KR20010076635A - 케미컬공급관의 다중샘플링시스템 - Google Patents

Abstract

목적 : 순수(DI Water) 등의 케미컬 모니터링에 필요한 분석장치의 설치 비용을 감소시키기 위해 다수의 케미컬공급관에서 샘플링한 케미컬을 하나의 분석장치에서 분석할 수 있는 케미컬공급관의 다중샘플링시스템에 대해 개시한다.

구성 : 본 발명에 따른 케미컬공급관의 다중샘플링시스템은, 다수의 케미컬공급관과; 케미컬을 샘플링하기 위해 각각의 케미컬공급관 상에 적어도 하나 이상 지점에 설치된 다이어프램밸브(diaphragm valve)와; 다이어프램밸브를 통해 공급되는 다수의 샘플링된 케미컬을 선택적으로 공급하기 위해 각 케미컬공급관의 다이어프램밸브와 연결되는 솔레노이드밸브(solenoid valve)와; 샘플링된 케미컬을 분석하는 분석장치와; 분석장치의 결과데이터를 전송하는 전송수단과; 결과데이터를 분석하여 제어신호를 출력하며, 분석 완료시 샘플링된 케미컬을 퍼지시키는 퍼지신호를 출력하며, 다음으로 분석될 샘플링 케미컬을 분석장치로 공급하기 위해 솔레노이드밸브를 개폐시키는 개폐신호를 출력하는 제어수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

효과 : 각 케미컬공급관에서 공급되는 샘플링 케미컬의 분석이 하나의 분석장치에서 수행되므로 분석장치의 설치비용을 감소시킴으로써 설비 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

케미컬공급관의 다중샘플링시스템{Multi-point sampling system using apparatus for supplying chemical}

본 발명은 케미컬공급관의 다중샘플링시스템에 관한 것으로, 특히 순수 등의 케미컬 모니터링에 필요한 분석장치의 설치 비용을 감소시키기 위해 다수의 케미컬공급관에서 샘플링한 케미컬을 하나의 분석장치에서 분석할 수 있는 케미컬공급관의 다중샘플링시스템에 관한 것이다.

반도체 제조공정 환경에서 생산소자별로 요구되는 청정도를 유지하는 것이 가장 중요한 기반 기술로써 요구되어지고 있다. 이중에서 초순수의 청정도가 반도체 공정의 각 세정공정에서 차지하는 비중도 매우 크다고 볼 수 있다.

현재, 초순수 중의 오염원은 DO(Dissolved Oxygen ; 용존산소), TOC(Total Organic Carbon ; 유기물), 무기이온, 메탈 및 실리카 등이 있으며, 이를 제어하기 위해 초순수 제조시스템의 발전과 그 근간을 이루는 단위 수처리 기술의 발전으로 초순수 중의 오염원의 제어는 완벽에 가깝게 이루어지고 있다.

그러나, 소자의 고집적화와 이에 따른 디자인 룰의 감소에 따른 오염원 제어기준 개정에는 더 많은 기술의 개발이 필요한 실정이다.

현재, 소자의 디자인 룰에 대한 초순수의 오염원 제어기준은 일반적으로 선폭의 미세화에 비례하여 감소하고 있다. 이미 대부분의 오염원의 제어기준은 최신 분석장비의 검출한계 이하로 관리되고 있는 실정이기 때문에 디자인 룰의 미세화에 따른 오염원의 제어기준의 극미량화에는 분석상의 한계와 수처리 기능상의 한계에 근접한 상황이다. 이에 따라 단순한 디자인 룰의 미세화에 따른 오염원의 제어기준의 극미량화를 지양하고 이미 반도체 세정 공정상 문제를 발생시키지 않는 수준으로 제어되는 오염원에 대해서는 경제적인 관리 수준을 제시하고, 신규 미세화 공정에 따른 불량 유발 수준을 규명하여 소자별 효과적 불량제어 체계를 구축할 필요가 있다. 이를 위해서는 실제 세정공정 과정을 통해서 웨이퍼에 접촉하는 초순수 오염원의 수준별 영향성 평가가 필요한 실정이다.

특히, 반도체기판이 대구경화되고 소자들이 고밀도, 고집적화됨에 따라, 반도체기판 상에 존재하는 미립자(particle)나 금속 불순물 등으로 대표되는 미세오염(micro-contamination)이 제품의 수율과 신뢰성에 큰 영향을 미치게 되었다. 이 때문에, 초고집적 반도체장치의 제조공정에서 청정화의 중요성이 한층 높아지고 있다. 각 제조공정에서 반도체기판에 부착되는 미립자수의 추이를 보면, 초고집적 반도체장치의 제조공정은 그 모두가 미립자(뿐만 아니라 각종오염)의 발생원인이며 전 공정에 걸쳐서 반도체기판의 표면을 청정하게 보존하는 것이 수율향상의 요점이 되고 있다.

일반적으로 반도체 제조공정에서는, 반도체기판 상의 미립자를 비롯한 금속불순물, 유기오염물질, 표면피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 습식세정 공정을 수행한 후, 반도체기판을 건조시키게 된다.

이와 같이, 반도체 생산에서 순수, 즉 초순수의 역할은 대단히 중요하게 부각되고 있다. 이는 생산수율을 결정하는 주요소로서 작용하므로 수질관리를 엄격히 관리해야만 한다. 일반적으로 초순수는 외부 용역동에서 1차적으로 메이크-업(make-up)되어 2차 처리시설을 거쳐 설비로 공급되어 진다.

이 때, 설비까지 공급되어지는 공급라인 상에서도 수질의 균일성을 유지하기 위해, 펌프 및 압력을 조절하기 위한 센서 등이 내장되어 있다.

이 때문에, 초순수의 품질이 제품의 수율에 심대한 영향력을 끼치게 되므로 이에 대한 관리가 중요하여 모니터링을 실시간으로 수행하여 온라인으로 제어된다. 그러나, 각 공급라인마다 설치된 모니터링시스템, 즉 순수를 분석하는 분석장치가 각 케미컬공급관에 설치됨으로써 설비 비용이 너무 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 순수 등의 케미컬 모니터링에 필요한 분석장치의 설치 비용을 감소시키기 위해 다수의 케미컬공급관에서 샘플링한 케미컬을 하나의 분석장치에서 분석할 수 있는 케미컬공급관의 다중샘플링시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬공급관의 다중샘플링시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10, 10' : 케미컬공급관

21, 21', 22, 22', 23, 23' : 다이어프램밸브

24, 25, 26 : 솔레노이드밸브

31 : 파티클 카운터 32 : 유기물 분석기

33 : 용존산소 측정기 34 : 비저항 측정기

40 : 플로우 컨트롤러 50 : 드레인관

60 : 아이다스-디엠에스(IDAS-DMS ; Intelligent Data Aquisition System - Data Monitoring System)

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 케미컬공급관의 다중샘플링시스템은, 반도체 제조공정에 필요한 순수를 포함한 케미컬을 공급하는 다수의 케미컬공급관과; 상기 케미컬을 샘플링하기 위해 상기 각각의 케미컬공급관 상에 적어도 하나 이상 지점에 설치된 다이어프램밸브와; 상기 다이어프램밸브를 통해 공급되는 다수의 샘플링된 케미컬을 선택적으로 공급하기 위해 상기 각 케미컬공급관의다이어프램밸브와 연결되는 솔레노이드밸브와; 상기 솔레노이드밸브를 통해 공급되는 샘플링된 케미컬을 분석하는 분석장치와; 상기 분석장치의 결과데이터를 전송하는 전송수단과; 상기 결과데이터를 분석하여 제어신호를 출력하며, 분석 완료시 샘플링된 케미컬을 퍼지시키는 퍼지신호를 출력하며, 다음 샘플링 케미컬을 상기 분석장치로 공급하기 위해 솔레노이드밸브를 개폐시키는 개폐신호를 출력하는 제어수단;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 분석장치는 케미컬의 분석내용에 따라 파티클 카운터(particle counter), 유기물 분석기(TOC analyzer), 용존산소 측정기(DO meter), 레지티비티 측정기(Resitivity meter)에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분석장치와 솔레노이드밸브 사이에는 케미컬의 플로우량을 제어할 수 있는 플로우 컨트롤러(flow controller)가 더 장착되는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬공급관의 다중샘플링시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 케미컬공급관의 다중샘플링시스템은 크게, 다수의 케미컬공급관(10, 10')과, 상기 각 케미컬공급관(10, 10')의 소정 위치에 설치된 다수의 밸브(20)와, 케미컬을 분석하는 분석장치(30)로 이루어져 있다. 상기 케미컬은 본 실시예에서는 세정 등에 이용하는 순수(DI Water)이다. 물론, 반도체소자 제조공정을 위한 모든 케미컬에 적용됨을 주지의 사실이다.

본 실시예에서는 두 개의 케미컬공급관(10, 10')으로 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기 각 케미컬공급관(10, 10')에는 샘플링을 위해 소정의 위치에 비상시에 유량을 조절할 수 있는 다이어프램밸브(21, 21', 22, 22', 23, 23')가 설치되어 있다. 본 실시예에서는 각 케미컬공급관(10, 10')에 3개의 다이어프램밸브(21, 22, 23 : 21', 22', 23')를 각각 형성시키고 있음을 알 수 있다. 또한, 각 케미컬공급관(10, 10')의 다이어프램밸브(21, 21', 22, 22', 23, 23')가 솔레노이드밸브(24, 25, 26)로 합류되도록 구성되어 있다.

상기 솔레노이드밸브(24, 25, 26)는 샘플링 케미컬의 상호 영향을 최소화하기 위해 테프론(Teflon)을 사용하여 제조하며, 이에 따라 아웃-개싱(out-gassing) 문제를 해결하고 있다.

또한, 상기 각 솔레노이드밸브(24, 25, 26)에는 파티클 카운터(particle counter, 31), 유기물 분석기(TOC analyzer, 32), 용존산소 측정기(DO meter, 33)가 연결되어 있다.

여기에, 상기 순수의 비저항값을 측정하기 위해 비저항 측정기(Resitivity meter, 34)가 더 장착되어 있다. 이 비저항측정기(34)는 각 케미컬공급관(10, 10') 내에 비저항 측정기(34)의 단부를 삽입하고 있다.

그리고, 분석장치(30)와 솔레노이드밸브(24, 25, 26) 사이에는 케미컬의 플로우량을 제어할 수 있는 플로우 컨트롤러(flow controller, 40)를 장착하는 것도바람직하다.

한편, 상기 파티클 카운터(31), 유기물 분석기(32), 용존산소 측정기(33), 및 비저항 측정기(34)에는 분석이 완료된 케미컬을 드레인시키는 드레인관(50)이 각각 연결되어 있으며, 분석된 결과데이터를 전송하기 위해 아이다스-디엠에스(IDAS-DMS ; Intelligent Data Aquisition System - Data Monitoring System, 60)과 각각 연결되어 있다.

이 때, 결과데이터 전송은 기존의 방식에서 벗어나지 않는 범위내에서 이미 설치된 전송라인을 사용한다. 다만, 결과데이터 전송부분 바로 후단에 릴레이를 설치하여 측정된 결과데이터를 해당 통신포트에 반복적으로 올바르게 연결시켜 줌으로써 원활한 전송이 이루어지도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 아이다스-디엠에스(60)는 본 발명의 케미컬공급관의 다중샘플링시스템의 전반적인 제어를 담당하는 제어수단(미도시)과 접속되어 있다. 상기 제어수단은 구체적으로, 상기 결과데이터를 분석하여 제어신호를 출력하며, 분석 완료시 샘플링 라인을 퍼지시키는 퍼지신호를 출력하며, 다음으로 분석될 샘플링 케미컬을 상기 분석장치(20)로 공급하기 위해 솔레노이드밸브(24, 25, 26)를 개폐시키는 개폐신호를 출력하는 기능을 수행하고 있다.

상기한 케미컬공급관의 다중샘플링시스템은 비상전원(Uninterruptted Power Supply)시스템을 도입하여, 배터리 타입으로 비상시에 사용할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 케미컬공급관의 다중샘플링시스템의 동작을 간단히 설명한다.

공급되는 순수를 소정 영역에서 다이어프램밸브를 통해 샘플링한다. 이 샘플링된 케미컬은 제어수단의 제어에 의해 순서적으로 솔레노이드 밸브를 통과한다. 이 때, 각 영역에서 샘플링된 순수에 대한 분석의 신뢰성을 향상시키기 위해 분석이 이루어진 케미컬을 퍼지시키는 퍼지시간을 둔다. 상기 퍼지시간은 예를 들어 120초 동안 실시한다. 이에 따라, 샘플링 케미컬의 상호 오염을 방지하여 결과데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

각 분석장치에서 순수에 대한 분석이 완료된 결과데이터는 아이다스-디엠에스를 통해 제어수단으로 전송되고, 이를 수신받은 제어수단은 상기 결과데이터를 분석하여 제어신호를 출력한다.

상기 제어신호로는, 분석 완료시 샘플링된 케미컬공급관을 퍼지시키는 퍼지신호, 다음으로 분석될 샘플링 케미컬을 상기 분석장치로 공급하기 위해 솔레노이드밸브를 개폐시키는 개폐신호 등이 포함되어 있다. 이에 따라, 다음으로 분석될 케미컬의 분석장치로 공급된다. 이후, 분석과정이 반복 수행된다.

아이다스-디엠에스의 초기동작은 설비별 측정 방법에 따라서 차이는 있으나 정해진 시간에 샘플링 케미컬이 인입되면 측정이 이루어지고, 측정이 완료됨과 동시에 데이터의 전송이 이루어질 경우에는 입력되어진 시간에 의하여 반복적으로 상기 솔레노이드밸브가 동작되도록 구성한다.

그리고 분석장치에 에러가 발생한 경우에는 본 발명의 케미컬공급관의 다중샘플링시스템을 초기화시킬 수 있도록 프로그래밍하여 처음부터 다시 시작함으로써설비의 안정성을 높이도록 구성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 케미컬공급관의 다중샘플링시스템은, 각 케미컬공급관에서 공급되는 샘플링 케미컬의 분석이 하나의 분석장치에서 수행되므로 분석장치의 설치비용을 감소시킴으로써 설비 비용을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (3)

1. 반도체 제조공정에 필요한 순수를 포함한 케미컬을 공급하는 다수의 케미컬공급관과;

   상기 케미컬을 샘플링하기 위해 상기 각각의 케미컬공급관 상에 적어도 하나 이상 지점에 설치된 다이어프램밸브와;

   상기 다이어프램밸브를 통해 공급되는 다수의 샘플링된 케미컬을 선택적으로 공급하기 위해 상기 각 케미컬공급관의 다이어프램밸브와 연결되는 솔레노이드밸브와;

   상기 솔레노이드밸브를 통해 공급되는 샘플링된 케미컬을 분석하는 분석장치와;

   상기 분석장치의 결과데이터를 전송하는 전송수단과;

   상기 결과데이터를 분석하여 제어신호를 출력하며, 분석 완료시 샘플링된 케미컬을 퍼지시키는 퍼지신호를 출력하며, 다음으로 분석될 샘플링 케미컬을 상기 분석장치로 공급하기 위해 솔레노이드밸브를 개폐시키는 개폐신호를 출력하는 제어수단;

   을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 케미컬공급관의 다중샘플링시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분석장치는 케미컬의 분석내용에 따라 파티클 카운터(particle counter), 유기물 분석기(TOC analyzer), 용존산소 측정기(DO meter), 비저항 측정기(Resitivity meter)에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 케미컬공급관의 다중샘플링시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 분석장치와 솔레노이드밸브 사이에는 케미컬의 플로우량을 제어할 수 있는 플로우 컨트롤러(flow controller)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 케미컬공급관의 다중샘플링시스템.