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KR100907466B1 - 반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치 - Google Patents

반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치 Download PDF

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KR100907466B1
KR100907466B1 KR1020080112185A KR20080112185A KR100907466B1 KR 100907466 B1 KR100907466 B1 KR 100907466B1 KR 1020080112185 A KR1020080112185 A KR 1020080112185A KR 20080112185 A KR20080112185 A KR 20080112185A KR 100907466 B1 KR100907466 B1 KR 100907466B1
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포이스주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 TEOS 약액이 흘러가는 테프론관의 손상으로 인하여 외부로 유출된 TEOS를 감지하는 세 가지 종류의 센서를 장착함으로써 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 제작용 디개싱 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 테프론관의 파손에 따라 소량의 TEOS 약액이 흘러나온 경우에도 이를 감지하여 생산라인의 사용 여부를 신속하게 판단할 수 있고, 어떠한 파손에 의하여 발생한 누출인지를 정확하게 파악할 수 있어서 유지보수를 간편하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
반도체, TEOS, 헬륨, 디개스(degas), 센서

Description

반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치{HELIUM DEGASSING DEVICE FROM THE CHEMICAL LIQUID FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS}
본 발명은 반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 TEOS 약액이 흘러가는 테프론관의 손상으로 인하여 외부로 유출된 TEOS를 감지하는 세 가지 종류의 센서를 장착함으로써 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 제작용 디개싱 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서, TEOS(tetraethylorthosilicate)막은 IPO(inter poly oxide)용으로 사용되며, 베이킹 시스템(baking system)에서 기화한 후, 기체 상태의 TEOS 가스를 TEOS 가스 공급관을 통해서 TEOS 침적로에 공급함으로써, 침적로 내에서 저압 화학증착법(LPCVD : low pressure chemical vapor deposition) 등의 방법으로 웨이퍼상에 TEOS막을 형성한다.
TEOS 약액을 공급하기 위해서 헬륨(He)의 압력을 이용한 펌프를 사용하게 되는데, TEOS 약액의 추진력을 발생하기 위하여 투입된 이송용 헬륨이 TEOS 약액 내부에 일부 녹아들어가는 현상이 발생한다.
TEOS 약액 내부에 헬륨과 같은 불순물이 스며들면 TEOS의 순도가 낮아져서 웨이퍼에 라인 형성시 균일도와 정밀도가 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위하여 TEOS 약액을 공급하는 장치 초입에 헬륨을 추출해내는 디개싱(degassing) 장치를 설치하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래기술에 따른 디개싱 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하여 종래기술을 설명하면 디개싱 장치(100)는 원통형의 진공배관(102)과, 진공배관(102) 내부에 설치되는 나선형의 테프론관(104)으로 이루어진다.
진공배관(102) 내부의 수납공간은 상부케이스(102a)와 하부케이스(102b)에 의하여 밀봉된다.
테프론관(104)의 양말단에는 TEOS 약액이 출입하는 투입구(106)와 배출구(108)가 형성되어 있어서, 테프론관(104)을 통해 하부에서 상부로 TEOS 약액이 연속적으로 흘러가면서 반도체 제작장비에 공급된다.
진공배관(102)의 상부케이스(102a)에는 소정의 크기의 구멍이 뚫려 있으며, 이 구멍에는 배기관(110)이 연결된다.
배기관(110)은 진공펌프(도면 미도시)와 연결되어 있어서, 진공배관(102) 내부의 기체를 외부로 유도한다. 진공펌프에 의하여 진공배관(102) 내부는 진공에 가까운 상태가 된다.
TEOS 약액에서 헬륨을 추출(degas)해내는 과정은 다음과 같다.
먼저 투입구(106)를 통해 TEOS 약액을 테프론관(104) 내부로 공급하면, TEOS 약액이 흘러가면서 진공배관(102) 속에 설치된 테프론관(104) 내부로 흘러간다.
진공배관(102) 내측은 진공펌프에 의하여 진공에 가까운 상태가 되므로, 테프론관(104) 내부에 흐르는 TEOS 약액에 녹아있던 헬륨이 테프론관(104) 외부로 빠져나와 배기관(110)을 통해 배출된다.
일반적으로 테프론관(104)에는 작은 공극이 있는데, 이 공극의 크기가 헬륨의 원자보다는 크고 TEOS 약액 분자보다는 작다. 따라서 진공배관(102)과 테프론관(104)의 압력차이에 의하여 헬륨 원자만 진공배관(102) 내부로 빠져나오게 된다.
이와 같은 방법으로 TEOS 약액 내부에 있던 헬륨 원자를 추출해낸다.
그런데, 테프론관(104)이 갈라지거나 찢어진 경우에는 진공배관(102) 내부로 TEOS 약액이 흘러나오게 된다. 흘러나온 TEOS 약액이 배기관(110)을 통해 진공펌프나 스크러버로 들어가는 경우에는 진공펌프가 고장을 일으키게 되고, 하나의 진공펌프에 물려있는 여러 개의 디개싱 장치(100)가 모두 멈춰서게 되어서 막대한 금전적인 손해가 발생하게 된다.
이를 방지하기 위하여 종래에는 하부케이스(102b) 내부 바닥면에 스필센서(112)를 설치하여 TEOS 약액의 누출여부를 감시하였다.
스필센서(112)는 바닥면으로 흘러내린 TEOS 약액을 감지하여 제어부(도면 미도시)로 경고신호를 보냄으로써 테프론관(104)의 파손에 따른 TEOS 약액의 누출을 알려줄 수 있었다.
그러나 하부케이스(102b)에 설치되는 스필센서(112)는 액체 상태의 TEOS 약액이 상당량 누출되었을 경우에 감지할 수 있기 때문에, 이미 많은 양의 TEOS 약액이 다른 장치로 흘러들어갔을 가능성이 큰 단점이 있다.
따라서 소량의 약액이라도 누출되었을 때 즉시 감지할 수 있는 장치가 필요한데, 종래기술에 따른 디개싱 장치(100)에서는 이러한 요구를 충족시킬 수 없는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 디개싱 장치에 세 가지 종류의 센서를 부착하여 안전성과 신뢰도를 향상시킨 반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반도체 제작에 사용되는 TEOS(tetraethylorthosilicate) 약액속에 혼합된 헬륨(He)을 추출해내는 디개싱 장치로서, 가운데 수용공간이 형성되는 원통형의 진공배관과; 상기 진공배관 내부에 설치되며, 헬륨이 녹아있는 TEOS 약액이 상부 방향으로 흘러가도록 유도하는 나선형의 테프론관과; 상기 진공배관의 일측에 형성되며, 말단이 진공펌프와 연결되어 상기 진공배관 내부의 기체가 배출되도록 유도하는 배기관과; 상기 진공배관의 아래쪽을 밀폐시키는 하부케이스 내부에 설치되며, 상기 테프론관에서 유출되어 상기 하부케이스에 고인 TEOS를 감지하는 리크센서와; 상기 배기관에 설치되어 상기 배기관 내벽을 타고 흘러가는 액체상태의 TEOS를 감지하는 스필센서;를 포함한다.
본 발명은 상기 테프론관의 외표면에 설치되며, 상기 테프론관 내부의 TEOS 흐름상태를 감지하는 레벨센서;를 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면 테프론관의 파손에 따라 소량의 TEOS 약액이 흘러나온 경우에도 이를 감지하여 생산라인의 사용 여부를 신속하게 판단할 수 있고, 어떠한 파손에 의하여 발생한 누출인지를 정확하게 파악할 수 있어서 유지보수를 간편하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치(이하, '디개싱 장치'라 함)를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디개싱 장치의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 3은 디개싱 장치의 설치상태를 나타낸 사시도, 도 4는 디개싱 장치의 진공배관을 벗겨낸 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 디개싱 장치(200)는 종래기술에서의 장치와 거의 유사한 형태를 갖는다.
원통형의 진공배관(202)과, 나선형의 테프론관(204), 진공배관(202)을 밀폐시키는 케이스(202a, 202b), TEOS 약액이 출입하는 투입구(206)와 배출구(208) 등은 기존 기술과 모두 동일하다.
그리고 상부케이스(202a)에 연결된 배기관(210)은 진공펌프와 연결되어 진공배관(202) 내부의 압력을 낮춘다.
전술한 바와 같이 테프론관(204)의 파손으로 인하여 누출된 TEOS 약액을 감지하기 위하여 세 개의 센서, 즉 레벨센서(level sensor; 212), 리크센서(leak sensor; 214), 스필센서(spill sensor; 216)를 설치한다.
레벨센서(212)는 TEOS 약액이 정상적으로 흘러가고 있는지를 감시하는 것으로서, 테프론관(204) 내부의 약액의 유무를 감지한다. 만약 약액의 유동량이 감소 하는 경우에는 투입구(206) 이전에 배관에서 누출이 일어나고 있다는 것을 의미하므로, 레벨센서(212)를 통해 이를 파악할 수 있다.
레벨센서(212)는 테프론관(204) 외벽에 접촉한 상태로 설치되며, 레이저나 초음파, 무선신호 등을 조사하여 약액의 유동량을 파악하게 되는데, 이러한 방법은 기존에 개시된 유체용 센서 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
리크센서(214)는 하부케이스(202b) 내부 바닥면에 설치되는데, 진공배관(202) 내부로 흘러나온 TEOS 약액이 밑으로 흘러내려 고이면 이를 감지하여 제어부로 누출신호를 보낸다.
리크센서(214)의 감지부는 테프론 재질로 만들어져서 약액과의 접촉으로 인한 파손 위험을 줄일 수 있다.
스필센서(216)는 진공배관(202)의 상단부, 즉 배기관(210)이 설치된 곳에 설치된다.
배기관(210)은 진공펌프와 연결되므로, 진공배관(202) 내부로 흘러나온 TEOS 약액은 진공펌프의 배기력에 의해 진공배관(202)의 내벽면을 타고 올라가면서 배기관(210)으로 들어갈 수 있다. 기체 상태의 약액이 흡입된 경우에는 별도의 필터(도면 미도시)가 걸러줄 수 있지만, 액체 상태의 약액이 벽면을 타고 흘러들어올 경우에는 진공펌프에 이상을 발생시킬 수 있으므로 스필센서(216)가 감지하여 경보를 울려주게 된다.
스필센서(216)는 배기관(210)의 앞단이나 뒷단에 설치될 수 있다.
만약 세가지 센서 중의 어느 하나가 약액을 감지하게 되면, 운영자는 누출상 태를 파악하여 어떠한 조치를 취할 것인지를 결정한다. 만약 약액의 누출이 심한 경우에는 디개싱 공정을 생략하고 바로 TEOS 약액을 반도체 제조공정에 투입하도록 제어하게 된다.
압력게이지(228)는 배기관(210) 내부의 압력을 체크하여 진공도가 떨어지는 경우 경보를 울려준다.
이 또한 테프론관(204)의 파손으로 TEOS 약액이 누출된 경우, 누출압력으로 인해 진공도가 떨어짐으로써 약액의 누출여부를 확인할 수 있게 해준다.
도 5는 정상적인 상태에서 TEOS 약액의 이동경로를 나타낸 개념도이며, 도 6은 디개싱 장치가 차단된 상태에서 TEOS 약액의 이동경로를 나타낸 개념도이다.
도 6에는 설명의 편의를 위해 진공배관(202)이 제거되어 테프론관(204)이 노출된 상태가 도시되어 있다.
TEOS 약액은 약액 공급관(218)을 통해 공급되어 투입구(206)를 통해 테프론관(204)에 들어가게 된다. 테프론관(204)을 통과한 약액은 배출구(208)를 통해 약액 배출관(220)으로 흘러가게 된다.
약액 공급관(218)과 약액 배출관(220) 사이에는 별도의 우회관(226)이 설치되어 있어서 만약의 사고시에 약액을 디개싱하지 않고 바로 통과시키게 된다.
약액 공급관(218)과 투입구(206) 사이에는 제1밸브(222a)가 설치되며, 배출구(208)와 약액 배출관(220) 사이에는 제2밸브(222b)가 설치된다.
그리고 우회관(226)에는 제3밸브(222c)가 설치된다.
배기관(210)에는 에어밸브(224)가 설치된다.
정상적인 동작상태에서는 TEOS 약액이 약액 공급관(218)으로 들어와서 제1밸브(222a), 투입구(206), 테프론관(204), 배출구(208), 제2밸브(222b), 약액 배출관(220)으로 흘러가게 된다.(도 5 참조) 이때 제1밸브(222a)와 제2밸브(222b)는 열린 상태가 되며, 제3밸브(222c)는 닫힌 상태가 되므로 우회관(226)을 통해서는 약액이 흘러가지 않게 된다.
그런데, 테프론관(204)에 파손이 생겨 TEOS 약액이 누출된 경우에는 제1밸브(222a)와 제2밸브(222b)를 닫고, 제3밸브(222c)를 열어서 약액이 우회(by-pass)하도록 함으로써 더 이상의 TEOS 약액의 누출을 막게 된다.(도 6 참조)
이와 같이 본 발명에서는 다양한 형태의 센서를 설치함으로서 장비의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 어떠한 원인에 의해 누출이 일어났는지를 정확하게 파악할 수 있어서 용이한 유지보수가 이루어지도록 할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 디개싱 장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디개싱 장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 디개싱 장치의 설치상태를 나타낸 사시도.
도 4는 디개싱 장치의 진공배관을 벗겨낸 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 정상적인 상태에서 TEOS 약액의 이동경로를 나타낸 개념도.
도 6은 디개싱 장치가 차단된 상태에서 TEOS 약액의 이동경로를 나타낸 개념도.

Claims (2)

  1. 반도체 제작에 사용되는 TEOS(tetraethylorthosilicate) 약액속에 혼합된 헬륨(He)을 추출해내는 디개싱 장치로서,
    가운데 수용공간이 형성되는 원통형의 진공배관과;
    상기 진공배관 내부에 설치되며, 헬륨이 녹아있는 TEOS 약액이 상부 방향으로 흘러가도록 유도하는 나선형의 테프론관과;
    상기 진공배관의 일측에 형성되며, 말단이 진공펌프와 연결되어 상기 진공배관 내부에 수집된 헬륨 기체가 배출되도록 유도하는 배기관과;
    상기 진공배관의 아래쪽을 밀폐시키는 하부케이스 내부에 설치되며, 상기 테프론관의 파손 부위를 통해 유출되어 상기 하부케이스에 고인 TEOS 약액을 감지하는 리크센서와;
    상기 배기관에 설치되어 상기 배기관 내벽을 타고 흘러가는 액체상태의 TEOS를 감지하는 스필센서와;
    상기 테프론관의 외표면에 설치되며, 상기 테프론관 내부의 TEOS 약액의 유동량을 감지하는 레벨센서;를 포함하는, 반도체 공정용 약액 내의 헬륨 디개싱 장치.
  2. 삭제
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