KR20000050397A - 반도체 세정액 농도 제어장치 및 방법 - Google Patents

반도체 세정액 농도 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 세정액 농도 제어장치 및 그 방법에 관해 개시된다.
농도 제어장치는: 복수의 화학물질이 포함되어 있는 세정액이 저장되는 저장조와; 상기 저장조에 상기 복수의 화학물질을 개별적으로 공급하는 화학물질 공급부와; 상기 저장조 내의 세정액 중의 화학물질별 농도를 측정하여 전기적 신호를 발생하는 농도 검지부와; 상기 농도 검지부로 부터의 신호에 따라서 화학물질별 보충량을 결정하여 상기 화학물질 공급부에 의해 상기 저장조로 결정된 보충량의 화학물질이 각각 상기 저장조에 공급되도록 하는 시스템 제어부;를 구비하여, 실시간 농도가 제어됨으로서 농도제어에 따른 공정지연과 이에 따른 생산성 저하를 방지한다.

Description

반도체 세정액 농도 제어장치 및 방법{Concentration controller of cleanning agent for semiconductor an the method thereof}
본 발명은 반도체 세정액 농도 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 실시간 세정액의 농도를 제어할 수 있도록 된 반도체 세정액 농도 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에는 공정 단계별로 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 세정액이 사용된다. 그 중에 대표적인 세정액으로 NH4OH : H2O2: H2O 혼합액을 들수 있는데, 일반적으로 SCC(Standard Cleaning Chamical)로 불리운다.
이러한 SCC는 부피비율로 1:4:20 로 결정되어 있는데, 이러한 비율의 SCC는 보통 6시간 이내로 사용가능 수명(life time)으로 제한하고 있다. 이는 H2O 등이 추가공급되지 않기 때문이다. 일반적으로 SCC 가 저장된 탱크에는 농도 계측기가 마련되어 있으나 이는 단순히 농도를 시각적으로 표시해주는 것이어서 작업자가 수시로 확인해야만 한다. 상기 SCC의 농도를 단순히 측정하기 위한 계측기가 있으나 이 계측기에 의해 농도를 측정하는데 조건별 과정이 많고 그리고 이에 많은 시간이 소요된다.
본 발명은 실시간 세정액의 농도를 측정하여 실시간 이를 제어할 수 있는 반도체 세정액 농도 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 세정액 농도 제어장치의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어방법에 있어서, 세정액 교체에 따른 공정 흐름도이며,
도 3은 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어방법에 있어서, 세정액 농도조절에 따른 공정 흐름도이며, 그리고
도 4는 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어방법에 있어서, 세정액 수위 조절에 따른 공정 흐름도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
복수의 화학물질이 포함되어 있는 세정액이 저장되는 저장조와;
상기 저장조에 상기 복수의 화학물질을 개별적으로 공급하는 화학물질 공급부와;
상기 저장조 내의 세정액 중의 화학물질별 농도를 측정하여 전기적 신호를 발생하는 농도 검지부와;
상기 농도 검지부로 부터의 신호에 따라서 화학물질별 보충량을 결정하여 상기 화학물질 공급부에 의해 상기 저장조로 결정된 보충량의 화학물질이 각각 상기 저장조에 공급되도록 하는 시스템 제어부;를 구비하는 반도체 세정액 농도 제어장치가 제공된다.
상기 본 발명의 제어장치에 있어서, 상기 저장조에는 세정액의 수위를 검지하여 전기적 신호를 발생하는 수위 검출부가 더 구비되고, 상기 시스템 제어부는 상기 수위 검출부로 부터의 신호에 따라 상기 화학물질 공급부를 제어하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 본 발명의 제어장치에 있어서, 상기 화학물질 공급부에는 상기 제어부터의 신호를 입력받는 화학물질공급 제어부와; 화학물질공급제어부에 의해 동작되는 것으로 화학물질을 개별적으로 공급하는 단위 화학물질 공급장치;를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
저장조에 저장된 것으로 복수의 단위화학물질과 물을 포함하는 세정액의 농도를 실시간 측정하여 단위화학물질별 전기적 농도 신호를 발생하는 단계와;
상기 전기적 농도 신호와 각 단위화학물질별 기준농도와 비교하여 단위화학물질별 보충여부를 결정하는 단계와;
상기 단위화학물질별 농도보충여부에 따라 상기 저장조에 해당 단위화학물질을 보충하는 단계;를 포함하는 반도체 세정액 농도 제어방법이 제공된다.
상기 본 발명의 제어방법에 있어서, 상기 전기적 농도 신호 발생단계는 상기 저장조 내의 세정액을 소정의 순환경로를 통해 순환시키는 단계를 더 포함하고, 상기 순환경로를 통과하는 세정액의 농도를 측정하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 제어방법은 상기 저장조 내의 세정액의 수위를 실시간 검지하는 수위검지단계와, 세정액이 기준 수위에 미달하였을 때 상기 단위화학물질을 각각 소정량씩 상기 세정조에 공급하는 수위조절단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 수위조절단계가 수행되는 동안 상기 농도검지단계 및 그 후속의 단계가 진행됨으로써 농도조절이 동시에 이루어지도록 한다.
또한 상기 제어방법은 저장조 내의 세정액을 교체하는 세정액 교체단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 교체단계시에는 저장조 내의 세정액을 배출하는 단계;
물을 먼저 공급하는 단계;
상기 농도검지단계에 의해 물 중에 다른 이물이 존재하는 지에 대한 이물질 농도를 검지하는 단계;
이물질 농도 검지에 의해 기준치 이상의 이물질 존재가 확인되면 이물질 존재에 대한 경보신호를 발생하는 단계;
이물질 농도 검지에 의해 기준치 이하의 이물질이 존재하거나 전혀 존재 하지 않은 경우, 상기 농도 검지 단계를 수행하면서 상기 단위 화학물질을 공급하는 목적하는 농도의 단위 화학물질을 상기 저장조에 공급하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어장치 및 제어방법의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 단위화학물질로서 설명되는 물질에 편의상 탈이온수인 H2O도 같이 포함되는 것으로 정의하여 설명된다.
NH4OH H2O2 H2O
원액농도 28-30% 30-32% 100%
비중 0.9 1.11 1
부피비 1 4 20
각 부피당무제 1*0.9=0.9 4*1.11=4.44 20*1=20
총무게 25.34
각각의 농도 1.030wt% 5.432wt% 93.538wt%
먼저, 일반적인 반도체 세정액 중 NH4OH:H2O2:H2O 가 1:4:20의 부피비율을 가지는 세정액의 화학물질의 성분과 그 농도를 살펴보면 아래의 표와 같다.
위의 표는 단위 화학물질 원액 농도 및 이들의 적정한 혼합에 의해 얻을 세정액의 항목당 기준치를 보이는 것으로 이는 후술하는 시스템 제어부에 의해 상기 표에 나타난 기준치로 세정액의 농도가 조절되게 된다.
도 1은 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 세정액 농도 제어장치는, 물(H2O)과 이에 혼합되는 복수의 단위 화학물질, 예를 들어 암모니아수(NH4OH), 과산화수소(H2O2)이 혼합된 세정액이 저장되는 저장조(1)와 상기 저장조(1)에 상기 단위 화학물질을 공급하는 화학물질공급부(2)를 구비한다.
상기 저장조(1)에는 저장조(1) 내의 세정액을 순환시키는 순환경로(11)가 마련되고 순환경로(11) 상에 세정액을 펌핑하는 펌핑장치(12)가 마련된다. 또한 상기 순환경로(11) 상에는 순환경로 상을 유동하는 세정액의 단위 화학물질의 각 농도를 검지하여 전기적 농도 신호를 발생하는 농도검지부(3)가 마련된다. 농도검지부(3)에는 상기 순환경로(11)를 유동하는 세정액의 농도를 검지하는 센서(31)와 센서(31)로 부터 발생된 전기적 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기(32)를 구비한다.
한편, 상기 농도 검지부(3)로 부터의 농도신호를 입력받고, 후술하는 화학물질 공급부(2)를 제어하는 시스템 제어부(4)는, 농도신호를 입력받아 이를 연산하여 단위 화학물질 별 농도가 기준에 합치되는 지를 판단하는 중앙처리장치(41)와, 중앙처리장치(41)의 판단에 따라 상기 화학물질 공급부(2)로 신호를 전송하고 이로 부터의 신호를 접수하는 입출력 인터페이스(42)와, 중앙처리장치(41)에 임의의 데이타 입력, 예를 들어 단위 화학물질별 기준농도 내지는 그 범위를 입력하는 키보드와 같은 입력장치(43), 그리고 상기 중앙처리장치(41)에 의해 시스템 전체의 동작을 중지하여야 할 경우는 이를 시각적 또는 청각적으로 경보하는 경보장치(44)를 구비한다.
상기 화학물질공급부(2)는 복수의 단위 화학물질 공급부(21, 22, 23)과 각 단위 화학물질 공급부(21, 22, 23)를 제어하는 화학물질 공급 제어부(24)를 구비한다. 상기 단위 화학물질 공급부(21, 22, 23)들은 일종의 공급장치 예를 들어 펌프 또는 전자벨브로서 소스로 부터 공급되는 NH4OH, H2O2, H2O를 개별적으로 제어하여 요구되는 단위 화학물질을 주어진 양 만큼 저장조(1)로 공급하도록 한다. 상기 공급장치가 펌프인 경우, 상기 화학물질 공급제어부(24)는 전력 공급 및 차단에 상기 펌프의 동작을 제어하며, 상기 공급장치가 전자벨브인 경우에는 상기 화학물질 공급제어부는 주어진 시간동안 상기 전자벨브를 개방하여 입력되는 해당 단위 화학물질이 공급되도록 한다.
한편, 상기 저장조(1)의 일측에는 내부에 저장된 세정액의 수위를 검지하는 수위 검출부(5)가 마련되는데, 이 수위 검출부는 전기적인 아날로그 신호를 발생하여 상기 A/D 변환기(32)를 통해 시스템 제어부(4)로 수위정보를 전송한다.
또한 상기 저장조(1)의 하부 일측에는 세정액 교체시 저장조(1) 내의 세정액을 배출하기 위한 드레인(13)이 마련되어 있다.
이상과 같은 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어장치는 세가지의 동작 유형을 가진다. 그 첫째는 저장조 내의 기사용된 세정액을 배출하고 이에 새로운 세정액을 주입하는 세정액 교체단계이며, 둘째는 저장조 내의 세정액의 농도를 지속적으로 검지하면서, 농도 조절에 필요한 해당 단위 화학물질을 선택적으로 공급하는 농도조절단계이며, 그리고 세째는 지속적인 사용에 의해 감소되는 세정액을 보충하는 세정액 보충 단계로서 이하에 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어방법의 실시예를 통해 각각 설명된다.
세정액 교체단계
도 2를 참조하면서, 본 발명에 따른 세정액 교체 방법을 설명한다.
가) 먼저 저장조(1) 내의 기사용되었던 세정액을 드레인(13)을 통해 완전히 배출한다(201).
나) 상기 시스템제어부(4)에 의해 화학물질 공급부(2)를 제어하여 먼저 이온이 제거된 H2O를 공급하면서(202), 상기 농도검지부(3)를 통해 지속적으로 H2O 외의 다른 화학물질에 대한 농도를 검지하여, 전기적 농도 신호를 상기 시스템 제어부(4)로 전송한다.
다) 상기 시스템 제어부(4)의 중앙처리장치(41)에 의해 전기적 농도 신호로 부터 상기 H2O 이외의 다른 화학물질이 존재하는 것이 확인되었을 때에(203) 별도의 청각적 또는 시각적 경보 장치(44)를 통해 경보를 발생하고(204), 그 반대이면 H2O를 요구되는 양만큼 공급한다.
라) H2O의 공급이 완료되면, 상기 농도 검지부(3)를 계속 동작시키면서(206) H2O외의 다른 화학물질을 화학물질 공급부(2)를 통해서 각 단위 화학물질을 공급량을 결정(207)하여 조절된 농도의 세정액이 저장조(1)에 제공되도록 한다.
마) 세정액이 저장조(1)에 충만하게 되면, 수위검출부(5)가 이를 검지하여(208), 저장조(1) 내의 세정액이 기준수위에 도달하였는지는 판단하여(200) 이를 시스템 제어부(4)로 전송하고, 시스템 제어부(4)는 세정액의 교체과정을 중지하거나(210), 205 단계로 진행한다.
세정액 농도 조절단계
가) 저장조(1) 내의 세정액의 농도를 농도 검지부(3)에 의해 지속적으로 검지하여 그 전기적 농도신호를 시스템 제어부(4)로 전송한다(301).
나) 시스템 제어부(4)는 입력된 농도신호를 단위 화학물질별 기준 농도와 비교하여(302), 각 단위 화학물질별로 적정 농도를 유지하면(303), 상기 가) 단계를 수행하고, 적정 농도를 유지하지 못하면, 단위 화학 물질별 공급량을 결정한 후(304), 부족한 농도의 단위 화학물질이 상기 저장조(1)로 공급되도록 입출력 인터페이스(42)를 통해 상기 화학물질 공급부(2)로 신호를 보낸다(305).
다) 상기 농도 검지부(3)는 화학물질 공급부(2)에 의해 농도가 조절되는 동안에 상기 저장조(1) 내의 세정액의 농도를 지속적으로 검지하여(301) 이를 상기 시스템 제어부(4)로 전송함으로써 상기 저장조(1) 내의 세정액 중 화학물질이 모두 기준 농도에 일치되도록 한다.
세정액 보충단계
가) 상기 수위검출부(5)는 지속적으로 저장조(1) 내의 세정액이 적정 수위를 유지하고 있는 지를 검출하여 상기 A/D 변환기(32)를 통해 상기 시스템 제어부(4)로 전송한다(401).
나) 상기 시스템 제어부(4)는 입력된 상기 수위신호에 의해 부족한 저장조(1) 내의 부족한 량의 세정액량을 판단하고(402), 상기 화학물질공급부(2)를 통해 각 다단위화학물질을 각각 공급하여 소정의 수위가 유지되도록 한다.
다) 상기 농도 검지부(3)는 상기 나)단계 중에도 저장조(1) 내의 세정액의 농도를 지속적으로 검지 송출하여 상기 시스템 제어부(4)로 농도 신호를 송출한다(403).
라) 상기 시스템 제어부(3)는 상기 다) 단계를 통해 입력된 농도 신호에 따라서 상기 나) 단계를 실시하는 동안에 조절된 양의 단위 화학물질을 공급하여 최종적으로 세정액이 적정 농도와 수위가 유지되도록 한다(404).
이상에서 설명된 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어장치에 따르면, 상기 모든 과정이 실시간 복합적으로 진행되므로 상기 저장조(1) 내의 세정액은 항시 적정한 수위를 유지함과 아울러 적정 농도를 유지할 수 있게 된다.
제어방법의 실시예
이상에서 설명된 단계에 의하면, 본 발명에 따른 반도체 세정액 농도 제어방법은 다음과 같이 정리된다.
가) 저장조에 저장된 것으로 복수의 단위화학물질과 물을 포함하는 세정액의 농도를 실시간 측정하여 단위화학물질별 전기적 농도 신호를 발생하는 단계
나) 상기 전기적 농도 신호와 각 단위화학물질별 기준농도와 비교하여 단위화학물질별 보충여부를 결정하는 단계
다) 상기 단위화학물질별 농도보충여부에 따라 상기 저장조에 해당 단위화학물질을 보충하는 단계
위의 단계에 있어서, 상기 전기적 농도 신호 발생단계는 전술한 바와 같이 상기 저장조 내의 세정액을 소정의 순환경로를 통해 순환시키는 단계를 더 포함하고, 상기 순환경로를 통과하는 세정액의 농도를 측정하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저장조 내의 세정액의 수위를 실시간 검지하는 수위검지단계와, 세정액이 기준 수위에 미달하였을 때 상기 단위화학물질을 각각 소정량씩 상기 세정조에 공급하는 수위조절단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 수위조절단계가 수행되는 동안 상기 농도검지단계 및 그 후속의 단계가 진행됨으로써 농도조절이 동시에 이루어지도록 한다.
또한 상기 제어방법은 저장조 내의 세정액을 교체하는 전술한 바와 같은 세정액 교체단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 교체 단계는 전술한 바와 같이 아래의 단계를 포함한다.
가) 저장조 내의 세정액을 배출하는 단계
나) 물을 먼저 공급하는 단계
다) 상기 농도검지단계에 의해 물 중에 다른 이물이 존재하는 지에 대한 이물질 농도를 검지하는 단계
라) 이물질 농도 검지에 의해 기준치 이상의 이물질 존재가 확인되면 이물질 존재에 대한 경보신호를 발생하는 단계
마) 이물질 농도 검지에 의해 기준치 이하의 이물질이 존재하거나 전혀 존재 하지 않은 경우, 상기 농도 검지 단계를 수행하면서 상기 단위 화학물질을 공급하는 목적하는 농도의 단위 화학물질을 상기 저장조에 공급하는 단계
위에서 설명된 바와 같이 본 발명의 반도체 세정액 농도 제어 방법은 전술한 세정액교체단계, 세정액농도조절단계 및 세정액수위조절단계가 복합적으로 이루어 지고, 따라서, 종래와 같이 단순 계측기에 의해 농도를 측정해가면서 그 결과에 따라 시행착오적으로 농도만 조절하던 것에 비해 반도체 세정액 관리가 매우 효과적으로 이루어 지게 되고, 따라서 생산성이 극히 향상되게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 복수의 화학물질이 포함되어 있는 세정액이 저장되는 저장조와;
    상기 저장조에 상기 복수의 화학물질을 개별적으로 공급하는 화학물질 공급부와;
    상기 저장조 내의 세정액 중의 화학물질별 농도를 측정하여 전기적 신호를 발생하는 농도 검지부와;
    상기 농도 검지부로 부터의 신호에 따라서 화학물질별 보충량을 결정하여 상기 화학물질 공급부에 의해 상기 저장조로 결정된 보충량의 화학물질이 각각 상기 저장조에 공급되도록 하는 시스템 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장조에는 세정액의 수위를 검지하여 전기적 신호를 발생하는 수위 검출부가 더 구비되고, 상기 시스템 제어부는 상기 수위 검출부로 부터의 신호에 따라 상기 화학물질 공급부를 제어하도록 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 화학물질 공급부에는 상기 제어부터의 신호를 입력받는 화학물질공급 제어부와; 화학물질공급제어부에 의해 동작되는 것으로 화학물질을 개별적으로 공급하는 단위 화학물질 공급장치;가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어장치.
  4. 저장조에 저장된 것으로 복수의 단위화학물질과 물을 포함하는 세정액의 농도를 실시간 측정하여 단위화학물질별 전기적 농도 신호를 발생하는 단계와;
    상기 전기적 농도 신호와 각 단위화학물질별 기준농도와 비교하여 단위화학물질별 보충여부를 결정하는 단계와;
    상기 단위화학물질별 농도보충여부에 따라 상기 저장조에 해당 단위화학물질을 보충하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기적 농도 신호 발생단계는 상기 저장조 내의 세정액을 소정의 순환경로를 통해 순환시키는 단계를 더 포함하고, 상기 순환경로를 통과하는 세정액의 농도를 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 저장조 내의 세정액의 수위를 실시간 검지하는 수위검지단계와, 세정액이 기준 수위에 미달하였을 때 상기 단위화학물질을 각각 소정량씩 상기 세정조에 공급하는 수위조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수위조절단계가 수행되는 동안 상기 농도검지단계 및 그 후속의 단계가 진행됨으로써 농도조절이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어방법.
  8. 제4항, 제5항 및 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    저장조 내의 세정액을 교체하는 세정액 교체단계를 더 포함하고,
    상기 세정액 교체단계는,
    저장조 내의 세정액을 배출하는 단계;
    물을 먼저 공급하는 단계;
    상기 농도검지단계에 의해 물 중에 다른 이물이 존재하는 지에 대한 이물질 농도를 검지하는 단계;
    이물질 농도 검지에 의해 기준치 이상의 이물질 존재가 확인되면 이물질 존재에 대한 경보신호를 발생하는 단계;
    이물질 농도 검지에 의해 기준치 이하의 이물질이 존재하거나 전혀 존재 하지 않은 경우, 상기 농도 검지 단계를 수행하면서 상기 단위 화학물질을 공급하는 목적하는 농도의 단위 화학물질을 상기 저장조에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정액 농도 제어방법.
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