KR100561883B1 - 용매 퍼지에 의해 화학물질을 공급하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

용매 퍼지에 의해 화학물질을 공급하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR100561883B1
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스타이들토마스앤드류
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실바데이빗제임스
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에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
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Abstract

본 발명은, 낮은 증기압의 공정 화학물질(process chemical)을 저장하고, 그 화학물질을 반도체 제조용 공정 장비로 공급하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는 a) 공정 화학물질을 저장하는 벌크 컨테이너와, b) 공정 화학물질을 상기 공정 장비로 공급하는 공정 컨테이너와, c) 공정 화학물질을 벌크 컨테이너로부터 공정 컨테이너로 공급하는 제1 매니폴드와, d) 소정량의 용매를 담고 있는 용매 컨테이너와, e) 공정 화학물질을 공정 컨테이너로부터 공정 장비로 공급하는 제2 매니폴드를 구비한다. 본 발명은 상기 장치를 이용한 방법도 제공한다.

Description

용매 퍼지에 의해 화학물질을 공급하기 위한 장치 및 방법{CABINET FOR CHEMICAL DELIVERY WITH SOLVENT PURGING}
도 1은 본 발명에 따라 배치되어 있는 캐비넷의 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 컨테이너, 밸브 및 공정 라인을 개략적으로 도시하고 있고,
도 3은 본 발명의 다이어프램 밸브의 단면도를 도시하고 있다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 캐비넷
12 : 벌크 컨테이너
14 : 공정 컨테이너
16 : 용매 컨테이너
18 : 용매 회수 컨테이너
본 발명은 고순도의 화학물질을 공급할 필요가 있는 전자 산업 및 기타 용례에서 공정 화학물질을 공급하는 기술 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 특히 공정 화학물질 공급 라인에 있어서 공정 화학물질 또는 공정 화학물질 컨테이너를 교체하는 중에 공정 화학물질 공급 라인, 컨테이너 및 관련 장치를 세정하기 위한 장치 및 공정에 관한 것이다.
공급 라인으로부터 잔류 화학물질을 제거하기 위하여 공정 화학물질 라인의 진공 배기 및 가스 퍼지가 사용되고 있다. 진공 흡인과 불활성 가스 퍼지 모두는 고휘발성 화학물질을 신속히 제거하는 데는 효과적이지만, 저휘발성 화학물질에는 효과적이지 않다. 독성이 큰 물질을 추출할 때에 안전이 문제가 된다.
용매를 사용하여 잔류 화학물질을 제거하는 것이 이제는 신규한 것이 아니다. 용매를 이용하여 시스템을 세정하고자 하는 다양한 특허가 개시되어 있으며, 이들 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 구체적으로 인용되는 것이다.
미국 특허 제5,045,117호는 용매 및 진공 작용을 이용하여 인쇄 배선 조립체를 세정하는 방법 및 장치를 설명하고 있다.
미국 특허 제5,115,576호는 이소프로필 알콜 용매를 이용하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치 및 방법을 설명하고 있다.
용매 세정과 관련한 다른 특허로는, 미국 특허 제4,357,175호, 제4,832,753호, 제4,865,061호, 제4,871,416호, 제5,051,135호, 제5,106,404호, 제5,108,582호, 제5,240,507호, 제5,304,253호, 제5,339,844호, 제5,425,183호, 제5,469,876호, 제5,509,431호, 제5,538,025호, 제5,562,883호, 및 일본 특허 제8-115886호가 포함된다.
여러 다른 종래 기술의 미국 특허가 본 발명과 동일한 기술 분야를 설명하고 있으며, 이들 특허는 그 전체가 본 명세서에 참고로 구체적으로 인용되는 것이다.
미국 특허 제5,472,119호(1995년 12월 5일) - 복수의 컨테이너로부터 유체를 분배하는 조립체
미국 특허 제5,398,846호(1995년 3월 21일) - 복수의 유체를 동시에 분배하는 조립체
미국 특허 제5,297,767호(1994년 3월 29일) - 복수의 컨테이너 홀더
미국 특허 제4,570,799호(1986년 2월 18일) - 복수의 컨테이너 패키지
미국 특허 제3,958,720호(1976년 5월 25일) - 조정 가능한 복수의 컨테이너 분배 장치
미국 특허 제5,557,381호(1996년 9월 17일) - 복수의 컨테이너를 갖춘 현상액 공급 유닛
미국 특허 제5,573,132호(1996년 11월 12일) - 분배 컨테이너
미국 특허 제5,409,141호(1995년 4월 25일) - 2성분 혼합 및 공급 시스템
미국 특허 제5,565,070호(1996년 10월 15일) - 용매 증기 흡인 방법 및 용매 회수 장치
미국 특허 제4,537,660호(1985년 8월 27일) - 증기 발생 및 회수 장치
미국 특허 제5,051,135호(1991년 9월 24일) - 용매 증기가 주변으로 방출되는 것을 방지하면서 용매를 이용하여 세정하는 세정 방법
미국 특허 제5,964,230호 및 제6,138,691호 양자는 공정 화학물질의 컨테이너 위의 데드스페이스(deadspace)에 용매를 공급하는 특정의 동축 장치를 이용하는 용매 퍼지 기술을 설명하고 있다.
국제 특허 출원 공개 제99/64780호는 용매, 가스, 하드(hard) 및 벤투리 진공을 포함한 3개의 개별적인 퍼지 공급원을 이용하는 용매 퍼지식 화학물질 공급 시스템을 설명하고 있다.
내부 배관 라인의 용매 퍼지를 수반하는 현재의 시스템은 흐름 라인의 광범위한 부분을 용매 퍼지하도록 설계되어 상당량의 용매를 필요로 한다. 또한, 이러한 시스템의 밸브 구조는 세정 대상의 기하형상을 최소화하도록 구성되어 있지 않다. 전술한 종래 기술의 시스템은 큰 용매 용적, 과도한 세정 시간 및 복잡한 작업을 필요로 한다. 이하에 설명하는 바와 같이, 본 발명은, 용매 퍼지를 필요로 하는 흐름 라인을 최소화하고, 용매의 공급 및 회수를 독립적으로 자동으로 작업하면서 데드스페이스와 복잡한 유로를 최소화하는 밸브 기하형상을 채용함으로써 전술한 종래 기술의 문제 및 단점을 극복하기 위한 것이다.
본 발명은, 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하고, 그 화학물질을 반도체 제조용 공정 장비로 공급하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는
a) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하는 벌크 컨테이너와,
b) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 공정 장비로 공급하는 공정 컨테이너와,
c) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 벌크 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 통하여 공정 컨테이너로 재공급하는 제1 매니폴드로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 벌크 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 제1 매니폴드와,
d) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 위한 소정량의 용매를 담고 있고, 상기 제1 매니폴드와 유체 유동 관계로 연결되는 용매 컨테이너와,
e) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 공정 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 통하여 공정 장비로 공급하는 제2 매니폴드로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 상기 제1 매니폴드로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 제2 매니폴드와,
f) 진공원과,
g) 가압 불활성 가스 공급원과,
h) 벌크 컨테이너 및 공정 컨테이너로부터의 공정 화학물질의 흐름과, 상기 용매 컨테이너로부터의 용매의 흐름을 제어하는 콘트롤러로서, 상기 매니폴드를 세정하도록 진공, 가압 가스 및 용매를 적용하기 위한 일련의 세정 사이클을 통하여 제1 및 제2 매니폴드를 순환시키는 것인 콘트롤러
를 포함한다.
본 발명은, 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하고, 그 화학물질을 반도체 제조용 공정 장비로 공급하기 위한 공정을 제공하며, 이 공정은
a) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 소정량으로 벌크 컨테이너에 공급하는 단계와,
b) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 벌크 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 갖는 제1 매니폴드를 통하여 공정 컨테이너로 주기적으로 공급하는 단계로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 벌크 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하고 있는 것인 단계와,
c) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 공정 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 갖는 제2 매니폴드를 통하여 공정 장비로 주기적으로 공급하는 단계로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 공정 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하고 있는 것인 단계와,
d) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 위한 소정량의 용매를 용매 컨테이너에 공급하는 단계와,
e) 낮은 증기압의 공정 화학물질이 제1 또는 제2 매니폴드로 공급되지 않을 때 상기 용매를 상기 제1 또는 제2 매니폴드로 주기적으로 공급하여, 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 매니폴드로부터 제거하고, 그 공정 화학물질을 용매 회수 컨테이너에 저장하는 것인 단계
를 포함한다.
본 발명을 사용하여, 용매를 공정 장비로 공급하고 공정 화학물질 라인을 보호할 수도 있다.
본 발명은, 반도체 제조용으로 설계된 공정 장비에 하나 이상의 액상 화학물질 전구체를 공급하고, 그 전구체를 배관의 키이 영역(key areas)으로부터 용이하고 효과적으로 세정할 수 있도록 설계되어, 공급 시스템 내의 공정 저장조, 앰플, 탈기 장치, 밸브 및 기타 관련 부품을 신속하게 교체할 수 있게 한다. 이들의 교체는 정규의 예방 정비 점검의 결과로서 요구될 수도 있고, 특정 부품의 파손 또는 시스템을 변형하거나 업그레이드하기 위한 기타의 필요성에 따라 요구될 수도 있다. 장치는 화학물질용의 벌크 컨테이너를 저장하기 위한 캐비넷으로 구성되며, 이는 용례에 따라 1 리터 내지 200 리터 이상의 범위로 있을 수 있다. 이 캐비넷은 하나의 저장조, 또는 여러 수단을 통해 함께 연결되는 복수 개의 저장조를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 한 저장조로부터 다음 저장조로 데이지 체인(daisy chain) 방식으로 공급하도록 저장조들이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 저장조는 한 저장조가 다른 저장조에 대한 백업을 제공하도록 평행하게 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 캐비넷에 단지 하나의 저장조가 있을 수 있으며, 추가의 앰플이나 추가의 중간 저장 캐비넷 및 시스템이, 화학물질을 사용하는 공정 장비와 리필 시스템 사이에 간격을 두고 배치되어 있다. 리필 시스템을 공정 장비 또는 보관 저장조에 연결하는 라인은 자체가 용매 퍼지되도록 설계된 매니폴드에 의해 연결된다.
리필 시스템은, 일련의 배관 매니폴드와, 사용 시에 화학물질 전구체에 적합한 용매를 공급하는 저장조와, 추후의 처리를 위하여 소비된 용매를 포획하는 수집 저장조를 캐비넷에 일체로 또는 개별 캐비넷의 외측에 포함한다. 용매 저장조의 용적은 수백 밀리리터 내지 200 리터 이상에 이르기까지 실질적으로 어떠한 사이즈로도 될 수 있으며, 포집 용기는 임의의 1회의 작업에 사용된 용매를 포집할 수 있도록 크기를 정할 필요가 있다. 1회의 작업은 전구체 탱크의 교체로서 규정될 수 있으며, 피팅(fitting)과, 전체 분배 매니폴드를 세정하는 데에 결과적으로 작은 용적의 화학물질이 필요하고, 결과적인 용적은 분배 지점의 수와 라인의 길이에 따라 전술한 리터 또는 그 이상의 범위로 있을 수 있다.
시스템의 전반적인 목적은, 일정하고 안정된 출구 압력과, 저장조 교체와 관련한 공급 중단 또는 정지 시간 없이 화학물질 전구체의 일정한 흐름을 제공하는 것이다. 용매 퍼지를 사용하면, 화학물질 교체를 위한 시간이 대략 일/시간에서 대략 시간/분으로 각각 줄어서, 내용(耐用) 성능이 크게 개선되고, 교체를 수행하는 데 필요한 노동 시간이 줄어든다.
용매 퍼지를 사용하는 경우의 가장 큰 이점은, 테트라디메틸아미노티타늄 (TDMAT), 테트라디에틸아미노티타늄(TDEAT), 탄탈륨 펜타에톡사이드(TAETO), TiCl4, 구리 퍼플루오로아세틸아세토네이트-트리메틸비닐실란, 및 관련 유기 금속 구리, 티타늄 또는 탄탈륨 화합물과 같은 휘발성이 매우 낮은 물질의 잔류물을 추출할 수 있다는 것이다. 또한, 바륨, 스트론튬, 티타네이트 혼합물(BST), PZLT 전구체와 같은 다른 물질뿐 아니라 낮은 유전 상수의 유전 전구체(low-k dielectric precursor)가 특정되고, 이러한 타입의 공정에 적합하다. 그러나, 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 트리메틸포스파이트(TMPI), 트리메틸포스페이트 (TMPO), 트리메틸보레이트(TMB), 트리에틸보레이트(TEB), 테트라메틸시클로테트라실록산 (TOMCATS)과 같이 휘발성이 보다 높은 물질, 기타 실리콘 및 실리콘 다이옥사이드 전구체와, 그들의 도펀트를 신속하고 효과적으로 제거하는 것도 가능하다.
다른 기술 대신에 용매 퍼지를 선택하여 사용하는 일부 주요 요인은, 산소 또는 수분에 민감한 전구체, 극히 독성이 커서 특정의 노출 한계 이하로 확실하게 제거되어야 하는 전구체, 실온의 진공 퍼지에 의해 제거될 수 없는 저휘발성 전구체, 진공 퍼지로 인한 기화 냉각이 전구체를 냉동시키기에 충분히 높은 빙점을 갖는 전구체, 다른 기술을 사용하여 제거될 수 없는 풀을 형성하거나 튜브에 고착되는 고점성 전구체, 배관이 공기에 노출되기 전에 완전히 제거되어야 하는 고가연성 또는 자연 발화성의 전구체를 포함한다.
이러한 시스템에 사용할 수 있는 용매는 전구체 물질과 호환 가능한 물질의 군으로부터 선택된다. 이들 물질로는, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 노난과 같은 탄화수소 용매와; 에탄올, 메탄올 이소프로판올과 같은 알콜; 퍼플루오로헥산 및 퍼플루오로헵탄 등과 같은 퍼플루오로카본; 화학 조성에 적합한 것으로 간주되는 미네랄 스피리트(mineral spirits)와 기타 극성 및 비극성 용매 등이 있다. 초임계 클리너로서 액체 CO2를 사용하는 것뿐 아니라 CO2 스노우(snow)를 사용하는 것도 이 시스템에 용이하게 적용될 수 있다. 용매는 일반적으로 고순도 용매(98% 이상, 바람직하게는 99.9% 이상)를 선택할 필요가 있으며, 이들 용매는 일반적으로 무수 및 무산소이다. 용매 분자는 산소를 포함할 수 있으며, 전구체의 산화 가능성이 없을 정도로 결합(bond)이 충분히 큰 경우에는, 무산소 분자가 일반적으로 바람직하다. 필요한 경우, 용매의 혼합물 및/또는 용매의 이성질체가 적합하며, 경우에 따라서는 특정 전구체 및 전구체 패밀리가 필요할 수도 있다.
가장 가능성이 큰 용매는 이하의 특징을 포함한다.
1 - 고유의 층상 배열을 갖지 않는 용매 내에서 전구체의 높은 가용성
2 - 용매에 대한 전구체의 신속한 용해
3 - 환경 보호청(EPA) 기준에 따른 비독성; 이는 비가연성, 비독성, 비반응성, 비부식성, 비승인 용매의 목록에 없음을 의미한다.
4 - 지구 온난화 가능성을 높이거나 오존 파괴 능력이 큰 것과 같은 환경적 부작용이 없음
5 - 진공 상태하에서 신속하게 증발됨
6 - 배관 표면에서의 낮은 표면 흡수
7 - 저비용
8 - 고순도
9 - 전구체와의 반응성이 없음
이러한 리필 시스템의 구성 물질은 주로 해당 전구체에 따라 결정된다. 구성 물질은 부식이나, 전구체 또는 용매와의 반응을 방지하도록 화학적 적합성이 있어야 하고, 사용된 압력 및 진공력을 지지하도록 충분히 강해야하고, 일반적으로 사용 화합물에 따라서 1 mTorr 내지 500 mTorr에 이르는 진공을 유지하도록 누설을 방지해야 한다.
구성 물질은 이하의 물질을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
A - 전해 연마되거나 전해 연마되지 않은 스테인리스 강, 구리, 하스텔로이, 엘지로이, 니켈, 폴리실리콘, 티타늄, 그리고 반도체 전구체 및 용매에 적합한 기 타 금속이나 합금과 같은 금속;
B - 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이나 PFA, 또는 테플론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, HDPE, 그리고 반도체 전구체 및 용매에 적합한 기타 물질과 같은 플락스틱; 상표명 Ves Pel, 상표명 KyNar, 상표명 Kalrez, 상표명 Chemrez, 상표명 Vitar 밀봉제, 폴리머 및 엘라스토머와 같은 밀봉 물질;
C - 용융 석영, 보로실리케이트 유리(borosilicate glass), 순수 유리, 보론 니트라이드, 실리콘 카바이드, 및 관련 세라믹 또는 유리 물질과 같은 세라믹 물질 또는 유리
D - 탄소 섬유 또는 테플론 라이닝된 요소, 탄소 섬유/수지 물질과 같은 라이닝된 물질 또는 복합 물질과; 고순도 전구체 및 용매에 적합한 기타 유사한 물질
밸브는 이들 리필 시스템들에 있어서 리필 시스템에 사용되는데, 이 밸브에 대해서는 이하에서 상세하게 설명한다. 각 밸브의 동작에 있어서 기술적 차이가 있기는 하지만, 일반적으로 이들 용례에는 주로 2가지 타입 밸브, 즉 수동 밸브 및 자동 밸브가 사용되고 있다.
수동 밸브는, 사람이 핸들을 회전시키거나 들어올림으로써 개방할 수 있는 핸들을 구비한다. 수동 밸브의 조작 순서는 순서를 이해하고 있는 조작자에 의해 전적으로 제어될 수도 있고, 제어 시스템으로부터의 프롬프트(prompt)를 통하여 제어될 수도 있다. 수동 밸브는 종종 운반 가능한 용기에 사용되어, 운반 과정 중에 최대의 안전을 보장한다.
자동 밸브는 일반적으로 수동 밸브의 동일한 습윤 부품(wetted component)으로 구성되지만, 컴퓨터나 다른 전자 제어기 또는 시퀀서(sequencer)에 의해 제어될 수 있는 액츄에이터를 구비한다. 동작 수단은 전기식 수단; 유체(공기 또는 액체)를 액츄에이터로 지향시키는 전기 동작식 파일럿 밸브를 필요로 하는 공압 또는 유압식 수단; 서보 구동식 또는 스테퍼 모터 구동식 수단을 포함할 수 있다. 다른 기술을 이용할 수 있으며, 균등물이 문헌에 잘 설명되어 있다. MEM(마이크로 전자 기계) 밸브 장치를 사용하여, 이들과 동일한 기능을 수행할 수도 있다.
이하의 주요 설명은 밸브 시트에 대한 밸브의 방위와, 밸브에 설치되는 액츄에이터의 수에 중점을 두고 있다.
리필 시스템은 일반적으로 캐비넷으로 구성되며, 이 캐비넷 내에는 하나 또는 복수의 전구체 저장조가 배치되어 있다. 이들 저장조는, 파이프 및 피팅으로 구성되는 일련의 배관 매니폴드, 밸브, 체크 밸브, 압력 검출 및 제어 장치, 국부적인 분배 매니폴드, 탈기 장치, 앰플, 및 기타 중간의 저장 탱크를 통하여 공정 장비에 함께 연결될 수 있다. 이들은 통상적으로 전자 제어기에 의해 제어되며, 이 제어기는 요구되는 기능에 따라 특정의 순서로 밸브를 모니터링하고 순서대로 동작시킨다. 이것은 일반적으로 반도체 제조 용례에 사용하기 위한 리필 시스템 구조와 관련한 문헌에 잘 설명되어 있다.
캐비넷은 본 실시예에서는 강으로 제조되는 엔클로저(enclosure)로 구성되고, 이 엔클로저는 다른 부품을 포함한다. 캐비넷은 알루미늄 또는 산업 환경에 적합한 어떠한 다른 물질로 제조될 수도 있다. 이 캐비넷은 화학물질 용기, 매니폴드 및 그 밖에 설치되는 기타 설비의 중량을 지지하도록 기계적으로 충분히 강하다. 본 실시예에서는, 메인 교체식 저장조가 캐비넷의 바닥 부분에 마련되어, 화학물질 전구체 "벌크(bulk)" 탱크의 제거를 용이하게 한다. 제1 탱크 위로 상승된 플랫폼 상에 제2 "공정(process)" 탱크가 마련되어 있다. 보다 나란한 구성을 이용할 수 있으며, 이는 종래 기술에 제안되어 있다. 한 탱크를 다른 탱크 위에 배치하는 것은 시스템의 바닥 공간 점유 용적을 최소화하도록 선택되는 것이다.
100 내지 200 리터의 화학물질을 공급하는 보다 큰 리필 시스템에 있어서는, 훨씬 큰 캐비넷을 사용할 필요가 있다. 이들 경우에, 2차 저장조는 제1 컨테이너의 레벨 위로 상승되지 않고 캐비넷에서 유사한 높이로 위치되거나, 대량 운반(bulk transfer)을 용이하게 하도록 2차 캐비넷이 사용된다.
캐비넷은 공정 화학물질 또는 용매의 누설 또는 유출 시에 배기 가스의 원치 않는 누출을 방지하도록 통상적으로 공장 설비에 설치되는 세척 시스템으로 배출될 필요가 있으며, 유출이 큰 경우에 화학물질 용기의 내용물을 포획할 수 있는 2차 격납 용기(containment)도 포함한다. 배출 흐름 및/또는 배출 압력을 모니터하여, 캐비넷이 항상 활성 상태로 유지되는 것을 보장한다.
캐비넷의 벽은 캐비넷의 내측 또는 외측에서 화재의 발생을 제한하도록 설계된다. 캐비넷에 화재 감지 매체 및 소화 매체를 설치할 수 있다. 또한, 캐비넷은 적합한 구조에 볼트 체결될 때에 강한 지진을 견딜 수 있도록 충분히 강해야 한다. 본 발명의 캐비넷은 지진용 볼트-다운 지점(earthquake bolt-down point), 소화기 및 설비 배출 시스템의 설치를 허용하도록 계면을 포함한다.
시스템을 구동하는 전자 장치는 메인 캐비넷 내에 구성될 수도 있고, 개별적인 엔클로저(enclosure)에 배치되어 특정 구성에 필요한 케이블 및 튜브를 통하여 메인 시스템 요소에 연결될 수도 있다. 본 실시예에서, 전자 장치 엔클로저는 메인 캐비넷의 상부에 배치되어 있고, 피드스로우(feedthrough)를 통하여 메인 캐비넷에 연결되어 있다. 이전의 시스템에서는, 전자 장치를 메인 캐비넷의 화학적으로 격리된 영역 내에 배치하였다.
전자 장치 제어 시스템은 일반적으로 마이크로콘트롤러, 마이크로프로세서, PLC(프로그램화 가능한 논리 제어기) 또는, 시스템의 순서 결정, 알람 모니터링, 다른 리필 모듈 및 메인 처리 장비와의 통신 기능을 수행하는 다른 유형의 컴퓨터로 구성되어 있다. 이러한 통신은 "직접 디지털 제어(direct digital control)"를 이용하여 수행될 수 있으며, 이는 일반적으로 일련의 입력 및 출력 릴레이의 형태를 취하며, 표유 간섭(stray interference)이 문제를 야기하는 것을 방지하도록 광학적으로 격리되어 있다. 이러한 통신은 RS-232 링크, IEEE 485, Modbus, DeviceNet, 또는 이더넷이나 무선 프로토콜과 같은 컴퓨터 네트워크 인터페이스를 이용하여 이루어질 수도 있다.
조작자 인터페이스는 최종 사용자의 요구에 따라 관련 키패드가 있는 디스플레이 스크린을 선택적으로 포함하며, 이 스크린은 기능키를 작동시키고, 동작을 개시하고, 상태를 모니터하고, 알람과 같은 사건에 대한 축적된 데이터(historical data)를 제공하는 데 사용된다. 다른 옵션은 전체 칼라 또는 단색일 수 있는 터치 스크린 인터페이스이며, 이는 유사한 기능을 제공하지만 보다 직관적이며, 보다 고가이다. 또한, 터치스크린 디스플레이는, 근거리 및 원거리 모듈에 대한 시스템 조작과, 네트워크의 임의의 장소에서의 알람 상태, 소프트웨어에서 요청되는 것과 같은 다른 관련 작업을 포함한 시스템의 "맵(map)"을 조작자에게 보여줄 수도 있다. 근거리 조작자 인터페이스는 음성 및 청각 상태 표시기를 사용할 수 있을 뿐 아니라 공정을 개시하라는 음성 명령을 수신할 수 있다. 원거리 조작자 인터페이스 또는 휴먼-머신-인터페이스를 설치할 수도 있다.
전자 장치 영역은 불활성 가스, 즉 미국 화재 안전 협회(NFPA) 표준에서 요구하는 바와 같은 "Z-퍼지"로 퍼지될 수 있다. 이는 (NFPA 코드에 규정되어 있는) 수주(水柱)가 0.1 인치를 초과하는 압력에서 질소 또는 기타 불활성 가스를 전자 장치 박스 또는 영역에 운반하는 유입 라인을 필요로 한다. Z-퍼지 시에, 전자 장치 엔클로저 자체는 이러한 내압을 유지하도록 충분히 밀봉되어, 임의의 가연성 전구체 가스가 엔클로저 내부로 유입되는 것을 방지해야 한다. 마지막으로, 엔클로저는, 전자 장치 내측의 압력이 최소 압력 이하로 떨어지지 않는 것을 보장하도록 압력 스위치 또는 기타 게이지를 이용하여 모니터링될 수 있다. 이러한 압력 모니터링 장치는 전체 시스템 동력과 연계되어, 불활성 가스 압력 손실의 경우에 시스템의 셧 다운 및/또는 알람을 제공한다.
본 발명은 작은 진공 펌프, 캐비넷 온도 제어 시스템 및 기타 장비를 캐비넷 상부의 예정된 확장 공간에 설치할 수 있게 하여, 점유 용적이 더욱 최소화된다.
캐비넷은 접근용 도어를 구비하며, 이 도어는 비인가 액세스를 방지하도록 래치(latch) 및 인터록에 연결되는 것이 바람직하다. 시스템에는 하나 또는 복수의 도어가 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 도어는 하나가 다른 하나의 위에 배치되어 있으며, 단지 메인 하부 도어가 도구 없이 개방될 수 있고, 상부 도어를 개방하는 데에 키이 또는 도구가 필요하도록 상호 연결되어 있다. 상부 도어는 상당한 유지 보수의 문제가 있는 경우에만 개방될 필요가 있어야 한다. 상부 도어는, 캐비넷 내에서 배기량 및 배기 위치를 제어하고, 저장조 교체 중에 오류가 발생하는 경우에 안전성을 최대화하는 기능도 행한다. 도어 인터록은, 조작자 또는 중앙 제어 네트워크가 도어가 개방되었는가를 인식할 수 있게 하는 기구를 제공한다. 이들 인터록은, 관할 지역에서 요구하는 경우 또는 최종 사용 조작자가 원하는 경우에, 알람, EMO 정지 및 인명 안전용 알람과 같은 기능을 시스템에 제공하도록 선택 사항으로 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 캐비넷은 빙점이 실온 근처인 재료가 고체 또는 슬러시로 되는 것을 방지하도록 전체적으로 가열될 수 있다. 이 가열기는 캐비넷의 도어에 배치되고, 점화원이 존재하지 않도록 하기 위하여 적합한 NFPA/OSHA 승인 케이블이 설치되어 있다. 가열기가 도어 상에 있음으로 인하여, 시스템의 능력에 영향을 끼치지 않으면서 옵션으로서의 가열기를 벽에 대해 또는 서로에 대해 위치 결정되게 설치할 수 있고, 캐비넷에서 기류의 동력학적 거동에 악영향을 끼치지 않으면서 가열을 위한 공기를 줄이기 위하여 배출 흐름을 이용할 수 있고, 도어 조립체를 간단하게 교체함으로써 필요한 경우에 현장에서 가열 유닛을 용이하게 설치할 수 있고, 팬과 같은 가동 부품의 추가 없이 가열 및 열을 제어할 수 있다는 장점을 갖는다. 완전하고 비교적 균일한 가열을 보장하기 위하여, 캐비넷의 벽은 방화 및 적합한 R-인자의 특징을 갖는 자착식 포옴(foam)일 수 있는 절연제로 라이닝된다. 열 감지는 캐비넷의 하나 또는 복수의 위치에서 수행되고, 이중 가장 중요한 위치는 최종의 분배 매니폴드가 있는 곳인데, 이 매니폴드는 열원으로부터 가장 멀고 배출 장치에 가장 근접한 위치이다. 그러므로, 그 매니폴드가 가장 낮은 온도로 작동한다. 열은 도전성 가열기 판이나 열 재킷 및 열 테이프와 같은 도전체를 통하여 공급될 수도 있다.
이에 대한 대안으로서, 가열기와 절연체 둘레에 랩(wrap)을 이용하여 배관 부분을 직접 가열할 수도 있다. 이것은 온도 제어가 개선된다는 일부 장점을 제공하기는 하지만, 비용의 증가로 인하여 매력적이지 않다. 가열 및 온도 제어 방법은 주로 특정 용례와, 공정 자체의 열 버짓(thermal budget)에 의존하여 선택된다. 이러한 타입의 가열은 때때로 출구 매니폴드에 추가의 가열을 제공할 필요가 있다.
구성된 캐비넷은 캐비넷의 상부로부터 나가는 배관과 배출 기구를 구비하여, 캐비넷이 직접적으로 나란하게 배치되고 벽에 대해 맞대어질 수 있어서, 다시 점유 공간이 최소화된다.
액상 화학물질 전구체가 벌크 저장조에 공급된다. 이들 저장조의 크기는 수 리터 내지 200 리터 이상에 이른다. 용기는 통상적으로 스테인리스 강으로 제조되지만, 해당 물질과 전구체의 반응성에 따라 다른 재료로 제조될 수도 있다. 저장조는 순도 기준의 최대 한도를 만족시키도록 설계되어, TEOS, TDMAT, TDEAT, TAETO 및 그 외의 것들과 같은 전구체가 99.999% 또는 그 이상의 순도로 공급될 수 있으며, 금속 불순물은 1 내지 10 ppb 이하의 범위로 있다. 전술한 모든 물질이 저장조 재료로서 고려될 수 있다. 저장조는 하나 또는 복수의 밸브, 포트 및 센서도 포함하여, 이하에 설명하는 바와 같이 고순도 화학물질에 접근할 수 있게 되어 있다.
각 저장조는 저장조 내에 배치될 수 있는 레벨 감지 시스템(본 발명에 있어서는 초음파 레벨 감지기) 뿐 아니라, 보다 구식의 부유식 프로브를 포함한다. 다른 레벨 감지 기술로는, 열을 기초로 한 레벨 감지, 압력차를 이용한 레벨 감지, 연속 또는 불연속 초음파 레벨 감지, 용량형 감지, 광학식 감지, 마이크로파 임펄스 레이더 레벨 감지를 포함한다. 대부분의 내부 레벨 감지 시스템은 추가의 컨테이너 관통부(penetration)가 필요하다는 단점을 가지며, 부유식 프로브의 경우에는, 프로브가 없는 때에 많이 정화되는 전구체 화학물질에 미립자를 더하는 것으로 알려져 있는 가동 부품을 포함한다.
레벨 감지기는 저장조의 외측에 배치될 수도 있다. 이들 레벨 감지기의 유형으로는 초음파, 스케일(scale)/로드셀, 열, X-선/복사선, 및 유사한 기술을 포함한다. 이들 기술은, 측정 정확도를 완전하게 제어할 수는 없지만, 저장조 내측으로의 관통부를 구비하지 않는다는 장점을 갖는다.
액체 공급 라인에 부착된 클램프-온(clamp-on) 초음파 센서를 이용하여 빈 상태를 초음파로 감지할 수 있어서, 교체 가능한 벌크 탱크에 더 이상 화학물질이 남아 있지 않은 때를 리필 시스템이 정확히 계측할 수 있게 하여, 최종 소비자는 매우 고가인 전구체를 모두 소비할 수 있다.
각 저장조는 화학물질을 저장조의 내부로부터 밖으로 이동시키는 수단도 포함한다. 이 수단은 일반적으로 스테인리스 강과 같은 불활성 재료로 제조된 딥 튜브로 구성될 수 있는데, 상기 딥 튜브는 구리 전구체, 티타늄, 니켈, 엘지로이, 하스텔로이 및 기타 유사한 재료 등의 다른 금속과, 실리콘 카바이드, 보론 니트라이드, 유리, 용융 석영 등과 같은 비금속 재료, 심지어 PTFE, PFA 테플론, HDPE 폴리프로필렌 및 기타 연관 재료와 같은 플라스틱으로 제조될 수도 있다. 1980년대 후반 이래로 사용되는 가장 공통적인 타입은 저장조의 내면에 또는 저장조 벽을 통과하는 연장 부분에 용접되는 고정 딥 튜브를 채용하는 것이며, 두 경우 모두에 있어서 딥 튜브는 유출 밸브에 연결되는 튜브로 연장된다. 상기 유출 밸브는 시스템의 나머지 부분으로 흐르는 전구체 화학물질의 흐름을 제어하고, 초기에 언급한 바와 같이 수동 또는 자동으로 작동될 수 있다.
이 원리에 대한 변형으로는 탈착 가능한 딥 튜브를 채용하는 것이며, 이 딥 튜브는 VCR 또는 UPG 피팅과 같은 연결구를 통하여 저장조에 장착되어 저장조의 누출을 밀봉하고, 세정 및 보수를 위하여 용이하게 분리될 수 있다. 통상적으로, 탈착 가능한 딥 튜브가 용기의 외측에 용접되는 슬리브를 통하여 삽입되고, 피팅도 슬리브에 장착된다. 딥 튜브는 적합한 피팅을 구비하여 슬리브에 맞물린다.
양자 모두에 있어서, 딥 튜브는 고가인 공정 전구체의 낭비를 방지하기 위하여 가장 낮은 레벨 감지 지점 아래의 위치에서 종결되어야 한다. 이 길이는 1980년대 중반에 확립되어 계속적으로 가장 많이 이용하는 딥 튜브 길이로 남아 있다. 대부분의 저장조 구조에 있어서, 저장조의 바닥은, 웰(well)의 설치, 반구형 바닥의 사용, 또는 딥 튜브의 설계 위치에 주로 의존하는 비대칭 바닥 구조를 통하여 화학물질이 저장조의 최하 지점으로 흐르는 것을 용이하게 하도록 형성된다.
딥 튜브는 모든 경우에 필요한 것은 아니며, 일부 용기에서는 바닥 이송 포트를 도입하여 저장조의 바닥에 있는 웰로부터 모든 화학물질을 완전히 제거할 수 있다. 이러한 바닥 이송 포트는 저장조 내부로의 관통부, 적합한 피팅으로 적소에 용접되거나 고정되는 작은 튜브와, 탱크로부터의 액체 흐름을 제어하는 데 사용되는 (수동 또는 자동) 밸브로 구성된다. 이러한 구성은, 일반적으로 전구체로 적셔진 딥 튜브의 표면을 제거함으로써 저장조의 내부를 보다 용이하게 세정할 수 있게 한다. 이것은, 딥 튜브에 부착되는 수분이 미립자의 발생 및 화학적 오염을 발생시킬 수 있으므로, 물 반응성의 전구체를 고려할 때 특히 중요하다.
저장조는 불활성 가스가 저장조 내로 흐를 수 있게 하는 개별적인 관통부도 구비한다. 이러한 부류의 대부분의 리필 시스템에 있어서는, 화학물질이 적어도 초기에는 저장조의 입구측과 저장조의 출구측에서의 압력 차이에 의하여 흐른다. 그 후에, 화학물질을 그것이 필요한 곳으로 공급할 수 있도록 펌프 또는 다른 수단이 빈번하게 사용된다. 이러한 관통부는 일반적으로 용기의 상부에 용접된 작은 튜브의 형태를 취하며, 이 작은 튜브는 저장조 내로의 불활성 가스의 유입을 제어하는 (수동 또는 자동) 밸브에 부착된다. 불활성 가스 라인 관통부의 흐름 방향은 정해져 있지 않으며, 예컨대 용기 내부로부터 과잉 압력을 배기시키는 것이나 개별적인 용기로부터 보충받는 것을 포함한 복수의 기능을 위해 사용될 수 있지만, 그러한 기능을 위해서는 빈번하게 제3 포트가 제공된다. 불활성 가스는 저장조 내부의 배플에 부착될 수 있고, 이 배플을 사용하여 공정 화학물질이 불활성 가스 공급 시스템 내로 또는 배기 작업 중에 배기 시스템 내로 튀는 것을 방지할 수 있다. 이러한 배플은 직각 튜브, "티(tee)" 피팅, 스크린/메시 조립체, 또는 금속, 세라믹 또는 플라스틱 필터 등의 필터로 구성될 수 있으며, 이들은 모두 공개 시장에서 구할 수 있는 것이다. 통상적으로, 액체 레벨 위의 공간이 헤드 스페이스로 지칭되므로, 포트는 일반적으로 헤드 스페이스 포트로 지칭된다.
많은 저장조는 일반적으로 딥 튜브 없이 설계되는 제3 포트도 구비하고, 이 포트는 다른 두 포트의 기능을 방해하지 않으면서 외부 공급원으로부터 저장조를 충전할 수 있게 한다. 달리 말하면, 적절한 파이프와 함께 이 제3 포트를 이용하면, 하류에서 사용하도록 화학물질이 동시에 인출되는 중에 저장조를 충전할 수 있어서, 정지 시간이 줄어든다. 또한, 저장조는 저장조의 상부로부터 연장되는 파이프 상에 밸브를 구비한다. 대부분의 경우에, 불활성 가스에 의한 라인 퍼지를 용이하게 하도록 딥 튜브가 설치되어 있지 않지만, 1980년대 후반의 구조를 갖는 일부 구조에서는, 저장조로부터 원래의 공급 저장조 또는 어떤 다른 위치로 액체 전구체 모두를 복귀시킬 수 있게 이들 포트에 딥 튜브가 있다. 이러한 제3 관통부가 있는 저장조는 상기 포트를 사용하여 과압을 해제할 수도 있는데, 이는 공통적인 특징이다. 경우에 따라서, 포트는 "체크 밸브" 스타일의 압력 릴리이프 밸브를 포함한다. 이 밸브는 압력을 해제한 후에 다시 복원되어 차단될 수 있으므로, 상기 밸브는 다시 사용할 수 있는 장치인 것으로 고려된다. 경우에 따라서는 일회용의 안전 파열판 장치(burst disk device)가 사용될 수 있지만, 이 장치는, 압력이 경감된 후에 분위기 가스가 용기 내로 복귀될 수 있고, 임의의 종류의 공기 반응성 전구체를 선택할 수 있는 장치가 아니라는 단점이 있다. 일부 저장조는 다른 3개의 포트로부터 떨어져 마련된 압력 릴리이프 포트를 구비하여, 용기에 제4 관통부가 허용된다.
다른 용례에 있어서는, 딥 튜브와 헤드 스페이스 포트의 상대 위치가 변경될 수 있다. 직접 액체 분사(DLI) 공정의 경우에, 또는 액체 화학물질을 한 저장조로부터 다른 조장조로 운반하여 충전하는 경우에, 불활성 가스는 용기의 헤드 스페이스로 공급되어, 액체는 딥 튜브를 통하여 제거된다. 그러나, 희석된 화학물질 증기와 비순수 액체 화학물질을 이용하는 용례에 있어서는, 딥 튜브가 불활성 가스 공급원에 부착될 수 있어서, 불활성 가스가 액체를 통하여 기포화 될 수 있고, 불활성 가스를 화학물질의 증기로 포화시킬 수 있으며, 그에 따라 불활성 가스가 저장조로부터 공정 챔버를 향한다. 빈번하게, 이들 유형의 공정은 증기압과 화학물질 전구체의 결과적인 픽업을 제어하도록 저장조의 가열을 필요로 한다. 또한, 증기 또는 액체를 적절한 상태로 유지하고 각각이 응축 또는 고화되는 것을 방지하도록 저장조의 배관 하류에서 온도를 제어할 필요가 있다.
모든 저장조는 저장조를 초기에 충전하고 세정하는 수단을 갖추어야 한다. 대부분의 경우에, 저장조는, 저장조의 상부에 나사 결합되고 탄성 중합체 또는 금속제 O-링 및/또는 개스킷으로 밀봉되는 큰 캡(또는 "마개")을 구비한다. 빈번하게, 이러한 마개 갭은 레벨 감지 프로브의 설치에 사용되는 평평한 표면을 구비하며, 상기 레벨 감지 프로브에는 부유식, 초음파식, 압력차를 이용한 방식, 열 및 기타 유형의 침지 가능한 레벨 감지기가 포함된다. 또한, 수십 년간 이러한 용례를 위해 마개 캡이 사용되고 있다.
다양하게 "앰플", "공급원 컨테이너", "호스트" 및 기타 적절한 이름으로 지칭되는 특정 부류의 저장조가 있다. 이들은 통상적으로 크기가 100 mL 내지 2 또는 3 리터인 작은 용기이다. 이들 작은 용기는 본질적으로 보다 큰 용기에서 인식되는 모든 특징을 가지며, 임의의 다른 특징보다도 주로 크기에 의해 구별된다. 이들 용기는 소량의 화학물질을 보다 제어된 조건하에서 공정 장비로 공급하는 데 사용하도록 공정 장비에 장착되어 있으며, 상기 조건은 리필 시스템의 공급 설정에서 알 수 있는 것이다. 예컨대, 일반적으로 공정 챔버 바로 우측에서 기포화 작업이 실행되어, 공정 변동성을 형성 및 야기하는 응축의 가능성을 최소화한다. DLI 공정에서, 압력에 의해 정확한 유량이 제한될 수 있으므로, 유입 압력을 엄격하게 제어할 필요가 있다. 종종 이들 앰플이 작은 온도 제어 유닛에 유지되어, 증기압, 점성 및 전구체 반응성 등의 변수를 유지한다. 그러나, 장치의 관점에 있어서는, '앰플(ampoule)' 용례에 사용된 저장조는 크기를 제외하고는 실질적으로 동일하다. IC 산업의 초기 이래로 프로세스 앰플(process ampoule)이 사용되고 있고, 1980년대 중반 이래로 재충전 가능한 앰플이 사용되고 있다. 벌크(또는 교환 가능한) 저장조, "공정"(또는 고정식의 교환 가능한) 저장조, 및 "앰플"(작은 고정식의 교환 가능한) 저장조 등의 저장조에 대해 정의되는 임의의 다양한 용례에 적합하게 설비된 저장조를 사용할 수 있다.
가장 간단한 저장조는 단지 레벨 센서와 헤드 스페이스 밸브로 이루어지는 서브세트(subset)이다. 이 용례에서, 저장조의 헤드 스페이스는 진공에 노출되고, 공정 전구체는 헤스 스페이스 내로 증발되어, 사용할 공정 챔버로 향한다.
전술한 정의와 별도로 용기는 "회수" 또는 "재순환(Recycle)" 저장조로서 특별하게 분류된다. 이 저장조는 소비된 공정 세정 용매와 여분의 공정 전구체를 포획하도록 설계되어, 그 저장조를 시스템의 나머지 부분을 방해하지 않고 장비로부터 안전하게 제거할 수 있게 되어 있다. 저장조의 사용은 용매 퍼지 시스템에서 특별한 것으로, 최종 사용자가 소비된 화학물질과 용매를 원래의 공장으로 복귀시킬 수 있게 하는 경우, 그러한 화학물질과 용매를 세척된 배출부 또는 처리를 위한 외부의 운반 용기로 인도한다.
회수 저장조는 전술한 다른 저장조와 비교하여 많은 독특한 특징을 갖는다. 먼저, 회수 저장조는 고순도 용기일 필요가 없는데, 이는 내측의 물질이 소비된 용매와 적은 비율의 찌꺼기 전구체일 수 있기 때문이다. 이 물질은 어떤 시점에 폐기물 처리 설비로 보내지지만, 내측의 물질은 추가의 웨이퍼 처리를 위하여 사용되지 않는다. 다음으로, 저장조는 최대 강도가 목적이 아닌 최대 용량을 목적으로 설계된다. 그 저장조는 높은 내압을 나타내는 환경에서는 사용되지 않을 것으로 예상된다. 그 결과, 상기 저장조는 다른 대부분의 저장조에 사용된 보다 통상적인 원통형 형상 대신에 장방형 형상으로 제조된다. 저장조의 용량을 최대화하도록 저장조의 일반적인 구성 재료는 스테인리스 강이지만, 전술한 바와 같은 다른 재료로도 충분할 수 있다.
본 발명의 저장조는 2개의 헤드 스페이스 포트를 사용하고, 선택 사항으로 딥 튜브를 구비할 수 있다. 표준 구성에서, 한 헤드 스페이스 포트는 용매와 소비된 화학물질이 잔류하는 배관 매니폴드에 접속되어 있다. 이 포트는 입구이고, 소비된 용매 및 전구체를 위한 포획 지점으로서 이용된다. 제2 포트는 배기 포트로서 사용되어, 용매 세정 공정 중에 발생되는 과잉의 압력을 허용한다. 이들 포트 모두는 밸브를 사용하여 시스템에 부착되며, 이 밸브는 본질적으로 수동 또는 자동일 수 있다. 본 발명의 실행에는 양끝 차단된 신속 해제 밸브를 사용하고 있다. 이들 밸브는 적소에 용이하게 스냅 체결되도록 설계되고, 적소에 있을 때 밸브가 개방된다. 저장조 교체를 위해 라인이 접속 해제되어 있는 때에, 짝을 이루는 표면의 양측에 있는 스프링 부하식 밸브가 차단되어, 상당한 화학물질의 누설을 방지한다. 표준의 수동 또는 자동 밸브가 작업에 사용될 수 있지만, 이는 추가의 단계와 보다 고가의 밸브를 필요하기 때문에 복잡하고 고가로 된다. 이러한 일반적 구성에서, 회수 저장조는 트랩으로서 사용된다.
경우에 따라서, 본 발명은 제3 포트 상에 딥 튜브를 수용하는 회수 저장조를 구비할 수 있다. 제3 포트의 목적은 소비된 용매와 전구체를 다른 폐기물 용기에 운반할 수 있게 하여, 회수 저장조를 물리적으로 제거 및 교체하기 위한 설비를 절약하는 것이다. 딥 튜브는, 불활성 가스를 저장조를 통하여 기포화함으로써 보다 휘발성이 높은 용매를 증발시키도록 배기 포트와 함께 사용될 수도 있다. 또한, 헤드 스페이스 포트를 펌프 또는 벤투리 발생기 등의 진공원과 함께 사용하여, 과잉의 용매를 시설 내의 배기 시스템 내로 증발시킬 수 있다.
두 경우에 있어서, 컨테이너는 헤드 스페이스 포트를 통하여 계속적으로 배기되어, 과잉의 압력 발생이 방지된다. 추가의 포트를 부가하여, 그 포트를 헤드 스페이스 상에 설치하고 압력 경감 장치를 설치함으로써 상기 포트에 대한 리던던 트 백업(redundant backup)을 용이하게 할 수 있다. 이 포트와 배기 포트 모두는 배출 공기가 시스템 내로 역류할 가능성을 방지하도록 체크 밸브를 사용하여 설치되어야 한다.
회수 저장조는 레벨 감지기를 포함한다. 이미 설명한 모든 타입의 레벨 감지기가 여기에 사용될 수 있다. 그러나, 회수 용기는 고순도 용기일 필요가 없으므로. 이러한 구조에는 부유식 레벨 감지기가 특히 적합하다. 초음파, 열, 용량, 압력차를 포함한 다른 타입의 내부 레벨 감지기 뿐만 아니라 로드셀, 외부 초음파 프로브 등과 같은 외부 레벨 감지기도 이용 가능하다.
회수 저장조는 많은 상이한 방식으로 사용될 수 있다.
a - 회수 저장조는, "위험한 폐기물", 즉 가연성, 독성, 부식성 또는 반응성이 있는 폐기물로서 고려될 수 있는 물질은 남겨 두고 단지 용매 및 전구체 잔류물만을 수집하는 데 사용될 수 있다.
b - 회수 저장조는, 공정 용매 및 전구체를 위험하지 않은 범위로 희석시키도록 물, 도데케인(dodecane), 기타 긴 체인 탄화수소 또는 알콜과 같은 불활성 또는 무위험 물질로 부분적으로 충전될 수 있다.
c - 회수 저장조는, 과잉의 용매 및 전구체를 포획하여 물질을 안전하고 위험하지 않게 하도록 활성탄과 같은 흡수 물질로 부분적으로 충전될 수 있다.
이들 옵션 각각은 최종 소비자에 따라 정해지는 것이며, 독성 폐기물법, 지방 관할 및 규칙을 기초로 하고 있다.
저장조들은 서로 연결되어 있고, 일련의 밸브, 압력 변환기, 체크 밸브, 압력 레귤레이터, 및 필요에 따른 기타 구성을 구비하는 매니폴드를 통하여 공정 장비에 연결되어 있다. 이들은 벌크 저장조로 지시된 영역에 설치되어 있다. 헬륨과 같은 불활성 푸시 가스(push gas)를 이용하면, 시스템은, 공정(PROCESS) 저장조가 리필 레벨 이하의 구성 비율로 떨어질 때마다 화학물질을 고정된 공정 저장조로 밀어 넣는다. 충전은 공정 저장조가 설정 가능한 리필 레벨에 도달할 때까지 계속된다. 다음에, 화학물질은 개별적인 레귤레이터를 통해 공급된 푸시 가스 압력을 사용하여 공정 장비로 계속적으로 공급된다.
시스템의 공정 압력은 원거리 또는 근거리 조작자 인터페이스(RLOI, LOI)의 셋업 페이지(setup page)에서 프로그램될 수 있다. 일단 설정되면, 공정 저장조의 유출 압력은 벌크 저장조가 충전(Fill) 모드에 있거나 교체되는 경우에도 변경되지 않는다.
공정 화학물질로부터 푸시 가스를 제거하도록 본 발명의 캐비넷에 탈기 장치가 설치될 수 있다.
본 발명은, 모든 중요 파라미터를 모니터하고 대부분의 유지 보수 기능을 자동으로 제어하는 프로그램 가능한 작동 시스템 및 마이크로컴퓨터로 제어된다. 예컨대, 용매 퍼지 및 누설 검사 조작은 저장조 변경 작업에 속하는 자동 기능이다. 이러한 자동화는 지속성을 개선하고, 통상적인 시스템 작업을 수행하는 데 소요되는 시간 및 노력을 절감한다. 본 발명은 공정 저장조가 공정에 있는 중에 벌크 저장조를 교체할 때에 통상의 작업을 위하여 정지 시간을 제로로 한다.
특허 대상의 용매 퍼지 작업은 순서에 의해 수행되는데, 먼저 작용되는 캐니스터 위의 라인〔피그테일(pigtail)〕에 있는 공정 화학물질이 이하의 바람직한 순서에 따라 컨테이너, 회수 컨테이너 또는 경감 시스템 내로 밀어 넣어진다.
a - 회수를 위해 화학물질을 불어 넣고(약 20 분)
b - 용매를 채우고,
c - 용매를 불어 내고,
d - 용매를 채우고,
e - 용매를 불어 내고,
f - 용매 사이클(용매, 불어내기, 진공)을 적용하고,
g - 사이클 퍼지(불어내기, 진공)를 적용함
용매를 분사하는 세정 작업을 용이하게 하고 공정 라인을 용매로 완전히 충전하도록 진공이 발생된다. 다음에, 용매는 제거되어 회수 용기를 향하고, 진공이 다시 적용되어 잔류하는 미량의 용매를 제거한다. 사용된 용매는 공정 화학물질의 함수로서 변경될 수 있다. 사용된 용매의 요구 조건은, 그 용매가 공정 화학물질과 반응하지 않고 그 공정 화학물질을 완전히 용해시키고, (용매에 의존하여 통상적으로 1 ~ 5분의) 짧은 시간 내에 진공에 의해 완전히 증발될 수 있고, 잔류물을 남기지 않으며, 회수 컨테이너로 도입한 후에 무위험 부산물의 요건을 만족시키는 것이다. 회수 컨테이너는, 용매가 무위험 부산물 요건을 만족시키는 것을 보장하도록 희석제를 포함할 수 있다. 이 희석제는 공정 화학물질과 반응하여 부산물의 안전성을 더욱 개선시키는 침전물을 형성할 수 있다. 그와 같이 처리된 부산물은 소비된 공정 화학물질 및/또는 용매의 재생 및/또는 회수를 위한 슈마허(Schumacher)로 복귀된다. 선택적으로, 이렇게 회수된 용매를 최종 소비자가 폐기할 수 있다.
본 발명은 통상의 작업에 사용된 공정 화학물질의 최대 순도를 보장하도록 설계된다.
메인 시스템의 파워 서플라이는 모든 나라에서 사용할 수 있도록 90 내지 250 VAC에서 자동 전환되는 것이다.
시스템은 소프트웨어 업그레이드 및 기능에 있어서 최대 가변성을 제공하도록 컴퓨터에 의해 제어된다. 미승인자가 주요 작업을 시도하는 것을 패스워드 보호가 방지한다. 동작을 단순화하도록 작동 모드가 디스플레이된다.
비상 정지(EMO) 회로는 표준의 적색 비상 정지 스위치를 포함한 비상 정지를 제공한다. 이러한 EMO 회로는 최종 사용 설비 내의 다른 장비에 연결되어, 단일의 EMO 사건의 작동을 통하여 복수의 장비를 자동으로 용이하게 정지시킬 수 있다. EMO 스위치는 메인 파워 온/오프 스위치로서도 작동한다.
자동 저장조 교환 과정이 제공되어, 공정 화학물질을 오염시키거나 사용자 또는 환경에 악영향을 끼치지 않으면서 화학물질 저장조를 교환하는 능력을 사용자에게 제공한다.
저장조로 안내되는 라인은 저장조 설치를 돕도록 가변성을 갖도록 설계된다. 압력이 경감되어, 저장조의 과압을 방지한다.
본 발명은 산업 환경/안전성 규칙 및 규격을 만족시키거나 초과하도록 설계되어 있다. 캐비넷은 강으로 제조되고, 일체의 스필 격리 용기를 포함한다. 쇼크 또는 스파크를 야기할 수 있는 모든 전원은 절연되어 있으며, 화학물질 캐비넷의 완전히 외측에 마련되어 있다.
공정 장비에 대한 통신이 제공된다. 요구되는 엄격한 구성은 사용되는 공정 장비에 크게 의존한다.
이제 본 발명을 제1 실시예와 관련하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 캐비넷의 일반적인 평면도를 도시하고 있으며, 캐비넷의 내부를 볼 수 있도록 그 전방 도어가 제거되어 있다. 캐비넷(10)은 4개의 측벽과, 상부벽 및 바닥을 구비한다. 캐비넷의 전방측의 도어가 도시되어 있지 않고, 도어에 장착되는 칼라 터치식 공정 제어 스크린도 도시되어 있지 않다. 캐비넷의 전자 제어부(22)가 캐비넷의 상부에 장착되어 있고, 원격으로 접속하여 제어할 수 있다. 벌크 공정 화학물질 컨테이너(12)가 캐비넷의 베이스에 있는 선반(shelf)에, 바람직하게는 유체 함량을 측정하기 위한 스케일(scale) 상에 장착되어 있다. 공정 화학물질은 벌크 컨테이너(12)로부터 캐비넷의 중간 선반, 바람직하게는 스케일에 장착된 공정 컨테이너(14)로 흐른다. 공정 컨테이너는 공정 화학물질로 어느 정도 최소의 충전 레벨로 일정하게 유지되어, 화학물질을 화학 증착(CVD) 장비와 같이 멀리 있는 반도체 제조 장비에 연속적으로 공급하는 반면에, 벌크 컨테이너는 "건조(dry)" 되어, 공정 컨테이너(14)에 요구에 따라 적절한 화학물질이 여전히 공급되는 중에 교체될 수 있다. 벌크 컨테이너(12)로부터 공정 컨테이너(14)로, 뒤이어 사용 지점으로 흐르는 공정 화학물질이 도 2에 상세하게 도시된 공정 라인의 매니폴드(20)에 의해 관리된다. 또한, 공정 라인을 세정하는 용매가 용매 컨테이너(16)에 수용되어 있으며, 그 용매는, 벌크 컨테이너(12)를 교환하거나 공정 컨테이너(14)를 보수할 필요가 있을 때, 또는 공정 라인이 대기에 대해 개방될 필요가 있는 임의의 경우와 같은 세정 공정 중에 매니폴드(20)를 통과한다. 공정 라인에 남아 있는 잔류 공정 화학물질을 함유한 사용 용매는 사용된 용매 회수 컨테이너(18)에 수집되고, 이 컨테이너는 공간 또는 점유 용적을 최소화하고 용량을 최대화하도록 대략 장방형의 컨테이너인 것이 바람직하다. 이 시스템은 저휘발성의 화학물질을 관리 및 분배할 수 있게 하는데, 이러한 저휘발성 화학물질은 단순히 진공 및 캐리어 가스를 적용하여, 심지어 복수 회의 사이클에 의해서도 공정 라인으로부터 용이하게 제거되거나 세정될 수 없다. 화학물질의 분배 및 공정 라인의 세정을 도 2를 참고로 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
도 2를 참고하면, 벌크 컨테이너(12)에 수용된 공정 화학물질은, 밸브(28, 56, 54, 50), 레귤레이터(66, 64), 가압 불활성 가스 공급원(68)을 통하여 공급되는 가압 불활성 캐리어 가스의 작용에 의하여 딥 튜브(24)와 컨테이너 밸브(26)를 통하여 이동한다. 공정 화학물질은 초음파 액체 센서(32), 밸브(30, 34)와, 밸브(40, 38)로의 라인(36)을 통과하며, 여기서 공정 화학물질이 공정 컨테이너(14)를 보충한다. 이들 구성 요소는 제1 매니폴드를 구성한다.
보충 후에 또는 보충 중에, 공정 컨테이너(14)는 밸브(40, 62), 레귤레이터(64) 및 푸시 가스 공급원(68)을 통하여 공급되는 가압 불활성 푸시 가스를 수용한다. 종종 캐리어 가스 또는 가압 가스로 지칭되는 이 가스는 공정 컨테이너(14) 내의 공정 화학물질을 밀어 내어, 공정 화학물질이 CVD 반도체 제조 장비 또는 석영로와 같이 한 종점으로 공급되는지 복수의 종점으로 공급되는지의 여부에 따라 딥 튜브(166), 밸브(88, 90, 92) 및 밸브(142, 144)를 통하여 분배된다. 이들 구성 요소는 제2 매니폴드를 구성한다.
빈 벌크 컨테이너를 충전된 벌크 컨테이너로 교체하는 경우와 같이 벌크 컨테이너(12)를 교체할 필요가 있는 때에, 시스템은 그것의 공정 라인이 벌크 컨테이너 밸브(26, 28)에서 개방되어야 한다. 이를 수행하기 전에, 잔류의 공정 화학물질은 여러 가지 이유로 공정 라인으로부터 제거되어야 한다. 많은 공정 화학물질은 독성이 있으므로, 조작자가 그 물질에 노출되어서는 안된다. 일부 공정 화학물질은 대기 노출에 대해 민감하고, 자연 발화성이 있을 수도 있으며, 오염물, 미립자 또는 부식물을 제공하는 주위의 성분과 반응하여 악영향을 미칠 수도 있다. 이들은 공정 라인을 오염시키거나 공정 라인을 막을 수도 있고, 재기동 후에 공정 화학물질에 수반될 수도 있다. 그러므로, 교체를 위하여 공정 라인을 해체하기 전에 공정 라인을 철저히 세정하는 것이 중요하다. 통상적으로, 산업 분야에서는 단순히 진공과 가압 가스의 사이클이 공정 라인에 적용된다. 그러나, TDMAT와 같이 전술한 저휘발성 화학물질에 있어서는, 이러한 사이클이 충분하지 않다. 그러므로, 저휘발성의 공정 화학물질에 있어서, 발명자들은 대기에 노출되기 전에 공정 라인을 세정하도록 공정 화학물질용 용매를 추가로 사용할 필요가 있다는 것을 발견하였다.
본 발명에서, 먼저 공정 라인은, 밸브(30, 34, 158), 라인(160), 밸브(94), 라인(140), 밸브(138, 136, 134, 132), 체크 밸브(130), 라인(128), 용매 회수 컨테이너(18), 체크 밸브(164), 라인(162), 라인(74), 라인(72), 밸브(76), 초음파 센서(84) 및 배기원(86)을 통하여 가압 해제된다. 공정 화학물질의 제거에 후속하여, 퍼지 가스는, 질소 퍼지 가스 공급원(148)으로부터 압력 릴리이프 밸브(150), 압력 레귤레이터(146), 라인(152), 밸브(154, 156), 밸브(48, 46, 44, 42) 및 밸브(26)를 통과하여 공정 라인 내의 공정 화학물질을 벌크 컨테이너(12)로 복귀시키고, 또한 초음파 센서(32), 밸브(30, 34, 158), 라인(160), 밸브(94), 라인(140), 밸브(138, 136, 134, 132), 체크 밸브(130), 라인(128), 용매 회수 컨테이너(18), 체크 밸브(164), 라인(162), 라인(74), 라인(72), 밸브(76), 초음파 센서(84) 및 배기원(86)을 통과하는데, 이 경우 용매 회수 컨테이너(18)는 공정 라인의 일부로부터 공정 화학물질을 수용하는 데 사용된다. 체크 밸브(78)는 밸브(80)를 통하여 공정 컨테이너(14)를 가압 해제시키는 다른 경로를 제공한다. 공정 컨테이너(14)는 압력 게이지(82)에 의하여 압력을 표시한다.
마찬가지로, 압력 해제 및 가압 가스에 의한 퍼지 후에, 라인을 밸브(50, 54, 56, 48, 46, 44, 42)를 포함한 푸시 가스 공급원(68)에 노출시켜 더욱 순환시킨다. 푸시 가스를 압력 게이지(52)에 의해 모니터링할 수 있다. 사이클로 지칭되는 배기, 진공 및 푸시 가스에 대한 다중 관리를 수행하여, 공정 라인으로부터 가능한 한도로 잔류의 공정 화학물질을 제거한다. 그러나, 적합한 시간 내에 공정 화학물질을 적정한 레벨로 제거하기 위하여, 저휘발성 공정 화학물질에 용매를 사용할 필요가 있다.
용매는, 예컨대 벌크 컨테이너를 교체하는 때에, 공정 컨테이너를 보수하는 때에, 또는 공정 라인의 일부를 보수할 필요가 있을 때와 같이 어떤 공정 라인이 개방되거나 분해될 필요가 있는가에 따라 다양한 영역의 매니폴드(20)에 유입될 수 있다. 용매는 용매 컨테이너(16)에 수용되어 있다. 용매는 공정 화학물질을 공정 컨테이너 또는 벌크 컨테이너로부터 제거하는 것과 동일한 방식으로 분배된다. 가압 불활성 가스를 포함한 푸시 가스가 푸시 가스 공급원(68)으로부터 레귤레이터(64, 66), 밸브(50, 54, 56)를 통하여, 밸브(108)에 연결되는 라인(110)을 통하여 도입된다. 푸시 가스는 용매 컨테이너(16)의 헤드 스페이스를 가압하여, 용매를 딥 튜브(112)의 위쪽 바깥으로 밀어낸다.
벌크 컨테이너(12)로부터 나오는 공정 라인을 세정하기 위하여, 용매는 용매 컨테이너(16)로부터, 딥 튜브(112), 밸브(104), 폐쇄된 교차 밸브(106)의 면을 지나서, 라인(102), 밸브(100, 98), 라인(96), 밸브(60), 라인(58), 밸브(44, 42, 30, 34, 158), 라인(160), 밸브(94), 라인(140), 밸브(138, 136, 134, 132), 체크 밸브(130) 및 라인(128)을 통과하여 용매 회수 컨테이너(18)로 보내진다. 용매 컨테이너는 체크 밸브(126)를 통하여 배기될 수 있다. 이 공정 중에, 용매는 그것이 통과하는 라인 및 밸브로부터 낮은 증기압의 공정 화학물질을 제거한다. 배기, 푸시 가스, 진공의 추가의 사이클 후에, 벌크 컨테이너는, 임의의 공정 화학물질이 대기로 방출되거나, 대기의 성분이 그 추가의 사이클이 없으면 공정 라인에 남아 있을 수 있는 낮은 증기압의 공정 화학물질과 반응하는 문제 없이 밸브(26, 28)에서 시스템으로부터 결합 해제될 수 있다.
용매의 사용으로 인하여, 접속 해제 중에 공정 라인을 상당한 정도로 세정하는 데 필요한 시간을 줄인다. 용매 지원이 없는 세정 작업에는 공정 화학물질에 따라 일/시간이 걸린다. 용매 지원이 있는 경우에는, 세정이 각각 몇 시간/분으로 줄어들 수 있다. 이러한 빠른 교체 타이밍은 사용자에게 상당한 이점을 제공하는데, 이는 신속한 교체 타이밍이 없이 생산될 수 있는 반도체 칩의 가치와 임의의 반도체 칩 제조 장비의 주어진 자본 비용에 대한 생산성을 유지하는 데에 많은 비용이 들기 때문이다.
용매는, 밸브(28, 56, 54)와, 체크 밸브(70)를 포함한 배기원(86) 및 푸시 가스 공급원(68)으로부터 나오는 라인을 포함하는 벌크 컨테이너(12)의 매니폴드의 좌측을 세정하는 데 사용되지 않는다. 그러므로, 용매는 밸브(30, 56) 사이의 교차 라인(crossover line)을 통과하지 않는다. 용매는 벌크 컨테이너에 부속되는 매니폴드의 좌측을 세정하는 데에는 필요없는데, 이는 저휘발성 공정 화학물질이 매니폴드의 그 부분에 대해서는 노출되지 않기 때문이다. 그러므로, 용매는 밸브(30, 56) 사이의 교차 라인 내로 도입되지 않는다.
용매는 공정 컨테이너(14)로부터의 라인을 세정하는 데 사용될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 용매는 용매 컨테이너(16)로부터 밸브(60)에 공급될 수 있다. 소비되거나 사용된 용매로서 용매 회수 컨테이너(18)에 저장되기 전에, 용매는 밸브(60)로부터 밸브(62), 밸브(40), 밸브(38), 밸브(88, 90, 92, 142, 144, 134, 132), 체크 밸브(130) 및 라인(128)을 통과한다.
세정 사이클 중에 진공원(114)으로부터 초음파 액체 센서(116), 밸브(118, 90, 88)를 통하여 공정 컨테이너(14)에 진공이 발생하거나, 진공원(114)으로부터 라인(120), 압력 게이지(122), 라인(124), 및 벌크 컨테이너(12)용 밸브(30)를 통 하여 벌크 컨테이너(12)에 진공이 발생하거나, 이들 두 컨테이너 모두에 진공이 발생한다.
용매는 밸브(98, 100)에 연관된 용매 출구를 통하여 하류의 반도체 제조 장비(도시 생략)로 공급될 수도 있다. 용매는 밸브(142, 144) 및 용매 복귀 라인(128)과 연관된 공정 화학물질 출구를 통하여, 또는 밸브(132)와 체크 밸브(130) 사이의 라인에 연결되는 선택적인 외부 라인을 통하여 용매 회수 컨테이너(18)로 복귀될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 다른 중요한 양태는 저휘발성 공정 화학물질로 적셔지는 밸브의 기하형상이다. 데드스페이스로서 알려진, 화학물질을 제거하기가 특히 어려운 영역을 없애기 위하여, 공정 화학물질로 적셔지는 밸브는 다이어프램 밸브로서 설계된다. 다이어프램은 오목측과 볼록측이 있는 메니스커스(meniscus) 단면 형상의 얇은 가요성 금속막이다. 이 금속막은 밸브 기능을 제공하도록 밸브 시트에 대하여 작동한다.
다이어프램 밸브가 도 3에 잘 도시되어 있다. 도 3은 복수 포트의 밸브를 도시하고 있으며, 다이어프램 밸브 중 하나가 그것의 공압식 액츄에이터와 함께 도시되어 있다. 다이어프램 밸브(194)는 오목측이 밸브 시트(190)에 맞닿는 다이어프램(192)을 구비하여, 중앙 포트(188)와 축방향 채널(186)로부터 출구(174)로의 흐름을 제어한다. 다이어프램(192)이 커플러(198)에 의해 밸브 시트(172)의 적소에 유지되고, 상기 커플러는 축방향 부재(196)를 구속한다. 축방향 부재(196)를 관통하는 축방향 제어 로드(200)가 다이어프램(192)에 맞물려서 공압 하우징(202)의 공압 작용에 따라 상기 다이어프램을 개방 또는 폐쇄할 수 있으며, 공압 하우징은 스프링(208)을 거스르게 동작하는 배플(206)에 작용하는, 공압 라인(210) 및 홈(204)으로부터의 공압을 수용한다. 공압이 스프링(208)을 극복하여 다이어프램(192)을 밸브 시트(190)로부터 분리시켜, 공정 화학물질이 밸브(194)를 통하여 흐를 수 있게 될 때까지, 스프링(208)은 다이어프램(192)을 밸브 시트(190)에 대해 밀봉 상태로 유지한다.
라인(174)으로 표시되는 하류측에 대향하는 밸브 시트(190)측이 용이하게 세정된 다이어프램 밸브(194)의 측면이다. 이는 밸브 시트 또는 "세정측"이 표면적과 데드 스페이스를 최소화하기 때문이다.
밸브(194)에 인접하게 직렬의 다이어프램 밸브(176)가 도시되어 있다. 다이어프램 밸브(176)는 다이어프램(178)을 구비하고, 이 다이어프램은 밸브 시트(180)에 맞닿아서 채널(186)/구멍(188)과 공정 라인(170) 사이의 흐름을 제어하며, 상기 공정 라인은 다이어프램 밸브(176)의 구멍(182)에서 종결된다. 데드 스페이스의 문제가 있을 수 있는 영역은 다이어프램의 오목면 아래와 밸브 시트(180)의 하류이다. 밸브(176)의 다른 부분은 도시되어 있지 않지만, 밸브(194)와 유사하다.
다이어프램 밸브(194) 구조를 전체 장치의 공정 화학물질로 적셔지는 밸브에 사용하여, 공정 화학물질이 고착되는 데드 스페이스를 최소화함으로써 신속하고 철저한 세정이 용이하게 된다. 예컨대, 밸브(92)는 그것의 세정측이 제2 매니폴드를 향하는 다이어프램 밸브이다. 이로 인하여, 공정 라인이 제2 매니폴드에 대한 유지 보수 기능을 수행하기 위하여 접속 해제될 때 세정이 용이하게 된다.
본 발명의 추가의 특징은 트리클 퍼지 공급원(148), 릴리이프 밸브(150), 압력 레귤레이터(146), 밸브(154) 및 밸브(156)로부터의 질소를 이용한 트리클 퍼지를 사용하는 것이며, 이 밸브는 트리클 퍼지를 시스템의 여러 부분에 분배하여 의도하지 않은 시스템의 임의의 특정 부분에서 화학물질이 쌓이는 것을 방지한다. 트리클 퍼지는 라인(74)과 오리피스(152)를 통하여 배기부에 연결될 수도 있다.
용매는, 용매를 공정 화학물질로부터 증발시킴으로써 용매를 공정 화학물질로부터 분리하여 용매 회수 컨테이너(18) 내의 공정 화학물질로부터 제거되거나 분리될 수 있으며, 상기 증발은 용매를 통과하는 수반 가스에 의한 것, 상기 용매에 열을 적용하는 것, 상기 용매에 진공을 적용하는 것, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택한 단계에 의해 수행된다.
본 발명을 하나 이상의 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 있지만, 본 발명의 전체 범위는 이하의 청구범위로 확정되어야 한다.
본 발명은 낮은 증기압의 공정 화학물질을 효과적으로 공급하는 공급 방법 및 장치를 제공하며, 이 공급 방법 및 장치는 배기, 푸시 가스, 진공, 용매 및 다이어프램 밸브의 사용을 조합함으로써 용이하게 세정되며, 여기서 표면은 공정 화학물질로 적셔진다. 이는, 벌크 컨테이너의 교체 또는 다른 유지 보수와 같이 공정 라인이 대기에 대해 개방되는 작동 정지 시간을 상당히 감소시킨다. 본 발명에 따르면, 작동 정지 시간을 일/시간으로부터 시간/분으로 각각 감소시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하고, 그 화학물질을 반도체 제조용 공정 장비로 공급하기 위한 장치로서,
    a) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하는 벌크 컨테이너와,
    b) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 공정 장비로 공급하는 공정 컨테이너와,
    c) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 벌크 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 통하여 상기 공정 컨테이너로 공급하는 제1 매니폴드로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측은 상기 벌크 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 제1 매니폴드와,
    d) 낮은 증기압의 공정 화학물질을 위한 소정량의 용매를 담고 있고, 상기 제1 매니폴드와 유체 흐름으로 연결되는 용매 컨테이너와,
    e) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 공정 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 통하여 상기 공정 장비로 공급하는 제2 매니폴드로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측은 상기 제1 매니폴드로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 제2 매니폴드와,
    f) 진공원과,
    g) 가압 불활성 가스 공급원과,
    h) 상기 벌크 컨테이너 및 상기 공정 컨테이너로부터의 공정 화학물질의 흐름과, 상기 용매 컨테이너로부터의 용매의 흐름을 제어하는 콘트롤러로서, 진공, 가압 가스 및 용매를 적용하는 일련의 세정 사이클을 통하여 상기 매니폴드를 세정하도록 제1 및 제2 매니폴드를 순환시키는 것인 콘트롤러
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 매니폴드는 서로 연결되어 있고, 배기원(source of venting)에도 연결되어 있는 것인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 용매 컨테이너 및 공정 장비에 용매 라인이 연결되어, 용매가 공정 장비로 흐르는 것인 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공정 장비로 흐르는 용매가 제2 매니폴드로 복귀하는 것인 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 매니폴드에 용매 회수 컨테이너가 연결되어, 상기 용매 컨테이너로부터 상기 매니폴드를 통하여 흐르는 용매를 회수하는 것인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용매 컨테이너는 상기 제2 매니폴드에 유체 흐름으로 연결되어 있는 것인 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 매니폴드는 초음파 액체 센서를 구비하여 상기 매니폴드 내의 임의의 용매를 검출하는 것인 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 매니폴드는 초음파 액체 센서를 구비하여 벌크 컨테이너가 비어 있는 때를 결정하는 것인 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 매니폴드는 불활성 가스의 트리클 퍼지(trickle purge) 공급원을 구비하여 상기 공정 화학물질과 상기 매니폴드의 대기 노출을 방지하는 것인 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질은, 테트라디메틸아미노티타늄(TDMAT), 테트라디에틸아미노티타늄(TDEAT), 탄탈륨 펜타에톡사이드(TAETO), TiCl4, 구리 퍼플루오로아세틸아세토네이트-트리메틸비닐실란, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 장치.
  11. 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하고, 그 화학물질을 반도체 제조용 공정 장비로 공급하기 위한 공정으로서,
    a) 소정량의 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 벌크 컨테이너에 제공하는 단계와,
    b) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 벌크 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 갖는 제1 매니폴드를 통하여 공정 컨테이너로 주기적으로 공급하는 단계로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 상기 벌크 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 단계와,
    c) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 공정 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 갖는 제2 매니폴드를 통하여 공정 장비로 주기적으로 공급하는 단계로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 상기 공정 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 단계와,
    d) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 위한 소정량의 용매를 용매 컨테이너에 제공하는 단계와,
    e) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질이 상기 제1 또는 제2 매니폴드로 공급되지 않을 때 상기 용매를 상기 제1 또는 제2 매니폴드로 주기적으로 공급하여, 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 매니폴드로부터 제거하고, 그 공정 화학물질을 용매 회수 컨테이너에 저장하는 것인 단계
    를 포함하는 공정.
  12. 제11항에 있어서, 상기 용매를 상기 제1 매니폴드에 공급하기 전에 진공과 가압 가스를 상기 제1 매니폴드에 연속적으로 적용하는 것인 공정.
  13. 제11항에 있어서, 상기 용매를 상기 제2 매니폴드에 공급하기 전에 진공과 가압 가스를 상기 제2 매니폴드에 연속적으로 적용하는 것인 공정.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 매니폴드는 진공과 가압 가스의 연속적인 적용 전에 배기되는 것인 공정.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2 매니폴드는 진공과 가압 가스의 연속적인 적용 전에 배기되는 것인 공정.
  16. 제12항에 있어서, 상기 가압 가스는, 그 가압 가스를 상기 벌크 컨테이너의 유입 밸브와 접촉시킴으로써 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 벌크 컨테이너로부터 상기 제1 매니폴드를 통하여 상기 공정 컨테이너로 공급하기 위한 힘을 제공하고, 상기 용매는 상기 유입 밸브와 접촉하지 않는 것인 공정.
  17. 제11항에 있어서, 상기 제1 매니폴드 내의 공정 화학물질을 초음파 액체 센서에 의해 검출하는 것인 공정.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제1 매니폴드는 그것을 통하여 흐르는 불활성 가스의 트리클 퍼지 공급원을 구비하여, 상기 공정 화학물질과 상기 매니폴드의 대기 노출을 방지하는 것인 공정.
  19. 제11항에 있어서, 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질은, 테트라디메틸아미노티타늄(TDMAT), 테트라디에틸아미노티타늄(TDEAT), 탄탈륨 펜타에톡사이드 (TAETO), TiCl4, 구리 퍼플루오로아세틸아세토네이트-트리메틸비닐실란, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 공정.
  20. 낮은 증기압의 공정 화학물질을 저장하고, 그 화학물질을 반도체 제조용 공정 장비로 공급하기 위한 공정으로서,
    a) 소정량의 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 벌크 컨테이너에 제공하는 단계와,
    b) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 벌크 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 갖는 제1 매니폴드를 통하여 공정 컨테이너로 주기적으로 공급하는 단계로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 상기 벌크 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 단계와,
    c) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 공정 컨테이너로부터 하나 이상의 다이어프램 밸브를 갖는 제2 매니폴드를 통하여 공정 장비로 주기적으로 공급하는 단계로서, 상기 다이어프램 밸브의 밸브 시트측이 상기 공정 컨테이너로부터 분리될 수 있는 매니폴드의 부분을 향하는 것인 단계와,
    d) 가압 가스를 상기 제1 매니폴드에 한번 이상 적용함으로써 잔류의 공정 화학물질을 상기 제1 매니폴드로부터 용매 회수 컨테이너로 제거하는 단계와,
    e) 진공과 가압 가스를 상기 제1 매니폴드에 연속적으로 적용하는 단계와,
    f) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 위한 소정량의 용매를 용매 컨테이너에 제공하는 단계와,
    g) 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질이 상기 제1 매니폴드로 공급되지 않을 때 상기 용매를 상기 제1 매니폴드로 주기적으로 공급하여, 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 상기 매니폴드로부터 제거하고, 그 공정 화학물질을 용매 회수 컨테이너에 저장하는 것인 단계와,
    h) 상기 벌크 컨테이너를 상기 제1 매니폴드로부터 분리하고, 그 벌크 컨테이너를 상기 낮은 증기압의 공정 화학물질을 담고 있는 다른 벌크 컨테이너와 교체하는 단계
    를 포함하는 공정.
  21. 삭제
  22. 제2항에 있어서, 벌크 콘테이너와 공정 컨테이너 중 어느 하나 또는 양 컨테이너 모두는 진공원과 배기원 중 어느 하나 또는 양자 모두에 배플을 구비하고, 이 배플은 직각 튜브, "티(tee)" 피팅, 스크린/메시 조립체, 필터 또는 이들 조합에서 선택되는 것인 장치.
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