KR20150103410A

KR20150103410A - 반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치

Info

Publication number: KR20150103410A
Application number: KR1020140024838A
Authority: KR
Inventors: 김덕호; 홍성호; 이석희; 이영재
Original assignee: 에이펫(주)
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2015-09-11
Also published as: KR101568860B1

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 기판 등의 세정 시 고효율의 세정효과, 높은 생산성 유지, 낮은 유지보수비용(CoO), 친환경 적인 요소를 충족시킴과 아울러, 정전기적 전하에 따른 재오염 및 손상을 방지하면서 반도체 디바이스의 특성 및 수율에 치명적인 영향을 미치는 오염물을 효과적으로 제거하기 위한 반도체 세정 장치의 구성 중 전해질 용액을 전해조 측으로 정량 공급하기 위한 전해질 용액 공급 장치에 관한 것으로, 전해질 용액을 전해조로 공급하기 위한 공급로 상의 미터링 펌프 후단에 유량을 일정량으로 통과시키면서 통과된 전해질 용액의 역류를 방지하는 밸브를 설치하여, 미터링 펌프에서 공급되는 유량의 변화 발생 시 해당 유량을 정량으로 통과시켜 공급할 수 있고, 또한 공급로 상에서의 역류로 인한 공급 유량의 오류를 방지하므로, 전해조에 공급되는 전해질 용액의 농도를 항상 일정하게 유지할 수 있고, 이에 따라 전해조의 전기 분해 효율을 향상시킨다.

Description

반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치{Apparatus for providing Electrolyte solution in Semiconductor Cleaning Apparatus}

본 발명은 반도체 세정 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 기판 등의 세정 시 고효율의 세정효과, 높은 생산성 유지, 낮은 유지보수비용(CoO), 친환경 적인 요소를 충족시킴과 아울러, 정전기적 전하에 따른 재오염 및 손상을 방지하면서 반도체 디바이스의 특성 및 수율에 치명적인 영향을 미치는 오염물을 효과적으로 제거하기 위한 반도체 세정 장치의 구성 중 전해질 용액을 전해조 측으로 정량 공급하기 위한 전해질 용액 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 과정에서 웨이퍼 세정 공정은 전체 반도체 제조 공정의 약 30%를 차지하는 공정으로 반도체 소자(Device)의 미세화 및 고집적화가 급격히 진행됨에 따라 세정 공정이 전체 반도체 제조 과정에서의 수율에 미치는 영향이 날로 증가하고 있다. 그 중요성이 크게 부각되고 있어 반도체 세정 기술 및 장치도 이에 대응하기 위하여 종래 보다 고 수준 및 고 기능의 세정 효율을 낼 수 있는 세정 기술 및 장치의 개발이 시급하게 요구되어 지고 있다.

반도체 제조 과정에서 행하여지는 모든 웨이퍼 공정은 오염물들의 근원이고 이 오염물은 반도체 소자의 성능과 수율에 직접적인 영향을 미치게 된다. 각 공정 후 웨이퍼 표면의 오염물은 기하급수적으로 늘어나게 되고 이 오염물에 의해 반도체 소자의 수율은 급격히 감소하게 된다.

실제로 웨이퍼 세정 공정은 리소그래피(Lithography), 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 공정 등과 같은 각 공정의 전 및/또는 후에 실시하여 기하 급수적으로 증가하는 오염물을 제거하는 것이 그 주된 목적이다. 하지만 세정 공정 후 완벽하게 오염물을 제거하지 못하는 것이 현실이며 국내외 연구기관 및 장비업체에서는 보다 진보적인 습식 세정(Wet cleaning) 장비 및 케미컬(Chemical)을 개발하고 있으나, 기존의 세정 장비는 저효율의 세정효과, 낮은 생산성, 높은 CoO, 환경오염 등의 문제로 인하여 본격적인 적용이 이루어지고 있지 못한 실정이다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 반도체 웨이퍼 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 기판 등의 세정 시 고효율의 세정효과, 높은 생산성 유지, 낮은 유지보수비용(CoO), 친환경 적인 요소를 충족시킴과 아울러, 정전기적 전하에 따른 재오염 및 손상을 방지하면서 반도체 디바이스의 특성 및 수율에 치명적인 영향을 미치는 오염물을 효과적으로 제거하기 위한 반도체 세정 장치를 제공하되, 특히 이러한 반도체 세정 장치의 구성 중 전해질 용액을 전해조 측으로 정량으로 공급하기 위한 전해질 용액 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치는, 반도체 세정 장치의 전해조로 전해질 용액을 정량으로 공급하기 위한 장치로서, 전해질 용액을 저장하기 위한 저장 탱크; 상기 저장 탱크의 일측에 연결되어 전해질 용액의 공급로를 형성하는 공급 배관; 상기 공급 배관으로부터 분기되어 전해질 용액의 배출로를 형성하는 배출 배관; 상기 배출 배관 상에 설치되어 전해질 용액의 배출을 자동으로 제어하기 위한 제1 밸브; 상기 공급 배관 상에 설치되어 전해질 용액의 공급을 자동으로 제어하기 위한 제2 밸브; 상기 공급 배관 상의 상기 제1 밸브의 후단에 설치되어 상기 저장 탱크내의 전해질 용액을 상기 공급로를 따라 정량으로 공급하기 위한 미터링 펌프(Metering Pump); 상기 공급 배관 상에 설치되어 상기 미터링 펌프로부터 출수된 전해질 용액을 상기 공급로를 따라 기 설정된 일정량으로 통과시키면서 통과된 전해질 용액의 역류를 방지하기 위한 제3 밸브; 상기 공급 배관의 상기 미터링 펌프의 출구 및 상기 배출 배관의 상기 제2 밸브의 출구 사이에 연결된 회수 배관; 상기 회수 배관 상에 설치되어 상기 미터링 펌프의 고장 발생 시 상기 공급 배관내의 전해질 용액을 상기 배출 배관을 통해 배출하기 위한 제4 밸브; 및 상기 공급 배관의 상기 제3 밸브의 후단에 설치되어 상기 제3 밸브를 통과한 전해질 용액의 전해조 측으로의 공급을 자동으로 제어하기 위한 제5 밸브를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 반도체 세정 장치는, 초순수를 공급하기 위한 초순수(DeIonize water) 공급부; 전해질을 공급하기 위한 전해질 공급부(즉, 전술한 전해질 용액 공급 장치); 상기 초순수 공급부로부터 공급된 초순수와 상기 전해질 공급부로부터 공급된 전해질을 일정 비율로 혼합하기 위한 전해질/초순수 혼합부; 상기 전해질/초순수 혼합부로부터 혼합되어 공급된 전해질 용액 및 상기 초순수 공급부로부터 공급된 초순수를 기초로 전해이온수를 생성하기 위한 전해조; 상기 전해조로부터 생성되어 출수된 전해이온수를 저장하기 위한 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크에 저장된 전해이온수의 pH를 측정하기 위한 PH 측정부; 및 상기 버퍼 탱크에 저장된 전해이온수를 세정 대상체로 공급하기 위한 전해이온수 공급부를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 반도체 세정 장치는, 반도체 웨이퍼 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 기판 등의 세정 시 고효율의 세정효과, 높은 생산성 유지, 낮은 유지보수비용(CoO), 친환경 적인 요소를 충족시킴과 아울러, 정전기적 전하에 따른 재오염 및 손상을 방지하면서 반도체 디바이스의 특성 및 수율에 치명적인 영향을 미치는 오염물을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따른 반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치는, 제3 밸브가 유량을 일정량으로 통과시키면서 통과된 전해질 용액의 역류를 방지하므로, 미터링 펌프에서 공급되는 유량의 변화 발생 시 해당 유량을 제3 밸브에서 정량으로 통과시켜 공급할 수 있고, 또한 제3 배관에 의해 공급 배관 내의 역류로 인한 공급 유량의 오류를 방지할 수 있다. 따라서, 전해질 용액을 정량으로 전해조에 공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 구성도,
도 2는 도 1의 전해조의 기본 적인 구조 및 전해이온수의 생성 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1의 전해조에서의 전해질 및 전해이온수의 기본적인 유로를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1의 전해조의 구성도,
도 5는 도 1의 버퍼 탱크의 격벽을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 1의 전해이온수 공급부의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 구성도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 초순수(DeIonize water) 공급부(100), 전해질 공급부(200), 전해질/초순수 혼합부(300), 전해조(400), 버퍼 탱크(Buffer Tank)(500), 전해이온수 공급부(600), PH(페하) 측정부(700), 및 제어부(800)를 포함할 수 있다.

초순수 공급부(100)는 전해조(400)의 음극실 및 양극실, 전해질/초순수 혼합부(300), 전해이온수 공급부(600)로 초순수를 공급하기 위한 것이다.

전해질 공급부(200)는 전해질/초순수 혼합부(300)로 전해질을 공급하기 위한 것으로, 전해질은 암모니아수(NH4OH)를 사용할 수 있다.

전해질/초순수 혼합부(300)는 초순수 공급부(100)로부터 공급된 초순수와 전해질 공급부(200)로부터 공급된 전해질을 일정 비율로 혼합하여 전해조(400)의 중간실로 공급하기 위한 것이다. 또한, 전해질/초순수 혼합부(300)는 전해조(400)가 다수개 설치된 경우 혼합된 전해질 용액을 일정 비율로 분기하여 각 전해조(400)의 중간실로 공급하도록 한다.

전해조(400)는 전해질/초순수 혼합부(300)로부터 혼합되어 공급된 전해질 용액 및 초순수 공급부(100)로부터 공급된 초순수를 기초로 전기분해하여 전해이온수(electrolytically ionized water)를 생성하기 위한 것으로, 3조식 전해조로 구성할 수 있고, 본 실시예에 따른 3조식 전해조에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2-3은 3조식 전해조의 기본적인 구조 및 원리를 설명하기 위한 도면으로, 도 2는 3조식 전해조의 기본적인 구조 및 전기분해수의 생성 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 3조식 전해조에서의 전해질 및 전기분해수의 기본적인 순환계를 설명하기 위한 도면이다.

3조식 전해조는 도 3에 도시된 바와 같이 초순수로서의 원수를 전해조에 공급하여 직수식으로 통과시키는 형태의 전기분해 장치이다. 점선으로 표시된 부분은 전기분해를 원활하게 진행시키기 위한 전해질의 순환시스템으로, 중간실에 투입된 전해질이 양쪽실로 전기분해되어 이동하게 되며, 이에 따라 양쪽실에서 산성산화수와 알카리성환원수를 생성하게 된다. 이 때 양극(Anode)쪽에서는 산성산화수가 음극(cathode)쪽에서는 알카리성환원수가 생성되게 되는데, NaCl을 전해질로 사용할 경우 산성산화수는 강력한 살균력을 가지고 있으며, 알카리성환원수는 강력한 세정력과 함께 pH농도가 강할 경우 강한 살균력도 갖게 된다. 또한 중간실에 첨가되는 전해질의 종류에 따라 생성되는 전기분해수(또는 전해이온수라 칭함)의 성질도 다르게 되며, 첨가되는 전해질의 종류에 따라 전해시스템의 사양도 변하게 된다.

기존 전기분해기술과의 가장 큰 차이점은 중 하나는 원수에 식염 등의 전해질은 직접 첨가하지 않는 다는 것이다. 단지 중간실에만 전해질이 공급되며, 전해를 개시하면, 전해전류에 비례해서 중간실의 전해질 이온이 도 2에 도시된 전기분해 모식도과 같이 양극실 또는 음극실로 이동한다. 즉, 필요 최저량의 이온이 이동하게 되고 전해수 내의 이온 농도를 극미량으로 저감하는 것이 가능하다. 이러한 특성에 의해 극미량의 전해질소모로도 강력한 기능성을 띤 고순도의 전기분해수의 생성이 가능하다. 또 하나의 큰 차이점은 염상태의 다양한 전해질을 사용하여 다양한 종류의 전해이온수를 생성할 수 있다는 것이다.

도 4는 도 1의 3조식 전해조(400)의 구성도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 중간에 형성된 제1실(410), 제1실(410)의 양측에 각각 형성된 제2실(420)과 제3실(430)을 포함할 수 있다.

제1실(410)은 전해질을 보관 및 순환시키기 위하여 외부로부터 밀폐된 제1 공간(410a)을 갖는 것으로, 적어도 양측벽이 제1 이온교환막(411) 및 제2 이온교환막(412)으로 형성되어 있고, 전해질을 입수 및 출수할 수 있는 입수구(413)와 출수구(414)가 형성되어 있으며, 그 입수구(413)와 출수구(414)를 순환관(미도시)에 의해 서로 연결하여 전해질이 도 3과 같이 순환되도록 할 수 있다.

제2실(420)은 초순수를 보관하거나 직수식으로 통과시키기 위하여 외부로부터 밀폐된 제2 공간(420a)을 갖는 것으로, 제1실(410)의 일측에 제1 이온교환막(411)을 공통 칸막이벽(또는 격막이라 칭함)으로 사용하여 형성되어 있고, 초순수를 입수 및 출수할 수 있는 입수구(421)와 출수구(422)가 형성되어 있으며, 제2 공간(420a)내에 제1 전극(423)이 구비되어 있다.

제3실(330)은 초순수를 보관하거나 직수식으로 통과시키기 위하여 외부로부터 밀폐된 제3 공간(430a)을 갖는 것으로, 제1실(410)의 타측에 제2 이온교환막(412)을 공통 칸막이벽(또는 격막이라 칭함)으로 사용하여 형성되어 있고, 물을 입수 및 출수할 수 있는 입수구(431)와 출수구(432)가 형성되어 있으며, 제3 공간(430a)내에 제2 전극(433)이 구비되어 있다.

따라서, 본 실시예에서 제1실(410)의 제1 공간(410a)과 제2실(420)의 제2 공간(420a)은 격막으로서의 제1 이온교환막(411)을 경계로 서로 이웃하고 있으며, 제1실(410)의 제1 공간(410a)과 제3실(430)의 제3 공간(430a)은 격막으로서의 제2 이온교환막(412)을 경계로 서로 이웃하고 있다.

본 실시예에서 제1 전극(423)은 양(+)과 음(-) 중 하나의 극성을 가지며, 제2 전극(433)은 제1 전극(423)과 반대의 극성을 갖는데, 제1 전극(423)은 음(-)의 극성을 갖는 음전극이고 제2 전극(433)은 양(+)의 극성을 갖는 양전극인 것을 일예로 설명한다.

다시 도 1에서, 버퍼 탱크(Buffer Tank)(500)는 전해조(400)로부터 생성되어 출수된 전해이온수를 저장하기 위한 것으로, 특히 본 실시예에서는 알카리수 및 산성수를 포함하는 전해이온수 중 알카리수(알카리성환원수)를 저장하도록 한다.

버퍼 탱크(500)는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 전해이온수의 생성 시 발생된 가스(H2, O2, O3)를 외부로 배기할 수 있도록 하기 위하여 스위프 가스(Sweep Gas) 투입구(511)와 발생 가스 배기구(512)를 포함할 수 있고, 스위프 가스 투입구(511)를 통해 투입된 스위프 가스를 버퍼 탱크(500)의 내부로 분산하여 투입하기 위한 격벽(520)이 내부에 설치될 수 있다. 스위프 가스로는 N2 가스를 사용할 수 있다.

본 실시예에 따른 격벽(520)은 스위프 가스 투입구(511)가 형성된 버퍼 탱크(500)의 내벽에 대향하도록 형성된 바닥벽부(521) 및 바닥벽부(521)의 측면에 형성된 측면벽부(522)를 포함하여 형성될 수 있는데, 이러한 구조에 한정되지 않고, 예를 들어, 바닥벽부(521)만 있고 측면벽부(522)는 없는 구조, 측면벽부(522)의 적어도 일측이 개방된 구조 등 다양한 변형이 가능할 것이다.

도 5의 (b)는 기존의 버퍼 탱크를 나타내는데, 스위프 가스로서 N2 가스를 버퍼 탱크내에 주입하면 그 주입된 N2 가스가 버퍼 탱크내로 직수되어 저장된 전해이온수의 표면을 때리게 되고, 이로 인해 저장된 전해이온수의 표면이 출렁이게 되므로, 저장된 전해이온수의 정확한 수위(Level)을 측정할 수 없는 단점이 있다. 또한 N2가스 또는 발생 가스가 배기구를 통해 배기되지 않고 일부 N2 가수 투입구를 통해 역류하는 단점이 있었다.

대조적으로, 도 5의 (a)와 같이 본 실시예에 따른 버퍼 탱크(500)는 격벽(520)의 설치로 인해 스위프 가스 투입구(511)를 통해 투입된 스위프 가스가 버퍼 탱크(500)의 내부로 분산하여 투입되므로 전해이온수의 출렁임을 방지할 수 있고, 투입구(511)로의 가스 역류를 방지할 수 있다.

다시 도 1에서, 전해이온수 공급부(600)는 버퍼 탱크(500)에 저장된 전해이온수를 반도체 웨이퍼(W) 또는 LCD 기판 등과 같은 세정 대상체로 공급하기 위한 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 버퍼 탱크(500)로부터 공급되는 알카리성환원수를 세정 대상체(W)로 공급하기 위한 제1 공급부(610), 및 3조식 전해조(400)의 양극실에서 생성되어 출수된 산성산화수를 세정/살균 대상체로 공급하기 위한 제2 공급부(620)를 포함할 수 있다.

PH 측정부(700)는 버퍼 탱크(500)에 저장된 전해이온수의 pH를 측정하기 위한 것으로, 버퍼 탱크(500)로부터 일정량의 전해이온수를 입수하여 해당 전해이온수의 pH를 내장된 pH 측정센서(미도시)를 이용하여 측정할 수 있다.

제어부(800)는 사용자의 설정 또는 프로그램에 따라 도 1의 장치에 대한 총괄 제어 기능을 수행하기 위한 것으로, 예를 들어, 각 유로 상에 설치된 밸브(V1~V9)의 개폐 동작을 제어하고, 전해조(400)의 작동을 제어하며, PH 측정부(700)에서 측정된 pH 값을 기초로 전해질/초순수 혼합부(300)에서 혼합되는 초순수와 전해질간의 혼합 비율을 제어할 수 있다.

밸브(V1)는 초순수 공급부(100)와 혼합부(300) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V2)는 전해질 공급부(200)와 혼합부(300) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V3)는 초순수 공급부(100)와 전해조(400) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V4)는 혼합부(300)와 전해조(400) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V5)는 전해조(400)와 전해이온수 공급부(600) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V6)는 버퍼 탱크(500)와 전해이온수 공급부(600) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V7)는 전해이온수 공급부(600)와 분사 노즐(601) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V8)는 버퍼 탱크(500)와 PH 측정부(700) 간의 유로에 설치되고, 밸브(V9)는 초순수 공급부(100)와 전해이온수 공급부(600) 간의 유로에 설치된 것으로, 각 밸브(V1~V9)는 제어부(800)의 제어에 따라 개폐되거나 사용자에 의해 수동적으로 개폐될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치 구성도로, 도 1의 전해질 공급부(200)의 세부 구성을 나타내며, 동 도면에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(210), 공급 배관(230), 배출 배관(250), 회수 배관(270), 공급 배관(230)의 공급로 상에 설치된 다수의 밸브(231,233, 235), 배출 배관(250)의 배출로 상에 설치된 밸브(251), 회수 배관(270)의 회수로 상에 설치된 밸브(271), 및 공급 배관(230)의 공급로 상에 설치된 미터링 펌프(Metering Pump) (290)를 포함할 수 있다.

저장 탱크(210)는 전해질 용액으로서의 NH4OH를 상시 일정량 저장하기 위한 것으로, 도면에는 도시하지 않았지만, 전술한 배관(230,250,270) 외에도 저장 탱크(210)의 상부에 연결되어 외부로부터 탱크(210) 내부로 전해질 용액을 공급받기 위한 배관, 전해질 용액의 저장량을 일정 레벨로 유지하기 위한 레벨 센서, 저장 탱크(210)의 상부에 연결되어 탱크(210) 내부에서 발생하는 가스를 외부로 배기하는 배관, 탱크(210)의 상부에 연결되어 레벨 센서의 오류 등으로 탱크(210) 내에 저장된 전해질 용액이 넘칠 경우 안전하게 외부로 배출하기 위한 배관 등을 구비할 수 있다.

공급 배관(230)은 저장 탱크(210)의 하부에 연결되어 전해질 용액의 공급로를 형성하기 위한 것으로, 예를 들어, 공급로는 저장 탱크(21)부터 도 1의 혼합부(300)까지 형성될 수 있다.

배출 배관(250)은 공급 배관(230)으로부터 분기되어 전해질 용액의 배출로를 형성하기 위한 것이다.

회수 배관(270)은 공급 배관(230)의 일 지점과 배출 배관(250)을 연결하기 위한 것으로, 예를 들어, 공급 배관(230)의 공급로 상에 설치된 미터링 펌프(290)의 출구 및 배출 배관(250)의 배출로 상에 설치된 밸브(251)의 출구 사이에 연결될 수 있다.

미터링 펌프(290)는 공급 배관(230) 상의 최선단에 설치된 밸브(231)의 후단에 설치되어 저장 탱크(210)내의 전해질 용액을 펌핑(pumping)하여 공급 배관(230)의 공급로를 따라 정량으로 공급하기 위한 것이다.

밸브(231)는 공급 배관(230)의 최선단에 설치되어 저장 탱크(210)로부터 출수되는 전해질 용액의 공급을 자동으로 제어하기 위한 것이다.

밸브(233)는 공급 배관(230) 상의 미터링 펌프(290)와 밸브(235)의 사이에 설치되어 미터링 펌프(290)로부터 출수된 전해질 용액을 공급 배관(230)의 공급로를 따라 기 설정된 일정량으로 통과시키면서 통과된 전해질 용액의 역류를 방지하기 위한 작용을 하는 체크 밸브이다.

밸브(235)는 공급 배관(230) 상에 설치된 밸브(233)의 후단에 설치되어 밸브(233)를 통과한 전해질 용액의 공급량을 자동으로 제어하여 도 1의 혼합부(300)를 통해 전해조(400)로 공급하기 위한 것이다.

밸브(251)는 배출 배관(250) 상에 설치되어 전해질 용액의 배출(drain)을 자동으로 제어하기 위한 것이고, 밸브(271)는 회수 배관(270) 상에 설치되어 미터링 펌프(290)의 고장 발생 시 공급 배관(230) 내의 전해질 용액을 배출 배관(250)을 통해 배출하기 위해 수동으로 조절할 수 있는 밸브이다.

이어 전술한 바와 같이 본 실시예 따른 반도체 세정 장치의 동작의 일 예에 대해 설명한다.

초순수 공급부(100)는 혼합부(300)와 전해조(400)의 양극실 및 음극실에 초순수를 공급하고, 전해질 공급부(200)는 혼합부(300)에 전해질로서의 암모니아수를 공급한다.

혼합부(300)는 초순수 공급부(100)로부터 공급된 초순수와 전해질 공급부(도 2의 전해질 공급 장치)(200)로부터 공급된 전해질 용액으로서의 암모니아수(NH4OH)를 일정 비율로 혼합하여 전해조(400)의 중간실로 공급하되, 전해조(400)가 다수개 설치된 경우 혼합된 전해질 용액을 일정 비율로 분기하여 각 전해조(400)의 중간실로 공급하도록 한다.

또한, 도 1의 반도체 세정 장치의 전해질 공급부(200)를 도 7의 전해질 용액 공급 장치(200)와 같이 구성하여 구비할 경우, 공급 배관(230)의 공급로 상에 설치된 밸브(233)가 유량을 일정량으로 통과시키면서 통과된 전해질 용액의 역류를 방지하는 기능을 하므로, 미터링 펌프(290)에서 공급되는 유량의 변화 발생 시 해당 유량을 밸브(233)에서 정량으로 통과시켜 공급할 수 있고, 또한 배관(233)의 역류 방지 기능으로 인해 공급 배관 내의 역류로 인한 공급 유량의 오류를 방지할 수 있다. 따라서, 전해질 용액을 정량으로 혼합부(300)에 공급하여 전해조(400)에 공급되는 전해질 용액의 농도를 항상 일정하게 유지할 수 있고, 이에 따라 전해조(400)의 전기 분해 효율을 향상시킬 수 있다.

전해조(400)는 전해분해 동작으로 양극실에서 산성산화수를 생성하고 음극실에서 알카리성환원수를 생성하여 출수하고, 버퍼 탱크(500)는 전해조(400)의 음극실에서 출수된 알카리성환원수를 저장하며, PH 측정부(700)는 버퍼 탱크(500)에 저장된 알카리성환원수를 입수하여 해당 pH를 측정하고, 그 측정된 pH 데이터를 제어부(800)로 제공하며, 제어부(800)는 PH 측정부(700)로부터 또는 사용자로부터 입력된 pH 데이터를 기초로 예를 들어 밸브 V1과 V2의 개폐 정도를 제어하여 혼합부(300)에서 혼합되는 초순수와 암모니아수 간의 혼합 비율이 조절되도록 할 수 있다.

전해이온수 공급부(600)의 제1 공급부(610)는 버퍼 탱크(500)로부터 공급되는 알카리성환원수를 분사 노즐(601)을 통하여 스핀척(10)상에 있는 웨이퍼(W)에 분사한다.

전해이온수 공급부(600)의 제2 공급부(620)는, 일 예로 제어부(800)에 의한 밸브 V9의 개폐제어에 따라 초순수 공급부(100)로부터 공급되는 초순수를 분사 노즐(601) 또는 별도의 분사 노즐(미도시)을 통하여 웨이퍼(W) 또는 다른 대상체에 분사할 수 있고, 다른 예로 전해조(400)의 양극실로부터 공급되는 산성산화수를 분사 노즐(601) 또는 별도의 분사 노즐(미도시)을 통하여 특정 대상체에 분사할 수 있으며, 또 다른 예로 전해이온수 공급부(600)의 제2 공급부(620)로부터 공급되는 산성산화수를 버퍼 탱크(500)의 세척 시 사용할 수 있다.

스핀 척(10)은 상단에 웨이퍼(W)가 진공으로 척킹되고, 하부에 일체로 마련되는 회전축(11)을 중심으로 회전가능하도록 설치되며, 모터의 회전력을 회전축(11)으로 전달하는 회전 구동 수단(미도시)에 의해 웨이퍼(W)와 함께 회전하는 것으로, 기존의 기술과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

웨이퍼(W)에 세정액으로서 알카리성환원수를 분사함으로써 알카리성환원수에 포함된 수소 이온이 정전기를 흡수하여 소멸시킴으로써 웨이퍼(W)에 정전기적 전하가 축적되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가서 파티클 등과 같은 이물질의 제거가 용이함과 아울러 이물질의 재부착을 방지할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W)가 공정의 부산물로 인해 표면이 이온으로 차징(charging)된 상태인 경우 웨이퍼(W)의 고속 회전에 의해 중앙에 모이는 결과를 초래하게 되어 웨이퍼(W)의 중심부가 정전기에 의한 손상을 받게 되므로 이를 방지하기 위해서 알카리성환원수를 분사시 웨이퍼(W)의 중심부에 분사함이 바람직하다.

웨이퍼(W)에 초순수를 분사하는 경우 밸브(V6)의 동작에 의해 전해이온수 공급부(600)의 제1 공급부(610)로부터 알카리성환원수의 공급을 중지시키고, 제2 공급부(610)로부터 초순수가 공급되도록 함으로써 초순수가 웨이퍼(W)에 분사되도록 하여 웨이퍼(W)로부터 파티클을 제거할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 초순수 공급부
200: 전해질 공급부(또는 전해질 공급 장치라 칭함)
210: 저장 탱크
230: 공급 배관
231,233, 235: 공급 배관 상의 밸브
250: 배출 배관
251; 배출 배관 상의 밸브
270: 회수 배관
271: 회수 배관 상의 밸브
290: 미터링 펌프(Metering Pump)
300: 전해질/초순수 혼합부(또는 '혼합부'로 약칭함)
400: 전해조
500: 버퍼 탱크
600: 전해이온수 공급부
700: PH 측정부
800: 제어부

Claims

반도체 세정 장치의 전해조로 전해질 용액을 정량으로 공급하기 위한 장치로서,
전해질 용액을 저장하기 위한 저장 탱크;
상기 저장 탱크의 일측에 연결되어 전해질 용액의 공급로를 형성하는 공급 배관;
상기 공급 배관으로부터 분기되어 전해질 용액의 배출로를 형성하는 배출 배관;
상기 배출 배관 상에 설치되어 전해질 용액의 배출을 자동으로 제어하기 위한 제1 밸브;
상기 공급 배관 상에 설치되어 전해질 용액의 공급을 자동으로 제어하기 위한 제2 밸브;
상기 공급 배관 상의 상기 제1 밸브의 후단에 설치되어 상기 저장 탱크내의 전해질 용액을 상기 공급로를 따라 정량으로 공급하기 위한 미터링 펌프(Metering Pump);
상기 공급 배관 상에 설치되어 상기 미터링 펌프로부터 출수된 전해질 용액을 상기 공급로를 따라 기 설정된 일정량으로 통과시키면서 통과된 전해질 용액의 역류를 방지하기 위한 제3 밸브;
상기 공급 배관의 상기 미터링 펌프의 출구 및 상기 배출 배관의 상기 제2 밸브의 출구 사이에 연결된 회수 배관;
상기 회수 배관 상에 설치되어 상기 미터링 펌프의 고장 발생 시 상기 공급 배관내의 전해질 용액을 상기 배출 배관을 통해 배출하기 위한 제4 밸브; 및
상기 공급 배관의 상기 제3 밸브의 후단에 설치되어 상기 제3 밸브를 통과한 전해질 용액의 전해조 측으로의 공급을 자동으로 제어하기 위한 제5 밸브를 포함하는 반도체 세정 장치의 전해질 용액 공급 장치.