JP2006261674A - 機能水供給システム、及び機能水供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、機能水を用いて基板を洗浄する装置に機能水を供給するシステムを提供する。
【解決手段】本発明のシステムにおいて、機能水生成器から生成された機能水が機能水供給管を通じて分配器に供給される。以後、機能水は、装置が工程進行中である際には装置に供給され、装置が工程進行しない際には機能水回収管を通じて機能水生成器に回収される。機能水供給管にはバッファタンクが設けられ、バッファタンクに連結された循環ラインで機能水の濃度が測定される。機能水の濃度が設定範囲を逸脱すると、搬送管を通じて機能水は機能水生成器に搬送される。
【選択図】図２

Description

本発明は基板を製造する装置及び方法に係り、さらに詳細には基板洗浄装置に、これに用いられる機能水を供給するシステム及び方法に関する。

半導体基板Ｗを集積回路に製造する際、多様な製造工程の中で発生する残留物質（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、小さいパーティクル（ｓｍａｌｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）、汚染物（ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ）などを除去するために半導体基板Ｗを洗浄する工程が必要になる。特に、高集積化された集積回路を製造する際は半導体基板Ｗの表面に付着した微細な汚染物を除去する洗浄工程は非常に重要になる。

最近、水素水、酸素水、またはオゾン水のような機能水を用いて基板を洗浄する方法が用いられている。図１は一般的に用いられている機能水供給システムを概略的に示す図である。図１を参照すると、機能水生成器１２はガスと脱イオン水とを接触させて機能水を生成して、これをすぐ供給管１６を通じて装置内のノズル２０に供給する。装置が稼動しない際には、機能水は排出管１８を通じて外部に排出される。したがって、機能水の浪費が多い。

また、機能水に溶解されたガスの濃度を測定する計測器１４が機能水生成器１２と隣接した位置に配置されて、機能水内のガスが設定された濃度範囲を維持するまで機能水を外部に排出して、設定された濃度範囲を維持すれば、装置に供給される。しかし、これは機能水が設定された濃度に到逹するまで機能水を外部に排出するので、機能水の浪費が多い。機能水生成器１２と隣接した位置で濃度測定が行われるので、完全溶解されない残余ガスによって機能水内のガスの濃度が実際より高く測定され、これにより、工程不良を誘発する。

本発明の目的は、洗浄装置に供給される機能水の浪費を最小化する機能水供給システム及び方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、機能水に溶解されたガスの濃度を正確に測定して、設定された濃度範囲の機能水を装置に供給できる機能水供給システム及び方法を提供することにある。

本発明は、機能水で基板を処理する装置に機能水を供給するシステムを提供する。本発明の一特徴によると、前記システムは、機能水を生成する機能水生成器と、前記機能水生成器から生成された機能水を前記装置に供給する機能水供給管と、前記機能水供給管に設けられ、前記機能水生成器から生成された機能水を貯蔵するバッファタンクと、前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度を測定する濃度計測器と、前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度が設定範囲を逸脱した場合、前記バッファタンク内の機能水を前記機能水生成器に搬送させる機能水搬送管とを含む。

本発明の他の特徴によると、前記機能水供給システムは、前記機能水供給管から機能水が供給されて複数の前記装置に機能水を分配する分配器と、前記分配器から前記装置に分配されない機能水を前記機能水生成器に回収する機能水回収管とを含む。

一例によると、前記機能水供給システムは前記バッファタンク内の機能水を循環させる循環管をさらに含み、前記濃度計測器は前記循環管に設けられることができる。前記機能水はオゾン水、酸素水、または水素水のうち少なくともいずれか１つを含むことができる。

本発明のまた他の特徴によると、前記機能水生成器は、液体供給部と、ガス供給部と、前記液体供給部と前記ガス供給部から液体とガスが供給されて、前記液体に前記ガスを溶解させるインジェクタと、前記インジェクタから排出される機能水が供給されて前記液体内の前記ガスの溶解を促進させる接触器とを含む。

一例によると、前記ガス供給部には各々バルブが設けられ、前記インジェクタに互いに異なるガスを供給するように連結された複数のガス供給管を含み、前記機能水供給システムは、選択されたガスが前記インジェクタに供給されるように前記ガス供給管に設けられた前記バルブを制御する制御器をさらに含む。

一例によると、前記インジェクタはベンチュリ効果によって前記気体を前記液体に溶解させるように形状付けられる。

一例によると、前記接触器は、流入口及び流出口を有するボディーと、微細な通孔が形成され、前記ボディー内に設けられる隔板とを含み、前記機能水が前記隔板の通孔に分散移動される過程で前記機能水に溶解されたガスをさらに微粒子の気泡で分散拡大させて前記液体内の前記ガスの溶解率を向上させる。

一例によると、前記接触器は複数個提供され、前記接触器は互いに直列に連結される。

また、本発明は、機能水を用いて基板を処理する装置に機能水を供給する方法を提供する。本発明によると、機能水生成器から生成された機能水を前記装置に供給する前にバッファタンクに供給し、前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度を測定した後、その測定値が設定範囲内に属すれば、前記機能水を前記装置に供給し、前記測定値が前記設定範囲内に属しなければ、前記バッファタンク内の機能水を前記機能水生成器に回収する。前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度測定は前記バッファタンクに設けられた循環ライン内で行われることができる。

また、本発明の機能水供給方法によると、分配器を通じて前記機能水生成器から供給された機能水を複数の装置に分配し、前記分配器から前記装置に機能水の供給が行われないか、あるいは前記装置に供給されてから残った機能水は、再び前記機能水生成器に回収される。

本発明によると、機能水の濃度が設定範囲に到逹しない場合、機能水が機能水生成器に再び回収されるので、予め設定された濃度の機能水だけが装置に供給される。したがって、洗浄効率を向上できる。

また、本発明によると、機能水の濃度が設定範囲に到逹しないか、装置内で工程が進行されない場合に、機能水が機能水生成器に再び回収されるので、機能水の浪費を防止できる。

また、本発明によると、機能水の濃度がバッファタンクで測定されるので、機能水の濃度を正確に測定できる。

また、本発明によると、機能水内のガスの溶存率を向上できる。

以下、添付の図２乃至図７を参照して本発明をより詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形可能であり、本発明の範囲が実施形態により限定されない。本実施形態は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図の要素の形状はより明確な説明のために誇張されたものである。

図２は本発明の機能水供給システム１０を概略的に示す図である。機能水供給システム１０は、機能水を用いて工程を実行する装置９００に機能水を供給する。例えば、装置９００は、ウェーハＷまたは平板ディスプレパネル製造に用いられる基板を洗浄する工程を実行する装置９００でありうる。一例によると、各々の装置９００は、ウェーハＷが置かれる支持板９２０及びこれを回転させる支持軸９４０を有する。ウェーハＷは、パターン面が上部を向くように支持板９２０上に置かれる。支持板９２０の上部には、支持板９２０に置かれたウェーハＷ上に機能水を噴射する噴射ノズル９８０が提供される。支持板９２０及び支持軸９４０は容器９６０によって囲まれる。

図２を参照すると、機能水供給システム１０は、機能水生成器１００、機能水供給管２００、機能水回収管３００、分配器４００、及びバッファタンク５００を有する。機能水生成器１００は、脱イオン水内にガスを溶解させて機能水を生成する。例えば、ガスは水素（Ｈ_２）、酸素（Ｏ_２）、またはオゾン（Ｏ_３）などであり、この際に生成される機能水は水素水、酸素水またはオゾン水などでありうる。

機能水生成器１００から生成された機能水は、機能水供給管２００を通じて分配器４００に供給される。分配器４００は、機能水生成器１００から供給された機能水を各々の装置９００に分配する。装置９００が工程進行を中止するか、あるいは各々の装置９００に分配して残った機能水は、機能水回収管３００を通じて再び機能水生成器１００に回収される。

上述の構造により、機能水は、分配器４００を通じて装置９００に供給されて工程に用いられ、工程が進行されない際には機能水回収管３００を通じて機能水生成器１００に回収されるので、工程が進行されない際の機能水の浪費を防止できる。

機能水供給管２００にはバッファタンク５００が設けられる。機能水供給管２００は、機能水生成器１００及びバッファタンク５００を連結する第１供給管２２０と、バッファタンク５００及び分配器４００を連結する第２供給管２４０とを有する。機能水生成器１００から生成された機能水は、第１供給管２２０を通じてバッファタンク５００に供給される。機能水生成器１００から生成された機能水内に溶解されたガスの濃度（以下、機能水の濃度という）は、バッファタンク５００で測定される。バッファタンク５００には機能水循環管６２０が設けられる。バッファタンク５００内の機能水は、一定量が循環管６２０を通じて続いて循環される。機能水循環管６２０には、機能水の濃度を測定する濃度計測器６４０が設けられる。濃度計測器６４０から測定された信号は制御器８００に伝送される。

機能水の濃度が設定範囲内の濃度であれば、機能水は第２供給管２４０を通じてバッファタンク５００から分配器４００に供給される。第２供給管２４０には、内部通路を開閉するか、あるいは内部を流れる流量を調節するバルブ２４２が設けられる。バルブ２４２には、制御器８００によって電気的に調節可能なソレノイドバルブ（ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ）が用いられる。

バッファタンク５００には、機能水生成器１００と連結される機能水搬送管７００が設けられる。バッファタンク５００内の機能水の濃度が設定範囲を逸脱すれば、バッファタンク５００内の機能水は、機能水搬送管７００を通じて機能水生成器１００に搬送される。機能水搬送管７００には内部通路を開閉するバルブ７２０が設けられる。バルブ７２０には、制御器８００によって電気的に調節可能なソレノイドバルブが用いられることができる。また、バッファタンク５００にはその内部の機能水を外部に排出する排出管５２０が連結される。排出管５２０は機能水搬送管７００から分岐される。排出管５２０にはその内部通路を開閉するバルブ５２２が設けられる。

機能水の濃度がバッファタンク５００に設けられた機能水循環管６２０で続いて測定されるので、機能水生成器１００と隣接した位置で測定される際に比べて機能水の濃度測定がより正確に行われる。したがって、設定濃度範囲内の機能水が分配器４００に供給されるので、装置９００で工程不良が発生することを防止できる。

また、機能水が設定濃度を逸脱した場合、機能水は機能水生成器１００に搬送されるので、設定濃度に到逹するまで機能水を外部に排出する一般的な装置９００に比べて機能水を浪費することを防止できる。

図３は図２の機能水生成器１００の一例を概略的に示す図である。図３を参照すると、機能水生成器１００は、インジェクタ（ｉｎｊｅｃｔｏｒ）１２０、液体供給部１４０、ガス供給部１６０、及び接触器（ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）１８０を有する。インジェクタ１２０は、一次的にガスを液体に溶解させる。インジェクタ１２０は、液体入力ポート１２２、ガス吸入ポート１２４、及び排出ポート１２６を有する。インジェクタ１２０は、ベンチュリ効果によってガスを液体に溶解させることができる。すなわち、インジェクタ１２０の液体入力ポート１２２に流入された液体がインテックト１２０内を流れる間、インジェクタ１２０のガス吸入ポート１２４に供給されたガスが、ベンチュリ効果によって液体に吸入されて液体に溶解される。

液体供給部１４０はインジェクタ１２０に液体を供給する。液体供給部１４０は、液体貯蔵部１４４とインジェクタ１２０の液体入力ポート１２２とを連結する液体供給管１４２を有する。液体供給管１４２には、液体に流動圧を提供するポンプ１４６が設けられる。また、液体供給管１４２には、その内部通路を開閉するか、あるいは脱イオン水の供給流量を調節するバルブ１４２ａが設けられる。また、液体内に窒素や酸素などのようなガスが溶解されていれば、実質的に液体内に溶解させようとするガスの溶存率が低くなる。これを防止するために、液体供給管１４２には、液体内に含有された窒素や酸素などのようなガスを除去する脱気装置１４８が設けられる。ガス供給部１６０はインジェクタ１２０にガスを供給する。

ガス供給部１６０は、ガス貯蔵部１６４とインジェクタ１２０のガス吸入ポート１２４とを連結するガス供給管１６２を有する。ガス供給管１６２には、その内部通路を開閉するか、あるいはガスの供給流量を調節するバルブ１６３が設けられる。

生成しようとする機能水が水素水の場合、液体は脱イオン水であり、ガスは水素ガスである。また、生成しようとする機能水が酸素水の場合、液体は脱イオン水であり、ガスは酸素ガスである。

図４は生成しようとする機能水がオゾン水の場合のガス供給部１６０の一例を示す。図４を参照すると、ガス供給部１６０は、ガス供給管１６２、オゾン発生器（ｏｚｏｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１６６、電力供給器１６７、第１ガス供給管１６８、及び第２ガス供給管１６９を有する。第１ガス供給管１６８と第２ガス供給管１６９とはオゾン発生に用いられるガスをオゾン発生器１６６に供給する。例えば、第１ガスは酸素ガスであり、第２ガスは二酸化炭素ガスでありうる。第１ガス供給管１６８と第２ガス供給管１６９の各々には、第１ガスと第２ガスの流量を調節するための流量調節器１６８ａ、１６９ａが設けられる。例えば、流量調節器１６８ａ、１６９ａには、質量流量計（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が用いられることができる。電力供給器１６７は、オゾン発生器１６６にオゾン発生に必要なエネルギーを印加して、制御器８００によって制御される。また、制御器８００は、第１ガス供給管１６６及び第２ガス供給管１６８に設けられた流量調節器１６６ａ、１６８ａを制御して、オゾン発生器１６６で生成されるオゾンの量を調節できる。インジェクタ内でオゾン発生器で生成されたオゾンが脱イオン水に溶解されてオゾン水が生成される。

インジェクタ１２０で生成された機能水は、接触器１８０に供給される。接触器１８０は、液体内のガスの溶解率を向上させる。接触器１８０は、流入口１８２ａと流出口１８２ｂとを有するボディー１８２を有する。ボディー１８２の内部には隔板１８４が設けられ、隔板１８４には微細な通孔１８６が形成される。ボディー１８２の内部に流入された機能水は隔板１８４の通孔１８６を通じて分散拡大される。機能水が接触器１８０の微細通孔１８６を通過することによって、ガスが脱イオン水の中に微細気泡状態で溶解される。したがって、タルイオンス内のガス溶解率が向上する。接触器１８０内でガス溶解率が向上した機能水は、流出口１８２ｂを通じてバッファタンク５００に供給される。

図５は機能水生成器の他の例を示す。機能水生成器は、複数の機能水を全部生成できる構造を有する。機能水生成器は、複数の機能水を順に生成して装置に順に供給できる。図５によると、機能水生成器は、第１機能水、第２機能水、及び第３機能水を生成する構造を有する。第１機能水、第２機能水、及び第３機能水は、各々水素水、オゾン水、及び酸素水である。水素水は、ウェーハＷに付着した還元性有機物除去に効果的であり、酸素水及びオゾン水は、ウェーハＷに付着した酸化性有機物やパーティクル除去に効果的である。この場合、液体は脱イオン水であり、第１ガス、第２ガス、及び第３ガスは各々水素ガス、オゾンガス、及び酸素ガスである。

ガス供給部１６０は、インジェクタ１２０の吸入ポート１２２と連結されるメイン供給管１６１を有する。第１ガス供給管１６２ａ、第２ガス供給管１６２ｂ、及び第３ガス供給管１６２ｃは、メイン供給管１６１と連結される。第１ガス供給管１６２ａはインジェクタ１２０に水素ガスを供給し、第２ガス供給管１６２ｂはインジェクタ１２０にオゾンガスを供給し、第３ガス供給管１６２ｃはインジェクタ１２０に酸素ガスを供給する。第１ガス供給管１６２ａ、第２ガス供給管１６２ｂ、及び第３ガス供給管１６２ｃの各々には、内部通路を開閉するか、あるいはガスの供給流量を調節するバルブ１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃが設けられる。各供給管１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃに設けられたバルブ１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃは、制御器８００によって制御される。制御器８００は、工程に用いられる機能水の種類によってインジェクタに供給されるガスの種類を選択する。上述の例では３個の機能水が生成可能であると説明した。しかし機能水の数及び種類は一例に過ぎず、多様に変化できる。

図６は機能水生成器のまた他の例を示す。図６を参照すると、機能水生成器１００は、複数の接触器１８０ａ、１８０ｂを具備する。接触器は互いに直列に連結され、脱イオン水内のオゾンの溶解度を増加させる。また、オゾンを脱イオン水に溶解させるために上述の方法と異なる多様な方法が使用可能である。

次に、図７を参照して、装置９００に機能水を供給する方法を説明する。図７は装置９００に機能水を供給する方法を示す順序図である。以下では機能水としてオゾン水が用いられた場合を例としてあげて説明する。

初めにオゾン水生成器１００でオゾン水が生成される（Ｓ１０）。オゾン発生器１６６に酸素と二酸化炭素とを供給して、オゾン発生器１６６に電力を印加してオゾンを発生させる。酸素と二酸化炭素の供給量及びオゾン発生器１６６に印加される電力は、制御器８００により制御される。オゾンと脱イオン水がインジェクタに供給されてオゾンが脱イオン水に溶解される。以後、インジェクタから流出されたオゾン水は接触器１２０に供給される。接触器１２０でタルイオンス内のオゾンの溶解率が増加する。

オゾン水は、第１供給管２２０を通じてバッファタンク５００に供給される（Ｓ２０）。バッファタンク５００に供給されたオゾン水は循環ライン２００を通じて続いて循環され、循環ライン２００内でオゾン水に溶解されたオゾンの濃度が測定される（Ｓ３０）。測定値は制御器８００に伝送され、制御器８００は、測定されたオゾンの濃度が設定範囲に到達したか否かをチェックする（Ｓ４０）。オゾンの濃度が設定範囲より低ければ、オゾン水は搬送管７００を通じてオゾン水生成器１００に回収される（Ｓ８０）。オゾンの濃度が設定範囲に到逹すれば、バッファタンク５００内のオゾン水が第２供給管２４０を通じて分配器４００に供給される（Ｓ５０）。

装置９００内にオゾン水を用いて工程が進行中であるか否かを判断する（Ｓ６０）。装置９００内で工程が進行されれば、オゾン水は分配器４００を通じて各装置９００に供給される（Ｓ７０）。装置９００内で工程が進行されなければ、オゾン水は回収管３００を通じてオゾン水生成器１００に回収される（Ｓ８０）。オゾン水生成器１００で生成されるか、あるいは回収されたオゾン水は、再び脱イオン水とともに接触器１２０に供給される。

一般的な機能水供給システムの一例を概略的に示す図である。 本発明の望ましい一実施形態による機能水供給システムの構成を概略的に示す図である。 図２の機能水生成器の一例を示す図である。 図３の機能水生成器からオゾンガスが供給される一例を示す図である。 図３の機能水生成器で複数のガスが供給される一例を示す図である。 図２の機能水生成器の他の例を示す図である。 本発明の望ましい一実施形態によるオゾン水供給方法を示す順序図である。

符号の説明

１００ 機能水生成器
１２０ インジェクタ
１４０ 液体供給部
１６０ ガス供給部
１８０ 接触器
２００ 機能水供給管
３００ 機能水回収管
４００ 分配器
５００ バッファタンク
６２０ 循環ライン
６４０ 濃度計測器
７００ 機能水搬送管
８００ 制御器

Claims (12)

1. 機能水で基板を処理する装置の機能水を供給するシステムにおいて、
   機能水を生成する機能水生成器と、
   前記機能水生成器から生成された機能水を前記装置に供給する機能水供給管と、
   前記機能水供給管に設けられ、前記機能水生成器から生成された機能水を貯蔵するバッファタンクと、
   前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度を測定する濃度計測器と、
   前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度が設定範囲を逸脱した場合、前記バッファタンク内の機能水を前記機能水生成器に搬送させる機能水搬送管とを含むことを特徴とする機能水供給システム。
2. 前記機能水供給システムは、
   前記機能水供給管から機能水が供給されて複数の前記装置に機能水を分配する分配器と、
   前記分配器から前記装置に分配されない機能水を前記機能水生成器に回収する機能水回収管とを含むことを特徴とする請求項１に記載の機能水供給システム。
3. 前記機能水供給システムは前記バッファタンク内の機能水を循環させる循環管をさらに含み、
   前記濃度計測器は前記循環管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の機能水供給システム。
4. 前記機能水はオゾン水、酸素水、または水素水のうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の機能水供給システム。
5. 前記機能水生成器は、
   液体供給部と、
   ガス供給部と、
   前記液体供給部と前記ガス供給部から液体とガスとが供給され、前記液体に前記ガスを溶解させるインジェクタと、
   前記インジェクタから排出される機能水が供給されて前記液体内の前記ガスの溶解を促進させる接触器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の機能水供給システム。
6. 前記ガス供給部には各々バルブが設けられ、前記インジェクタに互いに異なるガスを供給するように連結された複数のガス供給管を含み、
   前記機能水供給システムは、選択されたガスが前記インジェクタに供給されるように前記ガス供給管に設けられた前記バルブを制御する制御器をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の機能水供給システム。
7. 前記インジェクタは、
   ベンチュリ効果により前記気体を前記液体に溶解させるように形状付けられることを特徴とする請求項５に記載の機能水供給システム。
8. 前記接触器は、流入口及び流出口を有するボディーと、
   微細な通孔が形成され、前記ボディー内に設けられる隔板とを含み、
   前記機能水が前記隔板の通孔に分散移動する過程で前記機能水に溶解されたガスをさらに微粒子の気泡で分散拡大させて前記液体内の前記ガスの溶解率を向上させることを特徴とする請求項７に記載の機能水供給システム。
9. 前記接触器は複数個提供され、
   前記接触器は互いに直列に連結されることを特徴とする請求項８に記載の機能水供給システム。
10. 機能水を用いて基板を処理する装置に機能水を供給する方法において、
    機能水生成器から生成された機能水を前記装置に供給する前にバッファタンクに供給して、前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度を測定した後、その測定値が設定範囲内に属すれば、前記機能水を前記装置に供給し、前記測定値が前記設定範囲内に属しなければ、前記バッファタンク内の機能水を前記機能水生成器に搬送することを特徴とする機能水供給方法。
11. 分配器を通じて前記機能水生成器から供給された機能水を複数の装置に分配し、前記分配器から前記装置に機能水の供給が行われないか、あるいは前記装置に供給されてから残った機能水は、再び前記機能水生成器に回収されることを特徴とする請求項１０に記載の機能水供給方法。
12. 前記バッファタンク内の機能水に溶解されたガスの濃度測定は前記バッファタンクに設けられた循環ライン内で行われることを特徴とする請求項１０に記載の機能水供給方法。

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