KR100219417B1 - H2so4 boil station for semiconductor process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조공정에 있어서 포토레지스트의 스트리핑이나 유기물의 세정에 사용되는 반도체소자 제조공정의 황산 보일 스테이션에 관한 것으로, 히터가 내재되어 있으며, 화학물질 혼합액에 의한 공정이 수행되는 공정액소; 상기 공정액조에 화학물질을 공급하는 복수개의 화학물질 공급라인; 상기 공정액조로부터 상기 화학물질 혼합액을 배출하는 화학물질 혼합액의 배출부; 상기 공정액조내의 화학물질 혼합액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 화학물질 혼합액을 순환시키고, 필터링시키기 위한 화학물질 혼합액 순환부; 상기 공정액조내의 화학물질 혼합액의 온도를 낮추기 위하여 상기 화학물질 혼합액순환부와 상기 공정액조 사이에 배치된 냉각기; 및 상기 온도센서가 측정한 온도에 따라 상기 냉각기와 상기 히터를 조정하는 온도 콘트롤러를 구비하여 이루어진다. 또한 상기 냉각기는 상기 배출부로 배출되는 화학물질 혼합액의 온도를 낮추기 위하여 상기 화학물질 혼합액의 배출부와 상기 공정액조 사이에 배치될 수 있다.The present invention relates to a sulfuric acid boiler station of a semiconductor device manufacturing process used for stripping photoresist or cleaning organic matter in a semiconductor manufacturing process, comprising a process solution in which a heater is inherent and a process by a chemical mixture is performed; A plurality of chemical supply lines for supplying chemicals to the process solution tank; A discharge portion of the chemical mixture solution for discharging the chemical mixture solution from the process solution tank; A temperature sensor for measuring the temperature of the chemical mixture in the process solution tank; A chemical mixture circulating unit for circulating and filtering the chemical mixture; A cooler disposed between the chemical mixed liquid circulation unit and the process liquid tank to lower the temperature of the chemical mixed liquid in the process liquid tank; And a temperature controller for adjusting the cooler and the heater according to the temperature measured by the temperature sensor. In addition, the cooler may be disposed between the discharge portion of the chemical mixture liquid and the process liquid tank to lower the temperature of the chemical mixture liquid discharged to the discharge portion.
따라서, 공정의 중단시간을 줄이므로 공정효율을 높일 수 있으며, 설비의 열화를 억제하고 누수로 위험을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to increase the process efficiency by reducing the downtime of the process, it is possible to suppress the deterioration of the equipment and to reduce the risk by leakage.
Description
본 발명은 반도체소자 제조공정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체소자 제조공정시 포토레지스트의 스트리핑(Stripping) 또는 유기물의 세정에 적용되는 반도체소자 제조공정의 황산 보일 스테이션에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing process, and more particularly, to a sulfuric acid voile station of a semiconductor device manufacturing process applied to stripping of photoresist or cleaning of organic matters in a semiconductor device manufacturing process.
반도체소자의 제조공정에 있어서 가장 일반적으로 사용되는 수단 가운데 하나가 반도체기판상에 소정 재질의 박막을 형성하고 포토리소그라피 공정을 통해 상기 박막상에 일정한 패턴을 형성하는 것이다. 이때 포토리소그라피 공정을 이용하여 패턴을 형성하기 위해서는 사진 필름의 역할을 수행할 수 있는 포토레지스트가 필요하다. 상기 포토리소그라피 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴은 반도체기층에 웰(Well)을 형성하기 위한 이온주입공정 또는 상기 박막의 식각공정에서 방어막 역할을 한다.One of the most commonly used means in the manufacturing process of a semiconductor device is to form a thin film of a predetermined material on a semiconductor substrate and to form a predetermined pattern on the thin film through a photolithography process. In this case, in order to form a pattern using a photolithography process, a photoresist capable of serving as a photo film is required. The photoresist pattern formed by the photolithography process serves as a protective film in an ion implantation process for forming a well in a semiconductor base layer or an etching process of the thin film.
대개의 경우 이온주입공정 또는 식각공정이 수행된 후 사진 필름의 역할과 방어막 역할을 한 포토레지스트는 제거된다. 포토레지스트의 제거에는, 우선, 이온주입이나 플라즈마 식각이 이루어질 때 충격을 받아 각질화된 포토레지스트층 상부를 산소 플라즈마를 이용한 애싱(ashing) 공정을 통해 제거하고, 다음으로 잔여 포토레지스트를 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)의 화학물질 혼합액을 이용하여 제거하는 방법이 많이 사용된다.In most cases, after the ion implantation process or the etching process is performed, the photoresist serving as a photo film and a protective film is removed. In removing the photoresist, first, an ion implantation or shocked when plasma etching is made to remove the photoresist layer upper keratinization through ashing (ashing) process using an oxygen plasma, and the remaining photoresist, and then sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) by using a chemical mixture is removed a lot of methods.
황산과 과산화수소의 혼합액에서는 과산화수소가 황산과 반응하여 물과 발생기 산소의 상태로 되고, 이러한 상태의 혼합액 속에서 산소와 포토레지스트가 주로 반응하여 포토레지스트는 웨이퍼에서 제거된다.In the mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide, hydrogen peroxide reacts with sulfuric acid to form water and generator oxygen. In this state, oxygen and photoresist mainly react to remove photoresist from the wafer.
따라서, 이러한 반응이 계속적으로 이루어지기 위해서는 반응이 진행됨에 따라 분해되어 소모되면서 산소를 발생시키는 과산화수소가 황산과 과산화수소의 혼합액이 담겨 있는 공정액조로 계속 보충되어야 한다. 즉, 혼합액에서 과산화수소의 농도가 포토레지스트를 효과적으로 제거할 수 있도록 일정이상으로 유지되어야 한다.Therefore, in order to continuously perform such a reaction, hydrogen peroxide generating oxygen while being decomposed and consumed as the reaction proceeds must be continuously replenished with a process tank containing a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide. That is, the concentration of hydrogen peroxide in the mixed solution should be maintained above a certain level so as to effectively remove the photoresist.
또한, 이러한 형태의 과정은 반도체소자 제조공정에 있어서 포토레지스트의 제거공정뿐만 아니라 웨이퍼 표면 등의 유기 오염물질을 제거하는 공정등에서도 동일한 원리로 이루어질 수 있다.In addition, this type of process may be performed on the same principle in the process of removing organic contaminants such as the wafer surface as well as the process of removing the photoresist in the semiconductor device manufacturing process.
웨이퍼의 표면의 잔여 포토레지스트를 제거하거나 유기 오염물질을 제거하는 공정은 화학물질 혼합액이 담겨있는 공정액조에 웨이퍼 등을 토입하여 반응이 일어나게 하는 형태로 이루어지며, 공정액조에는 화학물질을 공급하는 부분과 혼합액을 외부로 배출하는 부분, 반응의 진행에 따른 오염물질을 제거하는 필터를 통한 상기 혼합물을 순환시키는 순환장치 등이 병설되어 있다.The process of removing residual photoresist on the surface of the wafer or removing organic contaminants is carried out by injecting the wafer into a process solution tank containing a chemical mixture solution so that the reaction occurs, and supplying chemicals to the process solution tank. A portion for discharging the portion and the mixed liquid to the outside, a circulation device for circulating the mixture through a filter for removing contaminants due to the progress of the reaction, and the like.
도1을 참조하여 종래의 반도체소자 제조공정의 황산 보일 스테이션의 구성 및 관련 공정의 진행과정을 좀 더 살펴보면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, the structure of the sulfuric acid boiler station of the conventional semiconductor device manufacturing process and the process of related processes will be described in more detail as follows.
상기 황산 보일 스테이션은 포토레지스트의 제거반응이 일어나는 내측 액조(12)을 포함한다. 먼저 과산화수소 공급라인(3)을 통해 과산화수소가 공급되고, 다음으로 황산 공급라인(4)을 통해 황산이 상기 내측 액조(12)에 공급된다. 상기 황산과 과산화수소의 화학물질 혼합액은, 내측 액조(12)의 오버플로우(overflow)로 외측 액조(11)로 유입되고, 외측 액조(11)에 연결된 순환배관(5) 통해 캐미컬 필터(14)를 거쳐 다시 내측 액조(12)로 공급되는 순환과정을 통해 고르게 혼합된다.The sulfuric acid voile station includes an inner liquid bath 12 in which the removal reaction of the photoresist takes place. First, hydrogen peroxide is supplied through the hydrogen peroxide supply line 3, and then sulfuric acid is supplied to the inner liquid tank 12 through the sulfuric acid supply line 4. The chemical mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide flows into the outer liquid tank 11 through the overflow of the inner liquid tank 12, and the chemical filter 14 through the circulation pipe 5 connected to the outer liquid tank 11. Through the circulation process is supplied back to the inner liquid tank 12 is mixed evenly.
황산과 과산화수소의 혼합액의 순환은 펌프(13)의 작용에 의해 이루이지며, 혼합되는 과정에서 과산화수소와 황산은 격렬하게 반응하여 혼합액의 온도는 100℃ 내외로 상승한다.Circulation of the mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide is effected by the action of the pump 13, and hydrogen peroxide and sulfuric acid react violently in the mixing process, so that the temperature of the mixture rises to around 100 ° C.
한편, 포토레지스트를 제거하는 공정은 150℃정도에서 이루어지므로 내측 액조(12)에는 화학물질 혼합액을 예정된 공정온도까지 가열하기 위한 히터(17)가 설치되어 있다. 온도조절이 이루어지는 과정을 살펴보면, 우선, 혼합액내에 배치된 온도 센서(15)가 혼합액의 온도를 감지하고, 감지된 온도는 전기신호의 형태로 온도 콘트롤러(16)로 전달된다. 온도 콘트롤러(16)는 히터(17)로 전류를 흐르게 하여 주울열에 의해 혼합액의 온도를 높인다.On the other hand, the process of removing the photoresist is carried out at about 150 ℃, the inner liquid tank 12 is provided with a heater 17 for heating the chemical mixture to a predetermined process temperature. Looking at the temperature adjustment process, first, the temperature sensor 15 disposed in the mixed solution detects the temperature of the mixed solution, and the detected temperature is transmitted to the temperature controller 16 in the form of an electrical signal. The temperature controller 16 causes a current to flow to the heater 17 to increase the temperature of the mixed liquid by Joule heat.
혼합액이 미리 설정된 공정온도를 유지하면 웨이퍼가 적재된 캐리어(도시안됨)가 혼합액 속에 투입되어 내측 액조 내부에 위치하는 캐리어 가이드(18)에 놓이면서 공정이 진행된다.When the mixed solution maintains a preset process temperature, the carrier on which the wafer is loaded (not shown) is introduced into the mixed solution and placed in the carrier guide 18 located inside the inner tank to proceed with the process.
그리고 공정이 진행됨에 따라, 반응이 이루어지는 액조의 화학물질의 혼합액은 조성이 변화하고, 오염되기 쉬우므로 일정 기간이 경과한 후에 내측액조(12)의 제1 배출배관(6) 및 아스피레이터(Aspirator:19)를 통해 배출된다. 아스피레이터는 일종의 공압밸브로서, 이를 통해 배출되는 화학물질이 물 공급라인(8)을 통해 공급되는 물로 희석되어 농도가 낮아지게 되어 있다. 보충이나 교체를 위한 화학물질은 과산화수소 공급라인(3)과 황산공급라인(4)을 통해 내측 액조(12)로 공급된다.In addition, as the process proceeds, the mixed liquid of the chemicals in the liquid tank to which the reaction is made changes in composition and is likely to be contaminated, so that after a predetermined period of time, the first discharge pipe 6 and the aspirator of the inner liquid tank 12 Through the Aspirator (19). The aspirator is a kind of pneumatic valve in which the chemicals discharged through it are diluted with water supplied through the water supply line 8 so that the concentration is lowered. Chemicals for replenishment or replacement are supplied to the inner liquid tank 12 via the hydrogen peroxide supply line 3 and the sulfuric acid supply line 4.
그러나 이상과 같은 종래의 반도체소자 제조겅정을 위한 황산 보일 스테이션을 사용하는 경우, 혼합액에서 과산화수소의 유효농도를 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 종래의 반도체소자 제조공정의 황산보일 스테이션을 사용하는 경우, 내측 액조(12)에서 아스피레이터(19)를 거쳐 배출되는 고온의 화학물질이 배출부와 연결되는 설비부분을 쉽게 부식시키는 문제점이 있었다.However, in the case of using the sulfuric acid voile station for the conventional semiconductor device manufacturing method as described above, there was a problem that it is difficult to maintain a constant effective concentration of hydrogen peroxide in the mixed solution. In addition, in the case of using a sulfuric acid boiler station of the conventional semiconductor device manufacturing process, the problem that the high temperature chemicals discharged from the inner liquid tank 12 through the aspirator 19 easily corrodes the equipment portion connected to the discharge portion There was this.
이하에서는 혼합액에서 과산화수소의 유효농도를 유지하는 방법에서의 문제점을 상술한다.Hereinafter, the problem in the method of maintaining the effective concentration of hydrogen peroxide in the mixed liquid will be described in detail.
우선, 예를 들어 황산용액과 과산화수소수의 조성비가 부피비율로 6:1인 혼합액이 사용되어야 하는 경우에 각 화학물질의 질량%농도를 계산하면, 황산의 밀도는 1.84, 황산의 순도는 96%이고, 과산화수소의 밀도는 1.11, 과산화수소의 순도는 31%라고 하면, 순수한 황산의 질량비는 87.1wt%, 과산화수소의 질량비는 2.8wt%가 유지되어야 한다.First, in the case where a mixture solution of sulfuric acid solution and hydrogen peroxide solution is used in a volume ratio of 6: 1, the mass% concentration of each chemical is calculated, the density of sulfuric acid is 1.84, and the purity of sulfuric acid is 96%. If the density of hydrogen peroxide is 1.11, the purity of hydrogen peroxide is 31%, the mass ratio of pure sulfuric acid should be 87.1 wt%, and the mass ratio of hydrogen peroxide should be maintained at 2.8 wt%.
한편, 유기물질을 제거하는 황산 보일 공정이 120℃ 정도의 온도에서, 포토레지스트 스트립(Strip)공정이 150℃ 정도의 온도에서 이루어져야 하는데 반해, 과산화수소는 107℃의 비등점을 갖는다. 따라서, 가령 혼합액을 150℃ 정도로 히터(17)를 통해 가열했을 때, 과산화수소는 계속 기화되고 또한 자기분해도 촉진되어 물과 산소로 전환되므로 과산화수소의 농도는 계속 급속히 감소한다. 그러므로 반도체 제조공정의 황산 보일 스테이션은, 공정이 진행되면서 감소된 과산화수소가 과산화수소 공급라인(3)을 통해 보충될 수 있도록 구성되어 있다.On the other hand, the sulfuric acid boiling process to remove the organic material at a temperature of about 120 ℃, the photoresist strip (Strip) process should be performed at a temperature of about 150 ℃, while hydrogen peroxide has a boiling point of 107 ℃. Thus, for example, when the mixed solution is heated to about 150 ° C. through the heater 17, the hydrogen peroxide continues to vaporize and promotes autolysis, so that the concentration of hydrogen peroxide continues to decrease rapidly. Therefore, the sulfuric acid boiler station of the semiconductor manufacturing process is configured such that the reduced hydrogen peroxide can be replenished through the hydrogen peroxide supply line 3 as the process proceeds.
그러나 정상적인 공정조건인 150℃ 정도의 온도에서 과산화수소의 농도를 적정수준으로 유지하기 위해 과산화수소를 공급하면 공급된 과산화수소가 액조 속의 황산과 반응하여 혼합액의 온도는 165℃까지 상승하게 된다. 이 경우 공정은 중단되고 정상적인 온도가 되기까지 30분 이상의 시간이 소모되며 그 동안에도 과산화수소는 계속 분해되는 문제점이 있었다.However, when hydrogen peroxide is supplied in order to maintain the concentration of hydrogen peroxide at a temperature of about 150 ° C., which is a normal process condition, the supplied hydrogen peroxide reacts with sulfuric acid in a liquid bath to raise the temperature of the mixed solution to 165 ° C. In this case, the process is stopped and the time is consumed for more than 30 minutes to reach the normal temperature, while hydrogen peroxide continues to decompose.
또한, 이러한 문제점은 공정이 계속되면서 과산화수소를 보충할 때마다 다시 발생하게 된다.In addition, this problem occurs every time the process is continued to replenish hydrogen peroxide.
결국 액조에 웨이퍼가 투입되어 정상공정이 진행되는 시점에서는 다시 과산화수소의 기준농도인 2.8wt%보다 현저하게 낮은 농도(예를 들면 0.5wt%)가 된다.As a result, when the wafer is introduced into the liquid tank and the normal process is performed, the concentration becomes again significantly lower than the reference concentration of hydrogen peroxide (2.8 wt%) (for example, 0.5 wt%).
이러한 악순환으로 인하여 실제의 공정은 이상적인 과산화수소의 농도조건보다 현저히 낮은 농도조건에서 이루어지게 된다. 따라서 공정의 질과 효율이 감소하고, 냉각에 소요되는 시간이 필요하므로 정상가동시간도 줄어드는 문제점이 있었다.Due to this vicious cycle, the actual process is performed at a concentration significantly lower than the ideal concentration of hydrogen peroxide. Therefore, the quality and efficiency of the process is reduced, there is a problem that the normal operating time is also reduced because the time required for cooling.
본 발명의 목적은, 적정한 과산화수소 농도를 사용하는 적정한 온도에서 포토레지스트 스트립이나 유기물 오염물질 제거공정이 이루어질 수 있는 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process in which a photoresist strip or organic contaminant removal process can be performed at an appropriate temperature using an appropriate hydrogen peroxide concentration.
본 발명의 다른 목적은, 액조에서 공정에 사용된 혼합액을 배출할 때 배출부의 설비가 부식되는 현상을 경감시킬 수 있는 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process that can reduce the phenomenon that the equipment of the discharge portion is corroded when discharging the mixed liquid used in the process from the liquid tank.
제1도는 종래의 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션(H2SO4Boil Station)의 일 예를 나타내는 개략적 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating an example of a H 2 SO 4 boiler station for a conventional semiconductor device manufacturing process.
제2도는 본 발명의 첫 번째 목적과 관련된 일 실시예에 따른 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션의 개략적 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process according to an embodiment related to the first object of the present invention.
제3도는 본 발명의 두 번째 목적과 관련된 일 실시예에 따른 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션의 개략적 구성도이다.3 is a schematic diagram of a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process according to an embodiment related to a second object of the present invention.
제4도는 본 발명의 첫 번째 목적과 두 번째 목적을 동시에 실현할 수 있도록 구성된 일 실시예에 따른 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션의 개략적 구성도이다.4 is a schematic configuration diagram of a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process according to an embodiment configured to simultaneously realize the first and second objects of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
3, 23 : 과산화수소 공급라인 4, 24 : 황산 공급라인3, 23: hydrogen peroxide supply line 4, 24: sulfuric acid supply line
5, 25 : 순환배관 6, 26 : 제1 배출배관5, 25: circulation pipe 6, 26: first discharge pipe
7, 27 : 제2 배출배관 8, 28 : 물 공급라인7, 27: second discharge pipe 8, 28: water supply line
11 : 외측 액조 12 : 내측 액조11: outer liquid tank 12: inner liquid tank
13 : 펌프 14 : 캐미컬 필터13: pump 14: chemical filter
15 : 온도 센서 16 : 온도 콘트롤러15 temperature sensor 16 temperature controller
17 : 히터 18 : 캐리어 가이드17 heater 18 carrier guide
19 : 아스피레이터 21 : 냉각기19: Aspirator 21: Cooler
22, 22a, 22b : 냉각라인 46 : 통합 콘트롤러22, 22a, 22b: cooling line 46: integrated controller
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자 제조공정의 황산 보일 스테이션은 히터가 내재되어 있으며, 화학물질 혼합액에 의한 공정이 수행되는 공정액조; 상기 공정액조에 화학물질을 공급하는 복수개의 화학물질 공급라인; 상기 공정액조로부터 상기 화학물질로 구성되는 화학물질 혼합액을 배출하는 화학물질 혼합액으 배출부; 상기 공정액조내의 화학물질 혼합액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 화학물질 혼합액을 순환시키고, 필터링시키기 위하여 순환배관, 펌프 및 필터가 구비된 화학물질 혼합액 순환부; 상기 공정액조내의 화학물질 혼합액의 온도를 낮추기 위하여 상기 화학물질 혼합액 순환부와 상기 공정액조 사이에 배치된 냉각기; 및 상기 온도 센서와 연결되어 있으며, 상기 온도 센서가 측정한 온도에 따라 상기 냉각기와 상기 히터를 조정하는 온도 콘트롤러; 를 구비하여 이루어진다.Sulfuric acid voile station of the semiconductor device manufacturing process of the present invention for achieving the above object is a heater, the process liquid tank is a process performed by the chemical mixture; A plurality of chemical supply lines for supplying chemicals to the process solution tank; A chemical mixed liquid discharge part for discharging a chemical mixed liquid composed of the chemicals from the process liquid tank; A temperature sensor for measuring the temperature of the chemical mixture in the process solution tank; A chemical mixture circulating unit provided with a circulation pipe, a pump, and a filter to circulate and filter the chemical mixture; A cooler disposed between the chemical mixture liquid circulation part and the process liquid tank to lower the temperature of the chemical mixture liquid in the process liquid tank; And a temperature controller connected to the temperature sensor and configured to adjust the cooler and the heater according to the temperature measured by the temperature sensor. It is provided with.
상기 냉각기는 상기 화학물질 혼합액의 온도가 120℃ 이상일 때에 가동되며, 상기 냉각기는 상기 순환부의 일부에 설치되는 것이 바람직하다.The cooler is operated when the temperature of the chemical mixture is 120 ℃ or more, the cooler is preferably installed in a part of the circulation.
상기 냉각기는 냉각수로 물을 이용하며, 상기 순환부의 일부분을 나선형으로 감싸는 냉각 라인일 수 있으며, 워터자켓(Water Jacket)일 수 있다.The cooler uses water as cooling water, and may be a cooling line that spirally surrounds a portion of the circulation portion, and may be a water jacket.
또한 상기 냉각기가 상기 공정액조에 직접 설치될 수 있다.In addition, the cooler may be installed directly in the process liquid tank.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자 제조공정의 황산보일 스테이션은 히터가 내재되어 있으며, 화학물질 혼합액에 의한 공정이 수행되는 공정액조; 상기 공정액조에 화학물질을 공급하는 복수개의 화학물질 공급라인; 상기 공정액조로부터 상기 화학물질로 구성되는 화학물질 혼합액 배출부; 상기 공정액조내의 화학물질 혼합액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 화학물질 혼합액을 순환시키고, 필터링시키기 위하여 순환배관, 펌프 및 필터가 구비된 화학물질 혼합액 순환부; 상기 배출부로부터 배출되는 화학물질 혼합액의 온도를 낮추기 위하여 상기 화학물질 혼합액의 배출부와 상기 공정액조 사이에 배치된 냉각기; 및 상기 온도 센서와 연결되어 있으며, 상기 온도 센서가 측정한 온도에 따라 상기 냉각기와 상기 히터를 조정하는 온도 콘트롤러; 를 구비하여 이루어집니다.Sulfuric acid boiler station of the semiconductor device manufacturing process of the present invention for achieving the above another object is a heater inherent, the process liquid tank is carried out by a chemical mixture solution; A plurality of chemical supply lines for supplying chemicals to the process solution tank; A chemical mixture liquid discharge part composed of the chemical substance from the process liquid tank; A temperature sensor for measuring the temperature of the chemical mixture in the process solution tank; A chemical mixture circulating unit provided with a circulation pipe, a pump, and a filter to circulate and filter the chemical mixture; A cooler disposed between the discharge portion of the chemical mixture liquid and the process liquid tank to lower the temperature of the chemical mixture liquid discharged from the discharge portion; And a temperature controller connected to the temperature sensor and configured to adjust the cooler and the heater according to the temperature measured by the temperature sensor. It is made by equipped with.
상기 배출부는 아스피레이터, 상기 아스피레이터와 상기 공정액조를 연결하는 배출배관 및 상기 아스피레이터에서 외부로 연결하는 배수관이 구비되어 이루어지며, 상기 냉각기는 상기 공정액조와 상기 아스피레이터 사이에 설치되는 것이 바람직하다.The discharge part comprises an aspirator, a discharge pipe connecting the aspirator and the process liquid tank and a drain pipe connected to the outside from the aspirator, wherein the cooler is disposed between the process liquid tank and the aspirator. It is preferable to install.
상기 냉각기는 상기 순환부의 일부도 함께 냉각될 수 있도록 설치될 수 있다.The cooler may be installed to cool a part of the circulation part together.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
도2는 본 발명의 첫 번째 목적과 관련된 일 실시예에 따른 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션의 개략적 구성을 나타내고 있다.Figure 2 shows a schematic configuration of a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process according to an embodiment related to the first object of the present invention.
황산 보일 스테이션의 기본적인 구성에서는, 공정이 이루어지는 내측 액조(12), 상기 내측 액조(12)에 화학물질을 공급하는 화학물질 공급부, 혼합액 배출부가 구비된다. 상기 화학물질 공급부는 과산화수소 공급라인(23)과 황산 공급라인(24)로 구성된다. 상기 혼합액 배출부는 아스피레이터(19)에 연결된 제1 배출배관(26)을 포함한다. 상기 아스피레이터(19)는 제1 배출배관(26)로 배출된 공정에 사용된 화학물질 혼합액을 물 공급라인(28)으로부터 공급되는 물로 희석시키며, 상기 희석된 화학물질 혼합액는 제2 배출배관(27)을 통해 배출된다.In the basic structure of a sulfuric acid boiler station, the inner liquid tank 12 in which a process is performed, the chemical supply part which supplies a chemical substance to the said inner liquid tank 12, and the mixed liquid discharge part are provided. The chemical supply unit is composed of a hydrogen peroxide supply line 23 and a sulfuric acid supply line 24. The mixed liquid discharge part includes a first discharge pipe 26 connected to the aspirator 19. The aspirator 19 dilutes the chemical mixture used in the process discharged to the first discharge pipe 26 with water supplied from the water supply line 28, and the diluted chemical mixture is discharged from the second discharge pipe ( Through 27).
그리고 이러한 기본 구성에 내측 액조(12)의 오버플로우가 유입되는 외측액조(11), 외측 액조(11)의 혼합액을 캐미컬 필터(14)를 경류하여 순환배관(25)를 통해 내측 액조(12)로 압송하는 펌프(13)가 구비된 순환부가 부가, 설치되어 있다.And the inner liquid tank 12 through which the liquid mixture of the outer liquid tank 11 and the outer liquid tank 11 which the overflow of the inner liquid tank 12 flows into this basic structure flows through the chemical filter 14 through the circulation piping 25. The circulation part provided with the pump 13 to be pumped by) is provided.
또한 액조의 화학물질의 혼합액의 온도를 감지하는 온도 센서(15), 온도센서의 신호를 접수하는 온도 콘트롤러(16), 온도 콘트롤러(16)의 조정으로 가동되는 내측 액조(12)에 위치하는 히터(17), 내측 액조(12) 내에서 웨이퍼가 내재된 캐리어(도시안됨)가 놓이는 캐리어 가이드(18)도 구성되어 있다.In addition, the heater is located in the temperature sensor 15 for sensing the temperature of the liquid mixture of the chemical of the liquid tank, the temperature controller 16 for receiving the signal of the temperature sensor, the inner liquid tank 12 operated by the temperature controller 16 adjustment 17, the carrier guide 18 in which the carrier (not shown) in which the wafer was built in the inner liquid tank 12 is located is also comprised.
본 발명의 특징을 이루는 냉각기(21)는 순환부의 캐미컬 필터(14)와 내측액조(12)의 사이에 설치되어 있다. 따라서, 순환되어 내측 액조(12)로 압송되는 혼합액의 온도를 낮추어 내측 액조(12)내의 혼합액의 온도를 조정할 수 있게 되어있다.The cooler 21 which characterizes this invention is provided between the chemical filter 14 and the inner liquid tank 12 of a circulation part. Therefore, the temperature of the mixed liquid in the inner liquid tank 12 can be adjusted by lowering the temperature of the mixed liquid circulated and pumped into the inner liquid tank 12.
냉각기(21)는 혼합액의 온도보다 낮은 온도의 냉각수가 순환부를 이루는 순환배관(25)의 외측을 여러번 회전하면서 감싸는 형태의 냉각라인(22)으로 이루어져서 혼합액의 열을 빼앗게 되어 있다. 이러한 냉각 라인(22)의 냉각수의 흐름은 상기 온도 콘트롤러(16)에 의해 히터(17)와 함께 제어되도록 구성되어 있다.The cooler 21 is configured to take the heat of the mixed liquid by forming a cooling line 22 in which the cooling water having a temperature lower than the temperature of the mixed liquid rotates around the outside of the circulation pipe 25 forming the circulation part several times. The flow of cooling water in the cooling line 22 is configured to be controlled together with the heater 17 by the temperature controller 16.
또한 상기 냉각기(21)는 워터자켓(Water Jacket)으로 이루어질 수 있다.In addition, the cooler 21 may be formed of a water jacket.
따라서, 과산화수소 공급라인(23)을 통해 내측 액조(12)에 과산화수소를 보충하면서 순환부의 펌프(13)를 계속 가동하면, 보충되는 과산화수소가 황산과 반응하면서 발생시키는 반응열을 혼합액 순환부에 설치된 냉각기(21)를 통해 동시에 방출할 수 있다. 그러므로 내측 액조(12)의 황산과 과산화수소의 혼합액의 온도를 항상 공정온도로 유지하거나 적어도 냉각에 소요되는 시간, 즉 공정의 중단시간을 줄일 수 있다.Therefore, when the pump 13 of the circulation unit is continuously operated while replenishing the hydrogen peroxide to the inner liquid tank 12 through the hydrogen peroxide supply line 23, a cooler installed in the mixed liquid circulation unit generates reaction heat generated while the supplemented hydrogen peroxide reacts with sulfuric acid ( Through 21) at the same time. Therefore, the temperature of the mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide in the inner liquid tank 12 can always be maintained at the process temperature or at least the time required for cooling, that is, the downtime of the process can be reduced.
도3은 본 발명의 두 번째 목적과 관련된 일 실시예에 따른 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션의 개략적 구성을 나타낸다.Figure 3 shows a schematic configuration of a sulfuric acid boiler station for the semiconductor device manufacturing process according to an embodiment related to the second object of the present invention.
냉각기을 제외한 기본적인 황산 보일 스테이션의 구성은 도2의 구성과 동일하므로 자세한 구성의 설명은 여기서 하지 않는다.Since the configuration of the basic sulfuric acid boiler station except for the cooler is the same as that of FIG. 2, a detailed configuration will not be described here.
본 발명의 특징을 이루는 냉각기(21)는 내측 액조(12)의 하부에 형성된 혼합액 배출구 및 아스피레이터(19)와 양 단부가 연결된 제1 배출라인(26)을 감싸는 냉각 라인(22a)을 구비한다.The cooler 21 which is characterized by the present invention has a mixed liquid outlet formed in the lower portion of the inner liquid tank 12 and a cooling line 22a surrounding the first discharge line 26 connected to both ends of the aspirator 19. do.
상기 냉각 라인(22a)은 배출되는 혼합액의 온도보다 낮은 온도의 냉각수가 제1 배출배관(26)의 일부를 여러번 회전하면서 감싸는 형태로 구성되어 제1 배출배관(26)을 통하여 배출되는 혼합액의 열을 방출시킨다.The cooling line 22a is configured in such a way that the cooling water at a temperature lower than the temperature of the discharged mixed liquid is wrapped around the part of the first discharge pipe 26 several times to heat the mixed liquid discharged through the first discharge pipe 26. Releases.
그리고, 도면에는 표시되지 않았으나 냉각 라인(22a)의 냉각수의 흐름은 아스피레이터(19)의 개폐와 함께 제어되도록 구성되는 것이 바람직하다.Although not shown in the drawings, the flow of the cooling water in the cooling line 22a is preferably configured to be controlled with the opening and closing of the aspirator 19.
또한, 상기 냉각 라인(22a)은 전과 같이 워타자켓으로 구성시킬 수 있다. 본 실시예에서는 혼합액이 배출되는 동시에 냉각기(21)를 가동시킴으로써, 배출되는 혼합액의 온도를 낮추어 고온의 부식성 혼합액으로 인한 강한 침식작용으로 설비가 부식되고, 설비에서 누수현상이 일어나는 문제점을 미연에 방지하거나 경감시킬 수 있다.In addition, the cooling line 22a can be configured as a warm jacket as before. In this embodiment, by operating the cooler 21 while the mixed liquid is discharged, the temperature of the discharged liquid mixture is lowered, and the equipment is corroded by the strong erosion effect due to the high temperature corrosive mixed liquid. Or can alleviate.
도4는 본 발명의 첫 번째 목적과 두 번째 목적을 동시에 실현할 수 있도록 구성된 반도체소자 제조공정을 위한 황산 보일 스테이션을 개략적으로 나타내고 있다.4 schematically shows a sulfuric acid boiler station for a semiconductor device manufacturing process configured to simultaneously realize the first and second objects of the present invention.
전체적인 구성은 도2 혹은 도3의 실시예와 냉각기(21)를 제외하고는 유사하여 자세히 언급하지는 않는다.The overall configuration is similar to that of the embodiment of FIG. 2 or FIG. 3 except for the cooler 21 and will not be described in detail.
본 실시예의 냉각기(21)는 순환부의 순환배관(25)과 배출부의 제1 배출배관(26)을 동시에 여러번 감싸는 냉각라인(22b)을 포함한다. 상기 냉각라인(22b)은 원터자켓으로 구성될 수 있다.The cooler 21 of the present embodiment includes a cooling line 22b which simultaneously wraps the circulation pipe 25 of the circulation portion and the first discharge pipe 26 of the discharge portion at the same time. The cooling line 22b may be composed of a jacket.
이때, 냉각라인(22b)을 통하는 냉각수의 흐름은 내측 액조(12)의 혼합액의 온도 및 배출되는 혼합액의 온도를 통합하여 조정하는 통합 콘트롤러(46)에 의해 제어된다.At this time, the flow of the cooling water through the cooling line 22b is controlled by the integrated controller 46 that integrates and adjusts the temperature of the mixed liquid of the inner liquid tank 12 and the temperature of the mixed liquid discharged.
따라서, 하나의 냉각기(21)와 냉각라인(22b)으로 배출되는 혼합액의 온도 및 내측 액조(12)내의 혼합액의 온도를 조절할 수 있으며, 본 실시예는 내측 액조(12)내의 온도를 공정에 적합한 온도로 유지시켜 공정의 효율을 높이는 동시에 배출되는 혼합액의 온도를 낮추어 배출부 설비의 부식을 경감하는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the temperature of the mixed liquid discharged to the one cooler 21 and the cooling line 22b and the temperature of the mixed liquid in the inner liquid tank 12 can be adjusted, and this embodiment can adjust the temperature in the inner liquid tank 12 for the process. Maintaining the temperature increases the efficiency of the process and at the same time lowers the temperature of the discharged mixed solution to reduce the corrosion of the discharge facility.
따라서, 공정액조에 과산화수소를 보충하면서도 반응열을 냉각기를 통해 동시에 방출하여 혼합액의 온도를 항상 공정온도로 유지하여 공정의 중단시간을 줄이므로 공정효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 배출되는 혼합액의 온도를 낮추어 배출부 설비의 부식을 경감하므로 설비의 열화를 억제하고 누수로 위험을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, while replenishing the hydrogen peroxide in the process liquid tank while simultaneously dissipating the heat of reaction through the cooler to maintain the temperature of the mixed solution at the process temperature at all times to reduce the downtime of the process can increase the process efficiency. In addition, according to the present invention, by reducing the temperature of the discharged mixed liquid to reduce the corrosion of the discharge facility, it is possible to suppress the deterioration of the equipment and to reduce the risk of leakage.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
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