KR100941072B1 - 약액 공급 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토리소그라피 공정을 처리하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 약액 공급 장치는 복수 개의 버퍼 탱크와, 약액을 공급하는 공급 라인에 설치되어 각각의 버퍼 탱크로 약액을 공급하도록 개방되는 공급 밸브와, 각각의 버퍼 탱크에 충전된 약액의 수위를 감지하는 복수 개의 레벨 센서들 및, 레벨 센서들로부터 약액 충전 시작 및 완료된 상태를 감지하여, 약액의 충전 상태에 대응하여 약액을 공급하도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 약액 충전 시작 및 완료 상태에 대응하는 설정 시간을 저장하고, 약액 충전 시 설정 시간이 경과 후에도 완료 상태의 수위를 감지하는지를 판별하여, 공급 밸브를 제어한다. 따라서 본 발명에 의하면, 버퍼 탱크 일측에 구비되는 복수 개의 레벨 센서들과, 컨트롤러의 설정 시간을 이용하여 약액을 충전 또는 충전 중지함으로써, 약액의 공급 유량에 관계없이, 버퍼 탱크의 충전 상태만을 모니터링하여 약액을 충전할 수 있다.
반도체 제조 설비, 포토리소그라피, 약액 공급 장치, 신나, 레벨 센서

Description

약액 공급 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING CHEMICAL}
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 포토리소그라피 공정을 처리하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치 및 그의 약액 공급 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 설비는 반도체 기판에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위하여, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상하는 포토리소그라피(photo lithography) 공정을 처리한다. 이러한 포토리소그라피 공정은 반도체 기판 표면에 포토레지스트 막을 형성하고, 포토레지스트를 도포한 후의 반도체 기판에 대하여 회로 패턴에 대응하여 노광 처리한 후, 그 회로 패턴을 현상 처리한다. 이러한 반도체 제조 설비는 약액 공급 장치와 연결되어, 공정 처리를 위한 다양한 약액들(예를 들어, HMDS, 현상액, 레지스트액, 신나 등)을 공급받는다.
특히, 포토리소그라피 공정에서, 포토레지스트의 소비량을 줄이기 위해 포토레지스트 도포 전에 신나 등의 약액을 이용하여 반도체 기판 표면을 적시는 프리웨트(pre-wet) 공정을 처리한다. 이는 프리웨트 공정에 의해 포토레지스트가 확산되기 쉬워져서 소량의 포토레지스트로 균일하게 포토레지스트 막을 형성할 수가 있다.
현장(또는 공장)에서 공급되는 신나(thinner)의 경우, 약액 공급 장치는 신나 공급원으로부터 복수 개의 버퍼 탱크를 연결하는 공급 라인에 유량계를 구비하고, 복수 개의 버퍼 탱크를 교대로 사용하여, 반도체 제조 설비로 신나를 공급한다.
이 때, 약액 공급 장치는 신나가 공급되는 공급 라인의 유량계를 통해 공급 유량을 실시간으로 모니터링하여, 공정 조건에 적합하도록 공급 유량을 조절한다.
그러나 이러한 약액 공급 장치는 유량계가 고장나거나 또는 오동작하는 경우 정확한 약액 공급이 이루어지지 못하게 되므로, 공정 사고를 일으키는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 포토리소그라피 공정을 처리하는 반도체 제조 설비로 공급되는 약액의 유량 측정없이 약액을 공급하는 약액 공급 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포토리소그라피 공정을 처리하는 반도체 제조 설비로 신나 공급을 위한 약액 공급 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 버퍼 탱크의 수위를 측정하는 복수 개의 레벨 센서들을 이용하여 약액을 공급하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 약액 공급 장치는 버퍼 탱크의 충전 상태만을 모니터링하여 약액 공급을 제어하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 약액 공급 장치는 별도의 유량 측정 장치없이 약액 공급이 가능하다.
본 발명의 약액 공급 장치는, 약액을 공급받아서 상기 반도체 제조 설비의 처리 유닛으로 약액을 공급하는 적어도 하나의 버퍼 탱크와; 상기 버퍼 탱크의 약액 수위를 감지하는 복수 개의 레벨 센서들과; 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급, 차단하는 공급 밸브 및; 상기 레벨 센서들로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위를 감지하고, 약액 충전이 필요한 수위이면, 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하여, 설정 시간이 경과되면 상기 레벨 센서들로부터 상기 버퍼 탱크가 약액 충전 완료된 상태인지를 판별하여, 상기 공급 밸브를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 레벨 센서들은; 상기 버퍼 탱크의 약액 충전을 시작하는 수위를 감지하는 제 1의 레벨 센서와, 상기 버퍼 탱크의 약액 충전 완료 상태를 나타내는 수위를 감지하는 제 2의 레벨 센서를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는; 상기 제 1의 레벨 센서로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위가 감지되면, 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하도록 상기 공급 밸브를 개방시키고, 약액 공급 중 상기 설정 시간이 경과 후, 상기 제 2의 레벨 센서로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위가 감지되면 상기 버터 탱크로 약액 공급을 중지하도록 상기 공급 밸브를 밀폐시켜서 상기 버퍼 탱크의 약액 충전을 완료한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 버퍼 탱크의 약액 공급 중 상기 설정 시간이 경과된 후에도 상기 제 2의 레벨 센서로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위가 감지되지 않으면, 상기 공급 밸브를 밀폐시키고 알람을 발생한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 설정 시간은 상기 제 1의 레벨 센서와 상기 제 2의 레벨 센서의 위치에 대응하여 상기 버퍼 탱크의 용량과 약액 공급 압력에 대한 계산값을 시간 단위로 설정한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 버퍼 탱크를 구비하는 약액 공급 장치의 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하는 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 상기 버퍼 탱크의 일측에 설치된 복수 개의 레벨 센서들로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위를 감지하고, 상기 버퍼 탱크의 약액 충전이 필요하면, 설정 시간 동안에 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급한다.
한 실시예에 있어서, 상기 방법은; 상기 설정 시간이 경과된 후, 상기 레벨 센서들 중 어느 하나로부터 상기 버퍼 탱크가 충전 완료된 상태를 나타내는 수위가 감지되면, 상기 버퍼 탱크의 약액 충전을 완료시킨다.
다른 실시예에 있어서, 상기 방법은; 상기 설정 시간이 경과된 후, 상기 레벨 센서들 중 상기 어느 하나로부터 상기 버퍼 탱크가 충전 완료된 상태를 나타내는 수위가 감지되지 않으면, 상기 버퍼 탱크로 약액 공급을 중지시키고, 알람을 발생한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 설정 시간은 상기 버퍼 탱크의 약액 충전이 필요한 수위와 상기 충전 완료된 상태를 나타내는 수위에 대응하여 상기 버퍼 탱크의 용량 및 약액 공급 압력에 대한 계산값을 시간으로 설정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 공급 장치는 버퍼 탱크 일측에 구비되는 복수 개의 레벨 센서들과, 컨트롤러의 설정 시간을 이용하여 약액을 충전 또는 충전 중지함으로써, 별도의 유량 측정 장치없이 약액 공급이 가능하다.
따라서 본 발명의 약액 공급 장치는 약액의 공급 유량에 관계없이, 버퍼 탱크의 충전 상태만을 모니터링하여 약액을 충전할 수 있다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명 하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 약액 공급 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이 실시예의 약액 공급 장치(100)는 약액 공급 장치는 포토리소그라피 공정을 처리하는 반도체 제조 설비로 현장(또는 공장)에서부터 신나 등의 약액을 공급한다.
즉, 약액 공급 장치(100)는 약액 공급원(미도시됨)으로부터 약액을 공급하는 공급 라인(103)과, 공급된 약액을 저장하는 복수 개의 버퍼 탱크(110, 112)와, 공급 라인(103)에 설치되는 메인 및 공급 밸브(105, 104)와, 공급 밸브(104)에 의해 버퍼 탱크(110, 112)로 분기되는 복수 개의 분기 라인(116, 118)과, 각각의 버퍼 탱크(110, 112) 일측에 구비되어 버퍼 탱크(110, 112)의 약액 수위를 감지하는 복수 개의 레벨 센서들(120, 122) 및, 복수 개의 레벨 센서들(120, 122)로부터 약액의 수위를 감지하고, 감지된 약액의 수위에 대응하여 약액을 충전하거나 충전을 중지하도록 제어하는 컨트롤러(102)를 포함한다. 또 약액 공급 장치(100)는 각각의 버퍼 탱크(110, 112)들로부터 반도체 제조 설비(미도시됨)의 공정을 처리하는 처리 유닛들로 약액을 공급하는 복수 개의 공급 라인(108)을 포함한다.
메인 밸브(105)는 예를 들어, 수동 또는 자동 밸브로 구비되어 공급 라인(103)을 개방 또는 밀폐하여 약액을 공급 또는 차단한다.
공급 밸브(104)는 컨트롤러(102)의 제어를 받아서 개방 또는 밀폐되어 적어도 하나의 버퍼 탱크(110, 112)로 약액을 공급, 차단한다. 즉, 공급 밸브(104)는 컨트롤러(102)에 의해 약액 충전이 필요한 경우 개방, 밀폐되어, 각각의 버퍼 탱크(110 또는 112)에 대응하는 분기 라인(116 또는 118)들로 약액을 공급, 차단한다.
복수 개의 레벨 센서들(120, 122)은 각각의 버퍼 탱크(110, 112)에서 약액의 수위가 충만된 상태, 보충해야 할 상태인지 등을 감지하기 위하여, 버퍼 탱크(110, 112)의 상부 및 하부 사이에 노출되도록 연결되어 약액의 수위를 나타내는 레벨링 라인(leveling line)(114, 115)에 일정 간격을 유지한 상태로 구비된다. 예를 들어, 레벨 센서들(120, 122)은 도 2에 도시된 바와 같이, 약액 사용의 한계 수위를 감지하는 제 1 레벨 센서(S5)와, 약액의 충전이 필요한 수위 즉, 충전 시작 수위를 감지하는 제 2 레벨 센서(S4)와, 약액이 허용 범위 이내에 충전되어 약액 충전을 중지하기 위한 수위를 감지하는 제 3 레벨 센서(S3)와, 약액 충전이 한계 수위를 감지하는 제 4 레벨 센서(S2) 및, 약액의 오버플로우 상태를 나타내는 오버플로우 수위를 감지하는 제 5 레벨 센서(S1)들을 포함한다.
버퍼 탱크(110, 112)들은 예를 들어, 가스 공급 라인(107)을 통해 가압된 질소 가스(N2)를 공급받아서, 상호 교대로 가압된 질소 가스의 압력에 의해 약액을 처리 유닛들로 공급한다.
그리고 컨트롤러(102)는 내부 메모리(미도시됨)에 약액 충전에 대한 계산값을 시간 단위로 설정, 즉, 설정 시간을 저장하고, 각 레벨 센서들(120, 122)과 공급 밸브(104)와 전기적으로 연결되어, 버퍼 탱크(110, 112)의 약액 충전 상태를 모 니터링하고 설정 시간의 경과 여부를 판별하여 약액 충전 여부를 제어한다.
예를 들어, 컨트롤러(102)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 버퍼 탱크(110)에 대한 약액 충전이 필요한 수위를 감지하는 제 2 레벨 센서(S4)로부터 현재 버퍼 탱크(110)의 수위가 감지되면, 공급 밸브(104)를 개방하여 설정 시간이 경과될 때까지 버퍼 탱크(110)로 약액을 공급한다. 이어서 컨트롤러(102)는 설정 시간이 경과되어 제 3 레벨 센서(S3)로부터 버퍼 탱크(110)의 약액 수위가 감지되는지를 판별한다. 이 때, 컨트롤러(102)는 설정 시간이 경과되고, 제 3 레벨 센서(S3)로부터 수위가 감지되면, 정상적으로 약액 공급이 이루어진 것으로 판단하여 공급 밸브를 차단하여 약액 충전을 완료시키고, 이어서 공급 라인(103)의 메인 밸브(105)를 수동 또는 자동으로 차단한다.
그러나 설정 시간이 경과되었음에도 불구하고, 제 3 레벨 센서(S3)로부터 수위가 감지되지 않으면, 컨트롤러(102)는 약액 충전시, 약액 공급은 정상적으로 이루어졌으나, 다른 부위 예를 들어, 버퍼 탱크(110)와 공급 라인(116, 103)의 연결 부위, 각종 밸브(104, 105)와 공급 라인(116, 103)의 연결 부위 등에서 약액이 누출되는 등의 원인으로, 버퍼 탱크(110)로 약액의 충전이 원할하게 이루어지지 못한 것으로 판별하여, 공급 밸브(104)를 차단시키고 알람을 발생한다. 이 경우, 약액 공급 장치(100)는 각 연결(fitting) 부위에 약액 누출을 감지하는 복수 개의 누출 센서(미도시됨)를 더 구비한다.
이러한 약액 공급 장치(100)는 버퍼 탱크(110, 112)의 약액 충전을 시작하는 수위를 감지하는 제 2 레벨 센서(S4)로부터 약액의 수위가 감지되면, 기설정된 설 정 시간이 경과된 후, 약액 충전을 중지하는 수위를 감지하는 제 3 레벨 센서(S3)에서 약액의 수위가 감지되는지를 판별한다. 이어서 약액 공급 장치(100)는 제 2 레벨 센서(S4)로부터 감지되고 나서 설정 시간이 경과된 후에 제 3 레벨 센서(S3)에서 약액의 수위가 감지되지 않으면, 약액 공급 시, 오류가 발생되었음을 판별하여 약액 충전을 중지하고, 알람을 발생한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 공급 장치(100)는 버퍼 탱크(110, 112) 일측에 구비되는 복수 개의 레벨 센서들(120, 122)과, 컨트롤러(102)의 설정 시간을 이용하여 약액을 충전 또는 충전 중지함으로써, 별도의 유량 측정 장치없이 약액 공급이 가능하다. 따라서 본 발명의 약액 공급 장치(100)는 약액의 공급 유량에 관계없이, 버퍼 탱크(110, 112)의 충전 상태만을 모니터링하여 약액을 충전할 수 있다.
그리고 도 3은 본 발명에 따른 약액 공급 수순을 나타내는 흐름도이다. 이 수순은 컨트롤러(102)가 처리하는 프로그램으로, 이 프로그램은 컨트롤러(102)의 메모리(미도시됨)에 저장된다. 또 컨트롤러(102)는 메모리에 약액 충전을 시작하는 수위를 감지하는 제 1의 레벨 센서(S4)와, 약액 충전 완료 상태를 감지하는 제 2의 레벨 센서(S3)에 의해 버퍼 탱크(110, 112)의 용적 및, 약액 공급 압력 등에 대응하여 계산값을 시간으로 설정, 저장한다.
도 3을 참조하면, 단계 S200에서 제 1의 레벨 센서(S4)로부터 해당 버퍼 탱크(110 또는 112)의 수위가 감지되면, 단계 S202에서 공급 밸브(104)를 개방시켜서 버퍼 탱크(110 또는 112)로 약액을 충전한다.
단계 S204에서 약액 충전 중에 설정 시간이 경과되었는지를 판별하고, 설정 시간이 경과되면, 단계 S206에서 제 2의 레벨 센서(S3)에서 약액의 수위가 감지되는지를 판별한다. 이 실시예에서는 설정 시간은 약 100 ~ 140 초 정도의 범위를 갖는다.
판별 결과, 설정 시간이 경과되어도 제 2의 레벨 센서(S3)로부터 약액의 수위가 감지되지 않으면, 이 수순은 단계 S208로 진행하여 공급 밸브(104)를 차단하고, 단계 S210에서 알람을 발생한다. 이 경우, 설정 시간이 경과되어도 제 2의 레벨 센서(S3)에서 약액의 수위가 감지되지 않으므로, 공급 중에 약액이 누출되는 등의 원인으로 충전이 원할하지 못한 경우를 의미한다.
그리고 판별 결과, 설정 시간이 경과되어도 제 2의 레벨 센서(S3)로부터 약액의 수위가 감지되면, 이 수순은 단계 S212로 진행하여 공급 밸브(104) 및 메인 밸브(103)를 제어하여 약액 충전이 완료한다.
이상에서, 본 발명에 따른 약액 공급 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 약액 공급 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 도 1에 도시된 버퍼 탱크의 레벨 센서들을 이용하여 약액을 공급하는 구성을 나타내는 도면; 그리고
도 3은 본 발명에 따른 약액 공급 수순을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 약액 공급 장치
102 : 컨트롤러
104 : 공급 밸브
110, 112 : 버퍼 탱크
120, 122 : 레벨 센서들

Claims (9)

  1. 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치에 있어서:
    약액을 공급받아서 상기 반도체 제조 설비의 처리 유닛으로 약액을 공급하는 적어도 하나의 버퍼 탱크와;
    상기 버퍼 탱크의 약액 수위를 감지하는 복수 개의 레벨 센서들과;
    상기 버퍼 탱크로 약액을 공급, 차단하는 공급 밸브 및;
    상기 레벨 센서들로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위를 감지하고, 약액 충전이 필요한 수위이면, 상기 공급 밸브를 개방하여 설정 시간 동안에 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하고, 상기 설정 시간이 경과되면 상기 레벨 센서들로부터 상기 버퍼 탱크가 약액 충전 완료 상태인지를 판별하여, 상기 공급 밸브를 제어하는 컨트롤러를 포함하되;
    상기 컨트롤러는 상기 버퍼 탱크의 약액 공급 중 상기 설정 시간이 경과된 후에도 상기 버퍼 탱크의 약액 수위가 상기 약액 충전 완료 상태로 감지되지 않으면, 상기 공급 밸브를 밀폐시키고 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레벨 센서들은;
    상기 버퍼 탱크의 상기 약액 충전이 필요한 수위를 감지하는 제 1의 레벨 센서와,
    상기 버퍼 탱크의 상기 약액 충전 완료 상태를 나타내는 수위를 감지하는 제 2의 레벨 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는;
    상기 제 1의 레벨 센서로부터 상기 버퍼 탱크의 상기 약액 충전이 필요한 수위가 감지되면, 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하도록 상기 공급 밸브를 개방시키고,
    약액 공급 중 상기 설정 시간이 경과 후, 상기 제 2의 레벨 센서로부터 상기 버퍼 탱크의 상기 약액 충전 완료 상태의 수위가 감지되면 상기 버퍼 탱크로 약액 공급을 중지하도록 상기 공급 밸브를 밀폐시켜서 상기 버퍼 탱크의 약액 충전을 완료하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 버퍼 탱크의 약액 공급 중 상기 설정 시간이 경과된 후에도 상기 제 2의 레벨 센서로부터 상기 버퍼 탱크의 상기 약액 충전 완료 상태의 수위가 감지되지 않으면, 상기 공급 밸브를 밀폐시키고 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정 시간은 상기 제 1의 레벨 센서와 상기 제 2의 레벨 센서의 위치에 대응하여 상기 버퍼 탱크의 용량과 약액 공급 압력에 대한 계산값을 시간 단위로 설정하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  6. 적어도 하나의 버퍼 탱크를 구비하는 약액 공급 장치의 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하는 방법에 있어서:
    상기 버퍼 탱크의 일측에 설치된 복수 개의 레벨 센서들로부터 상기 버퍼 탱크의 약액 수위를 감지하고, 상기 버퍼 탱크의 약액 충전이 필요하면, 설정 시간 동안에 상기 버퍼 탱크로 약액을 공급하되;
    상기 설정 시간이 경과된 후, 상기 레벨 센서들 중 어느 하나로부터 상기 버퍼 탱크가 충전 완료된 상태를 나타내는 수위가 감지되지 않으면, 상기 버퍼 탱크로 약액 공급을 중지시키고, 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치의 약액 공급 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 방법은;
    상기 설정 시간이 경과된 후, 상기 레벨 센서들 중 어느 하나로부터 상기 버퍼 탱크가 충전 완료된 상태를 나타내는 수위가 감지되면, 상기 버퍼 탱크의 약액 충전을 완료시키는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치의 약액 공급 방법.
  8. 삭제
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 설정 시간은 상기 버퍼 탱크의 약액 충전이 필요한 수위와 상기 충전 완료된 상태를 나타내는 수위에 대응하여 상기 버퍼 탱크의 용량 및 약액 공급 압력에 대한 계산값을 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치의 약액 공급 방법.
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