KR100981285B1 - 실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 및 태양전지 제조산업에 사용되는 결정질 실리콘 웨이퍼 또는 LCD 및 LED 기판의 세정을 위한 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 초순수를 공급하는 초순수 공급장치와, 오존가스를 생성하여 공급하는 오존생성장치와 오존가스와 초순수를 혼합하여 액체기체 접촉장치로 이송하는 인젝터와, 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치와, 제조된 기능수가 저장되어지는 기능수 저장조와, 초기 기능수 농도보정을 위한 기능수 리턴라인과, 저장조 또는 기능수 공급 배관라인의 기능수 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치와, 기능수의 농도를 제어하는 기능수 농도제어기와, 고농도 오존생성에 유리한 조건인 고주파수 구동방식의 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 구성하여 기능수 농도제어기로부터 출력되는 제어신호에 의해 주파수를 변화시켜 방전전력을 가변하여 오존생성장치로 공급하는 고주파 전력공급장치를 포함하여 구성되어 기능수를 생성하고, 생성된 기능수를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 세정하며, 기능수의 농도를 측정하고, 오존가스 생성장치의 제어를 통해 오존가스 생성농도를 조절하여 기능수 농도를 일정하게 유지하여 세정장치에 공급되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법에 관한 것이다.

Description

실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법{Production method to useing ozone functional water production system AND ozone functional water production system equal concentration for siliconwafer}
본 발명은 반도체 및 태양전지 제조산업에 사용되는 결정질 실리콘 웨이퍼 또는 LCD 및 LED 기판의 세정을 위한 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 초순수를 공급하는 초순수 공급장치와, 오존가스를 생성하여 공급하는 오존생성장치와 오존가스와 초순수를 혼합하여 액체기체 접촉장치로 이송하는 인젝터와, 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치와, 제조된 기능수가 저장되어지는 기능수 저장조와, 초기 기능수 농도보정을 위한 기능수 리턴라인과, 저장조 또는 기능수 공급 배관라인의 기능수 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치와, 기능수의 농도를 제어하는 기능수 농도제어기와, 고농도 오존생성에 유리한 조건인 고주파수 구동방식의 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 구성하여 기능수 농도제어기로부터 출력되는 제어신호에 의해 주파수를 변화시켜 방전전력을 가변하여 오존생성장치로 공급하는 고주파 전력공급장치를 포함하여 구성되어 기능수를 생성하고, 생성된 기능수를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 세정하며, 기능수의 농도를 측정하고, 오존가스 생성장치의 제어를 통해 오존가스 생성농도를 조절하여 기능수 농도를 일정하게 유지하여 세정장치에 공급되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 및 실리콘 태양전지 제조분야와 액정(LCD), 플라즈마(PDP), OLED, 표면전계(SED) 등의 평판 디스플레이(FPD) 제조공장에서 사용하는 초순수는 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판 표면을 청정하게 하는 세정공정에서 사용하기 때문에 수중 불순물 농도의 저하를 요구해 왔다.
최근 초순수 사용 수량(水量)은 웨이퍼 및 기판의 대형화와 더불어 증가하는 추세에 있다. 예를 들면 제 3세대 LCD 공장에서 요구하는 초순수 수량이 1000㎥/day 전후였던 것에 비해 제 4세대, 제 6세대로 기판 사이즈가 커짐에 따라 각각 4000㎥/day, 12000㎥/day로 요구 수량이 증가하고 있다. 이러한 상황 속에서 초순수 사용수량의 삭감과 사용한 물의 회수율 향상을 강력히 요구하기에 이르렀다. 지금까지 유해 화학약액과 세제를 중심으로 한 비 환경친화적 습식 세정에서 유해 화학액의 헹굼수로서 초순수를 다량 사용했는데 최근에는 초순수에 약간의 가스성분이나 약액을 첨가한 물(기능수)에 웨이퍼나 유리기판 상의 미립자나 유기물 등의 불순물을 제거하는 기능이 있는 것으로 발견되었다.
이 기능수에 의한 세정은 기존의 화학약액이나 세제를 사용한 세정과 동등 그 이상의 세정효과가 있음을 밝히는 연구결과들이 나오면서 새로운 습식 세정액으로서 관련 제조산업 현장에 적용되고 있다.
이러한 가스용해 기능수(오존기능수 및 수소기능수)로 기존의 화학약액?세제 세정공정을 대체할 경우 화학약액?세제 사용량의 대폭 감소와 그에 따르는 헹굼용 초순수 사용수량을 절감할 수 있다. 그리고 세정 배출수 처리부하가 양적인 면과 불순물 농도면에서 경감되어 배출수 처리 설비의 간소화?소형화도 가능하다. 아울러 가스용해 기능수는 초순수에 특정한 가스나 약액을 용해하면 되기 때문에 물 회수율을 향상시킬 수 있다.
최근 들어 반도체 및 태양전지분야 그리고 LCD/PDP/LED 등 디스플레이 제조산업의 세정공정 분야에 오존기능수나 수소기능수를 적용하는 사례가 많아지고 있으며, 따라서 이들 기능수를 제조 및 공급하기 위한 장치 및 방법에 대한 다양한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
오존기능수에 의한 세정기술은 세정대상 소자의 세정효율을 일정하게 유지하기 위해 세정공정에서 요구하는 특정농도를 가지며 일정농도를 유지하도록 오존기능수를 제조하는 것이 핵심이다.
그러나, 오존 기능수는 오존가스의 반감기 특성과 기체액체 접촉효율이 낮기 때문에 일정농도로 기능수를 제조하는 데 기술적 어려움이 있으며, 이로 인해 오존기능수의 농도가 불균일할 경우 실리콘 웨이퍼 세정효율의 저하로 소자 제조 시의 전기적 불량이 발생하게 된다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 고순도/고농도 오존가스 생성을 위해 무성 또는 연면방전방식의 오존방전관과 고농도 오존생성에 유리한 조건인 고주파수 구동방식의 펄스 폭 변조(PWM) 방식 전력제어장치로 오존가스 생성장치를 구성하고, 기체액체접촉장치로부터 세정공정 설비로 연결되는 오존기능수 공급라인 또는 접촉장치와 세정공정설비 중간 위치의 오존기능수 저장조에서 오존용해농도를 측정하여 PID 공정제어기를 적용함으로써 효과적으로 오존기능수가 균일한 농도를 유지하기 위한 농도제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템과 이를 이용한 기능수 제조방법에 관한 것으로서, 초순수를 공급하는 초순수 공급장치와, 고농도/고순도 오존가스를 생성하는 구조를 갖는 오존생성장치와, 오존가스와 초순수를 혼합하여 액체기체 접촉장치로 이송하는 인젝터와, 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치와, 제조된 기능수가 저장되어지는 기능수 저장조와, 초기 기능수 농도보정을 위한 기능수 리턴라인과, 세정공정설비가 batch 식 또는 인라인 방식 여부에 따라 기능수 저장조 또는 세정설비와 연결된 기능수 공급 배관라인에서 기능수 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치와, 기능수의 농도를 제어하는 PID 방식 기능수 농도제어기와, 고농도 오존생성에 유리한 조건인 고주파수 구동방식의 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 구성하여 기능수 농도제어기로부터 출력되는 제어신호에 의해 주파수를 변화시켜 방전전력을 가변하여 오존생성장치로 공급하는 고주파 전력공급장치로 장치가 구성되어 기능수를 생성하는 것을 특징으로 한다.
실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정설비의 종류에 따라 일괄처리방식인 batch형태 세정설비는 기능수 저장조를 기능수 제조장치에 두어 기능수를 일괄공급하고, 인라인 방식의 연속처리 공정설비에서는 저장조를 없애고 실시간으로 기능수의 농도를 조절하여 세정장치로 공급하도록 구성한다.
본 발명은 고순도/고농도 오존가스 생성을 위해 무성 또는 연면방전방식의 오존방전관과 고농도 오존생성에 유리한 조건인 고주파수 구동방식의 펄스 폭 변조(PWM) 방식 전력제어장치로 오존가스 생성장치를 구성하고, 액체기체 접촉장치로부터 세정공정 설비로 연결되는 오존기능수 공급라인 또는 접촉장치와 세정공정설비 중간 위치의 오존기능수 저장조에서 오존용해농도를 측정하여 PID 공정제어기를 적용함으로써 빠르고 효과적으로 오존기능수가 균일한 농도를 유지하도록 농도제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
종전의 기능수 공급장치 및 방법은 앞서 설명한 바와 같이 오존기능수 저장조를 두고, 오존가스 유량과 순수 유량 두가지를 제어인자로 하여 개폐밸브의 온/오프 조작을 통하여 기능수의 농도 보정제어를 하고 있다. 이러한 방식은 순수와 원료가스의 손실을 유발하며, 가스와 순수 량 조절에 따른 혼합 반응시간 지연으로 농도보정시간이 길어지게 된다.
또한, 인라인 방식 세정공정설비에서의 오존 기능수 공급장치는 세정공정설비의 공정 상황과 연계하여 오존기능수 공급장치로부터 실시간으로 균일농도의 기능수를 공급할 수 있어야 하는 바, 빠르고 효과적으로 기능수 농도 보정을 통한 균일한 오존기능수 공급이 가능한 장치여야 한다. 그러므로, 공정비용의 절감 및 인라인 세정공정에의 적용 그리고 기능수 세정효율 측면에서 오존가스 생성농도를 단일 제어인자로 하여 오존기능수를 공급하는 장치 및 방법이 순수 및 원료가스의 절감, 농도보정시간을 단축하여 균일농도의 기능수를 제조하는 데 훨씬 효과적이다.
도 1은 본 발명에 따른 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법의 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템의 전체 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법의 순서도.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하도록 오존과 물을 혼합하여 기능수를 생성하는 기능수 생성 시스템에 있어서, 초순수를 형성하여 배출하는 초순수 공급장치(10)와; 산소가스를 이용하여 오존가스를 생성하는 오존 생성장치(20)와; 상기 초순수 공급장치(10)와 오존 생성장치(20)가 연결되어 배출되는 초순수와 오존가스를 혼합하는 인젝터(30)와; 상기 인젝터(30)와 연결되어 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치(40)와; 상기 액체기체 접촉장치(40)와 연결되어져 공급되는 기능수를 저장하며, 기능수 제조 초기의 설정농도 도달에 필요한 시간 동안의 기능수 손실을 보정하기 위해 제조된 기능수를 다시 액체기체 접촉장치(40)로 유동시키는 리턴 배관라인을 포함하는 기능수 저장조(50)와; 상기 액체기체 접촉장치(40)와 기능수 저장조(50)가 연결되어 배출되는 잔류 오존가스 및 기능수의 오존을 분해하는 오존분해장치(60)와; 상기 기능수 저장조(50) 내부에 설치되어 기능수의 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치(70)와; 상기 기능수 농도측정장치(70)와 연결되어 기능수의 농도를 제어하도록 제어신호를 송신하는 PID 방식 기능수 농도제어기(80)와; 상기 기능수 농도제어기(80)의 제어신호를 수신받아 주파수 변화에 방전전력을 가변하여 오존 생성장치(20)로 공급함으로써 오존가스 생성농도를 조절하는 전력공급장치(90);를 포함하여 구성되어진다.
상기 오존 생성장치(20)는 전력공급장치(90)에서 인가되는 전력에 의해 반응되어 생성되는 오존가스 생성농도가 증감되어진다.
상기 전력공급장치(90)는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조방식)을 사용하여 오존 생성장치(20)에 전원을 공급하며, 기능수 농도제어기(80)에서 전송되는 제어신호에 의해 주파수를 조절함으로써 방전전력 출력을 제어하게 된다.
즉 본 발명을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 초순수를 공급하는 초순수 공급장치(10)와, 오존가스를 생성하여 공급하는 오존 생성장치(20)와, 오존가스와 초순수를 1차 혼합하는 인젝터(30)와, 고농도로 초순수와 기체의 혼합이 이루어지는 액체기체 접촉장치(40)와, 기능수가 저장되어지는 기능수 저장조 및 리턴라인(50)과, 저장조(50)의 기능수 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치(70)와, 기능수의 농도를 제어하는 기능수 농도제어기(80)와, 기능수 농도제어기(80)의 제어신호로 주파수를 가변하여 오존생성장치(20)로 출력하는 방전전력을 변화하는 전력공급장치(90)를 포함하여 구성되어진다.
상기 오존 생성장치(20)는 기능수 농도제어기(80)에서 전송되는 신호를 통해 전력공급장치(90)에서 전송되는 전력으로 오존을 반응시켜 오존가스의 농도를 조절하여 인젝터(30)로 유동시키게 된다.
상기 초순수 공급장치(10)는 물에 포함된 물질을 제거하여 물성분만 남도록 초순수를 형성한 뒤 인젝터(30)로 공급하게된다.
상기 인젝터(30)는 초순수와 오존가스를 혼합하여 기능수로 형성한 뒤 액체기체 접촉장치(40)로 전송하게 된다.
상기 액체기체 접촉장치(40)는 인젝터(30)에서 유동되어지는 초순수와 오존가스를 고효율로 접촉시키기 위한 구조를 가지며, 초순수를 마이크로 버블형태로 작게 분할하여 오존가스가 마이크로 버블과 접촉하여 용존오존농도가 높은 기능수를 제조하게 되고, 기능수 저장조(50)에서 저장된 기능수의 농도가 저하되어 설정농도를 미달 또는 초과하게 되면 저장된 기능수의 일부를 액체기체 접촉장치(40)로 리턴시켜 인젝터(30)에서 공급되어지는 기능수와 재혼합하여 설정 농도의 기능수를 유지하도록 한다.
상기 기능수 저장조(50)는 액체기체 접촉장치(40)에서 유동되어지는 기능수를 저장하고, 세정장치와 연결되어 세정장치에 기능수를 공급하며, 액체기체 접촉장치(40)에서 접촉하고 남은 잔류 오존가스 또는 저장조에서 반감기에 의해 분해된 잔류 오존가스는 오존분해장치(60)에서 오존을 분해하도록 한다.
상기 기능수 농도측정장치(70)는 상기 기능수 저장조(50) 또는 세정장치와 연결된 공급라인에 설치되어 기능수의 농도를 측정하여 기능수 농도제어기(80)로 용존오존농도 측정값을 전송하게 된다.
상기 기능수 농도제어기(80)는 기능수 농도측정장치(70)에서 측정되어지는 기능수의 농도값을 미리 설정한 설정농도 값과의 비교를 통하여 PID 제어기법에 의해 오존 생성장치(20)에서 생성되는 오존가스의 농도를 조절하도록 제어신호를 전력공급장치(90)로 전송하게 된다.
상기 전력공급장치(90)는 기능수 농도제어기(80)에서 전송되는 제어신호에 의해 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조방식)으로 주파수를 변화시켜 전력공급장치(90)의 방전전력을 가변함으로써 오존생성장치(20)에서의 오존생성농도를 제어하게 된다.
이러한 장치에서 기능수의 농도를 조절하는 구성을 상세히 설명하면 기능수저장조(50)에 설치되어지는 기능수 농도측정장치(70)를 통해 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 기능수 농도제어기(80)에서 전력공급장치(90)에 제어신호를 송신하고, 제어신호를 수신한 전력공급장치(90)에서 PWM 방식에 의한 주파수 변화로 출력되어지는 전력의 크기를 변화시켜 오존 생성장치(20)에 공급함으로써 오존가스의 생성농도를 변화시키게 되며, 농도변화된 오존가스를 인젝터(30)에 공급함으로서 초순수와의 접촉을 통해 기능수의 농도를 조절 할 수 있게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기의 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법은 오존가스와 초순수를 인젝터로 공급하는 공급단계(S10)와, 오존가스와 초순수를 액체기체 접촉장치로 유동시켜 기능수를 생성하는 기능수 생성단계(S20), 기능수를 기능수 저장조에 저장하는 저장단계(S30), 기능수의 농도를 조절하는 기능수 농도조절단계(S40), 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정단계(S50), 기능수와 잔류오존가스의 오존을 분해하는 분해단계(S60)로 이루어진다.
상기 공급단계(S10)는 초순수 공급장치(10)에서 초순수를 생성하여 인젝터(30)로 공급하고, 상기 오존 생성장치에서 오존가스를 생성하여 인젝터(30)로 공급하는 단계이다.
상기 기능수 생성단계(S20)는 상기 공급단계(S10)에서 공급되는 오존가스와 초순수를 인젝터(30)에서 혼합하여 액체기체 접촉장치(40)로 유동시켜 초순수를 마이크로 버블형태로 미세하게 분할하여 기체액체접촉효율을 높이는 방법으로 고농도의 기능수를 생성하는 단계이다.
상기 저장단계(S30)는 기능수 생성단계(S20)를 통해 생성되어지는 기능수가 균일농도를 갖도록 순환라인을 포함하여 기능수를 저장조(50)에 저장하는 단계이다.
상기 기능수 농도조절단계(S40)는 저장단계(S30)에서 저장되는 기능수의 농도를 기능수 농도측정장치(70)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(80)로 기능수의 농도를 조절하는 단계이다.
이때, 상기 기능수 농도조절단계(S40)는 상기 저장단계(S30)에서 저장되는 기능수의 농도를 기능수 농도측정장치(70)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(80)로 전력공급장치(90)의 전력공급량을 제어하며, 전력공급장치(90)를 통해 오존 생성장치(20)를 제어하며, 오존 생성장치(20)에서 생성되는 오존가스의 농도를 제어하여 인젝터(30)와 액체기체 접촉장치(40)에서 제조되는 기능수의 농도를 조절하게 되며 짧은시간 내에 기능수 저장조(50)에 균일농도의 기능수가 저장되어진다.
상기 세정단계(S50)는 기능수 농도조절단계(S40)에서 조절되어진 기능수를 이용하여 세정장치에서 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하는 단계이며, 이따의 세정장치는 일괄처리방식의 세정장치로서 다수의 웨이퍼를 일정시간동안 공정설비에서 세정을 수행하므로 이 시간동안 기능수 저장조에서 다음 공정에 사용할 기능수가 제조되게 된다.
상기 분해단계(S60)는 세정단계(S50)를 거친 기능수와 액체기체 접촉장치(40)에서 발생되는 잔류 오존가스를 오존분해장치(60)에서 분해하여 배출하는 단계이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 구성은 실리콘 웨이퍼를 세척하도록 오존과 물을 혼합하여 기능수를 생성하는 기능수 생성 시스템에 있어서, 초순수를 형성하여 배출하는 초순수 공급장치(110)와; 산소가스를 이용하여 오존가스를 생성하는 오존 생성장치(120)와; 상기 초순수 공급장치(110)와 오존 생성장치(120)가 연결되어 배출되는 초순수와 오존가스를 혼합하는 인젝터(130)와; 상기 인젝터(130)와 연결되어 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치(140)와; 상기 액체기체 접촉장치(140)와 연결되어져 기능수 제조 초기의 설정농도 도달에 필요한 시간 동안의 기능수 손실을 보정하기 위해 제조된 기능수를 다시 액체기체 접촉장치(140)로 유동시키는 리턴 배관라인(150)과; 상기 액체기체 접촉장치(140)에서배출되는 잔류 오존가스 및 기능수의 오존을 분해하는 오존분해장치(160)와; 상기 액체기체 접촉장치(140)와 실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정장치 간의 배관에 설치되어 기능수의 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치(170)와; 상기 기능수 농도측정장치(170)와 연결되어 기능수의 농도를 제어하도록 제어신호를 송신하는 PID 방식 기능수 농도제어기(180)와; 상기 기능수 농도제어기(180)의 제어신호를 수신받아 주파수 변화에 방전전력을 가변하여 오존 생성장치(120)로 공급함으로써 오존가스 생성농도를 조절하는 전력공급장치(190);를 포함하여 구성되어진다.
상기 오존 생성장치(120)는 전력공급장치(190)에서 인가되는 전력에 의해 반응되어 생성되는 오존가스 생성농도가 증감되어진다.
상기 전력공급장치(190)는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조방식)을 사용하여 오존 생성장치(120)에 전원을 공급하며, 기능수 농도제어기(180)에서 전송되는 제어신호에 의해 주파수를 조절함으로써 방전전력 출력을 제어하게 된다.
상기 기능수 농도측정장치(170)는 액체기체 접촉장치(140)와 세정장치 간에 연결되는 배관에 설치되어 세정장치로 유동되는 기능수의 농도를 측정하고 설정되어지는 농도에 도달되지 않으면 배관과 액체기체 접촉장치(140) 간에 설치되는 리턴배관(150)을 통해 액체기체 접촉장치(140)로 리턴시켜 기능수 농도제어기(180)를 통해 기능수의 농도를 조절하게된다.
즉 본 발명을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와같이 초순수를 공급하는 초순수 공급장치(110)와, 오존가스를 생성하여 공급하는 오존 생성장치(120)와, 상기 초순수 공급장치(110)와 오존 생성장치(120)가 연결되어 배출되는 초순수와 오존가스를 혼합하는 인젝터(130)와; 상기 인젝터(130)와 연결되어 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치(140)와, 액체기체 접촉장치(140)와 세정장치 간에 연결되는 배관상에 설치되어의 기능수 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치(170)와, 기능수의 농도를 제어하는 기능수 농도제어기(180)와, 기능수 농도제어기(180)의 제어신호로 출력되는 전력을 변화시켜 오존 생성장치(120)로 출력하는 전력공급장치(190)와, 상기 액체기체 접촉장치(140)와 배관 간에 설치되어 기능수를 리턴시키는 리턴배관(150)을 포함하여 구성되어진다.
상기 오존 생성장치(120)는 기능수 농도제어기(180)에서 전송되는 신호를 통해 전력공급장치(190)에서 전송되는 전력으로 오존을 반응시켜 오존가스의 농도를 조절하여 인젝터(130)로 유동시키게 된다.
상기 초순수 공급장치(110)는 물에 포함된 물질을 제거하여 물성분만 남도록 초순수를 형성한뒤 인젝터(130)로 공급하게된다.
상기 인젝터(130)는 초순수와 오존가스를 혼합하여 기능수로 형성한 뒤 액체기체 접촉장치(140)로 전송하게 된다.
상기 액체기체 접촉장치(140)는 인젝터(130)에서 유동되어지는 초순수와 오존가스를 고효율로 접촉시키기 위한 구조를 가지며, 초순수를 마이크로 버블형태로 작게 분할하여 오존가스가 마이크로 버블과 접촉하여 용존오존농도가 높은 기능수를 제조하게 되고, 초기의 농도 미달 기능수를 액체기체 접촉장치(140)로 리턴배관(150)을 통하여 리턴하여 인젝터(130)에서 공급되어지는 기능수와 재혼합하여 설정 농도의 기능수를 초순수 낭비없이 제조할 수 있게 된다.
상기 기능수 농도측정장치(170)는 상기 세정장치와 액체기체 접촉장치(140) 간의 배관에 설치되어 기능수의 농도를 측정하여 기능수 농도제어기(180)로 측정값을 전송하게 된다.
상기 기능수 농도제어기(180)는 기능수 농도측정장치(170)에서 측정되어지는 기능수의 농도값을 미리 설정한 설정농도 값과의 비교를 통하여 PID 제어기법에 의해 오존 생성장치(120)에서 생성되는 오존가스의 농도를 조절하도록 제어신호를 전력공급장치(190)로 전송하게 된다.
상기 전력공급장치(190)는 기능수 농도제어기(180)에서 전송되는 제어신호에 의해 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조방식)으로 주파수를 변화시켜 전력공급장치(190)의 방전전력을 가변함으로써 오존생성장치(120)에서의 오존생성농도를 제어하게 된다.
상기의 구성을 통해 기능수의 농도를 조절하는 구성은 액체기체 접촉장치(140)와 세정장치 간에 설치되어지는 기능수 농도측정장치(170)를 통해 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 기능수 농도제어기(180)에서 주파수를 통해 전력공급장치(190)에 제어신호를 송신하고, 제어신호를 수신한 전력공급장치(190)에서 출력되어지는 전력의 크기를 변화시켜 오존 생성장치(120)에서 전송되는 전력을 통해 오존가스의 생성농도를 변화시켜 인젝터(130)에 공급함으로서 기능수의 농도를 조절 할 수 있도록 한다.
그리고 이러한 기능수의 농도조절은 기능수 농도측정장치(170)를 통해 측정하고 오존 생성장치(120)로 생성하여 액체기체 접촉장치(140)를 통해 세정장치로 직접 기능수를 공급함으로서 실시간으로 기능수의 오존농도를 조절하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기의 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법은 오존가스와 초순수를 인젝터로 공급하는 공급단계(S110)와, 오존가스와 초순수를 액체기체 접촉장치로 유동시켜 기능수를 생성하는 기능수 생성단계(S120), 기능수의 농도를 조절하는 기능수 농도조절단계(S130), 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정단계(S140), 기능수와 잔류오존가스의 오존을 분해하는 분해단계(S150)로 이루어진다.
상기 공급단계(S110)는 초순수 공급장치(110)에서 초순수를 생성하여 인젝터(130)로 공급하고, 상기 오존 생성장치(120)에서 오존가스를 생성하여 인젝터(130)로 공급하는 단계이다.
상기 기능수 생성단계(S120)는 상기 공급단계(S110)에서 공급되는 오존가스와 초순수를 인젝터(30)에서 혼합하여 액체기체 접촉장치(140)로 유동시켜 초순수를 마이크로 버블형태로 미세하게 분할하여 기체액체접촉효율을 높이는 방법으로 고농도의 기능수를 생성하는 단계이다.
상기 기능수 농도조절단계(S130)는 기능수 생성단계(S120)에서 생성되는 기능수의 농도를 기능수 농도측정장치(170)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(180)로 기능수의 농도를 조절하는 단계이다.
이때, 상기 기능수 농도조절단계(S130)는 상기 기능수 생성단계(S120)에서 생성되는 기능수의 농도를 액체기체 접촉장치(140)와 세정장치 간에 설치되는 배관에 설치되어지는 기능수 농도측정장치(170)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(180)로 전력공급장치(190)의 전력공급량을 제어하며, 전력공급장치(190)를 통해 오존 생성장치(120)를 제어하며, 오존 생성장치(120)에서 생성되는 오존가스의 농도를 제어하여 인젝터(130)와 액체기체 접촉장치(140)에서 세정잔치로 공급되는 기능수의 농도를 실시간으로 조절하게 된다.
상기 세정단계(S150)는 기능수 농도조절단계(S140)에서 조절되어진 기능수를 이용하여 세정장치에서 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하는 단계이며, 이때의 세정장치는 낱장 연속공급방식인 인 라인 방식의 세정장치로서 다수의 웨이퍼를 연속적으로 공정설비에서 세정을 수행하므로 공정시간동안 균일한 기능수를 실시간으로 연속적으로 제조하게 된다.
상기 분해단계(S150)는 세정단계(S140)를 거친 기능수와 액체기체 접촉장치(140)에서 발생되는 잔류 오존가스를 오존분해장치(160)에서 분해하여 배출하는 단계이다.
10,110 : 초순수 공급장치 20,120 : 오존 생성장치
30,130 : 인젝터 40,140 : 액체기체 접촉장치
50 : 기능수 저장조 150 : 리턴배관
60,160 : 오존분해장치 70,170 : 기능수 농도측정장치
80,180 : 기능수 농도제어기 90,190 : 전력공급장치

Claims (10)

  1. 다수의 실리콘 웨이퍼를 세척하도록 오존과 물을 혼합하여 기능수를 생성하는 기능수 생성 시스템에 있어서,
    초순수를 형성하여 배출하는 초순수 공급장치(10)와; 산소가스를 이용하여 오존가스를 생성하는 오존 생성장치(20)와;
    상기 초순수 공급장치(10)와 오존 생성장치(20)가 연결되어 배출되는 초순수와 오존가스를 혼합하는 인젝터(30)와;
    상기 인젝터(30)와 연결되어 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치(40)와;
    상기 액체기체 접촉장치(40)와 연결되어져 공급되는 기능수를 저장하며, 기능수 제조 초기의 설정농도 도달에 필요한 시간 동안의 기능수 손실을 보정하기 위해 제조된 기능수를 다시 액체기체 접촉장치(40)로 유동시키는 리턴 배관라인을 포함하는 기능수 저장조(50)와;
    상기 액체기체 접촉장치(40)와 기능수 저장조(50)가 연결되어 배출되는 잔류 오존가스 및 기능수의 오존을 분해하는 오존분해장치(60)와;
    상기 기능수 저장조(50) 내부에 설치되어 기능수의 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치(70)와;
    상기 기능수 농도측정장치(70)와 연결되어 기능수의 농도를 제어하도록 제어신호를 송신하는 PID 방식 기능수 농도제어기(80)와;
    상기 기능수 농도제어기(80)의 제어신호를 수신받아 주파수 변화에 방전전력을 가변하여 오존 생성장치(20)로 공급함으로써 오존가스 생성농도를 조절하는 전력공급장치(90);를 포함하여 구성되어지는 것을 특징으로 하는 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오존 생성장치(20)는 전력공급장치(90)에서 인가되는 전력에 의해 반응되어 생성되는 오존가스 농도가 증감되어지는 것을 특징으로 하는 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전력공급장치(90)는 기능수 농도제어기(80)에서 전송되는 제어신호에 의해 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조방식)으로 주파수를 변화시켜 전력공급장치(90)의 방전전력을 가변함으로써 오존생성장치(20)에서의 오존생성농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템.
  4. 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법에 있어서,
    초순수 공급장치(10)에서 초순수를 생성하여 인젝터(30)로 공급하고, 상기 오존 생성장치(20)에서 오존가스를 생성하여 인젝터(30)로 공급하는 공급단계(S10)와;
    상기 공급단계(S10)에서 공급되는 오존가스와 초순수를 인젝터(30)에서 혼합하여 액체기체 접촉장치(40)로 유동시켜 초순수를 마이크로 버블형태로 미세하게 분할하여 기체액체접촉효율을 높이는 방법으로 고농도의 기능수를 생성하는 생성단계(S20)와;
    상기 기능수 생성단계(S20)를 통해 생성되어지는 기능수가 균일농도를 갖도록 리턴라인을 포함하여 기능수를 저장조(50)에 저장하는 기능수 저장단계(S30)와;
    상기 저장단계(S30)에서 저장되는 기능수의 농도를 기능수 농도측정장치(70)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(80)로 기능수의 농도를 조절하는 기능수 농도조절단계(S40)와;
    상기 기능수 농도조절단계(S40)에서 조절되어진 기능수를 이용하여 세정장치에서 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정단계(S50)와;
    상기 세정단계(S50)를 거친 기능수와 액체기체 접촉장치(40)에서 발생되는 잔류 오존가스를 오존분해장치(60)에서 분해하여 배출하는 분해단계(S60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기능수 농도조절단계(S40)는 상기 저장단계(S30)에서 저장되는 기능수의 농도를 기능수 농도측정장치(70)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(80)로 전력공급장치(90)의 전력공급량을 제어하며, 전력공급장치(90)를 통해 오존 생성장치(20)를 제어하며, 오존 생성장치(20)에서 생성되는 오존가스의 농도를 제어하여 인젝터(30)와 액체기체 접촉장치(40)에서 제조되는 기능수의 농도를 조절하게 되며 짧은 시간 내에 기능수 저장조(50)에 균일농도의 기능수가 저장되는 것을 특징으로 하는 다수의 실리콘 웨이퍼 일괄 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법.
  6. 실리콘 웨이퍼를 세척하도록 오존과 물을 혼합하여 기능수를 생성하는 기능수 생성 시스템에 있어서,
    초순수를 형성하여 배출하는 초순수 공급장치(110)와;
    산소가스를 이용하여 오존가스를 생성하는 오존 생성장치(120)와;
    상기 초순수 공급장치(110)와 오존 생성장치(120)가 연결되어 배출되는 초순수와 오존가스를 혼합하는 인젝터(130)와;
    상기 인젝터(130)와 연결되어 인젝터에서 혼합하여 이송되어 온 오존가스와 초순수를 마이크로 버블형태로 초순수 입자를 작게 하여 오존가스와의 접촉 가능성을 높여 고농도로 오존 기능수를 제조하는 액체기체 접촉장치(140)와;
    상기 액체기체 접촉장치(140)와 연결되어져 기능수 제조 초기의 설정농도 도달에 필요한 시간 동안의 기능수 손실을 보정하기 위해 제조된 기능수를 다시 액체기체 접촉장치(140)로 유동시키는 리턴 배관라인(150)과;
    상기 액체기체 접촉장치(140)에서배출되는 잔류 오존가스 및 기능수의 오존을 분해하는 오존분해장치(160)와;
    상기 액체기체 접촉장치(140)와 실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정장치 간의 배관에 설치되어 기능수의 농도를 측정하는 기능수 농도측정장치(170)와;
    상기 기능수 농도측정장치(170)와 연결되어 기능수의 농도를 제어하도록 제어신호를 송신하는 PID 방식 기능수 농도제어기(180)와;
    상기 기능수 농도제어기(180)의 제어신호를 수신받아 주파수 변화에 방전전력을 가변하여 오존 생성장치(120)로 공급함으로써 오존가스 생성농도를 조절하는 전력공급장치(190);를 포함하여 구성되어 지는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전력공급장치(190)는상기 전력공급장치(190)는 PWM방식(Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조방식)을 사용하여 오존 생성장치(120)에 전원을 공급하며, 기능수 농도제어기(180)에서 전송되는 제어신호에 의해 주파수를 조절함으로써 방전전력 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 기능수 농도측정장치(170)는 액체기체 접촉장치(140)와 세정장치 간에 연결되는 배관에 설치되어 세정장치로 유동되는 기능수의 농도를 측정하고 설정되어지는 농도에 도달되지 않으면 배관과 액체기체 접촉장치(140) 간에 설치되는 리턴배관(150)을 통해 액체기체 접촉장치(140)로 리턴시켜 기능수 농도제어기(180)를 통해 기능수의 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템.
  9. 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법에 있어서,
    초순수 공급장치(110)에서 초순수를 생성하여 인젝터(130)로 공급하고, 상기 오존 생성장치(120)에서 오존가스를 생성하여 인젝터(130)로 공급하는 공급단계(S110)와;
    상기 공급단계(S110)에서 공급되는 오존가스와 초순수를 인젝터(130)에서 혼합하여 액체기체 접촉장치(140)로 유동시켜 기능수를 생성하는 기능수 생성단계(S120)와;
    상기 기능수 생성단계(S120)에서 생성되는 기능수의 농도를 기능수 농도측정장치(170)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(180)로 기능수의 농도를 조절하는 기능수 농도조절단계(S130)와;
    상기 기능수 농도조절단계(S130)에서 조절되어진 기능수를 이용하여 세정장치에서 다수의 실리콘 웨이퍼를 세정하는 세정단계(S140)와;
    상기 세정단계(S140)를 거친 기능수와 액체기체 접촉장치(140)에서 발생되는 잔류 오존가스를 오존분해장치(160)에서 분해하여 배출하는 분해단계(S150);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 기능수 농도조절단계(S130)는 상기 기능수 생성단계(S120)에서 생성되는 기능수의 농도를 액체기체 접촉장치(140)와 세정장치 간에 설치되는 배관에 설치되어지는 기능수 농도측정장치(170)를 통해 측정하여 기능수 농도제어기(180)로 전력공급장치(190)의 전력공급량을 제어하며, 전력공급장치(190)를 통해 오존 생성장치(120)를 제어하며, 오존 생성장치(120)에서 생성되는 오존가스의 농도를 제어하여 인젝터(130)와 액체기체 접촉장치(140)에서 세정잔치로 공급되는 기능수의 농도를 실시간으로 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 연속 세정용 균일농도 오존기능수 제조 시스템을 이용한 기능수 제조방법.
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