KR20090058638A - 반도체 제조용 케미컬 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 케미컬 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케미컬 공급라인에 케미컬의 흐름을 감지하는 케미컬 센서를 장착하여 케미컬 잔량을 측정하는 레벨 센서의 오작동 시에도 정상적으로 케미컬을 공급할 수 있게 하는 반도체 또는 LCD 생산장비의 케미컬 공급장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체 제조용 케미컬 공급장치는, 벌크 캐니스터와 프로세스 캐니스터는 리필라인으로 연결되고, 상기 프로세스 캐니스터와 반도체 제조공정이 이루어지는 프로세스 챔버는 케미컬 공급라인으로 연결되되, 상기 케미컬의 리필과 공급을 제어하는 제어부로 이루어지는 케미컬 공급장치에 있어서;

상기 케미컬 공급라인에 케미컬의 흐름 여부를 감지하여 제어부로 송신하는 케미켈 센서가 더 구비되고, 상기 리필라인이 연장되어 케미컬 센서 후단의 케미컬 공급라인에 연결되되, 상기 제어부는 케미컬 센서에서 케미컬 공급라인에 케미컬이 흐르지 않는 것으로 감지한 경우에, 서로 연결된 리필라인과 케미컬 공급라인을 통해 프로세스 캐니스터를 거치지 않고 벌크 캐니스터에서 프로세스 챔버로 직접 케미컬을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

반도체, 케미컬 공급장치, 초음파 센서,

Description

반도체 제조용 케미컬 공급장치 {Chemical Delivery System for Manufacturing Semiconductor Device}

본 발명은 반도체 제조용 케미컬 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케미컬 공급라인에 케미컬의 흐름을 감지하는 케미컬 센서를 장착하여 케미컬 잔량을 측정하는 레벨 센서의 오작동 시에도 정상적으로 케미컬을 공급할 수 있게 하는 반도체 또는 LCD 생산장비의 케미컬 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정 등과 같은 다수의 공정들이 프로세스 챔버 내에서 행해져 제조되고, 이러한 공정들에는 공정 특성과 용도에 따라 여러 다양한 케미컬이나 가스가 사용된다.

상기 케미컬을 프로세스 챔버에 공급하는 케미컬 공급장치는 제어부, 작동 패널(operation panel), 캐니스터로 크게 이루어지며, 이 중에서 케미컬을 수용하는 캐니스터(Canister)는 벌크(bulk) 캐니스터와 프로세스(process) 캐니스터로 나누어지고, 이 프로세스 캐니스터 내부에 구비되는 레벨 센서에서 프로세스 챔버에 공급될 수 있는 케미컬의 잔량을 측정하여 제어부에 송신한다.

상기 레벨 센서에는 광센서와 플로우트(float) 타입 등의 레벨 센서가 사용 된다.

상기 제어부는 측정된 케미컬 레벨을 바탕으로 프로세스 캐니스터의 잔량이 적정 레벨 이하일 때 리필 신호를 작동 패널로 보내 밸브를 동작함으로써 벌크 캐니스터에서 프로세스 캐니스터로 케미컬을 공급하여 프로세스 챔버에 케미컬을 지속적으로 공급(리필)할 수 있도록 한다.

그러나 종래의 케미컬 공급장치의 경우 프로세스 캐니스터 내부의 레벨 센서 오작동으로 인해 케미컬의 잔량을 잘못 측정하여 제어부로 송신하는 경우에 케미컬 잔량이 부족함에도 리필 동작이 이루어지지 않음으로써 반도체 제조시에 불량품 생산을 야기할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존 레벨 센서뿐만 아니라 케미컬 공급 배관 외측에 케미컬 센서를 장착하여 실제 배관 내부의 케미컬 흐름을 감지함으로써 프로세스 캐니스터 내부의 레벨 센서 오작동에도 공정중인 장비에 케미컬을 지속적으로 공급하여 반도체 생산 공정시에 불량을 줄일 수 있는 반도체 제조용 케미컬 공급장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조용 케미컬 공급장치는, 반도체 제조 공정에서 공정 챔버로 케미컬을 공급하는 케미컬 공급장치에 있어서, 조작 패널의 구성은 개폐 작동되는 밸브와, 케미컬 공급시 압력을 조절해주는 레귤레이터와, 공급 압력을 감지하는 압력센서 등으로 구성되며, 공급되는 케미컬의 가압에 사용되는 가스를 공급 케미컬에서 제거시켜 순도를 유지시켜주는 디가스(Degaser)와, 케미컬의 공급원이 되는 캐니스터와, 정상적인 공급이 되는지 확인하는 케미컬 센서와, 상기 각 구성부의 작동을 제어하여 케미컬의 리필이나 공급 등을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상술한 과제 해결 수단에 의하면, 레벨 센서 불량시라 하더라도 케미컬의 원활한 공급이 가능하여 공정불량 최소화를 유도할 수 있고, 따라서 생산성을 향상할 수 있을 뿐만 아니라 리필을 이용한 방식에 의해 공정 중간에 케미컬 공급 중단에 의해 공정이 중지되는 일을 방지할 수 있으며, 모든 장비의 동작이 자동으로 이루어져 사용자의 실수로 인한 인명 사고를 예방할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조용 케미컬 공급장치의 구성을 나타내는 개요도이다.

도시된 바와 같이 케미컬 공급장치는 크게 제어부(4), 작동 패널(2), 캐니스터(1)로 구성된다.

작동 패널(2)과 캐니스터(1)는 케미컬 공급장치 내부에, 제어부(4)는 그 외부에 구비된다.

케미컬 공급원이 되는 캐니스터(1)는 벌크 캐니스터(1a)와 프로세스 캐니스터(1b)로 구성되고, 상기 캐니스터(1)는 반도체 제조공정이 이루어지는 프로세스 챔버(3)에 작동 패널(2)의 배관으로 연결되며, 제어부(4)는 상기 작동 패널(2)의 배관에 설치되는 밸브 등의 개폐를 제어하여 프로세스 챔버(3)에 케미컬을 공급하거나 프로세스 캐니스터(1b)에 리필을 수행한다.

상기 프로세스 캐니스터(1b)는 프로세스 챔버(3)에 직접적으로 케미컬을 공급하고, 벌크 캐니스터(1a)는 프로세스 캐니스터(1b)의 레벨이 기준치 이하로 내려갔을 때 프로세스 캐니스터(1b)로 케미컬을 리필하는 역할을 한다.

도 2는 도 1에 나타낸 작동 패널의 상세 블록도이다.

본 발명에서 에어밸브는 제어부의 전기적인 신호에 의해 구동되는 솔레노이드 밸브와 매니폴드 방식으로 연결되어 솔레노이드 밸브의 개폐에 의해 에어가 에어밸브에 공급되거나 차단됨으로써 그 에어밸브가 개폐 구동한다.

도시된 바와 같이 외부에서 헬륨이 유입되는 헬륨 유입라인(10)에 에어밸브(HEV)와 헬륨의 역류를 방지하는 체크밸브(CV)가 설치되고, 상기 헬륨 유입라인(10)은 제1헬륨 공급라인(12)과 제2헬륨 공급라인(14)으로 분기되어 벌크 캐니스터(1a)와 프로세스 캐니스터(1b)에 연결된다.

상기 제1헬륨 공급라인(12)에는 레귤레이터(REG1A), 에어밸브(AV1A, AV2A), 압력센서(PT1A) 및 에어밸브(AV3A)가 차례로 설치되고, 여기서 상기 에어밸브(AV1A, AV2A)는 쓰리웨이 밸브이다.

상기 에어밸브(AV1A)는 에어밸브(AV8A)를 통해 배기라인(20)에 연결된다.

상기 제2헬륨 공급라인(14)에는 압력센서(HPT), 레귤레이터(REG1B), 에어밸브(AV1B, AV2B), 압력센서(PT1B) 및 에어밸브(AV3B)가 차례로 설치되고, 여기서 상기 에어밸브(AV1B, AV2B)는 쓰리웨이 밸브이다.

상기 에어밸브(AV1B)는 에어밸브(AV8B)를 통해 배기라인(20)에 연결된다.

상기 벌크 캐니스터(1a)와 프로세스 캐니스터(1b)는 리필 라인(30)을 통해 서로 연결되고, 상기 리필 라인(30)에는 에어밸브(AV4A, AV5A, AV6A, RV)가 설치된다.

여기서 상기 에어밸브(AV5A, AV6A)는 쓰리웨이 밸브로서, 에어밸브(AV5A)는 제1헬륨 공급라인(12)에 연결되고, 에어밸브(AV6A)는 쓰리웨어 밸브인 에어밸 브(AV2A)에 연결된다.

상기 프로세스 캐니스터(1b)는 프로세스 챔버(3)와 연결되는 배관과 케미컬 공급라인(40)을 통해 서로 연결되고, 상기 케미컬 공급라인(40)에는 에어밸브(AV4B, AV5B), 케미컬 센서(CS), 에어밸브(AV6B, RCV1), 디가서(DGS) 및 에어밸브(PCV1, PCV2, PCV3, PCV4)가 설치된다.

여기서 상기 에어밸브(AV5B, AV6B, RCV1)는 쓰리웨이 밸브로서, 에어밸브(AV5B)는 제2헬륨 공급라인(14)과 연결되고, 상기 에어밸브(AV6B)는 쓰리웨이 밸브인 에어밸브(AV2B)와 연결되며, 상기 케미컬 센서(CS) 후단의 에어밸브(RCV1)는 에어밸브(RCV2)를 통해 연장된 리필라인(30)과 연결된다.

상기 에어밸브(PCV1, PCV2, PCV3, PCV4)에 연결되는 퍼지 라인(50)은 상기 제2헬륨 공급라인(14)과 연결되고, 퍼지 라인(50)에는 상기 에어밸브(PCV1, PCV2, PCV3, PCV4)에 각각 연결되는 에어밸브(PV1, PV2, PV3, PV4)와 에어밸브(W3) 및 레귤레이터(REG3)가 설치된다.

외부의 진공펌프와 연결되는 진공라인(60)에는 에어밸브(VV2)와 압력 센서(PPT) 및 에어밸브(VV1)가 연결되고, 제1진공라인(62)과 제2진공라인(64)으로 분기되어 각각 에어밸브(AV7A, AV7B)를 통해 제1헬륨 공급라인(12)과 제2헬륨 공급라인(14)에 각각 연결된다.

여기서 상기 에어밸브(VV1)는 쓰리웨이 밸브로서 퍼지 라인(50)과 연결된다.

그리고 각각의 레귤레이터(REG1A, REG1B, REG3)에는 각각에 압력 게이지가 구비된다.

본 발명에서 공급 케미컬의 가압에 사용되는 가스로는 헬륨이 사용되고, 이 헬륨은 헬륨 공급단을 통해 80~100PSI의 압력으로 공급되며, 공급된 헬륨은 도 3에 도시된 바와 같이 헬륨 유입라인(10)의 에어밸브(HEV)와 체크밸브(CV)를 지나 제2헬륨 공급라인(14)의 레귤레이터(REG1B)에 유입되고, 이때 상기 레귤레이터(REG1B)는 헬륨의 압력을 20~30PSI로 조정하여 제1헬륨 공급라인(12)의 레귤레이터(REG1A)보다 10~15PSI 압력이 낮도록 압차를 유지하게 한다.

상기 레귤레이터(REG1B)를 거친 헬륨은 에어밸브(AV1B, AV2B, AV3B)를 차례로 지나 프로세스 캐니스터(1b)에 공급되며, 공급된 헬륨은 프로세스 캐니스터(1b) 내부를 가압하게 된다.

상기 프로세스 캐니스터(1b) 내부의 케미컬은 헬륨의 압력에 의해 케미컬 공급라인(40)의 에어밸브(AV4B, AV5B, AV6B, RCB1)를 차례로 지나서 에어밸브(PCV1, PCV2, PCV3, PCV4) 등을 통해 프로세스 챔버(3)에 케미컬을 공급한다.

이때 케미컬은 케미컬 공급라인(40)에 설치된 케미컬 센서(CS)와 디가서(Degaser)(DGS)를 통과하게 하는데 케미컬 센서(CS)는 케미컬 공급라인(40) 배관 내부의 케미컬의 흐름을 감지하여 제어부(4)에 전송하고, 디가서(DGS)는 케미컬에 포함된 헬륨을 제거시켜 케미컬의 순도를 유지시켜준다.

상기 케미컬 센서(CS)로는 광센서나 초음파 센서 등 여러 종류의 센서가 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 케미컬의 흐름을 방해하지 않도록 케미컬 공급라인(40) 배관 외부에 설치되어 진동 등에 의해 케미컬의 흐름을 감지하는 초음파 센서인 것이 바람직하다.

다음 도 4를 참고로 프로세스 캐니스터(1b)의 케미컬 리필 과정을 살펴보면, 프로세스 캐니스터(1b) 내부의 레벨 센서(LS1B)가 기준치 이하, 케미컬 잔량이 1/3 이하로 남았을 때 레벨 센서에서 제어부(4)로 리필 신호를 보내게 되며, 제어부(4)의 제어 신호에 의해 제1헬륨 공급라인(12)과 리필라인의 에어밸브(AV1A, AV2A, AV3A, AV4A, AV5A, AV6A, RV)가 차례로 개방되어 벌크 캐니스터(1a)에 헬륨이 공급되고, 이 헬륨의 가압에 의해 벌크 캐니스터(1a)의 케미컬이 프로세스 캐니스터(1b)에 공급된다.

상기 프로세스 캐니스터(1b)에 적정 레벨까지 케미컬이 공급되면, 프로세스 캐니스터(1b)의 레벨 센서(LS1B)에서 제어부(4)로 신호를 송신하고, 제어부(4)에서는 상기 에어밸브(RV)를 차단함으로써 케미컬의 공급을 중단한다.

이때 벌크 캐니스터(1a)와 프로세스 캐니스터(1b)의 압차가 10PSI 낮도록 레귤레이터(REG1A, REG1B)로 압력을 조정하여 압차에 의해 케미컬을 원활히 공급할 수 있도록 한다.

이와 같이 프로세스 캐니스터(1b)에 주기적으로 리필이 이루어지는 경우에, 결국, 벌크 캐니스터(1a) 내부가 빈(Empty) 상태가 되는데, 이때 벌크 캐니스터(1a) 내부의 레벨 센서(LS1A)가 이를 감지하여 제어부(4)로 송부하고, 제어부(4)에서는 빈 상태인 벌크 캐니스터(1a)를 교체하라는 신호를 중앙 통제실로 송신한다.

상기 벌크 캐니스터(1a) 교체를 위해서 퍼지(Purge)가 필요한데, 퍼지의 목적은 배관 내부에 남아있는 케미컬에서 유해 연기(Fume)가 발생하거나 케미컬이 대 기와 접촉하여 화재나 인체에 유해한 물질을 발생할 수 있는데 이를 방지하기 위한 것으로, 배관을 청소하는 것을 의미한다.

다음 도 5를 참고로 케미컬 퍼지 과정을 살펴보면, 케미컬 퍼지는 완전 퍼지(Full purge)와 벌크 퍼지가 있는데, 벌크 캐니스터(1a) 교체를 위한 벌크 퍼지는 벌크 캐니스터(1a)가 빈 상태일 때 벌크 캐니스터(1a) 내부의 레벨 센서(LS1A)가 이를 감지하여 제어부(4)로 송부하고, 제어부(4)에서 에어 밸브(AV3A, AV7A, VV1, VV2)를 구동함으로써 이루어진다.

이때 외부 진공 펌프에 의해 진공라인(60)과 제1진공라인(62)의 배관 내부는 진공 상태가 되고 진공 상태의 압력이 -30PSI가 되면, 상기 개방되어 있던 에어밸브(AV3A, AV7A, VV1, VV2)를 차단하고, 에어밸브(AV1A, AV2A, AV5A, AV4A)를 개방하여 헬륨의 가압에 의해 케미컬 공급라인(40)의 에어밸브(AV6A)와 에어밸브(AV4A) 사이에 잔류하는 케미컬을 퍼지한다.

상기 퍼지 시퀀스(Purge Sequence)를 30회 반복하게 되며, 이는 제어부(4)의 제어에 의해 자동으로 행해지거나, 작업자에 의한 수동 조작에 의해서 행해지는데, 수동 조작은 제어부(4)에 구비된 터치 스크린의 입력에 의해 가능하다.

다음 도 6을 참고로 완전 퍼지에 대해서 설명하면, 완전 퍼지는 장비의 이동이나 장비의 철거 등의 경우에 행하여지는 것으로, 케미컬 공급장치 내부 배관의 모든 케미컬을 제거하며, 이때 밸브 구동은 모든 밸브가 차단된 상태에서 밸브 개방 순서는 헬륨 유입라인(10)에서부터 에어밸브(HEV), 체크밸브(CV), 압력센서(HPT), 레귤레이터(REG3), 에어밸브(VV3, PV1, PV2, PV3, PV4, PCV1, PCV2, PCV3, PCV4, RCV1, RCV2, AV6A, AV5A, AV4A)의 순으로 개방하여 배관내 케미컬을 벌크 캐니스터(1a)로 이송하며, 또한 장비의 프로세스 챔버 쪽으로 케미컬을 보내어 배관 청소를 하게 되며, 이때 레귤레이터(REG3)의 압력은 60PSI로 조정한다.

이때 벌크 캐니스터(1a)의 압력이 더 이상 올라가지 않게 되면 모든 밸브를 차단하고, 에어밸브(AV3A, AV7A, VV1, VV2)를 개방하여 벌크 캐니스터(1a)의 내부 압력이 -30PSI가 되면, 다시 모든 밸브를 차단하고 상기와 같은 완전 퍼지를 다시 실시하며, 퍼지 시간은 케미컬 공급장치와 반도체 제조장비와의 거리에 따라 차이가 있으나, 48시간을 기준으로 한다.

48시간이 지나면, 제어부(4)에서 자동으로 프로세스 캐니스터(1b) 퍼지를 실시하며, 프로세스 캐니스터(1b) 퍼지 시퀀스는 모든 밸브가 차단된 상태에서 에어밸브(AV1B, AV2B, AV5B, AV4B)가 개방된 후 프로세스 캐니스터(1b) 내부 압력이 더 이상 올라가지 않으면, 모든 밸브는 차단되고 에어밸브(AV3B, AV7B, VV1, VV2)를 개방시켜 프로세스 캐니스터(1b)의 내부 압력이 -30PSI가 되면 모든 밸브는 차단되고 상기의 두 가지 시퀀스를 30회 반복 수행한다.

한편, 케미컬 공급장치가 공정 챔버(3)로 케미컬을 공급하다 보면, 프로세스 캐니스터(1b) 내부의 레벨 센서(LS1B)가 오동작하여 프로세스 캐니스터(1b)가 빈 상태가 되었음에도 리필 신호를 제어부(4)로 보내지 않는 경우가 발생한다.

도 3을 참고로 전술한 바와 같이 프로세스 캐니스터(1b)에서 케미컬 공급은 케미컬 공급라인(40)의 에어밸브(AV4B, AV5B, AV6B, RCV1, PCV1, PCV2, PCV3, PCV4)의 경로를 통해서 공급이 되는데, 이때 프로세스 캐니스터(1b) 내부에 레벨 센서(LS1B)가 오작동하여 리필 신호를 못 보내 줄 경우 케미컬 센서(CS)에서 케미컬 공급라인(40) 배관 내부의 케미컬 흐름 여부를 감지하여 제어부(4)로 송신한다.

상기 제어부(4)는 케미컬 센서(CS)에서 케미컬이 흐르지 않는 것으로 감지한 경우에, 케미컬 공급라인(40)과 연장 연결되는 리필라인(30)에 설치된 에어밸브(RCV1, RCV2)를 개방하여 도 7에서와 같이 리필라인(30)과 케미컬 공급라인(40)을 통해 벌크 캐니스터(1a)에서 프로세스 챔버(3)로 직접 케미컬을 공급할 수 있는 것이다.

이에 의해 프로세스 챔버(3)로 케미컬 공급을 끊이지 않고 원활하게 할 수 있으며, 또한 제어부(4)는 중앙 통제실로 경보 신호를 보내어 조속한 조치를 취할 수 있도록 한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다.

따라서, 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조용 케미컬 공급장치의 구성을 나타내는 개요도,

도 2는 도 1에 나타낸 작동 패널의 상세 블록도,

도 3은 도 2에 나타낸 작동 패널에서 케미컬 공급 경로를 나타내는 도면,

도 4는 도 2에 나타낸 작동 패널에서 케미컬 리필 경로를 나타내는 도면,

도 5는 도 2에 나타낸 작동 패널에서 벌크 퍼지 경로를 나타내는 도면,

도 6은 도 2에 나타낸 작동 패널에서 완전 퍼지 경로를 나타내는 도면,

도 7은 도 2에 나타낸 작동 패널에서 레벨 센서 고장인 경우 케미컬 공급 경로를 나타내는 도면.

Claims (3)

1. 케미컬의 공급원이 되는 캐니스터는 벌크 캐니스터와 프로세스 캐니스터로 이루어져 상기 벌크 캐니스터와 프로세스 캐니스터는 리필라인으로 연결되고, 상기 프로세스 캐니스터와 반도체 제조공정이 이루어지는 프로세스 챔버는 케미컬 공급라인으로 연결되되, 상기 케미컬의 리필과 공급을 제어하는 제어부로 이루어지는 반도체 제조용 케미컬 공급장치에 있어서;

   상기 케미컬 공급라인에 케미컬의 흐름 여부를 감지하여 제어부로 송신하는 케미켈 센서가 더 구비되고, 상기 리필라인이 연장되어 케미컬 센서 후단의 케미컬 공급라인에 연결되되, 상기 제어부는 케미컬 센서에서 케미컬 공급라인에 케미컬이 흐르지 않는 것으로 감지한 경우에, 서로 연결된 리필라인과 케미컬 공급라인을 통해 프로세스 캐니스터를 거치지 않고 벌크 캐니스터에서 프로세스 챔버로 직접 케미컬을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 케미컬 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연장된 리필라인은 케미컬 공급라인에 설치된 쓰리웨이 밸브에 연결되고, 상기 연장된 리필라인의 도중에는 케미컬의 흐름을 허용 또는 차단하는 밸브가 설치되되, 상기 제어부는 케미컬 센서에서 케미컬 공급라인에 케미컬이 흐르지 않는 것으로 감지한 경우에 쓰리웨이 밸브와 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 케미컬 공급장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 케미컬 센서는 케미컬 공급라인의 배관 외측에 설치되어 진동 등에 의해 케미컬의 흐름을 감지하는 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 케미컬 공급장치.

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