KR100646414B1 - 다수의 약액들을 공급하는 약액 공급 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

다수의 약액들을 공급하는 약액 공급 시스템 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서 다수의 약액들을 공급하는 약액 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 약액 공급 시스템은, 다수의 약액들을 각각 공급하는 다수의 약액 공급부와, 약액 공급부들 각각에 연결되는 이송 라인들과, 이송 라인들로부터 약액들을 받아서 약액들을 혼합하여, 약액들의 혼합액을 공급하는 하나의 공급 라인과, 이송 라인들에 각각 구비되어 약액들의 유량을 각각 조절하는 조절 밸브와, 조절 밸브와 공급 라인 사이에 구비되어 약액들의 유량을 각각 측정하는 유량계와, 유량계로부터 측정된 유량의 데이터를 피드백하여 조절 밸브를 조절하는 전공 레귤레이터 및, 혼합 비율에 대응하여 약액 공급부의 유량을 설정하고, 피드백된 데이터를 모니터링하여 전공 레귤레이터를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 각 약액들의 유량을 모니터링하여 농도를 조절하고, 혼합액의 온도 조절은 순수와 상기 핫 순수의 유량을 상호 조절하여 상기 혼합액의 온도를 조절한다.
반도체 제조 설비, 약액 공급 시스템, 혼합액, 농도 제어, 온도 제어

Description

다수의 약액들을 공급하는 약액 공급 시스템 및 그의 제어 방법{SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR SUPPLYING CHEMICAL}
도 1은 일반적인 약액 공급 시스템의 구성을 도시한 도면;
도 2는 도 1에 도시된 약액 공급 시스템의 약액 공급 수순을 도시한 흐름도;
도 3은 본 발명에 따른 약액 공급 시스템의 구성을 도시한 도면; 그리고
도 4는 본 발명에 따른 약액 공급 시스템의 농도 및 온도 제어를 위한 약액 공급 수순을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 약액 공급 시스템 102 : 약액 공급부
104 : 순수 공급부 106 : 핫 순수 공급부
105 ~ 109 : 이송 라인 108 ~ 112 : 조절 밸브
114 ~ 118 : 유량계 120 ~ 124 : 전공 레귤레이터
126 : 공급 라인 128 : 제어부
130 : 온도계
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다수의 약액들을 혼합하고, 그 혼합액의 농도 및 온도를 조절하여 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 장치로 공급하는 약액 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 습식 식각 공정, 세정 공정은 다수의 약액들을 일정한 혼합 비율로 혼합한 혼합액을 사용한다.
다수의 약액들(예컨대, 약액, 순수 등)을 일정한 비율로 혼합하여 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 장치로 공급하기 위한 일반적인 약액 공급 시스템(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 약액 공급부(2 ~ 6)들로부터 각 약액들을 혼합 비율에 적합한 양을 혼합 탱크(20)로 각각 공급한다. 이 때, 약액 공급은 혼합 탱크(20)로 약액을 공급하는 이송 라인들에 각각 구비되는 조절 밸브들로 유량을 조절하고, 유량계(12 ~ 16)들을 통하여 각 약액의 공급 유량을 측정한다.
약액 공급시, 혼합 탱크(20)의 적정 레벨로 약액들이 채워지면, 순환 펌프(22)를 이용하여 약액들을 혼합한다. 이 때, 히터 장치(24)를 통하여 혼합액을 적정 온도로 가열하여 처리 장치(26)에서 사용될 혼합액의 온도를 조절한다. 온도가 조절되면, 다시 혼합 탱크(20)로 가열된 혼합액을 공급한다. 혼합액의 농도가 스펙(SPEC)에 어긋나게 되면, 혼합 탱크(20)에 있는 혼합액을 드레인하고, 액 교환을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 약액 공급 시스템(도 1의 10)은 단계 S50에서 혼합 비율에 따른 각 약액들을 유량계(12 ~ 16)로 측정하여 적정의 유량을 공급하도록 조절 밸브를 조절한다.
단계 S52에서 다수의 약액 공급부(2 ~ 6)들로부터 각 약액들을 혼합 비율에 적합한 양을 혼합 탱크(20)로 각각 공급한다. 단계 S54에서 혼합 탱크(20)의 적정 레벨로 약액들이 채워지면, 순환 펌프(22)를 이용하여 약액들을 순환하여 혼합한다. 단계 S56에서 히터 장치(24)를 통하여 혼합액을 적정 온도로 가열하여 처리 장치(26)에서 사용될 혼합액의 온도를 조절한다. 온도가 조절되면, 다시 혼합 탱크(20)로 가열된 혼합액을 공급한다. 단계 S58에서 혼합액의 농도가 스펙(SPEC)에 적합한지를 판별한다. 판별 결과, 스펙에 적합하지 않으면, 이 수순은 단계 S62로 진행하여 혼합 탱크(20)에 있는 혼합액을 드레인하고, 액 교환을 한다.
그리고 판별 결과, 스펙에 적합하면, 이 수순은 단계 S60으로 진행하여 처리 장치로 혼합액을 공급한다.
상술한 기존의 약액 혼합 및 공급 방식은 일정량의 약액을 항상 보유하고 있어야 하기 때문에 혼합 탱크가 필요하며, 순환시켜 혼합, 온도 조절이 되므로 순환 펌프가 필요하다. 따라서 기존의 약액 공급 장치는 혼합 탱크, 순환 펌프 및 히터 장치 등과 그에 따른 이송 및 공급 라인 등 부피가 큰 하드웨어가 구비되므로, 약액 혼합, 공급 및 세정 과정이 복잡하며, 약액 공급 시스템의 설치 공간이 큰 단점이 있다. 또한, 혼합 탱크의 일정 레벨이 채워져야만 혼합액을 공급하기 때문에 연속적으로 약액의 공급이 어렵다. 그러므로 약액 교환시 약액 공급을 위한 많은 시간이 소요되며, 오랜 시간 동안 약액을 사용하지 않을 경우, 드레인되는 약액이 다량으로 발생되는 등 여러 가지 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 약액들을 혼합하여 처리 장치로 연속적으로 공급하기 위한 약액 공급 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 약액들을 혼합하여 처리 장치로 연속적으로 공급하도록 혼합액의 농도 및 온도를 제어하는 약액 공급 시스템의 제어 방법을 구현하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 다수의 약액들을 혼합하여 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 장치로 공급하는 약액 공급 시스템은, 다수의 약액들을 각각 공급하는 다수의 약액 공급부와; 상기 약액 공급부들 각각에 연결되는 이송 라인들과; 상기 이송 라인들로부터 상기 약액들을 받아서 상기 약액들을 혼합하여 상기 처리 장치로 상기 약액들의 혼합액을 공급하는 하나의 공급 라인과; 상기 이송 라인들에 각각 구비되어 상기 약액들의 유량을 각각 조절하는 조절 밸브들과; 상기 조절 밸브와 상기 공급 라인 사이에 구비되어 상기 약액들의 유량을 각각 측정하는 유량계들과; 상기 유량계로부터 상기 측정된 유량의 데이터를 피드백하여 상기 조절 밸브를 조절하는 전공 레귤레이터들 및; 상기 처리 장치에서 사용될 상기 약액들의 혼합 비율에 대응하여 상기 약액 공급부의 유량을 설정하고, 상기 피드백된 데이터를 모니터링하여 상기 전공 레귤레이터를 제어하는 제어부를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 약액 공급부는; 상기 처리 장치 로 순수를 공급하는 순수 공급부 및; 상기 처리 장치로 핫 순수를 공급하는 핫 순수 공급부를 포함하되; 상기 제어부는 상기 순수와 상기 핫 순수의 유량을 상호 조절하여 상기 혼합액의 온도를 조절한다. 이 때, 상기 공급 라인은 상기 혼합액의 온도를 측정하는 온도계를 더욱 구비한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 공급 라인의 상기 혼합액의 농도가 상기 혼합 비율에 적합하지 않으면, 상기 공급 라인의 상기 혼합액을 드레인하도록 제어한다. 또한, 상기 제어부는 상기 공급 라인의 상기 혼합액이 상기 혼합 비율에 적합한지를 상기 혼합액의 농도를 모니터링하여 상기 전공 레귤레이터를 더욱 제어한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 다수의 약액들을 혼합하여 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 장치로 공급하는 약액 공급 시스템의 제어 방법은, 상기 다수의 약액들을 상기 처리 장치에서 사용되는 약액들의 혼합 비율에 대응하여 상기 약액들의 유량을 각각 설정하는 단계와; 상기 설정된 유량에 대응하여 상기 약액들이 공급되는지를 모니터링하는 단계와; 상기 모니터링된 데이터로부터 상기 약액들의 유량이 상기 혼합 비율에 적합한지를 판별하는 단계 및; 상기 혼합 비율에 적합하면, 상기 혼합액을 상기 처리 장치로 공급하는 단계를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 판별 결과, 상기 혼합 비율에 적합하지 않으면, 상기 모니터링된 데이터를 피드백하여 상기 약액들의 유량을 조절하는 단계를 더 포함한다. 여기서 상기 혼합 비율에 적합하지 않으면, 상기 공급 라인의 상기 혼합액을 드레인한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 공급하는 단계는; 상기 혼합액이 온도를 모니터링하는 단계와, 상기 모니터링된 데이터를 이용하여 상기 약액들 중 순수 및 핫 순수의 유량을 상호 조절하는 단계를 더 포함한다. 또, 상기 공급하는 단계는; 상기 혼합액을 하나의 공급 라인을 통해 상기 처리 장치로 공급한다.
따라서 본 발명에 의하면, 하나의 공급 라인을 이용하여 약액들을 혼합하고, 혼합된 약액의 농도 및/또는 온도를 모니터링하여 각 약액의 유량을 조절하여 즉각적이고 연속적으로 약액을 공급한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 약액 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 약액 공급 시스템(100)은 다수의 약액 공급부들(102 ~ 106)와, 이송 라인들(105 ~ 109)과, 조절 밸브들(108 ~ 112)과, 유량계들(114 ~ 118)과, 전공 레귤레이터들(120 ~ 124)과, 하나의 공급 라인(126)과, 온도계(130) 및 제어부(128)를 포함한다. 그리고 상기 약액 공급 시스템(100)은 예컨대, 반도체 제조 공정 중 습식 식각 및 세정 공정을 처리하는 처리 장치로 상기 약액들의 혼합액을 공급(132)한다.
상기 약액 공급부들(102 ~ 106)은 다수의 약액들을 예컨대, 적어도 하나의 약액(102)과, 순수(104) 및 핫 순수(106)를 각각 공급한다.
상기 이송 라인들(105 ~ 109)은 각각 상기 약액 공급부들(102 ~ 106)과 상기 공급 라인(126)에 연결된다.
상기 조절 밸브들(108 ~ 112)은 상기 이송 라인들(105 ~ 109) 각각에 구비되어 상기 전공 레귤레이터(120 ~ 124)에 의해 각각의 약액들의 유량을 조절한다.
상기 유량계들(114 ~ 118)은 상기 이송 라인들(105 ~ 109) 각각에 구비되어, 상기 조절 밸브(108 ~ 112)로부터 공급되는 상기 약액들 각각의 유량을 측정하고, 측정된 데이터를 상기 전공 레귤레이터들(120 ~ 124)과 상기 제어부(128)로 제공한다.
상기 전공 레귤레이터들(120 ~ 124)은 상기 조절 밸브(108 ~ 112)와 상기 유량계(114 ~ 118) 사이를 상기 이송 라인(105 ~ 109)과 각각 병렬로 구비하고, 상기 유량계(114 ~ 118)로부터 측정된 데이터와, 상기 제어부(128)의 제어를 받아서 상기 조절 밸브(108 ~ 112)의 공압을 조절한다.
상기 공급 라인(126)은 상기 이송 라인들(105 ~ 109)과 연결되고, 상기 약액 공급부들(102 ~ 106) 각각으로부터 해당 약액들을 공급받아서 혼합하고, 혼합된 약액 즉, 혼합액을 처리 장치로 공급(132)한다.
상기 온도계(130)는 상기 공급 라인(126)과 처리 장치 사이에 구비되며, 상기 공급 라인(126)의 혼합액의 온도를 측정하여 상기 제어부(128)로 제공한다.
그리고 상기 제어부(128)는 상기 유량계(114 ~ 118)와 상기 온도계(130)로부터 측정된 데이터를 받아서, 상기 약액 공급부들(102 ~ 106)로부터 각각 공급되는 유량이 혼합 비율에 적합한지를 판별하고, 상기 공급 라인(126)의 혼합액이 처리 장치에서 사용되는 적정의 온도를 갖는 혼합액인지를 판별한다. 그리고 혼합 비율 또는 온도에 적합한 혼합액이 아니면, 상기 전공 레귤레이터들(120 ~ 124)을 각각 제어하여 상기 조절 밸브들(108 ~112)의 개폐량을 제어한다.
구체적으로 상기 제어부(128)는 적어도 하나의 약액과 순수 및 핫 수순의 혼합 비율에 따라 유량을 설정하고, 각각의 약액 공급부(102 ~ 106)로부터 해당 약액들을 공급한다. 이 때, 각각의 약액 공급부(102 ~ 106)로부터 일정한 유량을 제어하기 위하여 유량계(114 ~ 118)로부터 측정된 데이터를 피드백하여 전공 레귤레이터(120 ~ 124)를 통해 공압을 조절해서 조절 밸브(108 ~ 112)의 개폐량을 제어한다. 또한, 원하는 혼합액의 온도를 조절하기 위하여, 상기 제어부(128)는 순수(104)와 핫 순수(106)의 유량을 상호 조절한다. 이 때, 온도 조절을 위한 순수와 핫 순수의 유량 조절은 상술한 바와 같이, 적어도 하나의 다른 약액의 유량을 제어하는 방법과 동일하게 처리된다. 즉, 순수 및 핫 순수의 약액 공급부(104, 106)로부터 설정된 유량을 공급시, 해당 유량계(116, 118)로부터 측정된 데이터를 피드백하여 전공 레귤레이터(122, 124)에 의해 공압을 조절해서 조절 밸브(110, 112)의 개폐량을 제어한다. 그리고 상기 제어부(128)는 약액 공급시, 초기에 혼합액의 농도 및/또는 온도가 설정된 혼합액이 아니면, 그 혼합액은 드레인(134)하고, 적정 농도 및/또는 온도의 혼합액은 처리 장치로 공급(132)되도록 제어한다.
계속해서 도 4는 본 발명에 따른 약액 공급 시스템의 농도 및 온도 제어를 위한 약액 공급 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 상기 약액 공급 시스템(100)의 제반 동작을 제어하는 상기 제어부(128)가 처리하는 것으로, 이는 상기 제어부(128)의 메모리 장치(미도시됨)에 저장된다.
도 4를 참조하면, 상기 약액 공급 시스템(100)은 단계 S150에서 각 약액 공급부들(102 ~ 106)로부터 각 약액들을 처리 장치에서 필요로 하는 혼합액의 설정 비율 및 설정 온도에 따라 유량을 조절, 공급한다. 단계 S152에서 공급되는 각 약액의 유량이 혼합 비율에 적합한지를 모니터링하기 위하여 유량계(114 ~ 118)로 각 약액의 유량을 측정한다.
단계 S154에서 측정된 데이터를 모니터링한 결과, 적어도 어느 하나의 약액이 유량 조절이 필요한지를 판별한다. 판별 결과, 각 유량이 혼합 비율에 적합하여 유량 조절이 필요하지 않으면, 이 수순은 단계 S156으로 진행하여, 공급 라인(126)의 혼합액의 온도를 측정하여 온도 조절이 필요한지를 판별한다. 그리고 판별 결과, 각 유량이 혼합 비율에 적합하지 않아서 유량 조절이 필요하면, 이 수순은 단계 S162로 진행하여, 유량 조절이 필요한 해당 약액의 측정 데이터를 피드백하여 조절 밸브(108 ~ 112)를 조절하고, 상기 단계 S152로 진행한다.
다시 단계 S156에서 공급 라인(126)의 혼합액의 온도 조절이 필요하면, 이 수순은 단계 S158로 진행하여, 순수와 핫 순수의 유량을 상호 조절하여 혼합액의 온도를 조절한다. 이 때, 상기 단계 S162와 단계 S158의 경우가 발생되면, 현재 상기 공급 라인(126)에 있는 혼합액은 드레인하도록 제어한다. 여기서 약액의 드레인 량은 공급 라인(126)으로 약액 공급시, 농도 및/또는 온도 보정에 따른 최소의 혼합액 만을 드레인한다.
그리고 단계 S160에서 각 약액의 유량이 혼합 비율에 적합하고, 공급 라인(126)의 혼합액 온도가 적합하다고 판별되면, 공급 라인(126)의 혼합액을 처리 장치로 공급한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 공급 시스템(100)은 약액의 혼합이 하나의 공급 라인(126)에서 이루어지며, 약액의 공급은 각 약액 공급부(102 ~ 106)로부터 공급 라인(126)을 통해 처리 장치로 실시간으로 공급된다. 이 때, 약액의 공급은 각각의 약액 공급부(102 ~ 106)의 원압에 의해 공급되므로, 약액들을 순환 및 공급하기 위한 순환 펌프가 필요하지 않다. 또한, 각 약액들의 혼합을 위한 혼합 탱크가 필요하지 않으며, 혼합액의 온도 조절은 순수와 핫 순수의 비율 즉, 공급 유량으로 상호 조절되므로 대용량의 히터 장치가 필요하지 않다. 따라서 본 발명은 약액 공급 시스템(100)의 소형화가 가능하다.
그리고 상기 약액 공급 시스템(100)은 공급 초기에 각각의 약액 공급부(102 ~ 106)로부터 공급 라인(126)으로 약액 공급시, 농도 및/또는 온도 보정에 따른 최소의 혼합액 만을 드레인한다. 또한, 혼합액을 실시간으로 공급함으로써, 약액의 교환없이 즉각적이고, 연속적인 약액 공급이 가능하며, 이송 라인 및 공급 라인의 세정 및 유지 보수가 용이하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 공급 시스템은 하나의 공급 라인을 이용하여 약액들을 혼합하고, 혼합된 약액의 농도 및/또는 온도를 모니터링하여 각 약액의 유량을 조절함으로써, 약액 교환없이 즉각적이고 연속적으로 약액 공급이 가능하다.
또한, 혼합 탱크, 순환 펌프 및 히터 장치를 이용하지 않고, 약액 혼합, 농도 및 온도 조절이 가능함으로써, 약액 공급 시스템의 소형화가 가능하다.
그리고 하나의 공급 라인을 이용하여 약액들을 혼합, 공급함으로써, 약액의 드레인 양을 줄일 수 있으며, 약액 공급 라인의 세정 및 유지 보수가 용이하다.
삭제

Claims (10)

  1. 다수의 약액들을 혼합하여 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 장치로 공급하는 약액 공급 시스템에 있어서:
    순수 및 핫 순수를 포함하는 다수의 약액들을 각각 공급하는 다수의 약액 공급부들과;
    상기 약액 공급부들 각각에 연결되는 이송 라인들과;
    상기 이송 라인들로부터 상기 약액들을 받아서 상기 처리 장치로 상기 약액들의 혼합액을 공급하는 하나의 공급 라인과;
    상기 이송 라인들 각각에 구비되어 상기 약액들의 유량을 각각 조절하는 조절 밸브들과;
    상기 조절 밸브와 상기 공급 라인 사이에 각각 구비되어 상기 약액들의 유량을 각각 측정하는 유량계들과;
    상기 조절 밸브들을 각각 조절하는 전공 레귤레이터들과;
    상기 공급 라인에 구비되어 상기 혼합액의 온도를 측정하는 온도계 및;
    상기 처리 장치에서 사용될 상기 약액들의 혼합 비율 및 상기 혼합액의 온도를 설정하고, 상기 유량계 및 상기 온도계로부터 상기 측정된 유량 및 온도 데이터를 피드백하여 상기 설정된 혼합 비율 및 상기 설정된 온도의 혼합액을 공급하도록 상기 전공 레귤레이터를 제어하는 제어부를 포함하되;
    상기 제어부는 상기 순수와 상기 핫 순수의 유량을 조절하여 상기 혼합액의 온도를 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 혼합 비율 및/또는 상기 온도가 상기 설정된 혼합 비율 및/또는 상기 온도에 적합하지 않으면, 상기 혼합액을 드레인하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  5. 삭제
  6. 다수의 약액들을 혼합하여 반도체 제조 공정을 처리하는 처리 장치로 공급하는 약액 공급 시스템의 제어 방법에 있어서:
    상기 처리 장치에서 사용되는 상기 약액들의 혼합 비율 및 상기 약액들의 혼합액의 온도에 대응하여 상기 약액들의 공급 유량을 각각 설정하는 단계와;
    상기 설정된 유량에 대응하여 상기 약액들을 각각 공급하는 단계와;
    상기 공급되는 각각의 약액들의 유량 및 상기 혼합액의 온도를 모니터링하는 단계와;
    상기 모니터링된 유량 및 온도가 상기 설정된 혼합 비율 및 온도에 적합하는지를 판별하는 단계와;
    상기 판별 결과, 상기 설정된 혼합 비율에 적합하지 않으면, 상기 혼합액의 농도를 조절하기 위해 상기 약액들 중 적어도 어느 하나의 유량을 조절하고, 상기 설정된 온도에 적합하지 않으면, 상기 약액들 중 순수와 핫 순수의 유량을 조절하여 상기 온도를 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템의 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 혼합 비율 및/또는 상기 온도에 적합하지 않으면, 상기 혼합액을 드레인하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템의 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 판별 결과, 상기 혼합 비율 및/또는 상기 온도에 적합하면, 상기 혼합액을 상기 처리 장치로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템의 제어 방법.
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