KR19990086872A - 액체 계량탱크 및 그 동작 제어방법 - Google Patents

Abstract

목적 : 종래의 웨이퍼 습식 세정장치에 적용되는 액체 계량탱크의 문제점을 해결하여 화학제의 낭비와 그것에 의한 환경 오염 등의 제 문제를 해결할 수 있는 액체 계량탱크 및 그 동작 제어방법을 제공함.

구성 : 본 발명은 펌프로 압송되는 액상물을 공급받기 위한 유입관과 연통되어 탱크 본체의 일측방에 비치되어 있으며, 제 1 개폐밸브의 제어에 의해 상기 유입관을 통해 탱크 본체로 공급되는 액상물이 일정의 액위를 유지하도록 탱크 본체의 외부로 배출시키는 오버플로우관이 하측방으로 열려진 액체 계량탱크에 있어서, 오버플로우관의 출구측 주위에 배치되며 액상물이 오버플로우관을 통해 배출되면 이를 감지하여 제 1 개폐밸브를 오프시키는 오버플로우센서로 구성으로 된다.

효과 : 본 발명은 오버플로우관을 통해 배출되는 액상물의 여액을 최소화할 수 있어 환경 오염의 요인을 줄일 수 있을 뿐만 아니라,비싼 화학제로 된 액상물의 낭비도 절감할 수 있다.

Description

액체 계량탱크 및 그 동작 제어방법

본 발명은 화학 용제, 세정제 등의 액상물을 반응조 또는 세정조 등으로 정량 공급하기 위한 액체 계량탱크에 관한 것으로, 특히 액상물의 과잉 계량에 따른 손실을 방지하는액체 계량탱크 및 그 동작 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 액체 계량탱크가 적용되는 반도체 웨이퍼 제조 분야에서는 일반적으로 확산 공정, 이온주입 공정, 스퍼터 공정, 에칭 공정, 화학기상침적(Chemical Vapor Deposition) 공정 등과 같은 여러 단계의 공정을 거치면서 상기 웨이퍼 상에 소망하는 패턴이 형성된다. 그런데 상기의 공정들을 행하는 과정 중에 예기치 않은 금속 불순물이나 미립자가 웨이퍼의 표면에 부착될 수 있으며, 부착된 금속 불순물이나 미립자는 상기 웨이퍼의 불량률을 높이는 원인이 되기 때문에 마지막 공정에서 세정해 주어야 할 필요가 있다.

일반적으로 웨이퍼 세정에 적용되고 있는 세정제는 여러가지의 화학 성분을 포함하는 사실상의 액상 화학제로 되고,이 액상물은 웨이퍼 습식 세정장치를 통해 공급되어서 상기 웨이퍼의 표면을 세정하여 그 표면의 금속 불순물이나 미립자를 제거한다.

도 1은 종래에 일반적으로 사용되고 있는 웨이퍼 습식 세정장치를 도시하고 있으며, 그 구성은 액상물을 저장하기 위한 복수개의 약품용기(2)와, 이들 약품용기(2)에 보관된 액상물을 가압하여 급송시키는 펌프(4)를 구비하고 있고,상기 펌프(4)에 의해 이송되는 액상물은 필터(F)를 거쳐 이물질이 여과된 후에유입관(6)과 제 1 개폐밸브(8)를 경유하여 액체 계량탱크(10)로 공급되어 일정량씩 저류되며,이렇게 저류된 액상물은 자동 제어되는 제 2 개폐밸브(12)와 유출관(14)을 통해 다수의 액체 계량탱크들(10)로부터 급송된 각각의 액상물들로 혼합된 용액을 저장하는 세정조(16)로 급송되는 구성으로 되어 있다.

웨이퍼(18)는 상기 세정조(16)의 내부에 침지(沈漬)되어서 그 표면이 세정된다.세정된 웨이퍼(18)는세정조(16)의 내부에 설치된 살수관(20)을 통해 급수되는 초순수(Deionized Water)에 의해 린스 되어 표면의 화학 성분을 제거하게 되어 있다.

상술한 구성에서 상기 웨이퍼(18)의 표면에 부착된 금속 불순물이나 미립자를 효과적으로 제거하기 위해서 세정조(16) 내의 다수의 액체 계량탱크들(10)로부터 급송된 각각의 액상물들로 혼합된 용액의 조성비 또는 혼합비는 정밀하게 제어되어야 하며, 이를 위해 각각의 액체 계량탱크(10)에는 미리 칭량하여 세정에 요구되는 소정량의 액상물 만이 저장되어 있어야 한다.

그러나 약품용기(2)로부터 유입관(6)을 통해 이송되는 액상물의 압력변화에 의해 액체 계량탱크(10) 내부에 저장되는 액상물의 양도 변화된다.

따라서 상기 액체 계량탱크(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 정량 시스템을 갖추어 액상물의 압력변화에도 불구하고 액체 계량탱크(10)는 미리 칭량하여 세정에 요구되는 소정량의 액상물 만을 저장할 수 있다. 즉,액체 계량탱크(10)는 탱크 본체(11)와 탱크 본체(11)의 일측에 수준계(22)가 비치되어 있고, 이 수준계(22)의 외측방에는 최저 액위를 감지하는 하위센서(24)와일정 액위로의 증가를감지하여 제 1 개폐밸브(8)를 제어하는 중위센서(26) 및 최대 액위를 감지하는 상위센서(28)가 소정 개소마다 배치되어서 상기 탱크 본체(11)의 내부 액위를 검출할 수 있게 되어 있으며,또한 상기 탱크 본체(11)에는 과다하게 공급된 액상물을 배출시켜 항상 적정량으로 유지시켜 주는 오버플로우관(30)이 마련되어 있다.

이와 같은 정량 시스템에 의해 탱크 본체(11)의 액상물이 제 2 개폐밸브(12) 및 유출관(14)을 통해 세정조(16)로 공급되며, 그 내부 액위가상기 하위센서(24)로 검출되는 최저 수위(도 2의 a)일 때에는 상기 제 2 개폐밸브(12)가 닫히며, 동시에 상기 제 1 개폐밸브(8)는 열리고 펌프(4)가 구동되어서 약품용기(2)에 저장된 액상물이 탱크 본체(11)에 공급되어 액위가 증가하게 된다. 증가되는 액위가 중위센서(26)에 감지되는 중간 수위(도 2의 b)일 때에는 도시 생략된 타이머가 작동되어서 일정 시간동안 펌프(4)의 구동과 제 1 개폐밸브(8)의 개방 상태가 유지된 다음 모두 반전된다. 이러한 작용으로 액체 계량탱크(10)의 탱크 본체(11)의 액위는 적정 수위(도 2의 c)로 유지되고,만약 예기치 않은 고장 등의 문제로 인하여 제 1 개폐밸브(8)가 차단되지 않아 액위가 최고 수위(도 2의 d)로 도달하게 되면 상위센서(28)가 이를 감지하여 장치의 모든 전원을 끊고 경보를 발하게 되어 있다.

상기 오버플로우관(30)은 과다하게 공급된 액상물을 탱크 본체(11)에서 배출시켜 항상 액위가 적정 수위(도 2의 c)로 유지되게 하는 것이다.

이와 같은 종래의 구성은 상기 오버플로우관(30)을 통해 배출되는 액상물의 량이 상당하고,이것에 의해 값비싼 화학제의 낭비가 초래될 뿐만 아니라 수질 오염 등의 공해 문제를 심화시켜 폐수 처리비용과 같은 부수적 관리비용을 증대시키는단점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 웨이퍼 습식 세정장치에 적용된 액체 계량탱크의 문제점을 해결하여 화학제의 낭비와 그것에 의한 환경 오염 등의 제 문제를 해결할 수 있는 액체 계량탱크 및 그 동작 제어방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액체 계량탱크는 펌프로 압송되는 액상물을 공급받기 위한 유입관과 연통되어 탱크 본체의 일측방에 비치되어 있으며, 제 1 개폐밸브의 제어에 의해 상기 유입관을 통해 탱크 본체로 공급되는 액상물이 일정의 액위를 유지하도록 탱크 본체의 외부로 배출시키는 오버플로우관이 하측방으로 열려진 액체 계량탱크에 있어서, 오버플로우관의 출구측 주위에 배치되며 액상물이 오버플로우관을 통해 배출되면 이를 감지하여 제 1 개폐밸브를 오프시키는 오버플로우센서를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 계량탱크는 오버플로우센서의 후단부의 오버플로우관에 개삽되어 탱크 본체의 외부로 액상물의 배출 유무를 제어하는 드레인밸브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 계량탱크는 탱크 본체 내부에 저장된 액상물이 적정 액위 인지를 감지하는 중위센서를 소정 개소에 배열된 수준계를 더 구비하여 중위센서가 온된 후 일정시간 경과 후 오버플로우센서의 온 유무를 검출하여 오버플로우센서의 오동작 유무를 감지하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액체 계량탱크의 동작 제어방법은 펌프를 오프시키고 제 1 개폐밸브를 온시키는 초기선택단계, 펌프를 온시켜 탱크 본체로 액상물을 공급하는 액상물공급단계, 오버플로우관의 출구측 주위에 배치되어 오버플로우관을 통해 액상물이 배출되면 온되는 오버플로우센서에 의해 오버플로우센서의 온 유무를 검출하는 오버플로우센서 검출단계, 오버플로우센서 검출단계에서 오버플로우센서가 온되면 제 1 개폐밸브를 오프시켜 탱크 본체로 액상물의 공급을 중단하는 액상물 공급 중단단계 및 액상물 공급 중단단계 후 세정조로 탱크 본체에 저장된 액상물을 공급하는 액상물 이송단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 계량탱크의 동작 제어방법은 오버플로우센서의 후단부의 오버플로우관에 개삽된 드레인밸브를 제어하여 액상물 공급 중단단계 후 오버플로우관을 통해 배출되는 액상물을 탱크 본체의 외부로 배출하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 계량탱크의 동작 제어방법은 탱크 본체 내부에 저장된 액상물이 적정 액위 인지를 감지하는 중위센서를 소정 개소에 배열된 수준계에 의해 중위센서가 온된 후 일정시간 경과 후 오버플로우센서의 온 유무를 검출하여 오버플로우센서의 오동작 유무를 감지하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성의 본 발명은 오버플로우관을 통해 배출되는 액상물의 여액을 최소화할 수 있어 환경 오염의 요인을 줄일 수 있을 뿐만 아니라,값비싼 화학제로 된 액상물의 낭비도 절감할 수 있는 것이다.

도1은 종래의 웨이퍼 습식 세정장치를 개략적으로 도시하는 구성도,

도2는 도1의 액체 계량탱크의 세부 구성을 도시하는 구성도,

도3은 본 발명에 관련된 액체 계량탱크의 구성도,

도4는 본 발명의 액체 계량탱크의 동작 제어방법의 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 탱크 본체122 : 수준계

124 : 하위센서126 : 중위센서

128 : 상위센서130 : 오버플로우관

106 : 유입관 108 : 제 1 개폐밸브

114 : 유출관 112 : 제 2 개폐밸브

132 : 드레인밸브134 : 오버플로우센서

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 관련된 액체 계량탱크(100)의 구성을 개략적으로 도시하는 구성도로서, 액체 계량탱크(100)는 탱크 본체(110)와, 탱크 본체(110)의 일측에는 통상의 투명한 유리관체로 된 수준계(122)가 비치되어 있고, 이 수준계(122)의 외측방에는 최저 액위를 감지하는 하위센서(124)와일정 액위로의 증가를감지하는 중위센서(126) 및 최대의 액위를 감지하는 상위센서(128)가 소정 개소마다 배치되어서 상기 탱크 본체(110)의 내부 액위를 검출할 수 있게 되어 있다.

상기 탱크 본체(110)의 내부에는 액상물이 항상 적정 액위로 유지되게 하는오버플로우관(130)이 연통되어 있고,그 상방에는 종래와 마찬가지로 필터(F)를 통해 여과된 액상물을 급송하여 주기 위한 유입관(106)이 제 1 개폐밸브(108)를 개재하여 연통되어 있다. 한편, 상기 탱크 본체(110)의 하측방에는 오버플로우관(130)과 나란하게 배치되어 액상물을 공급하여 주는 유출관(114)이 역시 제 2 개폐밸브(112)를 개재하여 연통되어 있다.

그리고 상기 오버플로우관(130)에는 드레인밸브(132)가 개삽됨과 아울러 그 전단 측에 오버플로우센서(134)가 소정 개소로 배치되어 있다.

상술한 구성의 본 발명은 종래와 마찬가지로 웨이퍼 습식 세정장치에 복수개로 배열하여 사용되는 것이고, 그 전체적인 기능은 종래와 유사한 것이므로 생략하고, 다만 액체 계량탱크(100)와 관련된 작용만을 도 4에 도시한 동작 제어방법의 흐름도에 따라 설명한다.

초기선택단계(S10)는 펌프(4)를 오프시키고 제 1 개폐밸브(108)를 온시킨다. 액상물공급단계(S20)는 펌프(4)를 온시켜 탱크 본체(110)로 액상물을 공급한다. 오버플로우센서 검출단계(S30)는 오버플로우관(130)의 출구측 주위에 배치되어 오버플로우관(130)을 통해 액상물이 배출되면 온되는 오버플로우센서(134)에 의해 오버플로우센서(130)의 온 유무를 검출한다. 액상물 공급 중단단계(S40)는 오버플로우센서 검출단계(S30)에서 오버플로우센서(134)가 온되면 제 1 개폐밸브(108)를 오프시켜 탱크 본체(110)로 액상물의 공급을 중단한다. 액상물 이송단계(S60)는 액상물 공급 중단단계(S40) 후 세정조로 탱크 본체(110)에 저장된 액상물을 공급한다.

오버플로우센서의 후단부의 오버플로우관에 개삽된 드레인밸브를 제어하여 액상물 공급 중단단계 후 오버플로우관을 통해 배출되는 액상물을 탱크 본체의 외부로 배출하는 단계(S50)를 더 구비할 수 있다.

액상물공급단계(S20)에서 펌프(4)가 구동되면 탱크 본체(110)로 액상물이 공급되어지고, 이에 따라 액상물이 최저 수위(a)에 이르면 먼저 하위센서(124)가 이를 감지하여 온으로 되고, 액위가 중위 수위(b) 까지 상승하면 다음에는 중위센서(126)가 온으로 된다.중위센서(126)의 온 신호는 별도 마련된 타이머(도시 생략)의 작동을 유발한다.

적정 수위(c)를 초과한 액상물은 오버플로우관(130)을 타고 흘러내리게 되며, 이 때 드레인밸브(132)가 닫혀 있음에 따라 그 수위가 오버플로우관(130) 내의 일정 수위(e)로 차 오르게 되고, 그 수위가 일정 수위(e)가 되면, 오버플로우센서 검출단계(S30)에서 오버플로우센서(134)가 온으로 된다. 이에 따라 액상물 공급 중단단계(S40)는 온된 오버플로우센서(134)에 의해 제 1 개폐밸브(108)를 오프시킨다. 탱크 본체의 외부로 배출하는 단계(S50)는 오버플로우센서의 후단부의 오버플로우관에 개삽된 드레인밸브(132)를 제어하여 액상물 공급 중단단계(S40) 후 오버플로우관(130)을 통해 넘친 액상물이 배출됨으로써 상기 탱크 본체(110)의 내부는 적정 액위(c)로 유지된다. 그 후 액상물 이송단계(S60)에서 제 2 개폐밸브(112)를 열어 탱크 본체(110)에 저장되어 있는 미리 칭량된 액상물을 유출관(114)을 통해 액상물을 세정조(16)로 공급해 준다.

결국, 본 발명의 액체 계량탱크(100)는 적정 수위(c)를 초과한 액상물이 오버플로우관(130)을 통해 흘러내리기 시작하는 것을 신속히 감지하고 제 1 개폐밸브(108)를 오프시킴에 따라 탱크 본체(110)에는 미리 칭량된 액상물 만이 저장될 수 있고, 오버플로우관(130)을 통해 배출되는 액상물의 양을 최소화할 수 있다.

하위센서(124), 중위센서(126) 및 상위센서(128)들은 고장 등의 원인으로 펌프(4), 제 1 개폐밸브(108), 제 2 개폐밸브(112) 및 오버플로우센서(134)의 오동작 유무를 검출할 수 있다.

하위센서(124)는 제 2 개폐밸브(112)의 오동작을 검출하는 센서로, 탱크 본체(110)에 저장된 액상물을 세정조(16)로 공급하고자 하는 경우 제 2 개폐밸브(112)는 열려 있어야 하나 제 2 개폐밸브(112)가 고장나서 계속 닫혀 있으면 하위센서(124)는 탱크 본체(110)에 저장된 액상물을 세정조(16)로 공급하고자 하는 시점으로부터 소정시간 경과할 때까지 오프되지 않으므로 소정시간 경과 후 하위센서(124)의 오프 유무를 검출하여 제 2 개폐밸브(112)의 오동작을 검출할 수 있다.

중위센서(126)는 오버플로우센서(134)의 오동작을 검출하는 센서로, 중위센서(126)가 온된 후 소정시간 경과 후 적정 수위(c)를 초과한 액상물은 오버플로우관(130)을 통해 배출되므로 오버플로우센서(134)는 온되어야 하나 중위센서(126)가 온된 후 별도 마련된 타이머에 의해 소정시간 경과 후 오버플로우센서(134)가 온 또는 오프 유무를 검출하여 오버플로우센서(134)의 오동작을 검출할 수 있다.

상위센서(128)는 펌프(4) 및 제 1 개폐밸브(108)의 오동작을 검출하는 센서로, 오버플로우센서(134)가 온되면 펌프(4) 및 제 1 개폐밸브(108)는 오프되어 탱크 본체(110)로 액상물의 공급은 중단되어야 하나 펌프(4) 및 제 1 개폐밸브(108)의 오동작으로 펌프(4)가 작동되고 제 1 개폐밸브(108)가 열려있으면 유입관(106)을 통해 탱크 본체(110)로 액상물의 공급은 계속되어 상위센서(128)는 온된다. 따라서 오버플로우센서(134)가 온된 후 상위센서(128)의 온 또는 오프 유무를 검출하여 펌프(4) 및 제 1 개폐밸브(108)의 오동작을 검출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 오버플로우관을 통해 배출되는 액상물의 양을 최소화할 수 있는 것이므로 이에 의해 야기되는 공해 문제를 줄일 수 있고, 나아가 값비싼 화학제로 된 액상물의 낭비를 줄여 공정 관리비를 절감할 수 있는 경제적 효과가 있으며, 또한 탱크 본체에 저류되는 액상물의 액위가 항상 일정하게 유지될 수 있어서 액상물의 화학 성분이 정밀하게 제어될 수 있는 장점을 가지고 있는 것이다.

Claims (7)

1. 펌프로 압송되는 액상물을 공급받기 위한 유입관과 연통되어 액체 계량탱크의 일측방에 비치되어 있으며, 제 1 개폐밸브의 제어에 의해 상기 유입관을 통해 탱크 본체로 공급되는 액상물이 일정의 액위를 유지하도록 탱크 본체의 외부로 배출시키는 오버플로우관이 하측방으로 열려진 액체 계량탱크에 있어서,

   상기의 오버플로우관의 출구측 주위에 배치되며, 상기의 액상물이 오버플로우관을 통해 배출되면 이를 감지하여 상기의 제 1 개폐밸브를 오프시키는 오버플로우센서를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 계량탱크.
2. 제1항에 있어서, 상기의 액체 계량탱크는 상기의 오버플로우센서의 후단부의 오버플로우관에 개삽되어 상기의 액체 계량탱크의 외부로 상기의 액상물의 배출 유무를 제어하는 드레인밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액체 계량탱크.
3. 제1항에 있어서, 상기의 액체 계량탱크는

   상기의 탱크 본체 내부에 저장된 액상물이 적정 액위 인지를 감지하는 중위센서를 소정 개소에 배열된 수준계를 더 구비하여 상기의 중위센서가 온된 후 일정시간 경과 후 상기의 오버플로우센서의 온 유무를 검출하여 상기의 오버플로우센서의 오동작 유무를 감지하는 것을 특징으로 하는 액체 계량탱크.
4. 제2항에 있어서, 상기의 수준계는 상기의 탱크 본체 내부에 저장된 액상물의 최적 액위 및 최대 액위를 감지하는 하위센서 및 상위센서를 더 구비한 것을 액체 계량탱크.
5. 웨이퍼를 세정하는 세정조에 일정한 양의 액상물을 공급하기 위하여 화학용기에 저장된 상기의 액상물을 압송하는 펌프, 압송된 액상물을 탱크 본체로의 공급 유무를 제어하는 제 1 개폐밸브, 탱크 본체로 공급되는 액상물이 일정의 액위를 유지하도록 탱크 본체의 외부로 배출시키는 오버플로우관을 구비한 액체 계량탱크의 동작제어방법에 있어서,

   상기의 펌프를 오프시키고, 상기의 제 1 개폐밸브를 온시키는 초기선택단계;

   상기의 펌프를 온시켜 상기의 탱크 본체로 상기의 액상물을 공급하는 액상물공급단계;

   상기의 오버플로우관의 출구측 주위에 배치되어 오버플로우관을 통해 상기의 액상물이 배출되면 온되는 오버플로우센서에 의해 상기의 오버플로우센서의 온 유무를 검출하는 오버플로우센서 검출단계;

   상기의 오버플로우센서 검출단계에서 오버플로우센서가 온되면 상기의 제 1 개폐밸브를 오프시켜 상기의 탱크 본체로 상기의 액상물의 공급을 중단하는 액상물 공급 중단단계; 및

   상기의 액상물 공급 중단단계 후 상기의 세정조로 상기의 탱크 본체에 저장된 액상물을 공급하는 액상물 이송단계를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 계량탱크의 동작제어방법.
6. 제5항에 있어서, 상기의 오버플로우센서의 후단부의 상기의 오버플로우관에 개삽된 드레인밸브를 제어하여 상기의 액상물 공급 중단단계 후 오버플로우관을 통해 배출되는 액상물을 상기의 탱크 본체 외부로 배출하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액체 계량탱크의 동작제어방법.
7. 제5항에 있어서, 상기의 탱크 본체 내부에 저장된 액상물이 적정 액위 인지를 감지하는 중위센서를 소정 개소에 배열된 수준계에 의해 상기의 중위센서가 온된 후 일정시간 경과 후 상기의 오버플로우센서의 온 유무를 검출하여 상기의 오버플로우센서의 오동작 유무를 감지하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액체 계량탱크의 동작제어방법.