KR101753166B1 - 감압 건조장치 및 감압 건조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감압 건조방법 및 감압 건조장치에 관한 것으로서, 세정액이 표면에 잔류된 피처리체를 건조 챔버에 로딩하는 단계; 상기 건조 챔버를 밀폐하는 단계; 상기 건조 챔버 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 건조가스를 공급하여 건조가스가 상기 피처리체 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환하는 단계; 상기 피처리체 표면에 응축된 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 건조가스의 공급을 중단하는 단계; 상기 건조 챔버를 상기 1단 감압 배기시의 압력보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기하는 단계; 2단 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버에 공기나 불활성 가스를 공급하여 대기압으로 복원하는 단계; 및, 상기 피처리체를 상기 건조 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 포함하여 구성되는 감압 건조방법 및 이 방법을 실현하기 위한 감압 건조장치를 특징으로 하므로, 기화상태의 건조가스는 건조 챔버가 밀폐된 이후 공급되기 때문에 대기로 누출될 위험성이 없으며 건조처리 중에도 건조 챔버의 압력은 대기압보다 작은 감압상태를 유지하므로 인화성 용매 누출에 의한 화재의 가능성이 현저하게 감소한다는 이점이 있다.

Description

감압 건조장치 및 감압 건조방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRYING MASK AT REDUCED PRESSURE CONDITION}
본 발명은 감압 건조장치 및 감압 건조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이나 반도체 제작공정에 포함되는 마스크 등 피처리체의 세정 후 건조를 위한 감압 건조장치 및 감압 건조 방법에 관한 것이다.
고도화된 정보화 산업의 급격한 발달과 함께 초고속의 정보전달은 시간과 장소의 제한 없이 문자, 음성, 화상 등의 정보를 주고받을 수 있는 사회에 이르렀다.
이러한 정보전달의 매개체는 CRT를 시발점으로 발전을 거듭하여 왔고 이제는 인간공학적, 고기능화 등에 부합할 수 있는 LCD, PDP, LED, UHD, OLED 등의 대형 평판디스플레이와 초고속 이동통신 단말기, PDA 및 Web Pad 등의 소형디스플레이로 빠르게 바뀌고 있으며 편리함에 따른 수요 폭등에 따라 디스플레이 시장은 끊임없이 발전되고 있다.
평판디스플레이의 고품질, 저전력 소비 등을 기초하여 다양한 어플리케이션 시장이 더욱 활발해지고 있으며, 특히 OLED(Organic Light Emitting Diodes, 유기발광 다이오드)는 LCD, PDP에 이어서 차세대 디스플레이로 각광을 받고 있다.
OLED는 1987년 Eastman Kodak의 Tang이 적층 구조의 유기물질에서 고휘도로 빛을 내는 데 성공한 것을 시작으로 현재까지 많은 기술적인 진보가 이루어졌다.
OLED는 밝기, 명암비, 응답속도, 색 재현율, 시인성 등에서 뛰어난 화질과 제조공정이 단순해 저렴하다는 장점 등을 가지며 소위 ‘꿈의 디스플레이’로 여겨져 왔다.
그러나 짧은 수명, 낮은 수율 등으로 인하여 상용화에 어려움을 겪었으며 LCD 관련 기술의 빠른 진전으로 OLED의 시장 진입을 위한 입지를 상당히 좁게 만들어 상용화가 지연되었다.
최근 전 세계 디스플레이업계에서 상당 부분의 기술적 문제를 해결함에 따라 한국을 비롯한 일본, 대만의 관련업체들이 양산을 시작하고 있다.
OLED는 유기 박막에 양극과 음극을 통하여 주입된 정공(Hole)과 전자(Electron)가 재결합하여 여기자(Exciton)를 형성하고, 여기자가 다시 안정된 상태로 돌아오면서 방출되는 에너지가 빛으로 변하여 발광하는 자체 발광형 디스플레이 소자이다.
가장 간단한 구조의 OLED는 전자를 주입하는 음극, 정공을 주입하는 양극, 발광이 일어나는 유기 박막으로 이루어지며, 캐리어의 재결합 및 발광 특성 향상을 위해 전자 또는 정공의 주입 및 전달을 도와주는 기능층을 추가적으로 포함한다.
유기박막형성 기술은 FMM(Fine Metal Mask)와 같은 마스크를 이용한 증착기술, 레이저를 이용한 패터닝 기술, 액체기반의 잉크화 재료를 이용한 프린팅 기술 등이 있다.
이중, 마스크를 이용한 증착기술에서는 기판을 선택적으로 스크리닝(screening)하는 과정에서 마스크의 표면에도 유기 물질이 증착되기 때문에, 일정한 공정 횟수가 지난 이후에는 마스크를 세정하는 것이 필수적으로 요구되어 진다.
종래에는 마스크를 세정하기 위해 DIW(초순수 증류수, De-Ionized Water)와 같은 세정액에 침지하거나, 상기 세정액이 분사되는 공간을 통과하도록 하여 세정하는 방법을 사용하고 있다.
그러나 전자의 경우, 마스크의 외면에 세정액이 과도하게 잔류하여 물반점등이 생기는 문제점이 있으므로 이를 제거하면서 건조하는 공정이 요구되어 진다.
종래의 건조방법으로는, 액상의 IPA(IsoPropyl Alcohol) 등이 수용된 처리조에 피처리체를 침지하여 표면에 잔류하는 DIW 등의 세정액을 용매로 치환한 후 피처리체를 처리조에서 꺼내어 표면에 잔존하는 용매를 에어나이프 등을 이용하여 대기중에서 증발시키거나, 피처리체의 표면에 IPA의 증기를 응축시켜서 세정액을 용매로 치환한 후 잔존하는 용매를 증발시켜서 건조시키는 방법을 사용했다.
도 1을 참조하여 건조공정의 대표적인 예를 설명하면 아래와 같다.
① 대기압 상태에서 히터(4)로 IPA를 끓여 챔버(3) 내에 포화 IPA 증기(2)를 생성한다. 대기압 상태에서의 IPA 끓는점은 82.5°C이다.
② 상온의 피처리체(마스크, 1)를 포화 IPA 증기(5)에 노출시킨다.
③ 온도차에 의해 피처리체 표면에 IPA 증기가 응축하여 IPA 유막이 형성된다.
④ 액상의 IPA와 섞인 DIW(5)는 표면장력이 낮아져 챔버 아래로 떨어진다.
⑤ 또한, IPA가 응축하며 DIW를 치환하므로 표면의 DIW 농도는 낮아지고 IPA 농도는 증가한다.
⑥ 결국, 표면은 100% IPA로 치환되고 피처리체의 온도는 IPA 증기온도인 82.5°C까지 상승한다.
⑦ 에어나이프 등을 이용하여 잔여 IPA를 증발시켜서 건조 완료한다.
이와 같은 종래의 건조방법을 채택할 경우 피처리체의 온도는 건조용액(IPA)의 끓는점까지 상승하게 된다.
또한, IPA를 끓여서 사용하기 때문에 사용하는 IPA의 양이 많을 수밖에 없으며, 하강하는 DIW에 의해 IPA가 희석되기 때문에 IPA를 주기적으로 교체해주어야 하고, 이에 따라 처리비용이 증가하는 단점도 있었다.
또한, 대량의 IPA를 사용하고 고온에서 끓이는 방법을 사용하기 때문에 화재발생의 위험성이 높다는 단점이 있었다.
또한, FMM(Fine Metal Mask)과 같은 피처리체의 경우 처리온도가 60℃ 이상으로 상승하게 되므로 열변형 등이 발생하는 단점도 있었다.
한편, HFE(하이드로프루오르에테르) 등 비인화성 용매를 사용하는 경우도 있으나 IPA 등 알콜성 물질에 비하여 가격이 높아 비용이 증가하는 단점이 있으며, HFE는 물과 섞이지 않는 성질이 있어 세정액으로 HC(하이드로카본)를 사용하는 공정 및 장비에는 적용이 가능하나 수계 세정액을 사용하는 세정공정 후의 건조에는 적합하지 않다.
한국공개특허 제2004-0016704호(2004.02.25)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 감압상태에서 건조가 이루어지므로 건조가스가 누출되거나 화재발생의 위험이 없으며 피처리체의 열변형 우려가 없는 감압 건조장치 및 감압 건조방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 감압 건조방법은,
세정액이 표면에 잔류된 피처리체를 건조 챔버에 로딩하는 단계;
상기 건조 챔버를 밀폐하는 단계;
상기 건조 챔버 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 알콜성 건조가스를 공급하여 알콜성 건조가스가 상기 피처리체 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환하는 단계;
상기 피처리체 표면에 응축된 알콜성 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 알콜성 건조가스의 공급을 중단하는 단계;
상기 건조 챔버를 상기 1단 감압 배기시의 압력보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기하는 단계;
2단 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버에 공기나 불활성 가스를 공급하여 대기압으로 복원하는 단계; 및,
상기 피처리체를 상기 건조 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 감압 건조방법은,
세정액이 표면에 잔류된 피처리체를 건조 챔버에 로딩하는 단계;
상기 건조 챔버를 밀폐하는 단계;
상기 건조 챔버 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 알콜성 건조가스를 공급하여 알콜성 건조가스가 상기 피처리체 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환하는 단계;
상기 피처리체 표면에 응축된 알콜성 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 알콜성 건조가스의 공급을 중단하는 단계;
상기 건조 챔버에 가열된 불활성 가스를 공급하면서 대기압보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기하는 단계;
2단 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버에 공기나 불활성 가스를 공급하여 대기압으로 복원하는 단계; 및,
상기 피처리체를 상기 건조 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 건조 챔버 내로 공급되는 알콜성 건조가스의 온도 상한은 상기 피처리체의 최대 허용온도(Tmax) 이하인 것을 특징으로 한다.
알콜성 건조가스를 건조챔버에 공급할 때, 상기 건조챔버 내부의 압력은 소정의 건조 온도에서의 알콜성 건조가스용 액체의 포화증기압 이하로 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 알콜성 건조가스용 액체는 IPA(IsoPropyl Alcohol)이며, 알콜성 건조가스를 건조챔버에 공급할 때 건조챔버 내부의 처리온도는 55℃~60℃의 범위로 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 감압 건조장치는,
상기 건조 챔버에 연결되어 상기 건조 챔버를 감압하기 위한 감압 배기 유닛;
알콜성 건조가스용 액체를 기화하여 상기 건조 챔버에 공급하기 위한 기화장치; 및,
상기 건조 챔버에 연결되는 벤트 가스 공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 건조 챔버의 벽면에는 보조가열장치가 추가로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 벤트 가스 공급부에는 벤트 가스 가열부가 추가로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 감압 배기 유닛은 상기 건조 챔버에 연결되어 0기압을 초과하는 압력으로 1차 감압하는 1단 감압부와, 상기 1단 감압부에 연결되어 상기 건조 챔버 내부를 대기압 이하로 추가로 감압하는 2단 감압부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 건조 챔버와 1단 감압부 사이, 또는 상기 1단 감압부와 2단 감압부 사이에는 알콜성 건조가스를 액화하여 배출하는 응축기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 건조 챔버의 하부 또는 상기 응축기에는 배수부가 연결되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 기화상태의 건조가스는 건조 챔버가 밀폐된 이후 공급되기 때문에 대기로 누출될 위험성이 없다.
또한, 본 발명에 따르면, 건조처리 중에도 건조 챔버의 압력은 대기압보다 작은 감압상태를 유지하므로 인화성 용매 누출에 의한 화재의 가능성이 현저하게 감소한다.
또한, 본 발명에 따르면, 고순도의 건조가스용 액체를 기화시켜서 피처리체 표면에 응축시키는 방법을 통해 세정액을 치환하기 때문에, 기존에 액체상태의 건조가스용 액체를 사용할 경우 파티클 등 불순물이 액체에 부유하거나 피처리체로 재흡착하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 치환 건조에 사용된 건조가스용 액체는 건조 챔버의 하부를 통하여 외부로 배출되고 매 피처리체마다 새로운 고순도의 건조가스용 액체가 사용되므로 건조가스용 액체의 농도 저하에 따른 건조불량 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 건조가스용 액체의 희석에 따른 건조불량 방지를 위해 일정주기마다 건조가스용 액체를 폐수처리하고 신규 건조가스용 액체로 교체해야 하는 종래기술에 비해 건조가스용 액체의 사용량을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, FMM과 같이 열변형에 민감한 피처리체의 경우 저온(60℃ 이하)에서 처리하는 것이 필수적인데, 감압을 통해 건조가스용 액체의 끓는점을 낮춤으로써 상압대비 저온의 포화증기를 사용하므로 피처리체의 열변형을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 건조 챔버의 진공 배기 속도와 진공도 도달 시간을 측정함으로써 피처리체의 건조 상태를 추정할 수 있으므로, 건조불량 방지 및 건조시간 최적화를 통한 생산성의 향상이 가능하게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 건조공정의 예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 감압 건조방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 감압 건조방법을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 감압 건조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 감압 건조방법을 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 감압 건조장치를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 감압 건조장치 및 감압 건조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 5에는 본 발명에 따른 감압 건조방법이 도시되어 있다.
건조방법에 관한 실시예 1
먼저, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 감압 건조방법은, 세정액이 표면에 잔류된 피처리체(100)를 상부가 개방된 건조 챔버(200)에 로딩하는 단계(S1), 건조 챔버(200)의 상부 도어(210)를 폐쇄하여 상기 건조 챔버(200)를 밀폐하는 단계(S2), 상기 건조 챔버(200) 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 건조가스를 공급하여 건조가스가 상기 피처리체(100) 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환하는 단계(S3), 상기 피처리체(100) 표면에 응축된 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 건조가스의 공급을 중단하는 단계(S4), 상기 건조 챔버를 상기 1단 감압 배기시의 압력보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기하는 단계(S5), 2단 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버(200)에 공기나 불활성 가스(400)를 공급하여 대기압으로 복원하는 단계(S6) 및, 건조 챔버(200)의 상부 도어(210)를 개방하여 상기 피처리체(100)를 상기 건조 챔버(200)로부터 언로딩하는 단계(S7)를 포함한다.
도면에서는 건조가스로 알콜성 물질인 IPA를, 불활성 가스로 질소(N2)를 적용하였으며, 피처리체(100)로는 디스플레이나 반도체 제작공정에 포함되는 마스크 등을 대상으로 하였다.
각 단계별 특징을 한층 상세히 기술하면 다음과 같다.
먼저, 세정액이 표면에 잔류된 피처리체(100)를 건조 챔버(200)에 로딩한다(S1).
이를 위해, 개방된 상부 도어(210)를 통해 상기 피처리체(100)를 삽입할 수 있다.
다음 단계에서, 건조 챔버(200) 내에 피처리체(100)가 수납된 후 밀폐되기 때문에 상기 건조 챔버(200)에 공급된 건조가스가 외부로 누출되지 않으며, 이로써 안전성이 확보될 수 있다(S2).
상기 건조가스로는 IPA(IsoPropyl Alcohol) 증기와 같은 알콜성 물질이 사용될 수 있고, 건조가스용 액체로는 액상의 IPA가 사용될 수 있다.
물론, 다른 종류의 건조가스가 적용될 수 있으나 이하, IPA를 중심으로 설명이 이루어진다.
다음, 상기 건조 챔버(200) 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 건조가스를 공급하여 건조가스가 상기 피처리체(100) 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환(응축된 건조가스에 세정액이 용해되는 상태)하는 단계(S3)가 포함된다.
응축된 건조가스용 액체에 용해된 세정액은 표면장력이 낮아져 건조 챔버(200) 아래로 떨어진다.
이때, 건조 챔버(200) 내부가 1단 감압된 상태를 유지하므로 건조가스의 대기압에서의 끓는점보다 낮은 온도에서도 비등한 상태를 유지할 수 있으며 스스로 응축되는 것을 방지할 수 있다.
건조가스(300)의 피처리체(100) 표면에서의 응축은 건조가스와 피처리체(100) 사이의 온도차이(ΔT)가 클수록, 건조가스(300)가 해당 온도에서의 포화증기압에 가까울수록 잘 일어나게 된다.
이중, 피처리체가 FMM(Fine Metal Mask)과 같은 경우 온도가 60℃ 이상 상승하는 경우 열변형 등이 발생하게 되므로, 건조가스의 상한 온도는 55~60℃(T_max) 이내로 관리될 필요가 있다.
상기 건조가스의 하한 온도는 피처리체(100) 표면에서의 응축을 고려할 때 상온 이상이면 가능하다.
그러나, 온도차이(ΔT)가 커질수록 건조가스의 응축 및 치환에 유리하므로 건조가스의 온도는 피처리체(100)의 최대 허용온도(T_max)로 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 건조가스의 처리온도가 종래기술(82,5℃)보다 낮기 때문에 온도차이(ΔT)는 제한될 수밖에 없고, 이에 따라 포화수증기압 근방의 상태를 유지하도록 건조가스를 효율적으로 생성하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 액상의 건조가스용 액체의 표면 근방에서는 건조가스 증기분압은 온도에만 비례하므로 대기압상태나 감압상태나 동일하지만, 압력이 낮을수록 확산속도가 빨라지므로 건조가스의 생성이 촉진되고, 생성된 건조가스가 건조챔버 및 피처리체의 표면까지 효율적으로 전달되므로 감압상태에서 건조가스용 액체를 기화하는 것이 바람직하다.
즉, 압력을 해당 온도에서의 건조가스용 액체의 포화증기압 이하로 내리면 건조가스용 액체가 끓으므로 표면에서만 평온하게 기화할 때보다 기화 효율을 높일 수 있다.
예컨대, IPA의 경우 1기압일 때 82.5℃에서 비등하지만 0.3기압일 때 55℃에서 비등한다.
이와 같이, 건조 처리중에도 건조챔버(200)의 압력은 1기압 미만의 감압상태를 유지하므로 인화성 용매 누출 및 화재의 가능성이 현저하게 감소한다.
구체적으로, 건조챔버(200)를 비롯한 대부분의 배관부가 감압되며, 건조가스용 액체의 공급부 및 최종 배기펌프 후단(도 6 참조)만 대기압 이상으로 형성되므로 화재 발생이 크게 감소하게 된다.
또한, 고순도의 건조가스용 액체를 기화하여 피처리체(100) 표면에 응축시키는 방식으로 세정액을 치환하므로, 종래 건조가스용 액체에 침지하는 방법을 사용할 경우 발생할 수 있는 파티클 등의 분순물이 액체 내에 부유하거나 또는 피처리체로 재흡착되는 것을 방지할 수 있다.
다음 단계로서, 상기 피처리체(100) 표면에 응축된 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 건조가스의 공급을 중단한다(S4).
이어서, 상기 건조 챔버를 상기 1단 감압 배기시의 압력보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기한다(S5).
이 2단 감압 배기단계를 통해, 거의 진공상태인 0기압에 이르기까지 배기함으로써 치환 건조에 사용되고 피처리체(100)의 표면에 잔류한 건조가스가 완전히 외부로 배출된다.
따라서, 매 피처리체마다 새로운 고순도의 건조가스가 사용되므로 건조가스용 액체의 농도 저하에 따른 건조불량 발생을 방지할 수 있다.
또한, 건조가스용 액체의 희석 또는 파티클 흡착에 따른 건조불량 방지를 위해 일정 주기마다 건조가스용 액체를 폐수처리하고 신규 건조가스용 액체로 교체해야 하는 종래기술에 비해 건조가스용 액체의 사용량을 현저히 감소시킬 수 있다.
다음 단계로서, 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버(200)에 활성이 미약한 공기나 불활성 가스(400)를 공급하여 대기압으로 복원한다(S6).
이때, 사용되는 공기로는 청정공기(Clean Dry Air)가 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 불활성 가스로는 질소(N2)나 아르곤(Ar) 등 다양한 종류가 사용될 수 있으나, 가격을 고려해서 결정할 필요가 있다.
마지막으로, 건조 챔버(200)의 상부 도어를 개방하여 상기 피처리체(100)를 상기 건조 챔버(200)로부터 언로딩한다(S7).
건조방법에 관한 실시예 2
도 4와 도 5에 본 발명의 실시예 2에 따른 구성이 도시되어 있다.
도 2와 도 3을 참조할 때, 본 발명의 실시예 2의 S1'~S4'는 실시예 1의 S1~S4 단계와 동일하다.
따라서, 본 발명 실시예의 S1'~S4' 단계 까지의 설명은 생략한다.
S5' 단계로서, 건조 챔버(200)에 가열된 불활성 가스를 공급하면서 2단 감압 배기한다(S5').
불활성 가스가 공급되는 가운데 2단 감압 배기가 이루어지므로 잔여 용매의 활성에 의한 불안정성을 줄이면서 안정적인 배기가 가능하게 된다.
상기 불활성 가스로는 질소(N2)나 아르곤(Ar) 등 다양한 종류가 사용될 수 있으나, 가격을 고려해서 결정할 필요가 있다.
또한, 공급되는 상기 불활성 가스의 가열된 온도는 피처리체(100)의 최대 허용온도(T_max) 이하를 유지하도록 하여 피처리체(100)가 열변형하는 것을 방지하는 것이 좋다.
예컨대, 건조가스로서 IPA를 사용하는 경우 불활성 가스의 온도를 55~60℃로 설정하는 것이 바람직하다.
또한 이 단계를 통해, 상기 2단 감압 배기를 통해 1단 감압 배기 단계시의 압력(예컨대, 0.3 기압) 이상을 유지함으로써 후속하는 공정에서 대기압으로 복원하는 경우 벤트 가스의 공급시간을 줄일 수 있다.
결국, 상기 불활성 가스의 온도범위 및 압력에서는 피처리체(100)인 FMM이 열변형하지 않으며, 잔여 건조가스의 응축이 방지된다.
이와 같이, 매 피처리체마다 새로운 고순도의 건조가스가 사용되므로 건조가스용 액체의 농도 저하에 따른 건조불량 발생을 방지할 수 있다.
또한, 건조가스용 액체의 희석 또는 파티클 흡착에 따른 건조불량 방지를 위해 일정주기마다 건조가스용 액체를 폐수처리하고 신규 건조가스용 액체로 교체해야 하는 종래기술에 비해 건조가스용 액체의 사용량을 현저히 감소시킬 수 있다.
다음 단계로서, 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버(200)에 활성이 미약한 공기나 불활성 가스(400)를 공급하여 대기압으로 복원한다(S6').
이때, 사용되는 공기로는 청정공기(Clean Dry Air)가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 불활성 가스로는 질소(N2)나 아르곤(Ar) 등 다양한 종류가 사용될 수 있으나, 가격을 고려해서 결정할 필요가 있다.
마지막으로, 건조 챔버(200)의 상부 도어를 개방하여 상기 피처리체(100)를 상기 건조 챔버(200)로부터 언로딩한다(S7').
감압 건조장치에 관한 실시예
이하, 도 3과 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 감압 건조방법을 실현할 수 있는 감압 건조장치에 관해서 설명한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 감압 건조장치(1000)는 개구부(210)를 통해 피처리체(100)를 수납하거나 인출하는 건조 챔버(200), 상기 건조 챔버(200)에 연결되어 건조 챔버(200)의 내부를 감압하기 위한 감압 배기 유닛(500), 건조가스용 액체를 기화하여 상기 건조 챔버(200)에 공급하기 위한 기화장치(600) 및, 상기 건조 챔버(200)에 연결되는 벤트 가스 공급부(700)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 건조 챔버(200)는 피처리체(100)를 로딩하여 수납한 후 건조 처리를 하기 위한 구성요소로서 밀폐시 압력을 대기압 이하로 유지할 수 있도록 상부에 개구부(210)가 착탈 가능하게 설치된다.
상기 감압 배기 유닛(500)은 상기 건조 챔버(200)에 연결되어 상기 건조 챔버(200) 내의 압력을 대기압 이하로 낮추기 위한 구성요소로서, 0기압을 초과하는 압력으로 1차 감압하는 1단 감압부(510)와, 상기 1단 감압부(510)에 연결되어 대기압 이하로 추가로 감압하는 2단 감압부(520)을 포함한다.
상기 1단 감압부(510)는 상기 건조 챔버(200)에 건조가스(300)가 공급되어 건조가스가 상기 피처리체(100) 표면에 응축될 때 대기압보다 낮은 압력으로 감압 배기하기 위한 구성요소이다.
상기 1단 감압부(510)에는 압력조절밸브(530)가 병설되고 건조 챔버(200)에는 압력센서(540)가 설치되어 건조 가스의 처리 온도에서의 포화증기압 이하로 챔버내 압력을 정확히 유지하여 기화효율을 향상시킬 수 있다.
상기 기화장치(600)는 건조가스용 액체를 기화하여 상기 건조 챔버(200)에 공급하기 위한 구성요소로서, IPA 등의 건조가스용 액체에 상온보다 높은 온도로 가열하여 기화시킨 후 상기 건조 챔버(200)에 공급하는 역할을 수행한다.
특히, 기화장치(600)는 마스크와 같은 피처리체(100)에 열변형을 주지 않는 상한 온도(예컨대, FMM인 경우, 약 60℃)인 피처리체의 최대 허용온도(Tmax) 이하를 유지하면서 기화한 건조가스를 공급하게 되어 있다.
상기 기화장치(600)에서 공급된 건조가스는 건조 챔버(200) 내에서 상대적으로 저온을 유지하는 피처리체(100)의 표면에서 응축하여 DIW와 같은 세정액을 치환하게 된다.
상기 건조 챔버(200)에는 벤트 가스 공급부(700)가 연결되어 있어 공기나 불활성 가스를 상기 건조 챔버(200)에 공급할 수 있게 되어 있다.
즉, 상기 벤트 가스 공급부(700)는 피처리체(100)의 표면에서 건조가스가 응축될 때 건조 챔버(200) 내에 감압 배기와 함께 가열된 불활성 기체(예컨대, 질소(N2))를 공급하거나, 세정액 치환 완료 후 건조 챔버(200) 내에 공기나 불활성 기체(예컨대, 질소(N2) 등)를 공급하여 대기압을 형성할 때 기능하다.
이와 같이, 상기 벤트 가스 공급부(700)에는 불활성 가스를 가열하기 위한 벤트 가스 가열부(710)가 추가로 설치될 수 있다.
또한, 상기 건조 챔버(200)의 벽면에는 보조가열장치(220)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 보조가열장치(220)에 의해 건조 챔버의 벽면에 응축되는 건조가스용 액체의 양을 최소화시켜서 건조가스의 사용 효율을 향상시킬 수 있으며 가스 챔버(200) 내의 분위기를 평온하게 유지할 수 있다.
한편, 상기 건조 챔버(200)와 1단 감압부(510) 사이, 또는 상기 1단 감압부(510)와 2단 감압부(520) 사이에는 건조가스를 액화하여 배출하는 응축기(550)가 설치되어 있어, 기화된 건조가스 증기를 응축기 내부의 냉각장치를 통해 냉각하여 액상으로 응축시킴으로써 1단 감압부(510) 또는 2단 감압부(520)로 유입되는 베이퍼에 의한 부담(vapor load)을 경감할 수 있다.
상기 건조 챔버(200)의 하부 또는 상기 응축기(550)에는 배수부(560)가 연결되어 있어 폐 건조가스용 액체를 외부로 배출하여 폐기하거나 재활용할 수 있다.
한편, 건조 챔버(200) 내의 압력, 건조가스의 공급량, 감압 배기의 속도 및 기화장치(600)의 온도 등을 제어함으로써 피처리체(100)의 건조상태를 판단하거나 건조공정을 제어할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.
100... 피처리체
200... 건조챔버
300... 건조가스
400... 공기나 불활성 가스
500... 감압 배기 유닛
600... 기화장치
700... 벤트 가스 공급부

Claims (14)

  1. 세정액이 표면에 잔류된 피처리체를 건조 챔버에 로딩하는 단계;
    상기 건조 챔버를 밀폐하는 단계;
    상기 건조 챔버 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 알콜성 건조가스를 공급하여 알콜성 건조가스가 상기 피처리체 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환하는 단계;
    상기 피처리체 표면에 응축된 알콜성 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 알콜성 건조가스의 공급을 중단하는 단계;
    상기 건조 챔버를 상기 1단 감압 배기시의 압력보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기하는 단계;
    2단 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버에 공기나 불활성 가스를 공급하여 대기압으로 복원하는 단계; 및,
    상기 피처리체를 상기 건조 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  2. 세정액이 표면에 잔류된 피처리체를 건조 챔버에 로딩하는 단계;
    상기 건조 챔버를 밀폐하는 단계;
    상기 건조 챔버 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 1단 감압 배기하는 상태에서, 상기 건조 챔버에 알콜성 건조가스를 공급하여 알콜성 건조가스가 상기 피처리체 표면에 응축하도록 함으로써 세정액을 치환하는 단계;
    상기 피처리체 표면에 응축된 알콜성 건조가스에 의해 세정액의 치환이 완료되면 알콜성 건조가스의 공급을 중단하는 단계;
    상기 건조 챔버에 가열된 불활성 가스를 공급하면서 대기압보다 낮은 압력으로 2단 감압 배기하는 단계;
    2단 감압 배기를 중단하고 상기 건조 챔버에 공기나 불활성 가스를 공급하여 대기압으로 복원하는 단계; 및,
    상기 피처리체를 상기 건조 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 건조 챔버 내로 공급되는 알콜성 건조가스의 온도 상한은 상기 피처리체의 최대 허용온도(Tmax) 이하인 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    알콜성 건조가스를 건조챔버에 공급할 때, 상기 건조챔버 내부의 압력은 소정의 건조 온도에서의 알콜성 건조가스용 액체의 포화증기압 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2단 감압 배기단계를 통해 0기압까지 감압되는 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 2단 감압 배기단계를 통해 1단 감압 배기단계시의 압력 이상을 유지하는 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 2단 감압 배기단계시 공급되는 불활성 가스의 온도는 상기 피처리체의 최대 허용온도(Tmax) 이하인 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 알콜성 건조가스용 액체는 IPA(IsoPropyl Alcohol)이며, 알콜성 건조가스를 건조챔버에 공급할 때 건조챔버 내부의 처리온도는 55℃~60℃의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 감압 건조방법.
  9. 개구부를 포함하는 건조 챔버;
    상기 건조 챔버에 연결되어 상기 건조 챔버를 감압하기 위한 감압 배기 유닛;
    알콜성 건조가스용 액체를 기화하여 상기 건조 챔버에 공급하기 위한 기화장치; 및,
    상기 건조 챔버에 연결되는 벤트 가스 공급부를 포함하여 구성되되,
    상기 감압 배기 유닛은 상기 건조 챔버에 연결되어 대기압보다 낮은 압력으로 1차 감압하는 1단 감압부와, 상기 1단 감압부에 연결되어 상기 건조 챔버 내부를 대기압 이하로 추가로 감압하는 2단 감압부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감압 건조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 건조 챔버의 벽면에는 보조가열장치가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 감압 건조장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 벤트 가스 공급부에는 벤트 가스 가열부가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 감압 건조장치.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 건조 챔버와 1단 감압부 사이, 또는 상기 1단 감압부와 2단 감압부 사이에는 알콜성 건조가스를 액화하여 배출하는 응축기가 설치되는 것을 특징으로 하는 감압 건조장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 건조 챔버의 하부 또는 상기 응축기에는 배수부가 연결되는 것을 특징으로 하는 감압 건조장치.
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