KR100511771B1 - 밸브 및 이를 사용하는 약액 공급 시스템 - Google Patents

밸브 및 이를 사용하는 약액 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세정설비 또는 식각설비에 약액을 공급하는 약액공급시스템에 관한 것으로, 시스템은 약액 저장부, 약액 공급 라인, 버퍼부, 약액 반송 라인, 그리고 상기 약액 반송 라인의 통로를 개폐하는 밸브를 더 포함하며, 상기 밸브는 하우징, 일방향 또는 타방향으로 이동됨에 따라 상기 하우징 내에서 상기 약액이 흐르는 통로를 개폐하는 차단부, 그 일단이 상기 차단부와 결합되어 소정의 압축력에 의해 상기 차단부를 가압하는 탄성체, 상기 탄성체의 압축력을 조절하는 조절부를 구비한다.
상술한 구조를 가지는 본발명에 의하면, 차단부를 상승시킬 수 있는 약액의 압력(설정압력)의 크기를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

밸브 및 이를 사용하는 약액 공급 시스템{VALVE AND SYSTEM FOR SUPPLYING WET CHEMICAL USING THE VALVE}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 식각설비 및 세정설비에 약액을 공급하는 약액 공급 시스템과 이에 사용되는 릴리프 밸브에 관한 것이다.
하나의 반도체 장치를 제조하기 위하여는 포토공정, 식각공정, 확산공정, 증착공정 및 금속공정, 그리고 세정공정 등을 수행하면서 적절한 전기적 특성들을 갖는 소자들을 웨이퍼 상에 형성하고, 이렇게 처리된 웨이퍼를 조립공정에 따라 다이싱하고, 팩케이징하는 등의 여러 공정들을 거치게 된다.
이들 중 증착공정 및 금속공정은 실리콘산화막, 실리콘질화막 또는 금속 등과 같이 웨이퍼의 전면에 박막을 형성되는 공정들이며, 식각공정은 상기 증착공정 및 금속공정에서 증착된 원하지 않는 부위의 박막들을 선택적으로 제거해 내는 공정이다. 식각 공정에 사용되는 약액은 약액 공급 시스템을 통해 식각공정이 수행되는 챔버나 배쓰로 공급된다.
일반적인 약액 공급 시스템에 의하면 약액 저장부로부터 버퍼부로 약액이 공급되고, 버퍼부는 복수의 공정장치로 약액을 분배한다. 또한, 버퍼부로 과공급된 약액은 반송라인을 통해 다시 약액 저장부로 흐르게 된다. 반송라인 상에는 공기압에 의해 반송라인의 통로를 개폐하는 릴리프 밸브가 설치된다. 릴리프 밸브는 약액이 흐르는 통로를 개방/차단하기 위해 상하로 이동되는 다이아프램을 가진다. 다이아프램의 이동은 공기의 압력에 의해 이루어지며, 공기의 제공은 PLC(programmable logic controller)와 같은 제어부의 신호에 의해 온/오프(on/off)되는 솔레노이드 밸브에 의해 이루어진다. 그러나 솔레노이드 밸브로의 신호전송에러등의 이유로 다이아프램이 상승되지 않아 약액이 흐르는 통로를 계속 차단하는 경우, 약액의 압력이 계속 상승되며 이로 인해 시스템이 파손되는 문제가 있다.
본 발명은 약액의 유동통로가 차단된 릴리프 밸브 내부를 흐르는 약액의 압력이 소정압력 이상되면 그 유동통로가 개방될 수 있는 릴리프 밸브 및 이를 사용하는 약액 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 소정압력의 크기를 용이하게 조절할 수 있는 릴리프 밸브 및 약액 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 약액 공급 시스템은 약액이 저장된 약액 저장부, 상기 약액 저장부와 연통된 약액 공급 라인, 상기 약액 공급 라인을 통해 흐르는 상기 약액이 모이는 그리고 상기 약액을 적어도 하나의 식각 장치 또는 세정 장치에 공급하기 위한 버퍼부, 상기 버퍼부에 과수용된 상기 약액이 상기 탱크로 반송되는 통로인 약액 반송 라인, 그리고 상기 약액 반송 라인 상에 설치되며 상기 약액 반송 라인의 통로를 개폐하는 밸브를 포함한다. 상기 밸브는 하우징, 일방향 또는 타방향으로 이동됨에 따라 상기 하우징 내에서 상기 약액이 흐르는 통로를 개폐하는 차단부, 그 일단이 상기 차단부와 결합되어 소정의 압축력에 의해 상기 차단부를 가압하는 탄성체, 상기 탄성체의 압축력을 조절하는 조절부를 구비한다.
또한, 상기 조절부는 상기 하우징의 내부나사산이 형성된 부분에 삽입되도록 외주면에 나사산이 형성된 회전체, 상기 회전체와 연결되며 상기 탄성체의 타단과 결합된 플레이트를 구비하여 상기 조절부는 상기 회전체의 회전에 의해 상기 탄성체의 압축력을 조절한다.
또한, 상기 밸브는 유체 유입라인과 유체 유출라인 사이에 형성된 약액 도입부, 상기 약액 도입부 위에 위치되며 상기 차단부의 이동을 가이드하는 가이드부, 그리고 상기 가이드부 위에 형성되며 아래측면에 상기 차단부를 상기 일방향으로 이동시키기 위한 공기가 유입되는 기체 유입라인과 상기 차단부가 상기 일방향으로 소정거리 이동하면 상기 기체를 배기하는 기체 배기라인이 형성된 기체 도입부를 가진다.
상술한 구조를 가진 본 발명에 의하면 차단부를 상승시킬 수 있는 약액의 압력(설정압력)의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 및 도 3을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 본 실시예에서는 약액 공급 시스템이 사용되는 공정으로 습식식각 설비를 예로 들어 설명하나, 이와는 달리 웨이퍼를 세정하는 세정설비와 같이 소정의 유체를 공급받는 모든 반도체 설비에 사용될 수 있다.
본 발명인 약액 공급 시스템(1)을 개략적으로 보여주는 도 1을 참조하면, 약액 공급 시스템(1)은 약액 저장부(10), 버퍼부(20), 복수의 공정 설비들(30), 약액 공급 라인(50), 약액 반송 라인(60), 그리고 릴리프 밸브(100)를 구비한다.
복수의 공정 설비들(30)은 약액을 사용하여 소정공정을 수행하기 위한 설비로 반도체 웨이퍼를 낱개로 습식 식각하는 스핀 식각 챔버이거나 복수매의 웨이퍼에 대해 습식 식각하는 배쓰일 수 있다. 약액 저장부(10)는 습식식각을 위해 사용되는 약액을 수용하는 부분으로, 예컨대 상기 약액은 불산(HF), 비.오.이(Bufferd Oxide Exchant), 또는 인산(H3PO4)이거나 이와 달리 다른 종류의 약액일 수 있다.
버퍼부(20)는 약액 저장부(10)로부터 공급받은 약액을 복수의 공정 설비들(10)로 분배하는 부분이다. 버퍼부(20)와 각각의 공정 설비(10)사이에는 도관(70)이 연결되어 있으며, 도관(70) 상에는 유량등을 조절하기 위한 밸브(72)가 설치된다. 버퍼부(20)에 저장된 약액은 각 공정 설비의 공정을 제어하는 제어부(도시되지 않음)의 조절에 의해 소정량의 약액을 도관(70)을 통해 각각의 공정 설비(30)로 공급한다.
약액 저장부(10)와 버퍼부(20)는 약액 공급 라인(50)으로 연결되며, 약액 공급 라인(50) 상에는 펌프(52)와 히터(54)가 설치된다. 약액 저장부(10) 내의 약액은 펌프(52)에 의해 버퍼부(20)로 공급되며, 히터(54)에 의해 식각공정 조건에 따라 설정된 온도로 가열된다.
각각의 공정 설비(30)로 공급되지 않고 남아있는 약액이나 과공급된 약액은 약액 반송 라인(60)을 통해 다시 약액 저장부(10)로 회수된다. 약액 반송 라인(60) 상에는 릴리프 밸브(100)가 설치되어, 약액 저장부(10)로 반송되는 약액이 흐르는 통로를 개방하거나 차단한다.
약액이 흐르는 통로가 개방된 상태와 차단된 상태의 릴리프 밸브(100)의 단면을 각각 보여주는 도 2 및 도 3을 참조하면, 릴리프 밸브(100)는 하우징(120), 차단부(150), 탄성체(160), 그리고 조절부(180)를 포함한다.
하우징(120)은 릴리프 밸브(100)의 외관을 형성하는 부분이며, 하우징(120)은 약액 도입부(122), 가이드부(124), 기체 도입부(126), 그리고 나사홀부(128)로 이루어진다. 약액 도입부(122)의 저면은 버퍼부(20)로부터 약액이 흘러들어오는 통로인 약액 유입로(112) 및 약액 저장부(10)로 흘러나가는 통로인 약액 유출로(114)와 연결된다. 버퍼부(20)로부터 반송되는 약액은 릴리프 밸브(100) 내의 약액 유입로(112), 약액 도입부(122), 그리고 약액 유출로(114)를 통해 약액 저장부(10)로 흘러간다. 차단부(150)는 약액 유입로(112)의 출구(113)를 개방하거나 차단하는 부분이며, 하우징(120)의 가이드부(124)는 차단부(150)의 수직이동을 안내하기 위한 부분이다.
차단부(150)는 측면 및 바닥면이 다이아프램(152)으로 감싸지는 하부 로드(144)와, 가이드부(124)를 따라 상하로 슬라이딩되는 중앙부 로드(146)와 후술할 기체 도입부(126)와 동일한 단면적을 가지는 상부 로드(148)로 이루어진다. 하부 로드(144), 중앙부 로드(146), 상부 로드(148) 모두 원통형의 형상을 가지며, 상부 로드(148)는 중앙부 로드(146)에 비해 넓은 단면을 가진다. 차단부(150)의 중앙부 로드(146)와 하우징(120)의 가이드부(124) 사이, 그리고 차단부(150)의 상부 로드(148)와 하우징(120)의 기체 도입부(126) 사이에는 실링을 위해 오링(134)이 설치된다.
차단부(150)가 위로 이동되면 약액은 약액 도입부(122)를 통해 흐를 수 있으나, 차단부(150)가 아래로 이동되면 약액 유입로(112)의 출구(113)가 차단되어 약액이 흐르지 않게 된다. 차단부(150)의 상부 로드(148)에는 스프링(160)과 같은 탄성체의 일단이 결합된다. 스프링(160)은 차단부(150)가 약액 유입로(112)의 출구(113)를 차단한 상태에서 차단부(150)에 하향압력을 제공하기 위해 소정길이 압축된 상태로 설치된다.
기체 도입부(126)는 하우징(120)의 가이드부(124) 위에 형성된 부분으로, 측면 하부에는 기체 유입로(116)가 형성되고 측면 상부에는 기체 유출로(118)가 형성된다. 기체 유입로(116)를 통해 기체 도입부(126)로 공급된 공기는 상부로드(148)의 하부면(149)을 가압하여 스프링(160)을 압축시킴으로써 차단부(150)를 상승시킨다. 이후에 공기는 기체 유출로(118)를 통해 외부로 배기된다. 기체 유입로(116)로 제공되는 공기가 흐르는 도관(192)에는 솔레노이드 밸브(190)가 설치되며, 솔레노이드 밸브(190)는 PLC(Programmable Logic Controller: PLC)와 같은 제어부(도시되지 않음)에 의해 온/오프(ON/OFF)된다.
또한, 상기 PLC와 같은 제어부로부터 신호전송에 에러가 발생한 경우등의 이유로 차단부(150)가 상승되지 않아 약액이 흐르는 통로가 개방되지 않을 수 있다. 그러나 차단부(150)에 하향압력을 가하는 부분은 스프링(160)의 탄성력이므로, 약액 유입로(112)의 출구(113)에서의 압력이 스프링(160)의 탄성력보다 큰 경우에는 차단부(150)가 상승하여 약액이 흐를 수 있다. 이 때, 차단부(150)를 상승시킬 수 있는 약액 유입로(112)의 압력은 스프링(160)의 탄성력에 의해 결정한다.
조절부(180)는 약액이 흐를 수 있도록 차단부(150)를 상승시킬 수 있는 약액의 압력(이하 '설정압력') 크기를 조절하는 부분으로, 플레이트(182), 회전체(184), 그리고 헤드부(186)로 이루어진다.
플레이트(182)는 스프링(160)의 타단과 결합되는 부분이며, 플레이트(182)의 상부면에는 외주면에 나사산이 형성된 회전체(184)가 연결되고, 회전체(184) 위에는 회전체(184)를 회전시킬 수 있도록 헤드부(186)가 연결된다. 헤드부(186)는 일반적으로 사용되는 툴(TOOL)에 의해 회전될 수 있도록 사각, 육각등의 형상을 가질 수 있다. 하우징(120)의 상부에는 내부에 나사산이 형성된 나사홀(128)이 형성되며, 회전체(184)는 나사홀(128)에 삽입된 상태를 유지한다. 이러한 구조에 의해 상기 설정압력을 변경시키기 위해서 사용자는 회전체(184)를 소정횟수 회전시킴으로써 상기 설정압력을 변경할 수 있다. 즉, 약액 유입로(112)의 출구(113)를 차단하기 위해 스프링(160)이 차단부(150)에 가해지는 압력이 2kgf/cm2으로 설정된 경우, 이후에 이보다 큰 3-6kgf/cm2으로의 변경을 위해서 사용자는 회전체(184)를 소정횟수 회전시킴으로써 스프링(160)이 처음보다 더 압축된 상태를 만들어주면 된다.
본 발명인 약액 공급 시스템에 의하면 차단부에 의해 유동통로가 차단된 릴리프 밸브 내부를 흐르는 약액의 압력이 소정압력 이상되면 그 유동통로가 약액의 압력만으로 개방되므로, 신호전송에러등의 사유로 인해 유동통로가 차단되더라도 약액의 압력상승에 의해 시스템이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명인 약액 공급 시스템에 의하면 차단부를 상승시킬 수 있는 약액의 압력(설정압력)의 크기를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유체 공급 시스템의 개략도;
도 2와 도 3은 각각 도 1에서 릴리프 밸브내의 유체의 이동통로가 차단된 상태와 개방된 상태를 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 약액 저장부 20 : 버퍼부
30 : 공정 설비 50 : 약액 공급 라인
60 : 약액 반송 라인 100 : 릴리프 밸브
120 : 하우징 122 : 약액 도입부
124 : 가이드부 126 : 기체 도입부
128 : 나사홀 140 : 이동체
150 : 차단부 152 : 다이아프램
160 : 스프링 180 : 조절부
182 : 플레이트 184 : 회전체
190 : 솔레노이드 밸브

Claims (6)

  1. 집적회로 제조를 위한 공정에 사용되는 약액 공급 시스템에 있어서,
    약액이 저장된 약액 저장부와;
    상기 약액 저장부와 연통된 약액 공급 라인과;
    상기 약액 공급 라인을 통해 흐르는 상기 약액이 모이는, 그리고 상기 약액을 적어도 하나의 공정설비로 공급하는 버퍼부와;
    상기 버퍼부에 과수용된 상기 약액을 상기 약액 저장부로 반송하는 약액 반송 라인과; 그리고
    상기 약액 반송 라인 상에 설치되며 상기 약액 반송 라인의 통로를 개폐하는 밸브를 더 포함하되,
    상기 밸브는 하우징, 일방향 또는 타방향으로 이동됨에 따라 상기 하우징 내에서 상기 약액이 흐르는 통로를 개폐하는 차단부, 그 일단이 상기 차단부와 결합되며 압축력에 의해 상기 차단부를 가압하는 탄성체, 그리고 상기 통로가 개방되도록 상기 차단부를 이동시킬 수 있는 상기 약액의 압력 크기를 설정하기 위해 상기 탄성체의 압축력을 조절하는 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 하우징의 내부나사산이 형성된 부분에 삽입되도록 외주면에 나사산이 형성된 회전체와; 그리고
    상기 회전체와 연결되며 상기 탄성체의 타단과 결합된 플레이트를 구비하며,
    상기 조절부는 상기 회전체의 회전에 의해 상기 탄성체의 압축력을 조절하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 밸브는,
    약액 유입라인과 약액 유출라인 사이에 형성된 약액 도입부와;
    상기 약액 도입부 위에 위치되며 상기 차단부의 이동을 가이드하는 가이드부와;
    상기 가이드부 위에 형성되며, 아래측면에 상기 차단부를 상기 일방향으로 이동시키기 위한 공기가 유입되는 기체 유입라인과 상기 차단부가 상기 일방향으로 소정거리 이동하면 상기 기체를 배기하는 기체 배기라인이 형성된 기체 도입부를 가지는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 공정 설비는 습식식각설비이거나 세정설비인 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  5. 유체가 흐르는 통로를 개방 또는 차단하기 위한 밸브에 있어서,
    하우징과;
    일방향 또는 타방향으로 이동됨에 따라 상기 하우징 내에서 유체가 흐르는 통로를 개폐하는, 그리고 상기 하우징 내에 위치되는 차단부와;
    그 일단이 상기 차단부와 결합되어 소정의 압축력에 의해 상기 차단부를 가압하는 탄성체와; 그리고
    상기 통로가 개방되도록 상기 차단부를 이동시킬 수 있는 상기 유체의 압력을 설정하기 위해 상기 탄성체의 압축력을 조절하는 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 하우징의 내부 나사산이 형성된 부분에 삽입되도록 외주면에 나사산이 형성된 회전체와;
    상기 회전체와 연결되고 상기 탄성체의 타단과 결합된 플레이트를 구비하며,
    상기 조절부는 상기 회전체의 회전에 의해 상기 탄성체의 압축력을 조절하는 것을 특징으로 하는 밸브.
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