KR20000065888A - 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법 - Google Patents

반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법 Download PDF

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고석태
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Abstract

본 발명은 반도체장치 제조공정 중 적어도 두 가지 이상의 케미컬을 혼합하여 공급함에 있어서, 각 케미컬의 일정 비율로 혼합시키도록 함과 동시에 그에 따른 농도 관계 및 공급량을 제어하도록 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 이를 위한 구성은, 제 1 케미컬이 수용되는 케미컬 저장조(42)로부터 연통 연결된 제 1 연결관(44) 상에 설치되어 제 1 케미컬의 유동압을 제공하는 정량펌프(46)와; 제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48) 상에 설치되어 유동하는 제 2 케미컬의 유동압을 감지하여 제어하는 레귤레이터(50)와; 상기 레귤레이터(50)에 연이은 상기 제 2 연결관(48) 상에 설치되어 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 제 1 유량계(52)와; 상기 각각의 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 연통 연결되어 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 희석시키는 프리믹서(54)와; 상기 프리믹서(54)의 다른 일측으로부터 제조설비로 연통 연결되는 제 3 연결관(56) 상에 설치되어 유도되는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 감지하는 농도계(58); 및 상기 농도계(58)와 상기 제 1 유량계(52)의 신호를 인가 받아 상기 레귤레이터(50)와 상기 정량펌프(46) 및 상기 프리믹서(54)의 구동을 제어하고, 상기 각각의 제 1, 제 2, 제 3 연결관(56) 상에 다수개 구비되는 밸브의 구동을 제어하는 컨트롤러;를 포함한 구성으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급방법은, 제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48) 상에 레귤레이터(50)를 연통 설치하여 제 2 케미컬의 유동압을 감지함과 동시에 그 유동량을 제어하는 단계와; 상기 레귤레이터(50)에 연이은 상기 제 2 연결관(48) 상의 제 1 유량계(52)를 연통 설치하여 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 단계와; 케미컬 저장조(42)로부터 연통 연결된 제 1 연결관(44) 상에 정량펌프(46)를 연통 설치하여 상기 제 1 유량계(52)의 신호에 대응하여 제 2 케미컬의 유동량에 대한 제 1 케미컬이 설정 비율을 이루도록 펌핑하는 단계와; 상기 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 프리믹서(54)를 연통 연결하고, 프리믹서(54) 내부로 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 혼합하는 단계; 및 상기 프리믹서(54)의 다른 일측에서 제조설비로 연통 연결되는 제 3 연결관(56) 상에 농도계(58)를 연통 설치하여 유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 측정 감지토록 하고, 이를 통해 상기 컨트롤러는 각 구성의 구동을 제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 발명에 의하면, 각 케미컬의 혼합비에 대응하는 정량조의 구성을 대신하여 각 케미컬의 유동량을 제어하는 과정에서 그 혼합비를 이루도록 함으로써 설비의 규모가 축소되고, 그 구성의 단순화로 설비 비용 및 관리비용이 축소되며, 각각의 케미컬을 혼합하여 공급함에 있어서 소요되는 시간이 단축되어 제조공정의 가동률이 향상되는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법 { chemical mix-supply system of semiconductor device manufacturing equipment and method there of }
본 발명은 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체장치 제조공정 중 적어도 두 가지 이상의 케미컬을 혼합하여 공급함에 있어서, 각 케미컬의 일정 비율로 혼합시키도록 함과 동시에 그에 따른 농도 관계 및 공급량을 제어하도록 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복 수행함으로서 반도체장치로 제작되고, 이들 반도체장치 제조공정에는 그 공정 조건에 대응하여 반응하는 각종 케미컬 공급이 이루어진다.
이렇게 공급되는 각종 케미컬은, 그 공급량과 성질에 의해 웨이퍼 상에서 반응하는 정도가 상이하게 나타나고, 이러한 반응 정도는 제작되는 반도체장치의 기능 및 그 특성을 변화시키는 주요 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 각 공정에 대응하는 반도체장치 제조설비에는 각각의 케미컬 공급에 따른 특정 조건 및 관리가 요구되며, 특히 여러 종류의 케미컬을 혼합하여 공급하는 케미컬 혼합 공급시스템에 있어서는, 각각의 케미컬이 일정 비율로 혼합될 것과 이들 혼합에 따른 농도 관계 및 공급량 등의 제어가 요구된다.
특히, 습식 식각설비에 사용되는 에쳔트(etchant)는, 제 1 케미컬(HF:플루오르화수소)과 제 2 케미컬(순수:DI-water)이 혼합된 것으로서, 이들 혼합비에 의해 식각 정도가 결정된다.
여기서는, 각각의 케미컬을 공정 조건에 대하여 혼합하여 공급토록 하는 케미컬 혼합 공급시스템 중 습식 식각설비에 대한 케미컬 혼합 공급시스템을 그 사용례로 하여 설명하기로 한다.
먼저, 케미컬 혼합 공급시스템(10)의 종래 구성을 살펴보면, 도1에 도시된 바와 같이, 소정 크기로 내부가 구획 형성된 챔버(12a, 12b, 12c)가 복수개 설치되고, 이들 각 챔버(12a, 12b, 12c)의 내부에는 각기 다른 체적 비율로 소정량의 케미컬을 수용하도록 형성된 정량조(14a, 14b, 14c)가 각각 설치된다.
이렇게 설치되는 각 정량조(14a, 14b, 14c)의 체적은, 에쳔트를 구성하는 제 2 케미컬에 대한 제 1 케미컬의 혼합비를 결정하기 위한 것으로써, 일측에 정량조(14c)에 제 2 케미컬이 일정량 수용되고, 다른 일측의 각 정량조(14a, 14b)는 상기 정량조(14c)에 수용되는 제 2 케미컬 양에 대응하여 제 1 케미컬이 각각 소정 비율을 이루도록 그 체적이 결정된다.
또한, 이들 정량조(14a, 14b, 14c)의 상부 소정 위치에는, 각각의 케미컬 공급라인으로부터 분기된 공급관(16a, 16b, 16c)이 상술한 챔버(12a, 12b, 12c)의 외측으로부터 연통하여 대응 설치되고, 이들 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 공급되는 제 1, 제 2 케미컬은 대응 위치되는 정량조(14a, 14b, 14c)에 수용되는 구성을 이룬다.
그리고, 이들 정량조(14a, 14b, 14c)의 상측 단부에는, 상술한 각각의 공급관(16a, 16b, 16c)을 통해 공급되어 각각의 정량조(14a, 14b, 14c)에 수용되는 각각의 제 1, 제 2 케미컬 양을 감지하는 레벨센서(18a, 18b, 18c)가 설치된다.
이렇게 설치되는 레벨센서(18a, 18b, 18c)는, 각 정량조(14a, 14b, 14c)에 대응하여 수용되는 제 1, 제 2 케미컬의 충진된 상태를 감지하게 되고, 그 신호를 컨트롤러(도면의 단순화를 위하여 생략함)에 인가하게 됨으로써 컨트롤러로 하여금 각각의 제 1, 제 2 케미컬 공급량을 제어하도록 구성된다.
한편, 각 챔버(12a, 12b, 12c)의 소정 위치에는, 도1에 도시된 바와 같이, 상술한 각 정량조(14a, 14b, 14c)에 제 1, 제 2 케미컬이 충진되어 넘치는 잔량의 제 1, 제 2 케미컬을 배출시키기 위한 배관(20a, 20b, 20c)이 각각 연통 설치된다.
따라서, 각각의 정량조(14a, 14b, 14c) 상에는 정량조(14a, 14b, 14c)의 체적비에 대응하여 제 1, 제 2 케미컬이 각각 충진되고, 나머지의 제 1, 제 2 케미컬은 상술한 배관(20a, 20b, 20c)을 통해 배출됨으로써 상술한 레벨센서(18a, 18b, 18c)는 배출되는 제 1, 제 2 케미컬의 낭비를 절감하도록 설치되는 구성을 이룬다.
또한, 상술한 각 정량조(14a, 14b, 14c)의 하부에는, 도1에 도시된 바와 같이, 각각의 정량조(14a, 14b, 14c)에 소정량씩 수용된 케미컬을 유도하는 연결관(22a, 22b, 22c)이 각각 설치되고, 이들 연결관(22a, 22b, 22c) 상에는 연결관(22a, 22b, 22c)을 통한 제 1, 제 2 케미컬의 유동을 선택적으로 제어하도록 하는 차단밸브(24a, 24b, 24c)가 각각 연통 설치된다.
한편, 상술한 각각의 연결관(22a, 22b, 22c) 단부는, 각각의 정량조(14a, 14b, 14c)로부터 유도되는 제 1, 제 2 케미컬을 혼합하여 수용하도록 형성된 집수조(26)와 연통 연결되고, 이 집수조(26)의 일측에는 소정 길이를 갖는 순환관(28)의 양측 단부가 집수조(26) 내부에 수용되는 제 1, 제 2 케미컬에 소정 깊이 담겨지도록 설치된다.
또한, 이렇게 설치되는 순환관(28) 상에는, 집수조(26)에 수용되는 각각의 제 1, 제 2 케미컬이 순환관(28)을 통해 유동하도록 유동압을 제공하는 펌프(30)가 설치되고, 이 펌프(30)에 연이은 순환관(28) 상에는 순환관(28)을 통해 유동하는 제 1, 제 2 케미컬이 상호 혼합된 상태 즉, 제 2 케미컬에 대한 제 1 케미컬의 농도를 감지하기 위한 농도계(32)가 설치된다.
따라서, 상술한 펌프(30)는, 집수조(26)에 수용되는 제 1, 제 2 케미컬이 상호 혼합되는 정도를 촉진시키게 되고, 상술한 농도계(32)는 상술한 과정을 통해 혼합되는 제 1, 제 2 케미컬이 공정 조건에 대응하여 공급 가능한 상태인지 여부를 판단하는 기능을 수행하게 된다.
그리고, 집수조(26)의 하부 일측에는, 상술한 농도계(32)의 측정값이 설정값과 일치할 경우 혼합된 상태의 케미컬을 요구되는 습식 식각설비로 유도 공급하기 위한 유도관(34)이 연통 설치된다.
이러한 구성의 케미컬 혼합 공급시스템(10)에 의하면, 상술한 습식 식각설비의 공정 조건에 대응하여 에쳔트의 농도가 설정되면, 먼저 일측의 정량조(14c)에 제 2 케미컬이 충진시키고, 요구되는 에쳔트의 농도에 대응하는 다른 어느 하나의 정량조(14a, 14b)에 제 1 케미컬을 공급토록 하여 충진시킨다.
이때 각각의 정량조(14a, 14b, 14c)에 수용되는 제 1, 제 2 케미컬은 각 정량조(14a, 14b, 14c)의 체적비에 의해 소정 비율을 이루게 되고, 각 정량조(14a, 14b, 14c)의 체적 이상으로 공급되는 제 1, 제 2 케미컬은 각각의 정량조(14a, 14b, 14c) 외측으로 넘쳐 배관(14a, 14b, 14c)을 통해 배출되며, 상술한 레벨센서(18a, 18b, 18c)는 이러한 제 1, 제 2 케미컬의 수용되는 상태를 감지하여 컨트롤러를 통한 제 1, 제 2 케미컬의 공급을 제어하게 된다.
이러한 과정을 통해 각각의 정량조(14a, 14b, 14c)에 충진되는 각각의 제 1, 제 2 케미컬은, 대응하여 연통 설치되는 각 연결관(22a, 22b, 22c) 상의 차단밸브(24a, 24b, 24c)를 개방함으로써 수위차에 의해 유동하여 상술한 집수조(26) 상에 혼합 수용된다.
이렇게 집수조(26)에 수용되는 제 1, 제 2 케미컬은, 펌프(30)의 구동에 의해 순환관(28)을 따라 순환 유동하는 과정에서 상호 혼합이 이루어지고, 이러한 순환 과정이 소정 시간이 계속하게 된다.
이후, 혼합되는 제 1, 제 2 케미컬은 일정한 농도 상태를 이루게 되고, 농도계(32)는 제 1, 제 2 케미컬의 혼합에 따른 일정 수준의 농도 상태가 유지되는 것을 감지하여 그 신호를 컨트롤러에 인가하게 되고, 컨트롤러는 이 신호에 대응하여 유도관(34)을 개방토록 함으로써 일정 농도 상태로 형성된 케미컬을 요구되는 습식 식각설비로 유도 공급하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 제 1, 제 2 케미컬의 혼합비에 의한 에쳔트의 농도 관계는 습식 식각설비의 공정 조건에 대응하여 다변하게 되고, 다른 혼합비의 농도가 요구될 경우 상술한 제 2 케미컬에 대한 제 1 케미컬의 비율에 대응하는 체적의 정량조(14a, 14b, 14c)를 구성하여 상술한 과정을 통해 공급하게 된다.
그러나, 상술한 구성과 그에 따른 구성의 동작 관계와 케미컬의 유동 관계에 있어서, 각 공정 조건에 따른 에쳔트의 농도에 대하여 혼합비를 결정하는 체적비의 정량조가 각각 구비될 것이 요구되고, 또 이들 정량조에 관련하는 각 구성이 요구되어 설비의 규모가 크게 형성되는 문제가 있었다.
또한, 설치되는 각 정량조의 체적비에 의해 에쳔트의 농도는 한정된 혼합비에 의해 결정됨에 따라 공정 조건의 변화에 대응하여 그 혼합비의 변화에 대처하기 어렵고, 또 공급용량이 제한되어 연속적으로 공정을 수행하기 어려운 문제가 있었다.
그리고, 정량조로부터 넘치는 케미컬은 배관을 통해 챔버의 외측으로 배출됨에 따라 케미컬의 낭비가 있고, 배출되는 케미컬의 특성에 대응하여 환경 오염을 방지하도록 안전한 상태로 변환시키기 위한 별도의 구성이 요구되었으며, 공정 이후의 집수조에 잔존하는 혼합된 상태의 케미컬을 처리하기 위한 또 다른 별도의 구성이 요구되었다.
한편, 상술한 구성에 의한 케미컬의 유동은, 각 정량조에서 연결관을 통해 집수조로 자유낙하는 방식으로 구성되어 있으며, 또 이들 케미컬은 농도계를 통해 일정한 농도 상태가 감지된 이후 설비로 공급하게 됨에 따라 케미컬의 유동에 따른 많은 시간이 소요되는 문제가 있고, 복수의 케미컬은 한정된 양으로 혼합되어 공급됨에 따라 연속적인 공정을 수행하기 어렵고 이에 따라 설비의 가동율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 상술한 각각의 제 1, 제 2 케미컬은, 집수조와 순환관 상의 각 구성에 의해 혼합되는 구성을 이루고 있으나 이들 케미컬의 혼합된 상태는 신뢰하기 어렵고, 이러한 불량 상태로 공정 설비에 투입될 경우 공정 불량 및 제조 수율을 저하시키는 문제가 있었다.
그리고, 각 정량조의 상측 단부까지 각 케미컬이 충진되는 양으로 혼합비에 따른 케미컬의 공급량을 제어하도록 구성되어 있으나 정량조 상부에서의 각 케미컬은 자체의 표면장력에 의해 그 양이 불분명하게 측정되어 정확한 혼합비 즉, 그에 따른 케미컬의 농도를 신뢰하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 케미컬 혼합 공급에 따른 설비의 규모를 축소하도록 하고, 각 공정 조건의 변화에 대응하여 그 혼합비의 변화에 용이하게 대응하여 정량 비율로 공급하도록 하며, 공급량 조절이 계속적으로 이루어지도록 하여 케미컬 혼합 공급에 따른 소요 시간을 단축하도록 할 뿐 아니라 각 케미컬 혼합에 의한 농도의 신뢰도를 향상시키도록 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 케미컬의 낭비가 없도록 하여 환경 오염을 방지하도록 함과 동시에 케미컬 혼합 공급에 따른 각 구성의 단순화로 설비의 제작비용을 감소시키도록 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
그리고, 혼합된 상태의 케미컬 공급에 따른 소요 시간을 단축하도록 하고, 이들 케미컬이 상호 충분히 혼합되어 연속적으로 공급이 이루어지도록 함으로써 공정 설비의 가동율을 향상시키도록 하며, 제조되는 반도체장치의 제조 수율을 향상시키도록 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
도1은, 종래의 케미컬 혼합 공급시스템의 구성과 그 구성의 설치 관계 및 이들 구성에 따른 케미컬의 유동 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 혼합 공급시스템의 구성과 그 구성의 설치 관계 및 이들 구성에 따른 케미컬의 유동 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 회로도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10, 40: 케미컬 혼합 공급시스템 12a, 12b, 12c: 챔버
14a, 14b, 14c: 정량조 16a, 16b, 16c: 공급관
18a, 18b, 18c: 레벨센서 20a, 20b, 20c: 배관
22a, 22b, 22c: 연결관 24a, 24b, 24c: 차단밸브
26: 집수조 28: 순환관
30: 펌프 32, 58: 농도계
34: 유도관 42: 케미컬 저장조
44: 제 1 연결관 46: 정량펌프
48: 제 2 연결관 50: 레귤레이터
52: 제 1 유량계 54: 프리믹서
56: 제 3 연결관 60: 제 2 유량계
62: 제 4 연결관 64: 크로스 밸브
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템은, 제 1 케미컬이 수용되는 케미컬 저장조(42)로부터 연통 연결된 제 1 연결관(44) 상에 설치되어 제 1 케미컬의 유동압을 제공하는 정량펌프(46)와; 제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48) 상에 설치되어 유동하는 제 2 케미컬의 유동압을 감지하여 제어하는 레귤레이터(50)와; 상기 레귤레이터(50)에 연이은 상기 제 2 연결관(48) 상에 설치되어 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 제 1 유량계(52)와; 상기 각각의 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 연통 연결되어 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 희석시키는 프리믹서(54)와; 상기 프리믹서(54)의 다른 일측으로부터 제조설비로 연통 연결되는 제 3 연결관(56) 상에 설치되어 유도되는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 감지하는 농도계(58)와; 상기 농도계(58)와 상기 제 1 유량계(52)의 신호를 인가 받아 상기 레귤레이터(50)와 상기 정량펌프(46) 및 상기 프리믹서(54)의 구동을 제어하고, 상기 각각의 제 1, 제 2, 제 3 연결관(56) 상에 다수개 구비되는 밸브의 구동을 제어하는 컨트롤러;를 포함한 구성으로 이루어진다.
또한, 상기 농도계(58) 이후의 상기 제 3 연결관(56) 상에는, 혼합된 제 1, 제 2 케미컬이 상기 제조설비로 유동하는 유동량을 감지하여 그 신호를 상기 컨트롤러에 인가하도록 함으로써 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 유동 공급량을 제어하도록 하는 제 2 유량계(60);를 부가 설치함이 바람직하다.
그리고, 상기 농도계(58)와 상기 제 2 유량계(60) 사이의 상기 제 3 연결관(56) 상에 제 4 연결관(62)과 연결되는 크로스 밸브(64)가 구비되고, 상기 농도계(58)의 측정값이 설정값과 상이한 경우 상기 컨트롤러를 통해 상기 크로스 밸브(64)를 조작토록 하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬을 제 4 연결관으로 유도시키도록 구성함이 바람직하다.
또한, 상기 제 4 연결관(62)의 상대측 단부는, 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 농도가 상기 농도계의 설정값에 대응하여 순환하도록 상기 프리믹서(54)에 연통 연결하여 구성함이 효과적이다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급방법은, 제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48) 상에 레귤레이터(50)를 연통 설치하여 제 2 케미컬의 유동압을 감지함과 동시에 그 유동량을 제어하는 단계와; 상기 레귤레이터(50)에 연이은 상기 제 2 연결관(48) 상의 제 1 유량계(52)를 연통 설치하여 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 단계와; 케미컬 저장조(42)로부터 연통 연결된 제 1 연결관(44) 상에 정량펌프(46)를 연통 설치하여 상기 제 1 유량계(52)의 신호에 대응하여 제 2 케미컬의 유동량에 대한 제 1 케미컬이 설정 비율을 이루도록 펌핑하는 단계와; 상기 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 프리믹서(54)를 연통 연결하고, 프리믹서(54) 내부로 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 혼합하는 단계; 및 상기 프리믹서(54)의 다른 일측에서 제조설비로 연통 연결되는 제 3 연결관(56) 상에 농도계(58)를 연통 설치하여 유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 측정 감지토록 하고, 이를 통해 상기 컨트롤러는 각 구성의 구동을 제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
여 유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 측정 감지하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 농도계(58) 이후의 상기 제 3 연결관(56) 상에 제 2 유량계(60)를 연통 설치하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 유동량을 제어하는 단계;를 더 부가함이 바람직하다.
그리고, 상기 농도계(58)와 상기 제 2 유량계(60) 사이의 상기 제 3 연결관(56) 상에 크로스 밸브(64)를 부가 설치하고, 상기 크로스 밸브(64)의 일측으로 상기 프리믹서(54)와 연통하는 제 4 연결관(62)을 분기된 형상으로 연결하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬에 대한 상기 농도계(58)의 측정값이 설정값과 상이할 경우 상기 프리믹서(54)로 유도 순환시켜 설정값의 농도로 형성하는 단계;를 더 부가함이 효과적이다.
이하, 상기 구성에 따른 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템 구성 및 이들 구성에 의한 케미컬 유동 관계를 설명하기 위한 회로도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템(40)의 구성은, 도2에 도시된 바와 같이, 제 1 케미컬이 수용되는 케미컬 저장조(42)로부터 제 1 연결관(44)이 연통 연장 설치되고, 제 1 연결관(44) 상에는 제 1 케미컬의 유동압을 제공하는 정량펌프(46)가 연통 설치된다.
한편, 상술한 제 1 연결관(44)으로부터 이격된 일측에는, 도2에 도시된 바와 같이, 제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48)이 연장 설치되고, 이 제 2 연결관(48) 상에는 유동하는 제 2 케미컬의 유동압을 감지하여 제어하는 레귤레이터(50)가 연통 설치된다.
또한, 레귤레이터(50)에 연이은 제 2 연결관(48) 상에는 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 제 1 유량계(52)가 설치되고, 제 1 유량계(52)는 감지된 신호를 컨트롤러(도면의 단순화를 위하여 생략함)에 인가하게 된다.
이렇게 제 1 유량계(52)로부터 감지된 신호를 인가 받은 컨트롤러는 레귤레이터(50)를 통해 제 2 케미컬의 유동량을 제어함과 동시에 제 1 연결관(44)에 설치되는 정량펌프(46)의 구동을 제어하여 제 1, 제 2 케미컬이 설정된 혼합비로 유동하도록 구성된다.
한편, 상술한 각각의 제 1, 제 2 연결관(48) 단부는, 도2에 도시된 바와 같이, 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 상호 혼합시키기 위한 프리믹서(54)에 연통 연결되고, 이 프리믹서(54)의 다른 일측 부위에는 제 1 제 2 연결관을 통해 인입되는 제 1, 제 2 케미컬이 유도 배출되는 제 3 연결관(56)이 연통 연결된다.
여기서, 상술한 프리믹서(54)의 구성은, 본 출원인에 의해 선출원된 특허출원 제 98-7744 호의 구성으로 이루어진 것으로서, 그 구성은 내부가 구획되어 밀폐된 용기 형상을 이루고, 제 1, 제 2, 제 3 연결관(56)과 연통 연결되며, 내부에 제 1, 제 2 연결관(48)을 통해 인입되는 제 1, 제 2 케미컬의 유도 방향에 대응하여 허니컴 구조의 구멍을 갖는 복수개의 믹싱플래이트(도면의 단순화를 위하여 생략함)가 일렬 배치된 구성을 이룬다.
따라서, 프리믹서(54)를 통과하는 제 1, 제 2 케미컬은 상술한 믹싱플래이트의 허니컴 구조의 각 구멍을 통과하는 과정에서 유동압에 의한 물리적인 힘에 의해 상호간의 계면저항이 보다 미세하게 이루어져 상호 희석되는 정도가 심화된다.
이렇게 제 1, 제 2 케미컬은 복수개 설치되는 믹싱플래이트를 연속적으로 통과하는 과정에서 상호간에 충분히 혼합이 이루어지고, 이어 상대측에 연통 연결된 제 3 연결관(56)으로 유도 유동하게 된다.
그리고, 상술한 제 3 연결관(56) 상에는, 도2에 도시된 바와 같이, 혼합된 상태로 유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 농도 상태를 감지하는 농도계(58)가 설치되고, 이 농도계(58) 이후의 제 3 연결관(56) 상에는 농도계를 통과하여 혼합된 상태의 케미컬의 유동량을 감지하는 제 2 유량계(60)가 설치된다.
여기서, 농도계(58)는 감지된 측정값 신호를 컨트롤러에 인가하게 되고, 컨트롤러는 상술한 측정값을 설정값과 비교하게 되고, 이때 상이한 결과치가 발생될 경우 농도계(58)의 일측으로 별도의 배출관을 형성하여 배출시키도록 하거나, 또는 농도계(58)와 제 2 유량계(60) 사이의 제 3 연결관(56) 상에 제 4 연결관(62)관 연통하는 크로스 밸브(64)를 구비하고, 설정값 농도와 상이한 측정값의 케미컬을 제 4 연결관(62)을 통해 다시 프리믹서(54)로 유도하여 순환시키는 구성으로 형성할 수도 있다.
이러한 구성의 케미컬 혼합 공급시스템(40)에 따른 동작 관계를 설명하면, 먼저 컨트롤러는 제 2 연결관(48) 상의 각종 밸브(V1, V2, V3)를 선택적으로 개방하여 제 2 케미컬을 프리믹서(54)로 유동시키고, 이때 레귤레이터(50)는 연이어 설치되는 제 1 유량계(52)의 신호에 따른 컨트롤러의 신호를 인가 받아 제 2 연결관(48) 상의 제 2 케미컬 유동압을 감지함과 동시에 유동량을 제어하게 된다.
또한, 컨트롤러는 제 1 유량계(52)로부터 인가되는 신호에 대응하여 제 1 연결관(44) 상의 각종 밸브(V1, V2, V3)를 개방함과 동시에 제 1 케미컬의 유동량이 일정한 혼합비를 이루도록 정량펌프(46)를 구동시키게 된다.
이러한 과정을 통해 유동하는 제 1, 제 2 케미컬은 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 연통 설치되는 프리믹서(54)로 유도되고, 이 프리믹서(54)를 통과하는 과정에서 제 1, 제 2 케미컬은 상호 충분히 혼합되어 제 3 연결관(56)을 통해 유동하게 된다.
이렇게 상호 혼합된 제 1, 제 2 케미컬은 제 3 연결관(56) 상에 연통 설치되는 농도계(58)를 통과하게 되고, 농도계(58)는 유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 혼합된 상태의 농도를 감지하여 그 신호를 컨트롤러에 인가하게 된다.
한편, 컨트롤러는 농도계(58)로부터 측정값의 신호를 인가 받아 설정값과 대비하게 되고, 그 값의 차이가 있을 경우 배출관을 통해 배출시키거나 또는 크로스 밸브(64)를 통해 제 4 연결관(62)으로 유도하여 재 순환시켜 제 1, 제 2 케미컬을 요구되는 농도 상태를 형성하게 된다.
또한, 컨트롤러는 제 2 유량계(60)에 의해 제조설비로 공급되는 혼합된 상태의 제 1, 제 2 케미컬 공급량을 감지하여 상술한 각 구성의 구동을 제어하게 됨으로써 제 1, 제 2 케미컬이 이루는 농도 형성과 연속적인 공급 및 그 공급량을 제어하게 된다.
유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 측정 감지하고, 이를 통해 상기 컨트롤러는 각 구성의 구동을 제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 농도계(58) 이후의 상기 제 3 연결관(56) 상에 제 2 유량계(60)를 연통 설치하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 유동량을 제어하는 단계;를 더 부가함이 바람직하다.
그리고, 상기 농도계(58)와 상기 제 2 유량계(60) 사이의 상기 제 3 연결관(56) 상에 크로스 밸브(64)를 부가 설치하고, 상기 크로스 밸브(64)의 일측으로 상기 프리믹서(54)와 연통하는 제 4 연결관(62)을 분기된 형상으로 연결하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬에 대한 상기 농도계(58)의 측정값이 설정값과 상이할 경우 상기 프리믹서(54)로 유도 순환시켜 설정값의 농도로 형성하는 단계;를 더 부가함이 효과적이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 각 케미컬의 혼합비에 대응하는 정량조의 구성을 대신하여 각 케미컬의 유동량을 제어하는 과정에서 그 혼합비를 이루도록 함으로써 설비의 규모가 축소되고, 그 구성의 단순화로 설비 비용 및 와 축소되며, 각각의 케미컬을 혼합하여 공급함에 있어서 소요되는 시간이 단축되어 제조공정의 가동률이 향상되는 효과가 있다.
또한, 컨트롤러에 의해 각 구성의 설정값 및 그에 따른 각 구성의 구동을 제어하기 용이하여 반도체장치 제조공정의 공정 조건의 변화에 대응하여 각 케미컬의 혼합비를 용이하게 제어하게 될 뿐 아니라 케미컬의 낭비 감소 및 그에 따른 환경 오염이 방지됨과 동시에 별도의 구성이 요구되지 않아 경비가 절감되는 경제적 이점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 제 1 케미컬이 수용되는 케미컬 저장조(42)로부터 연통 연결된 제 1 연결관(44) 상에 설치되어 제 1 케미컬의 유동압을 제공하는 정량펌프(46);
    제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48) 상에 설치되어 유동하는 제 2 케미컬의 유동압을 감지하여 제어하는 레귤레이터(50);
    상기 레귤레이터(50)에 연이은 상기 제 2 연결관(48) 상에 설치되어 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 제 1 유량계(52);
    상기 각각의 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 연통 연결되어 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 희석시키는 프리믹서(54);
    상기 프리믹서(54)의 다른 일측으로부터 제조설비로 연통 연결되는 제 3 연결관(56) 상에 설치되어 유도되는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 감지하는 농도계(58);
    상기 농도계(58)와 상기 제 1 유량계(52)의 신호를 인가 받아 상기 레귤레이터(50)와 상기 정량펌프(46) 및 상기 프리믹서(54)의 구동을 제어하고, 상기 각각의 제 1, 제 2, 제 3 연결관(56) 상에 다수개 구비되는 밸브의 구동을 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 농도계(58) 이후의 상기 제 3 연결관(56) 상에는, 혼합된 제 1, 제 2 케미컬이 상기 제조설비로 유동하는 유동량을 감지하여 그 신호를 상기 컨트롤러에 인가하도록 함으로써 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 유동 공급량을 제어하도록 하는 제 2 유량계(60);
    가 부가 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 농도계(58)와 상기 제 2 유량계(60) 사이의 상기 제 3 연결관(56) 상에 제 4 연결관(62)과 연결되는 크로스 밸브(64)가 구비되고, 상기 농도계(58)의 측정값이 설정값과 상이한 경우 상기 컨트롤러를 통해 상기 크로스 밸브(64)를 조작토록 하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬을 제 4 연결관으로 유도시키도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 4 연결관(62)의 상대측 단부는, 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 농도가 상기 농도계의 설정값에 대응하여 순환하도록 상기 프리믹서(54)에 연통 연결됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급시스템.
  5. 제 2 케미컬이 유동하는 케미컬 공급라인으로부터 분기된 제 2 연결관(48) 상에 레귤레이터(50)를 연통 설치하여 제 2 케미컬의 유동압을 감지함과 동시에 그 유동량을 제어하는 단계;
    상기 레귤레이터(50)에 연이은 상기 제 2 연결관(48) 상의 제 1 유량계(52)를 연통 설치하여 제 2 케미컬의 유동량을 감지하는 단계;
    케미컬 저장조(42)로부터 연통 연결된 제 1 연결관(44) 상에 정량펌프(46)를 연통 설치하여 상기 제 1 유량계(52)의 신호에 대응하여 제 2 케미컬의 유동량에 대한 제 1 케미컬이 설정 비율을 이루도록 펌핑하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 연결관(48) 단부에 프리믹서(54)를 연통 연결하고, 프리믹서(54) 내부로 유도 유입되는 제 1, 제 2 케미컬을 혼합하는 단계; 및
    상기 프리믹서(54)의 다른 일측에서 제조설비로 연통 연결되는 제 3 연결관(56) 상에 농도계(58)를 연통 설치하여 유동하는 제 1, 제 2 케미컬의 농도를 측정 감지토록 하고, 이를 통해 상기 컨트롤러는 각 구성의 구동을 제어하는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 농도계(58) 이후의 상기 제 3 연결관(56) 상에 제 2 유량계(60)를 연통 설치하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬의 유동량을 제어하는 단계;
    가 더 부가됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 농도계(58)와 상기 제 2 유량계(60) 사이의 상기 제 3 연결관(56) 상에 크로스 밸브(64)를 부가 설치하고, 상기 크로스 밸브(64)의 일측으로 상기 프리믹서(54)와 연통하는 제 4 연결관(62)을 분기된 형상으로 연결하여 혼합된 제 1, 제 2 케미컬에 대한 상기 농도계(58)의 측정값이 설정값과 상이할 경우 상기 프리믹서(54)로 유도 순환시켜 설정값의 농도로 형성하는 단계;
    가 더 부가됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조설비의 케미컬 혼합 공급 방법.
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KR100813018B1 (ko) * 2001-06-02 2008-03-13 삼성전자주식회사 세정액 형성장치

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