KR100737752B1 - 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법을 개시한 것으로서, 상단부에 대하여 하단부가 축소된 단면적을 가지도록 믹싱 탱크의 하부 구조를 개선하고, 이와 함께 레벨센서를 이용하여 공급 약액의 액면을 검출함으로써, 믹싱 탱크로 공급되는 약액의 미소 유량을 제어할 수 있는 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법을 제공할 수 있다.
약액, 희석액, 처리액, 미소 유량 제어

Description

처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING CHEMICAL LIQUID}
도 1은 종래의 일반적인 처리액 공급장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 처리액 공급장치를 도시해 보인 개략적 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 믹싱 탱크의 개략적 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 믹싱 탱크의 개략적 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 처리액 공급방법의 공정 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 약액 공급유닛 110 : 약액 공급원
120 : 약액 공급라인 130 : 약액 공급밸브
200 : 희석액 공급유닛 210 : 희석액 공급원
220 : 희석액 공급라인 230 : 희석액 공급밸브
300 : 믹싱 탱크 310 : 레벨 센서
320 : 제어부 400 : 처리액 공급유닛
410 : 처리액 라인 420 : 정량펌프
430 : 역류방지 밸브 440 : 처리액 탱크
본 발명은 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 약액의 미소유량을 제어하는 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에 있어서, 반도체 소자의 고집적화에 따라 식각 및 세정 공정의 중요성은 점점 증대되고 있다. 파티클 관리기준이 보다 엄격해지고, 유기물, 무기물, 금속 오염과 같은 미세오염에 대한 세정공정의 최저 고하(高下)가 절실히 요구되고 있는 것이 현재의 추세이다. 식각 및 세정 공정에 사용되는 처리액은 그 종류가 다양해지고 있으며, 효율적이고 최적화된 공정을 위하여 여러 가지의 약액을 혼합하여 사용하고 있다.
따라서, 반도체 디바이스 제조 설비에는 각각의 약액 공급에 따른 특정 조건 및 관리가 요구되며, 특히 여러 종류의 약액을 혼합하여 공급하는 처리액 공급 장치에 있어서, 각각의 약액이 일정 비율로 혼합되는 것과 이들 혼합에 따른 농도 관계 및 공급량 등의 정밀한 제어가 요구된다.
도 1은 종래의 일반적인 처리액 공급장치의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 처리액 공급장치는, 식각 또는 세정공정 등과 같은 반도체 디바이스 제조 공정에서, 불산(HF) 등의 약액과 초순수(DIW)와 같은 희석액을 일정한 비율로 혼합하여 희석시킨 후 처리조(1)로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 장치는 약액 공급원(10)과 약액탱크(20) 또는 희석액 공급원(30)과 믹싱탱크(40) 사이의 공급라인(12,32) 상에 설치된 각각의 유량 조절 수단(14,34)을 제어하여 약액탱크(20) 및 믹싱탱크(40)로 약액과 희석액을 정량 공급하게 된다.
그런데, 이러한 종래의 처리액 공급 장치는, 초순수와 황산 그리고 과산화수소와 같이 많은 유량을 공급하는 경우에는, 일반적인 유량 조절 수단을 통해서 약액을 정량 공급할 수 있다. 하지만, 불산(HF)과 같은 약액의 경우에는, 그 공급량이 피피엠(PPM) 단위로 극히 미소 유량이기 때문에, 일반적인 유량 조절 수단을 가지고는 정밀하게 약액을 정량 공급할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 처리액 공급장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 약액의 미소 유량 제어가 가능한 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 처리액 공급장치는, 기판을 처리하는 처리조에 약액이 혼합 희석된 처리액을 공급하는 처리액 공급장치에 있어서, 약액 공급원과; 희석액 공급원과; 상기 약액 공급원과 희석액 공급원으로부터 각각의 공급라인을 통해 공급되는 약액과 희석액이 혼합되는 믹싱 탱크와; 상기 믹싱 탱크로부터 상기 처리조로 처리액을 공급하는 처리액 공급유닛;을 포함하며, 상기 믹싱 탱크는 상단부에 대하여 하단부가 축소된 단면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 처리액 공급장치에 있어서, 상기 믹싱 탱크의 하부는 단면적이 점차 축소 경사지게 형성된 테이퍼 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 믹싱 탱크의 하부는 단면적이 축소되도록 계단형으로 단차지게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 믹싱 탱크 내의 상기 약액과 희석액의 액면을 검출하도록 상기 믹싱 탱크에 설치되는 레벨 센서와; 상기 레벨 센서로부터 전송되는 검출신호에 대응하여 소정의 제어신호를 발생시키는 제어부와; 상기 제어부의 제어신호를 수용하여 상기 약액과 희석액이 유동하는 각각의 상기 공급라인을 개폐시키는 공급밸브;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 레벨 센서는, 상기 약액의 기설정된 공급 유량에 대응하는 상기 믹싱 탱크의 액면 높이에 설치되는 제 1 레벨 센서와; 상기 약액과 상기 희석액의 혼합 유량에 대응하는 상기 믹싱 탱크의 액면 높이에 설치되는 제 2 레벨 센서;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 희석액이 공급되는 상기 공급라인은 상기 믹싱 탱크의 하부에 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 처리액 공급유닛은, 상기 믹싱 탱크와 상기 처리조의 사이에 연통 설치되는 처리액라인과; 상기 처리액라인 상에 설치되는 정량펌프와; 상기 정량펌프의 하류에 설치되는 역류방지밸브;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 처리액 공급방법은, 기판을 처리하는 처리조에 약액을 혼합 희석하여 공급하는 처리액 공급방법에 있어서, 상기 약액 공급원으로부터 상기 믹싱 탱크에 기판 처리를 위한 약액을 먼저 공급한 후 상기 약액을 희석시키는 희석액을 상기 희석액 공급원으로부터 상기 믹싱 탱크에 공급하여, 혼합 희석된 처리액을 상기 처리액 공급유닛을 통하여 상기 처리조에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 처리액 공급방법에 있어서, 상기 희석액은 상기 믹싱 탱크의 하부에 연결된 상기 공급라인을 통하여 상기 믹싱 탱크에 공급되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 처리액 공급장치 및 이를 이용한 처리액 공급방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
아래의 실시예에서는 기판의 식각 또는 세정장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 일반적인 유체 용기 내로 공급되는 유체의 미소 유량을 제어하는 다른 종류의 장치에도 적용될 수 있다.
( 실시예 )
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 처리액 공급장치를 도시해 보인 개략적 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 믹싱 탱크의 개략적 단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 믹싱 탱크의 개략적 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 처리액 공급장치는, 식각 또는 세정공정 등에서 약액과 희석액을 일정 비율로 혼합한 처리액을 처리조(10)에 공급하기 위한 것으로, 약액 공급유닛(100), 희석액 공급유닛(200), 믹싱 탱크(300) 및 처리액 공급유닛(400)을 포함한다.
본 발명에 따른 처리액 공급장치는, 약액 공급유닛(100)과 희석액 공급유닛(200)으로부터 각각 공급되는 약액과 희석액을 믹싱 탱크(300)에서 혼합 희석시킨 후 처리액 공급유닛(400)을 통해 식각 또는 세정공정의 처리조(10)에 처리액을 공급한다.
약액 공급유닛(100)은, 약액 공급원(110)으로부터 약액 공급라인(120)을 통해 믹싱 탱크(300)로 약액을 공급한다. 약액 공급라인(120) 상에는 약액의 공급 유량을 조절하는 약액 공급밸브(130)가 설치된다. 식각 또는 세정공정 등에서 사용되 는 약액으로는 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H202) 또는 불산(HF) 등이 있다.
희석액 공급유닛(200)은, 희석액 공급원(210)으로부터 희석액 공급라인(220)을 통해 믹싱 탱크(300)로 희석액을 공급한다. 희석액 공급라인(220) 상에는 희석액의 공급 유량을 조절하는 희석액 공급밸브(230)가 설치된다. 식각 또는 세정공정 등에서 약액을 희석시키기 위해 사용되는 희석액으로는 탈이온수(Deionized Water, DIW) 등이 있다.
희석액 공급라인(220)은 믹싱 탱크(300)의 하부에 연결된다. 이는 믹싱 탱크(300)로 유입되는 희석액의 수압을 이용하여, 믹싱 탱크(300) 내의 약액과 희석액을 균일하게 혼합 희석시킴으로써, 처리액의 농도를 균일하게 유지하기 위함이다.
믹싱 탱크(300)는, 약액 공급원(110)과 희석액 공급원(210)으로부터 각각의 공급라인(120,220)을 통해 약액과 희석액을 공급받는다. 여기서, 믹싱 탱크(300)의 하단부는 상단부와 비교하여 상대적으로 작은 단면적을 가지도록 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 믹싱 탱크(300)의 하부는 단면적이 점차 축소 경사지게 형성된 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 믹싱 탱크(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부의 단면적이 축소되도록 계단형으로 단차지게 형성될 수도 있다. 이와 같이, 믹싱 탱크(300)의 하부를 상부에 대하여 축소된 단면적을 갖도록 형성하고 후술할 레벨 센서(310)를 이용하여 공급 약액의 액면을 검출함으로써, 믹싱 탱크(300)에 공급되는 약액의 유량을 미소 단위로 제어할 수 있게 된다.
믹싱 탱크(300)에는 공급된 약액과 희석액의 액면을 검출하도록 레벨 센서 (310)가 설치된다. 레벨 센서(310)는, 약액의 기설정된 공급 유량에 대응하는 믹싱 탱크(300)의 액면 높이에 설치된 제 1 레벨 센서(312)와, 약액과 희석액의 혼합 유량에 대응하는 믹싱 탱크(300)의 액면 높이에 설치된 제 2 레벨 센서(314)를 포함한다. 레벨 센서(310)는 약액 등의 액면을 검출하여 제어부(320)로 검출신호를 전송하고, 제어부(320)는 검출신호에 대응하여 소정의 제어신호를 발생시켜 공급라인(120,220) 상에 설치된 공급밸브(130,230)를 개폐 구동시켜 약액 및 희석액의 유량을 제어한다.
처리액 공급유닛(400)은, 믹싱 탱크(300)로부터 처리조(10)로 처리액을 공급하기 위한 것으로, 믹싱 탱크(300)와 처리조(10)의 사이에 연통 설치되는 처리액라인(410), 처리액을 일정량 펌핑하여 처리조(10)에 공급하도록 처리액라인(410) 상에 설치되는 정량펌프(420) 및 처리조(10)에 공급되는 처리액의 역류를 방지하도록 정량펌프(420)의 하류에 설치되는 역류방지밸브(430)를 포함한다.
그리고, 역류방지밸브(430)와 처리조(10) 사이의 처리액라인(410) 상에는 믹싱 탱크(300)로부터 처리조(10)로 공급되는 처리액이 저장되는 처리액 탱크(440)가 설치될 수 있다. 처리액 탱크(440)는 믹싱 탱크(300)로부터 공급된 처리액을 펌프(460)를 이용하여 처리조(10)에 공급한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 처리액 공급장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 처리액 공급방법의 공정 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 약액 공급원(110)으로부터 믹싱 탱크(300)에 기판 처리를 위한 약액을 먼저 공급한 후, 희석액을 희석액 공급원(210)으로부터 믹싱 탱크(300)에 공급한다.
먼저, 약액 공급밸브(130)를 개방하여 일정량의 약액을 믹싱 탱크(300)에 공급한다. 제 1 레벨 센서(312)를 이용하여 기설정된 약액의 공급 유량에 대응하는 액면의 높이까지 약액이 공급되었는가를 판단한다. 기설정된 약액의 유량이 공급되지 않았을 경우에는 약액 공급밸브(130)를 통해 믹싱 탱크(300)에 약액을 더 공급하고, 기설정된 유량만큼 약액이 공급된 경우에는 약액 공급밸브(130)를 폐쇄시킨다.
다음으로, 약액이 공급된 믹싱 탱크(300)에 희석액을 공급한다. 희석액 공급밸브(230)를 개방하여 일정량의 희석액을 믹싱 탱크(300)에 공급한다. 제 2 레벨 센서(314)를 이용하여 기설정된 희석액의 공급 유량에 대응하는 액면의 높이까지 희석액이 공급되었는가를 판단한다. 기설정된 희석액의 유량이 공급되지 않았을 경우에는 희석액 공급밸브(230)를 통해 희석액을 믹싱 탱크(300)에 더 공급하고, 기설정된 유량만큼 희석액이 공급된 경우에는 희석액 공급밸브(230)를 폐쇄시킨다.
상기와 같은 방법에 의하여 약액과 희석액이 믹싱 탱크(300)에 공급되면, 약액과 희석액은 일정한 비율로 혼합되어 희석된다. 희석된 처리액은 정량펌프(420)를 이용하여 일정량 펌핑되어 처리조(10)에 공급된다. 이 때, 정량펌프(420)가 기동된 후 기동시간을 체크하여, 일정 양의 처리액이 처리조(10)에 공급되는데 필요한 시간이 경과되었는가 여부를 판단하여 정량펌프(420)의 가동 여부를 결정하고, 이에 따라 처리액의 공급을 완료한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상단부에 대하여 하단부가 축소된 단면적을 가지도록 믹싱 탱크의 하부 구조를 개선하고, 이와 함께 레벨센서를 이용하여 공급 약액의 액면을 검출함으로써, 믹싱 탱크로 공급되는 약액의 미소 유량을 제어할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 희석액 공급라인을 믹싱 탱크의 하부에 연결하여, 희석액의 수압을 이용하여 약액과 희석액을 균일하게 혼합 희석시킴으로써, 처리조에 공급되는 처리액의 농도를 균일하게 유지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판을 처리하는 처리조에 약액이 혼합 희석된 처리액을 공급하는 처리액 공급장치에 있어서,
    약액 공급원과;
    희석액 공급원과;
    상기 약액 공급원과 상기 희석액 공급원으로부터 각각의 공급라인을 통해 공급되는 약액과 희석액이 혼합되며, 상단부에 대하여 하단부가 축소된 단면적을 가지도록 형성되는 믹싱 탱크와;
    상기 약액 공급원으로부터 상기 믹싱 탱크로 공급되는 약액의 기설정된 공급 유량에 대응하도록 상기 믹싱 탱크의 하단부에 설치되는 제 1 레벨 센서와;
    상기 믹싱 탱크에서 혼합 희석된 처리액을 상기 처리조로 공급하는 처리액 공급유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹싱 탱크의 하부는 단면적이 점차 축소 경사지게 형성된 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹싱 탱크의 하부는 단면적이 축소되도록 계단형으로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액과 상기 희석액의 기설정된 혼합 유량에 대응하도록 상기 믹싱 탱크의 상단부에 설치되는 제 2 레벨 센서와;
    상기 제 1 및 제 2 레벨 센서로부터 전송되는 검출신호에 대응하여 소정의 제어신호를 발생시키는 제어부와;
    상기 제어부의 제어신호를 수용하여 상기 약액과 희석액이 공급되는 각각의 상기 공급라인을 개폐시키는 공급밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 희석액이 공급되는 상기 공급라인은 상기 믹싱 탱크의 하부에 연결되는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급유닛은,
    상기 믹싱 탱크와 상기 처리조의 사이에 연통 설치되는 처리액라인과;
    상기 처리액라인 상에 설치되는 정량펌프와;
    상기 정량펌프의 하류에 설치되는 역류방지밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급장치.
  8. 기판을 처리하는 처리조에 약액을 혼합 희석하여 공급하는 처리액 공급방법에 있어서,
    약액 공급원으로부터 믹싱 탱크로 기판 처리를 위한 약액을 공급하고, 희석액 공급원으로부터 상기 믹싱 탱크로 상기 약액의 공급량을 초과하는 양의 희석액을 공급하고, 상기 믹싱 탱크에서 상기 약액과 상기 희석액이 혼합된 처리액을 처리액 공급유닛을 통하여 처리조에 공급하며,
    상기 믹싱 탱크는 상단부에 대하여 하단부가 축소된 단면적을 가지도록 형성되고, 상기 믹싱 탱크로 공급된 상기 약액은 축소된 단면적을 가지는 상기 믹싱 탱크의 하단부에 채워지는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 희석액은 상기 믹싱 탱크의 하부에 연결된 공급라인을 통하여 상기 믹싱 탱크에 공급되는 것을 특징으로 하는 처리액 공급방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 약액의 기설정된 공급량에 대응하는 상기 믹싱 탱크 상의 위치에 설치된 제 1 레벨 센서를 이용하여 상기 믹싱 탱크의 하단부에 공급된 상기 약액의 액면 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 약액과 상기 희석액의 기설정된 혼합 유량에 대응하는 상기 믹싱 탱크 상의 위치에 설치된 제 2 레벨 센서를 이용하여 상기 약액과 상기 희석액이 혼합된 상기 처리액의 액면 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
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