KR100969606B1 - 케미컬 공급 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케미컬 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 케미컬의 공급압력을 제공하는 푸시가스 및 퍼지가스를 선택 공급하는 푸시 및 퍼지가스 공급부와, 케미컬을 저장하며, 소진시 그 케미컬이 저장된 것으로 교환되는 벌크 캐니스터와, 리필부를 통해 상기 벌크 캐니스터로부터 케미컬을 공급받아 저장하며, 푸시가스 공급부의 푸시가스 공급 압력에 의해 저장된 케미컬을 케미컬 공급부를 통해 공정장치부로 정압공급하는 프로세스 캐니스터와, 벌크 캐니스터에서 프로세스 캐니스터에 케미컬이 공급될 때와 프로세스 캐니스터의 교체시 공급되는 퍼지가스를 배출할 때 캐니스터 내부의 공기 또는 퍼지가스를 외부로 배출하되, 캐니스터 내부 공기의 배출량이 퍼지가스의 배출량보다 적은 양으로 배출하는 압력조절부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 프로세스 캐니스터에 케미컬의 공급과 그 케미컬의 공급에 따라 상승되는 내부 압력 배출을 단계적으로 제어하여 보다 정확한 프로세스 캐니스터의 내부 압력을 조절할 수 있는 효과가 있다.

케미컬, 캐니스터, 압력조절

Description

케미컬 공급 장치 및 방법{CHEMICAL SUPPLY DEVICE AND SUPPLY METHOD THEREOF}

본 발명은 케미컬 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상의 케미컬을 정압 정량으로 반도체 제조장치, 디스플레이 제조장치 등의 각종 제조장치에 공급하기 위한 케미컬 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액상의 케미컬을 제조장치에 공급하는 케미컬 공급 장치는 벌크 캐니스터(bulk canister)와 프로세스 캐니스터(process canister) 두 개의 캐니스터(canister)를 구비하고 있으며, 케미컬의 소진시 교체가 가능한 벌크 캐니스터로부터 공급된 케미컬을 상기 프로세스 캐니스터에 저장해두고, 이를 반도체 등의 공정장치에 공급하도록 구성된다.

특히 상기 프로세스 캐니스터는 벌크 캐니스터로부터 케미컬이 공급될 때, 내부의 압력이 변화될 수 있으며, 그 압력을 정상범위로 조절하기 위한 압력조절 밸브를 두고 있다.

이와 같은 구조는 공개특허공보 10-2003-0034694호에 기재되어 있다. 그 내용을 대략적으로 설명하면, 액상의 케미컬이 벌크 캐니스터로부터 프로세스 캐니스터로 공급되는 과정에서 공기의 유입에 의한 프로세스 캐니스터의 압력 상승을 방지하기 위하여 상기 액상의 케미컬이 벌크 캐니스터로부터 공급되는 동안 밸브를 계속 열린 상태로 두었다가, 그 케미컬의 하이레벨을 감지하여 하이레벨 상태가 되면 그 밸브를 닫는 제어를 수행하도록 구성된다.

그러나 이와 같은 종래 케미컬 공급 장치는, 벌크 캐니스터로부터 케미컬이 프로세스 캐니스터에 리필되는 동안 구비된 솔레노이드 밸브를 두어 프로세스 캐니스터에 케미컬이 공급되는 동안 공기를 배기하기 때문에 그 프로세스 캐니스터 내부 압력을 설정된 압력으로 유지하기가 어려운 문제점이 있었다.

즉, 솔레노이드 밸브의 구경이 크기 때문에 리필되는 케미컬에 의한 상기 프로세스 캐니스터의 내부 압력을 미세하게 조정하기는 용이하지 않다. 보다 미세한 조정을 위해서는 밸브의 구경을 줄일 필요가 있으나, 이는 퍼지(purge) 과정에서 퍼지가스의 배출이 용이하지 않은 문제점이 발생하게 되어 사용할 수 없었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 액체 케미컬의 공급과 공기의 배출이 소량씩 단계적으로 이루어지도록 하여, 프로세스 캐니스터의 내부 압력을 설정된 압력으로 정확하게 설정할 수 있는 케미컬 공급 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 공기의 배출량을 프로세스 캐니스터 내부 압력의 정도에 따라 선택적으로 이루어지도록 하여, 설정 압력과의 오차범위를 최소화할 수 있는 케미컬 공급장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 퍼지 공정에서는 원활한 퍼지가 이루어질 수 있도록 하는 케미컬 공급장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 케미컬 공급 장치는, 케미컬의 공급압력을 제공하는 푸시가스 및 퍼지가스를 선택 공급하는 푸시 및 퍼지가스 공급부와, 상기 케미컬을 저장하며, 소진시 그 케미컬이 저장된 것으로 교환되는 벌크 캐니스터와, 리필부를 통해 상기 벌크 캐니스터로부터 케미컬을 공급받아 저장하며, 상기 푸시가스 공급부의 푸시가스 공급 압력에 의해 저장된 케미컬을 케미컬 공급부를 통해 공정장치부로 정압공급하는 프로세스 캐니스터와, 상기 벌크 캐니스터에서 상기 프로세스 캐니스터에 케미컬이 공급될 때 및 상기 프로세스 캐니스터의 교체시 공급되는 퍼지가스를 배출할 때 캐니스터 내부의 공기 또는 퍼지가스를 외부로 배출하되, 상기 캐니스터 내부 공기의 배출량이 퍼지가스의 배출량보다 적은 양으로 배출하는 압력조절부를 포함한다.

또한 본 발명 케미컬 공급 방법은, a) 푸시가스의 공급에 의해 프로세스 캐니스터에 저장된 케미컬을 공정장치부로 공급하는 단계와, b) 상기 a) 단계를 수행하는 중에 상기 그 프로세스 캐니스터에 저장된 케미컬의 보충여부를 감시하여 보충이 필요한 경우, 벌크 캐니스터에 저장된 케미컬을 상기 프로세스 캐니스터에 보충하는 단계와, c) 상기 b) 단계에서 상기 프로세스 캐니스터에 케미컬을 보충하는 과정에서 상기 프로세스 캐니스터의 내부 공기를 압력조절밸브를 통해 배출하여 압력을 조정하는 단계와, d) 퍼지의 수행시 퍼지가스를 상기 c) 단계의 압력조절밸브를 통해 배출하는 케미컬 공급 방법에 있어서, 상기 c) 단계에서 캐니스터의 내부 공기 배출량은 동일한 시간 동안에 상기 d) 단계에서의 퍼지가스 배출량보다 적게 배출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 프로세스 캐니스터에 케미컬의 공급과 그 케미컬의 공급에 따라 상승되는 내부 압력 배출을 단계적으로 제어하여 보다 정확한 프로세스 캐니스터의 내부 압력을 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 케미컬의 리필시 프로세스 캐니스터 내부 공기의 배출량을 상대적으로 더 줄여 프로세스 캐니스터의 내부 압력과 설정 압력의 오차를 줄임으로써, 케미컬의 공급압력을 정상 압력으로 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 퍼지 공정을 수행할 때에는 프로세스 캐니스터 내부 공기의 배출량을 상대적으로 더 증가시켜 원활한 퍼지 공정이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명 케미컬 공급 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 케미컬 공급 장치의 바람직한 실시예에 따른 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명 케미컬 공급 장치의 바람직한 실시예는, 케미컬을 저장하며, 소진시 교체되는 벌크 캐니스터(10)와, 상기 벌크 캐니스터(10)의 케미컬을 선택적으로 공급받아 저장하는 프로세스 캐니스터(20)와, 상기 벌크 캐니스터(10) 또는 프로세스 캐니스터(20)에 선택적으로 푸시가스(push gas) 또는 퍼지가스(purge gas)를 공급하는 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)와, 상기 푸시 및 퍼지가스 가스 공급부(30)에서 상기 벌크 캐니스터(10)로 푸시가스가 공급되면, 그 벌크 캐니스터(10)의 케미컬을 상기 프로세스 캐니스터(20)로 공급하는 리필부(40)와, 상기 리필부(40)를 통해 케미컬이 공급되는 과정에서 상기 프로세스 캐니스터(20) 내부의 공기를 배출시키되, 배출량을 조절하여 배출하는 압력조절부(50)와, 상기 프로세스 캐니스터(20)의 케미컬을 공정장치부(70)로 공급하는 공급부(60)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 케미컬 공급 장치의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 프로세스 캐니스터(20)에 저장된 케미컬이 상기 공급부(60)를 통해 공정장치부(70)로 공급된다. 즉, 상기 공급부(60)의 밸브(V61,V62)는 모두 열린 상태이며, 프로세스 캐니스터(20)의 케미컬이 공정장치부(70)로 공급되어 반도체 제조 등에 사용된다.

이때 상기 프로세스 캐니스터(20)의 케미컬 공급압력은 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)를 통해 공급되는 푸시가스의 압력에 의해 결정된다. 상기 푸시가스와 퍼지가스는 동일한 비반응성가스이며, 사용목적에 따라 케미컬의 이동을 위한 푸시가스와 퍼지를 위한 퍼지가스로 구분하여 설명한다.

상기 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 레귤레이터(R32)가 설정된 압력으로 푸시가스를 공급하며, 밸브(V33,V34)가 열린 상태에서 그 설정 압력의 푸시가스가 상기 프로세스 캐니스터(20)의 내부로 공급되어 케미컬의 공급에 따른 프로세스 캐니스터(20)의 압력 저하를 방지하게 된다.

이와 같이 케미컬이 공급되는 상태에서 제2저울(21)을 통해 검출된 상기 프로세스 캐니스터(20)의 중량이 그 프로세스 캐니스터(20)의 케미컬에 리필이 필요한 것으로 제어부(도면 미도시)에서 확인되면, 상기 벌크 캐니스터(10)에 저장된 케미컬을 프로세스 캐니스터(20)로 리필되는 과정을 수행하도록 제어한다.

즉, 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V31,V32)를 열어 푸시가스가 레귤레이터(R31)에 설정된 압력으로 그 벌크 캐니스터(10)에 공급되도록 하고, 리필 부(40)의 밸브(V41,V42,V43)을 모두 열어 상기 푸시가스의 공급압력에 따라 벌크 캐니스터(10)에 저장된 케미컬을 프로세스 캐니스터(20)로 리필시킨다.

이때, 상기 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V33)은 닫힌 상태로 그 푸시가스가 프로세스 캐니스터(20)로 공급되는 것을 차단한다.

상기 리필과정에서 벌크 캐니스터(10)에서 프로세스 캐니스터(20)로 공급되는 케미컬의 양은 동일 공급시간을 기준으로 그 프로세스 캐니스터(20)에서 공정장치부(70)로 공급되는 양에 비해 더 많은 것으로 하며, 따라서 그 프로세스 캐니스터(20)의 내부 압력은 리필 과정에서 상승하게 된다. 이는 리필과정에서 프로세스 캐니스터(20)의 케미컬이 공정장치부(70)로 공급될 때에도 그 프로세스 캐니스터(20) 내부의 볼륨이 줄어들기 때문에 압력이 상승한다.

상기 압력의 상승을 조절하기 위하여 압력조절부(50)의 밸브(V54)와 압력조절밸브(V53)가 열린 상태이며, 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V34) 또한 열린 상태가 되어 그 프로세스 캐니스터(20)의 압력을 배출하여 압력을 조절한다. 상기 압력조절밸브(V53)은 배출량을 제어할 수 있는 밸브이면 어떤 것이든 사용이 가능하며, 상대적인 배출량이 적어도 2가지로 구분되어 제어할 수 있는 것이면 된다.

이때의 압력은 압력센서(PT2)를 통해 검출된다.

도 2는 상기 압력조절밸브(V53)를 볼 밸브 형태로 구현한 일실시 구성도이 다.

도 2를 참조하면, 상기 압력조절밸브(V53)는 오픈 상태에서는 볼(1)에 직경이 5 내지 6mm의 제1홀(2)과 직경이 0.2 내지 0.3mm인 제2홀(3)이 마련된 상태이며, 상기 제1홀(2) 또는 제2홀(3)에 의해 입구단(4)과 출구단(5)이 상시 연통되는 구조를 가진다.

이와 같은 구조의 압력조절밸브(V53)는 하나의 실시예이며, 그 압력조절부(50)의 밸브(V54)의 오픈에 따라 배기되는 상기 프로세스 캐니스터(20) 내부 공기의 배출량을 변화시킬 수 있는 밸브이면, 그 구조에 무관하게 적용할 수 있다.

이때, 상기 압력조절밸브(V51)는 제2홀(3)을 통해 밸브(V54)를 통해 배출되는 공기를 외부로 배출시키게 되며, 리필 과정에서 지속적으로 미량의 공기를 외부로 배출시켜 그 프로세스 캐니스터(20)의 압력을 조절한다. 상기 압력조절밸브(V53)의 제1홀(2)은 프로세스 캐니스터(20)의 교체시 이루어지는 퍼지가스의 급속한 배출을 위한 것으로, 이는 이후에 보다 상세히 설명한다.

상기와 같은 상태에서 상기 압력센서(PT2)의 검출결과가 설정된 압력보다 높으면, 상기 리필부(40)의 밸브(V43)을 닫아 리필을 중단하도록 하며, 다시 그 압력센서(PT2)의 검출결과가 설정된 압력보다 낮으면 리필을 계속 수행하도록 그 밸브(V43)을 여는 제어를 제어부에서 수행한다.

상기 설정압력은 프로세스 캐니스터(20)에서 케미컬을 공정장치부(70)로 공 급하는 설정된 공급압력일 수 있다.

이와 같이 본 발명은 프로세스 캐니스터(20)에 케미컬을 리필하는 과정에서 압력의 상승을 보상하고, 압력이 케미컬 공급압력보다 높으면 케미컬 리필을 일시 중단하는 과정을 반복하여, 리필 중에도 공급압력과의 오차범위를 최소화할 수 있게 된다.

상기 리필과정은 프로세스 캐니스터(20)의 중량을 검출한 제2저울(21)에 의해 검출된 중량이 최대 중량 설정치에 이른 경우 중단한다.

즉, 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V31,V32)를 닫고, 리필부(40)의 밸브(V41,V42,V43)을 모두 닫은 상태에서, 그 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 푸시가스가 프로세스 캐니스터(20)에 공급될 수 있도록 밸브(V33)를 열고, 압력조절부(30)의 밸브(V54)와 압력조절밸브(V53)를 모두 닫는다.

이와 같은 상태에서 프로세스 캐니스터(20)의 케미컬은 케미컬 공급부(60)를 통해 공정장치부(70)로 공급된다.

상기의 케미컬 공급과 리필을 반복하는 과정에서, 상기 벌크 캐니스터(10)의 중량을 검출한 제1저울(11)의 중량이 최저 설정 중량으로 판단되면, 그 벌크 캐니스터(10)를 새로운 벌크 캐니스터로 교체해야 한다.

즉, 제어부에서 제1저울(11)의 중량이 최저 설정 중량이 되면, 알람 등을 발 생시켜, 작업자가 벌크 캐니스터(10)의 교체가 필요함을 인지시킨다.

상기 작업자가 벌크 캐니스터(10)를 교체하기 전에 상기 벌크 캐니스터(10)의 내부 압력을 배기하고 리필부(40)에 잔류하는 케미컬을 제거할 필요가 있다.

이를 위해 먼저 압력조절부(50)의 밸브(V52)와 압력조절밸브(V51) 및 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V32)를 열어 상기 벌크 캐니스터(10)의 내부 공기를 배출한다. 상기 압력조절밸브(V51)의 구조는 상기 도 2에 도시한 압력조절밸브(V53)의 구조와 동일한 것으로 직경이 더 큰 제1홀(2)을 벌크 캐니스터(10)의 공기를 빠르게 배출할 수 있다.

그 다음, 리필부(40)의 잔류 케미컬을 제거하기 위하여 상기 압력조절부(50)의 밸브(V52)와 압력조절밸브(V51) 및 밸브(V32)를 닫고, 밸브(V1, V41)이 열린 상태에서 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V31)를 열어 퍼지가스가 상기 리필부(40)에 잔류하는 케미컬을 상기 벌크 캐니스터(10) 측으로 밀어 배출되도록 한다.

이와 같은 상태에서 상기 밸브(V41)를 닫아 퍼지를 수행하며, 그 퍼지가스의 급속 배출을 위해 상기 압력조절부(50)의 밸브(V52)와 압력조절밸브(V51)를 열어 그 퍼지가스를 배출한다.

상기 퍼지가 완료되면 상기 벌크 캐니스터(10)를 교체한다.

또한 필요에 따라서 상기 프로세스 캐니스터(20)도 교체할 필요가 있다. 이는 프로세스 캐니스터(20)의 노후화 또는 이상이 발생한 경우에 교체가 필요하며, 이때 역시 상기 프로세스 캐니스터(20) 내부 공기를 배출하고, 케미컬 공급부(60) 내에 잔류하는 케미컬을 제거한 후에 교체해야 한다.

이를 위해 상기 푸시 및 퍼지가스 공급부(30)의 밸브(V34)를 열고, 압력조절부(50)의 밸브(V54)와 압력조절밸브(V53)를 열어 그 프로세스 캐니스터(20)의 공기를 외부로 급속히 배출시킨다. 이때 상기 압력조절밸브(V53)의 열림 상태는 리필시와는 다르게 제1홀(2)을 통해 압력을 급속 배출시키는 상태가 된다.

그 다음, 상기 밸브(V54,V34)와 압력조절밸브(V53)를 닫고, 밸브(V33,V2,V61)를 열어 퍼지가스에 의해 케미컬 공급부(60)의 케미컬이 교체될 프로세스 캐니스터로 배출되도록 하며, 밸브(V61)를 닫아 퍼지를 수행한 다음 밸브(V54)와 압력조절밸브(V53)를 열어 퍼지가스를 급속 배출한다.

이때 역시 압력조절밸브(V53)는 퍼지가스의 급속배출을 위해 직경이 더 큰 제1홀(2)을 통해 퍼지가스를 배출한다.

상기와 같이 본 발명은 홀 크기의 변화에 따라서 압력을 조절할 때와는 다르게 빠르게 퍼지가스를 배출할 수 있으며, 퍼지 시간의 지연을 방지하여 다음 케미컬 공급 시간의 지연을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 퍼지가스의 시간당 배출량에 비하여 압력조절을 위한 공기의 시간당 배출량을 줄임으로써, 압력의 조절이 보다 용이하게 되며, 정확한 압력 조절을 통해 케미컬의 정압 공급이 보다 용이하게 된다.

도 1은 본 발명 케미컬 공급 장치의 바람직한 실시예에 따른 구성도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 상시 오픈 밸브의 일실시 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:벌크 캐니스터 11:제1저울

20:프로세스 캐니스터 21:제2저울

30:푸시 및 퍼지가스 공급부 40:리필부

50:압력조절부 60:케미컬 공급부

70:공정장치부 1:볼

2:제1홀 3:제2홀

4:입구단 5:출구단

Claims (5)

1. 액상의 케미컬의 공급압력을 제공하는 푸시가스 및 퍼지가스를 선택 공급하는 푸시 및 퍼지가스 공급부;

   상기 액상의 케미컬을 저장하며, 소진시 그 액상의 케미컬이 저장된 것으로 교환되는 벌크 캐니스터;

   리필부를 통해 상기 벌크 캐니스터로부터 액상의 케미컬을 공급받아 저장하며, 상기 푸시가스 공급부의 푸시가스 공급 압력에 의해 저장된 액상의 케미컬을 케미컬 공급부를 통해 공정장치부로 정압공급하는 프로세스 캐니스터; 및

   상기 벌크 캐니스터에서 상기 프로세스 캐니스터에 케미컬이 공급될 때 및 상기 프로세스 캐니스터의 교체시 공급되는 퍼지가스를 배출할 때 캐니스터 내부의 공기 또는 퍼지가스를 외부로 배출하되, 상기 캐니스터 내부 공기의 배출량이 퍼지가스의 배출량보다 적은 양으로 배출하는 압력조절부를 포함하는 케미컬 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압력조절부는,

   상기 공기 또는 퍼지가스를 배출이 필요한 경우 오픈 상태가 되는 밸브;

   상기 밸브의 후단에서 직경이 서로 다른 제1홀 또는 제2홀을 통해 퍼지가스 또는 공기를 각각 배출하되, 상기 제2홀의 직경이 상기 제1홀의 직경 보다 작은 압력조절밸브를 포함하는 케미컬 공급 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1홀의 직경은 5 내지 6mm이며,

   상기 제2홀의 직경은 0.2 내지 0.3mm인 것을 특징으로 하는 케미컬 공급 장치.
4. a) 푸시가스의 공급에 의해 프로세스 캐니스터에 저장된 액상의 케미컬을 공정장치부로 공급하는 단계;

   b) 상기 a) 단계를 수행하는 중에 상기 프로세스 캐니스터에 저장된 액상의 케미컬의 보충여부를 감시하여 보충이 필요한 경우, 벌크 캐니스터에 저장된 액상의 케미컬을 상기 프로세스 캐니스터에 보충하는 단계;

   c) 상기 b) 단계에서 상기 프로세스 캐니스터에 액상의 케미컬을 보충하는 과정에서 상기 프로세스 캐니스터의 내부 공기를 압력조절밸브를 통해 배출하여 압력을 조정하는 단계; 및

   d) 퍼지의 수행시 퍼지가스를 상기 c) 단계의 압력조절밸브를 통해 배출하는 케미컬 공급 방법에 있어서,

   상기 c) 단계에서 캐니스터의 내부 공기 배출량은 동일한 시간동안에 상기 d) 단계에서의 퍼지가스 배출량보다 적게 배출하는 것을 특징으로 하는 케미컬 공급 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 c) 단계는,

   상기 캐니스터의 내부 공기의 배출 중, 프로세스 캐니스터의 압력을 측정하여 압력이 증가하는 경우, 상기 액상의 케미컬의 보충을 중단하고, 다시 압력이 정상범위에 있을 때 다시 상기 액상의 케미컬을 보충하는 것을 특징으로 하는 케미컬 공급 방법.

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