KR100706665B1

KR100706665B1 - 기능수 공급 장치 및 기능수 공급 방법

Info

Publication number: KR100706665B1
Application number: KR1020050112503A
Authority: KR
Inventors: 김주원; 안두근
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-04-12

Abstract

본 발명은 기능수를 사용하여 기판을 세정하는 장치로 기능수를 공급하는 장치를 제공한다. 장치는 기능수 생성기로부터 생성된 기능수는 기능수 공급관을 통해 분배기로 공급된 다. 이후, 기능수는 장치가 공정 진행 중일 때에는 장치로 공급되고, 장치가 공정 진행을 하지 않을 때에는 기능수 회수관을 통해 기능수 생성기로 회수된다.

기능수 공급관에는 버퍼 탱크가 설치되며, 버퍼 탱크에 연결된 순환관에서 기능수의 농도가 측정된다. 기능수의 농도가 설정 범위를 벗어나면 반송관을 통해 기능수는 기능수 생성기로 반송된다.

오존수, 기능수, 회수, 농도

Description

기능수 공급 장치 및 기능수 공급 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUPPLYING FUNCTIONAL WATER}

도 1은 일반적인 기능수 공급 장치의 일 예를 보여주는 도면;

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기능수 공급 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;

도 3은 도 2의 기능수 생성기의 일 예를 보여주는 도면; 그리고

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오존수 공급 방법을 보여주는 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 기능수 생성기 200 : 기능수 공급관

300 : 기능수 회수관 400 : 분배기

500 : 버퍼 탱크 620 : 순환관

640 : 농도 계측기 700 : 기능수 반송관

800 : 제어기

본 발명은 기판을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판 세정 장치로 이에 사용되는 기능수를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 기판(W)을 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 기판(W)을 세정하는 공정이 필요하다. 특히, 고집적화된 집적회로를 제조할 때는 반도체 기판(W)의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다.

최근에 수소수, 산소수, 또는 오존수와 같은 기능수를 사용하여 기판을 세정하는 방법이 사용되고 있다. 도 1은 일반적으로 사용되고 있는 기능수 공급 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기능수 생성기(12)는 가스와 탈이온수를 접촉시켜 기능수를 생성하고 이를 곧바로 공급관(16)을 통해 장치 내 노즐(20)로 공급한다. 장치가 비가동 중일 때에는 기능수는 배출관(18)을 통해 외부로 배출된다. 따라서 기능수의 낭비가 많다.

또한, 기능수에 용해된 가스의 농도를 측정하는 계측기(14)가 기능수 생성기(12)와 인접한 위치에 배치되어, 기능수 내 가스가 설정된 농도 범위를 유지할 때까지 기능수를 외부로 배출하고, 설정된 농도 범위를 유지하면 장치로 공급된다. 그러나 이는 기능수가 설정된 농도에 도달할 때까지 기능수를 외부로 배출하므로 기능수의 낭비가 많다. 기능수 생성기(12)와 인접한 위치에서 농도 측정이 이루어지므로 완전 용해되지 않은 잔여 가스로 인해 기능수 내 가스의 농도가 실제보다 높게 측정되며, 이로 인해 공정 불량을 유발한다.

본 발명은 세정 장치로 공급되는 기능수의 낭비를 최소화할 수 있는 기능수 공급 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기능수에 용해된 가스의 농도를 정확하게 측정하여, 설정된 농도 범위의 기능수를 장치로 공급할 수 있는 기능수 공급 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기능수로 기판을 처리하는 장치로 기능수를 공급하는 장치를 제공한다. 본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 장치는 기능수를 생성하는 기능수 생성기, 상기 장치로 기능수를 분배하는 분배기, 상기 기능수 생성기로부터 생성된 기능수를 상기 분배기로 공급하는 기능수 공급관, 그리고 상기 분배기에서 상기 장치로 분배되지 않은 기능수를 상기 기능수 생성기로 회수하는 기능수 회수관을 가진다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 기능수 공급 장치에는 상기 기능수 공급관에 설치되며 상기 기능수 생성기로부터 생성된 기능수를 저장하는 버퍼 탱크, 상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도를 측정하는 농도 계측기, 상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도가 설정범위를 벗어난 경우 상기 버퍼 탱크 내 기능수를 상기 기능수 생성기로 반송시키는 기능수 반송관이 더 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 상기 버퍼 탱크에는 상기 버퍼 탱크 내 기능수를 순환시키는 순환관이 설치되고, 상기 농도 계측기는 상기 순환관에 설치된다.

또한, 본 발명은 기능수를 사용하여 기판을 처리하는 장치로 기능수를 공급하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 의하면, 기능수 공급기로부터 생성된 기능수를 분배기로 공급하고, 상기 분배기에서 상기 장치들로 기능수의 공급이 이루어지지 않거나 상기 장치들로 공급되고 남은 기능수를 다시 상기 기능수 공급기로 회수한다.

또한, 상기 기능수 생성기로부터 생성된 기능수를 상기 분배기로 공급하기 전에 버퍼 탱크로 공급하고, 상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도를 측정한 후, 그 측정값이 설정범위 내에 속하면 상기 기능수를 상기 분배기로 공급하고, 상기 측정값이 상기 설정범위 내에 속하지 않으면 상기 버퍼 탱크 내 기능수를 상기 기능수 생성기로 반송한다. 상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도 측정은 상기 버퍼 탱크에 설치된 순환관 내에서 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 위해 과장된 것이다.

도 2는 본 발명의 기능수 공급 장치(10)이 개략적으로 도시된 도면이다. 기능수 공급 장치(10)은 기능수를 사용하여 공정을 수행하는 장치(900)로 기능수를 공급한다. 예컨대, 장치(900)는 웨이퍼(W) 또는 평판 표시 패널 제조에 사용되는 기판을 세정하는 공정을 수행하는 장치(900)일 수 있다. 일 예에 의하면, 각각의 장치(900)는 웨이퍼(W)가 놓이는 지지판(920) 및 이를 회전시키는 지지축(940)을 가진다. 웨이퍼(W)는 패턴면이 상부를 향하도록 지지판(920) 상에 놓인다. 지지판(920)의 상부에는 지지판(920)에 놓인 웨이퍼(W) 상으로 기능수를 분사하는 분사노즐(980)을 가지고, 지지판(920) 및 지지축(940)은 용기(960)에 의해 둘러싸여진다.

도 2를 참조하면, 기능수 공급 장치(10)은 기능수 생성기(100), 기능수 공급관(200), 기능수 회수관(300), 그리고 분배기(400)를 가진다. 기능수 생성기(100)는 탈이온수 내에 가스를 용해시켜 기능수를 생성한다. 예컨대, 가스는 수소(H₂), 산소(O₂), 또는 오존(O₃) 등이며, 이때 생성되는 기능수는 수소수, 산소수 또는 오존수 등일 수 있다.

기능수 생성기(100)로부터 생성된 기능수는 기능수 공급관(200)을 통해 분배기(400)로 공급된다. 분배기(400)는 기능수 생성기(100)로부터 공급받은 기능수를 각각의 장치(900)로 분배한다. 장치(900)가 공정 진행을 멈추거나, 각각의 장치(900)로 분배하고 남은 기능수는 기능수 회수관(300)을 통해 다시 기능수 생성기(100)로 회수된다.

상술한 구조로 인해, 기능수는 분배기(400)를 통해 장치(900)로 공급되어 공정에 사용되며, 공정이 진행되지 않을 때에는 기능수 회수관(300)을 통해 기능수 생성기(100)로 회수되므로, 공정이 진행되지 않을 때 기능수가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

기능수 공급관(200)에는 버퍼 탱크(500)가 설치된다. 기능수 공급관(200)은 기능수 생성기(100) 및 버퍼 탱크(500)를 연결하는 제 1공급관(220)과 버퍼 탱크(500) 및 분배기(400)를 연결하는 제 2공급관(240)을 가진다. 기능수 생성기(100)로부터 생성된 기능수는 제 1공급관(220)을 통해 버퍼 탱크(500)로 공급된다. 기능수 생성기(100)로부터 생성된 기능수 내에 용해된 가스의 농도(이하, 기능수의 농도라 칭한다)는 버퍼 탱크(500)에서 측정된다. 버퍼 탱크(500)에는 기능수 순환관(620)이 설치된다. 버퍼 탱크(500) 내 기능수는 일정량이 순환관(620)을 통해 계속적으로 순환된다. 기능수 순환관(620)에는 기능수의 농도를 측정하는 농도 계측기(640)가 설치된다. 농도 계측기(640)로부터 측정된 신호는 제어기(800)로 전송된다.

기능수의 농도가 설정범위 내의 농도이면, 기능수는 제 2공급관(240)을 통해 버퍼 탱크(500)로부터 분배기(400)로 공급된다. 제 2공급관(240)에는 내부 통로를 개폐하거나 내부를 흐르는 유량을 조절하는 밸브(242)가 설치된다. 밸브(242)는 제어기(800)에 의해 전기적으로 조절 가능한 솔레노이드 밸브(solenoid valve)가 사용된다.

버퍼 탱크(500)에는 기능수 생성기(100)와 연결되는 기능수 반송관(700)이 설치된다. 버퍼 탱크(500) 내 기능수의 농도가 설정범위를 벗어나면, 버퍼 탱크(500) 내 기능수는 기능수 반송관(700)을 통해 기능수 생성기(100)로 반송된다. 기 능수 반송관(700)에는 내부 통로를 개폐하는 밸브(720)가 설치된다. 밸브(720)는 제어기(800)에 의해 전기적으로 조절 가능한 솔레노이드 밸브가 사용된다. 또한, 버퍼 탱크(500)에는 그 내부의 기능수를 외부로 배출하는 배출관(520)이 연결된다. 배출관(520)은 기능수 반송관(700)으로부터 분기되며, 그 내부 통로를 개폐하는 밸브(522)가 설치된다.

기능수의 농도가 버퍼 탱크(500)에 설치된 기능수 순환관(620)에서 계속적으로 측정되므로, 기능수 생성기(100)와 인접한 위치에서 측정될 때에 비해 보다 기능수의 농도 측정이 정확하게 이루어진다. 따라서 설정 농도 범위 내의 기능수가 분배기(400)로 공급되므로, 장치(900)에서 공정 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 기능수가 설정농도를 벗어난 경우, 기능수는 기능수 생성기(100)로 반송되므로, 설정농도에 도달할 때까지 기능수를 외부로 배출하는 일반적인 장치(900)에 비해 기능수가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 도 2의 기능수 생성기(100)의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 기능수 생성기(100)는 접촉 탱크(contactor)(120), 인젝터(injector)(180), 탈이온수 공급관(140), 그리고 가스 공급부(160)를 가진다. 이하에서는 가스로서 오존이 공급되는 경우를 예로 들어 설명한다.

가스 공급부(160)는 오존 발생기(ozone generator)(162), 제 1가스 공급관(166), 제 2가스 공급관(168), 전력 공급기(164), 오존 공급관들(169)을 가진다. 제 1가스 공급관(166)과 제 2가스 공급관(168)은 오존 발생에 사용되는 가스를 오 존 발생기(162)로 공급한다. 제 1가스 공급관(166)과 제 2가스 공급관(168) 각각에는 제 1가스와 제 2가스의 유량을 조절하기 위한 유량 조절기(166a, 168a)가 설치된다. 예컨대, 유량 조절기(166a, 168a)로는 질량 유량계(mass flow controller)가 사용될 수 있다. 제 1가스와 제 2가스는 오존을 발생시키기 위해 사용되는 가스이다. 예컨대, 제 1가스는 산소이고 제 2가스는 이산화탄소일 수 있다. 전력 공급기(164)는 오존 발생기(162)로 오존 발생에 필요한 에너지를 인가하며, 제어기(800)에 의해 제어된다. 또한, 제어기(800)는 제 1가스 공급관(166) 및 제 2가스 공급관(168)에 설치된 유량 조절기(166a, 168a)를 제어하여, 오존 발생기(162)에서 생성되는 오존의 량을 조절할 수 있다.

접촉 탱크(120)에서 오존은 탈이온수에 용해된다. 접촉 탱크(120)에는 탈이온수가 공급되는 탈이온수 공급관(140)과 오존이 공급되는 오존 공급관(169)이 연결된다. 접촉 탱크(120)는 탈이온수가 흐르는 통로와 오존이 흐르는 통로를 가지고, 이들 통로 간에는 미세공이 형성된 격벽이 제공될 수 있다. 오존은 격벽에 형성된 미세공을 통해 탈이온수에 용해된다. 오존이 용해된 탈이온수는 상술한 제 1공급관(220)을 통해 버퍼 탱크(500)로 공급되고, 탈이온수에 용해되지 않고 잔류하는 오존은 배기관을 통해 접촉 탱크(120)로부터 배기된다.

또한, 탈이온수 공급관(140)에는 오존을 탈이온수에 일부 용해하는 인젝터(180)가 설치될 수 있다. 인젝터(180)에는 오존 공급관(169)이 결합되며, 인젝터(180)는 벤츄리 효과를 이용하여 오존이 탈이온수에 용해되도록 한다. 탈이온수 공급관(140)에는 내부 통로를 흐르는 유량을 조절하는 밸브(142) 및 탈이온수에 유동 압을 제공하는 펌프(144)가 설치된다. 인젝터(180)는 탈이온수 공급관(140)에 설치된 펌프(144)의 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 벤츄리 효과를 이용한 인젝터(180) 및 접촉 탱크(120)를 이용하여 오존이 탈이온수에 용해되므로 탈이온수 내 오존의 용해도가 증가한다. 선택적으로 상술한 접촉 탱크들이 복수 개가 서로 직렬로 연결되도록 제공되어, 탈이온수 내에 오존의 용해도를 증가시킬 수 있다. 또한, 오존을 탈이온수에 용해시키기 위해 상술한 방법과 다른 다양한 방법들이 사용될 수 있다.

상술한 예에서는 분배기(400)를 통해 복수의 장치(900)들로 기능수가 공급되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 분배기(400)에는 하나의 장치(900)만이 결합될 수 있다. 이 경우, 개폐 밸브 또는 유량 조절 밸브 등이 분배기(400)로서 사용될 수 있다.

다음에는 도 4를 참조하여, 장치(900)에 기능수를 공급하는 방법을 설명한다. 도 4는 장치(900)에 기능수를 공급하는 방법을 보여주는 순서도이다. 아래의 실시예에서는 기능수로서 오존수를 공급하는 경우를 설명한다.

처음에 오존수 생성기(100)에서 오존수가 생성된다(스텝 S10). 오존 발생기(162)로 산소와 이산화탄소를 공급하고, 오존 발생기(162)에 전력을 인가하여 오존을 발생한다. 산소와 이산화탄소의 공급량 및 오존 발생기(162)에 인가되는 전력은 제어기(800)에 의해 제어된다. 오존과 탈이온수가 접촉 탱크(120)로 공급된다. 접촉 탱크(120)에서 탈이온수에 오존이 용해되어 오존수가 생성된다.

오존수는 제 1공급관(220)을 통해 버퍼 탱크(500)로 공급된다(스텝 S20). 버퍼 탱크(500)로 공급된 오존수는 순환관을 통해 계속적으로 순환되고, 순환관 내에서 오존수에 용해된 오존의 농도가 측정된다(스텝 S30). 측정값은 제어기(800)로 전송되고, 제어기(800)는 측정된 오존의 농도가 설정범위에 도달되었는지 여부를 체크한다(스텝 S40). 오존의 농도가 설정범위보다 낮으면, 오존수는 반송관(700)을 통해 오존수 생성기(100)로 회수된다(스텝 S80). 오존의 농도가 설정범위에 도달하면, 버퍼 탱크(500) 내 오존수가 제 2공급관(240)을 통해 분배기(400)로 공급된다(스텝 S50).

장치(900) 내에 오존수를 사용하여 공정이 진행중인지 여부를 판단한다. (스텝 S60) 장치(900)들 내에서 공정이 진행되면, 오존수는 분배기(400)를 통해 각 장치(900)로 공급된다(스텝 S70). 장치(900)들 내에서 공정이 진행되지 않으면, 오존수는 회수관(300)을 통해 오존수 생성기(100)로 회수된다(스텝 S80). 오존수 생성기(100)로 생성되거나 회수된 오존수는 다시 탈이온수와 함께 접촉 탱크(120)로 공급된다.

본 발명에 의하면, 오존수의 농도가 설정범위에 도달하지 않거나 장치 내에서 공정이 진행되지 않은 경우에 오존수가 오존수 생성기로 다시 회수되므로, 오존수의 낭비를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 오존수의 농도가 버퍼 탱크에서 측정되므로, 오존수의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.

Claims

기능수로 기판을 처리하는 장치로 기능수를 공급하는 장치에 있어서,

기능수를 생성하는 기능수 생성기와;

상기 장치로 기능수를 분배하는 분배기와;

상기 기능수 생성기로부터 생성된 기능수를 상기 분배기로 공급하는 기능수 공급관과;

상기 분배기에서 상기 장치로 분배되지 않은 기능수를 상기 기능수 생성기로 회수하는 기능수 회수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기능수 공급 장치는,

상기 기능수 공급관에 설치되며, 상기 기능수 생성기로부터 생성된 기능수를 저장하는 버퍼 탱크와;

상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도를 측정하는 농도 계측기와;

상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도가 설정범위를 벗어난 경우, 상기 버퍼 탱크 내 기능수를 상기 기능수 생성기로 반송시키는 기능수 반송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 장치.
제 2항에 있어서,

상기 기능수 공급 장치는 상기 버퍼 탱크 내 기능수를 순환시키는 순환관을 더 포함하고,

상기 농도 계측기는 상기 순환관에 설치되는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기능수는 오존수인 것을 특징으로 하는 기능수 공급 장치.
기능수를 사용하여 기판을 처리하는 장치로 기능수를 공급하는 방법에 있어서,

기능수 공급기로부터 생성된 기능수를 분배기로 공급하고, 상기 분배기에서 상기 장치들로 기능수의 공급이 이루어지지 않거나 상기 장치들로 공급되고 남은 기능수를 다시 상기 기능수 공급기로 회수하는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 방법.
제 5항에 있어서,

상기 기능수 생성기로부터 생성된 기능수를 상기 분배기로 공급하기 전에 버퍼 탱크로 공급하고, 상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도를 측정한 후, 그 측정값이 설정범위 내에 속하면 상기 기능수를 상기 분배기로 공급하고, 상기 측정값이 상기 설정범위 내에 속하지 않으면 상기 버퍼 탱크 내 기능수를 상기 기 능수 생성기로 반송하는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 방법.
제 6항에 있어서,

상기 버퍼 탱크 내 기능수에 용해된 가스의 농도 측정은 상기 버퍼 탱크에 설치된 순환관 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 방법.