KR101100274B1 - 약액 공급장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 약액을 공급하는 약액 공급라인; 상기 약액 공급라인을 통해 약액을 공급받아 저장하는 약액 저장탱크; 상기 약액 저장탱크에 저장된 약액을 배출 위치로 이송하는 약액 배출라인; 상기 약액 저장탱크와 연통되어 상기 약액 저장탱크의 일측에 위치하는 약액 레벨 지시관; 상기 약액 레벨 지시관의 일측에 위치하여 약액의 레벨을 측정하는 레벨 센서; 및 상기 약액 저장탱크를 퍼지하기 위한 퍼지 가스를 상기 약액 저장탱크에 제공하는 가스 공급라인을 포함하되, 상기 약액 저장탱크와 인접한 상기 가스 공급라인의 일측에는 퍼지 가스를 배출하기 위한 가스 배출라인이 연결된 약액 공급장치 및 방법이 제공된다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 퍼지 가스 및/또는 약액 레벨 지시관의 구조에 의해, 약액 저장탱크의 약액 레벨을 측정할 때 응결된 약액에 의해 불필요한 정보의 발생을 방지할 수 있다.
약액, 퍼지, 탱크

Description

약액 공급장치 및 방법 {Apparatus for and Method of supplying chemical}
본 발명은 반도체 기판을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판에 약액을 공급하기 위한 약액 공급장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 기판의 제조 공정은 박막 증착 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등을 거쳐 형성된다. 특히, 습식 식각 공정과 세정 공정은 약액을 이용하여 반도체 기판을 처리하는 공정으로서, 다양한 약액을 이용하여 이루어진다.
습식 식각 장치나 세정 장치에 약액을 공급하는 약액 공급 장치는 약액의 농도 및 온도를 조절하여 해당 장치에 제공한다. 일반적으로, 약액 공급 장치는 약액을 저장하는 약액 저장탱크를 구비하고, 약액 저장탱크에 수용된 약액의 농도를 조절한 후 습식 식각 장치나 세정 장치에 제공한다. 이러한 약액 저장탱크의 약액을 퍼지하기 위해서 퍼지 가스가 사용되기도 한다. 퍼지 가스로는 질소 가스가 주로 이용되며, 퍼지 가스를 약액 저장탱크에 주입하여 탱크 내부를 퍼지한다.
도 1은 종래의 약액 저장탱크 레벨 센서를 나타내는 단면도 및 측면도, 도 2는 도 1의 레벨 지시관의 부분 확대도이다.
도 1을 참조하면, 종래에는 약액 저장탱크(10)에 약액(L)이 공급되는 약액공급관(20)과 필요한 장소에 약액(L)을 배출하는 약액배출관(30)이 구비된다.
또한, 약액 저장탱크(10)의 일측에는 약액 저장탱크(10)와 연통되어 약액의 레벨을 지시하는 레벨 지시관(11)과, 레벨 지시관(11)의 일측에 위치하여 약액(L)의 레벨을 측정하는 레벨 센서(12)가 구비된다.
약액(L)의 레벨을 직접 측정하지 않고, 이렇게 간접적으로 측정하는 이유는 반도체 제조에 사용되는 약액 저장탱크(10)는 밀폐되어야 하기 때문이다. 보통 레벨 센서(12)는 4가지 레벨인 HH, H, L, LL을 측정할 수 있도록 4개소에 배치된다. 따라서, 약액(L)의 공급이나 배출은 레벨 센서(12)에 의해 측정된 레벨에 의해 제어될 수 있다.
하지만, 도 2에 도시된 것처럼 이러한 약액의 레벨 측정방법은 레벨 지시관(11)의 상부에 약액(L)이 응결되고, 응결된 약액(L)은 결국 중력에 의해 레벨 지시관(11)의 아래로 떨어진다. 이렇게 응결된 약액(L)이 떨어지면, 레벨 센서(12)가 반응하게 되어 불필요한 정보나 알람을 빈번히 제공한다.
본 발명은 약액 저장탱크의 약액 레벨을 측정할 때, 응결된 약액에 의해 불필요한 정보의 발생을 방지할 수 있는 약액 공급장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 약액 공급장치는 약액을 공급하는 약액 공급라인; 상기 약액 공급라인을 통해 약액을 공급받아 저장하는 약액 저장탱크; 상기 약액 저장탱크에 저장된 약액을 배출 위치로 이송하는 약액 배출라인; 상기 약액 저장탱크와 연통되어 상기 약액 저장탱크의 일측에 위치하는 약액 레벨 지시관; 상기 약액 레벨 지시관의 일측에 위치하여 약액의 레벨을 측정하는 레벨 센서; 및 상기 약액 저장탱크를 퍼지하기 위한 퍼지 가스를 상기 약액 저장탱크에 제공하는 가스 공급라인을 포함하되, 상기 약액 저장탱크와 인접한 상기 가스 공급라인의 일측에는 퍼지 가스를 배출하기 위한 가스 배출라인이 연결된다.
여기서, 상기 약액 레벨 지시관은, 수직으로 연장된 수직관과; 상기 수직관의 상단에서 수평 연장되어 상기 약액 저장탱크와 연통되는 상부관과; 상기 수직관의 하단에서 수평 연장되어 상기 약액 저장탱크와 연통되는 하부관을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 상부관은, 상기 약액 저장탱크 쪽을 향하여 아래로 경사질 수 있다.
게다가, 상기 수직관은 상기 약액 저장탱크의 상면보다 더 높은 위치로 연장되고, 상기 상부관은 상기 수직관의 상단에서 수평 연장되되, 다시 수직 하방으로 절곡되어 상기 약액 저장탱크의 상면과 연통될 수 있다.
더욱이, 상기 상부관은, 상기 약액 저장탱크 쪽을 향하여 아래로 경사질 수 있다.
나아가, 상기 수직관은, 상기 상부관 및 상기 가스 배출라인의 위치보다 상부로 더 연장되고, 다시 수평으로 절곡되어 상기 가스 공급라인의 일측에 연통되도록 결합할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 약액 공급방법은 약액 저장탱크와 연통되어 상기 약액 저장탱크의 일측에 위치하는 약액 레벨 지시관과, 상기 약액 레벨 지시관의 일측에 위치하는 레벨 센서에 의해 약액의 레벨을 측정하여 약액을 공급하는 것으로서, 상기 약액 저장탱크에 가스를 공급하는 가스 공급라인과 상기 약액 레벨 지시관을 연통하여 가스압에 의해 상기 약액 레벨 지시관 내의 응결된 약액을 제거한다.
상술한 본 발명에 따르면, 퍼지 가스 및/또는 약액 레벨 지시관의 구조에 의해, 약액 저장탱크의 약액 레벨을 측정할 때 응결된 약액에 의해 불필요한 정보의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 약액 저장탱크와 인접한 가스 공급라인의 일측에 연결된 가스 배출라인에 의해 약액 저장탱크를 장시간 퍼지해도 약액의 농도 변화를 최대한 억제할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 약액 공급장치의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 약액 공급장치(100)는 약액 공급부(110), 약액 저장탱크(120), 약액 공급라인(CSL), 가스 공급라인(GSL), 가스 배출라인(GEL), 펌프(140), 및 제1, 제2 약액 배출라인(CPL1, CPL2)을 포함한다.
구체적으로, 약액 공급부(110)는 외부로부터 약액(L)을 제공받아 저장하고, 약액(L)을 약액 공급라인(CSL)에 제공한다. 약액 공급라인(CSL)은 약액 저장탱크(120)에 연결되고, 약액 공급부(110)로부터 배출된 약액(L)을 약액 저장탱크(120)에 제공한다. 약액 공급라인(CSL)에는 제1 밸브(131)가 설치된다. 제1 밸브(131)의 온/오프에 따라 약액 공급라인(CSL)에 유입된 약액(L)이 약액 탱크(120)로 공급되거나 차단된다.
이 실시예에 있어서, 약액 공급장치(100)는 하나의 약액 공급부(110) 및 하나의 약액 공급라인(CSL)을 구비하나, 약액 공급부(110) 및 약액 공급라인(CSL)의 개수는 웨이퍼(W) 처리에 요구되는 약액의 종류에 따라 증가할 수도 있다.
약액 저장탱크(120)는 공급라인(CSL)을 통해 배출된 약액(L)을 저장한다. 또한, 약액 저장탱크(120)의 일측에는 약액 저장탱크(120)와 연통된 약액 레벨 지시 관(121)과, 약액 레벨 지시관(121)의 일측에 위치하여 약액의 레벨을 측정하는 레벨 센서(122)가 구비되어 약액 저장탱크(120)에 저장된 약액(L)의 레벨을 측정한다. 본 실시예에서는 레벨 센서(12)가 4가지 레벨인 HH, H, L, LL을 측정할 수 있도록 4개소에 배치된다. 물론 레벨 센서(12)의 개수 및 위치는 필요에 의해 다양한 조합이 가능하다.
한편, 가스 공급라인(GSL)은 퍼지 가스를 약액 저장탱크(120)에 제공하고, 약액 저장탱크(120)는 퍼지 가스에 의해 퍼지되어, 가스 배출라인(GEL)에 의해 가스가 배출된다. 즉, 퍼지 가스가 약액 저장탱크(120)로 주입되면, 약액 저장탱크(120)에 존재하는 다른 가스들은 퍼지 가스의 압력에 의해 외부로 배출된다. 퍼지 가스로는, 다른 가스와 반응하지 않는 안정된 불활성 가스, 예컨대, 질소 가스가 이용된다.
가스 공급라인(GSL)에는 제2 밸브(132)가 설치된다. 상기 가스 공급라인(GSL)에 주입된 퍼지 가스는 제2 밸브(132)의 온/오프에 따라 상기 약액 탱크(120)로 공급되거나 차단된다.
이렇게, 약액 저장탱크(120)에 저장된 약액(L)은 퍼지 가스에 의해 항상 안정된 상태를 유지할 수 있으며, 기판 처리장치(200)에 제공되게 된다.
퍼지 가스는 가스 공급라인(GSL)을 통해 약액 저장탱크(120)에 계속해서 주입되고, 퍼지 가스는 약액 저장탱크(120)를 퍼지하고, 약액 저장탱크(120) 내부가 일정 압력이 되면 가스 공급라인(GSL)에서 수직 분기된 가스 배출라인(GEL)을 통해 외부로 배출된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 약액 저장탱크(120)와 인접한 가스 공급라인(GSL)의 일측에 연결된 가스 배출라인(GEL)에 의해 약액 저장탱크(120)를 장시간 퍼지해도 약액(L)의 농도 변화를 최대한 억제할 수 있다.
이때, 가스 공급라인(GSL)과 약액 레벨 지시관(121)을 연통하면 가스압에 의해 상기 약액 레벨 지시관 내의 응결된 약액을 제거할 수 있다. 자세한 내용은 후술하기로 한다.
약액 저장탱크(120)에는 제1 및 제2 약액 배출라인(CPL1, CPL2)이 연결된다. 제1 약액 배출라인(CPL1)은 약액 저장탱크(120)로부터 약액(L)을 배출하여 폐기한다. 제1 약액 배출라인(CPL1)에는 제3 밸브(133)가 설치되고, 제3 밸브(133)의 온/오프에 따라 제1 약액 배출라인(CPL)의 약액이 배출되거나 차단된다.
제2 약액 배출라인(CPL2)은 약액 저장탱크(120)로부터 약액(L)을 배출하여 기판 처리장치(200)에 제공한다. 제2 약액 배출라인(CPL2)에는 제4 밸브(134)가 설치되고, 제4 밸브(134)의 온/오프에 따라 제2 약액 배출라인(CPL2)으로 유입된 약액(L)이 기판 처리장치(200)로 공급되거나 차단된다. 이때, 제2 약액 배출라인(CPL2)에는 별도의 펌프(140)를 구비할 수도 있다.
이하에서는, 상기 약액 처리장치(100)로부터 약액(L)을 공급받아 웨이퍼(W)를 처리하는 기판 처리장치(200)의 구성에 대해 간략하게 설명한다.
기판 처리장치(200)는 챔버(210), 스핀헤드(220), 지지축(230), 분사부(240), 유체 공급라인(250) 및 유체 저장부(260)를 포함한다.
구체적으로, 챔버(210)는 상부가 개구되고, 웨이퍼(W)를 처리하는 공정 공간을 제공한다. 스핀헤드(220)는 챔버(210) 내에 구비되고, 웨이퍼(W)를 지지한다. 지지축(230)은 스핀헤드(220)의 하부에 구비되고, 일 방향으로 회전하여 스핀헤드(220)를 회전시킨다.
챔버(210)의 상부에는 분사부(240)가 구비된다. 분사부(240)는 유체 공급라인(250)을 통해 제공된 약액(L)을 웨이퍼(W)에 분사한다. 유체 공급라인(250)은 유체 저장부(260)로부터 배출된 약액(L)을 분사부(240)에 제공하고, 유체 저장부(260)는 약액 처리장치(100)의 제2 약액 배출라인(160)을 통해 약액(L)을 공급받는다. 유체 공급라인(250)에는 차단 밸브(270)가 설치되고, 차단 밸브(270)의 온/오프에 따라 분사부(240)로 약액(L)이 공급되거나 차단된다.
이하, 본 발명에 따른 약액 레벨 지시관의 다양한 실시예를 도 4 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 약액 공급장치의 부분 단면도이다.
제1실시예에서 약액 레벨 지시관(121)은 상부관(121a), 수직관(121b) 및 하부관(121c)을 포함한다. 수직관(121b)은 수직으로 연장된 부분이고, 상부관(121a)은 수직관(121b)의 상단에서 수평 연장되어 약액 저장탱크(120)와 연통되며, 하부관(121c)은 수직관(121b)의 하단에서 수평 연장되어 약액 저장탱크(120)와 연통된다. 이때, 도 4에 도시된 것처럼, 상부관(121a)은 약액 저장탱크(120) 쪽을 향하여 아래로 경사진다. 이렇게, 상부관(121a)이 경사진 구조로 되어 있으므로, 약액(L)이 응축되더라도 중력에 의해 자연스럽게 레벨 센서(122) 쪽이 아닌 약액 저장탱크(120) 쪽으로 흘러내릴 수 있다. 다만 제1실시예의 경우 약액 레벨 지시관(121) 의 가공이 어렵고, 미관상 좋지 못한 단점이 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 약액 공급장치의 부분 단면도이다.
도 5에 도시된 것처럼, 제2실시예에서는 수직관(121b)이 약액 저장탱크(120)의 상면보다 더 높은 위치로 연장되고, 상부관(121a)은 수직관(121b)의 상단에서 수평 연장되되, 다시 수직 하방으로 절곡되어 약액 저장탱크(120)의 상면과 연통된다. 이때, 도 6에 도시된 것처럼 상부관(121a)은 약액 저장탱크(120) 쪽을 향하여 아래로 경사진다. 이렇게, 상부관(121a)이 경사진 구조로 되어 있으므로, 약액(L)이 응축되더라도 중력에 의해 자연스럽게 레벨 센서(122) 쪽이 아닌 약액 저장탱크(120) 쪽으로 흘러내릴 수 있다. 다만, 제1실시예처럼 약액 레벨 지시관(121)의 가공이 어렵고, 미관상 좋지 못한 단점이 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 약액 공급장치의 부분 단면도이다.
도 7에 도시된 것처럼, 제3실시예에서는 수직관(121b)이 상부관(121a) 및 가스 배출라인(GEL)의 위치보다 상부로 더 연장되고, 다시 수평으로 절곡(121d)되어 가스 공급라인(GSL)의 일측에 연통되도록 결합한다. 제3실시예에서는 이미 마련된 가스 공급라인(GSL)과 약액 레벨 지시관(121)을 연결하여 가스 압력에 의해 응축된 약액(L)을 약액 저장탱크(120) 쪽으로 흘러내리게 하거나, 기화된 약액(L)이 응축되지 못하도록 할 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 실시예에서와 달리, 약액 레벨 지시관(121)의 가공이 용이하고, 미관상의 문제를 해결할 수 있다.
이렇게, 본 발명의 실시예에 따르면, 퍼지 가스 및/또는 약액 레벨 지시관의 구조에 의해, 약액 저장탱크의 약액 레벨을 측정할 때 응결된 약액에 의해 불필요한 정보의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 약액 저장탱크와 인접한 가스 공급라인의 일측에 연결된 가스 배출라인에 의해 약액 저장탱크를 장시간 퍼지해도 약액의 농도 변화를 최대한 억제할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 약액 저장탱크 레벨 센서를 나타내는 단면도 및 측면도,
도 2는 도 1의 레벨 지시관의 부분 확대도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 약액 공급장치의 개념도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 약액 공급장치의 부분 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 약액 공급장치의 부분 단면도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 약액 공급장치의 부분 단면도이다.
<도면의 간단한 설명>
100...약액 공급장치 110...약액 공급부
120...약액 저장탱크 140...펌프
200...기판 처리장치

Claims (8)

  1. 약액을 공급하는 약액 공급라인;
    상기 약액 공급라인을 통해 약액을 공급받아 저장하는 약액 저장탱크;
    상기 약액 저장탱크에 저장된 약액을 배출 위치로 이송하는 약액 배출라인;
    상기 약액 저장탱크와 연통되어 상기 약액 저장 탱크의 일측에 위치하는 약액 레벨 지시관;
    상기 약액 레벨 지시관의 일측에 위치하여 약액의 레벨을 측정하는 레벨 센서; 및
    상기 약액 저장탱크를 퍼지하기 위한 퍼지 가스를 상기 약액 저장탱크에 제공하는 가스 공급 라인을 포함하되,
    상기 약액 레벨 지시관은,
    수직으로 연장된 수직관;
    상기 수직관의 상단에서 수평 연장되어 상기 약액 저장탱크와 연통되는 제 1 상부관;
    상기 제 1 상부관의 위치보다 더 높은 위치의 상기 수직관의 상단에서 수평 연장되어 상기 가스 공급라인과 연통되는 제 2 상부관; 및
    상기 수직관의 하단에서 수평 연장되어 상기 약액 저장탱크와 연통되는 하부관을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 상부관은,
    상기 약액 저장탱크 쪽을 향하여 아래로 경사진 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 저장탱크와 인접한 상기 가스 공급라인의 일측에는 퍼지 가스를 배출하기 위한 가스 배출라인이 연결되며,
    상기 제 2 상부관은 상기 가스 배출라인의 위치보다 더 높은 위치의 상기 수직관의 상단에서 수평 연장되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
  7. 약액 저장탱크와 연통되어 상기 약액 저장탱크의 일측에 위치하는 약액 레벨 지시관과, 상기 약액 레벨 지시관의 일측에 위치하는 레벨 센서에 의해 약액의 레벨을 측정하여 약액을 공급하는 방법에 있어서,
    상기 약액 저장탱크에 가스를 공급하는 가스 공급라인과 상기 약액 레벨 지시관을 연통하여 가스압에 의해 상기 약액 레벨 지시관 내의 응결된 약액을 제거하는 것을 특징으로 하는 약액 공급방법.
  8. 삭제
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