KR20100048416A - 약액 혼합 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 2 가지의 약액들을 실시간으로 혼합, 공급하는 약액 혼합 공급 장치에 관한 것이다. 약액 혼합 공급 장치는 복수 개의 약액 소스부로부터 약액들을 공급받아서 실시간으로 설정된 혼합 비율에 적합하게 혼합하여 처리 장치로 공급한다. 적어도 2 가지의 약액들 중 하나는 기준 약액으로, 나머지는 기준 약액의 유량에 대비하여 설정된 혼합 비율로 조절된다. 약액 혼합 공급 장치는 약액들을 각각 이송하는 이송 라인들 각각에 압력 보정을 위한 레귤레이터와, 이송 라인들을 통합하여 약액들을 실시간으로 혼합, 공급하는 유량 제어 밸브를 구비한다. 본 발명에 의하면, 약액 소스부의 압력 헌팅을 제거하고 혼합액의 안정화 및 준비 시간을 줄일 수 있으며, 구성이 단순하여 제어가 용이하다.

약액 혼합 공급 장치, 약액 소스부, 압력 헌팅, 실시간 혼합, 혼합 비율

Description

약액 혼합 공급 장치{APPARATUS FOR MIXING AND SUPPLYING CHEMICAL}

본 발명은 약액 혼합 공급 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 실시간으로 다수의 약액들을 혼합하여 공급하기 위한 약액 혼합 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정 중 기판 표면의 막을 제거하는 습식 식각 공정 및 세정 공정에서, 약액과 순수(DI) 또는 적어도 2 가지의 약액들을 일정한 비율로 혼합한 혼합액을 사용한다. 이를 위해 일반적인 약액 공급 장치는 혼합 탱크로 일정한 비율의 약액들을 각각 공급하고, 혼합 탱크에서 혼합액을 생성하여 기판 처리 장치로 제공한다.

이러한 약액 공급 장치는 실시간으로 약액 혼합 및 공급하는 것이 아니기 때문에 많은 시간이 요구된다. 뿐만 아니라, 약액 공급 장치는 그 구성이 복잡하여 약액 혼합 및 공급 절차가 까다롭고 많은 설치 공간이 필요한 단점이 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인에 의해 특허 출원된 기술이 공개되어 있다. 즉, 국내 특허등록공고 제10-0598913호(공고일 2006년 7월 10일)의 '약액 혼합 공급 장치 및 그 방법'은 반도체 제조 공정에서 2 가지의 약액들을 실시간으로 혼합하여 공급할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 이러한 약액 혼합 공급 장치에 대한 내용이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 약액 혼합 공급 장치(10)는 적어도 2 가지의 약액들을 일정한 비율로 혼합하여 처리 장치(2)로 제공한다. 즉, 약액 혼합 공급 장치(10)는 제1 및 제2 약액 소스부(12, 22), 제1 및 제2 이송 라인(14, 24), 제1 및 제2 유량계(16, 26), 조절부재(30) 그리고 메인 이송 라인(40)을 포함한다.

제1 및 제2 이송 라인(14, 24) 각각에는 복수 개의 차단 밸브(M/V, A/V)들과 유량계(16, 26)가 설치된다. 제1 및 제2 이송 라인(14, 24)은 메인 이송 라인(40)과 연결된다. 제1 및 제2 이송 라인(14, 24)과 메인 이송 라인(40) 사이에는 버퍼 탱크(60)가 설치된다. 그리고 제1 및 제2 이송 라인(14, 24)에는 각각 초기 유량 헌팅(hunting)시 약액들을 드레인하도록 드레인 라인(50)이 연결된다. 제1 유량계(16)는 제1 이송 라인(14)으로 흐르는 제1 약액의 유량을 검출하며, 제2 유량계(26)는 제2 이송 라인(24)으로 흐르는 제2 약액의 유량을 검출한다. 제1 및 제2 유량계(16, 26)에서 검출된 유량 데이터는 조절부재(30)의 제어부(32)로 제공된다.

조절부재(30)는 유량 제어 밸브(34)와 에어 조절기(36) 및, 제어부(32)를 포함하고, 제1 및 제2 유량계(16, 26)로부터 제공받은 유량 데이터들과 기설정된 약액들의 혼합 비율을 상호 비교하여 약액들의 유량을 조절한다.

제어부(32)는 제1 및 제2 유량계(16, 26)로부터 검출된 유량 데이터를 제공받아서, 제1 약액의 유량 데이터를 기준 유량으로 하여 제2 약액과의 비율을 산출한다. 그리고 제어부(32)는 산출된 비율을 설정된 혼합 비율과 상호 비교 판단하고, 그 결과에 따라 에어 조절기(36)를 제어하여 유량 제어 밸브(34)의 개폐량을 실시간으로 조절한다.

이와 같은 약액 혼합 공급 장치(10)는 설정된 혼합 비율에 맞게 조절된 약액들을 실시간으로 혼합하여 처리 장치(2)로 공급한다.

즉, 도 2를 참조하면, 약액 혼합 공급 장치(10)는 제1 약액과 제2 약액의 혼합 비율을 설정하고(S70), 설정된 혼합 비율에 대응하여 제1 및 제2 이송 라인(14, 24)에 설치된 차단 밸브(M/V, A/V)들을 오픈한다(S72). 유량계(16, 26)를 이용하여 제1 및 제2 이송 라인(14, 24)으로 이송되는 유량을 검출한다(S74). 처음 일정 시간 동안 약액들의 유량이 설정된 혼합 비율로 조절되기 전까지 약액은 드레인 라인(150)을 통해 드레인된다(S76). 제1 및 제2 이송 라인(14, 24)으로 이송되는 유량이 안정화되면, 제어부(32)는 제1 및 제2 유량계(16, 26)에서 검출된 유량 데이터들 중 제1 약액의 유량 데이터를 기준으로 제2 약액의 유량 데이터와의 비율을 산출한다(S78). 제어부(32)는 산출된 제1 및 제2 약액들의 비율과 설정된 혼합 비율을 상호 비교 판단하고(S80), 그 비교 판단에 따라, 제2 이송 라인(24)에 설치된 유량 제어 밸브(34)의 개폐량을 조절한다(S82).

이렇게 제1 및 제2 약액의 비율이 설정된 혼합 비율과 일치되면, 드레인 라인(50)으로의 이송을 차단하고, 메인 이송 라인(40)으로 약액을 이송하여, 제1 및 제2 약액들을 메인 이송 라인(40)에서 혼합하고(S84), 혼합액을 처리 장치(2)로 공급한다(S86).

상술한 바와 같이 약액 혼합 공급 장치(10)는 적어도 2 가지의 약액들을 실 시간으로 혼합하여 공급한다.

그러나, 약액 혼합 공급 장치(10)는 약액 공급원의 공급 압력에 의한 영향으로 초기에 혼합액을 드레인하여 압력을 보정해야 하므로 준비 시간이 필요하다. 또 혼합 비율에 적합하도록 유량을 제어하지만, 초기 유량 헌팅 현상으로 인해 안정화 시간이 필요하다. 또 약액 혼합 공급 장치는 각 약액별로 수동 및 자동 밸브들이 이중 구조로 배치되고, 각 약액별로 드레인 라인들을 구비함으로써, 그 구성이 여전히 복잡하다.

본 발명의 목적은 적어도 2 가지의 약액들을 실시간으로 혼합하여 공급하는 약액 혼합 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 2 가지의 약액들의 실시간 혼합 공급시 발생되는 초기 헌팅 및 준비 시간을 줄이기 위한 약액 혼합 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 적어도 2 가지의 약액들을 실시간으로 혼합하여 공급하기 위해 제어가 용이한 약액 혼합 공급 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 약액 혼합 공급 장치는 적어도 2 가지의 약액들을 실시간으로 혼합하여 공급하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 약액 혼합 공급 장치는 혼합액의 초기 안정화 및 혼합액을 혼합 비율에 적합하도록 준비하는 시간을 단축시키고, 구성이 단순화하여 제어가 용이하다.

본 발명의 약액 혼합 공급 장치는, 적어도 2 가지의 약액들을 각각 공급하는 복수 개의 약액 소스부와; 상기 약액 소스부들에 각각 연결되는 복수 개의 이송 라인과; 상기 이송 라인들 각각에 설치되어 약액들의 공급 압력을 보정하는 복수 개의 레귤레이터와; 상기 이송 라인들 각각에 설치되어 설정된 혼합 비율에 적합하도록 약액들의 유량을 조절하는 복수 개의 유량 조절 밸브와; 상기 약액들을 혼합한 혼합액을 처리 장치로 공급하는 공급 라인과; 상기 이송 라인들과 상기 공급 라인 사이에 설치되어 약액들을 실시간으로 혼합하여 혼합액을 생성하고, 혼합액이 설정된 혼합 비율에 적합하면 상기 공급 라인으로 공급하는 유량 제어 밸브를 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 약액 혼합 공급 장치는; 상기 이송 라인들 각각에 설치되어 약액들의 유량을 각각 측정하는 복수 개의 유량계와; 상기 유량계로부터 측정된 유량에 대응하여 설정된 혼합 비율에 적합하도록 상기 유량 제어 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 혼합 공급 장치는 적어도 2 가지의 약액들을 각각 이송하는 복수 개의 이송 라인 각각에 레귤레이터를 구비함으로써, 약액 소스부의 압력 헌팅에 따른 압력을 보정하여, 혼합액의 초기 안정화 시간을 단축시킨다.

또 본 발명의 약액 혼합 공급 장치는 복수 개의 이송 라인들을 하나의 유량 제어 밸브로 통합하고, 유량 제어 밸브에서 약액들을 실시간으로 혼합하여 혼합액을 공급함으로써, 혼합액의 준비 시간을 줄일 수 있으며, 구성이 단순하여 제어가 용이하다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 약액 혼합 공급 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 약액 혼합 공급 장치(100)는 복수 개의 약액 소스부(110 ~ 114)의 약액 공급시 발생되는 압력 헌팅 등에 의한 압력 변동을 보정을 위한 복수 개의 레귤레이터(120 ~ 124)와, 약액 소스부(110 ~ 114)들로부터 약액들을 받아들이는 복수 개의 이송 라인(150 ~ 154)들을 통합 연결하여 약액들을 혼합하고, 혼합액의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(108)를 구비하여, 적어도 2 가지의 약액들을 실시간으로 설정된 혼합 비율로 혼합하여 공급한다.

구체적으로, 약액 혼합 공급 장치(100)는 제1 내지 제3 약액들을 각각 공급하는 제1 내지 제2 약액 소스부(110 ~ 114)와 처리 장치(106) 사이에 구비된다. 이 때, 제1 약액은 설정된 혼합 비율의 기준 약액으로, 제1 약액의 유량을 기준으로 제2 및 제3 약액의 유량은 혼합 비율에 적합하게 조절된다.

제1 내지 제3 약액 소스부(110 ~ 114)들은 각각 제1 내지 제3 이송 라인(150 ~ 154)에 연결된다. 제1 내지 제3 이송 라인(150 ~ 154)들 각각에는 레귤레이터(120 ~ 124)와, 유량계(130 ~ 134) 및, 유량 조절 밸브(140 ~ 144)가 설치된다.

레귤레이터(120 ~ 124)는 약액 소스부(110 ~ 114)들의 사용 용량, 사용 개수 등에 따라 약액 공급 시, 이송 라인(150 ~ 154)에서 발생되는 압력 헌팅 현상 등에 의한 압력 변동을 보정한다. 유량계(130 ~ 134)는 각 이송 라인(150 ~ 154)으로 흐르는 약액의 유량을 측정한다.

유량 조절 밸브(140 ~ 144)는 예컨대, 수동 밸브(M/V)로 구비되고, 설정된 혼합 비율에 대응하여 각 이송 라인(150 ~ 154)의 약액 유량을 조절한다. 예를 들어, 제1 내지 제3 약액들의 혼합 비율이 1 : 2 : 3이라면, 유량 조절 밸브(140 ~ 144)들은 각각 제1 유량 조절 밸브(140)를 기준으로 하여 나머지 제2 및 제3 유량 조절 밸브(142, 144)들의 유량 비율이 1 : 2 : 3이 되도록 조절된다.

또 약액 혼합 공급 장치(100)는 제1 내지 제2 이송 라인(150 ~ 154)들에 연결되어 제1 내지 제3 약액들을 실시간으로 혼합하고, 혼합된 혼합액의 유량을 조절하는 유량 제어 밸브(108)와, 유량 제어 밸브(108)로부터 혼합액을 받아서 처리 장치(106)로 공급하는 공급 라인(156)과, 유량계(130 ~ 134)로부터 측정된 유량 정보를 받아서 혼합 비율에 적합하도록 유량 제어 밸브(108)를 제어하는 제어부(102) 및, 공급 라인(156)에 설치되어 유량 제어 밸브(108)로부터 혼합액을 받아서 임시로 저장하는 버퍼 탱크(104)를 포함한다.

유량 제어 밸브(108)는 이송 라인(150 ~ 154)들을 통합하여 각 약액들을 공급받아서 실시간으로 혼합하고, 혼합액을 공급 라인(156)으로 공급한다. 유량 제어 밸브(108)는 하나로 구비되어 개폐 조절함으로써, 혼합 비율에 따른 검출 시간을 일정하게 한다.

그리고 제어부(102)는 예컨대, 컨트롤러, 프로그램어블 로직 컨트롤러(PLC) 및, 컴퓨터 등으로 구비되며, 내부에 약액 혼합 제어 프로그램(미도시됨)을 구비한다. 약액 혼합 제어 프로그램은 적어도 2 가지의 약액들을 실시간으로 혼합하여 공급하기 위해, 약액들을 혼합하는 조건들을 판단한다. 예를 들어, 이러한 조건들은 약액들의 혼합 비율, 약액들의 순시 유량, 순시 유량에 의해 혼합 비율에 도달될 때의 검출 시간 등을 포함한다. 따라서 제어부(102)는 이러한 조건들을 산출, 비교 및 판단하여 약액들의 혼합 비율을 연산 처리한다. 그러므로 제어부(102)는 유량 제어 밸브(108)를 조절하여 설정된 혼합 비율에 적합하도록 검출 시간 대비 일정한 유량을 혼합하도록 제어한다.

또 약액 혼합 공급 장치(100)는 버퍼 탱크(104)와 처리 장치(106) 사이의 공급 라인(156)에서 분기되어 혼합액이 설정된 혼합 비율에 적합하지 않은 경우, 해당 혼합액을 드레인하는 드레인 라인(158)이 설치된다.

본 발명의 약액 혼합 공급 장치(100)는 제1 내지 제3 약액들을 실시간으로 설정된 혼합 비율에 적합하게 혼합하여 처리 정치(106)로 혼합액을 공급한다. 이러 한 약액 혼합 공급 장치(100)에 의하면, 약액 소스부의 압력 보정을 위해 레귤레이터(120 ~ 124)를 사용하여 안정된 압력을 유지함으로써, 초기 압력 헌팅 및 초기 준비 시간을 줄일 수 있다. 또 약액 혼합 공급 장치(100)는 설정된 혼합 비율에 적합하도록 각 약액들의 유량을 유량 조절 밸브(140 ~ 144)로 조정하고, 약액들을 혼합하여 혼합액의 유량을 조절하는 유량 제어 밸브(108)를 이용함으로써, 혼합 시간을 줄일 수 있다. 아울러 설정된 혼합 비율을 기준으로 제어부(102)에서 유량계(130 ~ 134) 및 유량 제어 밸브(108)와 전기적으로 연결되도록 구성함으로써, 장치 구성이 단순하여 제어가 용이하다.

계속해서 도 4는 본 발명에 따른 약액 혼합 공급 장치의 동작 수순을 나타내는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 단계 S160에서 제어부(102)에 적어도 2 가지의 약액들의 혼합 비율을 설정한다. 예를 들어, 제1 내지 제3 약액들을 이용하는 경우, 제1 약액은 혼합 비율의 기준이 된다. 단계 S162에서 제1 내지 제3 유량계들을 이용하여 각 약액들의 유량을 산출한다. 이 때, 산출될 유량은 순시 유량으로, 이를 이용하여 혼합 비율에 적합한 유량이 검출될 유량의 시간을 산출한다. 단계 S164에서 산출된 시간에 맞도록 제1 내지 제3 유량 조절 밸브(140 ~ 144)들을 개폐량을 조절하고, 고정(fixed)시킨다. 이 때 제1 약액의 유량에 대비하여 제2 및 제3 약액의 유량을 각각 조절한다. 즉, 제1 내지 제3 유량 조절 밸브(140 ~ 144)들을 혼합 비율에 적합하도록 개방한다. 이러한 단계 S160 내지 단계 S164는 혼합액을 실시간으로 생성하기 위한 준비 단계이다.

단계 S166에서 제1 내지 제3 이송 라인(150 ~ 154)으로 흐르는 약액들을 유량 제어 밸브(108)로 공급하여 약액들을 실시간으로 혼합하고, 유량 제어 밸브(108)를 개방하여 혼합액을 공급 라인(156)으로 공급한다.

단계 S168에서 혼합액이 공급되면 실시간으로 각각의 약액들의 유량을 검출한다. 단계 S170에서 설정된 혼합 비율과 각 약액들의 순시 유량을 비교한다. 즉, 혼합 비율과 순시 유량이 일치하면, 이 수순은 단계 S172로 진행하여 유량 제어 밸브(108)를 개방(open)하여 약액들을 공급 라인(156)으로 공급한다. 이어서 단계 S174에서 공정이 완료되는지를 판별하여 공정 완료되면, 단계 S176에서 유량 제어 밸브(108)를 폐쇄(close)시켜서 혼합액의 공급을 중단한다

또 단계 S170에서 혼합 비율과 순시 유량이 일치하지 않으면, 이 수순은 단계 S178로 진행하여 유량 제어 밸브(108)를 폐쇄(close)시켜서 공급을 중단하고, 단계 S180에서 해당 혼합액을 드레인시킨다. 이후, 단계 S164로 진행하여 약액들의 유량이 혼합 비율에 적합하도록 다시 유량을 조절한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 혼합 공급 장치(100)는 적어도 2 가지의 약액들의 혼합 비율을 설정하고, 혼합 비율에 따른 각 약액들의 검출 시간을 산출하고, 산출된 시간에 맞도록 각 유량 조절 밸브들을 조절하여, 정해진 시간 대비 일정한 유량을 실시간으로 혼합한다.

또 각 이송 라인(150 ~ 154)들을 하나의 유량 제어 밸브(108)로 통합 연결하고, 유량 제어 밸브(108)를 개폐시켜서 검출 시간을 일정하게 한다. 또 유량 제어 밸브(108)를 개방한 후, 초기 압력 헌팅을 방지하기 위해 각 이송 라인(150 ~ 154) 에 레귤레이터(120 ~ 124)를 이용하여 압력을 보정하여, 안정된 압력 유지, 초기 압력 헌팅으로 인한 준비 시간을 줄일 수 있다. 또 유량 비율 대비 검출 시간 이상 시, 즉시 유량 제어 밸브(108)를 공급 중단 상태로 전환하여 혼합 비율에 부적합한 혼합액을 드레인할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 약액 혼합 공급 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

도 1은 종래기술의 실시예에 따른 약액 혼합 공급 장치의 구성을 도시한 도면;

도 2는 도 1에 도시된 약액 혼합 공급 장치의 동작 수순을 도시한 흐름도;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 약액 혼합 공급 장치의 구성을 도시한 도면; 그리고

도 4는 도 3에 도시된 약액 혼합 공급 장치의 동작 수순을 도시한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 약액 혼합 공급 장치 102 : 제어부

104 : 버퍼 탱크 106 : 처리 장치

108 : 유량 제어 밸브 110 ~ 114 : 약액 소스부

120 ~ 124 : 레귤레이터 130 ~ 134 : 유량계

140 ~ 144 : 유량 조절 밸브 150 ~ 154 : 이송 라인

156 : 공급 라인 158 : 드레인 라인

Claims (2)

1. 약액 혼합 공급 장치에 있어서:

   적어도 2 가지의 약액들을 각각 공급하는 복수 개의 약액 소스부와;

   상기 약액 소스부들에 각각 연결되는 복수 개의 이송 라인과;

   상기 이송 라인들 각각에 설치되어 약액들의 공급 압력을 보정하는 복수 개의 레귤레이터와;

   상기 이송 라인들 각각에 설치되어 설정된 혼합 비율에 적합하도록 약액들의 유량을 조절하는 복수 개의 유량 조절 밸브와;

   상기 약액들을 혼합한 혼합액을 처리 장치로 공급하는 공급 라인과;

   상기 이송 라인들과 상기 공급 라인 사이에 설치되어 약액들을 실시간으로 혼합하여 혼합액을 생성하고, 혼합액이 설정된 혼합 비율에 적합하면 상기 공급 라인으로 공급하는 유량 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 약액 혼합 공급 장치는;

   상기 이송 라인들 각각에 설치되어 약액들의 유량을 각각 측정하는 복수 개의 유량계와;

   상기 유량계로부터 측정된 유량에 대응하여 설정된 혼합 비율에 적합하도록 상기 유량 제어 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 장치.

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