KR100737751B1 - 기판 세정 설비의 기능수 공급 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 세정하는 설비에서 가스가 용해된 기능수를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 기능수 공급 장치는 액체 공급라인을 갖는 액체 공급부, 가스 공급라인을 갖는 가스 공급부, 액체 공급부와 가스 공급부로부터 액체와 가스를 공급받아 액체에 가스를 용해시키는 혼합부, 혼합부로부터 배출되는 가스가 용해된 기능수가 저장되는 저장탱크 및 저장탱크에 저장된 기능수를 혼합부로 재공급하여 기능수의 농도 보정을 실시하는 농도 조절부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 기능수를 혼합부를 거치도록 반복 순환시킴으로써 기능수의 가스 농도를 높일 수 있고, 또한 기능수의 가스 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 이점이 있다.
수소수, 순환, 농도, 세정

Description

기판 세정 설비의 기능수 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING FUNCTIONAL WATER OF SUBSTRATE CLEANING EQUIPMENT}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능수 공급 장치를 갖는 기판 세정 설비를 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1에서 기능수의 농도 보정을 위한 순환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 기능수의 농도 보정을 위한 순환 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 기능수 공급장치
112 : 액체 공급부
120 : 가스 공급부
130 : 혼합부
140 : 저장탱크
150 : 농도조절부
본 발명은 기판을 세정하는 설비에서 가스가 용해된 기능수를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 기판(W)를 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 기판(W)를 세정하는 공정이 필요하다. 특히, 고집적화된 집적회로를 제조할 때는 반도체 기판(W)의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다.
최근에 기판(W) 세정을 위해 세정액으로서 다양한 기능수(수소수, 산소수 등)가 사용되고 있다. 일반적으로 소수수를 발생시키는 방법으로는 크게 전기분해방식과 가스혼합방식이 있으나, 전기분해방식은 전극이 초순수에 접촉하기 때문에 금속오염과 파티클 발생의 우려가 있고, 가스혼합방식은 용해율이 매우 낮아 고농도의 용존 수소수를 얻을 수 없는 명확한 한계를 가지고 있다. 특히 기존의 가스혼합방식은 혼합부에서 혼합된 용존 수소수가 곧바로 공정유닛으로 공급되는 구조이기 때문에, 초기 농도를 맞추기 위한 준비 시간과 이후 공정 진행이 없을 때에는 수소수를 드레인(dr시키는 등의 낭비 요소가 많이 발생되었다.
본 발명의 목적은 고농도의 기능수를 생산 공급할 수 있는 새로운 형태의 반도체 제조 설비의 기능수 공급 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기능수의 저장 및 농도 유지가 가능한 새로운 형태의 반도체 제조 설비의 기능수 공급 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기능수의 낭비를 줄일 수 있는 반도체 제조 설비의 기능수 공급 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위한 본 발명의 기능수 공급 장치는 액체 공급라인을 갖는 액체 공급부; 가스 공급라인을 갖는 가스 공급부; 상기 액체 공급부의 액체 공급라인과 상기 가스 공급부의 가스 공급라인으로부터 액체와 가스를 공급받아 상기 액체에 상기 가스를 용해시키는 혼합부; 상기 혼합부로부터 배출되는 가스가 용해된 기능수가 저장되는 저장탱크; 및 상기 저장탱크에 저장된 기능수를 상기 혼합부로 재공급하여 기능수의 농도 보정을 실시하는 농도 조절부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 농도조절부는 상기 저장탱크에 저장된 기능수를 상기 혼합부로 리턴시키는 리턴라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 리턴라인은 상기 액체 공급라인에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 농도조절부는 상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스 농도(용해율)에 따라 상기 혼합부로 공급되는 가스의 유량과 액체 공급을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 농도조절부는 기능수의 가스 농도를 검출하는 농도계; 상기 가스 공급라인상에 설치되는 유량조절밸브; 상기 농도계의 검출 값에 따라 상기 유량조절밸브와 상기 액체 공급라인에 설치된 개폐밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 농도 조절부는 상기 저장탱크의 기능수가 순환되는 그리고 상기 농도계가 설치되는 농도체크라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 농도계의 검출값이 설정값보다 낮으면 상기 개폐밸브를 차단하여 상기 혼합부로 리턴되는 기능수의 농도를 높이고, 상기 농도계의 검출값이 설정값보다 높으면 액체와 가스 공급을 차단하여 상기 혼합부로 리턴되는 기능수의 농도를 낮출 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 세정 설비의 기능수 공급 장치는 상기 저장탱크의 기능수가 순환되는 순환라인을 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위한 본 발명의 기능수 공급 방법은 액체와 가스를 혼합부로 공급하는 단계; 혼합부에서 액체에 가스를 혼합(용해)시키는 단계; 상기 혼합부로부터 배출되는 가스가 용해된 기능수를 저장탱크에 저장하는 단계; 및 상기 저장탱크에 저장된 기능수를 상기 혼합부로 리턴시켜 순환시키면서 기능수의 농도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 순환 단계는 상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스 농도(용해율)에 따라 상기 혼합부로 공급되는 가스와 액체의 공급을 조절하여 기능수의 가스 농도를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 보정 단계는 상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스농도가 설정값보다 낮으면 상기 혼합부로 액체 공급을 중단하고 가스만을 공급하여 기능수의 농도를 높이는 보정을 실시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 보정 단계는 상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스농도가 설정값보다 높으면, 상기 혼합부로 액체와 가스 공급을 모두 중단한 상태에서 기능수의 농도를 낮추는 보정을 실시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액체는 탈이온수이며, 상기 가스는 수소, 산소, 질소, 오존, 이산화탄소, 아르곤 중에 하나 일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능수 공급 장치를 갖는 기판 세정 설비를 보여주는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 세정 설비(100)는 스핀척(190)을 포함한다. 스핀척(190)은 대상물이 놓여지는 지지판(192)을 가진다. 대상물은 실리콘 웨이퍼(W) 또는 유리기판과 같은 반도체 소자 제조에 사용되는 기판일 수 있다. 스핀척(190)은 지지판(192)을 지지하는 지지축(194)과, 지지축(194)을 회전시키기 위한 모터(196)를 포함한다. 기판 세정 설비(100)는 스핀척의 지지판(190)에 놓여진 기판(W)을 세정하기 위한 기능수(유체)를 공급하는 기능수 공급 장치(110)를 포 함한다.
기능수 공급장치(110)는 액체 공급부(112), 가스 공급부(120), 혼합부(130), 저장탱크(140) 그리고 농도조절부(150)를 포함하는 것으로, 이러한 기능수 공급장치(110)는 혼합부(130)에서 생성된 기능수를 저장탱크(140)에 저장하고, 기능수의 순환 및 혼합부(130)로 공급되는 가스량 조정을 통해 기능수의 농도를 일정하게 유지 공급할 수 있는 장치이다.
가스 공급부(120)는 혼합부(130)로 가스를 공급하며, 액체 공급부(112)는 혼합부(130)로 액체(탈이온수)를 공급하게 된다. 혼합부(130)로 공급되는 액체(탈이온수)는 가스와 혼합되고, 이렇게 만들어진 기능수는 배출라인을 통해 저장탱크(140)에 저장된다.
액체 공급부(112)는 액체 공급원(114)으로부터 혼합부(130)로 액체를 공급하는 액체 공급라인(116)을 가진다. 액체 공급라인(116)에는 그 내부를 개폐하는(또는 액체의 유량을 조절하는) 밸브(118)가 설치된다. 이러한 밸브(118)는 작업자에 의해 수동으로 조작되는 수동밸브이거나 전기적으로 제어 가능한 솔레노이드 밸브일 수 있다. 액체 공급라인(116)에는 액체 내에 함유된 질소나 산소와 같은 불순물을 제거하는 탈기장치(미도시됨)가 선택적으로 설치될 수 있다. 액체 내에 질소나 산소가 함유되어 있으면 실질적으로 액체 내에 용해시키고자 하는 가스의 용존율이 낮아진다. 탈기장치는 이를 방지하기 위한 것이다. 참조부호 119는 공급펌프이다.
가스 공급부(120)는 가스 공급원(124)으로부터 혼합부(130)로 가스를 공급하는 가스 공급라인(126)을 가진다. 가스 공급라인(126)에는 내부 통로를 개폐하는 밸브(128a)와 가스 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(128b)가 설치된다. 유량조절밸브(128b)는 저장탱크(130)에 저장되어 있는 기능수의 가스 농도에 따라 제어부에 의해 제어된다.
혼합부(130)는 액체 공급부(112)의 액체 공급라인(116)과 가스 공급부(120)의 가스 공급라인(126)으로부터 액체와 가스를 공급받아 액체에 가스를 용해시키는 다양한 방식의 가스 혼합장치를 포함할 수 있다. 이렇게 혼합부(130)에서 만들어진 기능수(탈이온수에 가스가 혼합)는 저장탱크(140)에 저장되며, 저장탱크(140)에 저장된 기능수는 리턴라인을 통해 순환되면서 농도 보정이 이루어진다. 저장탱크(140)에는 탱크 압력 및 탱크내 잔류하는 가스를 배출할 수 있는 압력 배출라인(142)을 갖으며, 이 배출라인(142)에는 탱크압력이 설정압력 이상일 때 압력을 배출할 수 있도록 릴리프 밸브(144)가 설치된다.
농도조절부(150)는 저장탱크(140)에 저장된 기능수의 가스 농도(용해율)에 따라 혼합부(130)로 공급되는 가스의 유량과 액체 공급을 제어하고, 저장탱크(140)에 저장된 기능수를 혼합부(130)로 다시 재 공급하여 가스 농도를 보정하기 위한 것으로, 농도 조절부(150)는 농도체크라인(152), 순환라인(166), 리턴라인(160), 농도계(154), 유량조절밸브(128b) 그리고 제어부(156)를 포함한다.
농도체크라인(152)에는 기능수의 가스 농도를 검출하는 농도계(154)와 순환펌프(155)가 설치된다. 농도계(154)에서 검출된 검출값은 제어부(156)로 제공된다. 제어부(156)에서는 검출값에 따라 가스 공급라인(126)에 설치된 유량조절밸브(128b)와 액체공급라인(116)에 설치된 밸브(118)를 제어하게 된다. 한편, 저장탱크(140)에 저장된 기능수는 농도 보정을 위해 순환된다. 농도 보정을 위한 기능수의 순환 경로는 리턴라인(160)-액체공급라인(116)-혼합부(130)-저장탱크(130)로 이루어지며, 기능수는 상기의 경로를 따라 반복적으로 순환되면서 농도 보정이 이루어진다. 여기서 저장탱크의 기능수는 약액공급라인(116)에 설치된 공급펌프(119)에 의해 순환된다. 예컨대, 제어부(156)는 농도계(154)의 검출값이 설정값보다 낮으면 액체공급라인(116)의 차단밸브(118)를 차단하여 혼합부(140)로 리턴되는 기능수의 농도를 높이고, 농도계(154)의 검출값이 설정값보다 높으면 가스 공급 및 액체 공급을 차단하여 상기 혼합부로 리턴되는 기능수의 농도를 낮추게 된다.
상술한 과정을 통해 농도가 조절된 기능수는 순환라인(166)에서 순환되면서 순환라인(166)에 연결된 공급라인(168)들을 통해 분사기(170)로 제공된다. 한편, 순환라인(166)에서 공급관(168)들로 공급되고 남은 기능수는 혼합부(130)를 거쳐 저장탱크(140)로 회수된다.
도 2 및 도 3은 기능수 공급 장치의 기능수 공급 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 혼합부(130)에서는 가스 공급부(120)와 액체 공급부(112)로부터 공급받은 가스와 액체를 혼합하여 기능수를 만들고(S10,S20), 이렇게 만들어진 기능수는 저장탱크(140)에 저장된다(S30). 저장탱크(140)에 저장된 기능수는 리턴라인(160)과 농도체크라인(152)에 의해 순환된다. 저장탱크(140)에 저장된 기능수는 농도 검출을 위해 농도체크라인으로 순환되고, 농도 보정을 위해 리턴 라인으로 순환된다(S40). 농도계는 농도체크라인(152)에서 기능수의 농도를 검출하며, 그 검출값은 제어부(156)로 제공된다. 제어부(156)에서는 그 검출값에 따라 혼합부(130)로 공급되는 가스의 유량 조절을 위해 유량조절밸브(128b)를 제어하게 된다. 리턴라인(160)에 의해 순환되는 기능수는 혼합부(130)를 거치면서 농도 보정이 이루어진다. 이처럼, 기능수의 순환은 저장탱크(140)에 기능수가 적정수위까지 채워지는 동안 그리고 공정 진행 유무와 관계없이 계속된다. 한편, 기능수가 저장탱크(140)의 적정 수위까지 채워지면, 액체 공급은 잠시 중단되며, 이후에 공정 진행으로 저장탱크(140)의 수위가 낮아지면 액체 공급은 다시 이루어진다. 한편, 저장탱크에 저장되어 있는 기능수는 액체 공급부의 액체 공급과는 상관없이 리턴 라인(160)을 통해 지속적으로 순환된다.
본 발명의 기능수 공급부(110)는 이러한 기능수의 반복적인 순환 과정을 통해 고농도의 용존 기능수를 얻을 수 있는 것이다. 예컨대, 농도계(154)에서 검출된 검출값이 설정값보다 낮은 경우에는 유량조절밸브(128b)를 제어하여 적절한 양의 가스를 혼합부(130)로 공급함으로써 고농도의 용존 기능수를 얻을 수 있는 것이다(S50). 그리고 이와는 반대로 농도계(154)에서 검출된 검출값이 설정값보다 높은 경우에는 유량조절밸브(128b)를 차단한 상태에서 기능수만을 순환시켜 자연적으로 농도를 감소시킨다(S60). 본 발명은 이러한 과정을 통해 저장탱크(140)에 저장된 기능수의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 것이다. 이렇게 일정 농도로 보정된 기능수는 순환라인(166)에 연결된 공급관(168)들을 통해 분사기(170)로 공급되며(S70), 이때 대기상태 이전의 기능수는 혼합부(130)를 거쳐 저장탱크(140)로 회수되며, 기능수는 다음 공정 진행전까지 혼합부(130)를 거쳐 순환된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기능수 공급부(110)는 기능수에 가스혼합과정 반복적으로 실시하여 기능수의 가스 농도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 그렇게 만들어진 기능수는 저장탱크(140)에서 저장 및 순환 과정을 통해 농도 보정을 실시한 후 각 처리 장치의 분사기(170)로 제공된다.
본 발명의 가스 공급부(120)에서 공급되는 가스는 수소, 오존, 산소 중 어느 하나일 수 있으며, 공급되는 가스에 따라 기능수는 수소수, 오존수, 산소수 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 기능수 공급 장치는 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 기능수 공급 장치는 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고농도의 기능수를 생산 공급할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 본 발명은 기능수를 저장탱크에서 순환시키면서 농도를 일정하게 유지시킴으로써 기능수의 낭비 요소를 줄일 수 있는 각별한 효과가 있다. 본 발명은 정확한 농도 보정이 가능한 이점이 있다.

Claims (13)

  1. 기판 처리 설비에서 가스가 용해된 기능수를 공급하는 장치에 있어서:
    액체 공급라인을 갖는 액체 공급부;
    가스 공급라인을 갖는 가스 공급부;
    상기 액체 공급부의 액체 공급라인과 상기 가스 공급부의 가스 공급라인으로부터 액체와 가스를 공급받아 상기 액체에 상기 가스를 용해시키는 혼합부;
    상기 혼합부로부터 배출되는 가스가 용해된 기능수가 저장되는 저장탱크; 및
    상기 저장탱크에 저장된 기능수를 상기 혼합부로 재공급하여 기능수의 농도 보정을 실시하는 농도 조절부를 포함하되;
    상기 농도 조절부는
    상기 저장탱크에 저장된 농도 보정을 위한 기능수를 상기 혼합부로 재공급하기 위해 상기 액체 공급라인과 연결되는 리턴라인; 및
    상기 리턴라인에 의한 재공급과정을 통해 기능수의 농도 조절이 완료되면, 상기 저장탱크에 저장된 기능수를 분사기와 연결된 공급라인들로 공급하고, 상기 공급관들을 통해 상기 분사기로 공급되고 남은 기능수를 상기 혼합부로 다시 제공하기 위해 상기 액체 공급라인과 연결되는 순환라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 설비의 기능수 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 농도조절부는
    상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스 농도(용해율)에 따라 상기 혼합부로 공급되는 가스의 유량과 액체 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비의 기능수 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 농도조절부는
    기능수의 가스 농도를 검출하는 농도계;
    상기 가스 공급라인상에 설치되는 유량조절밸브;
    상기 농도계의 검출값에 따라 상기 유량조절밸브와 상기 액체 공급라인에 설치된 개폐밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징을 하는 기판 세정 설비의 기능수 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 농도 조절부는
    상기 저장탱크의 기능수가 순환되는 그리고 상기 농도계가 설치되는 농도체크라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 설비의 기능수 공급 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 농도계의 검출값이 설정값보다 낮으면 상기 개폐밸브를 차단하여 상기 혼합부로 리턴되는 기능수의 농도를 높이고, 상기 농도계의 검출값이 설정값보다 높으면 액체와 가스 공급을 차단하여 상기 혼합부로 리턴되는 기능수의 농도를 낮추는 것을 특징으로 하는 기판 세정 설비의 기능수 공급 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 기판 처리 설비에서 가스가 용해된 기능수를 공급하는 방법에 있어서:
    액체와 가스를 혼합부로 공급하는 단계;
    혼합부에서 액체에 가스를 혼합(용해)시키는 단계;
    상기 혼합부로부터 배출되는 가스가 용해된 기능수를 저장탱크에 저장하는 단계; 및
    상기 저장탱크에 저장된 기능수를 상기 혼합부로 리턴시켜 순환시키면서 기능수의 농도를 조절하는 단계를 포함하되;
    상기 순환 단계는
    상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스 농도(용해율)가 설정값보다 높으면, 상기 혼합부로 액체와 가스 공급을 모두 중단한 상태에서 기능수의 농도를 낮추는 보정을 실시하고, 상기 저장탱크에 저장된 기능수의 가스농도가 설정값보다 낮으면 상기 혼합부로 액체 공급을 중단하고 가스만을 공급하여 기능수의 농도를 높이는 보정을 실시하는 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능수 공급 방법.
  13. 삭제
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