KR20190138776A - 세정수 공급 장치 - Google Patents

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히로시 모리타
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쿠리타 고교 가부시키가이샤
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Abstract

세정수 공급 장치는, 초순수가 정량으로 흐르는 초순수 라인 (1) 과, 그 초순수 라인에 용질을 정량 첨가하여 세정수를 제조하는 제조부 (2) 와, 세정수를 흘리기 위한 세정수 라인 (3) 과, 그 세정수 라인 (3) 으로부터 세정수가 공급되는 세정기 (5A ∼ 5N) 와, 잉여의 세정수가 세정수 라인 (3) 으로부터 도입되는 용질 제거부 (4) 와, 용질이 제거된 회수수를 탱크 등으로 되돌리기 위한 회수 라인 (6) 을 갖는다.

Description

세정수 공급 장치
본 발명은, 초순수에 pH 조정제, 산화 환원 전위 조정제 등을 첨가하여, 반도체 웨이퍼 등의 세정수를 제조하고, 공급하는 장치에 관한 것으로서, 특히 pH 조정제, 산화 환원 전위 조정제 등의 용질을 극히 저농도로 포함하는 웨이퍼 세정수를 제조하여 공급하는 데에 바람직한 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 세정·린스수 공정에서는, 웨이퍼의 대전, 금속 부식·용해, 미립자 부착을 억제할 목적으로, 산 또는 알칼리의 pH 조정제나, 산화제 또는 환원제와 같은 산화 환원 전위 조정제를, 필요 최저한의 극히 저농도로 초순수에 용해시킨 수질 조정수가 세정수 (린스수를 포함한다) 로서 사용되는 경우가 있다 (예를 들어 특허문헌 1). 이 세정수의 제조 방법으로는, H2, O3, CO2, NH3 와 같은 환원성, 산화성, 산성, 또는 알칼리성의 가스를 초순수에 용해시키는 방법도 있지만, 조작이 간편한 점에서, pH 조정제 및/또는 산화 환원 전위 조정제를 물에 용해시킨 약액을 약주 (藥注) 하는 방법이 채용되는 경우가 많다. 약액의 약주 방법으로는, 펌프를 사용하는 방법, 밀폐 용기와 N2 등의 불활성 가스에 의한 가압을 사용하는 방법이 있고, 모두 실용화되어 있다.
초순수의 유량이 일정하면, 원하는 농도가 되도록 용질을 첨가하는 것은 용이하지만, 실제로 희박 세정수가 사용되는 세정기에 있어서는, 웨이퍼에 따라지는 물의 공급·정지가 복수의 밸브의 개폐로 제어되고 있어, 유량이 불규칙하게 변동한다.
초순수 유동이 변동해도, 희박 세정수의 용질 농도가 소망 범위에 들어가도록, 초순수 유량에 대한 비례 제어, 농도 모니터의 신호를 받은 PID 제어 등, 여러 가지 수법에 의한 용질 첨가 제어가 실시되고 있다. 그러나, 특히 복수의 세정 챔버를 갖는 매엽식 세정기에 있어서는, 불규칙한 유량 변동에 충분히 추종할 수 있는 용질 첨가 제어는 실현되어 있지 않고, 결과적으로 웨이퍼에 따라지는 세정수·린스수의 액질이 목적치로부터 크게 괴리되는 경우가 있었다.
액질 안정화를 우선하여, 희박 세정수를 일정한 조건으로 제조하여 계속 공급하는 단순한 방법도 있지만, 이 경우, 잉여수를 그대로 유출시키게 된다. 최근의 다챔버 매엽 세정기에서는, 순간적으로 필요해지는 최대 유량과 최저 유량의 차가 크고, 최대 유량 이상의 세정수를 연속 공급하면, 상당량의 잉여수를 배출하게 되어, 배수용 설비에 대한 부담, 약액의 과잉 사용·배출이라는 면에서 문제가 된다.
일본 공개특허공보 2016-139766호
본 발명은, 반도체용 웨이퍼 등의 세정·린스 공정에 공급하는 데에 바람직한, 알칼리·산화제 등의 극히 저농도의 용질을 포함하는 세정수를 안정 공급할 수 있는 세정수 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 세정수 공급 장치는, 초순수 라인과, 그 초순수 라인으로부터의 초순수에 pH 조정제 및/또는 산화 환원 전위 조정제를 첨가하여 일정 농도의 세정수를 제조하는 세정수 제조부를 갖는 세정수 공급 장치에 있어서, 세정수 제조부로부터 세정기에 공급하는 세정수 라인과, 그 세정수 라인으로부터의 잉여 세정수로부터 용질을 제거하는 제거부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 세정수 제조부는, 상기 초순수 라인에 초순수를 정량 공급하는 수단과, 초순수에 대해 용질을 정량 공급하는 수단을 갖는다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 세정수 라인에 복수의 세정기가 접속되어 있고, 상기 세정수 제조부는, 모든 세정기의 최대 사용량의 합계보다 다량의 세정수를 제조 가능하다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 제거부는, 이온 교환 수지, 전기 재생식 이온 교환 장치, 또는 백금 나노 콜로이드 담지 수지를 구비한다.
본 발명에서는, 세정수 제조부에서, 일정 유량으로 흐르는 초순수에 대해 용질을 정량 첨가함으로써, 고정밀도로 일정 농도가 된 세정수가 제조된다. 이 일정 농도의 세정수가 웨이퍼 세정기에 공급되고, 잉여의 세정수는 용질 제거부에서 제거되어, 초순수가 회수된다. 잉여의 세정수 중의 용질 및 농도는 이미 알려진 것이며, 또한 용질 성분의 종류도 적기 때문에, 잉여 세정수로부터 용질을 용이하게 또한 충분히 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 밸브가 불규칙하게 개폐되는 다챔버 매엽식 세정기에 있어서, 세정·린스 공정에서 매우 중요한 액질을 원하는 값으로 양호한 정밀도로 안정적으로 유지하는 공급을 실현할 수 있고, 또한 잉여수의 배출을 없애 초순수의 낭비를 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 세정수 공급 장치의 실시형태의 일례를 나타내는 계통도이다.
도 2 는 세정수 제조부의 구성도이다.
도 3 은 세정수 제조부의 구성도이다.
도 4 는 세정수 제조부의 구성도이다.
도 5 는 세정수 제조부의 구성도이다.
도 6 은 세정수 제조부의 구성도이다.
도 7 은 본 발명의 세정수 공급 장치의 실시형태의 일례를 나타내는 계통도이다.
이하에 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 세정수 공급 장치의 실시형태의 일례를 나타내는 계통도이다.
이 세정수 공급 장치는, 초순수에 pH 조정제 및/또는 산화 환원 전위 조정제 등을 첨가하여 수질 조정수를 제조하고, 세정기에 공급하기 위한 것으로, 초순수가 정량으로 흐르는 초순수 라인 (1) 과, 그 초순수 라인에 용질을 정량 첨가하여 세정수를 제조하는 제조부 (2) 와, 세정수를 흘리기 위한 세정수 라인 (3) 과, 그 세정수 라인 (3) 으로부터 세정수가 공급되는 제 1 내지 제 n 의 n 개의 세정기 (5A, 5B,………5N) 와, 잉여의 세정수가 세정수 라인 (3) 으로부터 도입되는 용질 제거부 (4) 와, 용질이 제거된 회수수를 탱크 등으로 되돌리기 위한 회수 라인 (6) 등을 갖는다.
세정기 (5A, 5B 내지 5N) 로는, 각각, 세정수 라인 (3) 으로부터 분기 배관 (7), 밸브 (8), 펌프 (9), 배관 (10) 을 통하여 세정수가 공급된다. 배관 (10) 에 필터가 형성되어도 된다. 배관 (10) 으로부터는 리턴 배관 (11) 이 분기되어 있고, 그 리턴 배관 (11) 의 말단측은 세정수 라인 (3) 에 접속되어 있다. 리턴 배관 (11) 에 밸브 (12) 가 형성되어 있다.
초순수 라인 (1) 에는, 정량 펌프, 정유량 밸브, 유량 제어 장치 등을 구비한 정량 공급 장치에 의해 초순수가 일정 유량으로 흐르고 있다. 제조부 (2) 에서는 용질이 일정 공급량으로 초순수에 첨가되고, 이로써, 고정밀도로 목적 농도가 된 세정수가 세정수 라인 (3) 을 통하여 각 세정기 (5A ∼ 5N) 를 향하여 공급된다.
세정수 제조부 (2) 의 구성의 일례를 도 2 ∼ 6 에 나타낸다.
도 2 에서는, 세정수 제조부는, 약액 탱크 (15) 와, 약주 펌프 (16) 와, 약주 배관 (17) 으로 구성되어 있다. 약액 탱크 (15) 내에는, pH 조정제, 산화 환원 전위 조정제 등의 1 종 이상이 소정 농도로 용해된 약액이 수용되어 있다. 약주 펌프 (16) 로는 정량 펌프 또는 유량 제어 장치가 부착된 펌프가 사용된다. 약액 탱크 (15) 와, 약주 펌프 (16) 와, 약주 배관 (17) 으로 이루어지는 약주 유닛이 2 이상 설치되어도 된다.
도 3 에서는, 세정수 제조부는, 산소 등의 가스 성분을 제거하기 위한 탈기 장치 (20) 와, 막식 가스 용해 장치 (21) 를 구비하고 있다. 탈기 장치 (20) 는, 이 실시형태에서는, 막 (20a) 을 가진 막식 탈기 장치이며, 막 (20a) 으로 구분된 기상실 내를 진공 펌프 (22) 등의 감압 수단에 의해 감압하도록 구성되어 있다. 단, 탈기 장치는 막 탈기 장치 이외여도 된다.
가스 용해 장치 (21) 는, 이 실시형태에서는 막식 용해 장치이다. 가스 투과막 (21a) 으로 구분된 기상실 내에, 초순수 중에 용해시키기 위한 가스가 배관 (23) 을 통하여 정량 공급된다.
이 배관 (23) 으로부터 가스 용해 장치 (21) 에 공급되는 가스는 1 또는 2 종 이상의 용해 목적 성분 가스를 포함한다. 가스 용해 장치 (21) 에 공급되는 가스는, 1 종 또는 2 종 이상의 목적 성분 가스만으로 이루어지는 것이어도 되고, 목적 성분 가스와 불활성 가스의 정량비의 혼합 가스여도 된다.
또한, 막식 가스 용해 장치 이외의, 이젝터 등의 직접 기액 접촉식 가스 용해 장치를 사용해도 된다.
도 4 의 세정수 제조부는, 도 2 의 약액 탱크 (15), 약주 펌프 (16), 약주 배관 (17) 과, 도 3 의 탈기 장치 (20) 및 가스 용해 장치 (12) 의 쌍방을 구비하고 있다.
도 5 의 세정수 제조부는, 도 2 에 있어서, 초순수 라인 (1) 에 과산화수소 제거 장치 (25) 를 형성한 것이며, 그 밖의 구성은 도 2 와 동일하다. 과산화수소 제거 장치 (25) 를 설치함으로써, 세정수 중의 산화제의 양을 양호한 정밀도로 제어할 수 있다.
도 2, 4, 5 에서는, 약액 탱크 (15) 내의 약액을 약주 펌프 (16) 에 의해 초순수 라인 (1) 에 약주하도록 하고 있는데, 도 6 과 같이 약액 탱크 (15) 에 질소 가스 등의 불활성 가스를 정량 공급하여 약액을 초순수 라인 (1) 에 정량 첨가하도록 구성해도 된다. 도 6 은 도 2 에 관련되는 것이지만, 도 4, 5 도 동일하게 구성할 수 있다.
제조부 (2) 로부터 세정수 라인 (3) 에 공급되는 세정수량은, 각 세정기 (5A ∼ 5N) 에 공급되는 세정수량의 최대량의 합계량보다 많고, 바람직하게는 그 합계량의 120 ％ 이상이 된다.
본 발명에 있어서, 초순수에 약주하는 약액은, pH 조정제 및/또는 산화 환원 전위 조정제를 초순수에 용해시켜 조제한 약액이고, 그 pH 조정제로는, 염산, 아세트산, 질산, 인산, 황산, 불산, 암모니아, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸암모늄하이드록시드, 또는 탄산암모늄 등을 사용할 수 있다.
또, 산화 환원 전위 조정제로는 과산화수소나 질산을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 약액은, 통상적으로 이들 약제를 20 ∼ 48 중량％ 정도의 농도로 포함하는 것이며, 이와 같은 약액을 초순수에 약주하여, 통상적으로 약제 농도 0.1 ∼ 100 mg/ℓ 정도의 세정수가 제조된다.
초순수에 용해시키는 가스로는, H2, O3, CO2, NH3 등이 예시된다. 이들 농도도, 통상적으로는 ppm 오더 예를 들어 50 ppm 이하 특히 20 ppm 이하의 희박 농도가 된다.
상기와 같이, 본 발명에서는, 제조부 (2) 에 있어서의 산, 알칼리, 산화제, 환원제 등의 용해는, 종래의 약주 기구 혹은 가스 용해 기구를 그대로 적용할 수 있다. 즉, 약주이면, 펌프나 N2 등의 불활성 가스에 의한 압송으로, 가스 용해이면, 기체 투과막 모듈이나 이젝터 등에 의한 기액 접촉 조작으로, 원하는 용질 농도가 되도록 용해시킨다.
제거부 (4) 에 있어서의 잉여수의 처리는, 이온 교환 수지 또는 백금족 촉매만으로 대응 가능하다. 즉, ppm 오더의 산·알칼리는 이온 교환 장치로 용이하게 제거할 수 있다. 전기 재생식 이온 교환 장치 (이른바 EDI) 를 적용할 수도 있다. 산화제·환원제의 제거에는 백금 나노 콜로이드 담지 수지 등의 촉매가 유효하다. 오존을 많이 포함하는 잉여수가 있는 경우에는, 오존 분해에 적합한 촉매를 추가하는 것이 바람직하다.
세정수 라인 (3) 으로부터의 잉여 세정수 중의 용질 농도가 ppm 오더로 매우 낮고, 또, 용질의 종류가 한정되어 있기 때문에, 용질을 충분히 제거하는 것은 용이하고, 간단한 이온 교환 장치와 촉매 장치의 조합으로 초순수에 가까운 순도로 되돌아간다. 따라서, 제거부 (4) 에서 용질이 제거된 회수수는, 잉여 초순수의 리턴 배관이나 초순수 탱크로 유도할 수 있어, 낭비없이 재이용이 가능하다.
상기 실시형태는 본 발명의 일례이며, 본 발명은 상기 이외의 형태로 되어도 된다. 상기 실시형태에서는 복수 (N 개) 의 세정기 (5A ∼ 5N) 가 설치되어 있지만, 도 7 과 같이 세정기는 1 기만 설치되어도 된다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위로부터 멀어지지 않고 여러 가지 변경이 가능하다는 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은, 2017년 4월 14일자로 출원된 일본 특허출원 2017-080626호에 기초하고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 : 초순수 라인
2 : 세정수 제조부
3 : 세정수 라인
4 : 제거부
5, 5A ∼ 5N : 세정기
15 : 약액 탱크
16 : 약주 펌프
20 : 탈기 장치
21 : 가스 용해 장치

Claims (4)

  1. 초순수 라인과, 그 초순수 라인으로부터의 초순수에 pH 조정제 및/또는 산화 환원 전위 조정제를 첨가하여 일정 농도의 세정수를 제조하는 세정수 제조부를 갖는 세정수 공급 장치에 있어서,
    세정수 제조부로부터 세정기에 공급하는 세정수 라인과,
    그 세정수 라인으로부터의 잉여 세정수로부터 용질을 제거하는 제거부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정수 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정수 제조부는, 상기 초순수 라인에 초순수를 정량 공급하는 수단과, 초순수에 대해 용질을 정량 공급하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 세정수 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 세정수 라인에 복수의 세정기가 접속되어 있고, 상기 세정수 제조부는, 모든 세정기의 최대 사용량의 합계보다 다량의 세정수를 제조 가능한 것을 특징으로 하는 세정수 공급 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제거부는, 이온 교환 수지, 전기 재생식 이온 교환 장치, 또는 백금 나노 콜로이드 담지 수지를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정수 공급 장치.
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