KR20130110815A - 화학용액조 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 및 이화학 분야에서 사용되는 액체를 담을 수 있는 배스, 상기 배스의 부피를 조절할 수 있는 부피조절부, 상기 액체의 높이를 감지하는 센서부, 상기 부피조절부는 공기가 주입되어 부피를 조절하는 에어백 또는 상기 배스의 한쪽 벽이 움직여 부피를 조절하는 것, 상기 센서부는 상기 액체 수면을 감지하는 상한 센서와 하한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.

Description

화학용액조 장치 {CHEMICAL SOLUTION BATH EQUIPMENT}
본 발명은 화학용액조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반도체 및 이화학 분야에서 사용되는 화학용액을 담을 수 있는 배스의 부피를 조절하는 화학용액조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화학용액조 장치는, 반도체 및 이화학 분야에서 담금 과정을 하는 제품 또는 카세트에 담긴 재료를 세정공정, 식각공정, 박리공정 등 화학 반응을 용이하게 하여 공정을 수행하는 장치이다. 종래에는 부피가 고정되어있는 배스를 포함한 화학용액조 장치를 이용하고 있다.
종래의 화학용액조 장치는 다양한 크기의 제품 또는 카세트에 담긴 재료를 하나의 배스에 연속적으로 담금 하여 이용하고 있다. 따라서, 화학용액의 수위를 효과적으로 화학용액의 양을 조절하기가 어렵다는 문제점이 있다. 화학용액의 수위가 담금 되는 제품의 크기에 따라 적절하게 조절되지 못한다면, 화학용액이 불필요하게 많이 공급되는 경우 또는 부족하게 공급되는 문제가 있기 때문에 수위를 적절하게 유지할 필요가 있다.
특히, 부족하게 공급되는 경우에는 추가적인 공정을 해야 하는 문제와 불량이 발생하는 문제가 있기 때문에 더욱 세심하게 화학용액을 조절해야 한다. 담금 되는 제품들이 한 화학용액조에서 화학용액과 연속적으로 반응한 결과로 인하여, 화학용액이 담금 되는 제품들과 화학반응으로 손실되기 때문에, 연속적으로 사용되는 화학용액을 담는 배스에 화학 용액의 수면이 담금 되는 제품의 높이보다 낮다면, 담금 되는 제품의 윗부분은 화학용액 수면 밖으로 노출되어 제품 아랫부분만 부분적으로 화학반응을 하는 문제점이 있다. 이러한 화학반응은 육안으로 확인하기가 어렵기 때문에 공정이 끝난 후 완제품에서 불량이 발생할 여지가 높으며, 이를 담금 공정 후 발견할 시에도 추가적인 재 공정을 해야 한다는 문제점이 있다.
종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 화학용액조에 연속적인 반응으로 인하여 손실된 화학용액을 채워 넣는 장치를 이용하였다. 하지만, 일반적으로 용량이 큰 화학용액조에 연속해서 대용량의 화학용액을 당업자가 채워 넣는 것은 불필요한 화학용액을 사용하여 환경오염을 유발하는 문제점뿐만 아니라, 교체 시기가 짧은 화학용액을 추가적으로 주입하면서 화학용액의 교체시기 부정확하게 하는 문제점이 있다.
또한, 종래에는, 화학용액의 교체시점을 조절하기 어렵다는 문제점을 해결하기 위하여, 추가로 주입한 화학용액을 기준으로 삼아 교체시기를 정하였다. 하지만, 보상되는 화학용액 때문에 배스 안의 전체 화학용액을 교체하는 교체시점을 늦추게 된다면, 선 투입되어 몇 차례의 화학반응을 하였던 기존의 배스에 담긴 화학용액이 화학반응을 더 이상 효과적으로 하지 못하는 문제점이 있다. 이에 따라, 화학반응이 현저히 저하되어 담금 되는 제품이 완전히 화학반응을 마쳤는지 육안으로 확인하기가 어려우며, 완제품의 불량률을 더욱 증가시키는 문제점이 발생한다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여, 맨 처음에 주입한 화학용액을 기준으로 삼아 교체시기를 정하여, 배스 안의 전체 화학용액을 교체하는 교체시점을 앞당긴다면, 손실된 화학용액만큼 추가적으로 보상하였던 화학용액이 더 반응을 진행할 수 있는 상태임에도 불구하고, 버려지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연속 담금과정에 있어서, 배스 안에 연속적으로 사용되어 손실이 있는 화학용액을 최소한으로 보상하여 화학용액을 절약하며, 교체시기를 용이하게 하는 화학용액조 장치를 제공함에 있다.
이어서, 담금 되는 제품이 용액에 충분히 담금 되지 않아 생기는 부분적 담금을 해결하는 화학용액조 장치를 제공함에 있다.
또한, 다양한 크기의 담금 제품을 각 크기에 맞게 담금 하여, 크기가 작은 제품을 담금 할 시 사용되는 낭비되는 화학용액의 사용을 현저히 줄이게 하며, 크기가 큰 제품을 담금 할 시 화학용액에 충분히 잠기도록 하는 화학용액조 장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 반도체 및 이화학 분야에서 사용되는 액체를 담을 수 있는 배스, 상기 배스의 부피를 조절할 수 있는 부피조절부, 상기 액체의 높이를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 부피조절부는 공기가 주입되어 부피를 조절하는 에어백 또는 한쪽 벽이 움직여 부피를 조절하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 센서부는 상기 액체 수면을 감지하는 상한 센서와 하한 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상한 센서는 상기 배스 안에 담기는 물체의 높이 초과 내지 배스 높이 미만에 설치되며, 상기 하한 센서는 상기 배스 안에 담기는 물체의 높이와 대응하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배스에 상기 액체를 주입하는 주입부와 상기 배스의 부피를 조절하는 부피조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 배스의 부피가 최대일 때, 상기 하한 센서가 작동하는 경우 상기 상한 센서가 작동할 때까지 상기 배스의 부피를 줄이며, 상기 배스의 부피가 최소일 때, 상기 하한 센서가 작동하는 경우 상한 센서가 작동할 때까지 상기 배스에 상기 액체를 주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연속 담금과정에 있어서, 연속적으로 사용되어 손실이 있는 화학용액이 담긴 배스에 제품 또는 카세트에 담긴 재료를 화학용액에 충분히 담금을 수 있어, 완제품의 불량률을 현저히 줄이는 화학용액조 장치를 제공한다.
더욱 자세하게는, 교체 시기가 짧은 화학용액을 큰 용량의 배스에 손실된 만큼 채워 넣어 낭비하지 않아, 경제적으로 연속 공정을 할 수 있는 화학용액조 장치를 제공한다.
또한, 연속반응을 통해 손실되는 화학용액이 담긴 배스에 화학용액을 최소 보상하여, 화학용액의 교체시기를 용이하게 하여 담금 되는 제품과 화학반응을 극대화할 수 있는 화학용액조 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 화학용액조 장치에 있어서, 화학용액조 장치 사용의 제 1단계를 도식화한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 화학용액조 장치에 있어서, 화학용액조 장치 사용의 제 2단계를 도식화한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 화학용액조 장치에 있어서, 화학용액조 장치 사용의 제 3단계를 도식화한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 화학용액조 장치에 있어서, 화학용액조 장치 사용의 제 4단계를 도식화한 도면.
이하, 본 발명에 의한 화학용액조 장치에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 제1실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 제1실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
첨부도면 중 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학용액조 장치의 사용 제 1단계를 도식화한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화학용액조 장치의 사용 제 2단계를 도식화한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학용액조 장치의 사용 제 3단계를 도식화한 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 화학용액조 장치의 사용 제 4단계를 도식화한 도면이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 화학용액조 장치는 배스(10), 부피조절부(20), 센서부(30), 제어부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 배스(10)는 반도체 및 이화학 분야에서 사용되는 대용량의 액체(60)를 담을 수 있는 것이다. 배스(10)에 담기는 액체(60)는 식각공정에 사용되는 화학용액, 세정공정에 사용되는 증류수 등 각 공정의 목적에 맞는 용액을 사용하는 것으로 한다. 이어서, 배스(10)의 부피는 부피조절부(20)의 작동에 따라 조절된다.
상기 부피조절부(20)는 배스(10)의 부피를 조절하여 용액의 수면을 수위를 조절하는 것을 목적으로 하며, 부피조절부(20)는 공기가 주입되어 배스(10)의 부피를 조절하는 에어백 또는 배스(10)의 한쪽 벽이 움직여 배스(10)의 부피를 조절하는 것을 포함한 부피를 조절할 수 있는 장치이다. 본 발명의 부피조절부(20)의 일실시예로서 도면에서 에어백 또는 벽이 움직이는 배스(10)를 설명하였지만, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다른 형태의 부피조절부(20)을 갖는 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 특히 에어가 주입되는 에어백으로 설명하였지만, 배스(10)의 부피를 줄일 수 있는 어떠한 장치를 부피조절부(20)에 적용할 수 있을 것이다.
화학용액조 장치에 사용되는 액체(60)는 배스(10) 내에서 담금 되는 제품과 연속적인 화학반응을 통해 손실하게 된다. 종래기술은 손실된 액체(60) 때문에 담금 되는 제품이 액체(60) 밖으로 노출되는 문제점이 있기 때문에, 액체(60)를 주입하여 보충하였다.
본 발명은 부피조절부(20)를 작동하여 배스(10)의 부피를 줄여 액체(60)의 수면을 상승시켜, 1차적으로 액체(60) 사용을 줄이며, 2차적으로 교체시기가 있는 액체(60)의 교체시기를 명확하게 하는 장점이 있다. 또한, 연속공정을 통해 담금 되는 제품을 투입하는 과정에서 액체(60)의 수면이 상승하여, 넘치는 경우는 부피조절부(20)를 작동시켜 배스(10)의 부피를 늘려, 액체(60)의 넘침을 방지하는 장점이 있다.
상기 센서부(30)는 액체(60) 수면을 감지하는 상한센서(32)와 하한센서(34)를 포함하여 구성되어 있다. 상기 상한센서(32)는 배스(10) 안의 액체(60)가 외부로 유출되지 않는 목적을 가진다. 또한, 그 높이는 담금 하는 다양한 크기의 제품 높이에 따라 그 높이를 물체의 높이 초과 내지 배스(10)의 높이 미만에 대응하는 위치에 설치할 수 있다. 상기 하한센서(34)는 담금 되는 다양의 크기의 물체가 충분히 잠겨 액체(60)가 담금 되는 물체에 골고루 화학반응을 하기 위한 목적을 가진다. 따라서, 상기 배스(10) 안에 담기는 물체의 높이와 대응하게 설치되어 최소의 액체(60)로 담금을 충분히 할 수 있도록 수면을 감지하여 제어부(40)에 신호를 보낸다.
상기 상한센서(32)와 하한센서(34)를 포함한 센서부(30)는 최소 두 개 이상의 센서로 구성되며, 그 수는 제한이 없다. 또한, 상시 센서부(30)는 액체(60)의 수면을 감지하여, 제어부(40)로 신호를 보내는 것으로 이루어진다. 더욱 바람직하게는, 센서부(30)은 액체(60)에 접촉하면 온(ON)이 되고, 공기 중에 노출되면 오프(OFF)가 되어 신호를 만들어 제어부에 전달하는 것이 효과적이다. 더욱 상세하게는, 센서부는 상한센서(32)와 하한센서(34)가 액체(60)의 수면의 높이가 대응하는 순간을 온(ON)-오프(OFF), 오프(OFF)-온(ON)으로 감지하여 각각 신호화 하여 제어부에 전달한다. 상기 온(ON)-오프(OFF)는 센서가 액체(60)와 접촉되었다가, 공기에 노출되는 시점의 센서 감지를 말하며, 상기 오프(OFF)-온(ON)은 센서가 공기에 노출 되었다가, 액체(60)와 접촉되는 시점의 센서 감지를 말한다.
상기 제어부(40)는 센서부(30)를 통해서 상기 배스(10)에 액체(60)을 주입하는 주입부(50)와 상기 배스(10)의 부피를 조절하는 부피조절부(20)를 제어한다. 상세하게는, 상기 제어부(40)는 상기 액체(60) 수면이 하한센서(34)가 설치된 높이를 초과한 지점에서 하강하여 하한센서(34)를 온(ON)-오프(OFF)가 될 때까지 액체(60)가 감소하는 경우, 배스(10)의 부피에 따라 두 가지 방법의 제어를 한다. 첫째, 배스(10)의 부피가 최소 초과 내지 최대일 경우, 상한센서(32)가 오프(OFF)-온(ON)이 될 때까지, 부피조절부(20)를 가동시켜 액체(60) 수면의 높이를 상승시킨다. 둘째, 배스(10)의 부피가 최소일 경우, 상한센서(32)가 오프(OFF)-온(ON)이 될 때까지, 주입부(50)를 가동시켜 액체(60)를 주입하여 액체(60) 수면의 높이를 상승시킨다.
이어서, 상기 제어부(40)는 상기 액체(60) 수면이 상한센서(32)가 설치된 미만 높이 지점에서 상승하여 상한센서(34)를 오프(OFF)-온(ON)이 될 때까지 액체(60)가 증가하는 경우는 두 가지 상황에 따라 제어한다. 첫째, 배스(10)의 부피가 최소 초과 내지 최대일 경우, 주입부(50)를 통해 주입하던 액체(60)의 주입을 멈추거나, 부피조절부(20)가 작동하여 배스(10)의 부피를 줄이는 작동을 멈춘다. 둘째, 배스(10)의 부피가 최소일 경우, 주입부(50)를 통해 주입하던 액체(60)의 주입을 멈춘다.
이어서, 아래와 같이 추가적인 제어가 가능하다. 배스(10)의 부피가 최소 이상 내지 최대 미만일 경우, 제어부(40)에서 부피조절부(20)를 작동하여 배스(10)의 부피를 늘려, 액체(60)의 수면을 하한센서(34)가 온(ON)-오프(OFF)상태가 되도록 하강시킨다. 또한, 연속반응과정에서 한번 이상 화학반응을 한 액체(60)가 채워진 배스(10)에 새로운 담금 물체를 넣어 액체(60)의 수면이 상승하여 액체(60) 수면이 상한센서(32)가 오프(OFF)-온(ON)으로 감지되는 경우 또한, 제어부(40)에서 부피조절부(20)를 작동하여 배스(10)의 부피를 늘려, 상한센서가 온(ON)-오프(OFF) 또는 하한센서가 온(ON)-오프(OFF)상태가 되도록 액체(60) 수면을 하강시킨다.
지금부터는 상술한 화학용액조 장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 액체(60)를 담을 수 있는 배스(10), 배스(10)의 부피를 조절할 수 있는 부피조절부(20), 배스(10)에 담긴 액체(60)의 수면을 감지하는 센서부(30), 센서부(30)의 신호를 감지하고 부피조절부(20)와 주입부(50)의 작동을 조절하는 제어부(40)를 포함하여 구성된다.
최대 부피 상태의 배스(10) 안에 제품이 담긴 카세트를 넣고, 동작을 시키면, 제어부(40)가 주입부(50)를 통해 배스(10)에 액체(60)를 주입한다. 이때 제어부(40)는 액체(60)의 수면이 상한센서(32)를 오프(OFF)-온(ON)으로 감지되면 주입부(50)를 통한 주입을 멈춘다.
다음으로, 연속적인 화학반응을 통해 도 2와 같이 액체(60) 수면이 하한센서(34)에 온(ON)-오프(OFF)로 감지될 때까지 액체(60)가 손실된다. 수면이 하한센서(34)에 온(ON)-오프(OFF)로 감지된다면, 도 3과 같이 제어부(40)가 작동한다. 제어부(40)가 작동하여 부피조절부(20)가 팽창 또는 배스(10)의 한쪽 벽이 움직여 배스(10)의 총 부피를 줄여 배스(10)의 부피가 줄어들면서 손실된 액체(60)의 부피를 보상한다. 이때, 부피조절은 액체(60)의 수면이 상한센서에 오프(OFF)-온(ON)으로 감지될 때까지 작동한다.
이어서, 도 4와 같이 더 이상 부피조절부(20)가 부피를 늘리 수 없을 정도로 최대로 커져 배스(10)의 부피가 최소일 때, 연속공정을 통해 또다시 액체(60)가 하한센서(34)에 온(ON)-오프(OFF)로 감지될 때까지 손실한다면, 제어부(40)에서 주입부(50)를 열어 액체(60)의 수면이 상한센서(32)에 오프(OFF)-온(ON)으로 감지될 때까지 액체(60)를 채워 넣는다. 다음으로, 또다시 연속적으로 담금 물체를 담그게 되어 화학반응을 진행한다면, 도 4와 같이 배스(10)의 부피가 최소일 때, 최소한의 액체(60)를 주입하여 공정을 진행한다. 이로써, 최소한의 액체(60)를 보상할 수 있어, 보충하는 새 액체(60)가 기존에 사용하던 용액의 비율이 보다 현저히 적기 때문에, 액체(60) 교체시기를 효과적으로 결정할 수 있다. 공정 중간에 문제 발생시기 또는 교체시기에 액체(60)를 교체한 후 다시 새로운 액체(60)를 채우는 경우에도 이와 같은 방법으로 진행하는 것도 가능할 것이다.
10: 배스
20: 부피조절부
30: 센서부
32: 상한센서
34: 하한센서
40: 제어부
50: 주입부
60: 액체
70: 카세트에 담긴 부품

Claims (7)

  1. 반도체 및 이화학 분야에서 사용되는 액체를 담을 수 있는 배스;
    상기 배스의 부피를 조절할 수 있는 부피조절부;
    상기 액체의 높이를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부피조절부는 공기가 주입되어 부피를 조절하는 에어백인 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부피조절부는 상기 배스의 한쪽 벽이 움직여 부피를 조절하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 액체 수면을 감지하는 상한 센서와 하한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상한 센서는 상기 배스 안에 담기는 물체의 높이 초과 내지 배스 높이 미만에 설치되며, 상기 하한 센서는 상기 배스 안에 담기는 물체의 높이와 대응하게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 배스에 상기 액체를 주입하는 주입부와 상기 배스의 부피를 조절하는 부피조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배스의 부피가 최대일 때, 상기 하한 센서가 작동하는 경우 상기 상한 센서가 작동할 때까지 상기 배스의 부피를 줄이며, 상기 배스의 부피가 최소일 때, 상기 하한 센서가 작동하는 경우 상한 센서가 작동할 때까지 상기 배스에 상기 액체를 주입하는 것을 특징으로 하는 화학용액조 장치.
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