KR20240060785A - 반도체 제조용 액체 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 반도체 제조용 액체 공급 장치(1)는, 초순수(W)의 공급원에 연통한 공급관(2)과, 이 공급관(2)의 도중에 설치된 도전율 조정제 공급 기구(3) 및 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)와, 막식탈기장치(5)와, 미립자 제거 필터(6)를 갖는다. 공급관(2)은 주배관(7)과 드레인 배관(8)으로 분기하고 있다. 주배관(7)에는 제1 순시 유량계(10)가 설치되고 있고, 또한 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에 연통하고 있다. 드레인 배관(8)에는 제2 순시 유량계(11)가 설치되고 있고, 또한 유량 조정 밸브(12)가 설치되고 있다. 또, 막식탈기장치(5)와 미립자 제거 필터(6)와의 사이에는, 센서부(13)가 설치되고 있다. 그리고, 제어 수단(15)은, 유량 조정 밸브(12)를 제어 가능하게 되고 있다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼 세정 장치에서 사용되는 유량이 변동해도 반도체 제조용 액체의 용질 농도를 소망한 값으로 정밀도 좋게 안정되어 공급할 수 있다.
Description
본 발명은, 반도체용 웨이퍼의 세정/린스 공정에 있어서, 드라이 에칭 등에 의해서 형성된 미세한 트렌치나 세공에 노출한 배선 재료, 혹은 게이트에 이용되는 조해성 화합물에 대해서, 부식 및 용해를 억제하기 위한 산, 알칼리, 혹은 유기 용매 등을 포함한 용액을 효율적으로 한편 안정공급 할 수 있는 반도체 제조용 액체 공급 장치에 관한 것이다.
근년, 반도체 디바이스 구조의 미세화나 입체화, 고집적화에 수반해, 배선 저항 저감의 관점으로부터 구리나 텅스텐, 코발트, 몰리브덴 등 저저항 재료가 채용되고 있다. 이들 금속은 부식하기 쉽기 때문에, 부식 방지를 위하여 실리콘 웨이퍼 등의 세정/린스 공정에서, pH나 산화 환원 전위의 제어에 유효한 용질을 극히 저농도 내지 수십 % 미만으로 용해한 액체(이하, 반도체 제조용 액체라고 부른다)가 필요하다. 또한 게이트재에는 MgO나 La2O3와 같이 물 그 자체에 조해성을 나타내는 재료가 사용되기도 하고, 이러한 경우에는 pH나 산화 환원 전위의 엄밀한 농도 관리 혹은 유기 용매와의 병용을 피할 수 없다. 이러한 반도체 제조용 액체는, 주로 매엽식 웨이퍼 세정 장치에 있어서 세정/린스액으로서 사용된다.
이 반도체 제조용 액체는, 초순수를 기본 재료로서, 세정이나 린스 공정의 목적에 합치한 pH나 산화 환원 전위 등의 액성을 갖게 하기 위해서, 필요량의 산/알칼리, 산화제/환원제를 첨가 함으로써 조제된다. 혹은 약액에 대해, 초순수가 희석액으로 이용된다. 게다가 H2, NH3, O3라고 하는 환원성, 알칼리성, 산성의 가스를 초순수에 용해시키기도 하고, 용도에 의해서 구분하여 사용할 수 있다. 이러한 반도체 제조용 액체의 공급 방법으로서는, 펌프를 이용하는 방법, 밀폐 용기와 N2 등의 불활성 가스에 의한 가압을 이용하는 방법이 있어, 각각 실용화되고 있다.
특히 저농도로 조정된 반도체 제조용 액체를 복수의 매엽식 웨이퍼 세정 장치로 구성되는 유스 포인트에 공급하는 장치의 성능으로서는, 장치의 가동 대수의 변경에 수반하는 유량 변동으로의 추종성은 수율 향상의 관점으로부터 무엇보다도 중요하다. 매엽식 웨이퍼 세정 장치에 반도체 제조용 액체를 송액하는 경우의 유량 변동에는 크게 2 종류 있고, 하나는 세정 장치 자체의 시작시에 반도체 제조용 액체로서의 소망한 세정 용액을 전혀 사용하지 않은 상태로부터 사용하기 시작할 때에 생기는 유량 변동이다. 이것에 대해서는, 세정 용액이 소망한 수질이 될 때까지의 상승에 필요한 기간을, 웨이퍼 세정기 측의 타이밍 차트에 미리 프로그램 하여 둠으로써 회피할 수 있다. 즉, 상승 초기에 농도가 규정치로 안정될 때까지는, 드레인 배관에 송액하여 배출 함으로써 웨이퍼 세정에 이용하지 않으면 무방하다.
한편, 유스 포인트인 매엽식 웨이퍼 세정 장치에서 이미 저농도로 조정된 세정 용액을, 일정한 유량으로 사용하고 있는 상태로부터, 매엽식 웨이퍼 세정 장치의 가동 대수의 변경 등에 의해, 세정 용액의 사용 유량의 변경이 빈번히 생겼을 경우에는, 유량계와 수질계를 이용한 피드백 제어 방식이나, 유량계에 의한 비례 제어 방식으로 대응하는 것이 행해지고 있다. 그렇지만, 유스 포인트로의 사용량에 따른 세정 용액을 조제하여 공급하는 일과식의 반도체 제조용 액체 공급 장치에서는, 어느 제어 방법도 통수 유로의 도중에 농도 컨트롤하는 데에 한계가 있어, 유량 변동으로의 농도 추종성은 높지는 않고, 반도체 업계가 요구하는 어려운 농도 관리에 대해서, 유량계와 거기에 따른 피드백 제어나 비례 제어만으로의 대응에는 한계가 있다.
또 저농도로 희석한 세정 용액을 일단 탱크 저장하고, 가스 가압 혹은 펌프에 의해서 송액하는 탱크 저류식에 의한 세정 용액의 공급 장치도 있지만, 이 탱크 저류식의 경우, 탱크 용량 이상의 세정 용액을 송액할 수 없기 때문에, 웨이퍼 세정 장치로의 사용에 제한이 생긴다. 또, 탱크 용량을 너무 크게 하면, 반도체 제조용 액체의 저류에 시간을 필요로 하고, 한편 설치 스페이스를 확보할 필요가 있어 불편하다. 또 탱크 저류식에서는, 웨이퍼 세정 장치 측의 농도 변경 요구마다 탱크 내의 세정 용액을 일단 폐기하지 않으면 안되어, 환경 부하의 관점으로부터도 유리한 계책이 아니다.
그래서, 세정 용액 등의 반도체 제조용 액체의 공급에 있어서, 용질 농도가 소망한 범위에 들어가도록, 농도 모니터의 신호를 받아 PID 제어, 초순수 유량에 대한 비례 제어 등, 여러가지 수법에 따르는 용질 농도의 컨트롤을 하고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 기능적 유체의 초순수로의 용해량 또는 혼합 양을 정밀하게 제어하여 정확한 기능적 유체 농도의 기능수를 생성하는 것을 목적으로 하여 마그넷 기구를 이용한 유량 조정 수단이 개시되고 있다. 또, 특허 문헌 2에는, 유량 제어 방법으로서 주류체의 유량을 계측하여 계측치의 신호를 출력하는 유량계와, 입력되는 상기 신호에 근거하여 다른 유체의 공급량을 제어하는 세정용 기체 용해수 공급 장치의 유량 제어 기구가 제안되고 있다. 또한 특허 문헌 3에는, 매엽식 웨이퍼 세정 장치에서 이용되는 웨이퍼 세정수의 레시피에 기재된 유량치로부터 유량 컨트롤 밸브에 피드백 제어를 걸어 농도의 제어를 실시하는 기판으로의 액처리의 공급 장치가 제안되고 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1에 기재의 마그넷 기구를 이용한 유량 조정 수단에서는, 정확한 혼합이 가능하지만, 유량 변동시의 추종성이 충분하지 않다는, 문제점이 있다. 또, 특허 문헌 2에 기재된 세정용 기체 용해수 공급 장치의 유량 제어 방법에서는, 매엽식 웨이퍼 세정 장치에 적용했을 경우에, 송액 중에 매엽식 웨이퍼 세정 장치로의 사용량이 변화했을 때의 유량 추종성이 충분하지 않다는, 문제점이 있다. 게다가 특허 문헌 3의 기판으로의 액처리의 공급 장치에서는, 매엽식 웨이퍼 세정 장치의 유량 변동시의 미량인 농도 컨트롤이 곤란하다라고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 반도체 제조용 액체의 용질 농도를 소망한 값으로 정밀도 좋게 조정할 수 있고, 한편 웨이퍼 세정 장치에서 사용되는 유량이 변동해도 안정되어 반도체 제조용 액체를 공급 가능한 반도체 제조용 액체 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 용매를 공급하는 공급관과, 상기 용매에 대해서 소정량의 약액을 첨가 함으로써 소정의 농도의 반도체 제조용 액체를 조제하는 조제부와, 상기 반도체 제조용 액체가 소정의 약액 농도가 되도록 상기 조제부를 관리하는 농도 제어부를 구비하고, 상기 공급관은, 상기 농도 제어부의 후단에서 상기 공급관에 접속된 드레인 배관과, 이 드레인 배관의 접속부로부터 유스 포인트에 연통하는 주배관으로 분기하고 있고, 상기 주배관에는 유량계측수단이 설치되고 있는 것과 동시에 상기 드레인 배관에는 상기 유량계측수단의 계측치에 대응 가능한 유량 조정 기구가 설치되고 있는, 반도체 제조용 액체 공급 장치를 제공한다(발명 1). 특히 상기 발명(발명 1)에 있어서는, 상기 주배관 및 드레인 배관의 유량의 합계를 거의 유스 포인트의 최대 사용량으로 설정하고, 상기 드레인 배관의 유량을 상기 유량 조정 기구에 의하여 변동 시킴으로써 상기 주배관의 유량을 제어 가능하게 되는 것이 바람직하다(발명 2).
이러한 발명(발명 1, 2)에 의하면, 주배관과 드레인 배관의 유량의 합계를 웨이퍼 세정 장치에서 필요한 최대 유량으로서 설정하고, 주배관 및 드레인 배관의 2개의 유로의 유량을 드레인 배관의 유량 조정 밸브의 개도에 의하여 조정 함으로써, 유스 포인트의 사용량의 변동에 따라 드레인 배관의 유량을 변동 시킴으로써, 항상 농도 변동 없이 반도체 제조용 액체를 유스 포인트에 공급할 수 있다.
상기 발명(발명 1, 2)에 있어서는, 상기 유량 조정 기구가, 밸브이며, 상기 밸브의 개도를 조정 함으로써 유량을 조정하는 것이 바람직하다(발명 3). 또, 상기 발명(발명 1, 2)에 있어서는, 상기 유량 조정 기구가, 유량 조정 밸브 혹은 정압 밸브인 것이 바람직하다(발명 4).
이러한 발명(발명 3, 4)에 의하면, 밸브, 유량 조정 밸브, 정압 밸브 등에 의해, 드레인 배관의 유량을 조정 함으로써, 주배관에 유스 포인트의 사용량에 따른 양의 반도체 제조용 액체를 공급할 수 있다.
상기 발명(발명 1~4)에 있어서는, 상기 약액의 주입 수단으로서 펌프 혹은 약액을 충전한 밀폐 탱크를 불활성 가스로 가압하여 약액을 밀어 내는 수송 수단을 이용하는 것이 바람직하다(발명 5).
이러한 발명(발명 5)에 의하면, 초순수 등의 용매의 유량에 대한 약액의 첨가량을 이들 주입 수단으로 제어 함으로써, 소망한 농도의 반도체 제조용 액체를 공급할 수 있다.
상기 발명(발명 1~5)에 있어서는, 상기 약액이 도전성의 용질이며, 상기 농도 제어부는, 도전율계 혹은 흡광 광도계를 갖고, 이 도전율계 혹은 흡광 광도계의 측정치에 근거하여 상기 약액의 첨가량을 제어 가능하게 되는 것이 바람직하다(발명 6).
이러한 발명(발명 6)에 의하면, 반도체 제조용 액체의 도전성의 용질인 약액 농도를 도전율계나 흡광 광도계의 측정치에 근거하여 산정하고, 이 산정치에 근거하여 약액의 주입량을 제어 함으로써, 설정된 약액 농도에 대해서 소정의 농도 범위의 반도체 제조용 액체를 공급할 수 있다.
상기 발명(발명 1~5)에 있어서는, 상기 약액이 비도전성의 용질이며, 상기 농도 제어부는, TOC계 혹은 흡광 광도계를 갖고, 이 TOC계 혹은 흡광 광도계의 측정치에 근거하여 상기 약액의 첨가량을 제어 가능하게 되는 것이 바람직하다(발명 7).
이러한 발명(발명 7)에 의하면, 반도체 제조용 액체의 비도전성의 용질인 약액 농도를 TOC계 혹은 흡광 광도계의 측정치에 근거하여 산정하고, 이 산정치에 근거하여 약액의 주입량을 제어 함으로써, 설정된 약액 농도에 대해서 소정의 농도 범위의 반도체 제조용 액체를 공급할 수 있다.
본 발명의 반도체 제조용 액체 공급 장치에 의하면, 주배관과 드레인 배관의 유량의 합계를 웨이퍼 세정 장치에서 필요한 최대 유량으로서 설정하고, 주배관 및 드레인 배관의 2개의 유로의 유량을 드레인 배관의 유량 조정 밸브의 개도로 조정하고 있으므로, 유스 포인트의 사용량의 변동에 따라 드레인 배관의 유량을 변동 시킴으로써, 항상 농도 변동 없이 반도체 제조용 액체를 공급할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 부식성 혹은 조해성을 나타내는 재료가 매립된 웨이퍼 표면에 대해서, 반도체 제조용 액체의 용질 농도를 소망한 값으로 정밀도 좋게 조정할 수 있고, 한편 웨이퍼 세정 장치에서 사용되는 유량이 변동해도 안정되어 반도체 제조용 액체를 공급 가능한 반도체 제조용 액체 공급 장치로 할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 일실시 형태에 의한 반도체 제조용 액체 공급 장치를 나타내는 플로우도이다.
[도 2] 동실시 형태의 반도체 제조용 액체 공급 장치의 약액의 주입 수단의 일례를 나타내는 플로우도이다.
[도 3] 동실시 형태의 반도체 제조용 액체 공급 장치의 약액의 주입 수단의 다른 예를 나타내는 플로우도이다.
[도 4] 비교예 1의 일과식의 반도체 제조용 액체 공급 장치를 나타내는 플로우도이다.
[도 5] 실시예 1의 유스 포인트의 요구 수량의 변동과 반도체 제조용 액체의 도전율을 나타내는 그래프이다.
[도 6] 비교예 1의 유스 포인트의 요구 수량의 변동과 반도체 제조용 액체의 도전율을 나타내는 그래프이다.
[도 2] 동실시 형태의 반도체 제조용 액체 공급 장치의 약액의 주입 수단의 일례를 나타내는 플로우도이다.
[도 3] 동실시 형태의 반도체 제조용 액체 공급 장치의 약액의 주입 수단의 다른 예를 나타내는 플로우도이다.
[도 4] 비교예 1의 일과식의 반도체 제조용 액체 공급 장치를 나타내는 플로우도이다.
[도 5] 실시예 1의 유스 포인트의 요구 수량의 변동과 반도체 제조용 액체의 도전율을 나타내는 그래프이다.
[도 6] 비교예 1의 유스 포인트의 요구 수량의 변동과 반도체 제조용 액체의 도전율을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 반도체 제조용 액체 공급 장치에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[반도체 제조용 액체 공급 장치]
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 의한 반도체 제조용 액체 공급 장치를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 반도체 제조용 액체 공급 장치(1)는, 용매로서의 초순수(W)의 공급원에 연통한 공급관(2)과, 이 공급관(2)의 도중에 설치된 조제부로서의 도전율 조정제 공급 기구(3) 및 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)와, 진공 펌프(5A)를 구비한 탈가스 수단으로서의 막식탈기장치(5)와, 한외여과막(ultrafiltration membrane) 등의 미립자 제거 필터(6)를 갖는다. 공급관(2)에는, 미립자 제거 필터(6)의 후단에서 드레인 배관(8)이 접속되는 것에 의해, 주배관(7)과 드레인 배관(8)으로 분기하고 있다. 주배관(7)에는 제1 순시 유량계(10)가 설치되고 있고, 또한 유스 포인트로서의 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에 연통하고 있다. 이 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)는 복수의 세정기 챔버(9A, 9B, 9C ...)를 갖는다. 또, 드레인 배관(8)에는 제2 순시 유량계(11)가 설치되고 있고, 이 제2 순시 유량계(11)에 부설하여 유량 조정 기구로서의 유량 조정 밸브(12)가 설치되고 있다. 이 유량 조정 밸브(12)로서는, 에어 구동식, 전자식 등의 제어가 용이하고 리스폰스가 짧은 것을 이용하는 것이 바람직하다.
또, 막식탈기장치(5)와 미립자 제거 필터(6)와의 사이에는, 농도 제어부로서의 센서부(13)가 설치되고 있다. 이 센서부(13)는, 도전율 조정제나 산화 환원 전위 조정제의 농도를 매우 적합하게 검출 가능한 것을 적당 선택하여 이용하면 무방하고, 도전율계, ORP계 등의 1또는 2이상으로부터 구성하면 무방하다. 혹은 오존 등의 도전율계에서는 검출하기 어려운 약액에 대해서는, 유량계와 UV흡광도법을 이용한 농도계측장치 등의 센서를 이용해도 무방하다. 게다가 요점에 따라 TOC계 등을 설치해도 무방하다. 더욱이, 14는 공급관(2)의 유량을 제어하는 유량 조정 기구로서의 유량 조정 밸브이다.
그리고, 제1 순시 유량계(10), 제2 순시 유량계(11) 및 센서부(13)는, PLC(Programmable Logic Controller) 등의 제어 수단(15)에 계측치를 송신 가능하게 되어 있고, 제어 수단(15)은, 이러한 송신 결과에 근거하여, 도전율 조정제 공급 기구(3), 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4), 유량 조정 밸브(12) 및 유량 조정 밸브(14)를 제어 가능하게 되고 있다.
(조제부)
조제부는, 공급관(2)의 도중에 설치된 도전율 조정제 공급 기구(3)와, 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)를 갖는다. 그리고, 이들 도전율 조정제 공급 기구(3) 및 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)는, 본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이 도전율 조정제의 탱크(3A) 및 약액을 첨가하는 플런저 펌프(3B)와, 산화 환원 전위 조정제의 탱크(4A) 및 약액을 첨가하는 플런저 펌프(4B)로 각각 구성되고, 이들 플런저 펌프(3B, 4B)를 제어 수단(15)에 의하여 제어함으로써 각각의 약액 주입량을 조정 가능하게 되고 있다. 더욱이, 도전율 조정제 공급 기구(3)는, pH조정제 공급 기구로서 작용시켜도 무방하다. 또, 도전율 조정제 공급 기구(3) 및 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)는, 어느 한 쪽만 해도 무방하다.
이 농도 조정부에는, 약액의 첨가 후에 스태틱믹서와 같은 라인 혼합 장치를 설치함으로써 약액의 균질화를 도모하는 것이 바람직하지만, 레이놀즈수(Reynold's number)가 4000 이상이 되도록 배관계와 이송 혼합 시의 유량을 조정 함으로써, 각각의 액체의 점성이나 밀도가 ±20 %정도로 근사 하고 있는 경우에는, 특히 스태틱믹서를 설치할 필요는 없게 되고, 배관에 엘보나 오리피스가 있으면 충분히 혼합하여 약액을 균질화할 수 있다.
(초순수)
본 실시 형태에 있어서, 원수가 되는 초순수(W)란, 예를 들면, 저항율 ： 18.1 MΩcm 이상, 미립자 ： 입경 50 nm 이상으로 1000 개/L 이하, 생균(生菌) ： 1 개/L 이하, TOC(Total Organic Carbon) ： 1μg/L 이하, 전실리콘 ： 0.1 μg/L 이하, 금속류 ： 1 ng/L 이하, 이온류 ： 10 ng/L 이하, 과산화 수소 ； 30μg/L 이하, 수온 ： 25±2
의 것이 매우 적합하다.
(약액)
본 실시 형태에 있어서, 도전율 조정제로서는 특별히 제한은 없지만, pH7 미만으로 조정하는 경우에는, 염산, 질산, 황산, 초산 등의 산성 용액을 이용할 수 있다. 또, pH7 이상으로 조정하는 경우에는, 암모니아, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 TMAH 등의 알칼리성 용액을 이용할 수 있다. 또, 경우에 따라서는 CO2 등의 가스체를 이용해도 무방하다.
또, 산화 환원 전위 조정제로서는, 산화 환원 전위를 높게 조정하는 경우에는, 과산화 수소수 등을 이용할 수 있다. 또, 산화 환원 전위를 낮게 조정하는 경우에는 옥살산, 황화수소, 요드화화 칼륨 등의 용액을 이용할 수 있다. 또, 경우에 따라서는 오존(O3), 수소(H2) 등의 가스체를 이용해도 무방하다.
[희박 약액의 공급 방법]
다음으로 상술한 것 같은 반도체 제조용 액체 공급 장치를 이용한 반도체 제조용 액체의 공급 방법으로 대해서, 이하 설명한다.
(반도체 제조용 액체 조제 공정)
초순수(DIW)(W)의 공급원으로부터 초순수(W)를 공급하는 것과 동시에, 도전율 조정제 공급 기구(3)와 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)로부터, 각각 도전율 조정제와 산화 환원 전위 조정제를 공급한다. 이 때, 초순수(W)의 유량은, 유스 포인트로서의 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)의 세정기 챔버(9A, 9B, 9C ...)의 전대가 가동했을 때의 최대량이 되도록 제어 수단(15)에 의하여 유량 조정 밸브(14)에 의하여 제어한다. 그리고, 이 초순수(W)의 유량에 근거하여, 도전율 조정제와 산화 환원 전위 조정제가 소정의 농도가 되도록 제어 장치(15)에 의하여 도전율 조정제 공급 기구(3)와 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)를 제어하여, 도전율 조정제 및 산화 환원 전위 조정제의 첨가량을 조정한다. 더욱이, 도전율 조정제 및 산화 환원 전위 조정제는 어느 한쪽만 가해도 무방하다. 이와 같이 하여 조제된 약액은, 막식탈기장치(5)에 보내지고, 용존가스 성분을 제거함으로써, 반도체 제조용 액체(W1)로서 조제된다.
여기서, 반도체 제조용 액체(W1)는, 예를 들면 구리, 코발트, La2O3, MgO 등을 이용한 반도체 재료에 대해서는 알칼리성 용액으로 하는 것이 효과적으로, 특히 pH 9~11의 범위에서 이들 재료의 용해를 효과적으로 억제하는 것이 바람직하다. 또, 반도체 재료가 구리, 코발트를 포함한 경우에는, 반도체 제조용 액체(W1)를 pH 9~11의 범위에서 또한 산화 환원 전위를 0.1~1.7 V의 범위에 조정 함으로써 부동태화가 생기고, 또한 용해 억제를 기대할 수 있다. 다만, 알칼리 조건만에서도 용해 억제 효과는 인정되므로, 이 산화 환원 전위로 한정되지 않는다. 알칼리의 종류는, 린스시의 오염 방지의 점에서 암모니아가 바람직하지만, TMAH나 수산화 나트륨 등 다른 알칼리성 용액을 이용해도, 용해 억제와 침투에 대해서 어떠한 문제가 없다. 한편, 반도체 재료가 텅스텐, 몰리브덴을 포함한 경우에는, 반도체 제조용 액체(W1)는 산성 용액으로 하는 것이 효과적이고, 특히 약액 소비량 삭감의 관점에서, pH 2~5로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 산화제나 용존 산소 농도를 낮게 함으로써 새로운 용해 억제를 기대할 수 있다. 산성 용액의 조정은, 염산의 희석 혹은 탄산 가스의 용해가 널리 알려지고 있고, 오염 억제의 점에서도 이들이 바람직하다.
(농도 제어 공정)
이와 같이 하여 조제된 반도체 제조용 액체(W1)는, 농도 제어부로서의 센서부(13)에서 도전율/산화 환원 전위(ORP) 등을 계측하고, 이 계측치를 제어 수단(15)으로 송신한다. 제어 수단(15)은, 도전율의 값에 근거하여, 필요에 따라서 도전율 조정제 공급 기구(3)의 플런저 펌프(3B)를 제어 함으로써 도전율 조정제의 첨가량을 조정한다. 한편, 산화 환원 전위의 값에 근거하여, 필요에 따라서 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)의 플런저 펌프(4B)를 제어 함으로써 산화 환원 전위 조정제의 첨가량을 조정한다. 이와 같이 하여 반도체 제조용 액체(W1)의 도전율 및 산화 환원 전위를 항상 소망한 값으로 조정할 수 있다. 또, 반도체 제조용 액체(W1)의 도전율 및 산화 환원 전위를 변동시키는 경우에도 마찬가지로 하여 신속하게 조제할 수 있다.
이러한 농도 제어 공정에 있어서, 제어 수단(15)에는, 센서부(13)의 계측치를 표시하는 컨트롤용 인라인 모니터를 배치하는 등, 오차 ±5 이하로 각 용액 농도를 컨트롤 하는 것이 바람직하다. 또, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)의 사용량의 변동에 즈음해서는 농도 변동이 생기기 쉽지만, 드레인 배관(8)에 설치한 제2 순시 유량계(11) 및 유량 조정 밸브(12)와, 주배관(7)에 설치한 제1 순시 유량계(10)의 출력에 의해서 약액 주입량이나 가스 공급량 등을 컨트롤 함으로써, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에서 사용하는 유량이 변동해도, 농도 변동을 최소한의 범위에 억제하고, 안정된 세정의 반도체 제조용 액체(W1)를 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에 송액하는 것이 가능해진다.
(반도체 제조용 액체(W1)의 공급 공정)
계속해서 반도체 제조용 액체(W1)는, 미립자 제거 필터(6)를 통과한 후, 주배관(7)으로부터 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)로 공급된다. 이 때 주배관(7)의 유량은, 세정기 챔버(9A, 9B, 9C ...) 중 가동하고 있지만 사용량의 합계가 되므로, 각 세정기 챔버의 가동 대수에 의하여 변동한다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 주배관(7)에는 제1 순시 유량계(10)가 설치되고 있으므로, 주배관(7)의 유량을 측정하고, 이 계측치를 제어 수단(15)으로 송신한다. 공급관(2)에 공급되는 초순수(W)의 유량은, 유스 포인트로서의 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)의 복수의 세정기 챔버(9A, 9B, 9C ...)의 전대가 가동했을 때의 최대량이 되도록 설정되어 있으므로, 제어 수단(15)은, 이 최대량과 사용량과의 차이량이, 드레인 배관(8)의 유량이 되도록 유량 조정 밸브(12)의 개도를 신속히 조절하여 드레인 배관(8)으로부터 드레인수(D)로서 배출한다. 이것에 의해, 공급관(2)의 유량, 즉 반도체 제조용 액체(W1)의 조제량을 항상 일정하게 유지할 수 있으므로, 각 세정기 챔버의 가동 대수가 변동하여, 반도체 제조용 액체(W1)의 사용량이 변동해도, 소정의 농도 범위 내의 최소한의 농도 변동으로 반도체 제조용 액체(W1)를 공급할 수 있다. 더욱이, 드레인수(D)는, 그대로 배수(排水)해도 무방하지만, 각종 처리에 의하여 도전율 조정제 및 산화 환원 전위 조정제를 제거한 후, 초순수(W)의 공급원에 환류해도 무방하다.
이상, 본 발명의 반도체 제조용 액체 공급 장치에 대해서, 상기 실시 형태에 근거하여 설명하여 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고 여러 가지의 변형 실시가 가능하다. 예를 들면, 조제부의 도전율 조정제 공급 기구(3)와 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)는, 도 2에 도시한 것에 한정하지 않고, 도 3에 도시한 바와 같이 도전율 조정제의 탱크(3A) 및 산화 환원 전위 조정제의 탱크(4A)를 밀폐 탱크로 하고, 이 탱크(3A) 및 탱크(4A)에 불활성 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원(16)을 접속하고, 이 N2 가스 공급원(16)으로부터 공급관(17)을 통해, 도시하지 않는 유량 조절 기구에 의하여 불활성 가스로서의 N2 가스를 각각 공급하여, 도전율 조정제 및 산화 환원 전위 조정제를 압송하여, 소망한 용질 농도가 되도록 첨가하도록 해도 무방하다. 또, 본 발명은, 용매로서는 초순수(W)에 한정하지 않고, IPA 등의 유기용제 등에도 적용 가능하다.
게다가 센서부(13)의 구성은, 용질이 도전성인지, 비도전성인지에 의하여 적당 변경하면 무방하다. 예를 들면 도전성의 용질의 경우에는 도전율계, 흡광 광도계를 설치하고, 비도전성의 용질의 경우에는, TOC계, 흡광 광도계를 설치하는 등 하면 무방하다.
또한 상기 실시 형태에 있어서는, 가스 용해막을 설치하여 소망한 가스 성분을 반도체 제조용 액체(W1)에 용해해도 무방하다. 더욱이, 공급관(2)의 도중에는, 버퍼관이나 저류조를 설치해도 무방하고, 용액의 가열기 등을 설치해도 무방하다. 또, 유스 포인트로서는, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에 한정하지 않고, 여러 가지의 반도체 제조용 액체를 사용하는 장치에 적용 가능하다.
[실시예]
이하의 구체적 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
도 1에 나타내는 반도체 제조용 액체 공급 장치(1)에 있어서, 주배관(7)을 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에 접속하고, 코발트를 적층한 웨이퍼의 세정을 실시했다. 이 때 도전율 조정제 공급 기구(3)로부터 암모니아수를 공급하여 10 ppm까지 희석된 암모니아수를 세정 용액(반도체 제조용 액체(W1))으로 했다. 더욱이, 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(4)는 아무것도 공급하지 않게 설정했다. 이 세정 용액은 도전율이 25 μS/cm±10%에 들어가는 것을 목표로 했다. 이 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)는 5개의 처리용 챔버를 갖고, 각 챔버는 2 L/분의 세정 용액을 필요로 하고, 각 챔버의 가동/정지를 모의적으로 제어하여, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)로의 세정 용액 송액량을 변경했다. 이 때, 공급관(2)의 유량은 웨이퍼 세정 장치가 요구하는 최대 유량인 10 L/분으로 설정했다. 이러한 처리에 있어서, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)로의 세정 용액의 요구량의 변동에 따른 세정 용액의 도전율을 측정했다. 결과를 도 5에 나타낸다.
[비교예 1]
도 4에 나타내는 일과식의 반도체 제조용 액체 공급 장치를 준비했다. 도 4의 반도체 제조용 액체 공급 장치(1A)에 있어서는, 전술한 도 1과 같은 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 교부하고, 그 상세한 설명을 생략 한다. 도 4에 나타내는 반도체 제조용 액체 공급 장치(1A)는, 드레인 배관(8)을 가지지 않는 대신에, 막식탈기장치(5)의 후단에 버퍼관(21)이 설치되고 있고, 공급관(2)에는, 순시 유량계(14A)가 부설 된 유량 조정 밸브(14)가 설치되고 있다. 그리고, 도시하지 않는 제어장치에 의해, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)의 요구 유량에 추종하여, 그때마다 공급관(2)의 유량 조정 밸브(14)의 개도를 조정하여 유량을 조정하는 것과 동시에, 도전율 조정제 공급 기구(3)로부터의 암모니아수의 공급량을 조정하여 10 ppm로 희석된 암모니아수를 세정 용액(반도체 제조용 액체(W1))을 조제하도록 설정하여 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)에 공급했다.
이 매엽식 웨이퍼 세정 장치의 5개의 처리용 챔버의 가동/정지를 모의적으로 제어하여, 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)로의 세정 용액 송액량을 실시예 1과 같이 변경했다. 이 매엽식 웨이퍼 세정 장치(9)로의 세정 용액의 요구량의 변동에 따른 세정 용액의 도전율을 측정했다. 결과를 도 6에 나타낸다. 또, 이러한 결과로부터 실시예 1 및 비교예 1에서 웨이퍼 세정 장치에 대해서 대응 가능한 챔버수를 산정한 결과를 표 1에 나타낸다.
도 5, 도 6 및 표 1로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1의 반도체 제조용 액체 공급 장치에서는, 유량 변동해도 ±10%의 농도 범위에 들어가는 것을 알 수 있었다. 그리고, 공급관(2)에 상시 웨이퍼 세정 장치의 최대 요구 유량인 10 L/분의 희박 암모니아수를 통수 함으로써, 도중에 웨이퍼 세정 장치의 요구 유량이 변동해도 이것에 추종하여, 안정된 농도의 희박 암모니아수를 필요 유량에 따라 공급할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것에 대해, 일과식의 반도체 제조용 액체 공급 장치인 비교예 1에서는, 유량이 변동하는 것에 수반하여 농도 조정을 시도하고 있지만 대응이 따라붙지 않고, 농도가 큰폭으로 변동하는 결과가 되었다. 이것보다, 일과식에서는 공급관(2)에 농도의 변동을 완화하기 위한 버퍼관(21)을 갖추고 있었다고 해도, 유량 변동에 추종하지 못하고, 단시간의 변동에서는 소정의 도전율의 세정 용액을 공급하는 것이 곤란해지는 것을 알 수 있다.
1 반도체 제조용 액체 공급 장치
2 공급관
3 도전율 조정제 공급 기구(조제부)
3A 탱크
3B 플런저 펌프
4 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(조제부)
4A 탱크
4B 플런저 펌프
5 막식탈기장치
5A 진공 펌프
6 미립자 제거 필터
7 주배관
8 드레인 배관
9 매엽식 웨이퍼 세정 장치
9A, 9B, 9C?? 세정기 챔버
10 제1 순시 유량계
11 제2 순시 유량계
12 유량 조정 밸브(유량 조정 기구)
13 센서부(농도 제어부)
14 유량 조정 밸브
15 제어 수단
16 N2 가스 공급원(불활성 가스 공급원)
17 공급관
W 초순수
W1 반도체 제조용 액체
D 드레인수
2 공급관
3 도전율 조정제 공급 기구(조제부)
3A 탱크
3B 플런저 펌프
4 산화 환원 전위 조정제 공급 기구(조제부)
4A 탱크
4B 플런저 펌프
5 막식탈기장치
5A 진공 펌프
6 미립자 제거 필터
7 주배관
8 드레인 배관
9 매엽식 웨이퍼 세정 장치
9A, 9B, 9C?? 세정기 챔버
10 제1 순시 유량계
11 제2 순시 유량계
12 유량 조정 밸브(유량 조정 기구)
13 센서부(농도 제어부)
14 유량 조정 밸브
15 제어 수단
16 N2 가스 공급원(불활성 가스 공급원)
17 공급관
W 초순수
W1 반도체 제조용 액체
D 드레인수
Claims (7)
- 용매를 공급하는 공급관과,
상기 용매에 대해서 소정량의 약액을 첨가 함으로써 소정의 농도의 반도체 제조용 액체를 조제하는 조제부와,
상기 반도체 제조용 액체가 소정의 약액 농도가 되도록 상기 조제부를 관리하는 농도 제어부를 구비하고,
상기 공급관은, 상기 농도 제어부의 후단에서 상기 공급관에 접속된 드레인 배관과, 이 드레인 배관의 접속부로부터 유스 포인트에 연통하는 주배관으로 분기하고 있고,
상기 주배관에는 유량계측수단이 설치되고 있는 것과 동시에 상기 드레인 배관에는 상기 유량계측수단의 계측치에 대응 가능한 유량 조정 기구가 설치되고 있는, 반도체 제조용 액체 공급 장치. - 제1항에 있어서,
상기 주배관 및 드레인 배관의 유량의 합계를 거의 유스 포인트의 최대 사용량으로 설정하고, 상기 드레인 배관의 유량을 상기 유량 조정 기구에 의하여 변동 시킴으로써 상기 주배관의 유량을 제어 가능하게 되는, 반도체 제조용 액체 공급 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유량 조정 기구가, 밸브이며, 상기 밸브의 개도를 조정 함으로써 유량을 조정하는, 반도체 제조용 액체 공급 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유량 조정 기구가, 유량 조정 밸브 혹은 정압 밸브인, 반도체 제조용 액체 공급 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약액의 주입 수단으로서, 펌프 혹은 약액을 충전한 밀폐 탱크를 불활성 가스로 가압하여 약액을 밀어 내는 수송 수단을 이용하는, 반도체 제조용 액체 공급 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약액이 도전성의 용질이며, 상기 농도 제어부는, 도전율계 혹은 흡광 광도계를 갖고, 이 도전율계 혹은 흡광 광도계의 측정치에 근거하여 상기 약액의 첨가량을 제어 가능하게 되는, 반도체 제조용 액체 공급 장치.
하는 제어 수단 - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약액이 비도전성의 용질이며, 상기 농도 제어부는, TOC계 혹은 흡광 광도계를 갖고, 이 TOC계 혹은 흡광 광도계의 측정치에 근거하여 상기 약액의 첨가량을 제어 가능하게 되는, 반도체 제조용 액체 공급 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020247002071A KR20240060785A (ko) | 2021-09-07 | 2022-03-17 | 반도체 제조용 액체 공급 장치 |
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| JP2003334433A (ja) | 2002-05-16 | 2003-11-25 | Kurita Water Ind Ltd | 連続溶解装置、連続溶解方法及び気体溶解水供給装置 |
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| JP2003334433A (ja) | 2002-05-16 | 2003-11-25 | Kurita Water Ind Ltd | 連続溶解装置、連続溶解方法及び気体溶解水供給装置 |
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| Publication number | Publication date |
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| CN117916860A (zh) | 2024-04-19 |
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| TW202311177A (zh) | 2023-03-16 |
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