KR20030070391A - 반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20030070391A
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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서의 PFA(Perfluoroalkoxy) 베젤(vessel)을 이용하는 CCSS(Chemical Central Supply System) 방식의 캐미컬 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 여기에 개시되는 캐미컬 공급 시스템은 드럼과 캐미컬을 사용하는 생산 설비 사이에 다수의 PFA 베젤들을 구비한다. 캐미컬 공급 시스템은 PFA 베젤에 연결된 진공 제너레이터를 이용하여 캐미컬을 베젤 내부에 충진하고, 충진된 캐미컬을 질소 압력 방식을 이용하여 생산 설비로 공급한다. 따라서 본 발명의 캐미컬 공급 시스템은 유지 비용을 줄일 수 있으며, 안전하고 안정적인 캐미컬 공급이 이루어진다.

Description

반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템 및 그 제어 방법{CHEMICAL SUPPLY SYSTEM USING OF SEMICONDUCTOR FABRICATION AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 CCSS(Chemical Central Supply System) 방식에서의 PFA(Perfluoroalkoxy) 베젤(vessel)을 이용하여 캐미컬을 공급하는 캐미컬 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서 사용되는 캐미컬을 중앙 공급하는 CCSS(Chemical Central Supply System) 방식 중 생산 설비 POU(Point Of Use)에 캐미컬을 공급할 때, 펌프(pump)를 이용하는 방식을 주로 사용한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 CCSS 방식의 캐미컬 공급 시스템은 캐미컬 드럼(예컨대, 200 L)을 장착하고, 펌프를 이용하여 생산 장비에 액액을 공급하여 드럼 A로부터 캐미컬 공급 중에 드럼 B는 충진할 수 있는 무중단 공급 방식이다.
그러나 종래의 CCSS 방식의 캐미컬 공급 시스템은 펌프 수명 시간, 자체 결함, 주변 요인(예를 들어, 차압, 역압) 등에 의한 순간적인 펌프 정지 현상으로 캐미컬 공급이 중단되는 현상이 발생한다.
그리고 펌프 동작시, 맥동 현상에 의하여 필터 수명 시간의 감소 및 공급 배관의 피팅 부위 풀림 현상이 발생하게 된다. 즉, 펌프의 사용 압력은 예컨대, 4Kgf/㎠G 정도로, 펌핑 시 진동에 의한 피팅 풀림 현상 및 맥동 현상에 의한 캐미컬 내 기포 유입으로 인하여 필터 막힘 현상이 발생되며, 그로 인하여 펌프의 수명이 감소된다. 예를 들어, 약 6 개월의 펌프 수명 시간으로 인하여 펌프 수명 시간 관리가 필요하며, 이로 인해 주기적으로 펌프를 교체하므로서 소모비 및 관리비가 많이 소요된다.
또한 현재 캐미컬 공급용 펌프는 대부분 DP-20F 모델을 사용하고 있으며, DP-20F 모델은 캐미컬과 비접촉하는 부분은 SUS/PE 재질로 이루어지며, 캐미컬과 접촉하는 부분은 PFA/PVDF 재질로 이루어져 있으나, 펌프 동작시 내부 결함이나 누출로 인하여 캐미컬이 금속 성분에 오염되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 제조 공정의 CCSS 방식에서 PFA 베젤을 이용하여 질소 압력 방식에 의한 캐미컬을 공급하는 캐미컬 공급 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여 반도체 제조 공정에서 사용되는 캐미컬을 중앙 공급하는 CCSS(Chemical Central Supply System) 방식 중 생산 설비 POU(Point Of Use)에 캐미컬을 공급할 때, 펌프를 이용하는 방식을 PFA 베젤을 이용하여 공급하는 방식으로 변경함으로써 펌프 P.M 관리(6 개월/주기) 시에 필요한 인건비, 소모성 파트 비용을 최소화함과 동시에 보다 안전하고 안정적인 캐미컬 공급 시스템을 구성하여 장치 관리의 효율성을 도모하고자 한다.
도 1은 본 발명의 종래 기술의 반도체 제조 공정의 캐미컬 공급 시스템의 구성을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템의 구성을 나타내는 도면; 그리고
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
12, 36 : 가스용 필터14, 34, 38 : 레귤레이터
16 : 플로우 메터18, 20 : 드럼
22, 24 : 캐미컬용 필터26 ~ 30 : PFA 베젤
32 : 진공 제너레이터
100, 200 : 캐미컬 공급 시스템
AV01 ~ AV17 : 에어 동작 밸브
MV1 ~ MV10 : 메뉴얼 밸브
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 질소 압력을 이용하여 반도체 제조 공정에서 사용되는 다수의 생산 설비로 캐미컬을 공급하기 위한 캐미컬 공급 시스템은 캐미컬이 충진되어 있는 다수의 드럼과, 상기 드럼으로부터 캐미컬을 받아서 내부에 충진되고, 상기 생산 설비로 캐미컬을 중단없이 공급하도록 구비되는 복수 개의 베젤들 및 상기 베젤들에 대응하여 구비되고, 상기 각각의 베젤로부터 캐미컬의 충진 및 소진 상태를 검출하기 위한 레벨 센서들을 포함하되, 상기 레벨 센서의 검출 결과, 상기 베젤들 중 어느 하나로부터 공급 중이면, 다른 베젤들은 충진 또는 대기 상태를 유지하고, 그리고 상기 하나의 베젤로부터 캐미컬이 공급되어 소진 상태가 되면, 상기 다른 베젤들 중 어느 하나로 자동 전환되어 캐미컬을 공급하도록 구비된다.
여기서 상기 베젤은 PFA 재질로 적어도 2 개 이상 구비되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 캐미컬 공급 시스템은 PFA 베젤에 연결된 진공 제너레이터를 이용하여 캐미컬을 베젤 내부에 충진하고, 충진된 캐미컬을 질소 압력 방식을 이용하여 생산 설비로 공급한다. 따라서 캐미컬 공급 시스템은 유지 비용을 줄일 수 있으며, 안전하고 안정적인 캐미컬 공급이 이루어진다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 캐미컬 공급 시스템(100)은 신규한 PFA 베젤들(26 ~ 30)을 구비하며, CCSS 방식의 캐미컬 공급실에 설치되어 CCSS 1 대에서 대량의 캐미컬을 다수의 생산 장비(POU)에 공급한다. 이 때 상기 생산 장비(POU)는 반도체제조 공정에서 캐미컬을 사용하는 생산 설비이다.
상기 캐미컬 공급 시스템(100)은 캐미컬이 충진되어 있는 PE 재질의 200 L드럼 A(18)/드럼 B(20)과, 상기 각각의 드럼(18 ~ 20)과 상기 베젤들(26 ~ 30) 사이에 구비되며 캐미컬의 플로우 상태를 검출하는(예를 들어 7 초 이상 오프시에 드럼 A 또는 드럼 B의 소진 상태로 인식) 플로우 센서(FS1/FS2) 및 유체의 흐름을 제어하기 위한 다수의 에어 동작 밸브들(AV01 ~ AV17)을 포함한다.
또한 상기 캐미컬 공급 시스템(100)은 유체의 흐름을 제어하기 위한 메뉴얼 밸브들(MV1 ~ MV10)과, 상기 베젤(26 ~ 30) 내 캐미컬의 충진/소진 상태를 검출하는 레벨 센서들(LS LL/L/H/HH) 및 캐미컬 내의 이물질을 제거하기 위한 필터들(22 ~ 24)을 포함한다.
그리고 상기 캐미컬 공급 시스템(100)은 실제로 이용되는 질소(N2) 공정의 2 차 압력을 제어하기 위한 레귤레이터(14, 34, 38)와, 질소 가스의 유량을 조절하는 플로우 메터(16)와, 질소 가스 내의 이물질을 제거하기 위한 가스용 필터(12, 36) 및 벤추리 효과를 이용하여 베젤 내부를 진공 상태로 형성하여 베젤 내부에 캐미컬을 충진하는 진공 제너레이터(32)를 포함한다.
따라서 상기 베젤을 이용한 CCSS 방식의 캐미컬 공급 시스템은 기존의 펌프를 이용하여 펌핑 방식으로 생산 설비(POU)에 캐미컬을 공급하는 방식에서 PFA 베젤에 진공 제너레이터를 이용하여 캐미컬을 충진하고, 충진된 캐미컬을 질소 압력 방식으로 공급한다.
구체적으로 상기 PFA 베젤(26 ~ 30)은 예컨대, 적어도 3 개가 설치되며, 베젤 A(26)에서 캐미컬을 공급 중일 때는 베젤 B, C(28, 30) 는 충진되어 대기 상태를 유지한다. 그리고 베젤 A(26)의 캐미컬이 공급되어 소진 상태가 되면, 베젤 B (28)또는 베젤 C(30)로 자동 전환되어 캐미컬을 공급한다.
여기서 PFA 베젤은 2 개로도 무중단 캐미컬 공급 기능을 유지할 수 있으나, 보다 안정적인 공급 기능을 유지하기 위하여 대기 베젤을 2 개로 구성한다.
그리고 PFA 베젤을 이용하여 캐미컬을 공급할 때는 충진시의 플로우 레이트(flow rate)가 최대 공급시의 플로우 레이트보다 커야한다.
또한 베젤을 이용한 질소 압력 공급 방식은 약 2 ~ 2.5 Kgf/㎠G 압력으로 캐미컬을 공급함으로써 펌프를 이용하는 경우 발생되는 펌핑 시 진동으로 인한 피팅 풀림 현상 및 맥동 현상을 줄일 수 있으며, 이로 인하여 필터 막힘 현상 등으로 필터 수명 감소를 최소화하고 안정적인 캐미컬 공급이 이루어진다.
그리고 이들의 동작 수순을 살펴보면, 우선 베젤 A(26)의 충진은 AV11, AV10, AV13 순으로 벨브가 오픈되고, 이어서 AV04, AV01, AV02 순으로 밸브가 오픈된다.
이 때, 베젤 A(26)는 압력차가 발생되어 진공 상태가 되어 드럼 A(18)/드럼 B(20) 내의 캐미컬을 충진한다. 베젤 A(26)의 충진은 레벨 센서 H가 온되면 정지하게 된다. 또한 베젤 B, C(28, 30)의 충진도 베젤 A(26)의 충진 동작과 동일하게 이루어진다.
이어서 베젤 A(26)로부터 캐미컬을 공급하는 동작은 생산 설비(POU)에서 캐미컬의 요구 신호가 수신되면, 밸브 AV03의 밸브가 오픈되고, 이어서 밸브 AV05,AV12 순으로 오픈되어 캐미컬이 공급된다. 이 때, 생산 설비(POU)로부터 캐미컬 요구 신호가 오프되면, 밸브 AV12, AV05, AV03 순으로 클로우즈된다.
또한 벨브 A(26)의 캐미컬이 소진되어 레벨 센서 L가 오프되면, 대기 베젤(28 또는 30)로 전환되어 캐미컬이 중단없이 공급된다.
따라서 베젤 A(26)의 충진 동작은 밸브 AV11, AV10, AV13 순으로 오픈되어 압력 퍼지(purge) 후, 캐미컬 충진을 실시하게 된다. 베젤 B, C(28, 30)의 공급 또한 베젤 A(26)에서의 공급 동작과 동일하게 이루어진다.
그리고 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 제조 공정에서의 캐미컬 공급 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 이는 캐미컬 공급이 탱크(40, 42)를 이용한 질소 압력 방식으로 이루어지는 것으로, 여기서 캐미컬 펌프는 POU에 캐미컬 공급용이 아닌 탱크(40, 42)에 캐미컬 충진용으로 사용된다. 이들의 동작은 도 2의 캐미컬 공급 시스템의 캐미컬 공급 및 충진 동작과 동일하게 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 펌프를 이용한 캐미컬 공급시 발생되는 펌프 수명 시간, 순간적인 차압 또는 외부 요인 등으로 인한 펌프의 순간적인 동작 정지 현상으로 캐미컬 공급 중단 현상을 베젤 방식을 통하여 무중단 공급 효과를 극대화할 수 있다.
베젤을 이용한 질소 압력 공급 방식은 약 2 ~ 2.5 Kgf/㎠G 압력으로 캐미컬을 공급함으로써 펌프를 이용하는 경우 발생되는 펌프 펌핑 시 진동으로 인한 피팅 풀림 현상 및 맥동 현상으로 발생되는 캐미컬 내에 기포 유입으로 인하여 필터 막힘 현상 등의 필터 수명 감소를 최소화하고 안정적으로 캐미컬을 공급할 수 있다.
펌프 공급 방식에서는 펌프 수명 시간 관리가 필요하며, 정기적으로 펌프 오버홀(overhaul) 비용이 소요되지만 베젤 방식에서는 추가적인 유지 비용 발생이 최소화된다.
또한 캐미컬 공급용으로 PFA 베젤을 이용함으로써, 펌프 동작시 내부 결함이나 오링(O-ring) 등의 누출로 인하여 캐미컬이 금속 성분에 오염되는 원인을 근본적으로 차단할 수 있다.

Claims (2)

  1. 질소 압력을 이용하여 반도체 제조 공정에서 사용되는 다수의 생산 설비로 캐미컬을 공급하기 위한 캐미컬 공급 시스템에 있어서:
    캐미컬이 충진되어 있는 다수의 드럼과;
    상기 드럼으로부터 캐미컬을 받아서 내부에 충진되고, 상기 생산 설비로 캐미컬을 중단없이 공급하도록 구비되는 복수 개의 베젤들 및;
    상기 베젤들에 대응하여 구비되고, 상기 각각의 베젤로부터 캐미컬의 충진 및 소진 상태를 검출하기 위한 레벨 센서들을 포함하되;
    상기 레벨 센서의 검출 결과, 상기 베젤들 중 어느 하나로부터 공급 중이면, 다른 베젤들은 충진 또는 대기 상태를 유지하고, 그리고 상기 하나의 베젤로부터 캐미컬이 공급되어 소진 상태가 되면, 상기 다른 베젤들 중 어느 하나로 자동 전환되어 캐미컬을 공급하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 캐미컬 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베젤은 PFA 재질로 적어도 2 개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 캐미컬 공급 시스템.
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KR20240060160A (ko) 2022-10-28 2024-05-08 주식회사 에이티아이케이 케미컬 공급 장치

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