KR20060048607A - 액체가열장치, 세정장치, 및 세정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 순물 혹은 세정액을 오염시키는 일없이 효과적으로 가열하는 액체가열장치 및 액체의 가열방법과, 이 가열방법을 이용한 세정장치 및 세정방법을 제공하는 것이다.
순물을 저류한 밀폐상태인 순물조(槽)(5)의, 상방, 측방, 또는 하방 중 적어도 한쪽으로부터 마이크로파를 조사함으로써, 비 접촉으로 순물을 가열한다.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 온수제조장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 2는 제 1 실시예에 관한 온수제조장치에서의 액면검지센서를 다른 방식으로 변경한 예를 나타내는 개략도.
도 3은 제 1 실시예에 관한 온수제조장치 초크관의 구체적 구조를 나타내는 부분확대도.
도 4는 제 1 실시예에 관한 온수제조장치에 있어서, 공급배관 및 배수배관의 형상을 변화시킨 예를 나타내는 개략도.
도 5는 제 1 실시예에 관한 온수제조장치에 있어서, 도파관의 마이크로파 출구부근 단면을 나타내는 확대도.
도 6은 제 1 실시예에 관한 온수제조장치에 있어서, 도파관으로 기체를 도입시키는 예를 나타내는 단면도.
도 7은 순물조의 하면부 너머로 마이크로파를 조사할 경우의 제 1 실시예에 관한 온수제조장치를 나타내는 개략도.
도 8은 제 1 실시예에 관한 온수제조장치에 있어서, 도파관의 출구에 마이크 로파 산란용 교반기를 설치한 경우의 단면을 나타내는 확대도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 온수제조장치 및 세정장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 온수제조장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 관한 세정액 가열장치 및 세정장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 12는 순물을 가열하기 위한 종래의 온수제조장치를 나타내는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 마이크로파 발진기 2 : 마그네트론
3 : 전원 4 : 도파관
5 : 순물조(槽) 5a : 제 1 순물조
5b : 제 2 순물조 6 : 마이크로파 차단판
7 : 공급배관 8 : 배수배관
9 : 액면검지센서 10 : 온도측정센서
11 : 초크관 15 : 순물배관
16 : 배관 17 : 코팅
18 : 약품분위기 차단판 19 : 대류
20 : 교반기(stirrer) 21 : 세정장치
22 : 반사판 23 : 가열조
24 : 순환펌프 25 : 필터
26 : 순환라인 27 : 세정조
28 : 세정액 29 : 기체도입관
본 발명은, 가열된 세정액을 공급하기 위한 액체가열장치, 가열된 세정액으로 반도체기판 등의 세정물을 세정하기 위한 세정장치, 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것이다.
반도체제조공정에서는, 반도체기판 상에 부착된 미립자나 금속불순물에 의한 수율 저하가 종래의 큰 과제이다. 때문에 이들 미립자나 금속불순물을 제거하기 위해 세정액을 사용하여 반도체기판을 세정하는 공정은, 반도체장치의 제조에 있어서 불가결하며 중요한 공정이다.
반도체기판을 세정하기 위한 세정액으로서, 암모니아수 등의 알칼리계 약액, 황산이나 염산 등의 산계 약액, 과산화수소수나 오존수 등의 산화제계 약액, 및 순물 중에서 선택된 2 종 혹은 3 종의 약액을 소정의 혼합비율로 조합한 것이 일반적으로 사용된다. 또 이들 세정액을 가열기로 가열하여 세정액을 소정의 온도로 올림으로써 세정액의 세정효과를 올려, 보다 단시간에 효과적으로 미립자, 혹은 금속불순물에 의한 오염 제거가 일반적으로 실시된다.
세정액이나 약액을 가열하기 위한 가열장치나 순물을 가열하기 위한 온수제 조장치의 종래예가, 예를 들어 일특개평 05-190523호 공보나 일특개평 05-074755호 공보 등에 개시되었다. 이들 종래기술은, 세정액이나 약액, 또는 순물을 넣은 조에 투입식의 가열관을 설치하여 세정액이나 약액, 또는 순물을 가열하는 것으로, 주지의 방법이다.
세정액이나 약액, 또는 순물의 가열방법, 세정액이나 약액의 가열장치, 온수제조장치에 대한 종래기술의 일례로서, 특히 순물의 가열방법과 온수제조장치를, 이하 도면을 사용하여 설명한다. 또 약액이나 순물을 혼합한 후에 세정액을 가열하는 경우도 마찬가지의 구성이다.
도 12는 순물을 가열하기 위한 종래의 온수제조장치를 나타내는 개략도이다. 도 12에 나타내는 제 1 종래예에 관한 온수제조장치는, 순물을 저류할 수 있는 순물조(105)와, 순물을 순물조(105)에 공급하기 위한 공급배관(107)과, 순물을 배수하기 위한 배수배관(108)과, 순물조(105)의 상부에 설치된 덮개(114)와, 순물조(105) 내에 설치된 가열관(112)과, 케이블로 가열전원(103)에 접속되며, 가열관(112)의 내부에 설치된 가열선(113)과, 순물조(105) 내의 액면을 검지하기 위한 액면검지센서(109)와, 순물조(105) 내 순물의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서(110)를 구비한다.
도 12에 나타내는 종래의 온수제조장치에서는, 공급배관(107)으로부터 순물조(105)에 순물을 공급하여, 순물이 소정량 고인 시점에서 순물의 공급을 멈춘다. 이 때, 순물조(105) 내에 저류되는 순물을 액면검지센서(109)로 검지함으로써, 순물의 공급량을 조절한다. 여기서, 도 12에서 나타내는 액면검지센서(109)는, 질소 (N2)를 배관으로부터 분출하여, N2분출구가 순물에 잠겨 N2압이 변동하는 것을 감지함으로써 액면을 검지하는 방식이지만, 이 외에 정전용량에 의한 검지방식이나 광 산란에 의한 검지방식의 것이라도 된다.
순물조(105) 내에 순물이 소정량 고인 후, 가열전원(103)을 온으로 하여 가열선(113)을 가열하고, 가열관(112)을 통해 순물에 열을 전도시켜, 순물을 소정온도까지 가열한다. 가열선(113)은 순물과 직접 접촉하여 도통되는 것을 피하기 위해, 가열관(112) 안에 봉입된다. 가열선(113)으로는 니크롬선이나 칸탈선 등의 금속 저항선이 이용되며, 또 가열관(112)에는 오염이 발생하기 어려운 석영이 이용되는 일이 많다. 순물조(105) 내 순물의 온도는 온도측정센서(110)를 사용하여 측정한다.
순물조(105) 내 순물의 온도가 소정온도로 도달한 후는, 가열전원(103)의 출력을 제어하여, 순물조(105) 내의 온수가 소정온도를 유지하도록 제어한다. 세정액을 조합할 때에는, 배수배관(108)으로부터 순물을 배수하고, 별도 설치한 조합조 또는 세정조에 약액과 함께 가열된 순물을 넣어 세정액을 소정 혼합비율로 조합한다. 그 후, 이 세정액이 들어있는 세정조 내에 반도체기판을 넣어 소정시간 담금으로써 반도체기판을 세정한다.
또 그 밖의 종래기술(제 2 종래기술)로서, 예를 들어 일특개평 07-302778호 공보 등에 개시된 것도 있다. 이는 세정액이나 약액, 순물을 가열하는 방식으로서 할로겐램프 등의 적외선 조사장치를 이용하는 방식, 또는 적외선 조사장치를 구비 하는 가열장치이다. 이 가열장치는 도 12에 나타내는 가열장치에서, 가열하기 위한 가열선(113) 및 가열관(112)을 할로겐램프로 치환시킨 것으로, 그 밖의 구성은 도 12에 나타내는 종래의 가열장치와 마찬가지다.
또, 다른 종래기술(제 3 종래기술)로서, 예를 들어 일실개소 57-148846호 공보에 개시된 것도 있다. 이는 세정액이 흐르는 파이프의 외부로부터 마이크로파를 조사하여 세정액을 가열한다는 구성의 가열장치이다.
도 12에 나타낸 바와 같은, 순물조(105) 내에 가열관(112)으로 둘러싸인 가열선(113)을 넣는 방식의 가열장치에서는, 가열관(112)에 핀홀이 생겼을 경우, 가열관(112) 내로 순물이 침입되어 가열선(113)이 순물과 접촉함으로써, 가열선(113)의 금속재료 성분이 순물로 용출되거나, 또는 누전이나 이상가열이 발생하여 가열선(113)이나 가열관(112)이 파손된다는 문제가 있다. 또 가열선(113) 자체의 경시열화에 의해서도, 가열선(113)의 이상가열이나 단선에 의한 파손과, 이와 동시에 일어나는 가열관(112)의 파손이 생기는 경우가 있어, 가열선(113)과 순물이 접촉하여 가열선(113)의 금속재료 성분이 순물로 용출될 우려가 있다. 더불어, 가열선(113) 및 가열관(112)의 보수점검 시나 교환 시에는, 순물조(105)의 덮개(114)를 열고 작업할 필요가 있어, 작업이 번거로운데다가, 작업 시에 미립자나 금속의 오염물질이 순물조(105) 내로 혼입되거나, 신품 가열관(112)의 외면에 부착된 미립자나 금속 오염물질이 순물조(105) 내로 혼입될 우려가 있다.
또 할로겐램프 등의 적외선을 조사하는 제 2 종래기술에 관한 방식에서는, 순물조 내의 순물뿐만 아니라 주위의 공기 등 주변분위기까지 가열해버리므로, 발열효율이 저하된다는 문제가 있다. 또한 휘발되기 쉬운 약액을 취급하는 세정장치 내에 가열장치를 설치할 수 없어, 가열장치를 세정장치의 외부에 설치하게 되므로 공간절약이 불가능하다.
또 제 3 종래기술인, 세정액이 흐르는 파이프의 외주로부터 마이크로파를 조사시켜 세정액을 가열하는 방식에서는, 액이 유동적이므로, 실온에서 예를 들어 80℃ 정도의 고온까지 가열하기가 어려웠다. 이 방식에서, 반도체기판의 세정에 충분한 고온까지 가열하기 위해서는 세정액의 유량을 내리는 것을 생각할 수 있지만, 세정장치의 처리능력이 저하되므로 세정액의 유량을 줄이기는 어렵다. 또한 다른 수단으로서, 고출력의 마이크로파를 조사하는 것을 생각할 수 있지만, 고출력의 마이크로파 가열장치는 매우 고가이므로, 이를 채용하는 것은 실용상 어렵다.
이상으로부터, 본 발명은, 순물 혹은 세정액을 오염시키는 일없이 효과적으로 가열하는 액체가열장치 및 액체의 가열방법과, 이 가열방법을 이용한 세정장치 및 세정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 저류조에 저류된 액체에 저류조의 외부로부터 마이크로파를 조사하여, 액체를 비접촉으로 가열하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 액체가열장치는, 제 1 액체를 저류하기 위한 제 1 저류조와, 상기 제 1 저류조에 상기 제 1 액체를 공급하기 위한 공급로와, 상기 제 1 저류조로부터 상기 제 1 액체를 배출하기 위한 배수로와, 상기 제 1 액체를 가열할 수 있 는 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진기와, 상기 마이크로파를 상기 제 1 저류조까지 보내, 상기 제 1 저류조 너머로 상기 제 1 액체에 조사하기 위한 도파관과, 상기 제 1 저류조로부터 마이크로파가 누설되는 것을 방지하는 마이크로파 차단부재를 구비한다.
이로써, 제 1 액체를 가열기와 접촉시키는 일없이 가열할 수 있으므로, 가열기 등의 열전도형 가열기를 이용하는 경우에 비해 가열기로부터의 오염물질 혼입을 방지할 수 있어, 높은 효율로 제 1 액체를 가열할 수 있다. 또 마이크로파를 인가하는 순간부터 가열을 개시할 수 있으며, 마이크로파의 인가를 정지하는 순간부터 가열을 정지할 수 있으므로, 열전도식의 가열방법에 비해 응답성 좋게 가열할 수 있다. 또한 비접촉으로 제 1 액체를 가열할 수 있으므로, 제 1 저류조를 밀폐구조로 할 수 있어, 제 1 액체의 오염 위험확률을 더욱 작게 할 수 있다. 또 적외선램프를 이용하는 방법 등에 비해 제 1 저류조 주변에서의 발열이 저감되므로, 반도체기판의 세정장치 내에 설치하는 것도 가능하다. 따라서 본 발명의 액체가열장치를 이용하면, 세정장치의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.
상기 공급로와 상기 제 1 저류조와의 접속부, 및 상기 배수로와 상기 제 1 저류조와의 접속부 중 적어도 한쪽에 설치되며, 상기 마이크로파의 누설을 방지하는 초크관을 추가로 구비함으로써, 공급로 또는 배수로로부터 누설되는 마이크로파를 저감할 수 있다.
상기 공급로 및 상기 배수로 중 적어도 한쪽은, 상기 제 1 저류조와의 접속부에서 복수의 분기로를 가지며, 상기 복수 분기로의 각 지름은, 상기 마이크로파 파장의 1/4 이하임으로써, 공급로 또는 배수로로부터의 마이크로파 누설을 방지할 수 있다.
상기 도파관의 마이크로파 조사구에 설치되며, 내약품성 재료로 이루어지고, 약품이 상기 도파관으로 침입하는 것을 방지하는 약품침입 방지수단을 추가로 구비함으로써, 기화된 약품이 도파관을 통해 마이크로파 발진기까지 달하는 것을 방지하여, 마이크로파 발진기의 고장을 방지할 수 있다.
상기 도파관의 마이크로파 조사구에 설치되며, 상기 제 1 저류조에 조사하는 상기 마이크로파를 산란시키기 위한 교반기를 추가로 구비함으로써, 보다 광범위하게 마이크로파를 조사할 수 있으므로, 효율적으로 액체를 가열할 수 있게 된다.
상기 도파관의 내측 면 및 외측 면은 내약품성 물질로 피복됨으로써, 약액에 의해 도파관의 내측 면 및 외측 면이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
상기 마이크로파 차단부재는, 내약품성 물질로 피복됨으로써, 마이크로파 차단부재가 약액에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도파관에 기체도입관이 설치되며, 상기 기체도입관으로부터 기체를 도입하여 상기 도파관 내부를 양압으로 함으로써, 기화된 약품이 상기 도파관의 접속부 틈새로부터 상기 도파관 내부로 침임하는 것을 방지할 수 있어, 기화된 약품에 의한 도파관의 부식이나 마이크로파 발진기의 고장을 방지할 수 있다.
상기 기체도입관으로부터 도입시키는 기체로서, 불활성가스를 이용하는 것이 바람직하다.
제 2 액체를 저류하기 위한 제 2 저류조와, 상기 도파관으로부터 분기되며, 상기 마이크로파 발진기에서 발진된 상기 마이크로파를 상기 제 2 저류조까지 보내, 상기 제 2 저류조 너머로 상기 제 2 액체에 조사하기 위한 분기도파관과, 상기 도파관과 상기 분기도파관과의 분기부분에 배치되며, 상기 마이크로파를 반사시키는 재료로 구성된 가동식 마이크로파 반사부재를 추가로 구비함으로써, 제 1 저류조에서 가열을 실시하지 않는 기간에 마이크로파를 이용하여 제 2 저류조를 가열할 수 있으므로, 효율적으로 액체의 가열을 실시할 수 있다. 또 도파관을 수십m까지 연장해도 마이크로파를 감쇠시키는 일없이 도파할 수 있으므로, 다른 가열방식의 가열장치보다 복수의 저류조를 갖는 세정장치와 조합하여 이용하는데 적합하다.
상기 도파관은, 금속재료로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 마이크로파 차단부재는, 금속재료로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 저류조는, 불소계 수지 또는 석영으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 약품 차단판은, 불소계 수지로 구성되는 것이 특히 바람직하다.
상기 도파관은, 상기 저류조의 하면에 접속됨으로써, 대류에 의해 제 1 액체가 교반되면서 가열되므로, 제 1 액체를 고르게 가열할 수 있다. 따라서 제 1 액체의 온도분포를 균일화할 수 있다.
본 발명의 세정장치는, 액체를 가열하기 위한 액체가열기와, 세정액을 저류하기 위한 세정조를 갖는 세정기를 구비하는 세정장치이며, 상기 액체가열기는, 상기 세정기 내에 배치되고, 액체를 저류하기 위한 저류조와, 상기 저류조에 상기 액체를 공급하기 위한 공급로와, 상기 저류조로부터 상기 액체를 배출하기 위한 배수로와, 상기 액체를 가열할 수 있는 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진기와, 상기 마이크로파를 상기 저류조까지 보내, 상기 저류조 너머로 상기 액체에 조사하기 위한 도파관을 갖는다.
이로써, 액체를 가열기와 접촉시키는 일없이 가열할 수 있으므로, 가열기 등의 열전도형 가열기를 이용하는 경우에 비해 가열기로부터의 오염물질 혼입을 방지할 수 있어, 높은 효율로 액체를 가열할 수 있다. 따라서, 예를 들어 반도체기판 등을, 가열한 세정액을 이용하여 세정할 수 있다. 또 마이크로파를 인가한 순간부터 가열을 개시할 수 있으며, 마이크로파의 인가를 정지한 순간부터 가열을 정지할 수 있으므로, 열전도식의 가열방법에 비해 응답성 좋게 가열할 수 있다. 또한 마이크로파 발진기나 그 전원 등이 세정기의 외부에 배치돼있을 경우에는, 세정장치의 배치에 대한 자유도가 향상된다.
또 상기 액체가열기 전체가 상기 세정기 내에 배치되면, 세정장치의 소형화가 가능하므로, 바람직하다.
상기 저류조에 저류되는 상기 액체는, 순물, 약액, 상기 세정액 중에서 선택된 1 종류임으로써, 여러 가지 방식에 의해 가열된 세정액을 작성할 수 있다. 예를 들어, 가열한 순물을 약액과 혼합하여 세정액을 조제하거나, 미리 조제한 세정액을 가열하거나 할 수 있다.
상기 세정조에 접속되고, 상기 세정조 내의 상기 세정액을 순환시키기 위한 순환라인을 추가로 구비하며, 상기 저류조는 상기 순환라인 상에 설치되는 동시에, 상기 순환라인에 의해 순환되는 상기 세정액을 저류함으로써, 순환라인 중에서 액체를 가열하는 방식에 비해 액체의 유속이 저하되므로, 액체의 가열을 효율적으로 실시할 수 있다. 이로써, 마이크로파 발진기의 출력을 비교적 작게 할 수 있어, 반도체기판의 세정설비에 필요한 비용을 저감할 수 있다.
본 발명의 세정방법은, 액체를 저류하기 위한 저류조와, 세정액을 저류하기 위한 세정조를 갖는 세정기와, 상기 액체를 가열할 수 있는 제 1 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진기와, 상기 제 1 마이크로파를 상기 저류조까지 보내, 상기 저류조 너머로 상기 액체에 조사하기 위한 도파관을 구비하는 세정장치를 이용한 세정방법이며, 상기 저류조에 상기 액체를 저류하는 공정(a)과, 상기 저류조 내의 상기 액체에 상기 제 1 마이크로파를 조사하여 가열하는 공정(b)과, 상기 공정(b)에서 가열한 상기 액체를 상기 세정조로 보내는 공정(c)과, 상기 세정조에 상기 액체를 포함하는 상기 세정액을 저류하여, 대상물의 세정을 실시하는 공정(d)을 구비한다.
이 방법에 의해, 액체를 가열기와 접촉시키는 일없이 가열할 수 있으므로, 가열기 등의 열전도형 가열기를 이용하는 경우에 비해 가열기로부터의 오염물질 혼입을 방지할 수 있어 높은 효율로 액체를 가열할 수 있다.
순환라인에 저류조를 설치할 경우, 세정조로부터 공급되는 세정액은 이미 원하는 처리온도로 설정돼있으므로, 비교적 저가의 마이크로파 발진기를 이용하여 효과적으로 가열한 세정액을 공급할 수 있다.
세정조 앞에 저류조를 설치할 경우, 상기 세정장치는 제 1 조합조를 추가로 구비하며, 상기 공정(a) 전에, 상기 세정액을 상기 제 1 조합조에서 조합하여, 상기 세정액을 상기 저류조로 보내는 공정을 추가로 구비해도 된다.
또는 상기 공정(a)에서, 순물과 약액을 상기 저류조에 공급하는 공정을 추가로 구비한다면, 저류조 내에서는 세정으로 이용하는 세정액 자체를 원하는 온도로 가열할 수 있으므로, 세정액의 온도제어를 고 정밀도로 실시할 수 있다.
이 경우, 상기 세정장치는 제 1 조합조를 추가로 구비하며, 상기 공정(a) 전에, 상기 세정액을 상기 제 1 조합조에서 조합하여, 상기 세정액을 상기 저류조로 보내는 공정을 추가로 구비해도 된다.
상기 저류조에 저류되는 상기 액체는 순물이며, 상기 공정(c)과 상기 공정(d) 사이에, 상기 세정조 내에서 상기 순물과 약액을 혼합하여 상기 세정액을 조합하는 공정(e)을 추가로 구비해도 된다.
상기 세정장치는 제 2 조합조를 추가로 구비하며, 상기 저류조에 저류되는 상기 액체는 순물이고, 상기 공정(b) 다음에, 가열한 상기 순물을 상기 제 2 조합조로 보내는 공정(f)과 상기 제 2 조합조 내에서 상기 순물과 약액을 혼합하여 상기 세정액을 조합하는 공정(g)과, 상기 공정(g)에서 조합된 상기 세정액을 상기 세정조로 보내는 공정(h)을 추가로 구비해도 된다.
상기 공정(b)에서는, 상기 제 1 마이크로파와 주파수가 다른 제 2 마이크로파를 상기 저류조 내의 상기 액체에 조사함으로써, 대용량의 액체를 가열하거나, 액체를 고속으로 가열하거나 할 수 있다. 또 제 1 마이크로파와 제 2 마이크로파의 주파수를 다르게 함으로써, 2 개의 마이크로파가 서로 상쇄되는 것이 방지된다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다.
(실시예)
본 발명의 액체가열장치(온수 제조장치/세정액 가열장치), 세정장치 또는 세정방법은, 저류조에 저류된 액체를 마이크로파를 이용하여 간접적으로 가열하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 각 실시예에 관한 액체가열장치(온수 제조장치) 및 세정장치 또는 세정방법에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 온수제조장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 이 온수제조장치는, 예를 들어 고온의 반도체장치용 세정액을 조제하기 위한 온수의 제조에 사용된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 온수제조장치(액체가열장치)는, 순물(액체)을 저류하기 위한 순물조(저류조)(5)와, 순물을 순물조(5)에 공급하기 위한 공급배관(공급로)(7)과, 순물을 배수시키기 위한 배수배관(배수로)(8)과, 전원(3)과, 케이블에 의해 전원(3)에 접속되어, 마이크로파를 발진하는 마그네트론(2)을 갖는 마이크로파 발진기(1)와, 마이크로파 발진기(1)로부터 발진된 마이크로파를 보내 순물조(5)를 조사하는 도파관(4)과, 순물조(5)의 전체 면을 둘러싸고, 마이크로파의 누설을 방지하기 위한 마이크로파 차단판(마이크로파 차단부재)(6)과, 순물조(5) 내의 액면을 검지하기 위한 액면검지센서(9)와, 순물조(5) 내 순물의 온도를 측정하기 위한 온도측정센서(10)와, 공급배관(7)과 순물조(5)와의 접속부 및 배수배관(8)과 순물조(5)와의 접속부에 설치되어, 마이크로파의 누설을 방지하기 위한 초크관(11)을 구비한다. 장치를 구성하는 각 부분의 기능이나 상세한 구조는 이하, 순차 설명하기로 한다.
온수를 제조할 때에는, 도 1에 나타내는 순물조(5)에, 공급배관(7)으로부터 순물을 공급하고, 순물조(5) 내에 고이는 순물을 액면검지센서(9)로 검지하여, 순물이 소정량 저류되면, 순물의 공급을 정지한다. 액면검지센서(9)는, 질소(N2)를 분출하는 배관을 가지며, 배관의 질소분출구가 순물에 잠길 때에 질소압이 변동하는 것을 감지함으로써, 액면을 검지하는 방식을 채용한다. 이 질소배관부로부터의 마이크로파 누설을 방지하기 위해, 이 질소배관 지름은 마이크로파 파장의 4/1 이하로 하는 것이 바람직하다. 마이크로파는 법규제(2.4∼2.5㎓)범위 내인 2.45㎓(파장 12㎝)를 일반적으로 사용하므로, 질소배관 지름은 3㎝ 이하로 한다.
도 2는 본 실시예의 온수제조장치에서 액면검지센서를 다른 방식으로 변경한 예를 나타내는 개략도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 질소분출식 대신에 정전용량에 의한 검지방법이나 광 산란에 의한 검지방식의 액면검지센서를 설치해도 된다. 이 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 마이크로파에 의한 영향을 피할 목적에서, 순물조(5)로부터 액면검지를 위한 순물배관(15)을 마이크로파 차단판(6)의 바깥으로 인출시키고, 거기서 정전용량방식이나 광 산란방식의 액면검지센서를 장착시켜 액면검지하면 된다.
또 순물조(5)에 접속된 공급배관(7)이나 배수배관(8)은, 보다 단시간에 순물조 내의 순물을 저류하거나 배출시키거나 하기 위해 통상 수십 L/min의 유량이 필요한 점에서, 그 배관 지름이 대구경화 된다. 따라서 이들 배관의 직경을, 마이크 로파의 차단이 가능한 크기인 마이크로파 파장의 4/1 이하로 하기는 어렵다. 이 때문에 본 실시예의 온수제조장치에서는, 공급배관(7)이나 배수배관(8)으로부터의 마이크로파 누설을 저감시키기 위해, 초크관(11)을 배치하여 공급배관(7)이나 배수배관(8)으로 진입하는 마이크로파를 반사시켜, 마이크로파의 누설을 저감시킨다.
도 3은 초크관(11)의 구체적 구조를 나타내는 부분확대도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 초크관(11)은 마이크로파를 반사시키는 금속 등의 재료로 구성되며, 관벽의 단부가 안쪽(공급배관(7)에 접하는 쪽)으로 꺾여 들어간 형상을 갖는다. 이 구조에 의해, 공급배관(7) 또는 배수배관(8)을 통해 초크관(11)으로 누설된 마이크로파가 초크관(11)의 절곡부분에서 순물조(5)의 방향으로 반사되므로, 마이크로파가 외부로 누설되기 어려워진다.
도 4는 본 실시예의 온수제조장치에서, 공급배관 및 배수배관의 형상을 변화시킨 예를 나타내는 개략도이다. 공급배관(7)이나 배수배관(8)으로부터의 마이크로파 누설을 보다 완전하게 차단하기 위해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 공급배관(7)이나 배수배관(8)을 순물조(5)에 접속시키는 직전에 적어도 2 개 이상의 배관(16)으로 분기시켜, 이 분기된 배관(16)의 배관지름을, 순물조(5)에 조사되는 마이크로파 파장의 4/1 이하로 해도 된다. 순물조(5)에 복수의 분기된 배관(16)을 접속함으로써, 충분한 순물의 공급량 및 배수량을 확보하면서 마이크로파의 누설을 보다 완전하게 차단할 수 있다.
순물조(5) 내에 순물을 소정량 저류한 후, 전원(3)을 온으로 하고 마이크로파 발진기(1)를 동작시켜, 마그네트론(2)으로부터 마이크로파를 발진시킨다. 발진 된 마이크로파는 도파관(4) 내를 반사되면서 진행하여, 도파관(4)의 출구로부터 순물조(5)로 조사된다. 조사된 마이크로파는 순물조(5)를 투과하여 순물로 흡수되어 순물의 물분자를 진동시킨다. 그 결과, 순물은 가열된다. 순물조(5) 내 순물의 온도는 온도측정센서(10)를 사용해 측정된다. 순물조(5)는, 순물조(5)로부터 외부로의 마이크로파 누설을 방지하기 위해, 그 전체 면이 마이크로파 차단판(6)으로 둘러싸인다.
도파관(4)은, 마이크로파를 투과도 흡수도 하지 않고, 반사시키는 재료로 구성된다. 마이크로파 차단판(6)도 도파관(4)과 마찬가지로, 마이크로파를 투과시키지 않고, 반사시키는 재료로 구성된다. 일반적으로 마이크로파를 반사시키는 재료로는 금속재료가 이용되지만, 도파관(4)이나 마이크로파 차단판(6)의 구성재료로는 알루미늄이나 구리를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 단, 온수제조장치를 반도체장치의 세정장치 내에 설치할 경우, 금속재료를 사용하면, 세정장치 내의 약품분위기에 의해 금속재료가 부식될 우려가 있다. 이 때문에 도 5에 나타내는 바와 같이, 도파관(4)이나 마이크로파 차단판(6)의 안팎 양면에 마이크로파를 투과시키며 내약품성이 있는 재료로 이루어지는 코팅(17)을 실시함으로써, 금속재료의 부식을 방지할 수 있다.
여기서 도 5는 본 실시예의 온수제조장치에서, 순물조(5)에 순물이 저류된 상태에서의 도파관(4)의 마이크로파 출구부근 단면을 나타내는 확대도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 도파관(4)의 내부 혹은 도파관(4)의 마이크로파 출구면에, 마이크로파를 투과시키며 내약품성이 있는 재료로 이루어지는 약품분위기 차단판(약 품차단판)(18)이 설치된다. 이로써, 세정장치 내에서 기화된 약품이 도파관(4)을 통해 마그네트론(2)으로까지 확산되어, 마그네트론(2)이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 상술한 코팅(17)이나 약품분위기 차단판(18)에 적합한, 마이크로파를 투과시키며 내약품성이 있는 재료로는, 예를 들어 불소계수지(PFA나 PTFE 등)가 있다. 그리고 도 5에 나타내는 바와 같이, 도파관(4)의 마이크로파 출구는 순물조(5)의 벽면에 접해있을 필요는 없지만, 마이크로파의 누설을 방지하기 위해 약품분위기 차단판(18)의 안쪽(순물조(5)에 가까운 쪽)에 있을 필요가 있다.
또 세정장치 내의 약품분위기가 도파관(4) 내로 침입하는 것을 방지하는 방법으로서, 도 6에 나타내는 바와 같이 마이크로파 파장의 1/4 이하인 배관지름으로 한 기체도입관(29)을 도파관(4)에 설치하고, 이 기체도입관(29)으로부터 공기 등 기체를 도입하여 도파관(4) 내를 양압으로 함으로써, 더 효과적으로 약품분위기의 도파관(4) 내로의 침입을 방지하는 것이 가능하다. 도파관(4) 내로 도입시키는 기체는 1L/min 정도의 유량으로 충분하며, 이로써 도파관(4) 접속부 등의 틈새로부터 기체가 빠지므로, 이 틈새로부터의 약품분위기 침입을 방지할 수 있다. 그리고 도파관(4) 외측 면에의 내약품성 코팅에 비해, 도파관(4) 내측 면에 내약품성 코팅을 하기는 비교적 어려운 작업이기는 하지만, 이 도파관(4) 내로 기체를 도입시키는 방법을 이용하면 도파관(4) 내로 약품분위기가 침입하는 일이 거의 없어지므로, 도파관(4) 내측 면에의 내약품성 코팅은 실시하지 않아도 상관없다.
또 기체도입관(29)으로 도입시키는 기체로서, 질소 등의 불활성가스를 이용하면, 도파관(4) 내부나, 마그네트론(2)을 약품분위기에 노출되지 않도록 할 뿐만 아니라, 도입하는 기체에 의한 도파관(4) 내부의 부식 방지도 가능해지므로, 도파관(4)에 적용하는 금속의 선택 폭이 넓어진다.
마이크로파 차단판(6)은 판 형상으로 해도 되지만, 도 1에 나타낸 바와 같이 펀칭형상으로 하면 순물조(5) 내부의 양상을 눈으로 볼 수 있게 되므로, 보다 바람직하다. 단, 이 경우, 펀칭의 지름은 마이크로파를 차단할 수 있는 마이크로파 파장의 4/1 이하 크기로 한다.
또 순물조(5)의 재료로는, 마이크로파를 투과시키며, 내부에 저류하는 액체를 오염시키는 일이 없는 재료를 채용한다. 이는, 반도체장치의 세정액을 조제하기 위해서는 매우 높은 순도의 순물이 필요하기 때문이다. 순물조(5)의 대표적인 재료로는, 석영이나 불소계수지(PFA나 PTFE 등)을 들 수 있다. 어느 재료도 마이크로파는 투과되지만, 순물조(5)의 재료로서 석영을 사용하면 순물뿐만이 아닌 불산을 제외한 거의 모든 산이나 알칼리의 세정액을 사용할 수 있으며, 그 투명성으로 순물조(5) 내부의 상태를 눈으로 확인할 수 있는데 반해, 순물조(5)에 불소계수지를 사용하면 불산을 포함한 거의 모든 산이나 알칼리의 세정액을 사용할 수 있는 등, 각각의 특징이 다르므로 사용목적에 따라 순물조(5)의 재료를 선택하면 된다.
순물조(5)의 상면부는 공급배관(7)이나 각종 센서류를 통과시키기 위한 구멍을 제외하고 밀폐된 구조로 한다. 밀폐구조로 하기 위해서는, 덮개를 배치해도 되며, 상면부에 관통구멍을 낸 상태에서 배관이나 센서와의 접촉부를 용접해도 된다. 또 도파관(4)의 출구는 순물조(5)의 상면부 혹은 측면부 또는 하면부 중 적어도 1 개의 근방에 설치된다. 이로써, 순물조(5)의 상면부, 혹은 측면부, 또는 하면부 중 적어도 1 개의 면부분을 개재하고 그 너머로 마이크로파를 조사함으로써, 순물조(5) 내의 순물을 비접촉 가열한다.
도 7은 순물조의 하면부 너머로 마이크로파를 조사할 경우 본 실시예의 온수제조장치를 나타내는 개략도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 순물조(5)의 하면부 너머로 마이크로파를 조사하면, 하면부 부근의 순물이 가열에 의해 비중이 작아져 순물조(5)의 위쪽으로 이동하므로, 자동적으로 순물조(5) 내에 순물의 대류(19)가 발생하여, 균일하게 순물조(5) 내 순물의 가온이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 이 밖에, 도파관(4)을 복수 설치하여 순물조(5)의 2 개 이상 부분 너머로 마이크로파를 조사할 수도 있다. 이 구성은 순물조(5)의 용량이 클 경우나 고속으로 온수를 제고하고자 할 경우에 특히 효과적이며, 예를 들어 2 개 이상의 방향으로부터 마이크로파를 조사할 경우, 마이크로파의 주파수를 2.44㎓와 2.46㎓로 한다. 여기서 서로 다른 주파수의 마이크로파를 사용하는 것은, 복수의 마이크로파가 서로의 간섭에 의해 상쇄되는 것을 방지하기 위해서이다.
또 도 8은 본 실시예의 온수제조장치에서, 도파관(4)의 출구에 마이크로파 산란용 교반기를 설치한 경우의 단면을 나타내는 확대도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 도파관(4)의 출구에는, 마이크로파를 산란시키기 위한 교반기(20)를 설치해도 된다. 이 교반기(20)는, 마이크로파를 반사시키는 알루미늄, SUS(Stainless Used Steel), 구리 등의 재료로 구성되며, 축을 중심으로 하여 회전할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 도파관(4)의 출구로부터 나오는 마이크로파가 교반기(20)에 의해 산란되어 순물조(5) 내의 순물에 조사된다. 그 결과, 가열되는 순물의 영역이 넓어지고, 보다 균일하게 순물조(5) 내의 순물을 가온하는 것이 가능해진다. 그리고 도 8에서는 교반기(20)의 회전축이 도파관(4)의 중심선 상에 있는 예를 나타내지만, 교반기(20)의 회전축을 도파관(4)의 중심에서 벗어나게 해도 된다. 이로써 교반기(20)의 조작이 용이해진다.
8인치 크기의 반도체기판을 세정하기 위한 세정장치에서는, 일반적으로 35L 정도의 세정액 양이 요구되는 점에서, 온수를 제조하기 위한 순물조(5)도 약 35L의 순물을 가열하게 된다. 또 일반적으로 세정액은 70℃ 정도의 온도로 가열한 것을 사용한다. 이 점에서, 세정액을 조합하기 위한 온수로는 약 80∼85℃의 것이 필요하다. 예를 들어 순물을 실온(25℃)에서 85℃까지 가열하기 위해서는, 60℃(=85-25)의 온도를 상승시키게 되므로, 4.18cal/g℃×60℃×35000g=8778kcal의 열량을 부여할 필요가 있다. 이를 30 분으로 가열하고자 할 경우, 8778kcal/(30×60sec)=4.88kW로 산출할 수 있으며, 이 경우의 온수 제조에 필요한 마이크로파 발진기(1) 및 마그네트론(2)은 그 출력이 4.88kW 이상의 것, 예를 들어 6kW 제품을 구할 수가 있다. 수식으로 기술하면 다음 식으로 표시된다.
P=4.18×W×C×ΔT/t [Watt]
P : 온수제조에 필요한 마그네트론 출력,
W : 순물중량 [g], C : 순물의 비열 [cal/g℃],
ΔT : 승온온도 [℃], t : 승온시간 [sec]
순물조(5) 내 순물의 온도가 소정온도로 도달한 후는, 마이크로파 발진기(1)의 출력을 제어하여, 순물조(5) 내의 온수가 소정온도를 유지하도록 제어한다. 예 를 들어 35L의 온수를, 최대 0.5℃를 60sec 간격으로 온도제어하기 위해서는 1.2kW의 출력으로 산출되며, 6kW 제품을 사용할 경우, 1.2kW/6kW=20%의 출력으로 충분히 온도제어가 가능함을 알 수 있다.
소정 온도로 가열한 온수를 이용하여 따뜻한 세정액을 조제할 경우에는, 배수배관(8)으로부터 배출된 온수를 별도 설치한 조합조 또는 세정조에 약액과 함께 넣어, 소정 혼합비율로 혼합한다. 그 후, 이 세정액이 들어있는 세정조 내에 반도체기판을 넣어, 소정시간 담금으로써 반도체기판을 세정한다.
이상, 도 1∼도 8에 나타낸 본 실시예의 온수제조장치에서는, 순물을 저류한 수조에 마이크로파를 조사하고 순물을 가열하여 온수를 제조함으로써, 열전도방식을 사용하지 않아도 비접촉으로 순물 중의 물분자를 직접 가열하므로, 가열기로부터의 금속오염물질 혼입을 방지할 수 있으며, 또 가열효율을 종래의 방법보다 높일 수 있다. 또 적외선램프를 이용하는 경우에 비해 순물조(5) 주변의 발열을 저감할 수 있는 점에서, 순물조(5) 또는 순물조(5)를 포함한 온수제조장치 전체를 반도체기판의 세정장치 내에 내장시키는 것이 가능해진다. 이로써, 본 실시예의 온수제조장치에 의하면, 세정장치 전체의 면적 절약을 도모할 수 있다.
또 본 실시예의 온수제조장치에서는, 마이크로파의 순간기동·순간정지 등의 조작을 행할 수 있으므로, 열전도를 이용하는 가열방식의 가열장치에 비해 응답성 좋게 가열할 수 있어, 온도 제어성을 높일 수 있다. 또한 마그네트론의 보수점검이나 교환 시에 순물조를 개방할 필요가 없으므로, 작업이 용이해지며 또 작업에 의한 요염물질 혼입을 방지하는 것이 가능해진다.
그리고 본 실시예에서는 순물을 가열하여 온수를 제조하는 경우에 대하여 설명했지만, 이와 마찬가지의 구성을 이용하여 조합조에 저류된 조합완료 세정액을 가열하는 것도 가능하다. 또 본 실시예의 순물조에서 가열한 후의 순물을 조합조에서 약액이나 복수 종류의 세정액과 혼합하여 세정액을 조제한 후 그 세정액을 세정조로 공급해도 된다.
여기서, 세정장치에서는, 가열된 세정액을 얻는 방법으로서, 가열한 순물에 약액을 혼합하는 방법, 순물에 약액을 혼합하여 세정액을 조합한 후에 이 세정액을 가열하는 방법, 가열한 순물에 가열된 약액을 혼합하여 세정액을 조합하는 방법 등이 있다. 이상 설명한, 마이크로파에 의해 비접촉으로 액체를 가열하는 장치구성은, 약액, 세정액, 순물의 어느 것을 가열하는 경우에도 응용할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 세정장치 및 온수제조장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 9에 나타내는 온수제조장치는, 도 1에 나타낸 제 1 실시예의 온수제조장치와 동일한 것이지만, 마이크로파 발진기(1) 및 전원(3)과 도파관(4)의 일부가 반도체장치를 세정하기 위한 세정장치(21)의 외부에 장착되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 실시예의 온수제조장치는, 순물조(5)와, 전원(3)과, 케이블에 의해 전원(3)에 접속되며, 마이크로파를 발진하는 마그네트론(2)을 갖는 마이크로파 발진기(1)와, 마이크로파 발진기(1)로부터 발진된 마이크로파를 보내 순물조(5)를 조사하는 도파관(4)과, 순물조(5)의 전체 면을 둘러싸며, 마이크로파의 누설을 방지 하기 위한 마이크로파 차단판(6)을 구비한다. 여기서 공급배관(7)과, 배수배관(8), 액면검지센서(9), 온도측정센서(10) 및 초크관(11) 등의 부재는 도시를 생략한다.
본 실시예의 온수제조장치에서, 순물조(5)와 마이크로파 차단판(6)은 세정장치(21) 내에 설치되며, 마그네트론(2)을 갖는 마이크로파 발진기(1)와 전원(3)은 세정장치(21)의 바깥에 설치된다. 마이크로파 발진기(1)(마그네트론(2))와 순물조(5)는 도파관(4)으로 접속된다.
순물조(5)에 저류한 순물을 가열할 때는, 세정장치(21)의 밖에 설치한 전원(3)을 온으로 하고, 마이크로파 발진기(1)를 동작시켜 마그네트론(2)으로부터 마이크로파를 발진시킨다. 그러면, 마이크로파는 도파관(4) 내를 통해 세정장치(21) 내에 설치한 순물조(5)까지 공급되어, 순물조(5) 내의 순물을 향해 조사된다. 이로써 순물은 비접촉 가열된다. 그 밖의 기본적인 동작은 본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지이다.
이상과 같이 본 실시예의 온수제조장치 및 세정장치에서는, 순물조(5)와 마이크로파 차단판(6)을 세정장치(21) 내에 설치하고, 마그네트론(2)을 갖는 마이크로파 발진기(1)와 전원(3)을 세정장치(21)의 밖에 설치하며, 마이크로파 발진기(1)와 순물조(5)를 도파관으로 연결한다. 이로써, 필요 최소한의 부재만이 세정장치(21) 내에 설치되게 되어, 세정장치(21) 자체를 소형화할 수 있으며, 세정장치(21)를 청정실 내에 설치할 때의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
(제 3 실시예)
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 온수제조장치의 일례를 나타내는 개 략도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이 본 실시예의 온수제조장치는 제 1 순물조(5a)와 제 2 순물조(5b)와, 전원(3)과, 케이블에 의해 전원(3)에 접속되어, 마이크로파를 발진하는 마그네트론(2)을 갖는 마이크로파 발진기(1)와, 마이크로파 발진기(1)로부터 발진된 마이크로파를 보내 제 1 순물조(5a) 및 제 2 순물조(5b)를 조사하는 도파관(4)과, 도파관(4)의 분기부분 내에 설치되어, 마이크로파를 반사시키는 재료로 이루어지는 반사판(마이크로파 반사부재)(22)과, 제 1 순물조(5a) 및 제 2 순물조(5b)의 전체 면을 둘러싸고, 마이크로파의 누설을 방지하기 위한 마이크로파 차단판(6)을 구비한다. 본 실시예의 온수제조장치는, 1 기의 마그네트론(2)에서 생성한 마이크로파를 2 개 이상의 순물조에 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 온수제조장치에서, 제 1 순물조(5a)에 저류한 순물을 가열하기 위해서는, 전원(3)을 온으로 하고, 마이크로파 발진기(1)를 동작시켜 마그네트론(2)으로부터 마이크로파를 발진시킨다. 이어서, 도파관(4) 내에 설치한 반사판(22)을 제 1 순물조(5a) 쪽과 반대방향으로 반전시킴으로써, 마이크로파를 반사시켜 제 1 순물조(5a)를 향해 마이크로파를 보낸다. 그러면, 제 1 순물조(5a) 쪽 도파관(4)의 출구로부터, 제 1 순물조(5a)를 향해 조사되어, 제 1 순물조(5a) 내의 순물을 비접촉으로 가열할 수 있다.
제 1 순물조(5a) 내의 순물이 소정온도로 가열된 후, 제 2 순물조(5b)에 고인 순물을 가열하기 위해, 도파관(4) 내에 설치한 반사판(22)을 제 2 순물조(5b) 쪽과 반대방향으로 반전시킨다. 이로써, 반사판(22)에서 반사되는 마이크로파의 송 파방향이 절환되어, 제 2 순물조(5b)를 향해 송파되게 된다. 그러면, 마이크로파는 제 2 순물조(5b)에 면한 도파관(4)의 출구로부터 제 2 순물조(5b)를 향해 조사되게 되어, 제 2 순물조(5b) 내의 순물은 비접촉으로 가열된다.
제 2 순물조(5b) 내 순물의 가열 중에 있어서도, 제 1 순물조(5a) 내 온수의 온도를 제어하기 위해, 도파관(4) 내에 설치한 반사판(22)을 필요에 따라 동작시켜, 제 1 순물조(5a)를 향해 마이크로파를 조사한다. 이와 같이 하여 마이크로파의 진행방향을 절환하면서 조사함으로써, 제 1 순물조(5a)와 제 2 순물조(5b)를 동시 또는 시간차를 두고 가열하거나, 동시에 온도제어하는 것이 가능해진다.
그리고 본 실시예의 온수제조장치에서는 순물조가 2 개인 경우에 대하여 설명했지만, 2 개 이상의 경우라도 마찬가지로 하여 가열하는 것이 가능하다. 또 그 밖의 기본적인 동작이나 구성은 본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지이다.
이상, 도 10에 나타내는 본 실시예의 온수제조장치에서는, 1 기의 마그네트론(2)이 발진하는 마이크로파를 반사판(22)으로 절환시켜 2 대 이상의 순물조로 조사함으로써, 마그네트론과 발진기, 전원의 수를 적게 할 수 있어, 온수제조장치의 투자비용이나 보수비용을 삭감할 수 있다. 또 온수제조장치의 점유면적의 삭감이 가능해진다.
또한 도파관(4)의 길이를 수십 m(예를 들어 30m)로 해도 마이크로파는 거의 감쇠되지 않으므로, 도파관(4)의 우회가 가능해져, 온수제조장치를 설치할 경우의 자유도가 높아진다.
또 이상에서는 순물을 가열하여 온수를 제조하는 장치에 대하여 설명했지만, 세정장치에서, 조합조 내에서 조합완료 세정액이나 약액을 가열하는 경우도 상기 설명과 마찬가지로 실시할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 관한 세정액 가열장치 및 세정장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 본 실시예의 세정액 가열장치 및 세정장치는, 세정조 중의 세정액을 가열조(23)를 포함하는 순환라인에서 가열하는 것을 특징으로 한다.
도 11에 나타내는 본 실시예의 세정장치는, 세정액(28)을 저류하기 위한 세정조(27)와, 세정조(27)에 저류된 세정액(28)을 순환하기 위한 순환라인(배관)(26)과, 순환라인(26) 중에 설치되며, 세정액(28)을 가열하기 위한 가열조(23)를 포함하는 세정액 가열장치와, 순환라인(26) 중에 설치되며 세정액(28)을 보내기 위한 순환펌프(24)와, 순환라인(26) 중에 설치되며 세정액(28) 중의 미립자를 제거하기 위한 필터(25)를 구비한다. 세정조(27)는, 예를 들어 내측 조와 외측 조로 분리된다.
또 세정액 가열장치는, 도 1에 나타낸 온수제조장치의 순물조를 가열조(23)로 바꾼 것이며, 가열조(23) 외에, 전원(3)과, 케이블에 의해 전원(3)에 접속되어, 마이크로파를 발진하는 마그네트론(2)을 갖는 마이크로파 발진기(1)와, 마이크로파 발진기(1)로부터 발진된 마이크로파를 보내 순물조(5)에 조사하는 도파관(4)과, 순물조(5)의 전면을 둘러싸고, 마이크로파의 누설을 방지하기 위한 마이크로파 차단판(6)과, 가열조(23)와 순환라인(26)과의 접속부에 장착된 마이크로파 누설 방지용 초크관(11)을 갖는다. 마이크로파 발진기(1), 전원(3) 및 도파관(4)은 세정장치의 내부에 설치해도 되며, 세정장치의 외부에 설치해도 된다.
본 실시예의 세정장치에서, 세정액(28)은 세정조(27)의 외측 조로부터 순환라인(26)으로 흐른 다음에 순환펌프(24)를 통과한 후, 세정액 가열장치 내의 가열조(23)로 보내진다. 가열조(23) 내에서는, 마이크로파 발진기(1) 내의 마그네트론(2)으로부터 발진된 마이크로파가 도파관(4) 내를 통과하고 가열조(23)를 투과하여 세정액(28)에 조사되며, 이로써 세정액(28)은 가열된다. 가열된 세정액(28)은 가열조(23)에서 순환라인(26)으로 흘러, 필터에 의해 액 중의 미립자가 제거된 후, 세정조(27)의 내측 조로 돌아온다. 이것이 되풀이됨으로써, 세정액(28)은 순환하면서 가열된다. 세정액(28)은 설정온도를 유지하도록, 마이크로파의 발진출력을 제어하여 세정액(28) 온도를 제어한다.
반도체기판을 세정하기 위한 세정액(28)으로는, 암모니아수 등의 알칼리계 약액, 또는 황산이나 염산 등의 산계 약액, 과산화수소수나 오존수 등의 산화제계 약액, 및 순물 중 2 종 혹은 3 종의 것을 소정의 혼합비율로 조합한 것을 사용하는데, 대부분의 경우, 알칼리나 산의 시판약액은 수용액이므로 세정액(28)도 수용액이다. 때문에 마이크로파가 세정액(28)에 조사되면, 세정액(28) 중의 물분자가 진동하여 발열되므로, 세정액(28)은 가열되게 된다.
세정액의 세정효율을 높여, 보다 단시간에 효과적으로 미립자나 금속불순물 등의 오염물질을 반도체기판 상으로부터 제거하기 위해, 세정액은 소정온도, 예를 들어 70℃로 가온시켜 사용한다. 이 때, 세정액의 가열에 걸리는 시간을 단축하기 위해, 사전에 조합조에서 가열한 세정액, 혹은 사전 가열한 온수 및 약액을 세정조에 공급하는 것이 일반적이다. 때문에 세정조에서의 세정액 가열은, 온도를 제어하기 위한 가온, 즉 2∼3℃ 정도만 액 온도를 상승시키기 위한 가온, 혹은 세정액 공급 시의 온도보다 10℃ 정도 온도를 상승시키기 위한 가온을 실시하는 경우가 많다. 따라서 마이크로파 발진기는 고출력일 필요는 없으며, 예를 들어 수㎾ 정도의 저출력의 것이라면 충분히 가온 가능하다.
특히 본 발명의 세정장치에서는, 순환라인의 배관 너머로 세정액(8)에 마이크로파를 조사하는 것이 아니라, 가열조(23)에 일단 저류한 세정액(28)에 마이크로파를 조사하므로, 보다 효율적으로 세정액(28)을 가열할 수 있으며, 보다 저출력이며 저가의 마이크로파 발진기(1)로 세정액을 가열할 수 있다. 순환라인(26)의 배관 너머로 마이크로파를 조사하면, 세정액(28)의 유속이 지나치게 빠르므로, 마이크로파(26)가 조사되는 장소에서의 세정액(28)의 체재시간이 짧아져, 마이크로파의 출력을 올리지 않으면 세정액을 원하는 온도로 높이기가 어려워진다. 그 결과, 종래의 가열방법에서는 고출력이며 고가의 마이크로파 발진기가 필요한데 반해, 본 발명의 가열방법에서는, 가열조(23)에서 일단 세정액(28)을 저류함으로써 가열조(23) 내에서의 세정액(28) 유속이 격감되므로, 마이크로파가 세정액(28)에 조사되는 시간이 길어져, 보다 저출력이며 저가의 마이크로파 발진기로 세정액을 가열할 수 있게 된다.
가열조(23)에 접속된 세정액(28)의 순환라인(26) 배관은, 통상 10∼20L/min의 유량이 필요한 점에서, 그 배관 지름을, 마이크로파의 차단이 가능한 마이크로 파 파장의 4/1 이하로 하기는 어렵다. 이 때문에 순환라인(26)의 배관접속부에 초크관(11)을 설치하여, 이 접속부로부터의 마이크로파 누설을 저감시킨다.
또 도파관(4)은, 이미 서술한 바와 같이, 마이크로파를 투과도 흡수도 하지 않고, 반사시키는 재료로 구성되어야 한다. 마이크로파 차단판(6)도 도파관(4)과 마찬가지로, 마이크로파를 투과 및 흡수하지 않고, 반사시키는 재료로 구성되어야 한다. 이 때문에 도파관(4) 및 마이크로파 차단판(6)의 재료로서 금속을 사용하지만, 세정장치 내의 약액분위기에 의한 부식을 방지하기 위해 도파관(4)이나 마이크로파 차단판(6)의 안팎 양면에, 마이크로파를 투과시키며 또 내약품성이 있는 재료(예를 들어 불소계 수지)로 이루어지는 코팅을 실시하는 것이 바람직하다.
가열조(23)는, 마이크로파를 투과시키며, 또 세정액으로 오염물질을 용출시키거나 세정액과 반응하는 일없이, 반도체기판의 세정 용도로 사용할 수 있을 정도의 높은 청정도를 얻을 수 있는 재료(예를 들어 석영이나 불소계 수지)를 채용한다. 또 가열조(23)에의 마이크로파 조사는, 가열조(23)의 상방, 측방, 하방 중 적어도 한쪽으로부터 실시한다. 세정액(28)의 흐름방향과 대향하는 면(가열조(23)의 상면)으로부터 마이크로파를 조사하면 보다 효율적으로 가열을 실시할 수 있다.
또 도 11에서는 반도체기판을 세정조(27) 내로 넣지 않는 상태를 나타내지만, 본 발명은 세정액(28)을 가열하는 것이 목적인 점에서, 반도체기판을 세정조(27) 내에 침지시켜, 반도체기판 세정 중에도 세정액(28)을 가열하여, 세정액(28)의 온도제어가 가능함은 물론이다.
이상과 같이 도 11에 나타내는 본 실시예의 세정장치에서는, 세정액(28)의 순환라인(26)에 의해 세정액(28)을 일단 가열조(23)에 저류하고 마이크로파를 조사하여 세정액(28)을 가열한다. 이로써 세정액(28)의 유속이 떨어지므로, 세정액에의 마이크로파 조사시간이 길어져, 저출력이며 저가의 마이크로파 발진기(1)로도 효율적으로 세정액(28)을 가열할 수 있다.
또한 비접촉가열 때문에 가열기로부터의 금속 오염물질 혼입을 방지할 수 있으며, 또 높은 가열 효율을 얻을 수 있다. 또한 가열조(23) 주변에서의 발열이 저감되는 점에서, 세정액 가열장치를 세정장치 내에 설치할 수 있으므로, 세정장치의 면적 절감을 도모할 수 있다. 이에 더불어 마이크로파의 기동이나 정지에 수반하여 가열의 개시나 정지를 순식간에 행할 수 있으므로, 열전도를 이용한 가열방법에 비해 가열동작의 응답성이 좋아, 온도제어성을 향상시킬 수 있다. 또한 마그네트론(2)의 보수나 교환 시에 순환라인(26)을 개방시킬 필요가 없으므로, 작업이 용이함과 동시에, 작업에 의한 오염물질 혼입을 방지하는 것이 가능해진다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 액체가열장치 및 세정장치에 의하면, 순물, 약액, 세정액 등의 액체를 저류하는 저류조에 마이크로파를 조사하여 비접촉으로 이들 액체를 가열할 수 있으므로, 가열기로부터의 오염을 방지하여, 효율적으로 액체를 가열할 수 있다. 가열된 세정액은, 예를 들어 반도체기판의 세정액으로서 이용된다.
또 본 발명의 액체가열장치는, 가열된 반도체기판의 세정액 등을 공급하기 위해 이용되는 외에, 물을 함유하는 액체를 가열하는 경우에 널리 이용된다.
Claims (26)
- 제 1 액체를 저류하기 위한 제 1 저류조와,상기 제 1 저류조에 상기 제 1 액체를 공급하기 위한 공급로와,상기 제 1 저류조로부터 상기 제 1 액체를 배출하기 위한 배수로와,상기 제 1 액체를 가열할 수 있는 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진기와,상기 마이크로파를 상기 제 1 저류조까지 보내, 상기 제 1 저류조 너머로 상기 제 1 액체에 조사하기 위한 도파관과,상기 제 1 저류조로부터 마이크로파가 누설되는 것을 방지하는 마이크로파 차단부재를 구비하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 공급로와 상기 제 1 저류조와의 접속부, 및 상기 배수로와 상기 제 1 저류조와의 접속부 중 적어도 한쪽에 설치되며, 상기 마이크로파의 누설을 방지하는 초크관을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 공급로 및 상기 배수로 중 적어도 한쪽은, 상기 제 1 저류조와의 접속부에서 복수의 분기로를 가지며, 상기 복수 분기로의 각 지름은, 상기 마이크로파 파장의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도파관의 마이크로파 조사구에 설치되며, 내약품성 재료로 이루어지고, 약품이 상기 도파관으로 침입되는 것을 방지하는 약품침입 방지수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도파관의 마이크로파 조사구에 설치되며, 상기 제 1 저류조에 조사하는 상기 마이크로파를 산란시키기 위한 교반기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도파관의 내측 면 및 외측 면은 내약품성 물질로 피복되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도파관에는 기체도입관이 설치되며, 상기 기체도입관으로부터 기체가 도입되어, 상기 도파관 내부는 양압으로 되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 기체는 불활성가스인 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 마이크로파 차단부재는, 내약품성 물질로 피복되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,제 2 액체를 저류하기 위한 제 2 저류조와,상기 도파관으로부터 분기되어, 상기 마이크로파 발진기에서 발진된 상기 마이크로파를 상기 제 2 저류조까지 보내, 상기 제 2 저류조 너머로 상기 제 2 액체에 조사하기 위한 분기도파관과,상기 도파관과 상기 분기도파관과의 분기부분에 배치되며, 상기 마이크로파를 반사시키는 재료로 구성된 가동식 마이크로파 반사부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도파관은, 금속재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 마이크로파 차단부재는, 금속재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 저류조는, 불소계 수지 또는 석영으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 약품차단판은, 불소계 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도파관은, 상기 저류조의 하면에 접속되는 것을 특징으로 하는 액체가열장치.
- 액체를 가열하기 위한 액체가열기와, 세정액을 저류하기 위한 세정조를 갖는 세정기를 구비하는 세정장치이며,상기 액체가열기는,상기 세정기 내에 배치되고, 액체를 저류하기 위한 저류조와,상기 저류조에 상기 액체를 공급하기 위한 공급로와,상기 저류조로부터 상기 액체를 배출하기 위한 배수로와,상기 액체를 가열할 수 있는 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진기와,상기 마이크로파를 상기 저류조까지 보내, 상기 저류조 너머로 상기 액체에 조사하기 위한 도파관을 갖는 세정장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 액체가열기 전체가 상기 세정기 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 세정장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 저류조에 저류되는 상기 액체는, 순물, 약액, 상기 세정액 중에서 선택된 1 종류인 것을 특징으로 하는 세정장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 세정조에 접속되고, 상기 세정조 내의 상기 세정액을 순환시키기 위한 순환라인을 추가로 구비하며,상기 저류조는 상기 순환라인 상에 설치되는 동시에, 상기 순환라인에 의해 순환되는 상기 세정액을 저류하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
- 액체를 저류하기 위한 저류조와, 세정액을 저류하기 위한 세정조를 갖는 세 정기와, 상기 액체를 가열할 수 있는 제 1 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발진기와, 상기 제 1 마이크로파를 상기 저류조까지 보내, 상기 저류조 너머로 상기 액체에 조사하기 위한 도파관을 구비하는 세정장치를 이용한 세정방법이며,상기 저류조에 상기 액체를 저류하는 공정(a)과,상기 저류조 내의 상기 액체에 상기 제 1 마이크로파를 조사하여 가열하는 공정(b)과,상기 공정(b)에서 가열한 상기 액체를 상기 세정조로 보내는 공정(c)과,상기 세정조에 상기 액체를 포함하는 상기 세정액을 저류하여, 대상물의 세정을 실시하는 공정(d)을 구비하는 세정방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 저류조에 저류되는 액체는 상기 세정액이며, 또 상기 저류조 내의 세정액은 상기 저류조를 개재하는 순환라인에 의해 순환되는 것을 특징으로 하는 세정방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 세정장치는 제 1 조합조(調合槽)를 추가로 구비하며,상기 공정(a) 전에, 상기 세정액을 상기 제 1 조합조에서 조합시켜, 상기 세정액을 상기 저류조로 보내는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 세정방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 공정(a)은, 순물과 약액을 저류조에 공급하는 공정을 포함하며, 저류조 내에서 순물과 약액을 혼합하여 세정액을 조합하는 것을 특징으로 하는 세정방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 저류조에 저류되는 상기 액체는 순물이며,상기 공정(c)과 상기 공정(d) 사이에, 상기 세정조 내에서 상기 순물과 약액을 혼합하여 상기 세정액을 조합하는 공정(e)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 세정방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 세정장치는 제 2 조합조를 추가로 구비하며,상기 저류조에 저류되는 상기 액체는 순물이고,상기 공정(b) 다음에, 가열된 상기 순물을 상기 제 2 조합조로 보내는 공정(f)과 상기 제 2 조합조 내에서 상기 순물과 약액을 혼합하여 상기 세정액을 조합하는 공정(g)과,상기 공정(g)에서 조합된 상기 세정액을 상기 세정조로 보내는 공정(h)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 세정방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 공정(b)에서는, 상기 제 1 마이크로파와 주파수가 다른 제 2 마이크로파를 상기 저류조 내의 상기 액체에 조사하는 것을 특징으로 하는 세정방법
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