KR20000046823A - 반도체 장비의 슬러리 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장비의 슬러리 공급장치에 관한 것으로, 슬러리 드럼의 압력을 제어하고 전체 장치의 슬러리 공급 상태를 제어하도록 콘트롤러를 설치하고, 웨이퍼의 연마 공정이 진행되는 씨엠피장치로 슬러리를 공급하는 데이 탱크에는 모터의 구동에 의해 상하이동하여 슬러리를 펌핑하거나 씨엠피장치로 공급하는 피스톤부재를 탱크의 내주면에 미끄러지게 삽입시키고, 씨엠피장치로 공급되는 슬러리의 압력을 읽어 콘트롤러로 그 값을 보내주도록 압력게이지를 설치함으로써, 일정압의 슬러리를 공급할 수 있으며 공급압의 제어가 가능하고, 슬러리의 원액의 특성 및 성분을 변화시키지 않고 최적의 상태로 공급할 수 있게 한 것이다.

Description

반도체 장비의 슬러리 공급장치

본 발명은 반도체 장비에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 평탄화를 위해 연마제의 역할을 하는 슬러리를 안정되게 공급할 수 있는 반도체 장비의 슬러리 공급장치에 관한 것이다.

종래의 씨엠피(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 공정에서 웨이퍼의 평탄화를 위해 웨이퍼의 전면 가공의 연마제 역할을 하는 슬러리(slurry)를 공급하는 장치로는 펌프 방식의 슬러리 공급장치와, 질소가압방식의 슬러리 공급장치가 있는데, 이중 펌프 방식의 슬러리 공급장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 슬러리를 공급하는 슬러리 드럼(slurry drum)(1)(2)과, 이 슬러리 드럼(1)(2)에서 슬러리를 공급받는 데이 탱크(day tank)(3) 등으로 구성된다.

상기 슬러리 드럼(1)(2)은 제1 슬러리 드럼(1)과 제2 슬러리 드럼(2)으로 2개가 설치되어 있고, 상기 슬러리 드럼(1)(2)에서 데이 탱크(3)로 슬러리를 공급하기 위해서 각각의 슬러리 드럼(1)(2)에는 제1 펌프(1a)와 제2 펌프(2a)가 설치되어 있다.

또한, 상기 데이 탱크(3)에서 씨엠피장치까지 슬러리를 공급하기 위한 공급라인에는 제3 펌프(4)와 제4 펌프(5)가 병렬적으로 설치되어 있고, 상기 데이 탱크(3)에는 탱크 내의 슬러리의 양을 감지하도록 3개의 레벨센서(level sensor) 즉, 하이 레벨센서(high level sensor)(3a)와 미들 레벨센서(middle level sensor)(3b), 로우 레벨센서(low level sensor)(3c)가 설치되어 있다.

상기 펌프들(1a)(2a)(4)(5)이 설치되는 공급라인의 전후에는 밸브들이 설치되어 있고, 상기 씨엠피장치로 슬러리를 보내주는 공급라인에는 공급밸브(6)가 설치되어 있다.

상기와 같은 구성을 가진 펌프방식의 슬러리 공급장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

상기 데이 탱크(3)는 하이 레벨센서(3a)에 슬러리가 감지될 때까지 상기 슬러리 드럼(1)(2)에 의해 슬러리를 공급받는다.

데이 탱크(3)에 슬러리의 공급이 완료되면 제3 펌프(4)나 제4 펌프(4)에 의해 슬러리가 펌핑되고 상기 공급밸브(6)가 오픈되면서 씨엠피장치로 슬러리가 공급된다.

씨엠피장치가 사용중이 아닐 경우에는 공급밸브(6)가 닫혀지고 데이 탱크(3)로 슬러리가 리턴하여 장치내에서 순환하게 된다.

이후, 씨엠피장치에서 공급 신호가 들어오면 공급밸브(6)가 열리면서 다시 슬러리를 공급하게 된다.

첨부한 도 2는 종래 질소가압방식의 슬러리 공급장치의 구성을 도시한 개략도로서, 종래의 질소가압방식의 슬러리 공급장치는 슬러리 드럼(11)(12)에서 버퍼 탱크(13)로 벤츄리관(venturi)의 진공압을 이용하여 슬러리를 공급한 후 질소를 가압하여 데이 탱크(14)(15) 및 씨엠피장치로 슬러리를 공급하는 방식으로서, 2개의 슬러리 드럼(11)(12)의 슬러리를 혼합하는 믹싱 탱크(mixing tank)(16)가 설치되어 있고, 이 믹싱 탱크(16)에서 데이 탱크(14)(15) 사이에 버퍼 탱크(buffer tank)(13)가 설치되어 있다.

상기 슬러리 드럼(11)(12)은 교체가 가능하게 설치되어 있다.

상기 믹싱 탱크(16)의 상단에는 질소를 유입시키는 질소공급밸브(16a)와 진공압을 형성하여 믹싱 탱크(16)내의 질소를 흡입하는 진공밸브(16b)가 설치되어 있으며, 그 하단에는 슬러리를 공급하는 공급밸브(16c)가 설치되어 있다.

상기 2개의 데이 탱크(14)(15)에도 믹싱 탱크(16)와 동일한 구성으로 질소공급밸브와 진공밸브, 공급밸브 등이 설치되어 있다.

상기와 같은 질소가압방식의 슬러리 공급장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 슬러리 드럼(11)(12)에서 믹싱 탱크(16)로 슬러리를 공급하기 위해서는 상기 믹싱 탱크(16)의 공급밸브(16c)와 상기 슬러리 드럼(11) 입구에 설치된 밸브(11a)를 오픈하고, 상기 진공밸브(16b)를 오픈한다.

상기 진공밸브(16b)를 오픈하면 진공압이 형성되어 상기 슬러리 드럼(11)에서 슬러리가 믹싱 탱크(16)로 공급된다.

이후, 슬러리 드럼(11) 입구에 설치된 밸브(11a)와 상기 진공밸브(16b)를 닫고, 상기 공급밸브(16c)와 질소공급밸브(16a)를 오픈하면 상기 질소공급밸브(16a)로 질소가 유입되면서 믹싱 탱크(16)내 슬러리가 공급밸브(16c)를 통해 버퍼 탱크(13)로 공급되고, 데이 탱크(14)(15)에 설치된 하이 레벨센서에 감지될 때까지 슬러리를 데이 탱크(14)(15)에 공급하게 된다.

상기 2개의 데이 탱크(14)(15)도 상기 믹싱 탱크(16)와 마찬가지의 방법으로 버퍼 탱크(13)에서 슬러리를 공급받는다.

또한, 한 개의 데이 탱크(14)에서 씨엠피장치로 슬러리를 공급할 때 상기 데이 탱크(14)에 설치된 로우 레벨센서의 감지가능영역까지 슬러리를 공급하고, 로우 레벨센서의 감지영역을 벗어나면 이 데이 탱크(14)의 공급밸브(14a)가 닫히고 상기 버퍼 탱크(13)에서의 슬러리 공급을 받는 동안 다른 데이 탱크(15)의 공급밸브(15a)가 열려 씨엠피장치로 슬러리를 공급하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에서 펌프방식의 슬러리 공급장치는 펌프의 구동시 직접적으로 슬러리에 충격을 가하여 슬러리의 특성을 변형시키는 문제점이 있었고, 질소가압방식의 슬러리 공급장치는 질소가압을 위해 사용되는 질소 가스량이 많아 장치의 운전비용이 많이 들며, 질소가압 후 벤츄리관을 이용하여 탱크내에 진공압을 형성하는 과정에서 슬러리의 기본성분으로 사용되는 케미칼이 증발하여 페하(pH)를 변동시킬 수 있는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 슬러리 원액의 특성 및 성분을 변화시키지 않고 최적의 상태로 슬러리를 공급할 수 있는 반도체 장비의 슬러리 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 펌프방식의 슬러리 공급장치의 구성을 도시한 개략도.

도 2는 종래 질소가압방식의 슬러리 공급장치의 구성을 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 슬러리 공급장치의 구성을 도시한 개략도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

21,22; 슬러리 드럼 21a,22a; 질소공급밸브

23; 버퍼 탱크 24,25; 데이 탱크

24a,25a; 모터 24b,25b; 피스톤부재

26; 압력게이지 27; 콘트롤러

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 장치내 슬러리를 공급하는 슬러리 드럼과, 이 슬러리 드럼에서 슬러리를 공급받는 버퍼 탱크와, 이 버퍼 탱크에서 슬러리를 공급받아 웨이퍼의 연마 공정을 위한 연마장치로 슬러리를 공급하는 데이 탱크와, 상기 데이 탱크의 내주면에 미끄러지게 삽입되어 모터의 구동에 따라 상하이동하여 상기 데이 탱크 내의 슬러리를 펌핑하거나 연마장치로 공급하는 피스톤부재와, 상기 연마장치로 공급되는 슬러리의 공급압력을 측정하는 압력게이지와, 상기 압력게이지가 측정한 값을 읽어 상기 슬러리 드럼의 압력을 제어하는 콘트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장비의 슬러리 공급장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 반도체 장비의 슬러리 공급장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 슬러리 공급장치는 도 3에 도시한 바와 같이, 장치내 슬러리를 공급하는 2개의 슬러리 드럼(21)(22)과, 이 슬러리 드럼(21)(22)에서 슬러리를 공급받는 버퍼 탱크(23)와, 이 버퍼 탱크(23)에서 슬러리를 공급받아 웨이퍼의 연마 공정을 위한 씨엠피장치로 슬러리를 공급하는 2개의 데이 탱크(24)(25)와, 씨엠피장치로 공급되는 슬러리의 공급압력을 측정하는 압력게이지(26)와, 상기 압력게이지(26)가 측정한 값을 읽어 공급되는 슬러리의 공급압력을 제어하고 상기 슬러리 드럼(21)(22)의 압력을 제어하는 콘트롤러(controller)(27)를 포함하여 구성된다.

상기 데이 탱크(24)(25)의 내부에는 모터(24a)(25a)의 구동에 따라 상하이동하여 상기 데이 탱크(24)(25) 내의 슬러리를 펌핑하거나 연마장치로 공급하는 피스톤부재(24b)(25b)가 내주면에 미끄러지게 삽입되어 있다.

상기 콘트롤러(27)는 상기 슬러리 드럼(21)(22)에 질소를 공급하여 슬러리 드럼(21)(22)의 압력을 제어하며, 상기 콘트롤러(27)와 각각의 슬러리 드럼(21)(22) 사이에는 질소공급밸브(21a)(22a)가 설치되어 있다.

또한, 상기 데이 탱크(24)(25)에는 슬러리의 수위를 체크하는 레벨센서(24c)(25c)들이 설치되어 있고, 슬러리를 씨엠피장치에 공급하는 공급밸브(24d)(25d)가 설치되어 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 슬러리 공급장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 데이 탱크(24)에 설치된 공급밸브(24d)가 열리고 모터(24a)가 시계방향으로 회전하면 이 모터(24a)에 연결된 피스톤부재(24b)가 하방향으로 내려가게 되어 슬러리를 씨엠피장치로 공급한다.

이때 상기 레벨센서(24c)에 의해 제1 데이 탱크(24) 내의 슬러리가 일정 수위 이하로 감지되면 상기 공급밸브(24d)가 닫히고, 제2 데이 탱크(25)에서의 슬러리 공급을 위해 제2 데이 탱크(25)의 공급밸브(25d)가 열린다.

제1 데이 탱크(24)의 동작과 마찬가지로 모터(25a)가 시계방향으로 회전하여 피스톤부재(25b)가 하방향으로 이동함으로써 슬러리를 씨엠피장치에 공급한다.

이동안 상기 버퍼 탱크(23)와 제1 데이 탱크(24) 사이의 공급라인에 설치되어 있는 밸브(28)가 열리고, 제1 데이 탱크(24)의 모터(24a)가 반시계방향으로 회전하여 피스톤부재(24b)가 상방향으로 이동하면 이로인해 생기는 압력차이로 인해 버퍼 탱크(23)의 슬러리를 공급받게 된다.

위와 같은 동작을 반복하면서 압력게이지(26)에서는 슬러리의 공급압력을 측정하고 이 측정된 값을 콘트롤러(27)로 보낸다.

상기 콘트롤러(27)는 측정된 슬러리의 공급압력이 일정하게 유지하도록 모터(24a)(25a)의 회전방향을 제어한다.

상기 슬러리 드럼(21)(22)은 교체가 가능하며 버퍼 탱크(23)로 슬러리를 공급할 때 발생하는 압력차를 보상하기 위하여 상기 콘트롤러(27)에 의해 상기 질소공급밸브(21a)(22a)를 열어 질소를 공급받는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 반도체 장비의 슬러리 공급장치에 의하면 일정압의 슬러리를 공급할 수 있으며 공급압의 제어가 가능하고, 슬러리의 공급시 발생할 수 있는 용기 내의 압력차를 없애기 위해 컨트롤러를 사용하여 질소를 보충하는 방식을 채택함으로써 슬러리에 포함된 케미칼의 증발을 방지하여 페하의 변동이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 종래의 기술에 비해 질소의 사용량이 적으므로 운전비용이 적게 드는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 장치내 슬러리를 공급하는 슬러리 드럼과, 이 슬러리 드럼에서 슬러리를 공급받는 버퍼 탱크와, 이 버퍼 탱크에서 슬러리를 공급받아 웨이퍼의 연마 공정을 위한 연마장치로 슬러리를 공급하는 데이 탱크와, 상기 데이 탱크의 내주면에 미끄러지게 삽입되어 모터의 구동에 따라 상하이동하여 상기 데이 탱크 내의 슬러리를 펌핑하거나 연마장치로 공급하는 피스톤부재와, 상기 연마장치로 공급되는 슬러리의 공급압력을 측정하는 압력게이지와, 상기 압력게이지가 측정한 값을 읽어 상기 슬러리 드럼의 압력을 제어하는 콘트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장비의 슬러리 공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 슬러리 드럼에 질소가스를 공급하여 슬러리 드럼의 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비의 슬러리 공급장치.