KR19980018343A - 한외 여과막을 구비한 초순수 공급기의 플랜트 및 초순수의 공급 방법 - Google Patents

Abstract

초순수 공급기의 플랜트와, 그 단부로부터 매우 고순도를 갖는 초순수를 안정적으로 공급할 수 있고, 재가동 중에 매우 효율적인 조절 작업을 수용할 수 있는 초순수 공급 방법을 제공하기 위하여, 본 발명의 초순수 공급기의 플랜트는 초순수 생성 장치와, 정제된 초순수를 반도체 세정 공정에 안내하기 위해 상기 초순수 생성 장치의 배출측에 연결된 배관 시스템을 포함하고, 한외여과 필터는 배관 시스템의 단부 또는 하류단에 연결되고, 배관 시스템을 거쳐 단부로 안내되는 초순수는 한외여과 필터를 이용하여 한외여과 처리되고, 그후 초순수는 한외여과 처리 후에 반도체 세정 공정에 공급된다.

Description

한외 여과막을 구비한 초순수 공급기의 플랜트 및 초순수의 공급 방법

본 발명은 특히 반도체 제조 공정에 이용되는 한외여과 기능을 갖춘 초순수 공급기의 플랜트에 관한 것이고, 특히 한외여과 처리되는 초순수를 반도체 제조 공정에 공급하기 위한 초순수 공급기의 플랜트에 관한 것이다.

공정에서 반도체 웨이퍼를 유수로 세정하기 위한 공정은 반도체의 제조 공정에서 필수적인 것이며, 초순수는 그러한 유수의 세정 공정에서 세정수 내에 함유된 먼지 부착으로 인해 악영향을 끼치는 오염을 막기 위해 이용된다.

지금까지, 그러한 정수는 정수 생성 장치를 갖추고 있고 사용 지점으로 불리는 정수 공급기의 플랜트로부터 반도체 제조 공정에 공급된다.

그러한 종래 기술의 정수 공급기의 플랜트의 공정 플로우 시트는 도1에 도시되어 있다. 도면에서, 정수 공급기의 플랜트(100)는 초순수 생성 장치(2)와, 초순수를 사용 지점의 하류에 안내하기 위한 배관 시스템(3), 및 배관 시스템(3)의 단부에 연결된 정밀 여과 필터(104)를 포함한다. 또한, 정밀 여과 필터(104)가 생략되어 있는 구조가 사용되어 왔다.

초순수 생성 장치(2)는 역삼투막을 내장한 역삼투막 유닛(21)과 발생된 초순수에 함유된 콜로이드 물질을 특히 분리시키기 위한 한외여과막을 내장한 (이후에 UF 모듈로 부르는) 한외여과 모듈(22)을 포함한다.

UF 모듈은 일예로 0.01㎛ 이상의 직경을 갖는 먼지를 제거할 수 있는 유닛이고, 일예로 0.5㎛ 이상의 직경을 갖는 먼지를 제거할 수 있는 정밀 여과 필터가 채용된다.

정수 공급기 플랜트(100)의 작동에 대해 설명하기로 한다. 우선, 원수(10)는 소정 고압으로 가압되어 역삼투막 유닛(21) 안으로 도입되고, 역삼투막의 역삼투 기능에 의해 정화된 정수는 배출구로 송출된다. 정수는 정수 내에 함유된 콜로이드 물질을 분리 및 제거하기 위해 UF 모듈(22)에 의해 추가로 정화되고, 초순수로서 초순수 생성 장치(2)로부터 송출된다.

초순수는 배관 시스템(3) 안으로 도입되어 배관 시스템(3) 내에서 이동된다. 일예로, 초순수가 흐르는 배관 시스템의 제작의 절단 작업 중에 발생된 칩이 초순수와 혼합하게 되면, 그러한 이물질은 포착되고 배관 시스템(3)의 단부에 연결된 정밀 여과 필터(104)에 의해 제거된다. 이물질이 제거된 정수(105)는 정수 공급기의 플랜트(100)로부터 반도체 세정 공정(8)으로 공급된다.

그러나, 전술된 종래 기술의 구조는 배관 시스템에 부착된 정밀 여과 필터(104)로 흐르는 물이 플랜트가 일시적으로, 일예로 휴일에 작동 중지될 때 오손되고, 일부 초순수가 정밀 여과 필터 내에 잔류하고 박테리아가 트랩식(trapped) 물 내에서 성정한다는 점에서 단점을 갖는다.

일반적으로, 박테리아는 약 0.01 내지 0.05㎛(100 내지 500 옹그스트롱)의 평균 직경을 갖는 소형 바이러스와, 약 0.1㎛의 평균 직경을 갖는 인프루엔자 바이러스와, 약 0.1 내지 0.5㎛의 평균 직경을 갖는 이질 간상균과, 약 1㎛의 평균 직경을 갖는 대장균을 갖는다.

박테리아가 정밀 여과 필터(104)에서 성장하는 경우에, 플랜트의 재가동시에 공급된 초순수 내에 혼합된 박테리아는 정밀 여과 필터(104)를 통과하고, 박테리아와 함께 혼합된 정수는 세정수로서 반도체 세정 공정에 공급되며, 그러한 박테리아의 혼합은 유익하지 못하다.

박테리아의 성장을 막기 위해 살균제가 혼합되는 경우에, 작업이 재가동될 때 그러한 살균제를 완전히 제거하는 데 장시간의 리이드 타임이 요구되고, 또한 박테리아가 물 속에서 성장하게 되면, 살균 잔류물(죽은 박테리아)는 막에 부착되고, 점차적으로 분해되어 장시간의 사용에 걸쳐 공급수 내에 혼합되며, 그러한 잔류물의 혼합은 유익하지 못하다.

박테리아는 정밀 여과 필터 뿐만 아니라 배관 시스템(3)과, 다양한 밸브 및 배관 시스템(3)에 연결된 계기 내의 플랜트의 차단 중에 성장할 수 있고, 오리피스 내에서 걸릴 수 있으며, 어쨋든 박테리아는 공급수의 순도에 악영향을 준다.

본 명세서에 전술된 대로, 종래의 정수 공급기의 플랜트가 고성능의 초순수 장치를 갖추고 있더라도, 정수 공급기의 플랜트는 하류의 고장으로 인해 매우 높은 순도를 갖는 초순수를 안정적으로 공급할 수 없고, 따라서 정수 공급기의 플랜트는 더 낮은 순도를 갖는 물을 덜 안정적으로 공급하는 저급의 정수 공급기의 플랜트와 같이 바람직스럽지 않게 작용한다.

또한, 본 명세서에 전술된 대로 박테리아의 성장을 막기 위해 플랜트의 모든 구성 요소가 대기와 최소한으로 접하는 구조를 갖추고 있기 때문에, 유지 보수 후에 플랜트의 가동을 위한 가스-액체 통기구 처리는 효율적이지 못하다.

본 발명은 전술된 종래 기술과 관련된 문제점 및 장애를 해결하기 위한 것이며, 본 발명의 목적은 플랜트의 배출구에서 매우 고순도의 초순수를 안정적으로 제공할 수 있고 가동 중에 조절 작업을 매우 효율적으로 받아들일 수 있는 초순수 공급기의 플랜트 및 초순수의 공급 방법을 제공하는 것이다.

전술된 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 초순수 공급기의 플랜트는 초순수 생성 장치와 정제된 초순수를 물 배관 시스템이 초순수 생성 장치의 배출측에 연결되어 있는 반도체 세정 공정에 공급하기 위한 배관 시스템을 포함하고, 한외여과 필터는 배관 시스템의 배출단 또는 하류단에 연결되고, 배관 시스템을 통해 단부로 빠져 나오는 초순수는 한외여과 필터를 통해 한외여과 처리되고, 초순수는 한외여과 처리 후에 반도체 세정 공정에 공급된다.

특허 청구 범위 제1항에 기재된 초순수 공급기의 플랜트는 한외여과 필터가 배관 시스템이 초순수 생성 장치의 배출측에 연결되어 있는 반도체 세정 공정에 초순수를 안내하기 위해 배관 시스템의 단부에 연결되는 구조를 갖고, 배관 시스템의 단부에 안내된 초순수는 한외여과 처리되고, 여과 처리된 초순수는 반도체 세정 공정에 공급되고, 따라서 일예로 초순수 공급기의 플랜트의 하류단 상에 UF 모듈을 제공함으로서, 액체 내에 혼합되어 배관 시스템을 통과하는 불순물은 포착되고 하류단에서 효율적으로 제거되어, 반도체 세정 공정에 공급될 초순수 내의 오염과 먼지 갯수는 줄어들고, 초순수는 안정적으로 공급되어, 반도체 제조 공정의 수율이 개선된다.

청구 범위 제2항에 기재된 초순수 공급기의 플랜트는 통기구 수단이 전술된 한외여과 필터의 배출구 배관에 제공되는 구조를 갖게 되고, 따라서 장치 내에 잔류하는 공기 및 가스는 플랜트가 유지 보수 작업이나 한외여과막의 교체 작업 후에 재가동될 때 통기구 수단에 의해 효율적이고 신속하게 제거되어, 매우 효율적인 조절 작업이 가능하게 되고 신속한 가동이 가능하게 된다.

청구 범위 제3항에 기재된 초순수 공급기의 플랜트는 임의로 개방되거나 폐쇄되는 액체 배수구가 전술된 한외여과 필터의 배출 배관에 제공되는 구조를 갖고, 따라서 초순수 공급의 일시적 차단 후에 플랜트를 재가동할 때 발생된 가동수는 바이패스를 통해 배수될 수 있어, 세정 공정으로의 불안정한 가동수의 공급이 차단되고, 따라서 초순수는 공급이 안정된 후에 세정 공정으로 공급되도록 개시된다. 또한, 조절 작업의 효율성은 개선되어 플랜트를 재가동할 때 신속한 가동이 가능하게 된다.

청구 범위 제4항에 기재된 초순수 공급기의 플랜트는 한외여과 필터가 다수의 한외여과 필터를 포함하고, 이러한 한외여과 필터의 유입측과 배출측이 평행 연결되고, 한외여과 필터의 갯수가 필요한 초순수의 양에 따라 임의로 증가되거나 감소되는 구조를 갖고, 따라서 초순수 공급기의 플랜트의 규모는 반도체 세정 공정의 용량을 위해 최적 규모로 용이하게 끼워맞쳐질 수 있고, 따라서 비용 및 가요성면에서 뛰어난 플랜트를 얻을 수 있게 된다.

청구 범위 제5항에 기재된 초순수 공급기의 플랜트는 다수의 한외여과 필터의 각각의 유입측이 배관 시스템의 단부에 연결되고, 초순수가 각각의 배출측으로부터 각각의 대응 반도체 세정 공정으로 독립적으로 공급되는 구조를 갖고, 따라서 각각의 반도체 세정 공정의 유지 보수 작업을 용이하게 할 수 있고, 다른 한외여과 필터가 작동 중에 한외여과 필터 중 하나를 유지 보수 작업을 할 수 있고, 따라서 유지 비용을 줄일 수 있다.

청구 범위 제6항에 기재된 초순수 공급기의 플랜트는 초순수 생성 장치에 의해 정제된 초순수는 배관 시스템을 통해 공급 지점에 안내되고, 배관 시스템의 단부에 연결된 한외여과 필터를 이용하여 한외여과 처리되고, 그후 반도체 세정 공정에 공급되는 구조를 갖고, 따라서, 일예로 액체 내에 혼합되어 배관 시스템을 통과하는 불순물을 하류측에서 효율적으로 제거할 수 있고, 따라서 반도체 세정 공정에 공급될 초순수 내에 함유된 불순물이 줄어들어, 반도체 제조 공정의 수율이 향상된다.

도1은 종래의 초순수 공급기 플랜트의 공정 플로우 시트.

도2는 본 발명에 따른 초순수 공급기 플랜트의 실시예의 공정 플로우 시트.

도3은 한외 여과 필터의 전형적인 구조를 설명하기 위한 공정 플로우 시트.

도4는 한외 여과 필터의 또 다른 전형적인 구조를 설명하기 위한 공정 플로우 시트.

도5는 초순수 공급기 플랜트를 이용하여 액체 내의 먼지 포착 효과를 설명하기 위한 그래프.

도6은 UF 모듈의 도입으로 인한 게이트 산화막 대 내압 수율의 변화 추이를 설명하기 위한 선도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

3 : 배관 시스템

4 : 한외여과 필터

22 : 한외여과 모듈

46 : 배수팬

도2는 본 발명에 따른 초순수 공급기 플랜트의 실시예의 공정 플로우 시트이다.

도2에 도시된 대로, 본 발명에 따른 초순수 공급기의 플랜트(1)는 원수(10)로부터 초순수를 정제하기 위한 초순수 생성 장치(2)와, 정제된 초순수를 배관 시스템이 초순수 생성 장치의 배출측에 연결되어 있는 플랜트의 단부에 공급하기 위한 배관 시스템(3)과, 배관 시스템(3)으로부터 공급된 초순수를 한외여과 처리하고 한외여과 처리된 초순수(5)를 한외여과 필터(4)가 배관 시스템(3)의 단부(또는 하류단)에 연결되는 반도체 세정 공정(8)에 공급하기 위한 한외여과 필터(4)를 포함한다.

초순수 생성 장치(2)는 역삼투막을 갖추고 있는 역삼투막 유닛(21)과 정제된 초순수 내에 함유된 콜로이드 물질을 주로 분리시키기 위한 한외여과 막을 갖추고 있는 한외여과 모듈(22)을 포함한다.

한외여과 필터(4)는 한외여과 막을 갖추고 있다.

초순수 공급기의 플랜트(1)의 작동에 대해 설명하기로 한다. 원수(10)는 소정의 고압으로 가압되고 역삼투 유닛(21) 안으로 도입되며, 원수는 역삼투막을 통해 역삼투되고 배출측으로 배출된다. 정수는 콜로이드 물질을 분리 및 제거하는 한외여과 모듈(22)에 충전되고 초순수로서 초순수 생성 장치(2)로부터 토출된다.

초순수는 배관 시스템(3) 안으로 도입되고, 배관 시스템(3)을 통해 이동한다. 배관 시스템의 내벽 상에 부착된 먼지가 내벽으로부터 분리되어 초순수 내에 혼합되는 경우에, 물 분자 이외의 그러한 불순물은 포착되고 배관 시스템의 단부에 연결된 한외여과 필터(4)의 한외여과 막에 의해 일관성 있게 제거된다. 본 명세서에 전술된 대로, 항상 불순물이 없는 초순수(5)는 반도체 세정 공정(8)에 공급된다.

본 명세서에 전술된 대로, 물을 초순수로 정제하기 위해 특히 콜로이드 물질을 분리 및 제거하기 위해 대개 이용되는 한외여과(UF) 모듈은 사용 지점에 설치되어, 일예로 게이트 산화막 대 내압수율을 포함하는 CCD 요소 제조 수율을 개선한다.

도3은 전술된 한외여과 필터의 실시예를 설명하기 위한 공정 플로우 시트이다. 도면에서, 한외여과 필터(41)는 3 개의 한외여과 필터(42A 내지 42C)와, 3 개의 한외여과 필터(42A 내지 42C)가 각각 평행 연결되어 있는 유입측 및 배출측을 포함한다. 배관 시스템(3)으로부터 채워진 정수(3a)는 도면에 도시되지 않은 수단에 의해 한외여과 압력으로 가압되고, 모든 3 개의 한외여과 필터(42A 내지 42C)로 공급되어, 각각의 한외여과 필터(42A 내지 42C) 내에서 한외여과된다.

(이 실시예에서 3 개인) 평행 연결되어 있는 한외여과 필터의 갯수는 필요한 초순수의 양에 따라 증가되거나 감소된다. 도3에 도시된 구조의 경우에, 3 개의 한외여과 필터(42A 내지 42C)의 전체 용량과 동등한 양의 초순수(43)는 반도체 세정 공정에 공급된다. 더 많은 유량이 요구되면, 더 많은 한외여과 필터가 추가로 평행 연결된다.

통기구 밸브(44)는 가동하기 위한 공기 트랩을 제거하기 위해 한외여과 필터(41)의 배출측에 통기구 수단으로서 제공된다.

임의로 개방 및 폐쇄될 수 있는 액체 배수구(45)와 배수팬(46)은 필터 교환 및 공기 통풍의 용이한 처리를 위해 한외여과 필터(41)의 배출측에 제공된다.

본 명세서에 전술된 구조로 인해, 유지 보수 작업 후의 공기 통풍 작업은 단지 통기구 밸브(44)를 조작함으로서 신속하고 간단히 실행될 수 있고, 그 결과 그 장치 내에 잔류해 있는 공기는 효과적으로 취출 및 제거된다.

불순물이 불안정할 때 재가동 바로 후의 물의 가동은 액체 배수 통로(45)를 단지 작동시킴으로서 바이패스를 통해 용이하고 신속하게 배수될 수 있고, 따라서 적절한 순도를 갖는 물을 공급하기 위한 조절 작업을 간단히 할 수 있고 그 효율을 향상시킨다.

도4는 한외여과 필터의 또 다른 실시예의 전형적인 구조를 설명하기 위한 공정 플로우 시트이다. 도면에서, 한외여과 필터(51)는 3 개의 한외여과 필터(52A, 52B, 52C)를 갖추고 있고, 각각의 한외여과 필터의 유입측은 배관 시스템의 단부에 평행 연결되고, 배관 시스템(3)으로부터 채워진 정수(3a)는 도면에 도시되지 않은 수단에 의해 한외여과 압력으로 가압되고, 3 개의 모든 한외여과 필터(52A 내지 52C)로 공급되고, 각각의 3 개의 한외여과 필터(52A 내지 52C) 내에서 한외여과 처리된다.

3 개의 한외여과 필터(52A 내지 52C)의 배출측은 3 개의 반도체 세정 공정(60A 내지 60C)에 각각 연결되고 초순수는 별도로 공급된다. 일예로, 한외여과 필터(52A)의 배출측(53a)은 반도체 세정 공정(60A)에 연결되고, 초순수는 반도체 세정 공정(60A)에 독점 공급된다. 마찬가지로, 한외여과 필터(52B)의 배출측(53b)은 반도체 세정 공정(60B)에 연결되고, 초순수는 반도체 세정 공정(60B)에 독점 공급되고, 한외여과 필터(52C)의 배출측(53c)은 반도체 세정 공정(60C)에 연결되고, 초순수는 반도체 세정공정(60C)에 독점 공급된다.

통기구 밸브(54A 내지 54C)와, 임의로 개방 및 폐쇄된 액체 배수구(55A 내지 55C) 및 배수팬(56A 내지 56C)는 각각의 배출측(53a 내지 53c)에 각각 연결된다.

본 명세서에 전술된 구조에 의해, 각각의 반도체 세정 공정의 초순수 공급측의 조절은 용이하게 되고, 반도체 세정 공정 중 하나의 보수 유지 작업은 다른 반도체 세정 작업이 작동 중에 가능하게 되고, 유지 보수 비용이 줄어들게 된다.

전술된 각각의 실시예에서, UF 모듈의 막힘을 제어하기 위해 배출측 유입측 상에 압력 게이지를 제공하는 것이 바람직하다.

UF 모듈의 배출측의 배관을 최대한으로 짧게 제작하는 것이 바람직하다. 다시말해, 배관은 반도체 세정 공정에 가장 근접된 위치로 신장되고 UF 모듈은 배관 단부에 연결된다.

본 명세서에 전술된 대로, 본 발명에서, UF 모듈을 초순수 공급기의 플랜트의 하류 단부에 제공함으로서, 배관 시스템을 통과하는 액체 내에 혼합되는 불순물 또는 도중에 형성된 먼지를 하류단에서 포착 및 제거할 수 있고, 따라서 오염 및 반도체 세정 공정에 공급될 초순수 내에 함유된 먼지 갯수가 줄어들어, 반도체 제조 공정의 수율이 향상된다.

도5는 액체 내의 먼지 포착 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 본 발명에 따른 초순수 공급기의 플랜트를 이용함으로서 액체 내의 먼지 갯수를 종래 기술과 비교하여 크게 줄일 수 있음을 도면으로부터 알 수 있다.

그 결과, 본 발명에 따른 초순수 공급기의 플랜트로부터 반도체 세정 공정에 공급된 초순수가 세정에 이용되는 경우의 분류 결함은 종래 기술의 초순수 공급기의 플랜트 경우의 80%의 평균 분류 결함으로부터 도6에 도시된 게이트 산화막 대 내압수율의 100%로 크게 개선된다.

전술된 실시예에서, 본 발명이 초순수가 세정수 또는 가동수로서 이용되는 공정에 적용되는 예가 기재되어 있으며, 그러나 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 초순수의 혼합물 및 일부 액체 화학 물질이 세정수로서 이용되는 경우에 효율적으로 적용될 수 있다.

Claims (6)

1. 초순수 생성 장치와, 정제된 초순수를 반도체 세정 공정에 안내하기 위해 상기 초순수 생성 장치의 배출측에 연결된 배관 시스템과, 상기 배관 시스템의 단부 또는 하류단에 연결되어 있는 한외여과 필터를 포함하고,

   배관 시스템을 거쳐 단부로 빠져나오는 초순수는 상기 한외여과 필터를 이용하여 한외여과 처리되고, 초순수는 한외여과 처리 후에 반도체 세정 공정에 공급되는 것을 특징으로 하는 초순수 공급기의 플랜트.
2. 제1항에 있어서, 통기공 수단은 한외여과 필터의 배출측에 제공되는 것을 특징으로 하는 초순수 공급기의 플랜트.
3. 제1항에 있어서, 임의로 개방 및 폐쇄되는 액체 배수구는 한외여과 필터의 배출측에 제공되는 것을 특징으로 하는 초순수 공급기의 플랜트.
4. 제1항에 있어서, 상기 한외여과 필터는 다수의 한외여과 필터를 포함하고, 이러한 한외여과 필터의 유입측과 배출측은 각각 평행 연결되고, 한외여과 필터의 갯수는 필요한 초순수의 양에 따라 임의로 증가되거나 감소되는 것을 특징으로 하는 초순수 공급기의 플랜트.
5. 제1항에 있어서, 상기 한외여과 필터는 다수의 한외여과 필터를 포함하고, 상기 다수의 한외여과 필터의 유입측은 상기 배관 시스템의 단부에 평행 연결되고, 각각의 배출측은 초순수를 다수의 반도체 세정 공정의 각각에 개별적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 초순수 공급기의 플랜트.
6. 초순수 생성 장치에 의해 정제된 초순수는 배관 시스템을 통해 공급 지점으로 안내되고, 초순수는 상기 배관 시스템의 단부에 연결된 한외여과 필터를 이용하여 한외여과 처리되고, 그후 초순수는 반도체 세정 공정에 공급되는 것을 특징으로 하는 초순수 공급 방법.