CN100451440C

CN100451440C - 用于供应功能水的系统和方法

Info

Publication number: CN100451440C
Application number: CNB2006100655121A
Authority: CN
Inventors: 金柱元; 安斗根; 崔光一; 郑平淳; 崔勇男; 裵正龙
Original assignee: Semes Co Ltd
Current assignee: Semes Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: CN1834526A; KR100625320B1

Abstract

提供了一种用于将功能水提供至处理单元的供应系统，该处理单元使用所述功能水来处理衬底。在该系统中，在功能水生成器中生成的功能水通过功能水输送管提供至分配器。之后，在处理单元执行处理时，将功能水提供至处理单元，而在处理单元未执行处理时，功能水通过功能水回流管返回至功能水生成器。在功能水输送管中安装有缓冲罐，功能水的浓度在与缓冲罐相连的循环管路中进行测量。当所测量的功能水浓度未处于设定的浓度范围内时，功能水通过功能水回流管返回至功能水生成器。

Description

用于供应功能水的系统和方法

技术领域

本发明涉及制造衬底的装置和方法，更具体地，涉及用于向衬底清洗装置供应功能水的系统和方法。

背景技术

在使用半导体衬底制造集成电路的多个工艺步骤中，会产生杂质，例如，残留化学物质、小颗粒、污染物等。为了去除这些杂质，需要对半导体衬底进行清洗的工艺步骤。特别地，在制造高度集成的电路时，去除附着在半导体衬底表面上的细微污染物是非常重要的。

近年来，使用了利用功能水(例如，氢水、氧水或臭氧水)来清洗衬底的方法。图1是示意性地示出了通常使用的功能水供应系统的视图。参照图1，功能水生成器12通过使气体与去离子水相接触而生成功能水，并将生成的功能水通过输送管16直接供应给处理单元中的喷嘴20。当处理单元处于非工作状态时，功能水将通过排放管18排放到外部，从而造成了功能水的浪费。

另外，用于测量溶解于功能水中的气体浓度的浓度计14设置在功能水生成器12的附近。浓度计14使得在溶解于功能水中的气体浓度达到设定的浓度范围之前排放功能水，并且在溶解于功能水中的气体浓度保持在设定浓度范围内时，使得功能水能够供应给系统。因此，因为现有技术中的功能水供应系统将功能水排放到外部，直到溶解于功能水中的气体浓度达到设定浓度范围，所以该系统造成了功能水的大量浪费。此外，因为气体浓度是在功能水生成器12附近的位置测量的，因此由于未完全溶解的残留气体的缘故，测量的浓度可能高于实际的气体浓度，从而造成处理失效。

发明内容

本发明的示例性实施方案提供了用于供应功能水的系统和方法，其能够使功能水的浪费最小化。

另外，本发明的示例性实施方案提供了一种用于供应功能水的系统和方法，其能够精确测量溶解在功能水中的气体浓度，并且能够将具有设定浓度范围的功能水提供至处理单元。

本发明的示例性实施方案提供了将功能水提供至处理单元的供应系统，该处理单元使用所述功能水来处理衬底。所述系统包括：一种用于将功能水提供至处理单元的供应系统，所述处理单元使用所述功能水来处理衬底，所述系统包括：功能水生成器，生成所述功能水；功能水输送管，将所述功能水生成器中生成的所述功能水提供至所述处理单元；缓冲罐，与所述功能水输送管相连，用于在所述功能水输送至所述处理单元之前存储所述功能水；浓度计，测量所述缓冲罐所接纳的所述功能水中溶解的气体浓度；以及功能水回流管，当所述缓冲罐所接纳的所述功能水中溶解的所述气体浓度未处于设定的浓度范围内时，使所述缓冲罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。

在某些实施方案中，所述系统进一步包括：分配器，用于将来自于所述功能水输送管的所述功能水分配至所述处理单元；以及功能水回收管，使得未从所述分配器分配至所述处理单元的所述功能水回收到所述功能水生成器。

在另外的实施方案中，所述系统进一步包括：使所述缓冲罐中的所述功能水循环的循环管，其中所述浓度计安装于所述循环管上。所述功能水可包括臭氧水、氧水和氢水中的至少之一。

在另外的实施方案中，所述功能水生成器包括：液体供应部分；气体供应部分；注入器，用于使气体溶解于液体中，所述液体从所述液体供应部分供应，而所述气体从所述气体供应部分供应；以及接触器，用于在接收从所述注入器排放的所述功能水之后，提高所述气体在所述液体中的溶解度。

在另外的实施方案中，所述气体供应部分包括与所述注入器相连的多个气体输送管，以将不同类型的气体提供至所述注入器，在所述多个气体输送管的每一个上安装有阀，其中，所述功能水供应系统进一步包括控制器，所述控制器用于控制安装于所述多个气体输送管的每一个上的所述阀，以将选定的气体提供至所述注入器。

在另外的实施方案中，所述注入器具有使得所述气体能够通过文丘里效应溶解于所述液体中的形状。

在另外的实施方案中，所述接触器包括：本体，具有入口和出口；以及多个隔膜，安装于本体中，并具有多个细小的通孔，其中，在所述功能水分散并移动通过所述隔膜的所述通孔时，溶解于所述功能水中的所述气体分散并膨胀为微泡，从而提高所述气体在所述液体中的溶解度。

在另外的实施方案中，所述接触器为多个，所述多个接触器串联连接。

在另外的实施方案中，提供了一种将功能水提供至一个或多个处理单元的方法，所述处理单元使用所述功能水来处理衬底。所述方法包括：在将所述功能水提供至所述处理单元之前，将在功能水生成器中生成的所述功能水提供至缓冲罐；测量溶解于所述缓冲罐的所述功能水中的气体浓度；以及当所述测量的气体浓度处于设定的浓度范围内时，将所述功能水提供至所述处理单元，而当所述测量的气体浓度未处于所述设定的浓度范围内时，使所述缓冲罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。可在耦接至所述缓冲罐的循环管路中测量溶解于所述缓冲罐的所述功能水中的所述气体浓度。

在另外的实施方案中，通过分配器将所述功能水生成器中生成的所述功能水分配至所述处理单元，未分配至所述处理单元的所述功能水、或在所述分配器中剩余的所述功能水被送回所述功能水生成器。

附图说明

用以提供对本发明的进一步理解的附图合并入本申请并作为本申请的一部分，附图描述了本发明的实施方案以及用于解释本发明原理的说明，其中：

图1是示意性地示出根据现有技术的示例的功能水供应系统的视图；

图2是示意性地示出根据本发明的一个实施方案的功能水供应系统的视图；

图3是示例性地示出图2中的功能水生成器的示意图；

图4是示例性地示出图3中的功能水生成器中臭氧气体供应的示意图；

图5是示例性地示出图3中的功能水生成器中的两种或两种以上气体供应的示意图；

图6是示例性地示出根据本发明的另一功能水生成器的示意图；以及

图7是示出根据本发明的一个实施方案的供应臭氧水的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明进行更加全面的描述，其中示出了本发明的示例性实施方案。但是，本发明能以不同形式来实现，而不应理解为受到本文所阐述的实施方案的限制；另外，提供这些实施方案以使得本文的公开更加彻底和全面，并能使本领域技术人员全面理解本发明的原理。在附图中，为清晰起见，将部件的形状进行了放大。

图2是示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的功能水供应系统10的视图。参照图2，在功能水供应系统10中，功能水提供至一个或多个处理单元900，处理单元900使用功能水来进行处理。例如，处理单元900可以是清洗制造平板显示板所使用的晶片或衬底的装置。处理单元900具有晶片“W”安放在其上的支承板920，和用于使得支承板920旋转的支承轴940。晶片“W”安放在支承板920上，其已构图的表面向上放置。将功能水喷洒至晶片“W”上的喷嘴980设置在支承板920的上方。支承板920和支承轴940由容器960包围。

功能水供应系统10包括功能水生成器100、功能水输送管200、功能水回收管300、分配器400以及缓冲罐500。功能水生成器100通过将气体溶解于去离子水中而生成功能水。例如，上述气体可以是氢气(H₂)、氧气(O₂)或臭氧(O₃)，而功能水可以是氢水、氧水或臭氧水。

在功能水生成器100中生成的功能水通过功能水输送管200提供至分配器400。分配器400将功能水生成器100提供的功能水分配至处理单元900。当处理单元900停止或完成处理时，在功能水分配之后剩余的功能水通过功能水回收管300回收到功能水生成器100。测量缓冲罐500中的由功能水生成器100生成的功能水内溶解的气体浓度(下文中也称作“功能水浓度”)。功能水循环管620耦合至缓冲罐500。缓冲罐500中恒定量的功能水不断通过功能水循环管620循环。用于测量功能水浓度的浓度计640安装在功能水循环管620中。由浓度计640测量的信号传输至控制器800。

当测量的功能水浓度处于设定的浓度范围内时，功能水通过第二输送管240从缓冲罐500提供至分配器400，阀242安装于第二输送管240上，用于打开和关闭内部通路或控制流经其的功能水的流动。阀242可以是可由控制器800电控制的电磁阀。

功能水回流管700安装于缓冲罐500和功能水生成器100之间。如果缓冲罐500中的功能水浓度不在设定的浓度范围内，那么缓冲罐500中的功能水将通过功能水回流管700返回到功能水生成器100。功能水回流管700上安装有用于打开和关闭其内部通路的阀720。阀720可以是可由控制器800电控制的电磁阀。另外，用于将缓冲罐500中接收的功能水排放至外部的排放管520与缓冲罐500相连。排放管520可为功能水回流管700的分支。用于打开和关闭排放管520的内部通路的阀522安装于排放管520上。

因为功能水浓度在耦接至缓冲罐500的功能水循环管620中连续测量，所以与在功能水生成器100的附近位置进行的测量相比，测量更为精确。因此，由于提供至分配器400的是处于设定的浓度范围内的功能水，所以能够防止处理单元900中的处理失效。

另外，当功能水浓度不在设定的浓度范围内时，功能水返回到功能水生成器100。因此，与将功能水排放到外部、直到功能水浓度达到设定浓度范围的现有技术中的系统相比，本发明的系统能够避免功能水的浪费。

图3是示例性地示出图2中的功能水生成器100的示意图。参照图3，功能水生成器100包括注入器120、液体供应部分140、气体供应部分160以及接触器180。注入器120主要将气体溶解于液体中。注入器120包括液体输入端122、气体吸收端124以及排放端126。注入器120可利用文丘里效应将气体溶解于液体中。换句话说，当通过注入器120的液体输入端122引入的液体流经注入器120时，通过注入器120的气体吸收端124供应的气体由于文丘里效应而吸入液体中，然后溶解在液体中。

液体供应部分140将液体提供至注入器120。液体供应部分140包括液体存储部分144以及将液体存储部分144与注入器120的液体输入端122相连的液体输送管142。为液体提供流动压力的泵146安装于液体输送管142上，用于打开和关闭液体输送管142的内部通路或调节去离子水的供应量的阀142a也安装在液体输送管142上。另外，如果诸如氮气、氧气等气体已经溶解于液体中，那么可充分溶解于液体中的气体量则减少。为了避免这一情况，用于去除诸如氮气、氧气等包含在液体中的气体的除气单元148安装于液体输送管142上。

气体供应部分160将气体提供至注入器120。气体供应部分160包括将气体存储部分164与气体吸收端124相连的气体输送管162。用于打开和关闭气体输送管162的内部通路或调节气体的供应流量的阀163也安装于气体输送管162上。

当欲生成的功能水是氢水时，液体是去离子水，而气体是氢气。同样，当欲生成的功能水是氧水时，液体是去离子水，而气体是氧气。

图4示例性地示出了当欲生成的功能水是臭氧水时图3中的气体供应部分160。参照图4，气体供应部分160包括气体输送管162、臭氧发生器166、电源单元167、第一气体输送管168以及第二气体输送管169。第一气体输送管168和第二气体输送管169用来将用于生成臭氧的气体提供至臭氧发生器166。例如，第一气体可以是氧气(O₂)，第二气体可以是二氧化碳(CO₂)。第一气体输送管168和第二气体输送管169中的每一个都具有流量控制器168a、169a，分别用于控制第一气体和第二气体的流量。流量控制器168a和169a可以为例如质量流量控制器。电源单元167将生成臭氧所需的能量提供给臭氧发生器166，并受到控制器800的控制。另外，控制器800可控制安装于第一气体输送管168和第二气体输送管169上的流量控制器168a和169a，以调节臭氧发生器166中生成的臭氧量。臭氧发生器166中生成的臭氧被注入器120中的去离子水所溶解，由此生成臭氧水。

再次参照图3，将注入器120中生成的功能水提供给接触器180。接触器180提高液体中的气体溶解度。接触器180包括具有入口182a和出口182b的本体182。隔膜184安装在本体182内部。各个隔膜184具有多个细小的通孔186。引入本体182中的功能水通过隔膜184的通孔186而分散和扩散。当功能水通过接触器180的细小的通孔186时，气体以微泡状态溶解于去离子水中，从而提高了去离子水中的气体溶解度。之后，接触器180中的功能水通过接触器180的出口182b提供至缓冲罐500。

图5示出了根据本发明的另一个实施方案的功能水生成器。图5中的功能水生成器具有能够生成两种或多种功能水的结构，其可顺序生成两种或多种功能水并将其提供至处理单元。在图5中，功能水生成器具有能够生成第一至第三功能水的结构。第一功能水可为氢水，第二功能水可为臭氧水，第三功能水可为氧水。氢水对于去除附着在晶片“W”上的还原性有机物质很有效，而氧水和臭氧水对于去除附着在晶片“W”上的氧化性有机物质或颗粒很有效。此时，液体是去离子水，而第一气体是氢气，第二气体是臭氧气体，第三气体是氧气。

气体供应部分160具有与注入器120的气体吸收端124相连的主输送管161。第一气体输送管162a、第二气体输送管162b和第三气体输送管162c分别连接至主输送管161。第一气体输送管162a将氢气提供至注入器120，第二气体输送管162b将臭氧气体提供至注入器120，而第三气体输送管162c将氧气提供至注入器120。第一至第三气体输送管162a、162b和162c分别设置有第一至第三阀163a、163b和163c，用于打开和关闭其内部通路以控制气体流量。安装于第一至第三气体输送管162a、162b和162c上的第一至第三阀163a、163b和 163c受到控制器800的控制。控制器800根据在处理中要使用的功能水类型来选择提供至注入器的气体。虽然上述实施例示出能够生成三种类型的功能水，但本发明并不局限于此。换句话说，功能水的数目和类型可具有多种变化。

图6示出了根据本发明的另一个实施方案的功能水生成器。参照图6，功能水生成器100包括多个接触器180a和180b。接触器180a和180b相互串联，以提高去离子水中的气体溶解度。可使用不同于上述方法的多种方法来将气体溶解于去离子水中。

接下来将参照图7描述将功能水提供至处理单元900的方法。图7是示出了将功能水提供至处理单元900的方法的流程图。现在将描述将臭氧水用作功能水的实施例。

首先，在臭氧水生成器100中生成臭氧水(S10)。具体来说，将氧气和二氧化碳气体提供至臭氧发生器166，并将电能提供至臭氧发生器166，以生成臭氧。氧气和二氧化碳气体的流量和提供给臭氧发生器166的电能受到控制器800的控制。将生成的臭氧和去离子水提供至注入器120，臭氧溶解于去离子水中，从而生成臭氧水。将从注入器120排放的臭氧水提供至接触器180，从而提高接触器180的去离子水中的臭氧溶解度。

然后，将臭氧水通过第一输送管220提供至缓冲罐500(S20)。提供至缓冲罐500的臭氧水通过功能水循环管620而不断循环，在功能水循环管620中测量溶解于臭氧水中的臭氧浓度(S30)。将测量的浓度值传输至控制器800。控制器800检查测量的臭氧浓度是否处于设定的浓度范围内(S40)。当测量的臭氧浓度未处于设定的浓度范围内时，使臭氧水通过功能水回流管700返回至臭氧水发生器100(S80)。当测量的臭氧浓度处于设定的浓度范围内时，将缓冲罐500中的臭氧水通过第二输送管240提供至分配器400(S50)。

接着，确定是否在处理单元900中执行使用臭氧水的处理(S60)。当在处理单元900中执行使用臭氧水的处理时，将臭氧水通过分配器400提供至处理单元(S70)。当在处理单元900中未执行使用臭氧水的处理时，使臭氧水通过功能水回流管300返回至臭氧水生成器100(S80)。将在臭氧水生成器100中生成的或返回至臭氧水生成器100的臭氧水连同去离子水一起再次提供至注入器120。

如上所述，根据本发明，当溶解于功能水中的气体浓度未处于设定的浓度范围内时，功能水返回至功能水生成器。也就是说，因为只将处于设定的浓度范围内的功能水提供至处理单元，所以可增强清洗效果。

另外，当溶解于功能水中的气体浓度未处于设定的浓度范围内或者在处理单元中未执行处理时，使功能水返回至功能水生成器，从而避免功能水的浪费。

此外，因为功能水的浓度在缓冲罐中进行测量，所以其具有较高的准确性。

此外，可提高功能水中气体的溶解度。

本领域技术人员应该理解，可对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明涵盖了由所附的权利要求及其等价物所限定的本发明的范围内的所有修改和变化。

Claims

1.一种用于将功能水提供至处理单元的供应系统，所述处理单元使用所述功能水来处理衬底，所述系统包括：

功能水生成器，生成所述功能水；

功能水输送管，将所述功能水生成器中生成的所述功能水提供至所述处理单元；

缓冲罐，与所述功能水输送管相连，用于在所述功能水输送至所述处理单元之前存储所述功能水；

浓度计，测量所述缓冲罐所接纳的所述功能水中溶解的气体浓度；以及

功能水回流管，当所述缓冲罐所接纳的所述功能水中溶解的所述气体浓度未处于设定的浓度范围内时，使所述缓冲罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。

2.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

分配器，用于将所述功能水输送管提供的所述功能水分配至所述处理单元；以及

功能水回收管，使得未从所述分配器分配至所述处理单元的所述功能水回收到所述功能水生成器。

3.如权利要求1所述的系统，进一步包括使所述缓冲罐中的所述功能水循环的循环管，

其中，所述浓度计安装于所述循环管上。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述功能水包括臭氧水、氧水和氢水中的至少之一。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述功能水生成器包括：

液体供应部分；

气体供应部分；

注入器，用于使气体溶解于液体中，所述液体从所述液体供应部分供应，而所述气体从所述气体供应部分供应；以及

接触器，用于在接收从所述注入器排放的所述功能水之后，提高所述气体在所述液体中的溶解度。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述气体供应部分包括与所述注入器相连的多个气体输送管，以将不同类型的气体提供至所述注入器，在所述多个气体输送管的每一个上安装有阀，

其中，所述功能水供应系统进一步包括控制器，所述控制器用于控制安装于所述多个气体输送管的每一个上的所述阀，以将选定的气体提供至所述注入器。

7.如权利要求5所述的系统，其中，所述注入器具有使得所述气体能够通过文丘里效应溶解于所述液体中的形状。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述接触器包括：

本体，具有入口和出口；以及

多个隔膜，安装于本体中，并具有多个细小的通孔，

其中，在所述功能水分散并移动通过所述隔膜的所述通孔时，溶解于所述功能水中的所述气体分散并膨胀为微泡，从而提高所述气体在所述液体中的溶解度。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述接触器为多个，所述多个接触器串联连接。

10.一种将功能水提供至一个或多个处理单元的方法，所述处理单元使用所述功能水来处理衬底，所述方法包括：

在将所述功能水提供至所述处理单元之前，将在功能水生成器中生成的所述功能水提供至缓冲罐；

测量溶解于所述缓冲罐的所述功能水中的气体浓度；以及

当所述测量的气体浓度处于设定的浓度范围内时，将所述功能水提供至所述处理单元，而当所述测量的气体浓度未处于所述设定的浓度范围内时，使所述缓冲罐中的所述功能水返回至所述功能水生成器。

11.如权利要求10所述的方法，其中，通过分配器将所述功能水生成器中生成的所述功能水分配至所述处理单元，未分配至所述处理单元的所述功能水、或在所述分配器中剩余的所述功能水被送回所述功能水生成器。

12.如权利要求10所述的方法，其中，在耦接至所述缓冲罐的循环管路中测量溶解于所述缓冲罐的所述功能水中的所述气体浓度。