KR100985087B1 - 오존수 유량 및 농도 조절 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 공정 도구에 오존수를 공급하는 장치 및 방법을 특징으로 한다. 오존수 생성장치로부터 수용된 제1 농도의 오존수 및 공급원으로부터 수용된 물은 제2 농도의 오존수를 생산하기 위하여 혼합된다. 제2 농도의 오존수는 제1 공정 도구로 공급된다. 상기 제2 농도의 오존수를 제1 공정도구로 공급하는 동안 오존수 생성장치로부터의 오존수는 제2 공정 도구로 공급된다.
오존, 오존수, 탈이온수, 오존화 탈이온수, 순수, 반도체 공정

Description

오존수 유량 및 농도 조절 장치 및 방법{Ozonated water flow and concentration control apparatus and method}
본 발명은 2002년 4월 26일 출원된 미국특허출원번호 제10/133,237호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 반도체 소자의 제작에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 공정 도구에 공급되는 오존화된 탈이온수의 제어에 관한 것이다.
반도체 제조에서 오존화된 탈이온수의 사용은 웨이퍼 표면세정, 부동태 처리, 자연산화물 제거 및 감광층 제거와 같은 비교적 단순하고 안전한 공정단계를 제공할 수 있다.
오존화 탈이온수 생성장치는 일반적으로 탈이온수 내로 기체로부터 오존의 확산을 허용하는 접촉기의 사용을 통하여 오존수를 생산한다. 격막 접촉기(membrane contactor)는 액체와 기체 간의 물리적 분리를 제공하도록 오존 투과격막을 사용하는 반면, 충진형 컬럼 접촉기(packed column contactor)는 오존의 고농축이 가능한 압력하에서 액체와 기체의 본질적인 혼합을 제공한다.
반도체 제조설비는 종종 오존수를 필요로하는 다수의 도구를 포함한다. 서로 다른 도구는 서로다른 오존 농도 및 유량을 요구할 수 있다. 다수의 오존수 생성장 치의 구입, 작동 및 유지는 제작단가 및 생산라인 가동중지를 증가시킬 수 있다.
저가이면서, 더 신뢰성있고, 더 다루기 쉬우며, 더 신속히 반응할 수 있는 오존수 공급원을 갖추는 것이 유리하다.
본 발명은 개선된 오존수 공급 시스템에 사용하기 위한 오존수 제어 유닛에 관한 것이다. 상기 제어 유닛은 오존수 생성장치로부터 수용되고 차후에 공정 도구로 이송되는 오존수의 농도 및/또는 유량을 조절할 수 있다. 하나 이상의 제어 유닛은 개별적으로 오존수를 요구하는 하나 이상의 도구에 공급하도록 단일 생성장치를 사용할 수 있다.
다양한 실시예에서, 상기 오존수 공급 시스템은 상기 시스템이 단지 하나의 오존수 생성장치만을 포함하더라도 상이한 오존 농도의 오존수를 다른 공정 도구에 동시에 공급할 수 있다. 하나 밖에 없는 오존수 생성장치를 가지는 하나 또는 그 이상의 제어 유닛의 사용은 둘 이상의 공정 도구에 공급되는 오존수의 개별 제어를 가능하게 한다.
각 제어 유닛은 오존수의 농도 및/또는 배출 유량을 제어한다. 따라서, 상기 공급되는 오존수의 변수는 각 공정 도구에 맞춰질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 시스템은 저 오존 농도의 오존화 탈이온수를 예를 들면, 청정 공정에 공급할 수 있고, 동시에 고 오존 농도의 오존화 탈이온수를 예를 들면, 스트리핑(stripping) 공정에 공급할 수 있다.
따라서, 첫 번째 견해로, 본 발명은 하나 이상의 공정 도구에 오존수를 공급 하는 방법을 특징으로 한다. 오존수 생성장치로부터 수용된 제1 농도의 오존수 및 공급원으로부터 수용된 물은 혼합되어서 제2 농도의 오존수를 생산한다. 제2 농도의 오존수는 제1 공정 도구로 공급되고, 상기 오존수 생성장치로부터의 오존수는 제2 공정 도구로 공급된다.
두 번째 견해로, 본 발명은 오존수를 하나 이상의 공정 도구로 공급하는 다른 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은 오존수 제어 유닛을 공급하는 단계를 포함한다. 상기 오존수 제어 유닛은 오존수 생성장치로부터 제1 농도의 오존수를 수용하는 오존수 인입라인 및 공급원으로부터 물을 수용하는 물 인입라인을 포함한다. 상기 유닛은 또한 상기 오존수 인입라인과 상기 물 인입라인을 유체 소통시키는 오존수 배출라인을 포함한다. 밸브는 상기 오존수 인입라인 내 오존수 유량과 협동하여, 상기 배출라인 내 제2 농도의 오존수를 생산하도록 상기 물 인입 라인 내 물 유량을 제어한다.
상기 방법은 상기 배출라인에서 제1 공정 도구에 상기 제2 농도의 오존수를 공급하고 상기 오존수 생성장치에서 제2 공정 도구에 오존수를 공급하는 단계를 포함한다.
세 번째 견해로, 본 발명은 오존수 제어 유닛을 특징으로 한다. 상기 제어 유닛은 오존수 생성장치로부터 오존수를 수용하는 오존수 인입라인, 공급원으로부터 물을 수용하는 물 인입라인, 상기 물 인입라인과 상기 오존수 인입라인을 유체 소통시키는 오존수 배출라인을 포함한다. 상기 유닛은 또한 상기 오존수 인입라인 내 오존수 유량과 협동하여, 상기 배출라인 내 제2 농도의 오존수를 생산하도록 상 기 물 인입 라인 내 물 유량을 제어하는 밸브를 포함한다.
본 발명은 더 나은 장점과 함께 바람직하고 전형적인 실시예에 따라 첨부된 도면과 합체하여 하기 상세한 설명에서 더 상세히 설명된다.
도면에서 같은 참조 부호는 전형적으로 다른 도면에서도 같은 부분을 나타낸다. 또한, 도면은 일정한 비율로 만들 필요는 없으며, 본 발명의 기본 원리 묘사에 일반적으로 놓여진 것 대신에 확대할 필요는 없다.
도 1은 반도체 제작에 사용된 오존수 생성장치와 다른 부품 간의 관계의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 2는 오존수 생성장치의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 3은 오존 생성기 모듈의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 4는 격막 접촉기를 포함하는 접촉기 모듈의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 5는 충진형 컬럼 접촉기를 포함하는 접촉기 모듈의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 6은 하나 이상의 접촉기를 포함하는 접촉기 모듈의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 7은 접촉기 모듈의 일부의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 8은 접촉기 모듈의 일부의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 9는 충진형 컬럼 접촉기의 실시예를 나타낸 단면도,
도 10은 오존 분해 모듈의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 11은 접촉기로부터 오존화된 탈이온수 배출시 시간 대 오존 농도를 나타낸 그래프,
도 12는 접촉기의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 13a는 종래기술의 습식 욕조를 나타낸 도면,
도 13b는 도 12의 상기 접촉기를 포함하는 습식 욕조 시스템의 실시예를 나타낸 도면,
도 14는 오존수 제어 유닛의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 15는 다중 오존수 제어 유닛, 오존수 생성장치, 순수 공급원 및 세 개의 공정 도구의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 16은 두 개의 공정 도구에 오존수를 이송하는 제어 유닛 및 오존수 생성장치의 실시예를 나타낸 블럭도,
도 17은 오존수 제어 유닛의 실시예를 나타낸 상세 블럭도.
극히 간단한 형식으로, 도 1은 반도체 제조에 사용되는 다른 구성요소와 물리적 관계를 이루는 오존수 생성장치(1000)의 실시예를 나타낸다. 오존수 생성장치(1000)는 탈이온수 공급장치(20)로부터 탈이온수(DI water)와, 산소 기체 공급장치(30)로부터 산소(O2)를 수용하고, 하나 이상의 반도체 공정도구(40)에 오존화 탈이온수(DIO3)를 공급한다. 사용된 혹은 여분의 탈이온수 혹은 오존화 탈이온수는 배출라인(50)을 통하여 배출되어질 수 있다. 하나의 견해로서, 본 발명은 개선된 제어 성능, 저가, 개선된 신뢰성의 오존수 제조장치를 제공한다.
더 상세한 설명에 있어서, 도 2의 블럭도는 캐비넷(1020) 내에 포함된 관련 구성요소 및 오존수 생성장치(1000)의 대표적인 모듈을 나타낸다. 명확히 하기 위하여, 오존수 생성장치(1000)의 공기압 조절 구성요소 및 전기적 구성요소는 미도시되었다.
오존(O3) 생성기 모듈(800)은 산소(O2)라인에 의해 운반된 산소로부터 오존(O3)을 생성한다. 이산화탄소(CO2)라인은 모듈(800)에 의해 사용할 이산화탄소를 공급한다. 냉각수는 냉각수 인입라인(812)에 의해 오존 생성기 모듈(800)로 공급되고 냉각수 배출라인(811)을 거쳐 배출된다. 오존 생성기는 전형적인 이산화탄소 및 산소의 혼합으로 오존을 생성한다. 오존으로의 전환이 100% 미만의 효율이므로 일부 산소가 잔존되는 반면 이산화탄소는 사용자의 요구에 의존하여 임의로 첨가된다. 이 건식 기체 혼합물은 건식 기체라인(815)을 거쳐 접촉기 모듈(100)로 이송된다.
접촉기 모듈(100)은 탈이온수라인(112)을 거쳐 공급된 탈이온수와 건식 기체라인(815)을 거쳐 공급된 오존으로부터 오존화 탈이온수를 생성한다. 오존화 탈이온수는 일반적으로 탈이온수 내 용해된 이산화탄소, 산소 및 오존과 탈이온수를 포함한다. 오존화 탈이온수는 오존화 탈이온수라인(115)을 거쳐 반도체 도구(40)로 공급된다.
도 4, 5, 6을 참조하여 하기에 설명되는 바와같이, 접촉기 모듈(100)의 다양한 실시예에 있어서, 접촉기 모듈(100)은 다양한 유형의 하나 이상의 접촉기(110, 120)를 포함한다. 오존/이산화탄소 기체 혼합물의 사용은 오존화 탈이온수 생성과정에 있어서 부수적이며, 오존화 탈이온수 내 오존의 농도를 안정화하기 위하여 부분적으로 작용한다.
압력완화 배출라인(113)은 과도한 수압(차후 상세히 설명될 것임)에 반응하여 접촉기 모듈(100)에 의해 방출된 물을 이송한다. 압력완화 배출라인(113)으로부터의 물은 액체받이(1040; drip pan)에 퇴적된다. 액체받이(1040)는 또한 접촉기 모듈로부터의 누수를 포획하도록 위치된다. 액체는 캐비넷 배출구(1045)를 거쳐 액체받이(1040)에서 제거될 수 있다.
물 덤프라인(114; water dump line)은 여분의 탈이온수 또는 오존화 탈이온수를 오존수 생성장치(1000)의 외부에 있는 배출구로 이송한다. 반도체 도구(40)에서 사용된 오존화 탈이온수는 오존화 이온수 회송라인(41), 유량계(11) 및 유량조절밸브(12)를 거쳐 오존수 생성장치(1000)로 회송가능하다. 이것은 오존수 생성장치(1000)가 반도체 도구(40)에 의한 오존화 이온수의 사용의 완벽한 감시와 제어를 제공하도록 한다.
접촉기 모듈(100)은 전형적으로 오존화 탈이온수의 생성의 배출산물로서 산소, 수증기, 오존 및 이산화탄소를 포함하는 습윤기체를 생성한다. 습윤기체는 습윤기체라인(911)을 따라 오존분해 모듈(900)로 향하게 된다. 분해 모듈(900)은 실질적으로 기체 배출라인(912)을 따라 습윤기체가 배출되기 전에 습윤기체로부터 오존을 제거한다. 이 과정은 잠재적으로 유해한 현존 오존으로부터 반도체 공정 작업자와 환경을 보호한다. 부가적인 안전 예방책으로서, 캐비넷(1020)에는 캐비넷 (1020) 내의 오존 기체 누출을 감지하도록 기체 누출탐지기(1030) 즉, 캐비넷 "탐지기"가 장착된다.
하기 설명에서 간략화를 위해, 기체 및 액체라인에 연관된 조절 및 감시 요소가 도 3 내지 도 10에 통상적인 수치 인식법으로 제시되었다. 이 조절 및 감시 요소는 체적유량계(11)와; 체적유량 제어밸브(12)와; 온/오프 밸브(13)와; 압력 조절기(14)와; 필터(15; 입자 혹은 응축물용)와; 체크 밸브(16)와; 압력완화 밸브(17)와; 표본 밸브(18)와; 유량 제한기(19)와; 오존 압축 감시기(20)와; 응축 감시기(21)와; 온도 게이지(22)를 포함한다. 이 요소들은 포괄적이 아닌 예시적인 것들이다. 조절 및 감시 요소는 도면상에 주로 예시적인 목적으로 도시되었다. 이러한 요소의 갯수, 유형 및 배치는 다른 실시예의 필요에 의해 변경될 수 있다.
기체 및 액체라인은 적절하게 선택된 재료로 구성되었다는 것이 더 인식되어야한다. 건식 기체라인 및 탈이온수라인은 스테인레스강으로 구성될 수 있다. 오존을 포함하는 습윤기체 또는 액체를 이송하는 라인은 불소중합체(fluoropolymer)로 구성된다.
도 3에는 오존 생성기 모듈(800)의 실시예가 블럭도로 더 상세하게 도시되어 있다. 오존 생성기(810)는 산소 라인(813)으로부터 온/오프 밸브(13)와 압력 조절기(14)를 경유한 산소를 수용하고 산소를 오존으로 전환한다. 이산화탄소는 또한 이산화탄소 기체라인(814), 압력 조절기(14), 체적유량 조절밸브(12) 및 유량 제한기(19)를 거쳐 오존 생성기(810)로 이송된다. 더우기, 이산화탄소는 체적유량 조절밸브(12)와 체크 밸브(16)를 거쳐 오존 생성기(810)로 배출된 기체에 첨가되어질 수 있다. 체크 밸브(16)는 이산화탄소 이송라인으로의 기체 역류를 방지한다.
일 실시예에서, 오존 생성기(810)는 건식 오존을 생성하기 위하여 유전장벽 방전(dielectric barrier discharge)을 사용한다. 오존 농도는 방전을 통한 체적유량은 물론 방전의 온도, 인가전원, 압력에 의존한다.
오존 생성기(810)로의 유입전에 산소에 이산화탄소를 첨가하는 것은 오존 발생과정의 도펀트(dopant)를 제공하는 것이다. 이것은 전원 전극의 산화로 인한 오존 생성기(810)의 장시간 성능저하를 방지하여준다. 질소 혹은 일산화탄소 같은 다른 도펀트가 사용될 수도 있다. 부가되는 이산화탄소는 오존 생성기(810)에서 배출되는 건식 기체에 첨가되어질 수 있다. 이산화탄소는 오존 농도를 안정화시키는 부가적인 이점을 가진다.
이산화탄소의 사용은 다른 이점도 가진다. 질소의 사용은 방전시 일산화질소(nitric oxide) 생성의 위험을 발생시킨다. 이것은 전해연마된 스테인레스 강관을 사용하더라도 크롬 오염을 야기할 수 있다.
오존화 탈이온수 내 오존의 안정화를 위해 다량의 이산화탄소가 요구된다.오존의 붕괴를 가늠하는 반감기는 탈이온수의 품질에 따른 함수이다. 오히려, 이 품질은 약 15분의 반감기를 제공한다. 질소 또한 이산화탄소의 존재와 함께 오존의 안정화에 영향을 끼칠 수 있다. 고순도의 이산화탄소와 산소가 바람직한 반면에, 대안으로서, 고유 질소 혼합(inherent N2 contamination)의 저순도 산소가 도펀트(dopant)로써의 질소 불순물의 이점을 취하여 사용될 수 있다.
일반적으로, 약 50~100 ppm의 질소 또는 약 100~500 ppm의 이산화탄소가 안정화에 필요하다. 그러나, 이산화탄소는 통상적으로 단기간 안정화의 개선에 요구된다. 따라서, 이산화탄소는 전형적으로 오존 생성기(810) 내 투입되기 전후에 기체에 포함되어진다.
결과적으로 생성된 건식 기체는 표본 밸브(18)를 거쳐 오존, 산소 및 이산화탄소의 농도를 결정하는 견본(sample)이 될 수 있다. 상기 건식 기체는 그후 필터(15), 체적유량 제어밸브(12), 체크 밸브(16), 필터(15) 및 온/오프 밸브(13)를 거쳐 건식 기체 라인(815)으로 이송되어진다.
오존 생성기 모듈(800)에는 또한 냉각수 인입라인(812)과 냉각수 배출라인(811)을 경유하는 냉각수가 제공된다. 상기 냉각수는 온/오프 밸브(13), 필터(15), 체적유량 제어밸브(12) 및 체적유량계(11)를 거쳐 오존 생성기(810)로 유입된다. 상기 오존 생성기에서 배출된 후, 상기 냉각수는 온/오프 밸브(13)를 통과한다.
도 4 내지 도 8은 접촉기 모듈(100)의 다양한 실시예를 나타낸다. 접촉기 모듈(100)은 일반적으로 하나 이상의 다양한 유형의 접촉기를 포함한다. 예를 들면, 역류형(counter-current) 접촉기의 다른 유형이 유리하게 적용될 수 있다. 역류형 접촉기에 있어서, 기체 및 물은 상기 접촉기를 통하여 반대방향으로 이동한다.
역류형의 접촉기는 더 다양한 변형을 포함한다. 격막 접촉기는 상기 접촉기 내에서 기체 및 액체 분리를 위한 소수성 격막을 이용한다. 일반적으로, 건식 기체가 격막 접촉기의 상부로 유입되어 하부로 배출되는 반면, 탈이온수는 하부로 유입되고 오존화 탈이온수는 상부로 배출된다. 이와는 대조적으로 접촉기를 통하여 천 천히 천이하도록 사용된 충진재를 구비한 충진형 접촉기는 기체와 액체 사이의 직접 접촉을 이용한다. 일반적으로, 탈이온수는 상부로 유입되는 반면 건식 기체는 하부로 유입된다. 상기 충진재는 기체와 액체간의 접촉 시간을 증가시킨다. 상기 충진재는 예를 들자면, 불소중합체, 석영 혹은 청옥(sapphire)을 포함할 수 있다.
격막 접촉기 내 격막에 의해 기체와 액체가 분리되므로, 상기 기체 및 상기 액체 간의 압력차이가 존재할 수 있다. 더우기, 인입 탈이온수의 체적유량은 배출 탈이온수의 체적유량과 연관된다. 반대로, 액체 및 기체의 압력은 충진형 컬럼 접촉기에서 동일하며 인입 및 배출 체적유량은 연관이 없다. 따라서, 단시간에, 상기 인입 및 배출 체적유량은 달라질 수 있다. 부분적으로 이러한 상이점으로 인하여, 격막 접촉기는 좋은 제어능에도 불구하고 상대적으로 낮은 최대 체적유량을 가지는 반면, 충진형 컬럼 접촉기는 낮은 제어능에도 불구하고 통상적으로 보다 큰 최대 체적유량을 가진다.
액체와 기체의 상호작용 동안에, 기체 내 오존은 액체 내에서 용해된다. 일반적으로, 액체 내 오존 농도는 평형하에서, 기체 내 오존의 분압에 비례할 것이다. 예를들면, 충진형 접촉기의 경우에 있어서, 접촉기는 일반적으로 높은 오존 농도의 오존화 탈이온수 생산에 적합한 잠재력을 제공하는 압력하에서 작동한다. 액체와 기체 사이의 접촉시간은 또한 상기 접촉기에서 배출되는 액체 내 오존 농도에 영향을 끼칠 것이다. 1 야드(yard) 높이의 충진 접촉기에서, 상기 접촉기를 통과하는 액체의 일반적인 체류시간은 약 5~10초이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 접촉기 모듈은 격막 접촉기(110)를 포함한 다. 접촉기(110)의 저부는 탈이온수 라인(112)로부터 체적유량 조절밸브(12)를 경유한 탈이온수를 수용한다. 과잉의 인입 수압이 발생시, 압력완화 밸브(17)는 탈이온수의 일부를 압력완화 배출라인(113)으로 방출시킬 수 있다. 접촉기(110) 내의 공정후에, 오존화 탈이온수는 체적유량계(11)를 거쳐 접촉기(110) 상부로 배출되고 온/오프 밸브(13)를 거쳐 오존화 탈이온수 라인(115)으로 향하게 된다.
접촉기(110)에서 배출되는 과잉 혹은 불필요한 오존화 탈이온수는 오존 감시기(20), 온/오프 밸브(13), 체적유량계(11) 및 체적유량 조절밸브(12)를 거쳐 물 덤프라인(114)으로 향해질 수 있다.
접촉기(110)의 상부는 건식 기체라인(815)으로부터 온/오프 밸브(13)를 거쳐 건식기체를 포함하는 오존을 수용한다. 습윤기체는 접촉기(110)의 저부에 잔존하며 체적유량계(11)를 거쳐 습윤기체 라인(911)으로 향하게 된다. 계속해서, 오존분해 모듈(900)은 습윤기체로부터 오존을 제거한다.
도 10은 오존분해 모듈의 더 상세한 실시예를 나타낸다. 오존 분해장치(910)는 상기 습윤기체라인으로부터 체적유량 조절밸브(12), 온/오프 밸브(13), 필터(15) 및 응축 감시기(21)를 경유하는 습윤기체를 수용한다. 습윤기체는 표본 밸브(18)를 거쳐 표본이 될 수 있다.
오존 분해장치(910)는 촉매 사용을 통하여 습윤기체 내 오존 농도를 감소시킨다. 오존 분해장치(910)로부터의 배출 기체는 온도 게이지(22)와 체적유량 감시장치(11)를 거쳐 배출 기체라인(912)으로 향하게 된다. 일반적으로, 오존 분해 효율은 온도 게이지(22)로 감시되는 온도가 최소 수준 이상으로 유지되는한 적당할 것으로 추정된다.
도 5는 접촉기 모듈(100)의 다른 상세한 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 접촉기 모듈(100)은 충진형 컬럼 유형의 접촉기(120)를 포함한다. 접촉기(120)의 상부는 탈이온수 라인(112)으로부터 체적유량 제어밸브(12)를 거쳐 탈이온수를 수용한다. 접촉기(120) 내 공정후에, 오존화 탈이온수는 체적유량계(11)를 거쳐 접촉기(120)의 저부로 배출되고 온/오프 밸브(13)를 거쳐 오존화 탈이온수 라인(115)으로 향하게 된다.
접촉기(120)에서 배출되는 과잉 혹은 불필요한 오존화 탈이온수는 오존 감시기(20), 온/오프 밸브(13), 체적유량계(11) 및 체적유량 조절밸브(12)를 거쳐 물 덤프라인(114)으로 향해질 수 있다. 접촉기(120) 내에서 과잉의 수압 발생시, 압력완화 밸브(17)는 접촉기(120)의 저부에 잔류하는 물의 일부를 압력완화 배출라인(113)으로 방출시킬 수 있다.
접촉기(110)의 저부는 건식 기체라인(815)으로부터 온/오프 밸브(13)를 경유하는 건식기체를 포함하는 오존을 수용한다. 습윤기체는 접촉기(120)의 상부에서 배출되며 체적유량계(11)를 거쳐 습윤기체 라인(911)으로 향하게 된다. 계속해서, 오존분해 모듈(900)은 습윤기체로부터 오존을 제거한다.
도 5에 도시된 실시예는 접촉기(120)와 유체 소통하는 액체수위 감지기(150)를 통하여 접촉기(120) 내 액체 수위를 감지한다. 액체 수위는 정전용량형 게이지(152; capacitive gauge)를 통하여 측정된다. 더우기, 액체 수위가 광계 베리어(153; light barrier)로 감지된 바와 같이 최저 허용 수위 이하로 하락하면, 온/오 프 밸브(13)는 더이상의 액체 제거를 방지하도록 폐쇄된다. 액체 수위가 다른 광계 베리어(151)에 의해 감지된 바와 같이 최고 허용 수위 이상으로 상승하면, 다른 온/오프 밸브(미도시)는 접촉기(120) 내로 더이상의 탈이온수 유입을 방지하도록 폐쇄된다. 어느 한 경우에 있어서, 경보기는 문제조건을 경고하도록 주어진다.
도 6은 병렬로 작동하는 두 접촉기(120)를 적용하는 접촉기 모듈(100)의 실시예를 나타낸다. 명확히 하자면, 도 5의 요소들과 비슷한 도 6의 실시예의 요소들은 미도시되었다. 병렬인 둘 이상의 접촉기(120)의 사용은 오존화 탈이온수 유량의 증대가 가능하다는 것과 어느 한 쪽의 접촉기(120) 불량이 발생하더라도 오존화 탈이온수를 연속 생산이 가능한 것을 포함하는 여러 장점이 있다. 더우기 상대적으로 작은 두 접촉기(120)의 제조 및 작동은 상대적으로 큰 하나의 접촉기(120)보다 적은 비용이 들 수 있다. 다른 실시예에서, 두개 이상의 접촉기(120)가 오존화 탈이온수 내 더 높은 오존 농도 제공이 가능하도록 연속으로 작동된다.
도 7은 도 5의 실시예와 부분적으로 연관된 접촉기 모듈(100)의 더 바람직한 실시예의 부분을 나타낸다. 명확히 하자면, 도 5의 요소들과 비슷한 도 7의 실시예의 요소들은 미도시되었다. 이 실시예에서는 충진형 컬럼 접촉기(120)를 나타내나, 다양한 유형의 접촉기가 이 실시예에 채택된 기본 원리 내에서 채택될 수 있다.
탈이온수 라인(112)으로부터 수용된 탈이온수의 일부는 탈이온수 우회라인(610)에 의해 전환된다. 선택적으로, 제 2 탈이온수 라인(미도시)이 탈이온수 우회라인(610)을 대신할 수 있다.
체적유량계 및 체적유량 제어밸브를 통과한 후, 탈이온수 우회라인(610) 내 탈이온수는 접촉기(120)에서 배출되는 오존화 탈이온수와 혼합된다. 이 혼합물로부터 유도된 오존화 탈이온수는 오존화 탈이온수 공급라인(115)을 거쳐 반도체 도구를 향하게 된다. 우회라인(610) 내 탈이온수의 유량을 조절함으로써, 오존화 탈이온수라인 내 오존화 탈이온수의 유량 및 오존 농도는 가변된다.
우회라인(610)의 사용으로부터 부각되는 많은 이점이 있다. 보통, 선행기술의 오존수 제조장치는 농도변화 요구를 충족할 때 오존화 탈이온수 내 오존 농도변화를 발생시킨다. 오존 농도 변화를 위한 접촉기 내 유입되는 건식 기체 혹은 탈이온수의 유량 변화는 소정의 시간이 걸리고 이 시간동안 접촉기내에서 새로운 정상상태로의 천이를 결정한다. 이 효과는 도 11에 도시된 그래프로서 설명된다.
예를 들면, 접촉기에서 배출되는 오존화 탈이온수의 유량을 감소함으로써, 오존화 탈이온수 내 오존의 농도는 증가될 수 있다. 유량 감소는 물이 접촉기(110, 120) 내 소비되는 시간 범위를 증가하는데 이용될 수 있다. 이것은 기체 내 오존과 물 간의 상호작용의 장시간 지속을 가능하게 한다. 그러나, 시간 지연동안 접촉기에서 배출되는 오존화 탈이온수는 접촉기 내에서 전체의 증가된 시간 범위를 소모하지 않는다. 여기서, 배출되는 오존화 탈이온수 내의 오존은 새롭고 요구되는 수준으로 점차적으로 증가한다. 더우기, 도 11에 정성적으로 도시된 바와 같이, 농도의 요동(oscillations) 혹은 환형(ringing)은 점차적으로 증가하는 오존 농도에 부합될 수 있다.
이러한 효과는 일반적으로 반도체 공정에서 바람직하지 않은 것이다. 오존화 탈이온수 사용자는 종종 즉시 농도의 안정된 조절을 얻기를 원한다. 우회라인(610) 내 탈이온수의 유량 조절에 의해, 오존화 탈이온수라인(115)에 이송되는 오존화 탈이온수의 오존농도의 상대적으로 즉각 안정된 변화를 획득할 수 있다. 반도체 도구(40)에 요구되는 양을 넘어선 과잉의 오존화 탈이온수는 물 덤프라인(114)으로 향할 수 있다.
상기와 같은 해결방법으로, 접촉기(110, 120)에서 배출되는 오존화 탈이온수의 안정된 오존 농도 유지를 위해 접촉기(110, 120) 내 물의 일정한 유량이 유지될 수 있다. 이러한 오존화 탈이온수의 매우 안정된 공급은 오존화 탈이온수라인(114)에 이송되는 오존화 탈이온수의 바람직한 농도 변화를 이루도록 유량이 변화하여 탈이온수와 혼합을 이룰 수 있다. 연관된 실시예에 있어서, 상기 반도체 도구로부터 오존화 탈이온수 요구값이 0 일때에도, 물의 일정한 저 유량은 전 공정시간에 걸쳐서 접촉기(110, 120) 내에 유지된다. 일정 유량일 때, 오존화 탈이온수는 거의 즉시 유용하게된다. 더우기, 상기 접촉기에서 상대적으로 저유량일 때, 오존화 탈이온수가 요구되지 않으면, 상대적으로 적은 체적유량의 오존화 탈이온수가 배출될 필요가 있다. 이때, 우회라인(610)을 통해 흐르는 탈이온수는 감소되거나 물의 역류를 촉진하도록 폐쇄될 수 있다.
상기 기술한 예에서, 접촉기(120)는 80 ppm의 오존화 탈이온수 오존 농도를 배출하는 5 l/min(분 당 리터)의 일정유량으로 작동한다. 이 접촉기(120) 배출과 우회라인(610)으로부터 탈이온수의 15 l/min 유량의 혼합은 오존화 탈이온수 라인(114) 내 20 l/min의 유량일 때 20 ppm의 오존화 탈이온수를 산출할 것이다. 20 ppm 농도에서 오존화 탈이온수 20 l/min 전량은 반도체 도구(40)에 이용될 수 있거 나 일부가 배출될 수 있다.
상술한 방법을 사용함으로써 더 유익한 효과가 생길 수 있다. 일례로, 접촉기(110, 120) 혹은 우회라인(610) 내 물 유동을 유지하는 것은 박테리아 성장을 억제할 수 있다. 예를 들면, 탈이온수 유동은 우회라인(610) 내의 연속 유동을 제공하도록 우회라인(610) 및 다른 탈이온수 이송라인의 박테리아 성장을 억제하도록 다른 탈이온수 이송라인 내 유지될 수 있다. 다른 예로, 접촉기(110, 120)를 통한 액체 유량의 변화는 접촉기(110, 120)의 고장을 야기시키는 압력 스파이크(pressure spike)를 발생시킬 수 있다. 이러한 유량변화를 제거 혹은 경감시키는 상술한 방법의 사용은 접촉기(110, 120)의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
도 8은 도 5의 실시예와 부분적으로 연관된 접촉기 모듈(100)의 더 상세한 실시예의 일부를 나타낸다. 명확히 하자면, 도 5의 요소에 유사한 도 8의 실시예의 요소들은 미도시 되었다. 본 실시예는 충진형 컬럼 접촉기(120)를 나타내나 다양한 유형의 접촉기가 본 실시예에 채택된 기본 원리 내에서 채택될 수 있다.
접촉기(120)에서 배출되고 체적유량계를 지난 후, 오존화 탈이온수의 일부는 선택적으로 저수조(710)를 거쳐 접촉기(120)에 재유입되도록 재순환 라인(180)을 경유하여 전환될 수 있다. 비록 미도시 되었지만, 오존화 탈이온수를 접촉기(120)에 몰아가도록 물펌프가 포함되어질 수 있다. 상기 저수조는 전환된 오존화 탈이온수의 재순환을 넘어서는 조절이 가능하도록 부분적으로 완충 즉, 저장능력을 제공한다.
전환된 오존화 탈이온수는 탈이온수 라인(112)으로부터 수용된 탈이온수에 사용되는 액체 라인 접촉기를 거쳐 접촉기(120)로 재유입될 수 있다. 대신에, 접촉기(120)는 접촉기(120)에 재유입되도록 전환된 오존화 탈이온수용 분리형 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 접촉기를 통한 전환된 오존화 탈이온수의 재순환으로, 오존 농도가 증가된 오존화 탈이온수가 얻어질 수 있다. 이것은 종래 기술의 오존수 생성장치 이상의 장점을 제공한다. 예를 들면, 동등한 접촉기를 장착한 종래 생성장치와 비교하여 고 오존농도의 오존화 탈이온수가 생성될 수 있다. 더우기, 요구되는 오존농도의 오존화 탈이온수를 생성하도록 소형화, 저가의 접촉기가 사용될 수 있다.
도 9의 단면도를 참조하면, 개선된 충진형 컬럼 접촉기(500)가 도시되어 있다. 접촉기(500)는 상술한 것과 같이 접촉기 모듈(100)의 다양한 실시예가 유리하게 채택될 수 있다.
접촉기(500)는 접촉기(500)의 작동 시 상승압력이 그 안에 유지되는 액체와 기체의 상호작용 용기를 포함한다. 상기 용기(vessel)는 제1단부(510)와 제2단부(520)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 용기는 중앙부(530)를 더 포함한다. 제1단부(510)는 중앙부(530)의 일끝에 연결되는 반면 제2단부(520)는 중앙부(530)의 다른 한끝에 연결되어 액체와 기체가 실질적으로 새지 않는 액체와 기체의 상호작용 용기를 제공한다. 상기 용기 내에는 충진 제한수단(560)과 충진재(미도시)가 있다.
제1단부(510), 제2단부(520) 및 중앙부(530)는 불소중합체를 포함하는 중합체로 구성됨이 바람직하다. 상기 불소중합체는 페르테트라플루오로에틸렌 (pertetrafluoroethylene), 페르플루오로알콕시(perfluoroalcoxy), 폴리비닐디플루오라이드(polyvinlydifluoride) 및 플루오로에틸렌프로필렌(fluoroethylenepropylene)을 포함하는 그룹(group)에서 선택되어진다. 일반적으로, 오존저항성 재료는 제1단부(510), 제2단부(520) 및 중앙부(530)를 형성하는 데 사용하기 위해 고려해 볼 수 있다. 제1단부(510), 제2단부(520) 및 중앙부(530)는 다양한 수단으로 제작되어질 수 있다. 예를 들면, 페르플루오로알콕시와 같은 몇몇 불소중합체는 사출성형으로 제작될 여지가 있다. 페르테트라플루오로에틸렌과 같은, 다른 불소중합체는 기계가공으로 제작될 수 있다.
제1단부(510), 제2단부(520) 및 중앙부(530)의 충분한 벽 두께는 상기 접촉기의 가압작용동안 자립형 기계적 안정성을 제공하도록 선택되어진다. 그러므로, 종래기술의 충진형 컬럼 접촉기와는 달리, 접촉기(500)는 스테인레스강 하우징이 필요없게 한다.
원통형용기인 경우에, 하기 수식에 의하여 충분한 벽 두께가 계산되어질 수 있다.
Figure 112004048959553-pct00001
;
Figure 112004048959553-pct00002
;
여기서 t는 요구되는 벽 두께이고, r은 상기 용기의 내경이고, P는 내부압력이고,
Figure 112004048959553-pct00003
는 최대 허용 벽 인장강도이고,
Figure 112004048959553-pct00004
는 상기 용기의 구성부분을 형성하는데 사용되는 특정 재료의 항복강도이며, s는 안전인자이다. 특정 용기 재료 즉, 특정 최대 허용 벽 인장강도를 가지는 큰 안전인자의 사용은 주어진 작동 압력 P 에서 더 큰 두께를 유도할 것이다.
예를 들면, 작동 압력 0.75 ㎫ (백만 파스칼) 즉, 약 7.5 기압, 내경 3 인치, 안전인자 2, 항복강도 15 ㎫의 페르플루오로알콕시로 구성된 용기의 구성부분(510, 520, 530)에서, 계산된 요구되는 벽 두께는 0.3 인치이다. 더 작은 안전인자 예를 들자면 약 1의 사용은 약 0.15 인치의 두께를 사용할 수 있을 것이다. 더 신중한 구조, 예를 들면 안전인자 4를 원한다면 요구되는 두께는 0.6 인치를 얻을 수 있을 것이다. 더 큰 두께, 예를 들면 1.2 인치 이상이 사용되될 수 있으나, 접촉기(500)의 중량 및 단가가 부가될 수 있다.
대신에, 용기의 구성부분의 두께는 다양한 두께의 용기를 제작하고 파손압력을 결정하도록 용기들에 대한 다양한 시험 압력을 적용함으로써 경험적으로 획득될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 두께는 상기 용기의 상이한 위치에서 변화된다. 예를 들면, 더 두꺼운 단부(510, 520)는 접촉기(500)에 부착되는 기체 또는 액체 라인에 더 안정성을 제공하도록 사용될 수 있다.
구성부분(510, 520, 530)들 사이의 연결부에서의 압력 기밀 및 안정성은 예를 들면 가스켓(540) 및 클램프(550)의 사용으로 조력될 수 있다(클램프는 도 9의 단면도에서 상기 용기 일측면에만 나타낸다).
접촉기(500)는 종래의 충진형 컬럼 접촉기보다 여러 장점을 가진다. 종래 접촉기의 스테인레스강 하우징은 상부 및 하부의 철강 플랜지를 일반적으로 요구하는 접촉기를 상대적으로 매우 무겁고 값비싸게 한다. 그러한 종래 접촉기는 통상적으 로 폴리테트라플루오로에틸렌 라이너를 제작하는 데 어려움을 포함하고 있다. 이에 반하여, 접촉기(500)는 소량의 부품을 요구하고, 이들 모두는 상대적으로 저렴한 사출성형법을 통하여 생산할 수 있다. 이것은 종래의 충진형 컬럼 접촉기보다 더 신뢰성 있는 충진형 컬럼 접촉기(500)를 종래의 충진형 컬럼 접촉기 보다 80%이하의 비용으로 제공할 수 있다. 더우기, 사출성형으로, 액체 혹은 기체 라인 커넥터(511, 512, 513, 514)가 접촉기 부품 및 단가를 더 감소하고 신뢰성을 향상시키기 위해 제1단부(510) 혹은 제2단부(520)의 일체형 부분으로서 형성될 수 있다.
도 12는 반도체 습식 벤치(wet bench) 공정용 오존화 액체를 공급하는 특정 용도의 접촉기(600)의 실시예를 나타낸다. 접촉기(600)는 오존수 생성장치(1000)와 무관하게 사용될 수 있다.
접촉기(600)는 반도체 공정에 적합한 재료로 제작된 하우징(610)으로 구성된 관부를 포함한다. 불화수소산(hydrofluoric acid)과의 적합성을 제공하는 페르플루오로알콕시와 같은 불소중합체가 바람직하다. 하우징(610)의 제1단부는 제1 피팅(620)과 유체 소통하도록 연결된다. 상기 제1 피팅은 액체 공급라인 예를 들면, 탈이온수 공급 라인 혹은 황산 공급라인에 연결하기 위하여 사용된다. 하우징(610)의 제2단부는 제2 피팅(630)과 유체 소통하도록 연결된다. 상기 제2 피팅은 오존화 액체 공급라인에 연결하기 위하여 사용된다. 제3 피팅(640)은 하우징(610)의 측면과 기체 소통하도록 바람직하게는 제2 피팅(630)보다 제1 피팅(620)에 근접하여 연결된다. 제3 피팅(640)은 기체 공급라인에 연결하도록 사용되며, 상기 기체는 오존을 포함한다. 피팅(620, 630, 640)은 반도체 공정 적합 성분 예를 들면, 엔테그리스 인크(Entegris, Inc.)(챠스카, 미네소타; Chaska, Minnesota)로부터 입수 가능한 플레어텍(Flaretek®) 포트 접속기를 사용하여 제작된다.
상기 관형부는 도 12에 상기 관부의 절취 단면에 의해 일부가 도시된 하나 이상의 내부 혼합요소(650)를 더 포함한다. 요소(650)는 제3 피팅(640)을 거쳐 하우징(610)으로 인입되는 기체 및 제1 피팅(620)을 거쳐 하우징(610)에 인입되는 액체의 난류 및 혼합을 야기한다. 이 혼합은 상대적으로 고효율의 액체 내 오존 확산의 물질전달을 제공하도록 도와준다.
다양한 형상을 포함하는 다양한 난류는 요소(650)에 적합하다. 하우징(610) 내부너비보다 큰 하우징(610) 길이를 따라 연장하는 만곡 형상이 바람직하다. 하우징(610)의 내부너비는 약 5~30 ㎜이고 통상적인 반도체 공정 적용에는 15 ㎜가 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 요소(650) 각각은 서로 상대적으로 뒤틀려지고 사실상 평탄한 상향 및 하향의 단부를 포함한다. 상기 뒤틀림의 대칭은, 예를 들면 좌선회로부터 우선회까지의 타래송곳(corkscrew), 하우징을 따라 요소(650)에서 요소(650)까지 바뀌어 질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 대칭은 요소(650)의 집단으로 바뀐다. 다른 실시예에 있어서, 요소(650) 대칭은 무작위로 바뀐다.
접촉기(600)는 반도체 공정 습식 벤치에 오존화 액체를 공급하는 특별한 효용성을 가진다. 도 13a는 전형적인 종래기술의 습식 벤치를 나타낸다. 탈이온수 또는 황산과 같은 액체는 액체 이송라인(1320)을 따라 습식 벤치(1370)로 이송된다. 오존은 오존 이송라인(1310)을 경유해서 습식 벤치(1370)에 개별적으로 이송된다. 오존 기포(1340)는 습식 벤치(1370) 내 액체(1330) 속으로 주입된다. 오존 기포(1340)가 액체(1330)를 통하여 부상함에 따라, 상기 오존의 일부는 상기 액체 내로 확산하여 습식 벤치(미도시) 내 잔존하는 반도체 웨이퍼 처리를 위한 오존화 액체를 제공한다.
종래기술의 방법과는 반대로, 습식 벤치 시스템은 도 13b에 도시되었다. 접촉기(600)는 액체 공급라인(612)으로부터의 액체와 기체 공급라인(615)으로부터의 오존을 수용하고 습식 벤치(670)에 이송하기위한 오존화 액체 이송라인(660)에 오존화 액체(680)를 이송한다. 오존 기포(690)가 오존화 액체(680) 내 존재하더라도, 습식 벤치(670)로의 이송 전에 오존 기체 및 액체의 난류혼합은 여러 장점을 가진다. 습식 벤치(670) 내 오존화 액체(680)는 더 균일하고, 요구될 경우에는 종래기술의 방법보다 더 큰 오존 농도를 가진다. 게다가, 더 효율적인 이용은 오존 기체로 이루어진다. 종래기술 유형의 습식 벤치 시스템은 주로 현존하는 배관을 사용하는 도 13b에 도시된 유형으로 쉽게 교체될 수 있다.
도 13b의 실시예에 기본개념이 도시된 오존화 탈이온수 설비는 습식 벤치(670)에 공급하기 위한 오존수 생성장치의 이용에 있어서 여러 장점을 가진다. 13b의 실시예는 훨씬 더 신뢰성있고 훨신 더 저가이다. 게다가, 고 신뢰성의 오존화 탈이온수 공급원에 기인한 감소된 비가동시간은 반도체 제조공정 라인의 중단과 통상적으로 연관되는 높은 단가를 감소시킨다. 수리의 절감은 제조 가동의 안전성을 더 증가시킨다.
다음으로, 반도체 공정에 전형적으로 사용되는 고 순수(pure water)는 다양 하게 탈이온수, 물, 순수 및 초고순수(UPW)라 한다.
도 14 내지 도 16에는 오존수 유동 및 농도를 조절하는 장치 및 방법의 실시예가 도시되었다. 도 14는 오존수 유동 및 농도 제어 유닛(1400)의 실시예의 블럭도이다. 유닛(1400)은 오존수 생성장치로부터의 오존수와 탈이온수 공급원으로부터의 탈이온수를 수용한다. 수용된 액체의 혼합 후에, 유닛(1400)은 개선된 오존 농도 및/또는 유량의 오존수를 하나 이상의 공정 도구에 이송한다.
유닛(1400)은 오존화 탈이온수 유동 제어밸브(1410) 및/또는 탈이온수 유동 제어밸브(1420)를 포함할 수 있다. 밸브(1410, 1420)는 상기 생성장치로부터의 오존수와 상기 탈이온수 공급원으로부터의 물의 혼합 체적 비를 제어함으로써 유닛(1400)에서 배출되는 오존수 내 오존 농도를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 밸브(1410, 1420)는 또한 생산된 오존수의 유량을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 탈이온수의 인용은 본 명세서에서 반도체 공정 상에서 일반적으로 이용되는 고순수를 포함한다는 것이 여기서 이해될 것이다.
제어 유닛(1400)은 오존수 생성장치가 정상상태에서 작동하는 동안 하나 또는 그 이상의 공정 도구에 오존수 농도 및/또는 유량 제어를 가능하게 한다. 차후 서술될 것과 같이, 하나 이상의 유닛(1400)의 사용은 단일 생성장치로 둘 이상의 공정 도구 각각에 다른 농도의 오존수를 공급하는 것을 가능하게 한다.
본 상세한 설명에 사용된 "공정 도구"는 오존수를 사용하는 장비의 한 품목 혹은 장비의 한 품목의 일부를 나타낸다. 예를 들면, 장비의 단일 품목 내 분리욕은 분리형 공정 도구일 수 있다.
도 15는 다중 제어 유닛(1400), 오존수 생성장치(1000), 순수 공급원(20) 및 세 개의 공정 도구(40A, 40B, 40C)로 이루어진 실시예를 나타낸 블럭도이다. 제어 유닛(1400)은 공정 도구(40A, 40B, 40C)로 이송되는 오존수의 변수를 각각 조절하도록 오존수 생성장치(1000)와 협력 작동한다. 다른 실시예는 약간의 공정 도구 및/또는 부가 생성장치(1000)를 포함한다.
도 16은 두 개의 공정도구(40D, 40E)에 오존수를 이송하는 제어 유닛(1400) 및 생성장치(1000)로 이루어진 실시예를 나타낸 블럭도이다. 생성장치(1000)는 하나의 공정 도구(40D)에 오존수를 직접 이송하고, 도구(40D)에 이송되는 오존수의 농도를 직접 제어한다. 제어 유닛(1400)은 다른 도구(40E)에 이송되는 오존수의 농도를 제어한다.
다른 실시예에서는 공정 도구의 갯수가 가변하고, 하나 이상의 제어 유닛(1400)을 거쳐 오존수를 수용하는 공정도구의 갯수가 가변한다. 몇몇 실시예에서는 예를 들면, 오존수의 더 많은 양을 공급하도록 2 개 이상의 생성장치(1000)를 포함한다.
도 17은 하나의 상세한 실시를 묘사한 제어 유닛(1400A)의 다른 실시예를 나타낸 상세 블럭도이다. 제어 유닛(1400A)은 공압 제어밸브(V1, V2)와; 공압 차단밸브(V4, V5)와; 수동 조절밸브(V3)와; 유동 지시계(F1)와; 압력센서(PR1, PR2); 및 유량센서(FR1, FR2)를 포함한다. 공압밸브(V1, V2, V4, V5)는 예를 들면, 압축 건식공기를 이용하여 작동된다.
제어 유닛(1400A)은 다음과 같이 작동한다. 요구된 도구 공정 유량 및 오존 농도는 제어 유닛(1400A)의 제어 판넬부를 통해 설정되거나, 컴퓨터 제어를 통해 원격으로 설정된다. 제어 유닛(1400A)은 오존 생성기로부터 인입 오존수 농도값을 수신할 수 있다.
인입 오존수는 공압 차단밸브(V5)를 통과하고, 압력센서(PR1) 및 유량센서(FR1)에 의해 각각 측정된 그 자체의 압력 및 유량을 가진다. 이와 유사하게, 인입 순수는 공압 차단밸브(V2)를 통과하고, 압력센서(PR2) 및 유량센서(FR2)에 의해 각각 측정된 그 자체의 압력 및 유량을 가진다. 상기 두 유체는 유량센서(FR1, FR2)를 지난 후 혼합되고, 공압밸브(V1)를 통과하고 제어 유닛(1400A)에서 배출되도록 이동한다.
제어 유닛(1400A)은 선택된 오존 농도와 인입 오존수 농도를 비교하고, 이에 반응하여 요구되는 희석비를 선택한다. 순수라인 내 공압밸브(V2)는 조절되고, 유량센서(FR1, FR2)로 얻어진 파생하는 유량은 비교된다. 조절은 폐순환 과정을 통하여 유량이 선택된 희석비를 얻을 때까지 계속된다.
제어 유닛(1400A)은 또한 유량센서(FR1, FR2)에 의해 측정된 총 유량을 결정할 수 있고, 배출 오존수의 선택된 유량과 총량을 비교할 수 있다. 배출구 근처의 공압밸브(V1)는 선택 배출유량을 획득할 때까지 폐순환을 거쳐 조절될 수 있다.
수동밸브(V3)는 예를 들면, 유량 지시계(F1)를 거쳐 측정된 것과 같은, 배출측으로 요구된 수위의 유량을 얻도록 조절이 가능하게 한다. 배출측으로 유량은 공압 차단밸브(V4) 중 하나를 통과한다. 압력 센서(PR1, PR2)의 감시는 예를 들면, 만약 안전 압력 수위가 초과될때 긴급 차단이 가능하도록 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 생성장치(1000)는 오존으로 포화된 오존수를 이송하고 제어 유닛은 오존의 탈기체를 방지하도록하는 압력 하의 혼합을 실행한다.
일 실시예에 있어서, 인입 포화 오존수는 일정 치수의 일직선의 인입라인을 통하여 이동한다.
본 발명의 특징은 예를 들면, 공정 유체의 빠른 상승 및 하락이 가능한 유량 및 농도의 급속지정(정지/실행 모드에서 최적화된 공정 주기를 허여하는)과 공정 유체의 유량 및 농도 수행 영역을 확대하는 많은 장점을 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 제어 유닛(1400)은 약 0~35 l/min 영역의 유량을 가지는 오존수 및 약 0~42 l/min 영역의 유량을 가지는 탈이온수를 수용한다. 바람직한 배출 유량은 약 0~2 l/min 영역 내 이다. 배출 오존수 내 오존 농도는 인입 오존수 농도의 0~100% 영역 내 일 수 있다. 여기서 배출 오존수 내 0% 오존 농도는 제어 유닛의 배출에 오직 탈이온수만이 이송됨으로서 얻어질 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명이 특정한 바람직한 실시예에 대해서 상세히 묘사되고 보여지었지만, 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 예를 들면, 제어 유닛은 오존수 및/또는 탈이온수 외의 두 유체에 대하여 유량 및/또는 농도 변수를 조절하도록 이용될 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛은 둘 이상의 유체의 혼합을 조절할 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛은 각 배출구가 다른 농도를 가지는 오존 수를 공급할 수 있는 둘 또는 그 이상의 배출구를 포함할 수 있다.

Claims (14)

  1. 오존수 생성장치로부터 제1 농도를 가지는 오존수를 수용하는 단계;
    공급원으로부터 물을 수용하는 단계;
    제2 농도를 가지는 오존수를 생성하도록 상기 오존수 생성장치로부터 상기 수용된 오존수 및 상기 공급원으로부터 상기 수용된 물를 혼합하는 단계; 및
    상기 오존수 생성장치로부터 제2 공정도구에 오존수를 공급하는 동안, 제1 공정도구에 제2 농도를 갖는 생성된 오존수를 공급하는 단계;
    로 이루어지는 하나 이상의 공정 도구에 단일 오존수 생성장치로부터 오존수를 공급하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오존수 생성장치로부터 상기 제2 공정도구에 오존수를 공급하는 단계는 제3 농도를 가지는 오존수를 생성하도록 상기 오존수 생성장치로부터의 오존수와 상기 공급원으로부터의 물을 혼합하는 단계와, 상기 제2 공정 도구에 상기 제3 농도를 가지는 오존수를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    혼합하는 단계는 제2 농도를 가지는 상기 오존수를 생산하도록 상기 공급원으로부터 상기 수용된 물의 유량에 대한 상기 수용된 오존수의 유량의 비율을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    혼합하는 단계는 상기 선택된 비율을 제공하도록 상기 수용된 물의 유량과 상기 수용된 오존수의 유량 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 농도를 가지는 오존수의 유량을 선택하는 단계와, 상기 제2 농도를 가지는 오존수의 상기 선택된 유량을 생산하도록 상기 공급원으로부터 상기 수용된 물의 유량 및 상기 수용된 오존수의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    혼합하는 단계는 0% 오존 농도와 거의 동일한 상기 제2 농도를 제공하도록 상기 공급원으로부터 상기 수용된 물과 상기 수용된 오존수를 사실상 혼합하지 않는 단계를 포함하는 방법.
  7. 오존수 생성장치로부터 제1 농도를 가지는 오존수를 수용하는 오존수 인입구;
    공급원으로부터 물을 수용하는 물 인입구;
    상기 물 인입구 및 상기 오존수 인입구와 유체 소통하는 오존수 배출구; 및
    상기 오존수 인입구 내 오존수 생성장치로부터 수용된 오존수 유량과 협동하여, 상기 배출구 내 제2 농도를 가지는 오존수를 생산하도록 상기 물 인입구 내 물 유량을 조절하는 밸브를 포함하는 오존수 제어 유닛을 제공하는 단계; 및
    상기 오존수 생성장치로부터 제2 공정 도구로 오존수를 공급하면서, 상기 배출구로부터 제1 공정 도구로 상기 제2 농도를 가지는 생성된 오존수를 공급하는 단계;
    로 이루어진 하나 이상의 공정 도구에 단일 오존수 생성장치로부터 오존수를 공급하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오존수 생성장치로부터 제2 공정도구로 오존수를 공급하는 단계는, 상기 오존수 생성장치로부터 제1 농도를 가지는 오존수를 수용하는 오존수 인입구와, 상기 공급원으로부터 물을 수용하는 물 인입구와, 상기 물 인입구 및 상기 오존수 인입구와 유체 소통하는 오존수 배출라인, 및 상기 오존수 인입구 내 오존수의 유량과 협동하여, 상기 배출구 내 제3 농도를 가지는 오존수를 생산하는 상기 물 인입구 내 물의 유량을 조절하는 밸브로 이루어진 제2 오존수 제어 유닛을 제공하는 단계, 및
    상기 배출구로부터 상기 제2 공정 도구로 제3 농도를 가지는 오존수를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 오존수 생성장치로부터 제1 농도를 가지는 오존수를 수용하는 오존수 인입구;
    공급원으로부터 물을 수용하는 물 인입구;
    상기 물 인입구와 상기 오존수 인입구와 유체 소통하는 오존수 배출구; 및
    상기 오존수 인입구 내 오존수 생성장치로부터 수용된 오존수 유량과 협동하여, 상기 배출구 내 제2 농도를 가지는 오존수를 생산하도록 상기 물 인입구 내 물의 유량을 조절하는 밸브;
    를 포함하는 하나 이상의 공정 도구에 단일 오존수 생성장치로부터 오존수를 공급하기 위한 오존수 제어 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 물 인입구 내 물 유량을 측정하기 위한 유량 센서를 더 포함하고 상기 밸브는 제2 농도를 가지는 상기 오존수를 생산하기 위하여 선택된 유량을 획득하도록 측정된 유량에 응하여 조절되는 오존수 제어 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오존수 인입구 내 상기 수용된 오존수 유량을 측정하는 유량 센서 및 상기 오존수 인입구 내 상기 수용된 오존수 유량을 제어하는 밸브를 더 포함하고,상기 수용된 오존수 유량을 제어하는 밸브는 상기 공급원으로부터 상기 수용된 물 유량에 대한 상기 수용된 오존수 유량의 선택된 비율을 제공하도록 상기 수용된 오존수의 측정된 유량에 반응하여 조절되는 오존수 제어 유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 물 인입구 및 상기 오존수 인입구와 유체 소통하는 제2 오존수 배출구를 더 포함하고, 상기 제2 오존수 배출구는 제3 농도를 가지는 오존수를 공급하는 오존수 제어 유닛.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 농도는 상기 제1 농도의 0~100% 범위인 오존수 제어 유닛.
  14. 오존수 생성장치;
    상기 오존수 생성장치와 유체 소통하는 제1 오존수 제어 유닛-상기 제어 유닛은 상기 오존수 생성장치로부터 제1 농도를 가지는 오존수를 수용하는 오존수 인입구; 공급원으로부터 물을 수용하는 물 인입구; 상기 물 인입구 및 상기 오존수 인입구와 유체 소통하는 오존수 배출구; 및 상기 오존수 인입구 내 오존수 생성장치로부터 수용된 오존수 유량과 협동하여, 상기 배출구 내 제2 농도를 가지는 오존수를 생성하도록 상기 물 인입구 내 물 유량을 조절하는 밸브로 이루어짐-; 및
    제1 공정 도구에 제2 농도를 가지는 오존수를 공급하는 동안 오존수 생성장치로부터 오존수를 수용하고 제2 공정 도구에 제3 농도를 가지는 오존수를 공급하는 상기 오존수 생성장치와 유체 소통하는 제2 오존수 제어 유닛;
    을 포함하는 오존수 공급 시스템.
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