KR20090013165A - 액체 분배 시스템 - Google Patents

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KR20090013165A
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벤자민 알. 로버츠
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에어 리퀴드 일렉트로닉스, 유.에스. 엘피
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Abstract

본 발명은 액체를 분배 루프를 통해 이러한 액체를 필요로 하는 공구로 공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 액체 또는 슬러리를 반도체 제조 공정의 CMP(화학 기계적 폴리싱) 공구로 공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 액체는 분배 루프에서 유량 또는 압력 센서와 결합되는 펌프의 사용을 통해 유량 및 압력을 제어함으로써, 공구에 대한 일정한 유량 및 압력으로 이송된다.
액체 분배 시스템, 분배 용기, 복귀 용기, 액체 공급원, 센서 수단

Description

액체 분배 시스템 {LIQUID DISPENSE SYSTEM}
본 발명은 액체를 분배 루프를 통해 이러한 액체를 필요로 하는 공구로 공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 액체를 반도체 제조 공정의 CMP(화학 기계적 폴리싱) 공구로 공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다.
슬러리를 포함하는 액체는 다양한 표면 처리 기술에, 특히 반도체 장치의 제조 시에 사용된다. 이러한 액체의 사용의 중요한 양태는 반도체 제조 공구에 대한 유량 및 압력의 제어이다. 유량 및 압력의 불변성을 유지함으로써, 공구 공정의 더욱 큰 안정성이 달성될 수 있다. 또한, 유량 및 압력을 제어함으로써, 유용성 및 유효성을 소실하는 응집(agglomeration)을 생성하는 전단력(shear force)으로부터의 손상이 감소될 수 있다.
본 발명과 함께 공동으로 양도된 미국특허 제6,019,250호는 액체를 유동 회로를 통해 사용 지점으로 분배하기 위한 시스템 및 방법을 개시한다. 특히, 이러한 시스템 및 방법은 복수개(양호하게는 3개)의 챔버들을 필요로 하며, 챔버들 각각은 작동의 분배, 복귀 및 충진 모드를 갖는다. 전술된 이 방법 및 장치는 사용 지점 각각에서의 액체 압력이 실질적으로 일정하게 유지되도록 챔버들 각각 내의 압력을 조절하기 위한 조절 수단을 포함한다.
또한, 당해 기술분야에서는, 요구되는 연결 장치 및 용기 개수를 감소시킴으로써 액체 이송 시스템의 복잡성을 감소시킬 필요가 있다. 이로써, 이는 이러한 시스템의 비용 및 반도체 전체 제조 비용을 감소시키는 것을 돕는다.
본 발명은 액체를 분배 루프를 통해 이러한 액체를 필요로 하는 공구로 공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공하며, 액체는 공구로의 일정한 유량 및 압력으로 이송된다. 본 발명에 따르면, 유량 및 압력은 분배 루프 내의 유량 또는 압력 센서와 결합되는 정 변위 펌프(positive displacement pump) 또는 원심 펌프를 사용하여 제어한다.
본 발명의 시스템, 장치 및 방법의 상세는 이하의 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명될 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템의 개략도이다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템의 개략도이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템의 개략도이다. 특히, 도1은 복귀 용기(110) 및 분배 용기(120)를 포함하는 액체 분배 시스템(100)을 도시하며, 압력 및 유량 제어는 도면부호가 130 및 140으로 표시된 정 변위 펌프를 사용하여 관리된다. 대부분 경우에, 펌프(130, 140)는 리던던트형이며, 일 펌프는 타 펌프 에 대한 보완품(back up)으로서 작동하지만, 이하에 더욱 상세히 설명될 바와 같이 펌프(140)와는 관계없이 펌프(130)를 작동시키는 것도 가능하다. 어느 경우에나, 펌프(130, 140)는 압력 또는 유량의 직접적인 제어를 제공하지 않으며, 오히려 복귀 용기(110) 또는 데이 탱크(day tank)(150)로부터 액체를 얻고 이러한 액체를 고압에서 분배 용기(120)로 이송한다. 이 실시예에서, 복귀 용기(110) 및 분배 용기(120)는 작동 중에 순환(충진 및 비움)시키지 않는다. 본 발명의 본 실시예에서의 작동 순서는 이하에 더욱 충분히 설명된다.
처음으로, 액체는 분배 용기(120) 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점에 있을 때까지 소스 드럼(source drum) 또는 데이 탱크(150)로부터 분배 용기(120) 내로 끌어 들여진다. 그 후, 분배 용기(120)가 가압되고 액체의 분배가 개시되지만, 분배 용기(120) 내의 액체 레벨은 데이 탱크(150)로부터 추가 액체를 끌어들임으로써 소정 범위 내에서 유지된다. 특히, 레벨 센서(122)는 분배 용기(120) 내의 액체 레벨을 감지하여 펌프를 켜거나 끄는데 사용된다. 예컨대, 펌프(130)가 사용되는 경우, 펌프(130)는 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점으로 떨어질 때 켜지고 액체는 데이 탱크(150)로부터 끌어 들여지며, 펌프(130)는 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점에 도달할 때 꺼지고 더 이상 액체가 데이 탱크(150)로부터 끌어 들여지지 않는다. 액체는 분배 시스템을 계속하여 통과하며, 선택적으로는 공구(170)로의 이송 전에 필터(160)를 통과한다. 공구(170)로 이송되지 않은 액체는, 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점에 도달할 때까지 분배 시스템을 계속하여 통과하며, 복귀 용기(110) 내로 유동한다. 일단 복귀 용 기(110) 내의 액체 레벨이 높은 설정 지점에 도달했다면, 액체는 복귀 용기(110)로부터 끌어 들여지고 분배 용기(120)로 이송될 수도 있다. 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점 아래에 있을 때, 추가 액체가 데이 탱크(150)로부터 분배 용기(120) 내로 끌어 들여진다. 작동 펌프의 상태, 즉 켜짐 또는 꺼짐과, 액체 공급원, 즉 데이 탱크(150) 또는 복귀 용기(110)를 제어함으로써, 분배 용기(120) 및 복귀 용기(110) 양자 모두의 적절한 액체 레벨이 유지될 수 있다.
본 발명의 방법은 밸브 작동 순서를 참조하여 더 설명될 수 있다. 특히, 초기 작동 시에, 밸브(155)는 액체가 데이 탱크(150)로부터 분배 용기(120)로 작동 펌프를 사용하여 수송되도록 개방될 것이다. 밸브(117, 135)는 수리 또는 서비스가 필요한 경우에 펌프(130)의 분리를 허용하고 액체가 펌프 내로 다시 유동하지 않는 것을 보장하도록 주로 제공하며, 이에 따라 작동 중에 개방된 상태로 있을 수 있다. 유사하게는, 밸브(118, 145)는 수리 또는 서비스가 필요한 경우에 펌프(140)의 분리를 허용하도록 주로 제공되고, 액체가 펌프 내로 다시 유동하지 않는 것을 보장하는 단순한 체크 밸브일 수도 있으며, 이에 따라 작동 중에 개방된 상태로 있을 수 있다. 일단 소정의 높은 설정 지점이 도달되면, 레벨 센서(122)는 작동 펌프가 꺼지도록 신호를 보내며, 분배 용기(120)는 N2 공급부(127) 및 관련 밸브(128)를 사용하여 가압되며, 액체의 분배가 개시된다. 밸브(155)는 더 이상 액체가 데이 탱크(150)로부터 끌어 들여지지 않도록 하는 때에 양호하게 폐쇄된다. 분배 용기(120) 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점으로 떨어지는 것을 레벨 센서(122)가 감지할 때, 작동 펌프는 켜지고 밸브(155)는 다시 개방되어서 추가 액 체가 데이 탱크(150)로부터 끌어 들여진다. 이러한 방식으로, 분배 용기(120)의 액체 레벨은 소정 범위 내에서 유지된다. 액체는 공구(170)로 이송되고 잉여 액체는 소정 높은 설정 지점에 도달할 때까지 복귀 용기(110) 내로 유동한다. 이 때, 액체는 밸브(115)를 개방함으로써 복귀 용기(110)로부터 분배 용기(120)로 이송될 수도 있다. 특히, 분배 용기(120) 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점으로 떨어지는 것을 레벨 센서(122)가 감지할 때, 그 후 작동 펌프가 켜지도록 신호가 보내지고 밸브(115)가 개방되어서 액체가 복귀 용기(110)로부터 분배 용기(120)로 끌어 들여진다. 액체가 복귀 용기(110)로부터 끌어 들여지면, 소정의 낮은 설정 지점이 도달될 때의 이러한 시점까지 내부의 액체 레벨을 감소시킬 것이다. 이 때, 밸브(115)가 폐쇄되고 밸브(155)가 다시 개방되어서, 추가 액체가 데이 탱크(150)로부터 끌어 들여진다. 이러한 방식으로, 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨은 소정 범위 내에 유지될 수 있다. 레벨 센서(112)는 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨을 감지하고 밸브(115, 155)를 제어하는데 사용된다.
시스템을 통과하는 액체의 유량 및 압력은 분배 탱크(120) 및 데이 탱크(110) 내의 압력을 제어함으로써 공구(170)로의 입구에서 안정되고 일정한 정도로 유지된다. 이 실시예에서, 분배 탱크 내의 압력은 분배 용기(120)를 위한 N2 공급부(127)에 연결되는 압력 센서(125)의 사용에 의해 제어된다. 이러한 방식으로 압력을 제어함으로써, 분배 용기는 펄스 댐프너(pulse dampener)로서 작동하며, 이에 따라 펄스 댐프너가 작동 펌프에 필요하지 않아서, 또한 시스템의 복잡성 및 비용을 감소시킨다. 복귀 용기(110)의 압력은 복귀 용기(110)를 위한 N2 공급 부(107) 및 관련 밸브(108)에 연결되는 유동 센서(105)의 사용에 의해 유사하게 제어된다. 이러한 방식으로, 복귀 용기(110)에 발생된 배압이 시스템을 통과하는 유량을 제어한다.
전술된 바와 같이, 작동 펌프 및 밸브(115, 155)는 분배 용기(120) 및 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨을 소정의 레벨 내에서 유지하도록 협력하여 작동한다. 분배 용기(120) 내의 액체 레벨은 시스템을 제어하는데 사용되는 1차 파라미터이다. 특히, 작동 펌프는 레벨 센서(122)에 의해 감지될 때 분배 용기(120) 내의 액체 레벨에 따라 켜지고 꺼진다. 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨은 시스템을 제어하는데 사용되는 2차 파라미터이다. 특히, 밸브(115, 155)는 레벨 센서(112)에 의해 감지될 때 복귀 용기(110) 내의 액체 레벨에 따라 개방되거나 폐쇄된다.
상기 작동은 도1에 도시된 시스템의 다양한 상태에 대한 작동 펌프 및 밸브들의 상태를 도시하는 이하 표1에 일반적인 방식으로 요약되어 있다. 다른 작동 상태가 사용될 수 있고, 표1에 도시된 순서는 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다.
상태1 - 분배하지 않으면서, 데이 탱크로부터 분배 용기를 충진
상태2 - 충진하지 않으면서, 분배 용기로부터 액체를 분배
상태3 - 데이 탱크로부터 충진하면서, 분배 용기로부터 액체를 분배
상태4 - 복귀 용기로부터 충진하면서, 분배 용기로부터 액체를 분배
상태 작동 펌프 밸브(115) 밸브(155)
상태1 켜짐 폐쇄 개방
상태2 꺼짐 폐쇄 폐쇄
상태3 켜짐 폐쇄 개방
상태4 켜짐 개방 폐쇄
표1을 참조하면, 본 발명에 따른 본 발명의 시스템은 4가지 상태 중 어느 하나의 상태로 작동할 수도 있다. 특히, 시스템은 소정의 높은 설정 지점이 분배 용기에서 도달될 때의 이러한 시점까지 계속하는 상태1에서 작동을 개시한다. 이 후, 시스템은 분배 용기 및 복귀 용기 내의 액체 레벨에 따라 상태2, 상태3 또는 상태4 중 하나의 상태에서의 작동 중에 순환한다. 특히, 분배 용기 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점과 소정의 낮은 설정 지점 사이에 있는 한, 시스템은 상태2에서 작동하고 더 이상 액체가 데이 탱크 또는 복귀 용기로부터 끌어 들여지지 않는다. 일단 분배 용기 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점에 도달하면, 그 후 시스템은 복귀 용기 내의 액체 레벨에 따라 상태3 또는 상태4에서 작동한다. 특히, 복귀 용기 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점과 소정의 낮은 설정 지점 사이에 있는 한, 시스템은 상태3에서 작동하고 추가 액체가 복귀 용기로부터 끌어 들여진다. 복귀 용기 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점에 또는 소정의 낮은 지점 아래에 있다면, 그 후 시스템은 상태4에서 작동하고 추가 액체가 데이 탱크로부터 끌어 들여진다.
본 발명에 따른 시스템의 구조 및 구성요소와, 본 발명에 따른 작동 방법에 대한 여러 대체 예들이 있다. 예컨대, 전술된 바와 같이, 도1에 도시된 2개의 펌프는 여분 및 보완을 위해 제공한다. 다르게는, 단일 펌프 또는 2개 초과의 펌프가 사용될 수 있다. 또한, 2개 이상의 펌프는 독립적으로 작동할 수 있는데, 예컨대 제1 펌프는 데이 탱크로부터 액체를 끌어들이고 제2 펌프는 복귀 용기로부터 액체를 끌어들인다.
펌프(1개 또는 복수개)는 도1에 도시된 정 변위 펌프, 원심 펌프, 임펠러 펌프 등과 같은, 액체 분배를 위해 정상적으로 사용되는 임의의 유형일 수도 있다. 다른 대체 예에서, 액체의 일정한 레벨이 분배 용기 내에서 유지될 수 있도록, 조정 가능한 속도 펌프가 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 공구로의 분배된 액체의 압력의 더욱 큰 불변성이 달성될 수 있다.
또한, 도1에 도시된 데이 탱크는 중력 분배 탱크이며, 중력 분배 탱크로부터 액체가 펌프를 사용하여 끌어들여진다. 다르게는, 데이 탱크는 복귀 탱크 또는 분배 탱크에 직접적으로 결합할 수 있고, 복귀 탱크로의 액체의 이송을 위해 펌프(180)를 요구하는 중력 분배 탱크일 수 있다. 또 다른 대체 예에서, 데이 탱크는 연결된 탱크로의 이송을 위한 펌프를 요구하지 않는 가압된 펌프일 수 있다.
전술된 바와 같이, 펌프 분리를 위해 제공되고 펌프 내로의 액체의 보완을 방지하는 몇몇의 체크 밸브가 있다. 본 발명에 따른 또 다른 대체 예에서, 이들 밸브들은 활성 밸브일 수 있고 도1의 밸브(115, 155)와 유사하게 제어될 수 있다.
도1은 액체가 복귀 용기 또는 데이 탱크로부터 끌어 들여지는지 여부를 결정하기 위해 복귀 탱크 내의 감지된 액체 레벨에 의해 2개의 밸브가 제어되는 구조를 도시한다. 전술된 바와 같이, 정상적으로는, 밸브들 중 단 하나만이 임의의 소정 시간에 개방될 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 2개의 밸브들은 복귀 용기 및 데이 탱크로부터 액체를 동시에 끌어들이는 비례 밸브일 수 있다.
본 발명에 사용되는 레벨 센서는 로드 셀, 광학 센서, 커패시턴스 센서, 플로트 센서 또는 레이다 센서와 같은, 용기 내의 액체 레벨을 감지하는 임의의 공지된 유형일 수도 있다. 또한, 유량 센서(105)는 시스템을 통과하는 유량을 제어하기 위해 압력 센서와 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 장치와 방법과 전술된 미국특허 제6,019,250호의 장치 및 방법 사이에는 여러 유사점이 있는 반면, 상당한 차이점도 있다. 특히, 전술된 바와 같이, 종래 기술의 시스템 및 방법은 복수개의 챔버를 필요로 하며, 챔버들 각각은 작동의 분배 모드, 복귀 모드 및 충진 모드를 갖는다. 본 발명에서, 작동의 분배 모드 및 충진 모드를 갖고 또한 분배 모드 및 충진 모드 양자 모두가 동시에 진행되게 하는 단일 분배 용기가 있다. 또한, 본 시스템 및 방법은 동시에 진행될 수 있는 작동의 분배 모드 및 이송 모드를 갖는 단일 복귀 용기를 포함한다. 본 발명은 시스템을 위한 전체 장비 조건의 감소, 제어 작동의 단순화, 및 보수 관리 조건의 감소를 포함하는 여러 이점을 제공한다. 이들 이점 모두는 시스템의 작동 및 시스템의 전체 비용을 감소시키거나 감소시키는 것을 돕는다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템의 개략도이다. 특히, 도2는 데이 탱크(210) 및 분배 용기(220)를 포함하는 액체 분배 시스템(200)을 도시하며, 압력 및 유량 제어는 정 변위 펌프(230, 240)를 사용하여 관리된다. 압력 제어는 분배 용기(220) 내의 압력을 관리함으로써 달성되며, 복귀 유동은 데이 탱크(210)를 위한 밸브 오리피스(205)를 조정함으로써 제어된다. 다시 한번, 펌프(230, 240)가 압력 또는 유량의 직접적인 제어를 제공하지 않고 오히려 데이 탱크(210)로부터 액체를 얻고 이러한 액체를 보다 높은 압력에서 분배 용기(220)로 이송한다. 본 발명의 이 실시예에서의 작동 순서는 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
최초로, 액체는 분배 용기(220) 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점에 있을 때까지, 소스 드럼 또는 블렌드 시스템(blend system)(250)으로부터 분배 용기(220) 내로 끌어 들여진다. 그 후, 분배 용기(220)는 N2 공급부(227) 및 관련 밸브(228)를 사용하여 가압되고, 액체의 분배가 시작되는 한편, 분배 용기(220) 내의 액체 레벨은 소스 드럼(250)으로부터 추가 액체를 끌어들임으로써 소정 범위 내에 유지된다. 특히, 레벨 센서(222)는 분배 용기(220) 내의 액체 레벨을 감지하고 작동 펌프를 켜거나 끄는데 사용된다. 예컨대, 펌프(230)가 사용되는 경우, 펌프(230)는 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점으로 떨어질 때 켜지고 액체는 소스 드럼(250)으로부터 끌어 들여지며, 펌프(230)는 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점에 도달할 때 꺼지고 더 이상 액체가 소스 드럼(250)으로부터 끌어 들여지지 않는다. 액체는 분배 시스템을 계속하여 통과하며, 선택적으로는 공구(270)로의 이송 전에 필터(260)를 통과한다. 공구(270)로 이송되지 않은 액체는 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점에 도달할 때까지, 분배 시스템을 계속하여 통과하고 데이 탱크(210) 내로 유동한다. 일단 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨이 높은 설정 지점에 도달했다면, 액체는 데이 탱크(210)로부터 끌어 들여지고 분배 용기(220)로 이송될 수도 있다. 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점 아래에 있을 때, 추가 액체는 소스 드럼(250)으로부터 분배 탱크(220) 내로 끌어 들여진다. 작동 펌프의 상태, 즉 켜짐 또는 꺼짐과, 액체 공급원, 즉 소스 드럼(250) 또는 데이 탱크(210)를 제어함으로써, 분배 용기(220) 및 데이 탱크(210) 양자 모두의 적절한 액체 레벨이 유지될 수 있다.
본 발명의 방법은 도2에 도시된 실시예에 있어서의 밸브 작동 순서를 참조하여 더 설명될 수 있다. 특히, 초기 작동 시에, 밸브(255)는 액체가 소스 드럼(250)으로부터 분배 용기(220)로 작동 펌프를 사용하여 수송되도록 개방될 것이다. 밸브(232, 235)는 수리 또는 서비스가 필요한 경우에 펌프(230)의 분리를 허용하고 액체가 펌프 내로 다시 유동하지 않는 것을 보장하도록 주로 제공하며, 이에 따라 작동 중에 개방된 상태로 있을 수 있다. 유사하게, 밸브(242, 245)는 수리 또는 서비스가 필요한 경우에 펌프(240)의 분리를 허용하도록 주로 제공되고, 액체가 펌프 내로 다시 유동하지 않는 것을 보장하는 단순한 체크 밸브일 수도 있으며, 이에 따라 작동 중에 개방된 상태로 있을 수 있다. 일단 소정의 높은 설정 지점이 복귀 용기(220) 내에 도달되면, 레벨 센서(222)는 작동 펌프가 꺼지도록 신호를 보내며, 분배 용기(220)는 N2 공급부(227) 및 관련 밸브(228)를 사용하여 가압되며, 액체의 분배가 개시된다. 밸브(255)는 추가 액체가 소스 드럼(250)으로부터 끌어 들여지지 않도록 하는 때에 양호하게 폐쇄된다. 분배 용기(220) 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점으로 떨어지는 것을 레벨 센서(222)가 감지할 때, 작동 펌프는 켜지고 밸브(255)는 다시 개방되어서 추가 액체가 소스 드럼(250)으로부터 끌어 들여진다. 이러한 방식으로, 분배 용기(220) 내의 액체 레벨은 소정 범위 내에서 유지된다. 액체는 공구(270)로 이송되고 잉여 액체는 소정 높은 설정 지점이 도달될 때까지 데이 탱크(210) 내로 유동한다. 이때, 액체는 밸브(215)를 개방함으로써 데이 탱크(210)로부터 분배 용기(220)로 이송될 수도 있다. 특히, 분배 용기(220) 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점으로 떨어지는 것을 레벨 센서(222)가 감지할 때, 그 후 작동 펌프가 켜지도록 신호가 보내지고 밸브(215)가 개방되어서 액체가 데이 탱크(210)로부터 분배 용기(220)로 끌어 들여진다. 액체가 데이 탱크(210)로부터 끌어 들여지면, 소정의 낮은 설정 지점이 도달될 때의 이러한 시점까지 내부의 액체 레벨을 감소시킬 것이다. 이때, 밸브(215)가 폐쇄되고 밸브(255)가 다시 개방되어서, 추가 액체가 소스 드럼(250)으로부터 끌어 들여진다. 이러한 방식으로, 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨은 소정 범위 내에 유지될 수 있다. 레벨 센서(212)는 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨을 감지하고 밸브(215, 255)를 제어하는데 사용된다.
시스템을 통과하는 액체의 유량 및 압력은 분배 탱크(220) 및 데이 탱크(210) 내의 압력을 제어함으로써 공구(270)로의 입구에서 안정되고 일정한 정도로 유지된다. 이 실시예에서, 분배 탱크 내의 압력은 분배 용기(220)를 위한 N2 공급부(227)에 연결되는 압력 센서(225)의 사용에 의해 제어된다. 이러한 방식으로 압력을 제어함으로써, 분배 용기는 펄스 댐프너로서 작동하며, 이에 따라 펄스 댐프너가 작동 펌프에 필요하지 않아서, 또한 시스템의 복잡성 및 비용을 감소시킨다. 데이 탱크(210)의 압력은 데이 탱크(210)를 위한 밸브 오리피스(205) 또는 유사한 유량 제어 장치의 사용에 의해 유사하게 제어된다. 이러한 방식으로, 시스템을 통과하는 유량이 제어될 수 있다.
작동 펌프 및 밸브(215, 255)는 분배 용기(220) 및 복귀 용기(210) 내의 액체 레벨을 소정의 레벨 내에서 유지하도록 협력하여 작동한다. 분배 용기(220) 내의 액체 레벨은 시스템을 제어하는데 사용되는 1차 파라미터이다. 특히, 작동 펌프는 레벨 센서(222)에 의해 감지될 때 분배 용기(220) 내의 액체 레벨에 따라 켜지고 꺼진다. 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨은 시스템을 제어하는데 사용되는 2차 파라미터이다. 특히, 밸브(215, 255)는 레벨 센서(212)에 의해 감지될 때 데이 탱크(210) 내의 액체 레벨에 따라 개방되거나 폐쇄된다.
상기 작동은 도2에 도시된 시스템의 다양한 상태에 대한 작동 펌프 및 작동 밸브들의 상태를 도시하는 이하 표2에 일반적인 방식으로 요약되어 있다. 다른 작동 상태가 사용될 수 있고, 표2에 도시된 순서는 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다.
상태1 - 분배하지 않으면서, 소스 드럼 탱크로부터 분배 용기를 충진
상태2 - 충진하지 않으면서, 분배 용기로부터 액체를 분배
상태3 - 소스 드럼으로부터 충진하면서, 분배 용기로부터 액체를 분배
상태4 - 데이 탱크로부터 충진하면서, 분배 용기로부터 액체를 분배
상태 작동 펌프 밸브(215) 밸브(255)
상태1 켜짐 폐쇄 개방
상태2 꺼짐 폐쇄 폐쇄
상태3 켜짐 폐쇄 개방
상태4 켜짐 개방 폐쇄
표2를 참조하면, 본 발명에 따른 본 발명의 시스템은 4가지 상태 중 어느 하나의 상태로 작동할 수도 있다. 특히, 시스템은 소정의 높은 설정 지점이 분배 용기에서 도달될 때의 이러한 시점까지 계속하는 상태1에서 작동을 개시한다. 이 후, 시스템은 분배 용기 및 데이 탱크 내의 액체 레벨에 따라 상태2, 상태3 또는 상태4 중 하나의 상태에서의 작동 중에 순환한다. 특히, 분배 용기 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점과 소정의 낮은 설정 지점 사이에 있는 한, 시스템은 상태2에서 작동하고 더 이상 액체가 소스 드럼 또는 데이 탱크로부터 끌어 들여지지 않는다. 일단 분배 용기 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점에 도달하면, 그 후 시스템은 데이 탱크 내의 액체 레벨에 따라 상태3 또는 상태4에서 작동한다. 특히, 데이 탱크 내의 액체 레벨이 소정의 높은 설정 지점과 소정의 낮은 설정 지점 사이에 있는 한, 시스템은 상태3에서 작동하고 추가 액체가 데이 탱크로부터 끌어 들여진다. 복귀 용기 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 설정 지점에 또는 소정의 낮은 지점 아래에 있다면, 그 후 시스템은 상태4에서 작동하고 추가 액체가 소스 드럼으로부터 끌어 들여진다.
도1에 도시된 실시예에 대해 전술된 대체 예들 모두는 도2에 도시된 실시예와 동등하게 적용 가능할 것이다. 예컨대, 중복식으로 또는 독립식으로 작동하는 단일 펌프 또는 복수개의 펌프가 사용될 수도 있다. 또한, 펌프는 조정 가능한 속도 펌프를 포함하는 액체 분배를 위해 정상적으로 사용되는 임의의 유형일 수도 있다. 또한, 소스 드럼은 펌프(280) 또는 가압된 탱크를 요구하는 중력 분배 탱크일 수 있으며, 복귀 탱크 또는 분배 탱크로 직접적으로 결합될 수 있다. 더욱이, 상이한 유형의 밸브들은 사용될 수도 있고 능동적으로 제어될 수도 있고, 임의의 공지된 유형의 레벨 센서가 사용될 수도 있다.
전술된 본 발명은 액체를 분배 루프를 통해 이러한 액체를 요구하는 공구로공급하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 전술된 바와 같이, 특정 실시예는 반도체 제조 공정의 CMP 공구로의 슬러리의 이송에 관한 것이다. 본 발명은 일정한 유량 및 압력에서 슬러리 또는 액체의 이송을 허용하여, 이에 따라 공구 공정의 보다 큰 안정성을 제공한다. 더욱이, 유용성 및 유효성을 소실하는 응집을 생성하는 전단력으로부터의 손상이 본 발명의 시스템, 장치 및 방법을 사용하여 감소될 수 있다. 또한, 본 발명은 종래 기술의 이송 시스템에 비해 상대적으로 단순하다. 특히, 요구되는 연결 장치 및 용기의 개수는 본 발명에서 감소될 수 있으며, 이는 이러한 시스템의 비용 및 반도체 전체 제조 비용을 절감시킬 수도 있다.
본 발명의 변형예 및 다른 실시예들은 전술된 설명 및 일례들의 관점에서 숙련자에게 용이하게 명백해질 것이고, 또한 이러한 실시예 및 변형예들은 첨부된 청구항에 기재된 발명의 범주 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치이며,
    액체가 분배 용기로부터 분배되는 작동 분배 모드와, 액체가 분배 용기로 도입되는 작동 충진 모드를 갖는 분배 용기와,
    사용되지 않은 액체가 복귀 용기로 복귀되는 작동 복귀 모드와, 액체가 복귀 용기로부터 이송되는 작동 이송 모드를 갖는 복귀 용기와,
    분배 용기로부터 적어도 하나의 사용 지점으로 액체를 제공하고 사용되지 않은 액체를 복귀 용기로 복귀시키고 복귀 용기로부터 분배 용기로 액체를 이송하기 위해, 분배 용기 및 복귀 용기인 적어도 하나의 사용 지점을 연결하는 액체 분배 시스템과,
    적어도 하나의 사용 지점에서의 액체 유량이 실질적으로 일정하도록 액체 분배 시스템을 통해 액체의 유량을 조절하는 제어 수단을 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 분배 용기 내의 액체 양을 측정하도록 분배 용기와 관련된 제1 센서 수단과, 복귀 용기 내의 액체 양을 측정하도록 복귀 용기와 관련된 제2 센서 수단을 더 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 제1 센서 수단 및 제2 센서 수단은 동일하거나 상이하고 레 벨 센서, 로드 셀, 광학 센서, 커패시턴스 센서, 플로트 센서 및 레이다 센서로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 액체 분배 시스템은 분배 용기로 또는 복귀 용기로, 또는 분배 용기 및 복귀 용기 양자 모두로 액체를 제공하기 위한 액체 공급원을 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 액체 공급원은 데이 탱크이고, 액체 분배 시스템은 액체를 분배 탱크 내로 펌핑하기 위한 펌프 수단을 더 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 펌프 수단은 정 변위 펌프, 원심 펌프, 임펠러 펌프 또는 조정 가능한 속도 펌프를 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  7. 제4항에 있어서, 액체 공급원은 가압된 펌프인 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 액체 분배 시스템은 소정 범위 내에서 적어도 하나의 사용 지점으로의 액체의 유량을 제어하는 수단을 더 포함하고, 제어 수단은 분배 용기를 위한 제어 장치에 연결되는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 제어 수단은 압력 센서인 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 제어 장치는 질소 가스 공급원 및 조절기를 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  11. 제8항에 있어서, 제어 수단은 유량계를 포함하는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  12. 제8항에 있어서, 제어 수단은 복귀 용기를 위한 제어 장치에 추가로 연결되는 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 복귀 용기를 위한 제어 수단은 질소 가스 공급원 및 조절기인 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  14. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 사용 지점은 반도체 제조 공정에서 공구인 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  15. 제1항에 있어서, 액체는 슬러리인 적어도 하나의 사용 지점에 액체를 분배하는 장치.
  16. 액체 분배 방법이며,
    액체 공급원으로부터 소정의 높은 분배 설정 지점까지 액체로 분배 용기를 충진하는 단계와,
    요구량을 초과하여 적어도 하나의 사용 지점으로 액체를 분배하는 단계와,
    잉여 액체를 복귀 용기로 소정의 높은 복귀 설정 지점까지 제공하는 단계와,
    분배 용기 내의 액체 레벨이 소정의 낮은 분배 설정 지점에 도달할 때 복귀 용기 또는 액체 공급원 중 적어도 하나로부터 분배 용기로 액체를 추가로 제공하는 단계를 포함하며,
    분배 용기 내의 액체 레벨은 소정의 높은 분배 설정 지점과 소정의 낮은 분배 설정 지점 사이에 유지되고, 복귀 용기 내의 액체 레벨은 소정의 높은 복귀 설정 지점과 소정의 낮은 복귀 설정 지점 사이에 유지되는 액체 분배 방법.
  17. 제16항에 있어서, 적어도 하나의 사용 지점은 반도체 제조 공정에서 공구인 액체 분배 방법.
  18. 제16항에 있어서, 액체는 슬러리인 액체 분배 방법.
  19. 적어도 하나의 사용 지점으로 일정한 액체 유량을 유지하는 방법이며,
    액체 분배 시스템을 통해 적어도 하나의 사용 지점으로 액체를 제공하는 단계와,
    적어도 하나의 사용 지점 근처의 위치에서 액체의 특성을 측정하는 단계와,
    측정된 특성에 기초하여 액체 분배 시스템을 통해 액체 유량을 제어하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 사용 지점으로의 일정한 액체 유량을 유지하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 측정된 특성은 압력이고, 유량을 제어하는 단계는 액체 분배 시스템과 관련된 액체 분배 용기 내의 압력을 제어하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 사용 지점으로 일정한 액체 유량을 유지하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 측정된 특성은 유량이고, 유량을 제어하는 단계는 액체 분배 시스템과 관련된 액체 분배 용기 내의 압력을 제어하는 단계를 포함하는 적어도 하나의 사용 지점으로 일정한 액체 유량을 유지하는 방법.
  22. 제19항에 있어서, 적어도 하나의 사용 지점은 반도체 제조 공정에서 공구인 적어도 하나의 사용 지점으로 일정한 액체 유량을 유지하는 방법.
  23. 제19항에 있어서, 액체는 슬러리인 적어도 하나의 사용 지점으로 일정한 액체 유량을 유지하는 방법.
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