KR100637721B1 - 알코올증기를 공급하는 장치 및 방법 - Google Patents

알코올증기를 공급하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건조장치에 대하여 알코올증기를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 용기와, 상기 용기 내에 알코올액을 공급하는 제1공급라인과, 상기 용기 내에 액적(droplet) 또는 분무(mist) 형태로 알코올을 공급하는 제2공급라인과, 상기 용기 내에서 알코올증기를 형성하기 위하여 상기 용기 내의 알코올액 내부로 가스를 공급하는 가스 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 장치는 상기 용기 내에서 가스를 액적 또는 분무 형태의 알코올과 접촉시킴으로써 다량의 알코올증기를 형성할 수 있다..
알코올, 증기, 액적, 분무

Description

알코올증기를 공급하는 장치 및 방법{apparatus and method for supplying an alcohol vapor}
도 1은 종래 기술에 따른 알코올증기 공급장치를 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명에 따른 알코올증기 공급장치를 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명에 따른 알코올증기를 공급하는 방법에 대한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 알코올증기 공급장치 110 : 용기
120 : 알코올 공급유닛 121 : 제1공급라인
125 : 제2공급라인 126 : 히터
127 : 펌프 128 : 필터
130 : 가스 공급유닛 140 : 건조 장치
본 발명은 기판을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 건조장치에 대하여 알코올(alcohol)증기를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 증착(deposition), 포토리소그래피(photolithography), 식각(etching), 연마(polishing), 세정(cleaning) 및 건조(drying) 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 세정 공정은 각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 웨이퍼의 표면에 부착되는 이물질 또는 불필요한 막을 제거하는 공정으로, 최근 웨이퍼 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 점차 중요도가 높아지고 있다.
상기 건조 공정은 세정된 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분을 건조하는 공정으로, 건조 공정 후 웨이퍼의 표면에 잔존하는 파티클 또는 웨이퍼의 표면에 형성되는 물반점(watermark)은 후속 공정의 중요한 변수로 작용한다. 따라서, 상기 파티클 또는 물반점을 감소시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
건조 방식으로는 마란고니 효과(Marangoni effect)를 이용하는 방식과 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol:IPA) 분사방식이 있다.
마란고니 효과를 이용한 건조 장치는 이소프로필 알코올증기를 용기 내부에 공급하여 다수의 웨이퍼들이 잠겨있는 탈이온수(deionized water)의 표면에 이소프로필 알코올층을 형성한다. 이어서, 상기 마란고니 효과를 이용한 건조 장치는 상기 이소프로필 알코올층이 형성된 탈이온수의 수위를 낮추거나, 반대로 웨이퍼들을 상승시키면서, 마란고니 효과를 이용하여 웨이퍼의 표면으로부터 수분을 제거한다.
이소프로필 알코올 분사 방식의 건조 장치는 최종적인 린스 공정이 종료된 웨이퍼의 표면에 이소프로필 알코올증기 또는 미스트(mist)를 분사한다. 상기 이소 프로필 알코올은 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분에 용해되며, 이에 따라 웨이퍼의 표면에 잔존하는 수분의 표면 장력이 약화된다. 이때, 웨이퍼는 수직 방향으로 지지되어 있으므로 표면 장력이 약화된 수분은 중력에 의해 웨이퍼의 하방으로 흘러서 웨이퍼로부터 제거되며, 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이소프로필 알코올과 수분의 혼합 용액은 이후에 공급되는 가열된 질소 가스에 의해 제거된다.
상기한 바와 같이 건조 공정을 수행하기 위해서는 이소프로필 알코올증기가 요구되며, 건조 공정을 원활하게 수행하기 위해서는 양질의 알코올증기를 공급하는 장치가 요구된다.
도 1은 종래 기술에 따른 알코올증기 공급장치(1)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
알코올증기 공급장치(1)는 용기(10), 알코올 공급유닛(20), 가스 공급유닛(30)을 포함한다. 알코올증기 공급장치(1)의 일측에는 건조장치(40)가 위치한다.
용기(10) 내에 채워진 알코올(12)은 가스 공급유닛(30)을 통하여 공급되는 가스의 버블링에 의해 알코올증기로 형성된다. 용기(10)의 내부에서 형성된 알코올증기는 알코올증기 공급라인(44)을 통해 건조장치(40)로 공급된다.
그러나, 종래의 알코올증기 공급장치(1)에서는 용기(10) 내부의 알코올(12)이 가스와 접촉하는 면적이 작아 소량의 알코올(12)만이 기화되었다. 건조 공정을 원활하게 수행하기 위해서는 다량의 알코올증기를 건조장치(40)에 제공하여야 하나, 종래의 알코올증기 공급장치(1)에 의하면 소량의 알코올증기가 공급되므로 원활한 건조 공정을 수행하는 것이 곤란하였다.
또한, 상기한 바와 같이 낮은 기화효율로 인하여 알코올증기를 원활하게 공급하기 위해서는 용기(10)의 크기를 증가시켜야 한다. 따라서, 알코올증기 공급장치(1)의 크기가 상대적으로 증가하여 많은 면적을 차지하였다.
또한, 용기(10)의 크기가 증가함에 따라 용기(10) 내에 저장된 알코올(12)의 양도 증가하였다. 용기(10) 내에 저장된 알코올(12)의 양이 증가하므로, 용기(10) 내에 새로운 알코올(12)을 공급하는 공급주기가 길어지고, 용기(10) 내의 알코올(12)이 오염될 염려가 있다.
이밖에도, 용기(10) 내에 저장되어 있는 알코올(12)은 용기(10)의 노화 및 외부에서 침투한 이물질로 인하여 오염될 가능성이 있다. 그럼에도, 알코올(12)은 용기(10) 내에 저장되어 있으므로, 알코올(12) 내의 이물질을 제거할 수 없었다.
본 발명의 목적은 높은 농도의 알코올증기를 공급할 수 있는 알코올증기 공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형의 용기를 이용하여 알코올증기를 원활하게 공급할 수 있는 알코올증기 공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 알코올에 포함된 이물질을 제거할 수 있는 알코올증기 공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 알코올증기의 농도를 조절할 수 있는 알코올증기 공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보 다 명확해질 것이다.
본 발명에 의하면, 건조장치에 대하여 알코올증기를 공급하는 장치는 용기와, 상기 용기 내에 알코올액을 공급하는 제1공급라인과, 상기 용기 내에 액적(droplet) 또는 분무(mist) 형태로 알코올을 공급하는 제2공급라인과. 상기 용기 내에서 알코올증기를 형성하기 위하여 상기 용기 내의 알코올액 내부로 가스를 공급하는 가스 공급라인을 포함한다.
상기 제2공급라인은 상기 용기 내에 채워진 알코올액의 일부를 회수한 후 상기 용기 내에 채워진 알코올액의 수면 상부로 액적 또는 분무 형태의 상기 알코올을 공급할 수 있다.
상기 제2공급라인 상에는 상기 알코올을 가압하는 펌프가 설치될 수 있다.
상기 제2공급라인 상에는 상기 알코올 내에 포함된 이물질을 제거하는 필터와, 상기 알코올을 가열하는 히터가 설치될 수 있다.
상기 제2공급라인은 그 끝단에 상기 알코올을 액적 또는 분무 형태로 분사하기 위한 복수의 분사공이 형성된 분사노즐을 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 건조장치에 대하여 알코올 증기를 공급하는 방법은 용기 내에 알코올액을 공급하고, 상기 용기 내에서 알코올증기를 형성하기 위하여 상기 용기 내의 상기 알코올액 내부로 가스를 공급하고, 상기 용기 내에 액적 또는 분무 형태로 알코올을 공급한다.
상기 용기 내에 액적 또는 분무 형태로 알코올을 공급하는 단계는, 상기 용 기 내에 채워진 알코올액의 일부를 회수하고, 회수된 알코올액을 가열하고, 회수된 알코올액을 가압하고, 회수된 알코올액으로부터 이물질을 제거하고, 회수된 알코올액을 상기 용기 내에 채워진 상기 알코올액의 상부에 액적 또는 분무 형태로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 알코올증기 공급장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
알코올증기 공급장치(100)는 용기(110), 알코올 공급유닛(120), 가스 공급유닛(130)을 포함한다. 알코올증기 공급장치(100)의 일측에는 건조장치(140)가 위치한다.
용기(110) 내에는 알코올(112)이 채워지며, 용기(110)의 하부에는 용기(110) 내의 알코올(112)을 배출하기 위한 배출라인(114)이 연결되며, 배출라인(114)에는 배출되는 알코올(112)의 양을 조절하는 배출밸브(116)가 설치된다. 용기(110)의 유지보수가 요구되는 경우 배출라인(114)을 통하여 알코올(112)을 배출할 수 있다.
알코올 공급유닛(120)은 제1공급라인(121), 제2공급라인(125)을 포함한다.
알코올(112)은 알코올 공급부(124)로부터 제1공급라인(121)을 통해 용기(110)에 채워진다. 제1공급라인(121)에는 알코올 공급밸브(122)와 체크밸브(123)가 설치되어 있다. 이때, 알코올 공급밸브(122)는 용기(110)에 수용되는 알코올(112)의 양을 조절하며, 체크밸브(123)는 알코올(112)의 역류를 방지한다.
알코올 공급부(124) 내에 저장된 알코올(112)은 건조 공정을 수행하기 위하여 건조장치(140) 내로 공급된다. 건조 공정을 수행하기 위한 알코올(112)로는 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol:IPA)이 사용될 수 있다.
용기(110)의 내부는 밀폐되어 있으며, 알코올증기를 형성하기 위한 히터(도시안됨)가 용기(110)에 연결될 수 있다. 히터는 용기(110)의 하부면에 연결되는 하부 히터(도시안됨)와 용기(110)의 측면에 연결된 측부 히터(도시안됨)를 포함할 수 있다. 또한, 용기(110)에는 용기(110)의 내부 압력을 측정하기 위한 압력계(도시안됨)와 용기의 내부에서 형성된 알코올증기의 온도를 측정하기 위한 온도계(도시안됨)가 설치될 수 있다.
용기(110) 내의 알코올(112)은 제2공급라인(125)을 통해 회수되며, 회수된 알코올(112)은 용기(110) 내에서 일정 수준을 가지는 알코올(112)의 경계면 상부에 재공급된다. 제2공급라인(125)에는 히터(126), 펌프(127), 필터(128), 분사노즐(129)이 설치되어 있다.
히터(126)는 회수된 알코올(112)을 가열하며, 펌프(127)는 회수된 알코올(112)을 가압하여 용기(110) 내에 재공급한다. 필터(128)는 알코올(112) 내에 포함된 이물질을 제거한다.
분사노즐(129)은 용기(110) 내로 제2공급라인(125) 내의 알코올(112)을 재공급할 때, 액적(droplet) 또는 분무(mist) 형태의 알코올(112)을 공급할 수 있도록 한다. 분사노즐(129) 상에는 복수의 분사공(도시안됨)이 형성되며, 분사공의 크기는 분사노즐(129)을 통하여 제공되는 알코올(112)의 상태에 따라 결정된다. 액적(droplet) 형태의 알코올(112)을 공급할 때보다 분무(mist) 형태의 알코올(112)을 제공하는 경우에 분사공의 크기는 더욱 작아져야 한다.
가스 공급 유닛(130)은 가스 공급라인(132), 가스 공급밸브(134), 가스 공급부(136)를 포함한다. 가스 공급부(136) 내의 가스는 가스 공급라인(132)을 통해 용기(110) 내로 공급된다. 가스 공급라인(132)의 일 단부는 용기(110)의 내부에 채워진 알코올(112)에 침지되어 있으며, 가스를 알코올(112) 내부에서 버블링시킨다. 알코올(112)은 가스의 버블링에 의해 알코올증기로 형성된다. 가스의 공급 유량은 가스 공급라인(132)에 설치되어 있는 가스 공급밸브(134)에 의해 조절된다.
또한, 알코올(112) 내부에서 버블링된 가스는 알코올(112)의 경계면 상부로 이동하면서 분사노즐(129)에 의하여 공급되는 알코올(112)과 접촉한다. 가스 공급라인(132)을 통해 공급된 알코올(112)은 히터(126)에 의하여 가열된 상태이므로, 분사노즐(129)을 통하여 액적 또는 분무 형태로 공급된 알코올(112)은 가스와 접촉하면서 알코올증기로 형성된다.
가스 공급부(136) 내에 저장된 가스는 버블링 등을 통하여 알코올(112)로부터 알코올증기를 형성하기 위한 것으로, 비활성가스가 사용되는 것이 바람직하며 일반적으로 질소 가스(nitrogen gas)가 사용된다.
용기(110)의 내부에서 형성된 알코올증기는 알코올증기 공급라인(144)을 통하여 건조장치(140)로 공급된다. 알코올증기 공급라인(144)에는 알코올증기의 공급유량 및 공급시간을 조절하기 위한 알코올증기 공급밸브(146)가 설치되어 있다.
이하, 본 발명에 따른 알코올증기 공급장치(100)의 작동방법을 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 알코올증기를 공급하는 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 제1공급라인(121)을 통해 알코올(112)을 용기(110) 내로 공급한다(S10). 알코올(112)은 용기(110) 내에서 일정 수준에 이르도록 공급된다. 용기(110) 내의 알코올(112)이 일정한 수준에 이르렀는지를 판단하기 위하여 레벨센서(도시안됨)가 설치될 수 있다.
다음으로, 가스 공급라인(132)을 통하여 알코올(112)의 내부에 가스를 공급한다(S20). 공급된 가스는 알코올(112)의 내부에서 버블링되며, 알코올(112)은 버블링에 의하여 알코올증기가 된다.
알코올증기의 농도는 가스 공급라인(132)을 통하여 공급되는 가스량에 의하여 조절될 수 있다. 가스량이 증가할수록 알코올(112)과 접촉하는 가스량이 증가하므로 알코올(112)의 기화효율은 증가한다. 따라서, 높은 농도의 알코올증기가 요구되는 경우 가스량을 증가시킴으로써 원하는 농도를 만족시킬 수 있다.
다음으로, 용기(110) 내에 액적 또는 분무 형태로 알코올(112)을 공급한다(S30). 알코올(112)을 액적 또는 분무 형태로 공급하는 것은 가스와 접촉하는 알코올(112)의 면적을 증가시키기 위한 것이다. 알코올(112)이 많은 입자로 나뉠수록, 즉 액적의 형태를 가질 때보다 분무의 형태를 가질 때 더 넓은 접촉면적을 가질 수 있다.
알코올(112)의 접촉면적이 증가할수록 알코올(112)의 기화효율은 증가하며, 알코올증기의 농도는 증가한다. 따라서, 분사공의 크기를 조절함으로써 알코올증기의 농도를 조절할 수 있다.
용기(110) 내에 액적 또는 분무 형태로 알코올(112)을 공급하는 단계는 용기(110) 내의 알코올(112)을 제2공급라인을 통하여 회수하는 단계(S31), 회수된 알코올(112)을 히터(126)를 이용하여 가열하는 단계(S32), 회수된 알코올(112)을 펌프(127)를 이용하여 가압하는 단계(S33), 필터(128)를 이용하여 회수된 알코올(112) 내의 이물질을 제거하는 단계(S34), 회수된 알코올(112)을 용기(110) 내에 재공급하는 단계(S35)를 포함할 수 있다.
알코올증기의 농도는 히터(126) 또는 펌프(127)에 의해서도 조절될 수 있다. 히터(126)에 의하여 가열된 알코올(112)의 온도가 높을수록, 펌프(127)에 의하여 알코올(112)에 가해진 압력이 높을할수록 알코올(112)의 기화효율은 증가한다. 따라서, 알코올(112)의 온도가 높을수록 알코올증기의 농도는 증가하며, 알코올(112)의 압력이 높을수록 알코올증기의 농도는 증가한다.
용기(110) 내에 채워진 알코올(112) 및 용기(110) 내로 재공급되는 알코올(112)은 가스 공급유닛(130)에 의하여 공급된 가스와 접촉하면서 알코올증기를 형성한다(S40).
형성된 알코올증기는 알코올증기 공급라인(144)에 의하여 건조장치(140)에 공급된다(S50).
본 발명에 의하면 액적 또는 분무형태로 알코올을 공급하므로, 가스와 접촉하는 알코올의 면적을 증가시킬 수 있으며, 양질의 알코올증기를 공급할 수 있다.
본 발명에 의하면 가스와 접촉하는 알코올의 면적을 증가시킬 수 있으므로 작은 용기를 이용하더라도 양질의 알코올증기를 공급할 수 있다.
본 발명에 의하면 회수된 알코올을 용기에 재공급하기 위해서 펌프가 제공되며, 펌프를 통하여 알코올에 가해지는 압력을 조절함으로써 건조장치에 제공되는 알코올증기의 농도를 조절할 수 있다.
본 발명에 의하면 용기 내의 알코올을 회수한 후 포함된 이물질을 제거하거나 가열할 수 있다.
본 발명에 의하면 분사노즐의 분사공을 조절함으로써 알코올증기의 농도를 조절할 수 있다.

Claims (7)

  1. 건조장치에 대하여 알코올증기를 공급하는 장치에 있어서,
    용기와;
    상기 용기 내에 알코올액을 공급하는 제1공급라인과;
    상기 용기 내에 액적(droplet) 또는 분무(mist) 형태로 알코올을 공급하는 제2공급라인과;
    상기 용기 내에서 알코올증기를 형성하기 위하여 상기 용기 내의 알코올액 내부로 가스를 공급하는 가스 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 알코올증기 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2공급라인은 상기 용기 내에 채워진 알코올액의 일부를 회수한 후 상기 용기 내에 채워진 알코올액의 수면 상부로 액적 또는 분무 형태의 상기 알코올을 공급하는 것을 특징으로 하는 알코올증기 공급장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2공급라인 상에는 상기 알코올을 가압하는 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 알코올증기공급장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2공급라인 상에는,
    상기 알코올 내에 포함된 이물질을 제거하는 필터와;
    상기 알코올을 가열하는 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 알코올증기 공급장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2공급라인은 그 끝단에 상기 알코올을 액적 또는 분무 형태로 분사하기 위한 복수의 분사공이 형성된 분사노즐을 가지는 것을 특징으로 하는 알코올증기 공급장치.
  6. 건조장치에 대하여 알코올 증기를 공급하는 방법에 있어서,
    용기 내에 알코올액을 공급하고,
    상기 용기 내에서 알코올증기를 형성하기 위하여 상기 용기 내의 상기 알코올액 내부로 가스를 공급하고,
    상기 용기 내에 액적 또는 분무 형태로 알코올을 공급하는 것을 특징으로 하는 알코올증기를 공급하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 용기 내에 액적 또는 분무 형태로 알코올을 공급하는 단계는,
    상기 용기 내에 채워진 알코올액의 일부를 회수하고,
    회수된 알코올액을 가열하고,
    회수된 알코올액을 가압하고,
    회수된 알코올액으로부터 이물질을 제거하고,
    회수된 알코올액을 상기 용기 내에 채워진 상기 알코올액의 상부에 액적 또는 분무 형태로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알코올증기를 공급하는 방법.
KR1020050116924A 2005-12-02 2005-12-02 알코올증기를 공급하는 장치 및 방법 KR100637721B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11351747A (ja) 1998-06-12 1999-12-24 Sharp Corp イソプロピルアルコール蒸気洗浄乾燥装置
JP2002124505A (ja) 2000-10-16 2002-04-26 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd 乾燥装置
KR100430474B1 (ko) 2001-12-14 2004-05-10 삼성전자주식회사 이소프로필 알콜 버블러

Patent Citations (3)

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