KR20060095640A

KR20060095640A - 약액 혼합 공급 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060095640A
Application number: KR1020050016418A
Authority: KR
Inventors: 안두근; 박평재
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-01

Abstract

본 발명은 황산, 과산화수소, 초순수 혼합액에 불산(HF)을 미소용량 첨가할 수 있는 반도체 제조 공정의 약액 혼합 공급 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 약액 혼합 공급 장치는 적어도 2개의 약액들과 초순수가 일정 비율로 혼합되는 혼합탱크; 및 상기 혼합탱크에 특정약액을 PPM 단위로 공급하기 위한 미소량 공급부를 포함하되; 상기 미소량 공급부는 특정약액이 채워지는 제1정량탱크; 상기 제1정량탱크에 저장된 특정약액을 일정량 펌핑하는 제1정량펌프; 기설정된 용량만큼 초순수가 채워지는 그리고 상기 제1정량펌프를 통해 상기 특정약액이 첨가되어 상기 초순수에 상기 특정약액이 일정 비율로 희석되는 제2정량탱크; 및 상기 제2정량탱크에 저장된 희석액을 일정량 펌핑하여 상기 혼합탱크로 공급하는 제2정량펌프를 포함한다. 이러한 장치에 의하면, 2개 이상의 약액들이 혼합된 혼합액에 미소량의 특정약액을 정량 공급할 수 있다.

Description

약액 혼합 공급 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR LIQUID MIXING SUPPLY}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약액 혼합 공급 장치(100)의 구성도;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약액 혼합 비율을 보여주는 표;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약액 혼합 공급 장치에서의 약액 혼합 과정을 보여주는 플로우 챠트;

도 4는 반도체 스핀 에쳐 공정의 약액 혼합 공급 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 혼합탱크

130 : 미소량 공급부

132 : 제1정량탱크

134 : 제1정량펌프

136 : 제2정량탱크

138 : 제2정량펌프

본 발명은 반도체 제조 공정의 약액 혼합 공급 장치에 관한 것으로, 특히 황산, 과산화수소, 초순수 혼합액에 불산(HF)을 미소량 첨가할 수 있는 반도체 제조 공정의 약액 혼합 공급 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서, 반도체 소자의 고집적화에 따라 식각 및 세정 공정의 중요성은 점점 가속화되고 있다. 파티클 관리기준이 보다 엄격해지고 유기물, 무기물, 금속 오염과 같은 미세오염에 대한 세정공정의 최저고하가 절실히 요구되고 있는 것이 현재의 추세이다. 현재 식각 및 세정 공정에 사용되고 있는 화학용액(약액)은 그 종류가 다양해지고 있으며, 효율적이고 최적화된 공정을 위하여 여러 화학용액을 혼합하여 사용하고 있다.

따라서, 반도체 장치 제조 설비에는 각각의 약액 공급에 따른 특정 조건 및 관리가 요구되며, 특히 여러 종류의 약액을 혼합하여 공급하는 약액 혼합 공급 장치에 있어서는, 각각의 약액이 일정 비율로 혼합되는 것과 이들 혼합에 따른 농도 관계 및 공급량 등의 정밀한 제어가 요구된다.

도 4는, 반도체 스핀 에쳐 공정에서 황산, 과산화수소, 초순수, 불산을 일정한 비율(황산:과산화수소:초순수:불산=3:7:50:85PPM)로 혼합하여 처리부로 공급하기 위한 장치를 개략적으로 보여주는 것이다. 약액 혼합 공급 장치(10)는 각각의 약액 공급부(12a-12d)와 혼합탱크(14) 사이의 공급관(16)상에 설치된 각각의 유량 조절 수단(18)(유량센서, 밸브 등으로 구성됨)을 제어하여 상기 혼합 탱크(14)로 초순수, 황산, 과산화수소 및 불산을 정량 공급하게 된다.

이러한, 기존의 약액 혼합 공급 장치(10)는 초순수와 황산 그리고 과산화수소과 같은 많은 유량을 공급하고자 하는 경우에는 일반적인 유량 조절 수단을 통해서 정량 공급이 가능하다. 하지만, 불산과 같은 경우에는, 그 공급량이 85PPM(유량으로는 1.7cc)으로 극히 미소량이기 때문에 일반적인 유량 조절 수단을 가지고는 정밀한 정량 공급에 어려움을 갖고 있다.

이처럼, 기존의 약액 혼합 공급 장치는 적어도 2개 이상의 약액들이 혼합된 혼합액에 특정약액을 미소량 첨가하는데 있어서 정밀도 및 재현성에 문제를 갖고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적어도 2개 이상의 약액들이 혼합된 혼합액에 미소량의 특정약액을 정량 공급할 수 있는 새로운 형태의 약액 혼합 공급 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위한 본 발명의 약액 혼합 공급 장치는 적어도 2개의 약액들과 초순수가 일정 비율로 혼합되는 혼합탱크; 및 상기 혼합탱크에 특정약액을 PPM 단위로 공급하기 위한 미소량 공급부를 포함하되; 상기 미소량 공급부는 특정약액이 채워지는 제1정량탱크; 상기 제1정량탱크에 저장된 특정약액을 일 정량 펌핑하는 제1정량펌프; 기설정된 용량만큼 초순수가 채워지는 그리고 상기 제1정량펌프를 통해 상기 특정약액이 첨가되어 상기 초순수에 상기 특정약액이 일정 비율로 희석되는 제2정량탱크; 및 상기 제2정량탱크에 저장된 희석액을 일정량 펌핑하여 상기 혼합탱크로 공급하는 제2정량펌프를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 약액 공급 장치는 상기 초순수에 희석된 특정약액의 비율(상기 희석액의 상기 특정약액 농도)에 따라서 상기 혼합탱크에 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하여 상기 제2정량펌프를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 특정약액은 불산이고, 상기 약액들은 과산화수소와 황산을 포함한다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위한 본 발명의 약액 혼합 공급 방법은 혼합탱크에 적어도 2개의 약액들과 초순수를 일정 비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합탱크에 특정약액을 미소량 혼합하는 단계를 포함하되; 상기 미소량 혼합 단계는 상기 특정약액을 초순수에 희석하는 단계; 상기 특정약액이 희석된 초순수(상기 희석액)를 상기 혼합탱크에 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 특정약액이 희석된 초순수를 상기 혼합탱크에 공급하는 단계는 상기 초순수에 희석된 특정약액의 비율에 따라서 상기 혼합탱크에 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하는 단계와; 상기 설정된 유량만큼 유량제어수단을 통해 상기 혼합탱크에 희석액을 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 유량제어수단은 정량펌프이다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위한 본 발명의 약액 혼합 공급 방법은 혼합탱크에 적어도 2개의 약액들과 초순수를 일정 비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합탱크에 특정약액을 미소량 혼합하는 단계를 포함하되; 상기 미소량 혼합 단계는 제1정량탱크에 상기 특정약액을 저장하는 단계; 제2정량탱크에 초순수를 기설정된 용량만큼 저장하는 단계; 상기 제1정량탱크에 저장된 특정약액을 상기 제2정량탱크로 공급하여 상기 초순수에 특정약액을 10 : 1 이상의 비율로 희석하는 단계; 상기 제2정량탱크에 저장된 희석액을 일정량 펌핑하여 상기 혼합탱크로 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정량탱크에서 상기 제2정량탱크로 공급되는 상기 특정약액은 제1정량펌프를 통해 일정한 용량만큼 공급된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 희석액을 상기 혼합탱크로 공급하는 단계는 상기 초순수에 희석된 특정약액의 비율에 따라서 상기 혼합탱크로 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하고, 그 설정된 유량만큼 제2정량펌프를 통해 공급된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 약액 혼합 공급 장치(100)는 식각(스핀 에 쳐, spin etcher) 또는 세정(wet station)공정에서 순수와 약액들을 일정비율로 혼합한 처리액을 처리장치로 공급하기 위한 것이다.

상기 약액 혼합 공급 장치(100)는 혼합탱크(110)와 미소량 공급부(130)를 포함한다.

상기 혼합탱크(110)에는 황산, 과산화수소, 초순수 그리고 불산이 일정한 비율로 혼합된다. 본 실시예에서는 도 2의 표에서와 같은 혼합 비율로 약액들이 혼합될 수 있다.

상기 황산과 과산화수소 그리고 초순수는 각각의 소스부(112a,112b,112c)와 연결되는 공급관(114)을 통해 혼합탱크(110)로 공급된다. 상기 혼합탱크(110)로 공급되는 약액들(황산, 과산화수고, 초순수)의 유량 조절은 각 공급관(114)에 설치된 유량제어밸브(116a)와 유량계(116b)를 통해 이루어진다. 미설명부호 118은 순환라인, 118a는 순환용펌프, 118b는 약액 농도계이다.

한편, 상기 불산은 상기 미소량 공급부(130)를 통해 상기 혼합탱크(110)로 공급된다.

상기 미소량 공급부(130)는 미소량의 불산(PPM 단위)을 상기 혼합탱크(110)에 정량 공급하기 위한 것으로, 제1정량탱크(132), 제2정량탱크(136), 제1정량펌프(134), 제2정량펌프(138) 그리고 제어부(140)를 포함한다.

상기 제1정량탱크(132)에는 상기 불산 소스부(112d)로부터 제공받은 불산이 채워진다. 상기 불산 소스부(112d)로부터 제공받는 불산은 원액 50%가 함유된 것이다. 상기 제2정량탱크(136)에는 초순수가 기설정된 용량만큼 채워진다. 상기 제1정 량펌프(134)는 제1정량탱크(132)의 불산을 일정량 펌핑하여 상기 제2정량탱크(136)로 공급한다. 상기 제2정량탱크(136)에는 초순수에 소량의 불산이 혼합된 희석액이 만들어진다. 상기 제2정량탱크(136)에는 상기 초순수와 상기 불산의 혼합을 위해 순환라인(137)이 연결 설치된다. 상기 제2정량펌프(138)는 상기 제2정량탱크(136)에 저장된 희석액을 일정량 펌핑하여 상기 혼합탱크(110)로 공급한다. 여기서, 상기 제어부(140)는 상기 초순수에 희석된 불산의 비율(상기 희석액의 상기 불산의 농도)에 따라서 상기 혼합탱크(110)에 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하여 상기 제2정량펌프(138)를 제어하게 된다.

이러한 구성을 갖는 약액 혼합 공급 장치(100)는 혼합탱크(110)에 불산을 PPM 단위로 정밀 공급할 수 있는 것이다.

상기한 본 발명의 약액 혼합 공급 장치를 이용한 약액 혼합 공급 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 약액 혼합 방법은 (a) 상기 혼합탱크(110)에 황산과 과산화수소 그리고 초순수를 일정 비율(도 2의 표 참고)로 혼합하는 단계(s10)와, (b) 상기 혼합탱크(110)에 불산을 미소량 혼합하는 단계(s20)를 포함한다. 상기 (a) 단계와 (b)단계는 뒤바뀔 수 있다.

상기 (a)단계(s10)는, 상기 황산과 과산화수소 그리고 초순수가 일정 비율에 맞는 유량만큼 각각의 소스부(112a,112b,112c)와 연결되는 공급관(114)을 통해 혼합탱크(110)로 공급된다. 상기 혼합탱크(110)는 20L 정량을 갖는다. 따라서, 상기 혼합탱크(110)에는 황산 1000cc, 과산화수소 2333,3cc 그리고 초순수 16,665cc가 공급된다. 상기 혼합탱크(110)로 공급되는 약액들(황산, 과산화수고, 초순수)의 유량은 각 공급관(114)에 설치된 유량제어밸브(116a)와 유량계(116b)를 통해 조절된다.

상기 (b)단계(s20)는, 도 2의 표에서과 같이 20L의 혼합탱크에 85PPM의 불산(유량으로 계산하면 1.7cc)을 추가 혼합하기 위한 것으로, 상기 불산은 상기 미소량 공급부(130)를 통해 상기 혼합탱크(110)로 공급된다. 상기 (b)단계는 다음과 같다. 먼저, (c) 상기 제1정량탱크(132)에는 농도 50%의 불산이 채워진다(s22). (d) 상기 제2정량탱크(136)에는 초순수 850cc가 채워지며 정량 확인은 레벨 센서(136a)로 설정을 한다(s24). (e) 상기 제1정량탱크(132)의 불산 17cc(불산 농도가 50%임으로 실제 불산 원액은 8.5cc임)를 제1정량펌프(134)를 통해 상기 제2정량탱크(136)로 공급하여 상기 제2정량탱크(136)의 불산과 초순수 비율을 1:100으로 혼합한다(s26). (f)상기 제2정량탱크(136)에서 혼합된 희석액(불산과 초순수 비율이 1:100)은 상기 제2정량펌프(138)를 이용하여 상기 혼합탱크(110)로 공급한다(s28). 상기 제어부(140)는 상기 초순수에 희석된 불산의 비율에 따라서 상기 혼합탱크(110)로 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하고, 그 설정된 유량만큼 제2정량펌프(138)를 통해 공급하게 된다. 이때, 상기 혼합탱크(110)로 공급되는 희석액의 유량은 170cc이며, 상기 혼합탱크(110)에는 불산 1.7cc가 공급되게 된다. 만약, 상기 제2정량탱크(136)에서의 불산과 초순수의 혼합비율이 1:50이면 상기 혼합탱크에는 85cc의 희석액이 공급될 것이다. 이러한 과정을 거쳐, 불산은 상기 미소량 공급부를 통해 계량된 비율만큼 혼합탱크(16)로 공급될 수 있다.

최종적으로, 상기 혼합탱크에는 불산 1.7cc, 황산 1000cc, 과산화수소 2333.3cc 그리고 초순수는 16,665cc+168.3cc가 혼합된다. 상기 희석액을 공급하는 과정에서 추가되는 초순수의 유량만큼 상기 초순수의 공급량을 가감할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 약액 혼합 공급 장치 및 그 방법은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서, 본 발명에 따른 약액 혼합 공급 장치 및 그 방법은 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 적어도 2개 이상의 약액들이 혼합된 혼합액에 미소 용량의 특정약액을 정확하게 공급할 수 있으며, 정량 공급이 항상 일정하게(재현성) 유지할 수 있다.

Claims

약액 혼합 공급 장치에 있어서:

적어도 2개의 약액들과 초순수가 일정 비율로 혼합되는 혼합탱크; 및

상기 혼합탱크에 특정약액을 PPM 단위로 공급하기 위한 미소량 공급부를 포함하되;

상기 미소량 공급부는

특정약액이 채워지는 제1정량탱크;

상기 제1정량탱크에 저장된 특정약액을 일정량 펌핑하는 제1정량펌프;

기설정된 용량만큼 초순수가 채워지는 그리고 상기 제1정량펌프를 통해 상기 특정약액이 첨가되어 상기 초순수에 상기 특정약액이 일정 비율로 희석되는 제2정량탱크;

상기 제2정량탱크에 저장된 희석액을 일정량 펌핑하여 상기 혼합탱크로 공급하는 제2정량펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 약액 혼합 공급 장치는

상기 초순수에 희석된 특정약액의 비율(상기 희석액의 상기 특정약액 농도)에 따라서 상기 혼합탱크에 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하여 상기 제2정량펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 특정약액은 불산이고,

상기 약액들은 과산화수소와 황산을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 장치.
약액 혼합 공급 방법에 있어서:

혼합탱크에 적어도 2개의 약액들과 초순수를 일정 비율로 혼합하는 단계;

상기 혼합탱크에 특정약액을 미소량 혼합하는 단계를 포함하되;

상기 미소량 혼합 단계는

상기 특정약액을 초순수에 희석하는 단계;

상기 특정약액이 희석된 초순수(상기 희석액)를 상기 혼합탱크에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.
제4항에 있어서,

상기 특정약액이 희석된 초순수를 상기 혼합탱크에 공급하는 단계는

상기 초순수에 희석된 특정약액의 비율에 따라서 상기 혼합탱크에 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하는 단계와;

상기 설정된 유량만큼 유량제어수단을 통해 상기 혼합탱크에 희석액을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.
제5항에 있어서,

상기 유량제어수단은 정량펌프인 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.
제4항에 있어서,

상기 특정약액은 불산이고,

상기 약액들은 과산화수소와 황산을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.
약액 혼합 공급 방법에 있어서:

혼합탱크에 적어도 2개의 약액들과 초순수를 일정 비율로 혼합하는 단계;

상기 혼합탱크에 특정약액을 미소량 혼합하는 단계를 포함하되;

상기 미소량 혼합 단계는

제1정량탱크에 상기 특정약액을 저장하는 단계;

제2정량탱크에 초순수를 기설정된 용량만큼 저장하는 단계;

상기 제1정량탱크에 저장된 특정약액을 상기 제2정량탱크로 공급하여 상기 초순수에 특정약액을 10 : 1 이상의 비율로 희석하는 단계;

상기 제2정량탱크에 저장된 희석액을 일정량 펌핑하여 상기 혼합탱크로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.
제8항에 있어서,

상기 제1정량탱크에서 상기 제2정량탱크로 공급되는 상기 특정약액은 제1정량펌프를 통해 일정한 용량만큼 공급되는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.
제8항에 있어서,

상기 희석액을 상기 혼합탱크로 공급하는 단계는

상기 초순수에 희석된 특정약액의 비율에 따라서 상기 혼합탱크로 공급되어야할 희석액의 유량을 설정하고, 그 설정된 유량만큼 제2정량펌프를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 약액 혼합 공급 방법.