액체원료 공급장치에 의하면, 이러한 공급관 세정이 제대로 이루어지지 않아 리필탱크(10)의 교체시에 오염이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 리필탱크의 교체시에도 오염이 발생하지 않는 액체원료 공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 액체원료 공급장치의 세정에 적합한 세정방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 액체원료 공급장치를 설명하기 위한 개략도;
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액체원료 공급장치를 설명하기 위한 개략도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10: 리필탱크 20: 트랩탱크
30: 세정탱크 40: 보조탱크
100: 밸브몸체 100a: 유입구
100b: 유출구 110: 횡경막
115: 가압체 V24: 원료공급밸브
V26: 주밸브
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체원료 공급장치는, 액체원료를 기화기에 공급하되; 액체원료를 저장하고 있다가 가압에 의해 상기 액체원료를 배출하며, 상기 액체원료의 리필이 가능한 리필탱크와; 상기 리필탱크에서 배출되는 액체원료를 공급받아 이를 저장하고 있다가 가압에 의하여 이를 기화기로 공급하는 보조탱크와; 상기 리필탱크의 액체원료를 상기 보조탱크로 공급하기 위하여 상기 리필탱크와 상기 보조탱크를 연결하는 공급관과; 상기 리필탱크에서의 액체원료의 배출여부를 결정하도록 상기 공급관에 개재되어 설치되되, 속이 빈 밸브몸체를 가지며, 상기 몸체의 저면 가장자리에는 상기 리필탱크에서 흘러나오는 액체원료가 유입되는 유입구가 설치되며, 상기 몸체의 중앙부에는 상기 유입구로 유입되어오는 액체원료를 상기 보조탱크쪽의 배출하기 위한 배출구가 설치되며, 상기 몸체 내부에는 아래로 볼록한 횡경막이 설치되어 상기 배출구와 상기 횡경막의 볼록부와의 맞닿음 여부에 의해 상기 배출구의 개폐여부가 결정되는 원료공급밸브; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 액체원료 공급장치는, 상기 원료공급밸브와 상기 보조탱크 사이에 설치되는 주밸브; 세정액을 저장하고 있다가 가압에 의해 상기 세정액을 토출하며, 상기 원료공급밸브와 상기 주밸브와의 사이에 위치하는 공급관에 연결되는 세정탱크; 상기 세정탱크의 연결부위와 상기 주밸브와의 사이에 위치하는 공급관에 연결되는 트랩탱크;를 더 구비할 수도 있다.
이 때, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체원료 공급장치의 세정방법은, 상기 원료공급밸브와 상기 주밸브를 차단한 상태에서 상기 세정탱크 내에 압력을 가하여 상기 세정탱크 내의 세정액이 세정액으로 상기 원료공급밸브와 상기 주밸브 사이의 공급관을 세정하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액체원료 공급장치를 설명하기 위한 개략도들이다. 도면에 있어서, 도 1과 동일한 참조번호는 동일 기능을 수행하는 구성요소를 나타내며 반복적인 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 특징부인 원료공급밸브(V24)는 리필탱크(10)와 보조탱크(40)를 연결하는 공급관에 개재되어 설치된다. 따라서, 리필탱크(10)에서의 액체원료의 배출여부는 원료공급밸브(V24)에 의해 결정된다.
원료공급밸브(V24)는 속이 빈 밸브몸체(100)를 가지고 있으며, 밸브몸체(100)의 저면에는 유입구(100a) 및 배출구(100b)가 마련된다. 유입구(100a)는 리필탱크(10) 쪽으로 연결되며, 배출구(100b)는 보조탱크(40) 쪽으로 연결된다.
유입구(100a)는 밸브몸체(100) 저면 가장자리에 설치되고, 배출구(100b)는저면 중앙부에 설치된다. 밸브몸체(100) 내부에는 중앙부가 아래로 볼록한 횡경막(110)이 설치된다. 따라서, 배출구(100b)와 횡경막(110) 볼록부위의 맞닿음 여부에 의해 배출구(100b)의 개폐여부가 결정된다.
횡경막(110) 상에는 가압체(115)가 설치되어 있다. 따라서, 리필탱크(10)의 액체원료에 의해 횡경막(110)에 가해지는 압력이 가압체(115)에 의해 가해지는 압력보다 클 경우에야 비로소 횡경막(110)이 위로 올라가서 배출구(100b)가 개방되게 된다.
여기서, 중요한 것은 원료공급밸브(24)의 결합방향이 위와 반대가 되어서는 안된다는 것이다. 즉, 유입구(100a)가 보조탱크(40) 쪽으로 연결되고, 배출구(100b)가 리필탱크(10) 쪽으로 연결되어서는 안된다. 왜냐하면, 이렇게 설치할 경우에는 유입구(100a)와 횡경막(110) 사이의 공간(A)에 있는 액체원료가 완전히 제거되지 않아 나중에 오염원으로 작용하기 때문이다.
원료공급밸브(V24)와 보조탱크(40) 사이에는 주밸브(V26)가 설치된다. 세정탱크(30)는 원료공급밸브(24)와 주밸브(V26)와의 사이에 위치하는 공급관에 연결되도록 설치된다. 그리고, 트랩탱크(20)는 상기 세정탱크의 연결부위와 주밸브(V26)와의 사이에 위치하는 공급관에 연결되도록 설치된다.
원료공급밸브(V24)와 주밸브(26) 사이의 공급관 세정은 다음과 같이 이루어진다. 먼저, V21, V25 및 V27 밸브를 개방하여 공급관 내부의 액체원료를 가압용 가스로 퍼징(purging)하여 트랩탱크(20)에 버린다. 그리고, V22, V23, V25, V27 및 V28을 개방하고 나머지 밸브는 모두 폐쇄하여 공급관 내부를 세정탱크(30) 내에 저장되어 있던 세정액, 예컨대 C2H5OH로 세정한다.
이 때, 상술한 바와 같이 원료공급밸브(V24)가 본 발명의 경우와 반대로 설치되게 되면, 가압용 가스나 세정액의 벤추리 효과에 의해서도 유입구(100a)와 횡경막(110) 사이의 공간(A)에 있는 액체원료가 트랩탱크(20)로 흘러들어가지 못하고 남아있게 되어 바람직하지 않게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 액체원료 공급장치 및 그 세정방법에 의하면, 리필탱크의 교체시에도 세정이 제대로 이루어지므로 오염이 발생하지 않게되어 생산수율이 향상되게 된다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (3)

  1. 액체원료를 기화기에 공급하기 위한 액체원료 공급장치에 있어서,
    액체원료를 저장하고 있다가 가압에 의해 상기 액체원료를 배출하며, 상기 액체원료의 리필이 가능한 리필탱크와;
    상기 리필탱크에서 배출되는 액체원료를 공급받아 이를 저장하고 있다가 가압에 의하여 이를 기화기로 공급하는 보조탱크와;
    상기 리필탱크의 액체원료를 상기 보조탱크로 공급하기 위하여 상기 리필탱크와 상기 보조탱크를 연결하는 공급관과;
    상기 리필탱크에서의 액체원료의 배출여부를 결정하도록 상기 공급관에 개재되어 설치되되, 속이 빈 밸브몸체를 가지며, 상기 몸체의 저면 가장자리에는 상기 리필탱크에서 흘러나오는 액체원료가 유입되는 유입구가 설치되며, 상기 몸체의 중앙부에는 상기 유입구로 유입되어오는 액체원료를 상기 보조탱크쪽의 배출하기 위한 배출구가 설치되며, 상기 몸체 내부에는 아래로 볼록한 횡경막이 설치되어 상기 배출구와 상기 횡경막의 볼록부와의 맞닿음 여부에 의해 상기 배출구의 개폐여부가 결정되는 원료공급밸브;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체원료 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원료공급밸브와 상기 보조탱크 사이에 설치되는 주밸브;
    세정액을 저장하고 있다가 가압에 의해 상기 세정액을 토출하며, 상기 원료공급밸브와 상기 주밸브와의 사이에 위치하는 공급관에 연결되는 세정탱크;
    상기 세정탱크의 연결부위와 상기 주밸브와의 사이에 위치하는 공급관에 연결되는 트랩탱크;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액체원료 공급장치.
  3. 제2항의 액체원료 공급장치의 세정방법에 있어서,
    상기 원료공급밸브와 상기 주밸브를 차단한 상태에서 상기 세정탱크 내에 압력을 가하여 상기 세정탱크 내의 세정액이 세정액으로 상기 원료공급밸브와 상기 주밸브 사이의 공급관을 세정하는 것을 특징으로 하는 액체원료 공급장치의 세정방법.
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