KR100998602B1 - 약액 이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 필요한 약액을 공급하는 약액 이송장치에 관한 것으로서, 약액이 맥동이 없이 일정하게 공급될 수 있도록, 서로 다른 흡입 행정 시점과 배출 행정 시점을 갖는 3개 이상의 펌프들을 일렬로 배치한 것을 특징으로 한다.
약액, 펌프

Description

약액 이송장치{Chemical Liquid Feeding Device}
본 발명은 약액 이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정에서 필요한 약액을 맥동 없이 일정하게 공급할 수 있는 약액 이송장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 웨이퍼 회로 설계, 웨이퍼 가공, 및 조립/ 검사의 3가지 단계로 이루어진다. 이중 웨이퍼 가공 단계의 식각 공정과 세정 공정에서는 웨이퍼를 식각 또는 세정하기 위한 화학적 약품들(이하에서는 줄여서 약액이라고 한다)이 사용된다.
알려진 바와 같이 반도체 제조 공정은 정밀도가 높은 제품을 생산하는 공정이다. 때문에, 이러한 반도체 제조 공정에서는 사용되는 약액의 정확한 혼합비와 약액의 일정한 공급이 매우 중요하다.
이 중 혼합비의 일정한 공급은 격막 또는 벨로우즈 펌프로 이루어진 이송장치에 의해 이루어진다. 도 1 ~ 도 3은 이러한 종래 이송장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 종래 약액 이송장치의 주요구성을 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 약액 이송장치의 작동상태를 나타낸 정면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 약액 이 송장치의 시간에 따른 흡입 및 배출공정을 나타낸 도표이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 이송장치(200)는 2개의 벨로우즈 펌프(210, 212)로 이루어진다. 2개의 벨로우즈 펌프(210, 212)는 이송장치(200)의 몸체를 사이에 두고 서로 마주보는 형태로 설치되며, 각 펌프의 흡입 행정 및 배출 행정 시점이 서로 일치되지 않도록 작동한다(도 3 참조). 따라서, 종래 이송장치(200)는 도면부호 210의 펌프가 약액을 흡입할 때에도 도면부호 212의 펌프가 약액을 배출하므로, 약액을 일정하게 공급할 수 있는 장점이 있다.
그러나 이러한 종래 약액 이송장치(200)는 펌프(210, 212)의 설치구조상 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 유량의 증가에 한계가 있다.
종래 약액 이송장치(200)는 마주보는 두 개의 벨로우즈 또는 격막(다이어프람)펌프로 구성된다. 따라서 종래 약액 이송장치(200)는 이송 유량을 증가시키기 위해서는 밸로우즈 또는 격막의 크기를 크게 해야하나 구조상 또는 비용상 실현하기 어렵다.
둘째, 약액에 의한 펌프의 세정이 어렵고, 교환작업이 어렵고 위험하다.
종래 약액 이송장치(200)는 벨로우즈 펌프(210, 212)가 옆으로 누운 상태로 설치되는 관계로 펌프(210, 212)의 내부(특히, 벨로우즈 펌프에서 신장 및 압축되는 주름 부분)에 다량의 약액(300)이 항상 남게 된다. 그런데 일반적으로 약액(300)은 인체에 위험한 것이 대부분이며, 펌프의 교환을 위해 연결구를 착탈시 약품 누출에 의한 인체 손상의 위험이 크다. 또한 반도체의 웨이퍼를 세정 또는 세척하기 위한 미세한 연마제가 포함되어 있는 경우, 펌프(210, 212) 내에 잔존하여 펌프(210, 212)의 주요부품(벨로우즈 펌프의 주름 부분이나 격막 펌프의 격막)을 마모시킬 가능성이 크다.
때문에 종래 약액 이송장치(200)는 이러한 단점으로 인하여 벨로우즈 펌프(210, 212)를 본래 수명만큼 사용하지 못하고, 장기간 사용에 따른 효율의 저하현상이 두드러지는 등의 문제점이 발생한다.
세째, 약액 공급 시 현저한 맥동현상이 발생한다.
종래 약액 이송장치(200)는 앞서 설명한 바와 같이 2개의 벨로우즈 펌프(210, 212)가 서로 대칭되는 흡입 및 배출 행정 시점을 갖도록 작동하므로, 대체로 균일하게 약액을 공급할 수 있다.
그러나 종래 약액 이송장치(200)는 도면부호 210의 펌프에 의한 최대 배출 시점(T1)에서 도면부호 212의 펌프에 의한 최대 배출 시점(T3)으로 전환되는 구간이 도 3에 도시된 바와 같이 명확하게 구별되고 길므로, 2개 펌프(210, 212)의 흡입 및 배출 행정의 반복 수행에 따른 맥동현상의 발생이 매우 뚜렷하고, T1에서 T3로 전환되는 시점(T2)에서의 압력 차가 현저하게 크다.
때문에 종래 약액 이송장치(200)는 맥동현상으로 인하여 약액 이송과정에서 크고 작은 진동과 소음을 발생시키는 단점이 있으며, 배출 행정의 전환 시점마다 발생하는 압력 감소로 인하여 약액의 최종 배출압력이 불규칙해지는 단점이 있다.
본 발명은 위와 같은 점을 해결하기 위한 것으로서, 약액을 맥동현상 없이 일정하게 공급할 수 있고, 또한 대용량 이송장치의 제작이 용이하며 약품의 잔존이 없어 펌프 교환시 인체에 대한 위험 요인을 최소화한 약액 이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 서로 다른 흡입 행정 시점과 배출 행정 시점을 갖는 3개 이상의 펌프들을 일렬로 배치한 것을 특징으로 하는 약액 이송장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 상기 펌프들이 벨로우즈 펌프이고, 상기 펌프들의 흡입구들을 통합 연결하는 흡입관과 상기 펌프들의 배출구들을 통합 연결하는 배출관을 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 펌프들은 펌프 내부를 유동하는 모든 약액을 잔류시키지 않고 배출시킬 수 있도록 펌프들의 흡입구 및 배출구들이 중력방향을 향하도록 설치되는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 전술된 실시예에 있어서, 상기 펌프들의 흡입 행정 및 배출 행정의 순서는 상기 펌프들의 배열순서와 무관하게 이루어지는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 전술된 실시예에 있어서, 상기 펌프들의 흡입 행정 및 배출 행정의 순서를 제어하는 제어수단이 더 포함되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 약액 이송장치는 맥동현상 없이 약액을 공급할 수 있으며, 종래보다 일정한 공급압력으로 약액을 공급할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 약액 이송장치는 펌프 내에 약액이 잔류하지 않으므로, 약액으로 인한 관리자의 안전사고 및 펌프의 마모와 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 약액 이송장치의 주요구성을 나타낸 부분 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 약액 이송장치의 평면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 약액 이송장치의 작동상태를 나타낸 측면도이고, 도 7은 도 4에 도시된 약액 이송장치의 시간에 따른 흡입 및 배출공정을 나타낸 도표이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 약액 이송장치(100)는 하우징(102), 다수의 펌프들(10, 20, 30, 40), 공압 기구(70), 제어장치(60)를 포함한다.
하우징(102)은 다수의 펌프들(10, 20, 30, 40)이 직렬로 설치될 수 있도록 길게 형성된 틀로서, 약액이 유입되는 흡입관(104)과 약액이 배출되는 배출관(106)을 구비한다. 흡입관(104)은 각각의 펌프들(10, 20, 30, 40)에 형성된 흡입구(12)와 연결되고, 배출관(106)은 각각의 펌프들(10, 20, 30, 40)에 형성된 배출구(14)와 연결된다.
다수의 펌프들(10, 20, 30, 40)은 하우징(102)의 위쪽에 일렬로 설치된다. 각각의 펌프들(10, 20, 30, 40)은 약액을 흡입하기 위한 흡입구(12)와 약액을 배출하기 위한 배출구(14)를 가지며, 왕복 운동하는 벨로우즈 또는 격막를 통해 약액을 펌프들(10, 20, 30, 40)의 내부로 유입한 후 일정한 압력으로 배출시킨다. 흡입구(12)와 배출구(14)에는 약액이 특정 방향으로만 흐르도록 각각 역류방지 밸브(50)가 설치된다. 즉, 흡입구(12)에는 흡입관(104)에서 펌프들(10, 20, 30, 40) 내부로의 유동만이 이루어지게 하는 역류방지 밸브(50)가 설치되고, 배출구(14)에는 펌프들(10, 20, 30, 40)에서 배출관(106)으로의 유동만이 이루어지게 하는 역류방지 밸브(50)가 설치된다.
한편, 본 실시예에서는 펌프들(10, 20, 30, 40)의 수가 4개로 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 약액 이송장치(100)가 설치되는 제조라인의 크기 및 용도에 따라 그 수가 증감될 수 있다. 아울러, 본 실시예에서는 흡입관(104)과 배출관(106)의 배치 및 구성을 간소화하기 위해 다수의 펌프들(10, 20, 30, 40)이 일렬로 배치된 형태로 도시되어 있으나, 펌프들(10, 20, 30, 40)에 흡입된 대부분의 약액이 중력에 의해 쉽게 빠져나갈 수 있도록, 흡입구(12)와 배출구(14)가 중력방향(즉 아래 쪽)을 향하게 하는 범주에서 다수의 펌프들(10, 20, 30, 40)을 지그재그 형태 또는 펌프의 설치효율을 증대시킬 수 있는 다른 형태로 변경하여 설치할 수 있다. 참고로, 본 발명의 약액 이송장치(100)에 구성되는 다수의 펌프들은 작동 주기가 동일한 것이 바람직하다.
공압 기구(70)는 펌프들(10, 20, 30, 40)에 각각 설치된다. 공압 기구(70)는 제어장치(60)의 제어신호에 따라 각각의 펌프들(10, 20, 30, 40)에 공기를 공급하거나 펌프들(10, 20, 30, 40)로부터 공기를 배출시켜, 펌프들(10, 20, 30, 40)의 벨로우즈 또는 격막을 왕복운동시킨다. 참고로, 본 실시예에서는 공압 기구(70)를 사용하는 것으로 설명하였으나, 동일 또는 유사한 기능을 갖는 유압 기구를 사용할 수도 있다.
제어장치(60)는 하우징(102) 또는 약액 이송장치(100)의 일부분에 설치된다. 제어장치(60)는 펌프들(10, 20, 30, 40)의 공압 기구(70)를 각각 제어하여, 펌프들(10, 20, 30, 40)의 각각의 흡입 및 배출 행정 시점을 기 설정된 순서 또는 입력된 프로그램대로 조정한다. 참고로, 본 실시예에 따른 제어장치(60)는 하우징(102)에 배치된 펌프들(10, 20, 30, 40)의 순서에 따라 흡입 행정 및 배출 행정이 차례대로 수행되도록 공압 기구(70) 및 펌프들(10, 20, 30, 40)을 제어한다(도 6 참조).
다음에서는 본 발명에 따른 약액 이송장치(100)의 작동상태를 도 6 및 도 7을 토대로 설명한다.
본 발명의 약액 이송장치(100)는 외부로부터 작동개시 신호를 수신하면, 제어장치(60)가 이를 감지하여 펌프들(10, 20, 30, 40)의 작동시점을 기 설정된 프로그램 또는 기 설정된 논리연산에 따라 결정한다. 즉, 제어장치(60)는 펌프들(10, 20, 30, 40)의 흡입 및 배출 행정 주기를 약액 이송장치(100)에 구성된 펌프들의 수로 나누고, 여기서 얻어진 값을 펌프들(10, 20, 30, 40)의 작동편차 값으로 설정하여 펌프들(10, 20, 30, 40)을 시차(즉, 작동편차 값)를 두고 작동시킨다.
그러면, 펌프들(10, 20, 30, 40)은 제어장치(60)가 설정한 순서에 따라 작동을 개시한다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제어장치(60)가 1순위로 설정한 펌프(10)의 흡입 행정이 시작된 이후, H1 시점(펌프(10) 개시 시점에서 작동편차 값만큼 지난 시점)에서 펌프(20)의 흡입 행정이 일어나고, H2 시점(펌프(20) 개시 시점에서 작동편차 값만큼 지난 시점)에서 펌프(30)의 흡입 행정이 일어나며, H3 시점(펌프(30) 개시 시점에서 작동편차 값만큼 지난 시점)에서 펌프(40)의 흡입 행정이 일어나도록 작동한다.
이에 따라, 펌프들(10, 20, 30, 40)의 배출 행정 시점(H2, H3, H4, H5)은 도 7에 도시된 바와 같이 작동편차 값만큼 시차를 두고 발생한다. 이때, 펌프(10)의 배출 행정이 이루어진 시점(H2)에서 펌프(10)의 다음 배출 행정이 이루어지는 시점(H6) 사이에 나머지 3개의 펌프들(20, 30, 40)의 배출 행정 시점들(H3, H4, H5)이 연속적으로 존재하게 되므로, 배출 행정 시점들(H2, H3, H4, H5) 사이에서의 배출 압력 편차가 작아지게 된다.
따라서, 본 발명에 따르면 다수의 펌프를 사용하여 약액을 이송할 때 발생하 는 맥동현상이 현저하게 줄어들게 된다.
아울러, 본 발명의 약액 이송장치(100)는 모든 펌프들(10, 20, 30, 40)이 흡입구(12)와 배출구(14)를 아래쪽을 향하도록 설치되어 있으므로, 펌프 내부에 약액이 거의 잔류하지 않는다.
따라서, 본 발명에 따르면 약액의 펌프 내 잔류로 인한 펌프의 수명 단축과 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
다음에서는 제1실시예의 다른 작동방법을 살펴보겠다. 도 8은 도 4에 도시된 약액 이송장치의 다른 작동상태를 나타낸 측면도이다.
제1실시예의 다른 작동방법은 펌프들(10, 20, 30, 40)의 작동순서에 있어서 앞서 설명된 작동방법과 차이를 갖는다. 본 작동방법은 인접한 펌프들(10, 20, 30, 40)이 연이어 작동할 경우, 흡입관(104) 및 배출관(106)의 유동이 불안정해지거나, 하우징(102)의 끝 부분에 위치한 펌프들(30, 40)에 원활한 약액 공급이 이루어지지 않는 점을 감안하여, 펌프들(10, 20, 30, 40)의 작동순서를 변경함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 한 것이다. 따라서 이러한 기술사상에 따르면, 펌프들(10, 20, 30, 40)이 배치순서에 따라 작동하지 않는 범주에서 어떠한 변형도 가능하다.
다음에서는 본 발명의 제2실시예를 살펴보겠다. 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 약액 이송장치의 주요구성을 나타낸 측면도이다. 참고로, 본 실시예의 구성은 앞서 설명된 실시예의 구성과 동일하므로, 각각의 구성요소에 대해 동일한 도 면부호를 사용하여 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2실시예는 펌프(10, 20, 30, 40)의 크기에 있어서 차이를 갖는다. 제2실시예의 펌프들(10, 20, 30, 40)은 서로 다른 크기를 가지며, 하우징(102)의 앞쪽에서 뒤쪽으로 갈수록 그 크기(즉, 용량)가 커진다.
본 발명의 실시예와 같이 다수의 펌프들(10, 20, 30, 40)을 직렬로 설치하는 경우, 앞쪽에 위치한 펌프(10)와 뒤쪽에 위치한 펌프(40)의 흡입력이 다소 차이를 갖는다. 이는 펌프의 설치위치로 인하여 앞쪽과 뒤쪽에 공급되는 약액의 실질적인 양 및 펌프의 흡입력 부하가 다소 차이 나기 때문이다. 비록, 이러한 현상은 약액의 공급에 있어서 미미한 편차를 발생시키나, 정밀한 반도체 제조공정에 있어서 오차발생의 소지를 남기므로, 가능한 억제 또는 최소화되는 것이 좋다.
본 실시예는 이러한 점을 감안하여, 하우징(102)의 앞쪽에서 뒤쪽으로 갈수록 펌프(10, 20, 30, 40)의 용량이 커지도록 하였다. 이와 같은 구성은 최전방 펌프(10)와 최후방 펌프(40)의 실질적인 약액의 흡입량 및 배출량을 거의 동일하게 하므로, 앞서 언급한 문제점을 최소화할 수 있다.
참고로, 제2실시예는 다수(바람직하게는 4개 이상)의 펌프가 직렬형태로 설치되는 경우에 적합한 것이므로, 펌프의 설치 수가 적고 직렬형태가 아닌 경우에는 적용하지 않아도 좋다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 약액 이송장치의 주요구성을 나타낸 평면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 약액 이송장치의 작동상태를 나타낸 정면도이고,
도 3은 도 1에 도시된 약액 이송장치의 시간에 따른 흡입 및 배출공정을 나타낸 도표이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 약액 이송장치의 주요구성을 나타낸 부분 단면도이고,
도 5는 도 4에 도시된 약액 이송장치의 평면도이고,
도 6은 도 4에 도시된 약액 이송장치의 작동상태를 나타낸 측면도이고,
도 7은 도 4에 도시된 약액 이송장치의 시간에 따른 흡입 및 배출공정을 나타낸 도표이고,
도 8은 도 4에 도시된 약액 이송장치의 다른 작동상태를 나타낸 측면도이고,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 약액 이송장치의 주요구성을 나타낸 측면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 약액 이송장치 102: 하우징
104: 흡입관 106: 배출관
10, 20, 30, 40: 펌프 12: 흡입구
14: 배출구 50: 역류방지 밸브
60: 제어장치 70: 공압 또는 유압 기구

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 서로 다른 흡입 행정 시점과 배출 행정 시점을 갖는 3개 이상의 벨로우즈 펌프들을 일렬로 배치한 약액 이송장치에 있어서,
    상기 벨로우즈 펌프들의 흡입구들을 통합 연결하는 흡입관과 상기 벨로우즈 펌프들의 배출구들을 통합 연결하는 배출관을 더 포함하고,
    상기 벨로우즈 펌프들은 벨로우즈 펌프 내부를 유동하는 모든 약액을 잔류시키지 않고 배출시킬 수 있도록 벨로우즈 펌프들의 흡입구 및 배출구들이 중력방향을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 약액 이송장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 펌프들의 흡입 행정 및 배출 행정의 순서는 상기 펌프들의 배열순서와 무관하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 약액 이송장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 펌프들의 흡입 행정 및 배출 행정의 순서를 제어하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 이송장치.
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