WO2015037839A1 - 전해수 공급시스템 - Google Patents

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WO2015037839A1
WO2015037839A1 PCT/KR2014/007886 KR2014007886W WO2015037839A1 WO 2015037839 A1 WO2015037839 A1 WO 2015037839A1 KR 2014007886 W KR2014007886 W KR 2014007886W WO 2015037839 A1 WO2015037839 A1 WO 2015037839A1
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WO
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water
electrolytic
acidic
electrolytic cell
supply system
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Application number
PCT/KR2014/007886
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Inventor
안종호
김복수
박성환
배정완
Original Assignee
솔브레인나노텍 주식회사
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Publication date
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • C02F2001/4619Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only cathodic or alkaline water, e.g. for reducing

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic water supply system, and more particularly to an electrolytic water supply system used for supplying electrolytic water to a semiconductor process.
  • cleaning of the surface of the substrate is required to remove particles, which are contaminants on the substrate, and to highly clean the surface of the substrate. I'm using.
  • the electrolyzed water electrolyzes pure water to generate alkaline water or acidic water.
  • Pure water is composed of ions of H + and OH-, and when electrolyzed, alkaline ions are generated at the negative electrode (-) and acidic ions at the positive electrode (+). do.
  • ORP Oxidation Reduction Potential
  • the ORP may be referred to as a reference value for determining whether water is oxidized water or reduced water. If the ORP value is a positive value, the oxidation water is.
  • a conventional electrolytic cell used to generate electrolyzed water is filled with a cathode electrode and a cathode electrode in a cathode chamber and an anode chamber divided into ion permeable diaphragms therein, and an electric current is added to both electrodes with pure water in the electrolytic cell.
  • the membrane is electrolyzed with the diaphragm interposed therebetween, the water in the cathode chamber becomes an alkaline water due to a high pH value, and the water in the anode chamber becomes a pH value to form an acidic water.
  • the amount of current varies depending on the water pressure, the current flows less in the high pressure part, and more current flows in the low water part.
  • the electrolytic efficiency is high but there is a problem of overelectrolysis.
  • Korean Patent No. 10-1130795 electrolytic device having a multi-step electrode
  • the above-described problem is solved by forming an electrode installed in the electrolytic cell in multiple stages and performing series connection. That is, a plurality of electrodes, such as a first cathode electrode, a second cathode electrode, and a third cathode electrode, are formed in series at predetermined intervals from the lower part of the electrolytic cell, and the first anode electrode, the second anode electrode, the third anode electrode, and the like are also formed. It is formed in series at predetermined intervals.
  • the first anode electrode and the second cathode electrode, the second anode electrode and the third cathode electrode, the third anode electrode and the fourth cathode electrode are finally formed to apply a DC voltage.
  • the lowest electrolyzer in which the first anode electrode and the second cathode electrode are connected has high water pressure, but the current is constant to increase the electrolytic efficiency, and thus the third anode electrode and the fourth cathode.
  • the uppermost electrolytic cell to which the electrode is connected has a low water pressure, but the current is constant, so that the electrolytic efficiency can be increased constantly. Therefore, when forming the multi-stage electrode as described above, a constant current flows regardless of the height, it is possible to stably improve the electrolytic efficiency without being affected by the hydraulic pressure.
  • the applicant of the present invention has invented a simpler and more efficient electrolytic water supply system by using an electrolytic cell having a multi-stage electrode as described above.
  • Embodiments of the present invention to solve the problems described above, to provide an electrolytic water supply system that can be installed in a simpler configuration for supplying electrolytic water to the semiconductor process.
  • an electrolytic cell for generating acidic or alkaline water using pure water, and an electrolytic water supply system for supplying the acidic or alkaline water generated in the electrolytic cell on a semiconductor process, the plurality of partition walls and An electrolytic cell including a plurality of alkaline water generating chambers and a plurality of acidic water generating chambers in which a flow path is formed by a passage; A supply line for directly supplying alkaline water generated in the alkaline water generating chamber and acidic water generated in the acidic water generating chamber to a semiconductor process; And an flow rate adjusting means installed on each of the alkaline water generating chamber, the acidic water generating chamber, and the fluid line connecting the supply line, respectively, to the electrolytic cell.
  • the plurality of alkaline water generating chambers and the plurality of acidic water generating chambers in the electrolytic cell can be formed in a zigzag manner by a flow path by the plurality of partition walls and passages.
  • the flow regulating means may use a flow regulating valve or orifice, and a three-way valve may be installed on the fluid line connecting the flow regulating valve or orifice and the supply line, respectively.
  • the discharge line is connected to the three-way valve, and discharges the fluid to the outside.
  • the size of the passage formed in the alkaline water generating chamber and the acidic water generating chamber in the electrolytic cell can be formed such that the internal pressure load in the electrolytic cell is 0.01 MPa or less.
  • a degassing filter may be installed on the supply line to remove bubbles contained in acidic or alkaline water.
  • the electrolyzer is vertically separated from the bottom of the electrolyzer at a position corresponding to each of the plurality of anode electrodes formed as multi-stage electrodes in series so as to be separated from each other in a vertical direction from the bottom, and the plurality of anode electrodes formed as the multi-stage electrodes in series. It may be configured to include a plurality of cathode electrodes formed as a multi-step electrode in series in a form separated from each other in the direction, the anode electrode can be formed of a boron doped diamond electrode (BDD, Boron Doped Diamond electrode).
  • BDD Boron Doped Diamond electrode
  • the electrolytic water supply system uses a electrolytic cell having a multi-stage electrode so that a constant current flows regardless of the height, so that the electrolytic water can be stably improved without affecting the water pressure.
  • the pure water flows inside the electrolytic cell, by forming a passage in the chamber long, it is characterized in that the internal pressure load inside the electrolytic cell hardly occurs. Through this, it is possible to avoid the use of the storage tank and the pump for storing the electrolytic water.
  • the electrolytic water supply system is characterized in that the degassing filter for removing bubbles on the electrolytic water supply line.
  • FIG. 1 illustrates an electrolytic water supply system for supplying electrolytic water onto a semiconductor process using an electrolytic cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 shows an electrolytic water supply system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows an electrolytic water supply system according to another embodiment of the present invention.
  • the "semiconductor process” described in the detailed description of the present invention is a cleaning process in the semiconductor or LED process, such as deposition (CVD), diffusion (Diffusion), exposure (Develop), etching (Etch) ), And polishing (CMP), and in the scrubbing process to include MEGASONIC, Brushing, Jet.
  • semiconductor process includes FPD Cleaning, LCD Cleaning, and Photo Mask Cleaning.
  • Applicant of the present invention is to produce the electrolytic water using the electrolytic cell having a multi-stage electrode as described in the prior art in the system for supplying the electrolyzed water to the cleaning process in the semiconductor process bar, more specific drawings thereof Is shown.
  • the electrolytic water supply system 100 is connected to the electrolytic cell 110 and the front end of the electrolytic cell 110 by the filter unit 10 and the inlet line 20, the electrolytic water discharged from the electrolytic cell 110
  • a flow rate control valve 61 which is a flow rate control means, is configured to be discharged through the configured discharge line 60, and the discharge line 60 has a supply line 30 and a discharge line 40 by the three-way valve 50. It is configured to be connected.
  • a storage tank 31 for storing electrolytic water is installed on the supply line 30, and the electrolytic water stored in the storage tank 31 is configured to be supplied to the semiconductor process at a predetermined pressure through a pump 70. have.
  • the pure water flows into the electrolytic cell 110 through the pure water inlets 121 and 131 and the electrolyte solution inlet 161 formed at the lower end of the electrolytic cell 110. It is configured to be.
  • the pure water introduced in this way is generated to be alkaline water while passing through the alkaline water generating chamber 120 and is discharged through the alkaline water outlet 122, and is generated as acidic water while passing through the acidic water generating chamber 130 to acidic water outlet 132. It may be formed to be discharged through).
  • the pure water introduced through the electrolyte solution inlet 161 flows through the partition wall 160, which is formed to be discharged through the electrolyte solution outlet 162.
  • a flow control valve 61 may be installed, respectively, the flow control valve ( 61) it is possible to adjust the water pressure of the alkaline water generating chamber 120 and the acidic water generating chamber 130 by adjusting, through this, the dissolved oxygen, dissolved hydrogen, ORP of the appropriate to the alkaline or acidic water It is possible to have.
  • the internal pressure of the electrolytic cell 110 is high, it is also possible to use an orifice without using the flow control valve 61.
  • the alkaline or acidic water discharged through the electrolytic cell 110 is stored in the storage tank 31 through the supply line 30 or the discharge line 40 through the control of the three-way valve 50 according to the purpose It may be configured to be discharged to the outside through.
  • the three-way valve 50-1 connected to the alkaline water outlet 122 is opened to store the alkaline water in the storage tank 31, and the other three-way valve.
  • 50-2 and 50-3 may be configured to discharge the treated water discharged through the acidic water and the electrolyte solution outlet 162 in the closed state to the outside. In this way, it is possible to selectively use alkaline water or acidic water as the cleaning liquid in the semiconductor process.
  • the electrolyzer 110 shown in FIG. 1 is composed of an alkali water generation chamber 120 and an acidic water generation chamber 130 based on a partition wall 160 formed by an ion exchange resin therein, and each alkali water generation chamber ( 120, the acid water generating chamber 130 is formed by a plurality of partition walls (124, 134) up and down a plurality of chambers (C1, C2, etc., A1, A2, etc.), the plurality of chambers (C1, The cathode electrode 140 and the anode electrode 150 are formed in series in multiple stages in C2, A1, A2, etc.), respectively. Meanwhile, in the case of the present invention, the anode electrode 150 may be formed of a boron doped diamond electrode (BDD).
  • BDD boron doped diamond electrode
  • Boron doped diamond electrode has the advantages of high anode stability and excellent durability and very low precipitation.
  • Pure water flowing into the pure water inlets 121 and 131 is formed by forming passages 123 and 133 in the partition walls 124 and 134 formed in the alkali water generating chamber 120 and the acidic water generating chamber 130, respectively. It is formed to move along. Meanwhile, as shown in FIG. 1, the passages 123 and 133 are formed very small in the center of the plurality of partition walls 124 and 134.
  • the applicant of the present invention has been devised to adjust the flow path inside the electrolytic cell 110 in another embodiment so that the pressure load inside the electrolytic cell 110 is hardly generated. More specifically, as shown in FIG. 2, the partition walls 124 ′ and 134 ′ in the alkaline water generating chamber 120 and the acidic water generating chamber 130 are zigzag-shaped to form the entire flow path longer. Also, by forming the passage 123'133 'formed by the partition walls 124' and 134 'to be larger, the pressure load inside the electrolytic cell 110' is hardly generated. can do.
  • the passages 123'133 ' which form a larger space in the alkali water generating chamber 120 and the acidic water generating chamber 130, and are formed by the partition walls 124' and 134 '.
  • the passages 123'133 'formed by the partition walls 124' and 134 ' may be formed in various sizes, and the pressure load inside the electrolytic cell 110 may be reduced to 0.01 MPa or less. If so, it is possible to vary the size.
  • the electrolytic water supply system 100 ′ when the electrolytic water supply system 100 ′ according to the present invention is configured as shown in FIG. 2, since the pressure load in the electrolytic cell 100 ′ is formed at 0.01 MPa or less, the electrolytic water supply system 100 ′ is shown in the drawing.
  • the inflow water pressure of the pure water flowing through the pure water inlets 121 and 131 is about 0.2 MPa
  • the discharge water pressure of the acidic or alkaline water discharged through the electrolytic cell 110 ' is about 0.19 MPa. Is the water pressure of the grade which can be supplied directly on the said semiconductor process. Accordingly, the acidic or alkaline water passing through the electrolytic cell 110 'can be directly supplied to the semiconductor process through the supply line 30' without using an additional pump.
  • the electrolytic water supply system 100 ′ is directly connected to a semiconductor process without using an additional storage tank 31 and a pump 70.
  • the technical advantage that can be formed simply, the configuration.
  • an embodiment of the present invention has been described with reference to an electrolytic cell having a multistage electrode, the technical features of the present invention are not limited thereto, and the present invention may be applied even when a single electrode is used.
  • FIG. 3 illustrates an electrolytic water supply system 100 ′′ according to another embodiment of the present invention, wherein the system 100 ′′ is formed at the bottom of the inflow line 20 and the electrolyzer 110 ′.
  • the booster pump 80 is a component generally used as a means for pressurizing water.
  • a degassing filter 90 may be installed on the supply line 30 ′ to remove bubbles contained in the acidic or alkaline water supplied on the semiconductor process.
  • the electrolytic water supply system according to the present invention may be configured in a simpler configuration by not using a storage tank and a pump for storing electrolytic water, and it is possible to supply electrolytic water with improved electrolytic efficiency.
  • degassing filter 100 electrolytic water supply system

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 순수를 사용하여 산성수 또는 알카리수를 생성하는 전해조와, 상기 전해조에서 생성되는 산성수 또는 알카리수를 반도체 공정 상에 공급하도록 하는 전해수 공급시스템에 있어서, 복수개의 구획벽과 통로에 의해 유로가 형성되는 알카리수생성챔버와 산성수생성챔버를 포함하여 구성되는 전해조; 상기 알카리수생성챔버에서 생성되는 알카리수와 상기 산성수생성챔버에서 생성되는 산성수를 반도체 공정 상에 직접 공급하도록 하는 공급라인; 및 상기 전해조의 상기 알카리수생성챔버, 상기 산성수생성챔버와 상기 공급라인을 각각 연결하는 유체라인 상에 각각 설치되는 유량조절수단;을 포함하여 형성되는 전해수 공급시스템이 제공된다.

Description

전해수 공급시스템
본 발명은 전해수 공급시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 공정에 전해수를 공급하기 위해 사용되는 전해수 공급시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스나 디스플레이 디바이스 등을 제조하는 공정에 있어서, 기판 상의 오염물인 파티클을 제거하고, 기판 표면을 고도로 청정화하기 위해 기판 표면의 세정이 필요하며, 이러한 기판 표면의 세정을 위해 세정액으로 전해수를 사용하고 있다.
이러한 전해수는 순수를 전기분해하여 알카리수 또는 산성수를 생성하도록 하는데, 순수는 H+와 OH-로 이온으로 구성되며 이를 전기분해하면 음극(-)에는 알칼리성 이온이, 양극(+)에는 산성 이온이 생성된다. 물이 전기분해가 되면 산화, 환원을 하는데 이때 전위수치를 ORP(Oxidation Reduction Potential; 산화환원 전위)로 표시한다. 상기 ORP는 물이 산화수인지, 환원수인지 알아보는 기준치라 할 수 있다. 상기 ORP 수치가 +값이면 산화수이고, ORP 수치가 - 값이면 환원수가 된다.
한편, 전해수를 생성하기 위해 사용되는 통상의 전해조는 그 내부에 이온 투과성 격막으로 분할되는 음극실과 양극실에 음극전극과 양극전극을 충전시키고 순수를 상기 전해조에 넣은 상태로 상기 양 전극에 전류를 부가하면 상기 격막을 사이에 두고 전기분해되어, 음극실 내의 물은 pH 수치가 높아져서 알카리수가 되고, 양극실 내의 물은 pH 수치가 낮아져 산성수를 형성하게 된다. 그러나, 이와 같은 전해조는 수압에 따라 전류량이 다르기 때문에 수압이 높은 부분에서는 전류가 적게 흐르고, 수압이 낮은 부분에서는 전류가 많이 흐르는 관계로 인하여, 수압이 높은 부분에서는 전해효율이 낮고 수압이 낮은 부분은 전해효율은 높으나 과전기분해가 된다는 문제가 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 장치로, 한국등록특허 제10-1130795호(다단계 전극을 구비한 전해조)가 개시된다. 상기 특허는 상술한 바와 같은 문제 즉, 높이에 따라 전해효율이 달라지는 문제를 해결하기 위해, 전해조 내에 설치되는 전극을 다단계로 형성하되 직렬연결을 행하도록 함으로써, 상술한 바와 같은 문제를 해결하고 있다. 즉, 전해조 하부에서부터 제 1 캐소드 전극, 제 2 캐소드 전극, 제 3 캐소드 전극 등 다수개의 전극을 소정 간격을 두고 직렬로 형성하고, 또한, 제 1 애노드 전극, 제 2 애노드 전극, 제 3 애노드 전극 등도 소정 간격을 두고 직렬로 형성하여 설치한다. 상기와 같이 전해조 내부에 다단계의 전극을 형성한 후, 상기 제 1 애노드 전극과 제 2 캐소드 전극, 상기 제 2 애노드 전극과 제 3 캐소드 전극, 상기 제 3 애노드 전극과 제 4 캐소드 전극을 전선으로 연결하고, 상기 제 4 애노드 전극과 상기 제 1 캐소드 전극에는 최종적으로 직류 전압을 가하도록 형성한다.
상술한 바와 같이 다단계의 전극을 형성하는 경우, 상기 제 1 애노드 전극과 제 2 캐소드 전극이 연결되는 최하단 전해조는 수압이 높지만 전류가 일정하게 되어 전해효율이 높아지게 되고, 제 3 애노드 전극과 제 4 캐소드 전극이 연결되는 최상단 전해조는 수압은 낮지만 전류가 일정하게 되어 전해효율이 일정하게 높아지는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 상기와 같이 다단계 전극을 형성하는 경우, 높이에 상관없이 일정한 전류가 흐르게 되어 수압에 영향을 받지 않고 전해효율을 안정적으로 향상시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 다단계 전극을 구비한 전해조를 사용하여, 보다 단순하면서도 효율적인 전해수 공급시스템을 발명하게 되었다.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해, 반도체 공정에 전해수를 공급하기 위해 보다 단순한 구성으로 설치가 가능한 전해수 공급시스템을 제공하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 순수를 사용하여 산성수 또는 알카리수를 생성하는 전해조와, 상기 전해조에서 생성되는 산성수 또는 알카리수를 반도체 공정 상에 공급하도록 하는 전해수 공급시스템에 있어서, 복수개의 구획벽과 통로에 의해 유로가 형성되는 복수개의 알카리수생성챔버와 복수개의 산성수생성챔버를 포함하여 구성되는 전해조; 상기 알카리수생성챔버에서 생성되는 알카리수와 상기 산성수생성챔버에서 생성되는 산성수를 반도체 공정 상에 직접 공급하도록 하는 공급라인; 및 상기 전해조의 상기 알카리수생성챔버, 상기 산성수생성챔버와 상기 공급라인을 각각 연결하는 유체라인 상에 각각 설치되는 유량조절수단;을 포함하여 형성되는 전해수 공급시스템이 제공될 수 있다.
상기 전해조 내의 복수개의 알카리수생성챔버와 복수개의 산성수생성챔버는 상기 복수개의 구획벽과 통로에 의해 유로가 지그재그 방식으로 형성하는 것이 가능하다.
상기 유량조절수단은 유량조절밸브 또느 오리피스를 사용하는 것이 가능하며, 상기 유량조절밸브 또는 오리피스와 상기 공급라인을 각각 연결하는 유체라인 상에 각각 삼방밸브가 설치될 수 있다. 또한, 상기 삼방밸브와 연결되며, 외부로 유체를 배출하도록 하는 토출라인이 설치될 수 있다.
상기 전해조 내의 알카리수생성챔버와 산성수생성챔버 내에 형성되는 상기 통로의 크기는 상기 전해조 내의 내부 압력 부하가 0.01 MPa 이하가 되도록 형성하는 것이 가능하다. 또한, 상기 전해조 하단에 형성되는 복수개의 순수유입구와 유입라인 상에 부스터펌프를 설치하는 것이 가능하다. 상기 공급라인 상에 산성수 또는 알카리수에 포함되는 기포를 제거하기 위한 탈기필터가 설치될 수 있다.
상기 전해조는 하부에서부터 수직한 방향으로 서로 분리되는 형태로 직렬로 다단계 전극으로 형성되는 복수개의 애노드 전극과, 상기 직렬로 다단계 전극으로 형성되는 복수개의 애노드 전극과 각각 대응되는 위치에 전해조 하부에서부터 수직한 방향으로 서로 분리되는 형태로 직렬로 다단계 전극으로 형성되는 복수개의 캐소드 전극을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 애노드 전극은 붕소 도핑 다이아몬드 전극(BDD, Boron Doped Diamond electrode)으로 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 전해수 공급시스템은 다단계 전극을 구비한 전해조를 사용하여 높이에 상관없이 일정한 전류가 흐르게 되어 수압에 영향을 받지 않고 전해효율을 안정적으로 향상한 전해수를 공급할 수 있도록 한다.
또한, 전해조 내부에서 순수가 유동하는 경우 챔버 내의 유로를 길게 형성하도록 하는 것에 의해, 전해조 내부의 내부 압력부하가 거의 발생하지 않도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이를 통해, 전해수를 저장하기 위한 저장탱크 및 펌프의 사용을 하지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전해수 공급시스템은 전해수 공급라인 상에 기포를 제거하기 위한 탈기필터를 설치한 기술을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해조를 사용하여 반도체 공정 상에 전해수를 공급하도록 하는 전해수 공급시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해수 공급시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해수 공급시스템을 도시한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 전해조 공급시스템을 설명한다. 한편, 본 발명의 상세한 설명에서 기술되는 “반도체공정”은 반도체 또는 LED공정에 있어 클리닝(cleaning) 공정으로 증착(CVD), 확산(Diffusion), 노광(Expose), 현상(Develop), 식각(Etch), 연마(CMP)를 포함하며, 스크러빙(scrubbing) 공정에 있어서는 MEGASONIC, Brushing, Jet을 포함하도록 한다. 또한,“반도체공정”은 FPD Cleaning, LCD Cleaning, Photo Mask Cleaning을 포함한다.
본 발명의 출원인은 반도체 공정에 세정액으로 전해수를 공급하기 위한 시스템에서 종래기술에서 설명한 바와 같은 다단계 전극을 구비한 전해조를 사용하여 전해수를 생성하여 이를 공급하고 있는 바, 이에 대한 보다 구체적인 도면이 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전해수 공급시스템(100)은 전해조(110)와 상기 전해조(110) 전단에 필터부(10)와 유입라인(20)에 의해 연결되고, 전해조(110)로부터 배출되는 전해수는 유량조절수단인 유량조절밸브(61)가 구성된 배출라인(60)을 통해 배출되도록 구성되며, 상기 배출라인(60)은 공급라인(30) 및 토출라인(40)이 삼방밸브(50)에 의해 연결되도록 구성되어 있다. 또한, 상기 공급라인(30) 상에는 전해수를 저장하기 위한 저장탱크(31)가 설치되며, 상기 저장탱크(31)에 저장되는 전해수는 펌프(70)를 통해 일정 압력으로 반도체 공정에 공급되도록 구성되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 필터부(10)와 유입라인(20)을 통해 순수가 상기 전해조(110) 하단에 형성되는 순수유입구(121,131) 및 전해질용액유입구(161)를 통해 전해조(110)로 유입되도록 구성된다. 이렇게 유입되는 순수는 알카리수생성챔버(120)를 통과하면서 알카리수로 생성되어 알카리수 배출구(122)를 통해 배출되도록 구성되고, 산성수생성챔버(130)를 통과하면서 산성수로 생성되어 산성수 배출구(132)를 통해 배출되도록 형성될 수 있다. 또한, 전해질용액유입구(161)를 통해 유입되는 순수는 격벽(160)을 통해 흐르며, 이는 전해질용액배출구(162)를 통해 배출되도록 형성되어 있다. 한편, 상기 알카리수 배출구(122), 산성수 배출구(132) 및 전해질용액배출구(162)에 연결되는 배출라인(60) 상에는 각각 유량조절밸브(61)가 설치될 수 있는 바, 상기 유량조절밸브(61)의 조정을 통해 상기 알카리수생성챔버(120)와 산성수생성챔버(130)의 수압을 조정하도록 하는 것이 가능하며, 이를 통해, 상기 알카리수 또는 산성수에 적정의 용존산소, 용존수소, ORP를 갖도록 하는 것이 가능하다. 한편, 상기 전해조(110)의 내부 압력이 높은 경우, 유량조절밸브(61)를 사용하지 않고, 오리피스를 사용하는 것도 가능하다.
한편, 상기 전해조(110)를 통해 배출되는 알카리수 또는 산성수는 용도에 따라 삼방밸브(50)의 제어를 통해 공급라인(30)을 통해 저장탱크(31)에 저장되거나, 또는 토출라인(40)을 통해 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 반도체 공정에 알카리수를 세정액으로 사용하는 경우, 상기 알카리수 배출구(122)와 연결되는 삼방밸브(50-1)를 개방하여 알카리수를 상기 저장탱크(31)에 저장하도록 하고, 다른 삼방밸브(50-2, 50-3)는 닫은 상태에서 상기 산성수와 전해질용액배출구(162)를 통해 배출되는 처리수는 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 반도체 공정에 세정액으로 알카리수 또는 산성수를 선택적으로 사용하는 것이 가능하다.
도 1에 도시되어 있는 상기 전해조(110)는 내부에 이온교환수지에 의한 격벽(160)을 기준으로 알카리수생성챔버(120), 산성수생성챔버(130)로 구성되고, 각각의 알카리수생성챔버(120), 산성수생성챔버(130)는 복수의 구획벽(124, 134)에 의해 상,하로 복수의 챔버(C1, C2 등, A1, A2 등)가 형성되며, 상기 복수의 챔버(C1, C2 등, A1, A2 등)에는 각각 캐소드 전극(140), 애노드 전극(150)이 직렬로 다단으로 형성되어 있다. 한편, 본 발명의 경우, 상기 애노드 전극(150)은 붕소 도핑 다이아몬드 전극(BDD, Boron Doped Diamond electrode)으로 형성하는 것이 가능하다. 붕소 도핑 다이아몬드 전극은 양극 안정성이 높아 내구성이 우수하고 석출이 매우 감소한다는 장점이 있다. 상기 알카리수생성챔버(120)와 산성수생성챔버(130)의 내부에 형성되는 복수의 구획벽(124,134)에는 각각 통로(123,133)를 형성하여 순수유입구(121,131)로 유입되는 순수가 상기 통로(123,133)를 따라 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 한편, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 통로(123,133)는 복수의 구획벽(124,134)의 중심에 매우 작게 형성되어 있다.
상술한 바와 같이 상기 알카리수생성챔버(120)와 산성수생성챔버(130)의 내부에 통로(123,133)가 형성되는 전해조(110)의 경우, 상당히 큰 내부 압력부하가 발생하게 된다. 도 1에 도시되어 있는 전해조(110)의 경우 약 0.05 MPa의 압력부하가 발생하게 된다. 따라서, 상기 순수유입구(121,131)를 통해 유입되는 순수의 유입수압이 약 0.2 MPa인 경우, 상기 전해조(110)를 통해 배출되는 산성수 또는 알카리수의 배출수압은 약 0.15 MPa이 된다. 한편, 상기 전해조(110)를 통해 배출되는 산성수 또는 알카리수를 직접 반도체 공정에 사용하기 위해서는 약 0.2 MPa의 수압이 요구되나, 상술한 바와 같이, 상기 전해조(110)를 통과하는 동안 압력부하에 의해 수압이 낮아지게 되어, 상기 전해조(110)를 통해 배출되는 산성수 또는 알카리수를 직접 반도체 공정에 사용하는 것은 어렵다. 따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 전해조(110)를 통해 배출되는 산성수 또는 알카리수를 저장탱크(31)에 저장할 필요가 있으며, 필요에 따라 상기 펌프(70)를 통해 일정수압을 갖도록 한 후 반도체 공정에 사용하고 있다. 즉, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 구획벽(124,134)과 통로(123,133)가 형성되는 경우, 별도의 저장탱크(31)와 펌프(70)가 추가적으로 설치될 필요가 있다.
한편, 도 1에 도시되어 있는 전해수 공급시스템(100)의 경우, 상기 알카리수 배출구(122), 산성수 배출구(132)에 연결되는 배출라인(60) 상에 각각 유량조절밸브(61)를 설치하여, 상기 유량조절밸브(61)의 조정을 통해 상기 알카리수생성챔버(120)와 산성수생성챔버(130)의 수압을 어느 정도 조정하도록 하고 있으나, 상기 유량조절밸브(61)의 조정만으로, 상기 산성수 또는 알카리수를 반도체 공정에 직접 사용하기 위해 요구되는 수압을 갖도록 하는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명의 출원인은 다른 실시예로 상기 전해조(110) 내부의 유로를 조정하도록 하는 것에 의해, 상기 전해조(110) 내부의 압력 부하가 거의 발생하지 않도록 하는 방안을 강구하게 되었다. 보다 상세하게는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 알카리수생성챔버(120)와 산성수생성챔버(130) 내의 구획벽(124',134')을 지그재그로 설치하여 전체 유로를 보다 길게 형성하도록 하고, 또한, 상기 구획벽(124',134')에 의해 형성되는 통로(123'133')를 보다 크게 형성하도록 하는 것에 의해, 상기 전해조(110') 내부의 압력 부하가 거의 발생하지 않도록 형성할 수 있다. 보다 상세하게는 상기 알카리수생성챔버(120)와 산성수생성챔버(130) 내의 공간을 보다 크게 형성하고, 또한, 상기 구획벽(124',134')에 의해 형성되는 통로(123'133')를 10mm 이상 크기로 크게 형성하도록 하는 것에 의해, 상기 전해조(110') 내부의 압력 부하를 0.01 MPa 이하로 형성하는 것이 가능하다. 한편, 상기 구획벽(124',134')에 의해 형성되는 통로(123'133')의 크기는 다양하게 형성하는 것이 가능하며, 상기 전해조(110) 내부의 압력 부하를 0.01 MPa 이하로 줄일 수 있다면 그 크기를 다양하게 조절하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 전해수 공급시스템(100')을 도 2에 도시한 바와 같이 구성하는 경우, 상기 전해조(100') 내부에서의 압력 부하가 0.01 MPa 이하로 형성되므로, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 순수유입구(121,131)를 통해 유입되는 순수의 유입수압이 약 0.2 MPa인 경우, 상기 전해조(110')를 통해 배출되는 산성수 또는 알카리수의 배출수압은 약 0.19 MPa이 되고, 이러한 수압은 상기 반도체 공정 상에 직접적으로 공급이 가능한 정도의 수압이다. 따라서, 상기 전해조(110')를 통과한 산성수 또는 알카리수는 추가적인 펌프의 사용 없이 상기 공급라인(30')을 통해 반도체 공정 상에 직접적으로 공급하는 것이 가능하다. 또한, 상기 유량조절밸브(61)의 조정을 통해 반도체 공정에서 요구되는 압력으로 조정하는 것도 가능하다. 따라서, 도 2에 따른 전해수 공급시스템(100')을 사용하는 경우, 추가적인 저장탱크(31)와 펌프(70)를 사용하지 않고, 상기 전해수 공급시스템(100')을 직접적으로 반도체 공정 상에 연결할 수 있어, 그 구성을 단순하게 형성할 수 있다는 기술적 장점이 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 다단계의 전극을 구비한 전해조를 대상으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일의 전극을 사용한 경우에도 적용하는 것이 가능하다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전해수 공급시스템(100'')이 개시되어 있는 바, 상기 시스템(100'')은 상기 유입라인(20)과 상기 전해조(110') 하단에 형성되는 순수유입구(121,131) 및 전해질용액유입구(161)와 연결되는 각각의 라인 상에 부스터펌프(80)를 설치하여, 상기 순수유입구(121,131) 및 전해질용액유입구(161)로 유입되는 순수의 유입수압을 상당한 정도로 높이는 것이 가능하다. 이를 통해, 상기 전해조(110')를 통해 배출되는 산성수 또는 알카리수의 배출수압을 높이도록 함으로써, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전해조(110')의 내부유로의 변경 없이도, 상기 배출되는 산성수 또는 알카리수의 배출수압을 상당히 높이는 것이 가능하며, 이를 통해 추가적인 펌프(70)의 사용을 하지 않도록 시스템을 설계하는 것이 가능하다. 한편, 부스터펌프(80)는 일반적으로 물을 가압하기 위한 수단으로 사용되는 부품이다. 또한, 상기 공급라인(30') 상에는 탈기필터(90)를 설치하여 반도체 공정 상에 공급되는 산성수 또는 알카리수에 포함되어 있는 기포를 제거하도록 할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 구성 상의 변화 또는 부스터펌프(80)의 추가 등을 통해 추가적인 저장탱크(31) 및 펌프(70)를 사용하는 것 없이, 보다 단순한 구성으로 효율적인 전해수 공급시스템을 설계하는 것이 가능하다.
한편, 하기 표는 기존 전해조에 발생하는 압력 부하에 의해 배출압력이 떨어져서 배출되는 경우, 전해수의 ORP와 용존수소농도와, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해조에 의해 압력 부하가 거의 발생하지 않는 경우, 전해수의 ORP와 용존수소농도를 측정한 값을 도시하고 있는 바, 상기 전해조에서 배출되는 배출수압이 높은 경우, ORP와 용존수소농도가 상당히 높게 나타나고 있음을 확인할 수 있다.
표 1
전해조전류 전해조입력압력 전해조출력압력 출력측유량 pH ORP 용존수소
초순수(기존 전해조) 10[A] 0.1 Mpa 0.05 Mpa 5 LPM 7.5 -350 mV 400 ppb
초순수 10[A] 0.1 Mpa 0.09 Mpa 5 LPM 7.5 -510 mV 970 ppb
초순수 10[A] 0.2 Mpa 0.19 Mpa 5 LPM 7.5 -540 mV 1,580 ppb
초순수 10[A] 0.3 Mpa 0.29 Mpa 5 LPM 7.5 -550 mV 1,950 ppb
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명에 따른 전해수 공급시스템은 전해수를 저장하기 위한 저장탱크 및 펌프를 사용하지 않아 보다 단순한 구성으로 구성될 수 있으며, 전해효율이 향상된 전해수를 공급하도록 하는 것이 가능하다.
10 : 필터 20 : 유입라인
30 : 공급라인 31 : 저장탱크
70 : 펌프 80 : 부스터펌프
90 : 탈기필터 100 : 전해수 공급시스템
110 : 전해조 123,133 : 통로
124,134 : 구획벽

Claims (11)

  1. 순수를 사용하여 산성수 또는 알카리수를 생성하는 전해조와, 상기 전해조에서 생성되는 산성수 또는 알카리수를 반도체 공정 상에 공급하도록 하는 전해수 공급시스템에 있어서,
    복수개의 구획벽과 통로에 의해 유로가 형성되는 복수개의 알카리수생성챔버와 복수개의 산성수생성챔버를 포함하여 구성되는 전해조;
    상기 알카리수생성챔버에서 생성되는 알카리수와 상기 산성수생성챔버에서 생성되는 산성수를 반도체 공정 상에 직접 공급하도록 하는 공급라인; 및
    상기 전해조의 상기 알카리수생성챔버, 상기 산성수생성챔버와 상기 공급라인을 각각 연결하는 유체라인 상에 각각 설치되는 유량조절수단;을 포함하여 형성되는 전해수 공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해조 내의 복수개의 알카리수생성챔버와 복수개의 산성수생성챔버는 상기 복수개의 구획벽과 통로에 의해 유로가 지그재그 방식으로 형성되는 전해수 공급시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절수단은 유량조절밸브인 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절수단은 오리피스인 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유량조절밸브 또는 오리피스와 상기 공급라인을 각각 연결하는 유체라인 상에 각각 삼방밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 삼방밸브와 연결되며, 외부로 유체를 배출하도록 하는 토출라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전해조 내의 알카리수생성챔버와 산성수생성챔버 내에 형성되는 상기 통로의 크기는 상기 전해조 내의 내부 압력 부하가 0.01 MPa 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전해조 하단에 형성되는 복수개의 순수유입구와 유입라인 상에 부스터펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공급라인 상에 산성수 또는 알카리수에 포함되는 기포를 제거하기 위한 탈기필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전해조는 하부에서부터 수직한 방향으로 서로 분리되는 형태로 직렬로 다단계 전극으로 형성되는 복수개의 애노드 전극과,
    상기 직렬로 다단계 전극으로 형성되는 복수개의 애노드 전극과 각각 대응되는 위치에 전해조 하부에서부터 수직한 방향으로 서로 분리되는 형태로 직렬로 다단계 전극으로 형성되는 복수개의 캐소드 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 애노드 전극은 붕소 도핑 다이아몬드 전극(BDD, Boron Doped Diamond electrode)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 전해수 공급시스템.
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