KR100587682B1

KR100587682B1 - 케미컬 공급 장치 및 그에 따른 공급방법

Info

Publication number: KR100587682B1
Application number: KR1020040038158A
Authority: KR
Inventors: 최대용; 송경수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: KR20050112753A; US20050263184A1

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 처리장치에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 장치 및 그에 따른 공급방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 케미컬 공급장치는, 케미컬을 수용하는 제1저장용기 및 제2저장용기와, 상기 제1 및 제2저장용기에 각각 연결된 배관들이 비었는지 여부를 감지하는 제1 및 제2감지센서와, 상기 제1 및 제2저장용기에 각각 연결된 배관들과 상기 처리장치에 연결된 배관을 선택적으로 연결시켜, 상기 제1 및 제2저장용기의 케미컬이 상기 처리장치에 선택적으로 공급되도록 하는 3방향 밸브와, 상기 제1 및 제2감지센서의 출력에 따라 상기 3방향 밸브를 제어하는 제어부와, 상기 3방향 밸브와 상기 처리장치를 연결하는 배관 상에 설치되어 케미컬의 유동압을 제공하는 펌프와, 케미컬의 기포를 제거하기 위한 제1트랩탱크 및 제2트랩탱크를 구비함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 케미컬 교체에 따른 로스 타임을 줄일 수 있으며, 연속적인 케미컬 공급이 가능해진다.

케미컬, 3방향밸브, 교체, 센서, 펌프

Description

케미컬 공급 장치 및 그에 따른 공급방법{Chemical liquid feeding apparatus and method for feeding therefore}

도 1은 종래의 케미컬 공급장치의 개략적인 구조를 보인 단면도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 공급장치의 개략적인 구조를 보인 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 제1저장용기 120 : 제2저장용기

130 : 드레인 부 116 : 제어부

126 : 3방향 밸브 140 : 처리장치

113,114 : 감지센서

본 발명은 케미컬 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 반도체 제조 공정에 사용되는 케미컬을 사용하는 처리장치에 지속적으로 케미컬을 공급할 수 있는 케미컬 공급 장치에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 메모리 등과 같은 반도체 소자의 기능도 비약적으로 발전하고 있다. 최근의 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 공정 및 제조 시스템(장비)도 다양한 형태로 발전되고 있는 추세이다.

특히, 하이 퍼포먼스 디바이스를 사용자들이 요구함에 따라 그러한 반도체 소자를 제조하는 제조 장비의 기능이나 동작 퍼포먼스는 매우 중요하게 대두되고 있다.

일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입 및 금속증착 등의 공정을 반복적이고 선택적으로 수행하여 회로패턴을 형성함에 의하여 이루어진다.

이러한 각 공정이 수행되는 반도체 장치의 제조설비에는, 회로패턴의 형성에 요구되는 메인 또는 소스로서 각종의 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 장치가 필수적으로 설치된다. 이러한 케미컬 공급장치는 각종 밸브 및 케미컬 공급관 등으로 구성된다. 그리고, 이들 케미컬의 공급은 그 공급량, 공급 압력, 온도 상태, 농도 상태 등의 공정 조건의 제약을 받게 된다.

특히, 반도체를 제조하는 과정 중 반도체 칩이 외부의 공기나 습기에 노출되는 것을 방지하기 위하여 폴리마이드(polymide) 물질을 반도체 칩 상부에 도포하는 공정이 있는 데, 이때에도 케미컬 공급장치가 필수적으로 사용된다.

이러한 케미컬 공급장치에 사용되는 케미컬인 폴리마이드 물질은 픽스(pix)라는 화학 물질을 일반적으로 포함하고 있기 때문에 일반적으로 점도가 약 1000cp(여기서, cp는 점도 표시 단위임)이상으로 매우 높다. 여기서, 점도가 1000cp 이상인 케미컬을 고점도(High Viscosity) 케미컬이라고 한다.

도 1은 종래의 고점도 케미컬 공급장치의 구조를 보인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 케미컬 공급장치는, 폴리마이드와 같은 고점도 케미컬을 수용하기 위한 하나의 저장용기(10)와, 상기 저장용기(10)의 내부로 질소가스(N₂)를 공급하기 위한 가스공급부(50)와, 상기 저장용기(10)의 내부에 수용되어 있는 케미컬을 처리장치(40)로 공급하기 위한 케미컬 공급배관과, 상기 케미컬의 기포를 제거하기 위한 트랩 탱크(trap tank,12) 및 발생된 기포를 배출하기 위한 드레인부(30)와, 상기 케미컬에 유동압을 제공하는 펌프(18)로 구성되어진다. 또한, 상기 공급배관의 상태를 검출하는 감지센서(14)를 구비한다. 또한, 상기 감지센서(14)의 출력신호(INPUT A)에 의해 케미컬 공급을 중단하고 저장용기(10) 교체 작업 등을 제어하기 위한 보드(16)를 구비한다.

여기서 미 설명된 부호들(11,15)은 각 배관들의 밸브를 나타낸다.

상기와 같은 종래의 케미컬 공급장치는, 저장용기(10)의 내부에 케미컬이 저 장되어 있는 상태에서, 가스 공급부(50)을 통하여 저장용기(10)의 내측에 질소가스(N₂)를 계속 공급하며 저장용기(10)를 가압하는 상태에서 상기 케미컬이 이송배관을 통하여 처리장치(40)에 공급되게 된다.

상기와 같은 케미컬 공급장치에서는 한 개의 저장용기를 사용함으로 인하여 저장용기에 수용되어 있는 케미컬이 다 소진된 경우에는 장치를 멈추고 저장용기를 교체해야한다. 이러한 저장용기의 교체작업은 5분 내지 15분 정도 소요되며 교체 후에는 교체시 발생된 기포를 제거하기 위한 드레인(drain)작업이 다시 5분 내지 15분 정도 소요되기 때문에 로스 타임(loss time)이 많이 발생되게 된다. 이러한 교체작업은 케미컬 사용량의 증가에 따라 더욱더 늘어나게 되며 이에 따른 손실 또한 비례하여 증가되고 있다.

또한, 케미컬을 공급하지 못하는 로스 타임으로 인해 반도체 소자의 불량이 유발되어 생산량이 감소되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 극복할 수 있는 케미컬 공급장치 및 공급방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 설비의 로스 타임을 줄일 수 있는 케미컬 공급장치 및 공급방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 케미컬의 공급과정에서 케미컬 공급의 중단이 없 이 연속적인 공급이 가능한 케미컬 공급장치 및 공급방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 불량을 최소화하여 생산량을 늘릴 수 있는 케미컬 공급장치 및 공급방법을 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 처리장치에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 장치는, 케미컬을 수용하는 제1저장용기 및 제2저장용기와, 상기 제1 및 제2저장용기에 각각 연결된 배관들이 비었는지 여부를 감지하는 제1 및 제2감지센서와, 상기 제1 및 제2저장용기에 각각 연결된 배관들과 상기 처리장치에 연결된 배관을 선택적으로 연결시켜, 상기 제1 및 제2저장용기의 케미컬이 상기 처리장치에 선택적으로 공급되도록 하는 3방향 밸브와, 상기 제1 및 제2감지센서의 출력에 따라 상기 3방향 밸브를 제어하는 제어부와, 상기 3방향 밸브와 상기 처리장치를 연결하는 배관 상에 설치되어 케미컬의 유동압을 제공하는 펌프와; 상기 제1저장용기와 상기 3방향 밸브를 연결하는 배관 상에 설치되어 케미컬의 기포를 제거하기 위한 제1트랩탱크 및 상기 제2저장용기와 상기 3방향 밸브를 연결하는 배관상에 설치되어 케미컬의 기포를 제거하기 위한 제2트랩탱크를 구비함을 특징으로 한다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조를 위한 처리장치에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 방법은, 제1저장용기에서 케미컬이 상기 처리장치에 공급되는 단계와, 제1감지센서에서 상기 제1저장용기에 연결된 배관이 비었음을 감지하여 출력신호를 출력하는 단계와, 상기 제1감지센서의 출력에 응답하여, 상기 제1저장용기와 연결된 배관을 막고 상기 처리장치에 연결된 배관이 제2저장용기와 연결된 배관에 연결되도록 3방향 밸브를 제어하는 단계와, 상기 제2저장용기에서 케미컬이 상기 처리장치에 공급됨과 동시에 상기 제1저장용기를 교체하는 단계와, 제2감지센서에서 상기 제2저장용기와 연결된 배관이 비었음을 감지하는 출력신호에 의해 다시 제1저장용기에서 상기 처리장치로 케미컬이 공급되는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

삭제

상기 케미컬은 고점도 케미컬일 수 있으며, 상기 제1 및 제2저장용기에서 케미컬이 상기 처리장치로 공급되기 전에 상기 케미컬의 기포를 제거하는 단계를 각각 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 장치적ㆍ방법적 구성에 따르면, 케미컬 교체에 따른 로스 타임을 줄일 수 있으며, 생산성 향상에 기여할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 공급장치의 구조를 보인 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 공급 장치는 제1저장용기(110), 제2저장용기(120), 제1감지센서(114), 제2감지센서(124), 3방향밸브(3-way valve,126), 펌프(118) 및 제어부(116)를 구비한다. 또한, 제1트랩 탱크(112), 제2트랩탱크(122), 가스공급부(150), 이들 각각을 연결하는 배관(113,123,A,B,C,117,127) 및 상기 배관들(113,123,A,B,C,117,127)에 설치된 각종 밸브(111,121,115,125) 등을 구비한다.

상기 제1저장용기(110) 및 제2저장용기(120)는 케미컬을 저장한다. 상기 제1저장용기(110) 및 제2저장용기(120)에는 각각 가스가 공급되는 가스 공급부(150)와 배관을 통하여 연결되어 있으며, 상기 처리장치(140)와는 케미컬을 공급하기 위한 공급배관(113,123)이 연결되어 있다. 상기 케미컬은 고점도 케미컬 일 수 있으며, 상기 가스는 질소 가스 일 수 있다.

상기 제1감지센서(114) 및 제2감지센서(124)는 상기 공급 배관(113,123)에 각각 설치되어 상기 공급 배관(113,123)을 통해 공급되는 케미컬의 양을 측정하여 상기 공급배관(113,123)중의 어느 하나가 비었을 경우에 이를 감지하여 제어부(116)로 신호를 출력한다.

상기 제어부(116)는 상기 제1감지센서(114)의 출력신호(INPUT A) 또는 제2감지센서(124)의 출력신호(INPUT B)를 토대로 하여 상기 3방향 밸브(126)를 제어한다. 또한, 케미컬 공급을 위해 모든 밸브(111,121,115,125) 및 펌프(118)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제어부(116)에는 상기 제1감지센서(114) 또는 제2감지센서(124)에서 상기 공급배관들(113,123)이 비었음을 알리는 출력신호(INPUT A,INPUT B)에 응답하는 경보장치(미도시)가 더 구비될 수 있다.

상기 제1트랩탱크(112) 및 제2트랩탱크(122)에는 상기 공급 배관들(113,123)을 통하여 케미컬이 공급되며 상기 3방향 밸브(126)로 공급배관(A,B)을 통하여 케미컬을 전달한다. 상기 제1트랩탱크(112) 및 제2트랩탱크(122)는 상기 케미컬의 기포를 제거하기 위해 설치된 것이며, 상기 케미컬을 임시로 저장하는 역할도 수행한다. 상기 제1트랩탱크(112) 및 제2트랩탱크(122)에서의 기포는 드레인 밸브(115,125) 및 드레인 배관(117,127)을 통하여 드레인부(130)로 배출된다.

상기 3방향 밸브(126)는 상기 제어부(116)에 의해 제어되며, 상기 제1트랩탱크(112) 및 제2트랩탱크(122)에 각각 연결된 공급배관들(A,B)과 상기 처리장치(140)에 연결된 공급배관(C)을 선택적으로 연결하도록 구성된다.

상기 펌프(118)는 상기 3방향 밸브(126)와 상기 처리장치(140)를 연결하는 배관(C) 상에 설치되어 케미컬의 유동압을 제공한다. 즉, 가스 공급부(150)에서 배관(119)을 통해 공급되는 가스에 의해 가압되어 케미컬에 유동압을 형성토록 하여 공정챔버에서 요구하는 수준의 케미컬 공급압력과 공급량이 조절되도록 한다.

상기 가스 공급부(150)에서는 상기 제1저장용기(110), 제2저장용기(120) 및 펌프(118)에 가스를 공급함에 의해 압력을 가하여 케미컬이 처리장치(140)로 쉽게 공급되도록 한다.

상기 저장용기(110,120)에서부터 상기 처리장치(140)에 공급되는 케미컬은 공급과정에서 공급배관상에 필터(미도시)를 설치하여 상기 필터에 의해 필터링되어 공급되도록 할 수 있다.

상기한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 케미컬 공급장치의 동작은 다음과 같다.

먼저, 상기 가스 공급부(150)를 통해 상기 제1저장용기(110)로 가해지는 질소가스의 압력에 의해, 상기 제1저장용기(110)에 저장된 케미컬이 상기 공급배관(113)을 통해 공급된다.

상기 공급배관(113)으로 공급되는 케미컬은 상기 제1트랩탱크(112)에 일시적으로 저장된다. 상기 제1트랩탱크(112)에서는 상기 케미컬의 기포를 제거하며 제거된 기포를 드레인 배관(117)에 설치된 드레인 밸브(115)를 조절하여 드레인부(130)로 배출되도록 한다.

상기 기포가 제거된 케미컬은 공급배관(B)을 통하여 3방향 밸브(126)에 의해 연결되는 공급 배관(C)으로 공급된다. 상기 케미컬은 상기 펌프(118)에 의하여 펌핑되어 처리장치(140)로 공급된다. 여기서, 상기 3방향 밸브(126)는 상기 공급 배관(B)과 처리장치(140)에 연결된 공급배관(C)을 연결한 상태로 되어 있다.

케미컬의 계속적인 공급으로 인하여, 제1저장용기(110)의 케미컬이 모두 공급되어 제1저장용기(110) 및 공급배관(113)이 비워지게 되면, 상기 공급배관(113)에 설치되어 있는 제1감지센서(114)에서는 상기 공급 배관(113)이 비었음을 알리는 출력신호(INPUT A)를 제어부(116)로 출력하게 된다.

상기 제어부(116)에서는 상기 3방향 밸브(126)를 제어하여 상기 공급배관(B)와 공급배관(C)의 연결을 해제하고, 공급배관(A)과 공급배관(C)을 연결시켜, 제2저장용기(120)의 케미컬이 상기 처리장치(140)으로 공급되도록 제어한다.

상기 제2저장용기(120)에서의 케미컬 공급동작 동안에 제1저장용기(110)는 케미컬이 채워진 새로운 저장용기로 교체되거나 케미컬이 보충된다.

상기 제2저장용기(120)에서의 케미컬 공급동작은 상기 제1저장용기(110)에서의 케미컬 공급동작과 유사 또는 동일하다. 따라서, 케미컬의 공급이 중단됨이 없이 연속적으로 이루어지며, 로스 타임을 줄이는 것이 가능해진다.

이후에 계속적인 케미컬 공급으로 인해 상기 제2저장용기(120)가 비워지게 되면, 상기 공급 배관(123)에 설치되어 있는 제2감지센서(124)에서는 상기 공급 배관(123)이 비었음을 알리는 출력신호(INPUT B)를 제어부(116)로 출력하게 된다.

상기 제어부(116)에서는 상기 제2감지센서(124)의 출력신호(INPUT B)에 응답하여 상기 3방향 밸브(126)를 제어하여 다시 공급 배관(B)와 공급배관(C)를 연결시켜 상기 교체되거나 보충된 제1저장용기(110)에서 케미컬이 공급되도록 한다.

이러한 연속적인 반복동작에 의하여 케미컬이 중단됨이 없이 계속적으로 공급되도록 하는 것이 가능하다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. 예컨대, 상기 장치의 구성요소는 추가되거나 감축될 수 있으며, 등가의 기능을 하는 구성으로 대체될 수 있음은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 케미컬을 공급함에 있어, 케미컬의 공급과정에서 중단이 없이 연속적인 공급이 가능하도록 함에 의하여, 케미컬 저장용기 교체에 따른 로스 타임을 줄일 수 있으며, 이로 인하여 발생될 수 있는 불량을 최소화 또는 방지할 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.

Claims

(삭제)
(삭제)
반도체 소자 제조를 위한 처리장치에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 장치에 있어서:

케미컬을 수용하는 제1저장용기 및 제2저장용기와;

상기 제1 및 제2저장용기에 각각 연결된 배관들이 비었는지 여부를 감지하는 제1 및 제2감지센서와;

상기 제1 및 제2저장용기에 각각 연결된 배관들과 상기 처리장치에 연결된 배관을 선택적으로 연결시켜, 상기 제1 및 제2저장용기의 케미컬이 상기 처리장치에 선택적으로 공급되도록 하는 3방향 밸브와;

상기 제1 및 제2감지센서의 출력에 따라 상기 3방향 밸브를 제어하는 제어부와;

상기 3방향 밸브와 상기 처리장치를 연결하는 배관 상에 설치되어 케미컬의 유동압을 제공하는 펌프와;

상기 제1저장용기와 상기 3방향 밸브를 연결하는 배관 상에 설치되어 케미컬의 기포를 제거하기 위한 제1트랩탱크 및 상기 제2저장용기와 상기 3방향 밸브를 연결하는 배관상에 설치되어 케미컬의 기포를 제거하기 위한 제2트랩탱크를 구비함을 특징으로 하는 케미컬 공급장치.
제3항에 있어서,

상기 케미컬 공급 장치는, 상기 제1 및 제2저장용기와 펌프에 압력을 가하여 케미컬의 공급이 쉽도록 하기 위한 가스 공급부를 더 구비함을 특징으로 하는 케미컬 공급장치.
제4항에 있어서,

상기 제어부는 상기 제1 및 제2감지센서에서 상기 배관이 비었음을 알리는 출력신호에 응답하는 경보장치를 더 구비함을 특징으로 하는 케미컬 공급장치
교체가능한 제1 및 제2저장용기를 구비하여, 반도체 소자 제조를 위한 처리장치에 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 방법에 있어서:

상기 제1저장용기에서 케미컬이 상기 처리장치에 공급되는 단계;

제1감지센서에서 상기 제1저장용기에 연결된 배관이 비었음을 감지하여 출력신호를 출력하는 단계;

상기 제1감지센서의 출력에 응답하여, 상기 제1저장용기와 연결된 배관을 막고, 상기 처리장치에 연결된 배관이 상기 제2저장용기와 연결된 배관에 연결되도록 3방향 밸브를 제어하는 단계;

상기 제2저장용기에서 케미컬이 상기 처리장치에 공급됨과 동시에 상기 제1저장용기를 교체하는 단계; 및

제2감지센서에서 상기 제2저장용기와 연결된 배관이 비었음을 감지하는 출력신호에 의해 상기 3방향 밸브를 제어하고, 이에 따라 다시 제1저장용기에서 상기 처리장치로 케미컬이 공급되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 케미컬 공급방법.
제6항에 있어서,

상기 케미컬은 고점도 케미컬임을 특징으로 하는 케미컬 공급방법.
제7항에 있어서,

상기 케미컬 공급 방법은, 상기 제1 및 제2저장용기에서 케미컬이 상기 처리장치로 공급되기 전에 상기 케미컬의 기포를 제거하는 단계를 각각 더 포함함을 특 징으로 하는 케미컬 공급방법.