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KR930008856B1 - 혼합용액의 일정비율 혼합장치 - Google Patents

혼합용액의 일정비율 혼합장치 Download PDF

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KR930008856B1
KR930008856B1 KR1019910007867A KR910007867A KR930008856B1 KR 930008856 B1 KR930008856 B1 KR 930008856B1 KR 1019910007867 A KR1019910007867 A KR 1019910007867A KR 910007867 A KR910007867 A KR 910007867A KR 930008856 B1 KR930008856 B1 KR 930008856B1
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chemical
chemical liquid
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tank
mixing
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최원육
류도현
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금성일렉트론 주식회사
문정환
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Abstract

내용 없음.

Description

혼합용액의 일정비율 혼합장치
제 1 도는 종래 기술을 설명하기 위한 개략 구성도.
제 2 도는 본 발명에 의한 약액 정량 토출장치의 구성을 보인 정면도.
제 3 도는 제 2 도의 요부 구성을 보인 단면도.
제 4 도는 본 발명에 의한 혼합용액의 일정비율 혼합장치를 보인 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 테프론용기 1a : 내부용기
1b : 외부용기 1c : 요입부
2 : 케미컬탱크 3 : 에어다이아프램센서
4 : 에어레귤레이터 5 : 니들밸브
6, 8, 11, 14 : 테프론배관 7, 9, 12, 15 : 자동밸브
10 : 에어필터 13 : 벨로우즈 펌프
16 : 센서 20 : 전자저울
21 : 인디케이터 22, 23 : 대량 및 소량공급제어밸브
24 : 에어밸브 25 : 드레인펌프
26 : 케미컬필터
본 발명은 웨이퍼 에칭(wafer etching)공정시 사용되는 혼합용액, 예를들면 탈이온수(D-I wafer)와 HF를 정확하게 100 : 1의 비율로 혼합시키기 위한 혼합용액의 일정비율 혼합장치에 관한 것으로, 특히 보다 정확한 혼합비율로 혼합된 혼합용액을 얻는 것에 적당하도록 한 혼합용액의 일정비율 혼합장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에 있어서는, 웨이퍼의 에칭불량을 방지하기 위하여 탈이온수 HF를 소정의 비율, 예를들면 100:1의 비율로 정확하게 혼합시켜야 하는 바, 종래에는 제 1 도에 도시한 바와같이, 용액플로우미터(Liquid Flow Meter) (31) (32)를 통하여 일정량의 탈이온수 및 HF를 버퍼탱크(33)로 유입시켜 탈수온수 : HF이 100 : 1의 비율이 되도록 혼합시킨 다음, 케미컬펌프(chemical pump) (34)를 이용하여 혼합용액을 케미컬용기(chemical path) (35)로 펌핑시키도록 되어 있다.
그러나 상기한 바와같은 종래의 경우에는 탈이온수 및 HF의 부피를 비교적 정확하게 측정하지 않음으로써 통상 약 2%에 해당되는 혼합비율의 오차가 발생되며, 이에따라 웨이퍼의 에칭시 탈이온수 및 HF의 혼합비율 오차로 인하여 웨이퍼의 에칭불량이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해소화기 위하여 창안한 것으로, 내측의 정량 용기 및 외측의 외부용기로 구성된 2중 구조의 테프론용기와, 혼합용액의 무게를 정확하게 측정할 수 있는 전자거울을 이용하여 보다 정확한 비율의 혼합용액을 얻을 수 있도록 구성한 것인 바, 이하 본 발명의 첨부된 도면에 의하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제 2 도는 본 발명에 의한 혼합용액의 일정비율 혼합장치에 적용되는 약액 정량 토출장치에 관한 것으로, 그 약액 정량 토출장치는 테프론용기(1)에 공급되는 약액의 A·B·C레벨을 감지하기 위한 약액 레벨감지부와, 테프론용기(1)의 용적만큼 약액을 케미컬용기(17)로 토출하는 약액 자동 공급부로 구성되어 있다.
상기 약액 레벨 감지부는 테프론용기(1)의 약액 레벨을 감지할 수 있는 에어다이아프램센서(air diaphragm sensor) (3)와, N2의 압력을 에어다이아프램센서(3)의 사양에 맞도록 조절하는 에어레귤레이터(air requlator) (4)와, N2의 흐름량을 조절하는 니들밸브(neddle vavle) (5)로 구성되어 있다.
상기 약액 점량 토출부는 점량용기(1a)와 외부용기(16)로 구분되는 2중 테프론용기(1)와, 정량용액을 드레임(drain)하는 테프론배관(6) 및 약용액 자동밸브(auto valve)(7)와, 외부용기(1b)의 약액을 케미컬탱크(2)로 이송시키는 테프론배관(8) 및 약용액 자동밸브(9)와, 에어필터(air filter) (공기흡배기구) (10)로 구성되어 있다.
상기 약액 자동 공급부는 약액이 저장되는 케미컬탱크(2)와, 약액정량 토출부의 테프론배관(8)에 연결되는 테프론배관(11) 및 자동밸브(12)와, 케미컬탱크(2)의 약액을 테프론용기(1)로 펌핑하기 위한 벨로우즈펌프(bellows pump) (13)와, 케미컬탱크(2)의 약액을 테프론용기(1)로 안내하기 위한 테프론배관(14) 및 자동밸브(15)와, 케미컬탱크(2)의 약액유무를 감지하는 정전용량센서(empty sensor) (16)로 구성되어 있다.
상기한 바와같이 구성되는 본 발명에 의한 약액 정량 토출장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 약액의 레벨 감지를 위하여 테프론용기(1)의 테프론튜브와 연결된 약액 레벨 감지부의 에어레귤레이터(4)를 20psi로 조정하고, 니들밸브(5)의 N2흐름량을 2-3버블즈(bubbles)/초로 조정하며, 각 자동밸브(7) (9) (12) (15)가 오프인지를 확인한다.
이후, 파워온(Power on)을 하여 케미컬탱크(2)의 센서(16)가 오프(off) (약액이 있음)인지를 확인한다.
이와같은 상태에서 약액 자동 공급부의 자동밸브(12) (15)가 먼저 개방되고, 벨로우즈펌프(13)가 작동하여 케미컬탱크(2)의 약액이 테프론배관(14)을 통하여 테프론용기(1)의 A레벨까지 공급된다.
이와같이 약액이 테프론용기(1)의 A레벨까지 공급되면, 이를 에어다이아프램센서(3)가 감지하여 전기적 신호로 자동밸브(12) (15)를 차단시키는 동시에 벨로우즈펌프(13)의 구동을 정지시키게 된다.
이후, 약액 정량 토출부의 자동밸브(9)가 개방되어 외부용기(1b)의 약액이 C레벨까지 위치하도록 약액을 드레인시키게 되면, 정량용기(1a)내의 약액은 B레벨을 유지하게 되며, 이때 약액은 정량용기(1a)의 용적에 해당되는 정확한 양이 되는 것이다.
상기 정량용기(1a)의 상측연부에는 수개의 요입부(1c)가 연속적으로 형성되어, 표면장력등의 현상을 배제함으로써 정량용기(1a)의 내부에 보다 정확한 양의 약액이 담겨질 수 있도록 하였다.
이와같이 정량용기(1a)에 일정량의 약액이 담겨진 다음에는 약액정량 토출부의 자동밸브(7)가 개방되어 정량용기(1a)의 약액이 케미컬용기(17)로 공급됨으로써 케미컬용기(17)에는 보다 정확한 양의 용액이 토출되는 것이다.
한편, 제 4 도는 상기한 바와같은 약액 정량 토출장치를 이용한 혼합용액의 일정비율 혼합장치의 구성도로서, 탈이온수와 HF를 100 : 1의 비율로 혼합시키는 경우를 실시예로 하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 혼합용액의 일정비율을 혼합장치는 제 2 도에 도시한 약액 정량 토출장치의 구성을 그대로 포함하고 있다.
즉, 테프론용기(1')에 공급되는 HF의 A·B·C레벨을 감지하기 위한 HF레벨 감지부와 100cc에 해당되는 정확한 양의 HF를 혼합탱크(17')로 공급하는 HF정량 토출부와, 5Gal HF탱크(2')의 HF를 테프론용기(1')로 자동공급하는 HF자동 공급부를 포함하고 있으며, 그외에도 탈이온수와 HF를 100 : 1의 비율로 정확하게 혼합시키는 혼합(mixing)부와, 혼합용액을 저장탱크로 이송시키기 위한 혼합용액 드레인부와, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 혼합용액의 일정비율 혼합장치를 제어하는 콘트롤부로 구성되어 있다.
상기 약액 레벨 감지부는 테프론용기(1')이 HF레벨을 감지할 수 있는 에어다이아프램센서(3) (제 2 도 참조)와, N2의 압력을 에어다이아프램센서(3)의 사양에 맞도록 조절하는 에어레귤레이터(4) (제 2 도 참조)와, N2의 흐름량을 조절하는 니들밸브(5) (제 2 도 참조)로 구성되어 있다.
상기 약액 정량 토출부는 정량용기(1a)와 외부용기(1b)로 구분되는 2중 테프론용기(1')와, 정량용액을 드레인하는 배관(6') 및 에어밸브(air valve) (7')와, 외부용기(1'b)의 HF를 혼합탱크(17')로 이송시키는 배관(8') 및 에어밸브(10) (제 2 도 참조)로 구성되어 있다.
상기 약액 자동 공급부는 HF가 저장되는 혼합탱크(2')와, 약액 정량 토출부의 배관(8')에 연결되는 배관(11') 및 에어밸브(12')와, HF탱크(2')의 HF를 테프론용기(1')로 펌핑하기 위한 벨로우즈펌프(13')와, HF탱크(2')의 HF를 테프론용기(1')로 안내하기 위한 배관(14') 및 에어밸브(15')와, HF탱크(2')의 HF 유무를 감지하기 위한 앰프티센서(empty sensor)(16')로 구성되어 있다.
상기 혼합부는 혼합용액의 무게를 정확하게 측정할 수 있는 30kg ±2.5g의 전자저울(20)과, 전자저울(20)의 수치를 표시하는 인디케이터(indicator) (21)와, 탈이온수와 HF를 혼합하기 위한 혼합탱크(17')와, 상기 혼합탱크(17')로 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 대량 및 소량공급제어밸브(22) (23)와, 혼합탱크(17')에서 저장탱크로 혼합용액이 펌핑될 경우, 흐름을 제어하기 위한 밸브(24)와, 탈이온수와 HF를 골고루 혼합시키기 위한 N2버블링(bulling)장치로 구성되어 있다.
상기 혼합용액 드레인부는 혼합용액을 혼합탱크(17')에서 저장탱크로 펌핑하기 위한 드레인펌프(25)와, 파티클(particle)을 제거하기 위한 케미컬필터(26)로 구성되어 있다.
상기 콘트롤부는 회로기판 및 전자부품이 내장됨과 아울러 스위치 판넬 및 에러디스플레이(error display)기능을 갖는 콘트롤로(27)로 구성되어 있다.
상기한 바와같이 구성되는 본 발명에 의한 혼합용액의 일정비율 혼합장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, HF레벨 감지부의 HF레벨 감지를 위하여 에어레귤레이터(4)의 N2압력을 20psi로 조정하고, 그외의 에어압력은 4-5kg/cm2로 조정한다.
또한, 밸브(7') (9') (12') (15') (22) (23) (24)는 노말클로우즈타입(normalclose type)이므로 닫혀져(close) 있는가를 확인하고, 전자저울(20)의 초기값을 체크한다.
이후 파워온을 하여 5Gal HF태크(2')의 앰프티센서(16')가 오프인지를 확인하여 온(on)인 경우에는 HF가 없는 상태이므로 HF(2')를 새것으로 교환한다.
이와같은 상태에서 HF자동 공급부의 에어밸브(12') (15')가 먼저 개방되고, 벨로우즈펌프(13)가 작동하여 HF탱크(1')의 HF가 배관(14')을 통하여 테프론용기(1')의 A레벨까지 공급된다.
이와같이 HF가 테프론용기(1')의 A레벨까지 공급되면, HA레벨 감지부에 의하여 밸브(12') (15')를 차단시키는 동시에 벨로우즈펌프(13')의 구동을 정지시키게 된다.
이후, HF정량 토출부의 에어밸브(9')가 개방되어 외부용기(1'b)의 HF가 C레벨까지 위치하도록 HF를 드레인시키게 되면, 정량용기(1'a)의 HF는 B레벨을 유지하게 되므로 100cc의 양을 얻을 수 있는 것이다.
이때 정량용기(1'a)의 상측연부에는 수개의 요입부(1'c)가 연속적으로 형성되어 있으므로 표면장력등의 현상을 배제하여 100cc의 양을 정확하게 유지할 수 있다.
이와같이 정량용기(1'a)에 정확한 100cc의 HF가 담겨진 다음에는 HF정량 토출부의 에어밸브(7')가 개방되어 정량용기(1'a)의 HF가 전자저울(20')에 얹혀진 혼합탱크(17')로 토출되며, HF가 완전하게 토출된 후 에어밸브(7')는 닫혀지게 된다.
이후, 탈이온수 대량 공급제어밸브(22)가 개방되어 100cc의 거의 100배의 근저한 9.9ℓ의 탈이온수가 혼합탱크(17')의 내부로 유입된다.
이때, 탈이온수의 양은 전자저울(20)의 인디케이터(21)에 의하여 조절할 수 있다.
이와같이 10ℓ에는 미치지 못하지만 거의 근접한 양의 탈이온수를 혼합탱크(17')에 공급한 상태에서는 탈이온수 대량 공급제어밸브(22)를 닫고 탈이온수 소량 공급제어밸브(23)를 개방시켜 인디케이터(21)에 의하여 정확한 10ℓ의 탈이온수를 공급시킨 다음, 탈이온수와 HF가 골고루 혼합되도록 통상적인 N2버블링(bubbling)을 실시한다.
이후, 100 : 1혼합용액 저장탱크가 비었다는 센서의 신호에 의하여 에어밸브(24)가 개방되는 드레인펌프(25)가 구동하여 혼합탱크(17')의 혼합용액을 저장탱크로 펌핑하며, 펌핑동작시 케미컬필터(26)에 의하여 파티클이 걸러지게 되고, 혼합용액 저장탱크의 센서가 온될때까지, 즉 저장탱크의 기준수위에 도달할때까지 계속 반복적으로 진행된다.
상기한 바와같은 본 발명의 실시예에서는 탈이온수와 HF를 100 : 1로 혼합시키는 경우를 설명하였으나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니며, 대량의 용액과 소량의 용액을 일정비율로 정확하게 혼합시키기 위한 것이라면 어떠한 장치에도 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 2종 구조의 테프론 용기를 이용하여 보다 정확한 양의 약액을 얻을 수 있을 뿐만아니라 대량의 용액과 소량의 용액을 오차 1%이내의 보다 정확한 비율로 얻을 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시예에서는 탈이온수와 HF를 100 : 1로 정확한 비율로 혼합시킴으로써 웨이퍼의 에칭작업시 에칭불량을 방지하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 테프론용기(1)에 공급되는 레벨을 감지하기 위한 약액 레벨 감지부와, 테프론용기(1)의 용적만큼 약액을 케미컬용기(17)로 토출하는 약액 정량토출부와, 케미컬탱크(2)의 약액을 테프론용기(1)로 자동공급하는 약액자동 공급부로 구성됨을 특징으로 하는 약액 정량 토출장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 약액 레벨 감지부는 테프론용기(1)의 약액레벨을 감지하는 에어다이아프램센서(3)와, N2의 압력을 에어다이아프램센서(3)의 사양에 맞도록 조절하는 에어레귤레이터(4)와, N2의 흐름량을 조절하는 니들밸브(5)로 구성됨을 특징으로 하는 약액 정량 토출장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 약액 정량 토출부는 정량용기(1a)와 외부용기(1b)로 구분되는 테프론용기(1)와, 정량용액을 케미컬용기(17)로 드레인하는 테프론배관(6) 및 자동밸브(7)와, 외부용기(1b)의 약액을 케미컬탱크(2)로 이송시키는 테프론배관(8) 및 자동밸브(9)와, 에어필터(10)로 구성됨을 특징으로 하는 약액 정량 토출장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 약액 자동 공급부는 약액이 저장되는 케미컬탱크(2)와, 약액 정량 토출부의 테프론 배관(8)에 연결되는 테프론배관(11) 및 자동밸브(12)와, 케미컬탱크(2)의 약액을 테프론용기(1)로 펌핑하기 위한 벨로우즈펌프(13)와, 케미컬탱크(2)의 약액을 테프론용기(1)로 안내하기 위한 테프론배관(14) 및 자동밸브(15)와, 케미컬탱크(2)의 약액 유무를 감지하는 센서(16)로 구성됨을 특징으로 하는 약액 정량 토출장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 테프론용기(1)의 정량용기(1a) 상측연부에 수개의 요입부(1c)가 연속적으로 형성되어, 정량용기(1a)에 보다 정확한 양의 약액이 담겨지도록 구성된 것을 특징으로 하는 약액 정량 토출장치.
  6. 제 1 항에 기재의 약액 정량 토출장치와, 각각의 용액을 정확한 비율로 혼합시키는 혼합부와, 혼합용액을 저장탱크로 이송시키기 위한 혼합용액 드레인부와, 콘트롤부로 구성됨을 특징으로 하는 혼합용액의 일정비율 혼합장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 혼합부는 혼합용액의 무게를 정확하게 측정할 수 있는 전자저울(20)과, 전자저울(20)의 수치를 표시하는 인디케이터(21)와, 각각의 용액이 혼합되는 혼합탱크(17')와, 상기 혼합탱크(17')에 대량 및 소량의 용액을 공급하기 위한 제어밸브(22) (23)와, 혼합탱크(17')에서 저장탱크로 이송되는 혼합용액의 흐름을 제어하는 에어밸브(24)와, 혼합용액을 골고루 혼합시키는 N2버블링장치로 구성됨을 특징으로 하는 혼합용액의 일정비율 혼합장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 혼합용액 드레인부는 혼합용액을 혼합탱크(17')에서 저장탱크로 펌핑하기 위한 드레인펌프(25)와, 파티클을 제거하기 위한 케니컬필터(26)로 구성됨을 특징으로 하는 혼합용액의 일정비율 혼합장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 콘트롤부는 회로기판 및 전자부품이 내장됨과 아울러 스위치판넬 및 에러디스플레이 기능을 갖는 콘트롤러(27)인 것을 특징으로 하는 혼합용액의 일정비율 혼합장치.
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