KR101331458B1 - 기능성 용액 공급 시스템 - Google Patents
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Abstract
기능성 용액으로서 황산 전해액을 효율적으로 생성하고, 또한 전해에 의해 생성된 과황산을 자기분해를 억제해서 효율적으로 사용측에 공급한다.
황산 용액을 전해함으로써 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급하는 기능성 용액 공급 시스템에 있어서, 상기 시스템이 황산 용액을 저류하는 저류조(2)와, 황산 용액을 전해하는 전해장치(전해 셀(3))와, 황산 용액을 가온하는 가온수단(가열기(4))과, 황산 용액을 냉각하는 냉각수단(냉각기(4))과, 저류조(2)부터 배출된 황산 용액을 가온수단을 통하지 않고 전해장치를 통해서 상기 저류조(2)로 리턴시키는 제 1 순환 라인(11)과, 사용측(세정기(1))으로부터 도입된 황산 용액을 가온수단을 통하지 않고 냉각수단 및 상기 저류조(2)를 이 순서로 통하여 사용측에 리턴시키는 제 2 순환 라인(12)과, 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 냉각수단 및 상기 저류조(2)를 통하지 않고 가온수단(가열기(4))을 통해서 상기 사용측에 리턴시키는 제 3 순환 라인(13)을 구비한다.
황산 용액을 전해함으로써 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급하는 기능성 용액 공급 시스템에 있어서, 상기 시스템이 황산 용액을 저류하는 저류조(2)와, 황산 용액을 전해하는 전해장치(전해 셀(3))와, 황산 용액을 가온하는 가온수단(가열기(4))과, 황산 용액을 냉각하는 냉각수단(냉각기(4))과, 저류조(2)부터 배출된 황산 용액을 가온수단을 통하지 않고 전해장치를 통해서 상기 저류조(2)로 리턴시키는 제 1 순환 라인(11)과, 사용측(세정기(1))으로부터 도입된 황산 용액을 가온수단을 통하지 않고 냉각수단 및 상기 저류조(2)를 이 순서로 통하여 사용측에 리턴시키는 제 2 순환 라인(12)과, 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 냉각수단 및 상기 저류조(2)를 통하지 않고 가온수단(가열기(4))을 통해서 상기 사용측에 리턴시키는 제 3 순환 라인(13)을 구비한다.
Description
본 발명은 과황산을 포함하는 기능성 용액을 세정액 등으로서 공급 가능한 기능성 용액 공급 시스템에 관한 것이다.
황산 용액을 전해함으로써 제조한 과황산 용액을 사용한 반도체 웨이퍼의 레지스트 박리 시스템의 가장 단순한 시스템 구성으로서, 도 2(a)에 나타내는 1루프 방식이 있다.
상기 시스템에서는 세정기(21)의 출액측과 전해 셀(23)의 입액측을 냉각기(24), 저류조(22)를 통해서 순환로(31)의 왕로에서 접속하고, 전해 셀(23)의 출액측과 세정기(21)의 입액측을 가열기(25)를 통해서 상기 순환로(31)의 복로에서 접속하고 있어, 1루프로 각 기기가 접속되어 있다.
이 시스템에서는 펌프나 밸브가 적어도 되는 메리트가 있지만, 이하에 서술하는 과제도 있다.
세정기에서의 단위시간당 필요 과황산량이 많을 경우, 즉 반도체 웨이퍼로의 이온도즈(ion dose)량이 많고, 레지스트 두께가 두꺼우며, 처리 시간을 짧게 하고 싶은 등의 경우, 고농도의 과황산 용액을 제조하기 위해서 다수의 전해 셀을 설치하는 것이 필요하게 되지만, 황산 용액 순환량을 늘리면 냉각기에서는 냉각 부하가 커지고, 가열기에서는 재가열 부하가 커지는 문제가 생긴다. 또한, 황산 용액 순환량이 적으면 전해 셀 내부에서의 적정한 황산 용액 유량 분포를 유지할 수 없다.
이것을 해결하는 방법으로서, 도 2(b), 도 2(c)에 나타내는 2루프 방식이나 도 2(d)에 나타내는 3루프 방식이 고려된다.(예를 들면 특허문헌 1의 도 2)
도 2(b)의 시스템에서는, 세정기(21)와 저류조(22)를 순환로(31a)의 왕로에서 접속하고, 상기 저류조(22)와 세정기(21)를 가열기(25)를 통해서 순환로(31a)의 복로에서 접속한다. 또한, 저류조(22)와 전해 셀(23)을 냉각기(26)를 통해서 순환로(31b)의 왕로에서 접속하고, 상기 전해 셀(23)과 저류조(22)를 순환로(31b)의 복로에서 접속한다. 저류조(22)에는 순환액의 온도 저하를 막기 위한 가열기(27)를 설치한다. 즉, 순환로(31a)의 왕로와 순환로(31a)의 복로에 의해 형성되는 루프와, 순환로(31b)의 왕로와 순환로(31b)의 복로에 의해 형성되는 루프의 2루프로 각 기기가 접속되어 있다.
도 2(c)의 시스템에서는, 세정기(21)와 저류조(22)를 순환로(31a)의 왕로에서 접속하고, 상기 저류조(22)와 세정기(21)를 가열기(25)를 통해서 순환로(31a)의 복로에서 접속한다. 또한, 저류조(22)와 전해 셀(23)을 냉각기(26)를 통해서 순환로(31b)에서 접속하고, 상기 전해 셀(23)과 세정기(21)를 순환로(31)에서 접속한다. 저류조(22)에는 순환액의 온도 저하를 막기 위한 가열기(27)를 설치한다. 즉 순환로(31a)의 왕로와 순환로(31a)의 복로에 의해 형성되는 루프와, 순환로(31a)의 왕로와 순환로(31b)와 순환로(31)에 의해 형성되는 루프의 2루프로 각 기기가 접속되어 있다.
도 2(d)의 시스템에서는, 세정기(21)와 저류조(22)를 순환로(31a)의 왕로에서 접속하고, 상기 저류조(22)와 세정기(21)를 가열기(25)를 통해서 순환로(31a)의 복로에서 접속한다. 또한, 저류조(22)와 전해 셀(23)을 냉각기(26)를 통해서 순환로(31b)의 왕로에서 접속하고, 상기 전해 셀(23)과 저류조(22)를 순환로(31b)의 복로에서 접속한다. 또한, 상기 전해 셀(23)과 세정기(21)를 순환로(31)에서 접속한다. 저류조(22)에는 순환액의 온도 저하를 막기 위한 가열기(27)를 설치한다. 즉 순환로(31a)의 왕로와 순환로(31a)의 복로에 의해 형성되는 루프와, 순환로(31b)의 왕로와 순환로(31b)의 복로에 의해 형성되는 루프와, 순환로(31a)의 왕로와 순환로(31b)의 왕로와 순환로(31)에 의해 형성되는 루프의 3루프로 각 기기가 접속되어 있다.
이상과 같이, 종래 기술에서는 저류조를 레지스트 분해 반응을 부차적으로 진행시키는 반응장으로서 사용하고 있었다.
도 2(b)의 시스템에서는, 세정기(21)로부터 배출되는 잔류 레지스트를 포함하는 순환액에 대하여 전해 셀(23)에 있어서 생성한 과황산 용액을 저류조(22)에서 첨가하기 때문에 저류조(22)에 있어서 레지스트를 확실하게 분해할 수 있다. 또한 저류조(22)로부터 전해 셀(23)을 통해서 순환하는 루프의 유량 조정을, 세정기(21)로부터 저류조(22)를 통해서 순환하는 루프의 유량과 실질적으로 독립하여 행할 수 있으므로, 세정기(21)로의 황산 용액 순환량의 증감에 관계없이 전해 셀(23) 내부에 있어서 적정한 황산 용액 유량 분포를 유지할 수 있다.
그러나, 세정기(21)로부터의 순환액의 전량을 저류조(22)를 통해서 순환하므로, 저류조(22)의 액온이 저하된 저류액을 세정기(21)에 반송할 때의 가열기(25)의 부하를 낮추기 위해서 저류조(22)에 별도 가열기(27)를 설치 할 필요가 있다. 그러면 저류조(22)의 황산 용액이 고온으로 유지되기 때문에 저류조(22) 내에 유입된 과황산은 곧 자기분해되어 버려서 세정기(21)에 고농도의 과황산 용액을 공급하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.
도 2(c)의 시스템에서는, 세정기(21)로부터 저류조(22)와 전해 셀(23)을 통해서 순환하는 루프의 유량 조정을 세정기(21)로부터 저류조(22)를 통해서 순환하는 루프의 유량과 실질적으로 독립해서 행할 수 있으므로, 세정기(21)로의 황산 용액 순환량의 증감에 관계없이 전해 셀(23) 내부에 있어서 적정한 황산 용액 유량 분포를 유지할 수 있다. 또한, 냉각된 황산 용액을 전해하기 때문에 전해 효율 좋게 과황산 용액을 제조할 수 있고, 또한 순환로(31)에 있어서 과황산 용액을 가온 하지 않으므로 자기분해가 진행되기 전에 세정기(21)에 공급할 수 있다.
그러나, 세정기(21)에서의 단위시간당 필요 과황산량이 많을 경우, 즉 반도체 웨이퍼로의 도즈량이 많고, 레지스트 두께가 두꺼우며, 처리 시간을 짧게 하고 싶은 등의 경우, 고농도의 과황산 용액을 단시간에 제조하기 위해서는 다수의 전해 셀(23)을 설치하는 것이 필요하게 된다고 하는 문제가 있다.
도 2(d)의 시스템에서는, 세정기(21)로부터의 잔류 레지스트를 포함하는 순환액에 대하여 전해 셀(23)에 있어서 생성한 과황산 용액을 저류조(22)에서 첨가하기 때문에 레지스트를 확실하게 분해할 수 있다. 또한 세정기(21)로부터 저류조(22)와 전해 셀(23)을 통해서 순환하는 루프의 유량과 저류조(22)로부터 전해 셀(23)을 통해서 순환하는 루프의 유량 조정을 세정기(21)로부터 저류조(22)를 통해서 순환하는 루프의 유량과 실질적으로 독립해서 행할 수 있으므로, 세정기(21)로의 황산 용액 순환량의 증감에 관계없이 전해 셀(23) 내부에 있어서 적정한 황산 용액 유량 분포를 유지할 수 있다. 또한, 냉각된 황산 용액을 전해하기 때문에 전해 효율 좋게 과황산 용액을 제조할 수 있고, 또한 순환로(31)에 있어서 과황산 용액을 가온하지 않으므로 자기분해가 진행되기 전에 세정기(21)에 공급할 수 있다.
그러나 이 경우에도, 세정기(21)로부터의 순환액의 전량을 저류조(22)에 순환하므로, 저류조(22)의 액온이 저하된 저류액을 세정기(21)에 반송할 때의 가열기(25)의 부하를 낮추기 위해서 저류조(22)에 별도 가열기(27)를 설치할 필요가 있다. 그러므로 저류조(22)의 황산 용액이 고온으로 유지되기 때문에 저류조(22) 내에 유입된 과황산은 곧 자기분해되어 버리고, 세정기(21)에 고농도의 과황산 용액을 공급하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 여전히 남아 있다. 또한, 세정기(21)에서의 단위시간당 필요 과황산량이 많을 경우, 즉 반도체 웨이퍼로의 이온도즈량이 많고, 레지스트 두께가 두꺼우며, 처리 시간을 짧게 하고 싶은 등의 경우, 고농도의 과황산 용액을 제조하기 위해서는 역시 다수의 전해 셀(23)을 설치하는 것이 필요하게 된다고 하는 문제도 남아 있다.
본 발명은 상기 사정을 배경으로 해서 이루어진 것으로서, 전해 셀의 설치수를 저감하면서 고성능의 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급할 수 있는 기능성 용액 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템 중 제 1의 본 발명은, 황산 용액을 전해함으로써 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급하는 기능성 용액 공급 시스템에 있어서,
상기 시스템이 황산 용액을 저류하는 저류조와, 황산 용액을 전해하는 전해장치와, 황산 용액을 가온하는 가온수단과, 황산 용액을 냉각하는 냉각수단과, 이하의 3개의 순환 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템.
1. 상기 저류조로부터 배출된 황산 용액을 상기 가온수단을 통하지 않고 상기 전해장치를 통해서 상기 저류조에 리턴시키는 제 1 순환 라인
2. 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 가온수단을 통하지 않고 상기 냉각수단 및 상기 저류조를 이 순서로 통하여 상기 사용측에 리턴시키는 제 2 순환 라인
3. 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 냉각수단 및 상기 저류조를 통하지 않고 상기 가온수단을 통하여 상기 사용측에 리턴시키는 제 3 순환 라인
제 2의 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템은 상기 제 1의 본 발명에 있어서, 상기 제 2 순환 라인과 상기 제 3 순환 라인은 상기 사용측에 리턴시키기 직전에 합류하고 있는 것을 특징으로 한다.
제 3의 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템은 상기 제 1 또는 제 2의 본 발명에 있어서, 상기 제 2 순환 라인과 상기 제 3 순환 라인은 상기 사용측으로부터 도입된 후에 분기되어 있는 것을 특징으로 한다.
제 4의 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템은 상기 제 1∼제 3의 본 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 순환 라인에는 상기 저류조의 하류측이며 상기 전해장치의 상류측에 황산 용액을 냉각하는 제 2 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 5의 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템은 상기 제 1∼제 3의 본 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 순환 라인에는 상기 전해장치의 하류측이며 상기 저류조의 상류측에 황산 용액을 냉각하는 제 2 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 6의 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템은 상기 제 1∼제 5의 본 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 사용측은 배치식 기판 세정장치인 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 황산 용액을 전해함으로써 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급하는 기능성 용액 공급 시스템에 있어서, 상기 시스템이 황산 용액을 저류하는 저류조와, 황산 용액을 전해하는 전해장치와, 황산 용액을 가온하는 가온수단과, 황산 용액을 냉각하는 냉각수단과,
1. 상기 저류조로부터 배출된 용액을 상기 가온수단을 통하지 않고 상기 전해장치를 통해서 상기 저류조에 리턴시키는 제 1 순환 라인
2. 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 가온수단을 통하지 않고 상기 냉각수단 및 상기 저류조를 이 순서로 통하여 사용측에 리턴시키는 제 2 순환 라인
3. 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 냉각수단 및 상기 저류조를 통하지 않고 가온수단을 통하여 상기 사용측에 리턴시키는 제 3 순환 라인,
을 구비하고 있으므로, 제 1 순환 라인을 설치함으로써 작은 전해 능력으로 과황산을 저류조 내에 고농도로 유지할 수 있고, 또한 제 2, 3의 순환 라인을 설치함으로써 과황산 용액을 단시간에 승온할 수 있기 때문에 과황산이 자기 분해되기 전에 고성능의 기능성 용액으로서 사용측에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태의 기능성 용액 공급 시스템 및 변경예의 기능성 용액 공급 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 1루프식과, 2루프식 및 3루프 방식의 기능성 용액 공급 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 1루프식과, 2루프식 및 3루프 방식의 기능성 용액 공급 시스템을 도시한 도면이다.
이하에, 본 발명의 일실시형태를 도 1(a)에 의거하여 설명한다.
이 실시형태에서는 사용측의 배치식 기판 세정장치인 세정기(1)와, 황산 용액을 저류하는 저류조(2)와, 황산 용액을 전해하는 전해장치인 전해 셀(3)을 구비하고 있다.
그리고, 저류조(2)의 배액측과 전해 셀(3)의 입액측은 제 1 순환 라인(11)의 왕로에서 접속되고, 전해 셀(3)의 배액측과 저류조(2)의 입액측이 제 1 순환 라인(11)의 복로에서 접속되어 있다. 즉, 저류조(2)와 전해 셀(3)이 제 1 순환 라인(11)에서 접속되어서 황산 용액의 순환이 가능하게 되어 있다.
또한, 세정기(1)의 배액측과 상기 저류조(2)의 입액측은 제 2 순환 라인(12)의 왕로에서 접속되어 있고, 또한 저류조(2)의 배액측과 세정기(1)의 입액측은 제 2 순환 라인(12)의 복로에서 접속되어 있다. 즉, 세정기(1)와 저류조(2)는 제 2 순환 라인(12)에서 접속되어서 황산 용액의 순환이 가능하게 되어 있다.
또한 세정기(1)에는 배액측에 접속하도록 상기 제 2 순환 라인(12)의 왕로와 일부를 공통으로 하고, 그 하류측에서 분기되는 제 3 순환 라인(13)이 접속되어 있으며, 상기 제 3 순환 라인(13)은 세정기(1)의 입액측에 접속하도록 세정기(1)의 입액측 직전에서 상기 제 2 순환 라인(12)의 복로에 합류하고 있다. 이상과 같이 본 발명의 기능성 용액 공급 시스템은 종래 기술과는 다른 3루프식의 시스템으로 되어 있다.
또한, 제 2 순환 라인(12)에는 제 3 순환 라인(13)이 분기된 위치의 하류측이며, 저류조(2)의 입액측에 접속되는 위치의 상류측에 냉각수단으로서 냉각기(4)가 개설되어 있고, 제 3 순환 라인(13)에는 상기 제 2 순환 라인(12)과의 분기 위치의 하류측이며, 상기 제 2 순환 라인(12)과 합류하기 전의 위치에서 가온수단으로서의 가열기(5)가 개설되어 있다.
이어서, 상기 기능성 용액 공급 시스템의 동작에 대하여 설명한다.
저류조(2)에서는 바람직하게는 40∼80℃로 된 황산 용액이 수용되고, 제 1 순환 라인(11)을 통과해서 전해 셀(3)과의 사이에서 황산 용액을 순환시키면서 전해함으로써 과황산이 생성되고, 고농도 과황산을 포함하는 황산 용액으로서 저류조(2)에 저액된다. 또한, 본 발명으로서는 전해 셀의 구성이 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 적어도 양극(陽極)에 다이아몬드 전극을 구비하는 것이 바람직하다.
저류조(2)에 저류된 고농도 과황산을 포함하는 황산 용액은 제 2 순환 라인(12)의 복로를 통과해서 세정기(1)에 송액된다. 한편, 세정기(1)에서 사용된 황산 용액은 제 2 순환 라인(12)의 왕로를 통과해서 냉각기(4)에서 저류조 온도(40℃∼80℃ 정도)로까지 냉각되면서 비교적 소유량[적어도 제 1 순환 라인(11)의 순환량보다 소유량]으로 저류조(2)에 투입된다. 이것에 의해 저류조(2) 내의 과황산이 세정기(1)로부터의 황산 용액의 도입에 의해 희박화되는 것을 방지한다. 또한, 황산 용액이 냉각기(4)에서 냉각됨으로써 저류조(2) 내의 용액 온도가 상승해서 과황산의 자기분해가 진행되는 것을 방지한다. 또한, 냉각기(4)의 구성은 본 발명으로서는 특별하게 한정되는 것은 아니고, 열교환기 등의 적당한 냉각수단을 사용할 수 있다.
한편, 세정기(1)로부터 배출되는 황산 용액은 상류측에서는 제 2 순환 라인(12)의 왕로를 지나고, 그 후에 분기되는 제 3 순환 라인(13)에 대부분이 이송된다. 이 황산 용액은 가열기(5)에 의해 가열된다. 그 때의 가열기(5)의 출구 온도를 세정기(1)의 운전 온도보다 높게 설정함으로써 필요 열량을 보충할 수 있다. 이 고온의 황산 용액과 저류조(1)로부터 보내지는 황산 용액이 세정기(1)에 송액됨으로써 세정기(1)에 있어서의 용액 온도가 운전 온도에 도달한다. 이 때문에, 본 실시형태와 같이 제 2 순환 라인(12)과 제 3 순환 라인(13)을 세정기(1)로의 입액측 직전에서 합류시킴으로써 제 2 순환 라인(12)을 통과해서 송액되는 고농도 과황산을 포함하는 황산 용액이 순식간에 승온해서 세정기(1)에 도입된다. 과황산은 고온에서 단시간에 자기분해되기 때문에 고농도 과황산을 포함하는 황산 용액을 순식간에 승온시킴으로써 과황산이 거의 자기분해되는 즉시 세정기(1)에 도입된다. 이것에 의해, 저류조(2)에 저류된 과황산을 낭비 없이 세정기(1)에 보내줄 수 있다. 또한, 상기 가열기(5)의 구성은 본 발명으로서 특별하게 한정되는 것은 아니고, 히터나 열교환기 등을 사용할 수 있다. 상기와 같이 본 발명에 있어서는 저류조를 과황산의 고농도 유지의 목적으로 사용하고 있다. 또한 세정을 세정기 내에서 완결하도록 기능성 용액의 온도와 과황산 농도를 조정하고 있다. 그 때문에 종래 기술과는 달리 저류조 내의 온도를 소정의 저온으로 유지하고 있다.
또한, 세정기(1)의 온도가 고온, 예를 들면 130℃ 이상인 경우에 세정기(1) 내에서 과황산이 자기분해되어 손실로 연결되는 것처럼 생각되지만, 실제로는 이것은 쓸데없는 것은 아니다. 과황산이 산화제로서 작용하기 위해서는 고온에 의한 자기분해에 의해 발생한 황산 라디칼이 유기물을 어택하므로 황산 라디칼 생성을 위해서는 세정기(1) 내를 고온으로 유지할 필요가 있다. 이 황산 라디칼은 매우 수명이 짧으므로 반응장인 세정기(1) 내에서 생성할 필요가 있다.
단 도 1(a)의 시스템에서는 전해에 의한 발열에 의해 제 1 순환 라인(11)의 순환액이 승온되어서 저류조(2)에 되돌아오기 때문에, 그 부분도 가미해서 저류조(2)의 전단의 냉각기(4)에 의해 저류조(2) 중의 황산 용액의 온도 제어를 행할 필요가 있고, 냉각기(4)의 부하를 높게 함과 아울러 제 2 순환 라인(12)의 순환량을 크게 하지 않으면 안되어 제어가 어렵게 된다. 그 경우는, 도 1(b)의 시스템과 같이 저류조(2)의 후단에도 제 2 냉각수단으로서 냉각기(6)를 설치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 냉각기(4)는 제 2 순환 라인(12)의 순환액의 온도 제어를, 냉각기(6)는 제 1 순환 라인(11)의 순환액의 온도 제어를 각각 독립적으로 행할 수 있어 냉각기(4)의 부하를 낮춤과 아울러 제 2 순환 라인(12)의 순환량을 작게 할 수 있다. 또한, 제 1 순환 라인의 순환액의 온도를 조정할 수 있으면 도 1(b)의 시스템에 한정되지 않고, 예를 들면 도 1(c)와 같이 전해 셀의 후단에서 제 2 냉각수단인 냉각기(7)로 냉각을 행해도 관계없다.
본 발명에서는 제 1 순환 라인을 저류조에 접속한다고 표현하고 있지만, 직접 저류조에 리턴시키는 것에 한정되지 않는다. 즉 저류조의 상류측에서 냉각기의 하류측의 제 2 순환 라인에 접속해도 관계없고, 제 2 순환 라인의 복로를(제 3 순환 라인과 합류하는 경우에는 합류점의 상류측에서) 분기해서 제 1 순환 라인의 왕로로 해도 관계없다.
상기 실시형태에서는 기능성 용액의 공급처로서 배치식 기판 세정장치를 나타냈지만, 본 발명으로서는 이것에 한정되는 것은 아니고 전해된 황산 용액을 사용 가능한 여러 가지 용도의 사용측에 공급해서 사용하는 것이 가능하다.
실시예
이하의 실시예 및 비교예에 의해 본 발명의 시스템이 유효한 것을 명확히 한다.
[실시예 1](3루프 방식)
도 1(a)에 대응하는 시스템을 이용하여 운전을 행하였다. 또한, 이후의 실시예에서는 제 1 순환로(11)를 루프 1, 제 2 순환로(12)를 루프 2, 제 3 순환로(13)를 루프 3이라고 한다.
(운전 조건)
웨이퍼 : 300㎜φ, 레지스트 두께=860㎚
세정기(1) : 온도=140℃, 액 용량=50L, 처리 매수=50장/배치
처리 소요시간=10분/배치
세정액 : 황산 농도=85wt%
세정기(1)에서의 과황산 필요량=11.9g/분
(물질 수지(收支))
루프 1 : 순환량=8L/분, 전해 셀(3) 입구 온도=50℃
전해 셀(3) 출구 온도=75℃
루프 2 : 순환량=6L/분, 냉각기(4) 출구 온도=19℃, 저류조(2) 온도=50℃
저류조(2) 출구 : 과황산 농도=2.0g/L
(과황산 순환량=12.0g/분)
루프 3 : 순환량=19L/분
히터(5) 출구 온도=174℃, 히터(5) 열부하=29.2㎾
즉 냉각기(4)를 설치함으로써 세정기(1)에 과황산 12.0g/분을 순환유량 6L/분으로 보내줄 수 있었다. 또한 투입 직전의 과황산 용액은 50℃이므로 자기분해는 거의 일어나지 않고, 낭비가 없다.
[실시예 2](3루프 방식)
도 1(b)에 대응하는 시스템을 이용하여 운전을 행하였다.
(운전 조건)
웨이퍼 : 300㎜φ, 레지스트 두께=860㎚
세정기(1) : 온도=140℃, 액용량=50L, 처리 매수=50장/배치
처리 소요시간=10분/배치
세정액 : 황산 농도=85wt%
세정기(1)에서의 과황산 필요량=11.9g/분
(물질 수지)
루프 1 : 순환량=8L/분
전해 셀(3) 입구 온도=50℃, 전해 셀(3) 출구 온도=75℃
루프 2 : 순환량=1L/분, 냉각기(4) 출구 온도=40℃, 저류조(2) 온도=72℃
저류조(2) 출구의 과황산 농도=11.9g/L
(과황산 순환량=11.9g/분)
루프 3 : 순환량=24L/분
히터(5) 출구 온도=143℃, 히터(5) 열부하=3.8㎾
냉각기(6)를 설치함으로써 세정기(1)에 과황산 11.9g/분을 순환유량 1L/분으로 보내줄 수 있었다. 즉 냉각기(6)를 설치함으로써 냉각기(4)의 부하를 낮출 수 있고, 루프 2의 순환량을 낮출 수 있었다. 또한 루프 2의 순환량을 낮출 수 있었으므로 히터(5)의 부하를 낮출 수 있었다. 이와 같이 본 시스템에서는 온도 제어가 용이하게 되어 히터나 냉각기의 부하를 억제할 수 있었다.
[비교예 1](1루프 방식)
도 2(a)에 대응하는 시스템을 이용하여 운전을 행하였다.
(운전 조건)
실시예 1과 같다. 단 루프의 번호와 루프의 구성은 반드시 실시예에 대응하는 것은 아니다(이하 비교예도 마찬가지).
(물질 수지)
루프 1 : 순환량=8L/분
전해 셀(23) 입구 온도=50℃, 전해 셀(23) 출구 온도=75℃
전해 셀(23) 출구의 과황산 농도=1.49g/L
(과황산 순환량=11.9g/분)
히터(25)의 출구 온도=140℃, 히터(25) 열부하=28.5㎾
즉, 세정기(21)에 과황산 필요량을 보내주기 위해서는 히터(25)의 열부하가 매우 커져서 실용적이지 않을 뿐만 아니라, 히터(25) 내에서의 체류시간이 길기 때문에 과황산의 자기분해가 진행되어 버렸다.
[비교예 2](2루프 방식)
도 2(b)에 대응하는 시스템을 이용하여 운전을 행하였다.
(운전 조건)
실시예 1과 같다.
(물질 수지)
루프 1(순환로(31b)) :
순환량=8L/분
전해 셀(23)의 입구 온도=50℃, 전해 셀(23)의 출구 온도=76℃
전해 셀(23) 출구의 과황산 농도=1.49g/L
(과황산 순환량=11.9g/분)
냉각기(26) 출구 온도=50℃, 저류조(22) 온도=125℃
루프 2(순환로(31a)) :
순환량=25L/분
히터(25) 출구 온도=170℃, 히터(25) 열부하=20㎾
저류조(22) 출구의 과황산 농도=0g/L
즉 비교예 1에 대하여 히터(25)의 열부하가 작아지기는 하였지만 여전히 과대해서 실용적이지는 않다. 또한 저류조(22) 출구의 과황산 농도가 0g/L으로 되어 버렸다. 이것은 전해 셀(23)로부터 저류조(22)로 과황산 농도 1.49g/L의 순환액이 공급되고 있지만, 저류조(22)를 125℃로 온도 조정하고 있으므로 저류조(22) 내의 과황산은 자기분해에 의해 실질적으로 없어져 버린 것이라고 추정된다.
[비교예 3](2루프 방식)
도 2(c)에 대응하는 시스템을 이용하여 운전을 행하였다.
(운전 조건)
실시예 1과 같다.
(물질 수지)
루프 1(순환로(31, 31b)) :
순환량=8L/분
전해 셀(23) 입구 온도=50℃, 전해 셀(23) 출구 온도=76℃
전해 셀(23) 출구의 과황산 액량 1.49g/L
(과황산 순환량=11.9g/분)
냉각기(26) 출구 온도=50℃, 저류조(22) 온도=140℃
루프 2(순환로(31a)) :
순환량=17L/분
히터(25) 출구 온도=170℃, 히터(25) 열부하=26㎾
세정기(21) 입구의 과황산 농도=0.48g/L
즉, 비교예 1에 대하여 히터(25)의 열부하가 거의 작아지지 않고, 여전히 과대해서 실용적이지는 않다.
[비교예 4](3루프 방식)
도 2(d)에 대응하는 시스템을 이용하여 운전을 행하였다.
(운전 조건)
실시예 1과 같다. 단 순환량은 각 루프가 다른 루프와 합류하지 않는 부분에 있어서의 순환량을 나타낸다.
(물질 수지)
루프 1(순환로(31b)) :
순환량=3.2L/분
전해 셀(23) 입구 온도=50℃, 전해 셀(23) 출구 온도=76℃
전해 셀(23) 출구의 과황산 농도 1.49g/L
(과황산 순환량=4.8g/분)
저류조(22) 온도=133℃
루프 2(순환로(31)) :
순환량=4.8L/분
세정기(21) 입구의 과황산 농도=1.49g/L
(과황산 순환량=7.2g/분)
루프 3(순환로(31a)) :
순환량=21.8L/분
히터(25) 출구 온도=155℃, 히터(25) 열부하=23.4㎾
저류조(22) 출구의 과황산 농도 0g/L
즉 비교예 1에 대하여 히터(25)의 열부하가 약간 작아지지만 여전히 과대해서 실용적이지는 않다. 또한 저류조(22) 출구의 과황산 농도가 0g/L으로 되어버렸다. 이것은 전해 셀(23)로부터 저류조(22)로 과황산 농도 1.49g/L의 순환액이 공급되고 있지만, 저류조(22)를 133℃로 온도 조절하고 있으므로 저류조(22) 내의 과황산은 자기분해에 의해 실질적으로 없어져버린 것이라고 추정된다.
1 : 세정기 2 : 저류조
3 : 전해 셀 4 : 냉각기
5 : 가열기 6 : 냉각기
7 : 냉각기 11 : 제 1 순환 라인
12 : 제 2 순환 라인 13 : 제 3 순환 라인
3 : 전해 셀 4 : 냉각기
5 : 가열기 6 : 냉각기
7 : 냉각기 11 : 제 1 순환 라인
12 : 제 2 순환 라인 13 : 제 3 순환 라인
Claims (9)
- 황산 용액을 전해함으로써 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급하는 기능성 용액 공급 시스템에 있어서:
상기 시스템은 황산 용액을 저류하는 저류조와, 황산 용액을 전해하는 전해장치와, 황산 용액을 가온하는 가온수단과, 황산 용액을 냉각하는 냉각수단과, 이하의 3개의 순환 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템.
1. 상기 저류조로부터 배출된 황산 용액을 상기 가온수단을 통하지 않고 상기 전해장치를 통해서 상기 저류조에 리턴시키는 제 1 순환 라인
2. 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 가온수단을 통하지 않고 상기 냉각수단 및 상기 저류조를 이 순서로 통하여 상기 사용측에 리턴시키는 제 2 순환 라인
3. 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 냉각수단 및 상기 저류조를 통하지 않고 상기 가온수단을 통하여 상기 사용측에 리턴시키는 제 3 순환 라인 - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 순환 라인과 상기 제 3 순환 라인은 상기 사용측에 리턴시키기 직전에 합류하고 있는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 순환 라인과 상기 제 3 순환 라인은 상기 사용측으로부터 도입된 후에 분기되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 순환 라인과 상기 제 3 순환 라인은 상기 사용측으로부터 도입된 후에 분기되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 순환 라인에는 상기 저류조의 하류측이며 상기 전해장치의 상류측에 황산 용액을 냉각하는 제 2 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 순환 라인에는 상기 전해장치의 하류측이며 상기 저류조의 상류측에 황산 용액을 냉각하는 제 2 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사용측은 배치식 기판 세정장치인 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급 시스템. - 황산 용액을 전해함으로써 기능성 용액을 제조해서 사용측에 공급하는 기능성 용액 공급방법으로서:
황산 용액을 저류하는 저류조로부터 황산 용액을 배출해서 가온수단에 의한 가온을 거치는 일없이 전해하고, 전해 후의 황산 용액을 상기 저류조에 리턴시키는 순환공정;
상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 가온수단에 의한 가온을 거치는 일없이 냉각수단에 의해 냉각한 후에 상기 저류조에 송액하고, 상기 저류조로부터 황산 용액을 배출해서 상기 사용측에 리턴시키는 순환공정; 및
상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 냉각수단에 의한 냉각을 거치는 일없이, 또한 상기 저류조를 경유시키는 일없이 상기 가온수단에 의해 가온해서 상기 사용측에 리턴시키는 순환공정을 갖는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 저류조로부터 상기 사용측에 리턴시키는 상기 순환공정과, 상기 사용측으로부터 도입된 황산 용액을 상기 저류조를 경유시키지 않고 상기 사용측에 리턴시키는 상기 순환공정에서는 상기 사용측에 리턴시키기 직전에 상기 가온을 거치지 않은 황산 용액과 상기 가온이 이루어진 황산 용액을 합류시켜서 상기 사용측에 리턴시키는 것을 특징으로 하는 기능성 용액 공급방법.
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