KR100221766B1 - 고온의 재순환 화학조 - Google Patents

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Abstract

집적 회로 웨이퍼와 같은 제품들을 부식액이나 다른 액체의 고온의 유체에 침지시키기 위한 화학조는 제품들을 수용하기 위한 제1격실과 배수조로 작용하는 제2격실을 가진 액체 용기를 포함하고, 또 제1격실로 부터의 오버플로우를 채널을 통해 배수조로 운반하는 홈통을 포함한다. 펌프가 액체를 배수조로부터 제1격실로 귀환시켜 재순환시킨다. 용기는 그 내부에 용기의 하부 영역이 위치하는 케이싱에 의해 지지된다. 케이싱은 케이싱 상의 림 부재위에 놓이는 플랜지와, 림부재와 플랜지의 바닥 사이에 위치한 밀봉 재료에 의해 밀봉된다. 플랜지는 홈통 아래에 홈통과 수직으로 이격된 관계로 위치한다. 이는 홈통으로부터 밀봉체로의 열전달을 방지하여 밀봉체의 내구성을 향상시킨다.

Description

고온의 재순환 화학조
제1도는 발명을 실시하는 고온의 재순환 화학조의 사시도.
제2도는 제1도의 선 2-2를 따라 취한 화학조의 횡단면도.
제3도는 개략적으로 도시한 액체 재순환 시스템의 특정 부품을 가진 제1도의 화학조의 부분적으로 절단한 측면도.
제4도는 전술한 도면의 장치의 평면도.
제5도는 제2도의 원형 쇄선(5)의 장치부의 확대된 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 화학조 12 : 케이싱
13 : 용기 14 : 처리 용기
17 : 배수조 18 : 홈통
19 : 챔버 21 : 림
48 : 플랜지 54 : 매스틱
본 발명은 제조 공정동안에 제품을 화학 액체에 침지시키기 위한 화학조에 관한 것이며, 특히 제품이 고온 액체의 재순환 유체에 노출되는 유형의 화학조의 케이싱 또는 하우징의 밀봉에 관한 것이다.
다양한 사업 분야에서 제품의 고온 액체로의 침지 처리를 필요로 한다. 예를 들면, 전자산업에서, 화학조들은 집적회로 웨이퍼의 에칭 및 세척과 같은 목적으로 사용된다. 화학 액체는 고온으로 가열해야 하며, 많은 경우에 부식성이 높다. 따라서, 화학조의 어떤 부품들은 내화성이고 또한 화합 액체 불활성인 재료로 형성해야만 한다.
이러한 목적을 위해 특히 양호한 형태의 화학조가 발명의 명칭이 "석영 조합 홈통/배수조 재순환 여과 고순도 화학조"인 1989년 11월 13일 미합중국 출원 제07/434,709호에 설명되어 있으며 여기에 참조할 목적으로 그 명세서 및 도면을 기재했다. 그 형태의 화학조는 처리될 제품을 수용하는 처리용기로서 기능하는 제1격실과, 배수조를 형성하는 제2격실을 구비한 화학 액체 용기를 포함한다. 홈통은 처리용기로 부터 오버 플로우(overflow)를 배수용기로 이송시키기 위하여 용기의 상부 영역을 따라 연장되며, 펌퍼는 배수조로 부터 처리용기로 귀환한 여과된 유동액체를 재순환시킨다. 처리격실, 배수조 및 홈통을 포함하는 용기는 바람직하게는 석영과 같은 내화성 재료로 형성된 단일 부품이다. 용기의 하부 영역은 원하는 형태로 보다 손쉽게 제조할 수 있는 취성이 약한 재료, 즉 이러한 목적을 위해 적당한 다양한 플라스틱으로 형성된 케이싱 또는 하우징내에 위치된다.
용기와 케이싱의 림사이의 연결은 액체, 부식성 증기 또는 다른 유체의 침입을 방지하도록 밀봉해야 한다. 종래의 구조물에서, 이것은 케이싱의 림 바로 위에 홈통의 하부를 위치시키고 홈통 및 케이싱 림에 다량의 밀봉 매스틱(mastic)을 부착함으로서 마련된다.
이러한 밀봉체는 세가지 다른 재질 석영 또는 유사한 것, 케이싱 플라스틱 및 매스틱 자체를 함께 접착하는데, 이 재료들의 각각은 열에 반응하여 다른 정도의 열팽창을 일으킨다. 이것은 밀봉체의 수명을 제한하는 응력을 발생시킨다. 반복되는 온도 싸이클은 밀봉 매스틱과 다른 재료들 사이에 접착력을 파괴하고 매스틱 자체를 분해시켜서 빈번한 교체를 필요로 한다. 또한 밀봉체 부품들의 극도의 차별 팽창은 상대적으로 취성인 석영 또는 유사한 것을 파괴할 수 있으므로 그 구조는 화학조의 최고 액체온도를 제한한다.
밀봉체가 높은 액체 온도 상태에서 더 내구력이 있고 보다 더 높은 액체 온도 상태에서 견딜 수 있는 화학조 구조는 큰 장점이 있을 것이다.
본 발명은 상기에 논의한 문제점 중 하나 이상을 극복하기 위한 것이다.
본 발명의 한 양태에 의하면, 고온 화학 액체의 유체에 제품을 침지시키기 위한 재순환 화학조는 챔버를 가지는 케이싱과 케이싱의 챔버내에 위치한 하부 영역과 케이싱 위로 연장되는 상부 영역을 가지는 용기를 포함한다. 용기는 처리될 제품을 수용하기 위한 처리 용기를 형성하는 제1격실과, 처리 용기로 부터의 오버플로우를 저장하는 배수조를 형성하는 제2격실, 및 오버플로우를 수용하고 배수조로 오버플로우를 운반하기 위한 위치에서 처리 용기를 따라 연장되는 홈통을 구비한다. 홈통은 용기 상에서 케이싱 림 위의 그리고 림으로 부터 수직으로 이격된 장소에 위치된다. 용기는 케이싱 림과 중첩되는 외측 연장 플랜지를 가지며, 이 플랜지는 홈통 아래에 위치하고 홈통으로 부터 수직으로 이격되어 있다. 밀봉 재료는 플랜지와 케이싱 림 양쪽과 접촉하면서 플랜지의 아래쪽에 위치된다. 또한 조는 화학 액체를 가열하기 위한 수단과, 배수조로부터 처리 용기로 귀환되는 화학 액체를 재순환시키기 위한 수단을 포함한다.
다른 양태에 의하면, 본 발명은 챔버와, 케이스의 상부 단부에서 챔버 외주연 둘레로 연장한 림 부재를 구비한 케이싱을 가지는 재순환 화학조를 마련한다. 화학 액체 용기는 화학 액체 및 처리될 제품들을 수용하기 위한 처리 용기 영역과, 처리 용기 영역으로 부터 오버플로우된 화학 액체를 수용하기 위한 배수조 구역과, 처리 용기 영역의 한 단부 및 대향 측면들을 따라 그리고 배수조 영역의 대향 측면들을 따라 배수조 영역으로 오버플로우를 운반하기 위한 위치에 연장되고 케이싱 림 부재 위에 위치하고 부재로 부터 수직으로 이격된 홈통을 구비한다. 용기상의 플랜지는 처리 용기 영역과 배수조 영역 둘레로 연장되고 케이싱 림 부재 위에서 외측으로 연장되며, 홈통 아래에 홈통으로 부터 수직으로 이격된 장소에 위치한다. 홈통 및 플랜지를 포함한 용기는 내화성 재료의 단일체이다. 밀봉 재료는 플랜지의 아래쪽과 케이싱 림 부재사이에 연장되며 각각에 접착된다. 또한, 화학조는 처리 영역내의 화학 액체를 가열하는 수단과 배수조영역으로 부터 처리 영역으로 귀환되는 여과된 화학액체의 유체를 재환순시키기 위한 펌프 및 여과 수단을 포함한다.
본 발명은 이전에 설명한 일반적 형태로서 케이싱과, 고온의 화학액체 용기 사이의 밀봉체에서 다른 재료간의 접합이 온도 싸이클로 부터 적은 응력을 받는 재순환 화학조 형태를 마련한다. 밀봉체의 부품들은 오버플로우 홈통 안의 고온의 화학물질 유체로부터 멀리 위치하며, 홈통의 저부를 통한 직접인 열전달을 받지 않는다. 이는 밀봉체를 보다 내구력 있게하며, 조의 파손가능한 부품의 손상 없이 더 높은 온도의 액체를 사용할 수 있도록 한다.
본 발명은 다른 양태 및 장점들과 함께 후술하는 양호한 실시예의 설명과 첨부한 도면을 참조함으로서 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 이제 제1도에 따르면, 본 발명을 실시한 재순환 화학조(11)의 구성 부품들은 외부 하우징 또는 케이싱(12)와, 케이싱에 의해 지지되는 화학 액체 용기(13)을 포함한다. 용기(13)은 화학조(11)에서 처리될 제품(16)을 수용하기 위한 처리 용기(14)로서 기능을 하는 제1격실과, 처리용기로 부터 오버플로우된 화학 액체를 저장하기 위한 배수조(17)인 인접한 제2격실을 갖는다. 오버플로우는 처리용기의 한 단부를 가로지르고 처리용기의 양측을 따라 그리고 처리용기의 대향단부의 배수조(17)의 양측을 따라 연장되는 경사 홈통(18)에 의해 수용되고 배수조(17)로 운반된다.
제2도, 제3도 및 제4도에 따르면, 케이싱(12)와 용기(13)은 다른 형태들도 가능하기는 하지만 본 발명의 이 실시예에서는 대체로 직사각형 형태이다. 케이싱(12)는 용기(13)의 하부 및 중간 영역들이 수용되고 위치되는 직사각형 챔버(19)를 형성한다. 용기(13)의 상부부분은 케이싱(12) 위로 연장되고, 홈통(18)은 케이싱의 림(21) 위에 위치되며 림으로 부터 홈통을 분리하기 위해 수직 방향에서 케이싱 림으로 부터 이격된다.
처리 용기(14), 배수조(17) 및 홈통(18)을 포함한 용기(13)은 조에 사용되는 액체와 화학적으로 불활성인 형태의 내화성 재료의 단일 조립체가 양호하다. 조(11)이 집적회로 웨이퍼들(16)을 처리하는데 사용될 경우에 용기(13)은 예를 들어 석영판들을 융합시킴으로서 성형될 수 있다. 케이싱(12)는 취성이 적고 원하는 형태로 더 쉽게 제조할 수 있는 폴리프로필렌 플라스틱 등의 다른 적절한 재료로 성형된다.
케이싱(12)의 내부 챔버(19)는 용기와 챔버 벽(22) 사이에 열절연재가 배치되는 공간을 마련하도록 용기(13)보다 다소 넓고 길다. 조(11)내에 화학 액체(24)는 용기(13)의 처리 용기(14) 영역의 외부벽(27)의 바닥 및 하부 부분에 대하여 위치한 저항형의 일련의 밴드형 전기 가열 요소들(26)에 의해 가열된다.
케이싱(12)는 각각의 하부 코너에 장착 브래킷들(32)에 의해 케이싱의 아래쪽에 고정된 유출구 피팅(29) 및 유입구 피팅(31)용 공간을 용기(13) 아래에 마련하기 위해 지지대(28)을 갖는다. 유출구 피팅(29)는 파이프(34)를 통해 배수조(17)의 바닥의 개구(33)과 연통하며 유입구 피팅(31)은 다른 파이프(37)을 통해 처리 용기(14)의 바닥 중심의 개구(36)과 연통한다.
펌프(38)은 배수조(17)로 부터 피팅(29)와 파이프(34)를 통해 화학 액체를 흡입하고, 여과기(39)를 통해 액체를 유입시켜 피팅(31)과 파이프(37)을 통해 다시 처리 용기(14)안으로 여과된 액체를 재순환시킨다. 따라서, 가열된 화학 액체(24)의 연속적 유체는 처리 용기안에서 상방으로 이동하며, 그 연후에 오버플로우를 배수조(17)로 다시 운반시키는 홈통(18)안으로 넘쳐 흐른다. 처리용기(14)의 상부 에지(41)은 처리 용기의 외주연에서 오버플로우의 고른 분포가 이루어지도록 본 실시예에서는 조개껍질 형상이다. 이것은 처리용기(14)의 여러 영역들에 위치한 제품(16)을 통한 유동율을 균일하게 하도록 작용한다. 조(11)내의 화학 액체의 체적은 배수조(17)이 웨이퍼 또는 다른 제품(16)의 처리 용기(14)로의 침지전에 단지 부분적으로 채워지도록 하는 양이다. 따라서, 다시 제1도를 참조하면, 배수조(17)은 제품(16)과 제품 운반기(40)이 침지됨에 따라 처리 용기(14)로 부터 제거되는 액체를 저장할 수 있다. 일단의 제품(16)들이 조(11)로 부터 제거될 때 처리용기(14)의 액체 높이는 일시적으로 떨어지며, 오버플로우는 일시적으로 정지한다. 또한, 배수조(17)은 이러한 기간 동안에 펌프의 액체고갈현상(starvation)을 피하도록 작용한다.
제5도를 참조하면, 케이싱(12)의 림(21)은 케이싱 벽(22)의 상부에서 케이싱의 외주연 둘레로 연장한 림 부재(42)에 의해 형성된다. 림 부재(42)는 케이싱 벽(43)의 상부에 위치하고 용기(13)이 가까운 구조물 벽 또는 장치에 대하여 충돌하지 않도록 벽으로부터 외측으로 약간 연장한 플랜지형 기초부분(44)를 갖는다. 림 부재(42)의 다른 부분(46)은 케이싱 벽(43) 바로 안쪽의 위치에서 기초부분(44)로 부터 하방으로 약간 연장된다. 또 다른 부분(47)은 부분(46) 위의 위치에서 기초부분(44)로부터 상방으로 연장된다.
용기(13)은 용기로 부터 외측으로 연장되며 케이싱 림 부재(42)의 부분(47)의 상부에 중첩되는 플랜지(48)을 통해 케이싱(12)에 고정되며, 주름진 스페이서(spacer, 51)은 플랜지와 림 부재의 이음매에 쿠션을 마련하기 위해 플랜지와 부분(47) 사이에 위치된다. 플랜지(48)은 림 부재(42)의 부분(47)을 지나서 외측으로 약간 연장되며 외부 에지에 포켓(53)을 형성한 하방 연장 립(52)를 가지며, 포켓(53)내에 밀봉 매스틱(54)가 위치하고 케이싱(12)안으로의 액체 및 증기의 침입을 방지하기 위해서 플랜지(48)과 림부재에 부착된다. 매스틱(54)는 그 자리에 매스틱을 기계적으로 고정하도록 림 부재 부분(47)에서 수평 홈(55) 안으로 연장된다. 밀봉 매스틱의 다른 부분(56)은 림 부재 부분(47)과 용기(13) 사이에서 연장되며, 부분(47)과 용기 벽 및 플랜지(48)의 밑바닥에 부착된다.
플랜지(48)은 용기(13)과 일체로 된 부분이며, 석영 등의 동일한 내화성 재료로 형성된다. 이러한 재료는 비교적 취성이 있고 깨어지기 쉽기 때문에, 케이싱(12)의 플라스틱 재료의 구부러짐에 의해 용기상에 작용될 수 있는 응력으로 부터 플랜지(48)을 포함한 용기(13)을 고립시키는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 림 부재는 3중 비드 플라스틱 용접부(57)에 의해 케이싱 벽(43)의 상부에 부착된다. 용접부(57)은 플랜지(48)과 림 부재(42)의 외부 이음매에서의 내부 비드(58)과, 비드(58)과 플랜지(48)의 바닥쪽에 접착된 제2비드(59), 및 내부 비드(58)과 림 부재 부분(47)에 접착된 제3비드(61)을 포함한다. 제2및 제3비드(59,61)은 서로 약간 분리되어 있다. 용접부(57)을 형성하는 플라스틱 재료는 위에 설명한 형상일 때 약간의 가요성이 있기 때문에, 용접부는 케이싱 벽(43)에 대한 림 부재(42)의 적은 정도의 흔들림 운동을 가능하게 하는 힌지로서 작용한다. 이것은 림 부재(42)가 석영 플랜지(48)에 응력을 가하지 않고 케이싱 벽(43)의 구부러짐을 수용하게 한다.
앞에 논의한 것과 같이, 매스틱(54,56)에 의해 형성된 밀봉체는 가열시에 다른 정도의 열팽창을 나타내는 다른 재료로 형성된 부품들 즉, 림 부재(42)와 플랜지(48)을 접착하고, 매스틱 자체도 또 다른 열팽창율을 갖는다. 매우 고온의 열유입에 반응하는 세가지 재료의 차별적인 팽창의 반복은 중합체화된 매스틱(54,56)의 기계적 작용을 일으켜서 맬봉 매스틱 몸체 자체의 단일성과 인접한 석영 및 플라긋틱 재요에 대한 부착력 모두에 밀봉 매스틱의 조기 파괴를 가져올 수 있다. 케이싱 밀봉체(62)를 형성한 부품들로의 열 입력은 홈통(18)의 하부쪽으로 부터 수직으로 이격된 플랜지(48)에 의해 최소화되는데, 이것에 의해 밀봉체의 수명이 길어진다. 열은 위에 설명한 이 일반적 형태의 화학조의 종래 구조에서와는 달리 홈통의 바닥을 통해 홈통(18)내의 고온 액체로 부터 매스틱(54,56)으로 직접 전달되지 않는다. 게다가 냉각 공기가 석영 플랜지(48)의 바로위의 영역(63)을 순환하여 처리용기(14)로부터 밀봉체(62)로 전도된 열을 제거할 수 있다. 종래 구조와는 또 달리 홈통(18)은 밀봉체(62)의 부품들의 차별 팽창에 의한 잠재적으로 해를 가할 수 있는 기계적 응력을 받지 않는다.
화학조(11)은 본원에서는 일단의 집적회로 웨이퍼(16)의 처리에 관하여 설명되었다. 조 구조는 에칭이나 세척 또는 다른 목적으로 가열된 액체에 침지될 필요가 있는 다양한 다른 제품들의 처리와, 제품들이 컨베이어등에 의해 조로 연속적으로 공급되고 제거되는 작업들에 적용될 수 있다.
발명이 예시 목적으로 하나의 바람직한 실시예에 대하여 설명되었지만 조 구조의 많은 변경과 수정이 발명의 범위내에서 가능하며 첨부된 청구범위에 한정된 것 이외에는 본 발명은 제한되지 않는다.

Claims (10)

  1. 제품을 고온의 화학 액체에 침지시키기 위한 재순환 화학조에 있어서, 챔버를 구비하고 상기 챔버의 외주연을 따라 그 상부 단부에서 연장되는 림을 가지는 케이싱과; 상기 챔버내에 위치한 하부 영역과 상기 림 위로 연장되는 상부 영역을 가지고, 상기 제품들을 수용하는 처리 용기를 형성하는 제1격실과 상기 처리 용기로부터 오브플로우된 화학 액체를 저장하기 위한 배수조를 형성하는 제2격실을 가지고, 상기 처리용기로부터의 오버플로우를 수용하고 오퍼플로우를 배수조에 운반하기 위한 위치에 처리 용기를 따라 연장되며 케이싱 림위에 수직으로 이격된 화학 액체 용기 상의 장소에 있는 홈통을 구비하고, 상기 케이싱 림과 중첩되며 상기 홈통 아래에 수직으로 이격된 외측 연장 플랜지를 가지는 화학액체 용기와; 상기 플랜지의 바닥에 위치하고 상기 플랜지의 상기 바닥과 상기 케이싱 림 모두에 접촉하는 밀봉 재료와; 상기 화학 액체를 가열하기 위한 수단과; 상기 화학 액체를 상기 배수조로부터 상기 처리 용기로 재순환시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기와 배수조 및 홈통을 포함하는 상기 용기가 내화성 재료의 단일 몸체이며, 상기 플랜지가 내화성 재료의 상기 몸체의 단일 부분인 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플랜지가 상기 용기의 일체로된 부분이며 석영으로 성형된 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플랜지를 포함하는 용기가 내화성 재료로 성형되고, 상기 챔버의 림을 포함하는 상기 케이싱이 취성이 적은 다른 재료로 성형된 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 케이싱이 상방 연장 측벽들을 가지고, 상기 케이싱의 상기 림이 상기 측벽의 상부에서 상기 케이싱 챔버의 상기 외주연을 따라 연장되며 거기에 고정되고 그리고 상기 밀봉 재료에 의해 상기 플랜지의 바닥에 접착되는 플랜지된 림 부재에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  6. 제5항에 있어서, 상기 플랜지가 상기 플랜지의 상기 바닥에 역전된 포켓을 성형하는 하향 립 플랜지의 외측 에지에 가지며, 상기 림 부재의 상향 부분이 상기 포켓안으로 연장되며, 상기 밀봉 재료가 상기 림 부재의 상향 부분의 각 측면에서 상기 포켓안에 위치하는 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  7. 제1항에 있어서, 상기 홈통이 상기 용기에서 외측으로 연장되는 바닥면과 상기 바닥면의 외측 에지에서 상방으로 연장되는 외벽을 가지고, 상기 플랜지가 플랜지의 바닥면 바로 아래 위치에서 용기위로 외측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플랜지와 상기 밀봉 재료가 연속적이고 상기 용기의 주위로 완전히 연장되는 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  9. 제8항에 있어서, 상기 홈통의 상기 바닥면과 상기 플랜지 사이의 영역이 공기 수환되도록 개방된 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
  10. 제품들을 고온의 화학 액체에 침지시키기 위한 재순환 화학조에 있어서, 챔버를 구비하고 상기 챔버의 외주연을 따라 그 상부 단부에서 연장되는 림 부재를 가지느 케이싱과; 상기 화학 액체와 상기 제품들을 수용하는 처리 용기 영역과, 상기 처리 용기 영역으로부터 오버플로우된 화학 액체를 수용하는 배수조 영역과, 상기 오버플로우를 상기 배수조 영역내로 운반하기 위한 위치에 상기 처리 용기의 한쪽 단부 및 양측면과 상기 배수조 영역의 양측면을 따라 연장되는 상기 케이싱의 상기 림부재의 위에 그로부터 수직으로 이격된 홈통과, 상기 처리 용기 영역과 배수조 영역을 따라 그로부터 외측으로 상기 케이싱 림 부재위로 연장되고 상기 홈통 아래에 그로부터 수직으로 이격된 위치에 위치하는 플랜지를 구비하고, 상기 홈통과 플랜지를 포함하는 내화성 재료의 단일 몸체인 화학 액체 용기와; 플랜지의 바닥과 케이싱 림 부재 사이로 연장되고 각각에 접착된 밀봉 재료와; 상기 처리 영역내의 상기 화학 액체를 가열하는 가열 수단과; 상기 배수조 영역으로부터의 여과된 화학 액체를 상기 처리 영역으로 재순환시키는 펌프 및 여과 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 재순환 화학조.
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