KR20050066881A - 반도체 제조설비의 오존수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 오존의 해리를 최소화할 수 있도록 된 오존수 제조장치를 제공함에 있다.

이에 본 발명은 O₂ 가스에 고전압을 가하여 오존가스로 변환시켜주는 제너레이터와, 상기 제너레이터로부터 공급되는 오존가스가 용해되는 순수를 공급하는 순수공급부, 오존가스를 순수에 용존시킨 오존수를 세정설비로 공급하는 공급라인 상에 설치되어 공급되는 오존수를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위한 쿨링부를 포함하여 오존수를 저온화시키도록 된 반도체 제조설비의 오존수 제조장치를 제공한다.

Description

반도체 제조설비의 오존수 제조장치{Device for making O3 water}

본 발명은 반도체 장치의 세정 공정에 사용되는 세정액 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오존수 제조장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 소자의 디자인이 점차 세밀화 되면서, 게이트 패턴의 동작전압, 문턱전압 등은 점차 낮아지는 추세에 있으며, 이에 맞추어, 게이트 패턴을 웨이퍼 기판으로부터 분리하는 게이트 산화막 또한, 그 두께가 점차 얇아지는 추세에 있다.

통상, 이러한 게이트 산화막은 자신의 성장 기반을 제공하는 웨이퍼 기판 표면의 클리닝 상태에 따라, 그 품질이 크게 달라지는 특성을 갖고 있는 바, 종래의 경우, 이를 감안하여, 게이트 산화막을 본격적으로 성장시키기 전, 웨이퍼 기판 표면의 클리닝 상태를 최적화 시키는데 있어, 여러 방면의 노력을 기울이고 있다.

예를 들어, 종래에서는 게이트 산화막을 성장시키기 전, 희석불산(DHF:Diluted HF; 이하, "DHF"라 칭함)을 이용하여, 웨이퍼 기판 상에 형성된 오염 상태의 자연 산화막을 일차적으로 식각하는 과정을 진행하며, 이어, 오존수(O3 water), 순수(DI water) 등을 이용하여, 순수한 자연 산화막을 한번 더 성장시키는 과정을 진행시키고, 이를 통해, 웨이퍼 기판 표면의 클리닝 상태를 최적화시킴으로써, 최종 형성되는 게이트 산화막의 품질향상을 도모하고 있다.

여기서 상기 오존수는 케미컬 산화막(chemical oxide)을 성장시키기에 더욱 유용하나 이를 위해서는 오존를 생성시키고 불안정한 오존가스를 순수에 용해시켜야 하는 번거로움이 있으며 더욱이 오존이 순수로부터 해리되는 문제점이 있다.

즉, 종래의 오존수 생성장치를 살펴보면 오존수를 제공하기 위하여 오존가스 제너레이터와 이 순수 공급부 및 오존가스를 순수에 강제 용해시키기 위한 용해수단을 구비하여 오존수를 생성하여 이를 공정 배스(bath)로 공급하게 된다.

그런데, 상기한 종래의 구조는 생성된 오존가스를 강제로 순수에 용해시켜 공급하기 때문에 오존이 쉽게 순수에서 해리되는 문제점을 갖는다. 이러한 오준의 해리 문제는 오존 제너레이터와 공정 배스까지의 거리가 긴 경우 더욱 커지게 되며 실제 공정 배스 상에서는 오존의 농도가 현저히 줄어들어 케미컬 산화막의 균일도와 질을 저하시키게 된다.

또한, 오존이 쉽게 산소로 분해되어 공정 중에 미세한 거품을 발생시키게 되어 파티클의 원인이 될 수 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 오존의 해리를 최소화할 수 있도록 된 오존수 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 오존을 강제 용해한 오존수를 일정 온도로 냉각시키는 것을 그 요지로 한다.

이를 위해 본 발명은 O₃가스(이하, 오존가스로 칭한다)를 발생시키기 위한 제너레이터와, 상기 제너레이터로부터 공급되는 오존가스가 용해되는 순수를 공급하는 순수공급부, 오존가스를 순수에 용존시킨 오존수를 저온화시키는 쿨링부를 포함한다.

상기 쿨링부로부터 얻어지는 오존수는 공정상으로 순환되어 세정설비로 공급된다.

상기 쿨링부는 냉각수가 채워지고 내부에는 오존수가 진행되는 파이프라인이 설치되는 냉각통과, 상기 냉각통으로 연결되어 냉각수를 순환시키는 냉각라인, 냉각라인 상에 설치되어 오존수의 온도에 따라 냉각수를 공급하기 위한 냉각조를 포함한다.

여기서 쿨링부를 거쳐 공정상으로 투입되는 오존수의 온도는 15 - 20℃임이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존수 제조장치를 도시한 개략적인 도면이다.

상기한 도면은 오존수를 공급하는 오존수 제조장치가 세정설비에 연결된 상태를 예시하고 있는 데, 본 발명은 세정장치에 한정되지 않으며 오존수가 필요한 반도체 제조설비의 경우 모두 적용가능하다 할 것이다.

이하 설명에서는 세정장비를 참고하여 설명한다.

상기 도면에 의하면, 본 오존수 발생장치는 O₂ 가스에 고전압을 가하여 오존가스로 변환시켜주는 제너레이터(10)와, 상기 제너레이터(10)로부터 공급되는 오존가스가 용해되는 순수를 공급하는 순수공급부(20), 오존가스를 순수에 용존시킨 오존수를 세정설비(50)로 공급하는 공급라인(30) 상에 설치되어 공급되는 오존수를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위한 쿨링부를 포함하며, 상기 쿨링부는 냉각수가 채워지고 내부에는 오존수가 진행되는 파이프라인(41)이 설치되는 냉각통(40)과, 상기 냉각통(40)으로 연결되어 냉각수를 순환시키는 냉각라인(42), 냉각라인(42) 상에 설치되어 오존수의 온도에 따라 냉각수를 공급하기 위한 냉각조(43)를 포함한다.

상기 파이프라인(41)은 원형으로 연속적으로 감겨진 구조로 되어 있는 데, 이는 냉각통(40) 내에서 오존수의 머무는 시간을 최대로 연장시키기 위함이다. 그리고 상기 오존수가 흐르는 공급라인(30)은 상기 파이프라인(41) 입측과 출측에 각각 연결된다.

이에 따라 상기 오존수는 공급라인(30)을 따라 세정설비(50)로 공급되는 과정에서 쿨링부를 거치면서 일정 온도 이하로 냉각된 상태로 공급되게 된다.

여기서 상기 오존수는 순환 펌프(도시되지 않음)를 이용하여 순수를 순환시키면서, 상기 순환 라인의 일부에 부착된 제너레이터(10)를 사용하여 O₂ 가스로부터 발생시킨 오존가스를 순수에 녹이는 방법에 의하여 얻을 수 있다. 이 때, 상기 순수의 온도는 약 25℃정도를 유지하게 된다.

이렇게 만들어진 오존수는 공급라인(30)을 따라 상기 쿨링부의 냉각통(40) 내부를 파이프라인(41)을 따라 진행하는 과정에서 냉각통(40)에 채워진 냉각수에 의해 온도가 떨어지게 된다.

최종적으로 냉각통(40)을 빠져나와 세정설비(50)로 공급되는 오존수의 온도는 약 15 - 20℃를 유지하게 된다.

오존수의 온도가 낮아지면 오존 가스의 분해가 늦어지게 되어 오존수 내의 오존의 농도가 증가하는 경향이 있다. 온도가 15℃이하로 설정되는 경우에는 이와 같은 온도에 도달하기 위하여 많은 시간이 소요될 뿐더러 외부와 오존수와의 온도차에 의하여 배관 외부에 결로 현상이 나타나고, 약액을 순환시키는 펌프에 많은 부하가 걸리는 문제가 발생될 수 있다.

이하, 본 장치의 작용에 대해 게이트 산화막 전처리 공정을 참조하여 설명한다.

게이트 산화막 전처리 공정은 먼저, 임의의 산화막이 형성된 웨이퍼 기판의 표면으로 산화막 식각액을 공급하여 산화막을 식각하고, 산화막이 식각된 웨이퍼 기판의 표면으로 순수를 공급하여, 웨이퍼 기판의 표면을 1차 세정하게 된다.

그리고, 웨이퍼 기판의 표면으로 오존수를 공급하여 웨이퍼 기판의 표면에 케미컬 산화막을 성장시키고, 케미컬 산화막이 형성된 웨이퍼 기판의 표면으로 순수를 공급하여 웨이퍼 기판의 표면을 2차 세정하는 과정을 거치게 된다.

이때, 상기 케미컬 산화막을 성장시키기 위해 공급되는 오존수는 공급라인(30)을 따라 냉각통(40)으로 유입되고 이 냉각통(40)에서 일정온도 이하로 냉각된다.

상기 냉각통(40) 내의 냉각수는 냉각조(43)로부터 공급되며 상기 냉각조(43)는 냉각수의 온도를 체크하여 냉각통(40) 내의 온도가 상승되는 경우 냉각수를 순환시켜 온도를 낮추게 된다.

이렇게 냉각된 오존수는 공급라인(30)을 따라 세정설비(50)로 공급되어 언급한 바와 같이 게이트 산화막 전처리 공정으로 케미컬 산화막을 성장시키게 된다.

본 발명은 이상과 같이 상당히 획기적인 기능을 갖는 오전수 제조장치를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 오존수 제조장치에 의하면, 오존수를 냉각시킴으로써 순수에 대한 오존의 해리작용을 최소화하여 오존수의 농도를 균일하게 유지할 수 있게 된다.

이에 따라 오존을 순수에 충분히 용해시켜 케미컬 산화막의 균일성과 질을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 오존가스가 용이하게 산소로 분해되는 것을 방지함으로써 공정 중에 미세한 거품 형성을 막아 파티클 발생을 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존수 제조장치를 포함하는 반도체 제조설비를 도시한 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 제너레이터 20 : 공급부

30 : 공급라인 40 : 냉각통

41 : 파이프라인 42 : 냉각라인

43 : 냉각조

Claims (3)

1. O₂ 가스에 고전압을 가하여 오존가스로 변환시켜주는 제너레이터와, 상기 제너레이터로부터 공급되는 오존가스가 용해되는 순수를 공급하는 순수공급부, 오존가스를 순수에 용존시킨 오존수를 세정설비로 공급하는 공급라인 상에 설치되어 공급되는 오존수를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위한 쿨링부를 포함하여 오존수를 저온화시키도록 된 반도체 제조설비의 오존수 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 쿨링부는 냉각수가 채워지고 내부에는 오존수가 진행되는 파이프라인이 설치되는 냉각통과, 상기 냉각통으로 연결되어 냉각수를 순환시키는 냉각라인, 냉각라인 상에 설치되어 오존수의 온도에 따라 냉각수를 공급하기 위한 냉각조를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 오존수 제조장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각통을 빠져나와 세정설비로 공급되는 오존수의 온도는 약 15 - 20℃를 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 오존수 제조장치.