KR20050078901A - System for controlling mixing chemicals concentration having a zero point compensation unit - Google Patents
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Abstract
혼합 화학 용액 농도 조절 시스템을 제공한다. 본 발명은 플로우 셀의 내부로 흐르는 화학 용액의 농도를 검출하여 전기적 검출 신호로 출력하는 농도 검출 센서와, 상기 농도 검출 센서에서 출력된 검출 신호를, 미리 입력된 기준 화학 용액의 농도 데이터와 비교하여 혼합 화학 용액의 농도를 계산하고, 미리 설정된 농도로 상기 혼합 화학 용액의 농도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러에 연결되고, 상기 농도 검출 센서의 영점이 정상이 아닐 경우 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부를 구비한다. 이에 따라, 본 발명은 농도 검출 센서의 영점이 정상일 경우에는 그대로, 영점이 정상이지 않을 경우에는 보상하여 사용자 설정 농도로 혼합 화학 용액의 농도를 자동 조절하여 일정하게 유지시킬 수 있다.Provide a mixed chemical solution concentration control system. The present invention compares the concentration detection sensor that detects the concentration of the chemical solution flowing into the flow cell and outputs it as an electrical detection signal, and the detection signal output from the concentration detection sensor with the concentration data of the reference chemical solution input in advance. A controller that calculates the concentration of the mixed chemical solution and outputs a control signal for controlling the concentration of the mixed chemical solution at a predetermined concentration, and is connected to the controller, and compensates zero if the zero of the concentration detection sensor is not normal. A zero compensation unit is provided. Accordingly, the present invention can maintain the constant by automatically adjusting the concentration of the mixed chemical solution to a user-set concentration to compensate if the zero of the concentration detection sensor is normal, as it is normal.
Description
본 발명은 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 제조시 이용되는 혼합 화학 용액(mixing chemicals)의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a mixed chemical solution concentration control system, and more particularly to a mixed chemical solution concentration control system capable of maintaining a constant concentration of the mixing chemicals (mixing chemicals) used in the manufacture of semiconductor devices.
반도체 소자의 제조시 세정 공정, 식각 공정 및 스트립 공정 등에서는 혼합 화학 용액이 사용된다. 상기 혼합 화학 용액은 탈이온수와 고농도의 화학 용액, 예컨대 불산 용액, 인산 용액 등을 일정 농도 비율로 혼합하여 사용한다. 이러한 혼합 화학 용액은 반도체 소자의 제조 공정에 사용하게 될 경우 탈이온수의 증발에 의해 혼합 화학 용액의 농도 변화가 발생한다.In the manufacture of a semiconductor device, a mixed chemical solution is used in a cleaning process, an etching process and a stripping process. The mixed chemical solution is used by mixing deionized water with a high concentration of a chemical solution such as a hydrofluoric acid solution, a phosphoric acid solution and the like at a constant concentration ratio. When the mixed chemical solution is used in the manufacturing process of the semiconductor device, the concentration change of the mixed chemical solution occurs by evaporation of deionized water.
특히, 반도체 소자의 제조시 이용되는 습식 식각 공정은 공정 온도가 물의 기화점인 100℃를 넘기 때문에 혼합 화학 용액에 포함된 수분이 쉽게 증발하여 혼합 화학 용액의 농도가 심하게 변화한다.In particular, in the wet etching process used in the manufacture of the semiconductor device, since the process temperature exceeds 100 ° C., which is the vaporization point of water, moisture contained in the mixed chemical solution is easily evaporated, and the concentration of the mixed chemical solution is severely changed.
그런데, 종래 기술은 혼합 화학 용액을 사용하는 반도체 제조 공정 중에 혼합 화학 용액 배스에 포함된 혼합 화학 용액을 추출하여 농도 검출 센서로 농도를 측정한 후, 상기 측정된 농도에 따라 상기 혼합 화학 용액 배스에 탈이온수를 보충하여 혼합 화학 용액의 농도를 조절하였다. 이렇게 하면, 농도 검출 센서에 의해 획득된 농도값을 피드백시켜 농도 조절에 이용하는 자동 제어가 불가능하다. By the way, the prior art extracts the mixed chemical solution contained in the mixed chemical solution bath during the semiconductor manufacturing process using the mixed chemical solution to measure the concentration with a concentration detection sensor, and then to the mixed chemical solution bath according to the measured concentration Deionized water was added to adjust the concentration of the mixed chemical solution. In this case, it is impossible to automatically control the concentration value obtained by the concentration detection sensor to be used for the concentration adjustment.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자동 제어 방식에 의해 혼합 화학 용액의 농도를 연속으로 측정하여 실시간적으로 보정할 수 있는 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템을 제공하는데 데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a mixed chemical solution concentration control system that can be measured in real time by continuously measuring the concentration of the mixed chemical solution by an automatic control method.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예에 의한 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 혼합 화학 용액을 수용하는 혼합 화학 용액 배스와, 상기 혼합 화학 용액 배스에 연결된 순환 배관과, 상기 순환 배관에 연결된 기준 화학 용액 배스가 설치되어 있다. 상기 순환 배관에는 플로우 셀이 설치되어 있고, 상기 플로우 셀의 내부로 흐르는 화학 용액의 농도를 검출하여 전기적 검출 신호로 출력하는 농도 검출 센서가 설치되어 있다. In order to achieve the above technical problem, the mixed chemical solution concentration control system according to an embodiment of the present invention is a mixed chemical solution bath containing the mixed chemical solution, a circulation pipe connected to the mixed chemical solution bath, and the circulation pipe A standard chemical solution bath is installed. The circulation pipe is provided with a flow cell, and a concentration detection sensor is provided for detecting the concentration of the chemical solution flowing into the flow cell and outputting it as an electrical detection signal.
상기 농도 검출 센서에서 출력된 검출 신호를, 미리 입력된 기준 화학 용액의 농도 데이터와 비교하여 혼합 화학 용액의 농도를 계산하고, 미리 설정된 농도로 상기 혼합 화학 용액의 농도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 콘트롤러가 설치되어 있다. 상기 콘트롤러에 연결되고, 상기 농도 검출 센서의 영점이 정상이 아닐 경우 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부를 구비한다. Computing the concentration of the mixed chemical solution by comparing the detection signal output from the concentration detection sensor with the concentration data of the reference chemical solution input in advance, and outputs a control signal for controlling the concentration of the mixed chemical solution at a predetermined concentration The controller is installed. And a zero compensation unit connected to the controller and configured to compensate the zero point when the zero point of the concentration detection sensor is not normal.
상기 콘트롤러에서 출력되는 제어 신호에 따라 제어되어 상기 혼합 화학 용액 배스로 유입되는 고농도 화학 용액과 탈이온수의 유입량을 조절하는 각각의 솔레노이브 밸브를 포함한다. Each solenoid valve is controlled according to a control signal output from the controller to adjust the flow rate of the high concentration chemical solution and deionized water flowing into the mixed chemical solution bath.
또한, 본 발명의 다른 예에 의한 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 혼합 화학 용액을 수용할 수 있는 혼합 화학 용액 배스와, 상기 혼합 화학 용액 배스에 연결된 순환 배관과, 상기 순환 배관에 연결된 기준 화학 용액 배스가 설치되어 있다.In addition, the mixed chemical solution concentration control system according to another embodiment of the present invention is a mixed chemical solution bath that can accommodate a mixed chemical solution, a circulation pipe connected to the mixed chemical solution bath, and a reference chemical solution bath connected to the circulation pipe Is installed.
상기 기준 화학 용액의 후단의 상기 순환 배관에 플로우 셀이 설치되어 있고, 상기 플로우 셀의 내부로 흐르는 화학 용액의 농도를 검출하여 전기적 검출 신호로 출력하는 농도 검출 센서가 설치되어 있다. A flow cell is provided in the circulation pipe at the rear end of the reference chemical solution, and a concentration detection sensor is provided that detects the concentration of the chemical solution flowing into the flow cell and outputs it as an electrical detection signal.
상기 농도 검출 센서에서 출력된 검출 신호를, 미리 입력된 기준 화학 용액의 농도 데이터와 비교하여 혼합 화학 용액의 농도를 계산하고, 미리 설정된 농도로 상기 혼합 화학 용액의 농도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 콘트롤러가 설치되어 있다.Computing the concentration of the mixed chemical solution by comparing the detection signal output from the concentration detection sensor with the concentration data of the reference chemical solution input in advance, and outputs a control signal for controlling the concentration of the mixed chemical solution at a predetermined concentration The controller is installed.
상기 콘트롤러에 연결되고, 상기 농도 검출 센서의 영점이 정상이 아닐 경우 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부와, 상기 콘트롤러에서 출력되는 제어 신호에 따라 개폐 및 제어되어, 상기 혼합 화학 용액 배스로 유입되는 고농도 화학 용액과 탈이온수의 유입량을 조절하는 각각의 솔레노이브 밸브가 설치되어 있다.A zero point compensator connected to the controller and capable of compensating zero if the zero point of the concentration detection sensor is not normal, and opened and closed according to a control signal output from the controller to be introduced into the mixed chemical solution bath. Each solenoid valve is installed to regulate the inflow of high concentration chemical solution and deionized water.
상기 콘트롤러에 연결되고 상기 계산된 혼합 화학 용액의 농도를 표시할 수 있고, 영점 보상부와 연결되어 있는 표시부와, 상기 표시부와 연결되고 상기 표시부 및 영점 보상부를 통해 상기 농도 검출 센서의 영점을 보상할 수 있는 보정값을 입력할 수 있는 입력부를 구비한다. A display unit connected to the controller and displaying the calculated concentration of the mixed chemical solution, a display unit connected to the zero point compensator, and a zero point of the concentration detection sensor connected to the display unit and connected to the display unit and the zero point compensator. And an input unit for inputting a corrected value.
이상과 같이 본 발명은 농도 검출 센서의 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부를 구비하여 영점이 정상일 경우에는 그대로, 영점이 정상이지 않을 경우에는 보상하여 사용자 설정 농도로 혼합 화학 용액의 농도를 자동 조절하여 일정하게 유지시킬 수 있다. As described above, the present invention is provided with a zero compensation unit capable of compensating the zero of the concentration detection sensor as it is when the zero is normal, and compensates when the zero is not normal to automatically adjust the concentration of the mixed chemical solution to a user-set concentration. Can be kept constant.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 의한 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a mixed chemical solution concentration control system according to the present invention.
구체적으로, 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 혼합 화학 용액 배스(20)와, 상기 혼합 화학 용액 배스(20)에 연결되어 상기 혼합 화학 용액 배스(20)에 포함된 혼합 화학 용액을 순환시킬 수 있는 순환 배관(24)을 포함한다. Specifically, the mixed chemical solution concentration control system is connected to the mixed chemical solution bath 20, the mixed chemical solution bath 20 is circulated to circulate the mixed chemical solution contained in the mixed chemical solution bath 20 Piping 24.
상기 순환 배관(24)은 혼합 화학 용액 배스(20)내에 수용된 혼합 화학 용액(22)의 불순물을 제거하는데 이용된다. 상기 혼합 화학 용액(22)은 혼합 화학 용액 배스(20)의 상단부에 형성된 오버플로우 수용부(26)로 오버플로우되어 순환 배관(24)을 이용하여 컴프레셔(C), 필터(FL) 및 제1 밸브(V1)및 제2 밸브(V2) 등을 거쳐 다시 혼합 화학 용액 배스(20)로 공급된다. The circulation pipe 24 is used to remove impurities in the mixed chemical solution 22 contained in the mixed chemical solution bath 20. The mixed chemical solution 22 is overflowed to the overflow receiving portion 26 formed at the upper end of the mixed chemical solution bath 20 and the compressor C, the filter FL, and the first using the circulation pipe 24. It is supplied to the mixed chemical solution bath 20 again through the valve V1, the second valve V2, and the like.
상기 혼합 화학 용액 배스(20)와 연결된 순환 배관(24)에는 기준 화학 용액(32)을 공급할 수 있는 공급 배관(34)이 설치되어 있다. 상기 공급 배관(34)에는 기준 화학 용액(32)을 공급할 수 있게 제3 밸브 (V3) 및 기준 화학 용액 배스(30)가 설치되어 있다. 상기 순환 배관(40)에는 상기 기준 화학 용액(32)의 농도 측정시에 기준 화학 용액(32)을 배출시킬 수 있도록 제4 밸브(V4)가 설치된 배출구(3)가 마련되어 있다. The circulation pipe 24 connected to the mixed chemical solution bath 20 is provided with a supply pipe 34 capable of supplying the reference chemical solution 32. The supply pipe 34 is provided with a third valve V3 and a reference chemical solution bath 30 to supply the reference chemical solution 32. The circulation pipe 40 is provided with a discharge port 3 provided with a fourth valve V4 so as to discharge the reference chemical solution 32 when the concentration of the reference chemical solution 32 is measured.
상기 순환 배관(24)에는 투광제로 된 관상의 플로우 셀(40)이 설치되어 있다. 상기 플로우 셀(40)은 투광 가능한 사파이어, 합성 수지재, 혹은 글래스 재질로 구성된다. 상기 플로우 셀(40)에 인접하여 상기 플로우 셀(40)의 내부로 흐르는 혼합 화학 용액(22)이나 기준 화학 용액(32)의 농도를 특정 파장의 광을 이용하여 전기적 신호로 검출하여 출력하는 농도 검출 센서(50)가 설치되어 있다.The circulation pipe 24 is provided with a tubular flow cell 40 made of a light transmitting agent. The flow cell 40 is made of transparent sapphire, synthetic resin, or glass material. A concentration that detects and outputs a concentration of the mixed chemical solution 22 or the reference chemical solution 32 that flows into the flow cell 40 adjacent to the flow cell 40 as an electrical signal using light having a specific wavelength. The detection sensor 50 is provided.
상기 농도 검출 센서(50)에는 상기 농도 검출 센서(50)에서 출력된 검출 신호(농도 데이터)를 미리 저장된 기준 화학 용액(32)의 농도 데이터와 비교하여 혼합 화학 용액(22)의 농도를 계산하고, 설정 농도로 혼합 화학 용액(22)의 농도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 콘트롤러(60)가 연결되어 있다. The concentration detection sensor 50 calculates the concentration of the mixed chemical solution 22 by comparing the detection signal (concentration data) output from the concentration detection sensor 50 with the concentration data of the reference chemical solution 32 stored in advance. And a controller 60 for outputting a control signal for controlling the concentration of the mixed chemical solution 22 at the set concentration.
상기 콘트롤러(60)에는 상기 콘트롤러(60)의 제어 신호에 따라 개폐 제어되어 혼합 화학 용액 배스(20)로 유입되는 고농도 화학 용액과 탈이온수의 유입량을 각각 조절하는 솔레노이드 밸브(SV1, SV2)가 연결되어 있다. 상기 콘트롤러(60)에는 상기 혼합 화학 용액(22)이나 기준 화학 용액(32)의 농도를 표시할 수 있는 표시부(68)가 연결되어 있다. 상기 표시부(68)에는 데이터를 입력할 수 있는 입력부(66)가 연결되어 있다. The controller 60 is connected to a solenoid valve SV1 and SV2 for controlling the inflow of the high concentration chemical solution and deionized water introduced into the mixed chemical solution bath 20 by being controlled to open and close according to the control signal of the controller 60. It is. The controller 60 is connected to a display unit 68 capable of displaying the concentration of the mixed chemical solution 22 or the reference chemical solution 32. The display unit 68 is connected to an input unit 66 for inputting data.
상기 콘트롤러(60)에는 상기 농도 검출 센서(50)의 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부(70)가 연결되어 있다. 상기 콘트롤러(60)는 상기 농도 검출 센서의 영점이 정상이 아닐 경우 상기 제어 신호를 출력하기 전에 상기 입력부(66) 및 표시부(68)를 통해 상기 영점 보상부(70)에서 영점을 보정한 후, 보정된 제어 신호를 상기 혼합 화학 용액 배스로 유입되는 고농도 화학 용액과 탈이온수의 유입량을 각각 조절하는 솔레노이드 밸브(SV1, SV2)에 전달한다. 도 1에서, 참조번호 28a 및 28b는 각각 고농도 화학용액 및 탈이온수를 공급하는 공급 배관을 나타낸다. 상기 농도 검출 센서의 영점이 정상인지 아닌지를 판단하는 방법은 후에 자세하게 설명한다. The controller 60 is connected to a zero compensator 70 capable of compensating the zero of the concentration detection sensor 50. The controller 60 corrects the zero point in the zero point compensator 70 through the input unit 66 and the display unit 68 before outputting the control signal when the zero point of the concentration detection sensor is not normal. The corrected control signal is transmitted to the solenoid valves SV1 and SV2 which respectively control the inflow amounts of the high concentration chemical solution and the deionized water flowing into the mixed chemical solution bath. In Fig. 1, reference numerals 28a and 28b denote supply pipes for supplying a high concentration chemical solution and deionized water, respectively. The method for determining whether the zero point of the concentration detection sensor is normal will be described later in detail.
도 2는 도 1의 농도 검출 센서를 자세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서, 도 1과 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다. FIG. 2 is a diagram for describing the concentration detection sensor of FIG. 1 in detail. In Fig. 2, the same reference numerals as in Fig. 1 denote the same members.
구체적으로, 본 발명에 적용된 농도 검출 센서는 플로우 셀(40)을 향해 소정 파장의 광을 발사하는 송광기(52)와, 상기 송광기(52)에서 발사되어 상기 플로우 셀(40)에 투광된 광을 도입하는 광검출기(54)를 포함한다. Specifically, the concentration detection sensor applied to the present invention is a transmitter 52 for emitting light of a predetermined wavelength toward the flow cell 40, and is emitted from the transmitter 52 and transmitted to the flow cell 40 And a photodetector 54 for introducing light.
상기 플로우 셀(40)은 광의 산란 및 굴절을 최소화할 수 있도록 농도 검출 센서(50)에서 조사된 광의 입사 및 출사 부분이 평면으로 형성되어 광검출의 정확성을 기할 수 있도록 하고 있다. 상기 플로우 셀(40)에는 온도 조절을 위한 히터(46)가 부설될 수 있는데, 이 경우 히터(46)의 발열량을 제거하기 위한 온도 컨트롤러(47)가 필요하며, 이러한 온도 컨트롤러(47)는 상기 컨트롤러(60)에 내장시켜 구성할 수 있다. 상기 광검출기(54)는 전면에 소망의 특정 파장의 광을 필터링할 수 있는 필터(54a)가 설치되어 있다.In order to minimize scattering and refraction of the light, the flow cell 40 has a plane of incidence and exit of the light irradiated from the concentration detection sensor 50 to ensure the accuracy of light detection. The flow cell 40 may be provided with a heater 46 for temperature control, in which case a temperature controller 47 is required to remove the heat generation of the heater 46, the temperature controller 47 is It can be built in the controller 60 and configured. The photodetector 54 is provided with a filter 54a that can filter light having a desired specific wavelength on its front surface.
상기 송광기(52)와 플로우 셀(40)의 사이에는 다수의 투광홀을 갖춘 초퍼(56)가 설치된다. 상기 초퍼(56)는 상기 콘트롤러(60)에 의해 제어되는 액츄에이터(58)의 동작에 따라 일정 주기별로 셔트 온(shot on) 또는 셔트 오프(shut off)되어 상기 플로우 셀(40)로 전달되는 광을 연결 또는 차단하도록 구성된다. 상기 송광기(52)는 혼합 화학 용액이나 기준 화학 용액의 농도를 검출하기 위한 특정 파장의 광을 발사하도록 된 것으로 발광원은 화학 용액의 종류에 따라 다르게 선택된다. A chopper 56 having a plurality of floodlight holes is installed between the transmitter 52 and the flow cell 40. The chopper 56 is shot on or shut off at predetermined intervals according to the operation of the actuator 58 controlled by the controller 60 to transmit the light to the flow cell 40. It is configured to connect or block it. The transmitter 52 is configured to emit light having a specific wavelength for detecting the concentration of the mixed chemical solution or the reference chemical solution. The light emitting source is selected differently according to the type of chemical solution.
상기 콘트롤러(60)는 상기 광검출기로부터 검출되는 혼합 화학 용액 농도의 측정신호를 소정주기로 연속 도입하여 기준 화학 용액의 농도 데이터에 기초하여 혼합 화학 용액의 농도를 계산한다. 즉, 상기 콘트롤러(60)는 초퍼(56)를 셔트 온시켜 광검출기(54)에서 검출된 농도 측정 신호를 도입하는 동시에 기준 화학 용액의 농도 데이터를 액세스하여 비교 및 연산처리함으로써 혼합 화학 용액의 농도를 측정한 데이터를 얻어 표시부(68)로 표시하고, 혼합 화학 용액에서 소망의 농도가 검출될 때까지 솔레노이드 밸브(SV1, SV2)의 개폐를 제어하게 되는 것이다. 상기 혼합 화학 용액의 농도 설정과 시스템의 동작에 대한 설정은 사용자가 입력부(66)를 통해 설정할 수 있다. The controller 60 continuously introduces a measurement signal of the concentration of the mixed chemical solution detected from the photodetector at a predetermined period to calculate the concentration of the mixed chemical solution based on the concentration data of the reference chemical solution. That is, the controller 60 shuts down the chopper 56 to introduce a concentration measurement signal detected by the photodetector 54, and simultaneously accesses, compares and computes the concentration data of the reference chemical solution, thereby concentrating the concentration of the mixed chemical solution. The measured data are obtained and displayed on the display unit 68, and the opening and closing of the solenoid valves SV1 and SV2 are controlled until the desired concentration is detected in the mixed chemical solution. The setting of the concentration of the mixed chemical solution and the operation of the system may be set by the user through the input unit 66.
이와 같이 구성되는 본 발명의 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 매개물의 농도에 따라 흡광도가 달라지는 람베르트-베르법칙의 기술적 근거로 구성된다. 특히, 본 발명의 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 반도체 소자의 제조시 세정공정이나 식각 공정과 같이 혼합 화학 용액을 사용하는 공정에서 혼합 화학 용액을 원하는 농도로 유지시키는데 사용될 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. The mixed chemical solution concentration control system of the present invention configured as described above is constituted based on the technical basis of Lambert-Berber law, in which the absorbance varies depending on the concentration of the medium. In particular, the mixed chemical solution concentration control system of the present invention can be used to maintain the mixed chemical solution at a desired concentration in a process using a mixed chemical solution, such as a cleaning process or an etching process in the manufacture of a semiconductor device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 to 5.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 의해 탈이온수 및 인산의 흡광 스펙트럼을 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명에 의해 1200nm 파장에서의 인산의 농도 대비 흡광도를 도시한 그래프이다. 3 and 4 are graphs showing the absorption spectra of deionized water and phosphoric acid according to the present invention, respectively, and FIG. 5 is a graph showing the absorbance versus the concentration of phosphoric acid at a wavelength of 1200 nm according to the present invention.
구체적으로, 본 발명은 반도체 제조 공정에서 사용되는 여러 종류의 기준 화학 용액(32)을 기준 화학 용액 배스(30)에 담아 혼합 화학 용액 배스(20)에 연결된 제1 밸브(V1)는 닫고 기준 화학 용액 배스(30)에 연결된 제3 밸브(V3)는 열어 농도 검출 센서(50)를 이용하여 농도 기준을 마련한다. Specifically, the present invention contains various reference chemical solutions 32 used in the semiconductor manufacturing process in the reference chemical solution bath 30 to close the first valve V1 connected to the mixed chemical solution bath 20 and close the reference chemistry. The third valve V3 connected to the solution bath 30 is opened to prepare a concentration reference using the concentration detection sensor 50.
먼저, 혼합 화학 용액(22)에서 항상 존재하는 탈이온수를 기준 화학 용액으로 하여 탈이온수의 흡광 스텍트럼을 관찰하였다. 이 실험은 탈이온수의 흡광 특성을 먼저 알아야 혼합 화학 용액(22)의 상대적인 농도를 분석할 수 있기 때문에 행한 것이다.First, the absorption spectrum of deionized water was observed using deionized water always present in the mixed chemical solution 22 as a reference chemical solution. This experiment is performed because the relative concentration of the mixed chemical solution 22 can be analyzed by first knowing the absorption characteristics of deionized water.
근적외선 영역인 800nm에서 1500nm 파장 사이를 스캐닝해 본 결과, 도 3에 도시한 바와 같은 흡광 특성을 얻을 수 있었다. 이러한 결과에 따르면, 탈이온수는 가시영역에서는 강한 흡광 특성을 나타내 1350nm 정도까지 그 경향이 이어지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 탈이온수의 흡광 특성은 혼합 화학 용액의 흡광 정도에 큰 영향을 비치는 바, 혼합 화학 용액의 농도 측정시에 탈이온수를 기준하여 농도 특성을 맞춰 주어야 한다. As a result of scanning between 800 nm and 1500 nm wavelength which is a near infrared region, the light absorption characteristic as shown in FIG. 3 was obtained. According to these results, it can be seen that deionized water exhibits strong absorption characteristics in the visible region and continues to about 1350 nm. The absorption characteristics of the deionized water have a great influence on the degree of absorption of the mixed chemical solution. Therefore, the concentration characteristics of the deionized water should be adjusted based on the deionized water.
이와 같이 탈이온수의 흡광량 측정 실험을 마친 후, 기준 화학 용액의 일예로 15%, 50%, 85% 인산을 준비하여 흡광 정도를 실험해 본 결과, 도 4에 도시한 바와 같이 930nm에서 1040nm 및 1130nm에서 1400nm까지의 두 개 파장대에서 흡광률이 농도에 대해 비례하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 1200nm의 파장으로 여러 농도의 인산을 측정하여 농도 대비 흡광 관계를 그래프로 나타내 본 결과, 도 5에 도시한 바와 같이 농도 변화에 대하여 비례적으로 변화하고 있으며, 그 변화의 직진성이 양호함을 확인할 수 있었다. 따라서, 인산이 포함된 혼합 화학 용액의 농도를 측정할 때는 1200nm 파장 광이 가장 적당함을 알 수 있다. After the experiment of measuring the absorbance of deionized water as described above, 15%, 50%, 85% phosphoric acid was prepared as an example of the reference chemical solution and the degree of absorption was tested. As shown in FIG. It was confirmed that the absorbance is proportional to the concentration in two wavelength bands from 1130nm to 1400nm. Accordingly, as a result of measuring the absorption relations with the graphs by measuring the phosphoric acid at various concentrations at a wavelength of 1200 nm, as shown in FIG. 5, the change is proportional to the concentration change, and the straightness of the change is good. Could confirm. Therefore, when measuring the concentration of the mixed chemical solution containing phosphoric acid it can be seen that the 1200nm wavelength light is most suitable.
이와 같이 인산 이외에 다른 화학 용액, 예컨대 불산, 암모니아, 과산화수소 등의 기준 화학 용액(32)을 이용하여 농도 기준을 마련한다. 이러한 기준 화학 용액을 사용하여 측정한 농도 데이터는 농도 검출 센서(50)에 연결된 콘트롤러(60)의 내장 메모리에 저장되어 이후의 혼합 화학 용액(22)의 농도 제어에 활용할 기초 데이터로 이용된다. In this manner, a concentration standard is prepared by using a chemical solution 32 other than phosphoric acid, such as hydrofluoric acid, ammonia, and hydrogen peroxide. The concentration data measured using the reference chemical solution is stored in the internal memory of the controller 60 connected to the concentration detection sensor 50 and used as basic data to be used for subsequent concentration control of the mixed chemical solution 22.
이하에서는, 본 발명에 의한 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템의 혼합 용액 농도 조절 방법을 설명한다. Hereinafter, the mixed solution concentration control method of the mixed chemical solution concentration control system according to the present invention will be described.
먼저, 농도 검출 센서(50)의 영점이 정상인지 아닌지를 측정한다. 이를 위하여, 혼합 화학 용액 배스(20)에 탈이온수를 수용한 후 제1 밸브(V1)를 온시켜 상기 플로우 셀(40)로 탈이온수를 공급한다. 다음에, 상기 플로우 셀(40)로 공급된 탈이온수를 농도 검출 센서(50)를 이용하여 농도를 검출하여 표시부로 출력한다. First, it is measured whether or not the zero point of the concentration detection sensor 50 is normal. To this end, after receiving deionized water in the mixed chemical solution bath 20, the first valve V1 is turned on to supply deionized water to the flow cell 40. Next, the deionized water supplied to the flow cell 40 is detected by using the concentration detection sensor 50 and output to the display unit.
상기 표시부로 출력된 탈이온수의 농도값이 100wt%이고, 나머지 양액의 농도값이 0Wt%이면 농도 검출 센서의 영점은 정상이라고 판단한다. 만약, 상기 표시부로 출력된 탈이온수의 농도값이 100wt%이고, 상기 혼합 화학 용액에 포함된 A약액의 농도값이 5wt%로 나온다면 A약액의 영점을 -5wt%로 변경한다. 그리고, 표시부로 출력된 탈이온수의 농도값이 95Wt%이고, 상기 혼합 화학 용액에 포함된 A약액의 농도값이 0Wt%로 나오면 탈이온수의 영점을 +5wt%로 변경한다. If the concentration value of the deionized water output to the display unit is 100wt% and the concentration value of the remaining nutrient solution is 0Wt%, it is determined that the zero point of the concentration detection sensor is normal. If the concentration value of the deionized water output to the display unit is 100wt%, and the concentration value of the A chemical solution contained in the mixed chemical solution is 5wt%, the zero point of the A chemical solution is changed to -5wt%. When the concentration value of the deionized water output to the display unit is 95Wt% and the concentration value of the A chemical solution contained in the mixed chemical solution is 0Wt%, the zero point of the deionized water is changed to + 5wt%.
본 실시예에서는 상기 영점 확인을 위하여 탈이온수를 이용하였으나, 탈이온수가 아니더라도 한가지 화합물의 질량비가 순수하게 100wt%로 유지한다면 다른 용액을 사용하여도 무방하다. In the present embodiment, deionized water was used to check the zero point, but even if it is not deionized water, another solution may be used if the mass ratio of one compound is kept at 100 wt% purely.
상술한 바에 따라 영점 이상이 확인될 경우 영점 조절용 소프트웨어를 이용하여 농도 검출 센서(50)의 영점을 직접 보상하거나, 상기 혼합 농도 검출 시스템에서 나오는 데이터를 입력부(66), 표시부(68) 및 영점 보상부(70)를 통하여 콘트롤러(60)에 보상해준다. 즉, 앞서 설명한 바와 같은 영점을 보정할 수 있는 보정값은 입력부(66)를 통하여 입력함으로써 표시부(68) 및 영점 보상부(70)를 통해 콘트롤러(60)에 보상된다. 이렇게 보상된 값에 따라 상기 콘트롤러(60)는 상기 혼합 화학 용액 배스(20)에 주입되는 고농도의 화학 용액 또는 탈이온수의 양을 조절하여 혼합 화학 용액의 농도를 일정하게 유지한다. As described above, when zero or more is confirmed, the zero point of the concentration detection sensor 50 is directly compensated using zero adjustment software, or data from the mixed concentration detection system is inputted to the input unit 66, the display unit 68, and zero compensation. Compensation to the controller 60 through the unit 70. That is, the correction value capable of correcting the zero point as described above is compensated to the controller 60 through the display unit 68 and the zero compensator 70 by inputting the input value through the input unit 66. According to the compensated value, the controller 60 adjusts the amount of high concentration chemical solution or deionized water injected into the mixed chemical solution bath 20 to maintain a constant concentration of the mixed chemical solution.
한편, 실제 공정에서는, 농도 검출 센서를 이용하여 오버플러우 수용부(26)로 넘쳐 제1 밸브(V1) 및 제 2 밸브(V2)의 오픈에 의해 순환 배관(24)을 순환하게 되는 혼합 화학 용액(22)을 광검출하여 이 검출 신호(농도 데이터)를 콘트롤러로 전송하게 된다. 기준 화학 용액에 의해 기초의 농도 데이터를 확보하고 있는 콘트롤러(60)는 상기 광검출기(54)에서 검출한 농도 데이터를 상기 기초의 농도 데이터와 비교 및 계산하여 현재 측정되는 혼합 화학 용액(22)의 농도값을 도출한다. On the other hand, in the actual process, the mixed chemical solution which overflows to the overflop accommodating part 26 using the density | concentration detection sensor, and circulates the circulation piping 24 by opening of the 1st valve V1 and the 2nd valve V2. A photodetector 22 is used to transmit this detection signal (concentration data) to the controller. The controller 60, which secures the concentration data of the base by the reference chemical solution, compares and calculates the concentration data detected by the photodetector 54 with the concentration data of the base to determine the concentration of the mixed chemical solution 22 currently measured. Deduce the concentration value.
상기 농도 검출 센서(50)의 영점이 정상일 경우에는 그대로, 정상이 아닐 경우에는 보상한 다음, 상기 도출된 농도값이 미리 공정 관리자가 설정한 농도값과 다른 경우 설정한 농도값과 도출된 농도값의 차이만큼 탈이온수를 더 공급하거나, 고농도 화학 용액을 더 공급하도록 각각의 공급 라인에 설치된 솔레노이드 밸브(SV1, SV2)의 동작을 제어한다. If the zero point of the concentration detection sensor 50 is normal, it is compensated if it is not normal, and if the derived concentration value is different from the concentration value previously set by the process manager, the set concentration value and the derived concentration value The operation of the solenoid valves SV1 and SV2 installed in each supply line is controlled to supply more deionized water or a higher concentration of chemical solution.
예로서, 측정된 혼합 화학 용액(22)의 농도가 사용자 설정의 농도값에 못 미치는 경우에는 동일하게 될 때까지 고농도 화학 용액 공급 배관(28a)의 솔레노이드 밸브(SV1)를 개방하고, 그 반대인 경우에는 탈이온수 공급 배관(28b)의 솔레노이드 밸브(SV2)를 개방한다. For example, if the measured concentration of the mixed chemical solution 22 is less than the concentration value set by the user, the solenoid valve SV1 of the high concentration chemical solution supply pipe 28a is opened until the same, and vice versa. In this case, the solenoid valve SV2 of the deionized water supply pipe 28b is opened.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 농도 검출 센서의 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부를 구비하여 영점이 정상일 경우에는 그대로, 영점이 정상이지 않을 경우에는 보상하여 사용자 설정 농도로 혼합 화학 용액의 농도를 자동 조절하여 일정하게 유지시킬 수 있다. As described above, the mixed chemical solution concentration control system of the present invention includes a zero compensation unit capable of compensating the zero of the concentration detection sensor as it is when the zero point is normal, and compensates when the zero point is not normal to a user-set concentration. The concentration of the mixed chemical solution can be automatically adjusted to keep it constant.
다시 말해, 본 발명의 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템은 혼합 화학 용액의 농도 상하한값을 설정하고, 농도 검출 센서의 영점을 보상할 수 있는 영점 보상부를 구비하여 영점이 정상일 경우에는 그대로, 영점이 정상이지 않을 경우에는 보상함과 아울러 하한값을 벗어날 경우에만 부족한 약액을 추가공급하고 상한값을 벗어날 경우에는 추가 공급하지 않는 방식으로 혼합 화합물의 농도를 유지시킬 수 있다.In other words, the mixed chemical solution concentration control system of the present invention sets the upper and lower concentration limits of the mixed chemical solution, and includes a zero compensation unit capable of compensating the zero of the concentration detection sensor. If not, the concentration of the mixed compound can be maintained by compensating and supplying insufficient chemicals only when the lower limit is exceeded, and when not exceeding the upper limit.
도 1은 본 발명에 의한 혼합 화학 용액 농도 조절 시스템의 구성도이고, 1 is a block diagram of a mixed chemical solution concentration control system according to the present invention,
도 2는 도 1의 농도 검출 센서를 자세하게 설명하기 위한 도면이고, FIG. 2 is a diagram for describing the concentration detection sensor of FIG. 1 in detail;
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 의해 탈이온수 및 인산의 흡광 스펙트럼을 도시한 그래프이고, 3 and 4 are graphs showing the absorption spectra of deionized water and phosphoric acid according to the present invention, respectively,
도 5는 본 발명에 의해 1200nm 파장에서의 인산의 농도 대비 흡광도를 도시한 그래프이다. 5 is a graph showing the absorbance versus the concentration of phosphoric acid at a wavelength of 1200 nm according to the present invention.
Claims (4)
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KR1020040006984A KR20050078901A (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | System for controlling mixing chemicals concentration having a zero point compensation unit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109240171A (en) * | 2018-10-25 | 2019-01-18 | 中核新科(天津) 精密机械制造有限公司 | The monitoring of working solution main salt concentration and compensation device and method for process of surface treatment |
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2004
- 2004-02-03 KR KR1020040006984A patent/KR20050078901A/en not_active Application Discontinuation
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