KR102287457B1 - Drying apparatus of organic solution - Google Patents

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최현승
이준오
박지훈
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엘지전자 주식회사
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    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum

Abstract

본 발명은, 유기용액 건조 장치 및 건조 방법에 관한 것으로서, 특히 비 진공 상태에서 유기용액을 균일하게 건조하는 건조 장치 및 건조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 반응 기체를 이용하는 유기용액 건조 장치에 있어서, 상기 반응 기체를 공급하는 공급기; 상기 공급기로부터 공급된 반응 기체를 냉각시켜 액체로 변환시키는 냉각기; 상기 냉각기로부터 배출된 액체를 가압 및 가열하여 얻어진 초임계 유체를 상기 유기용액이 도포된 기판에 공급한 후 상기 기판을 비 진공 상태에서 건조하는 챔버; 및 상기 챔버로부터 배출된 초임계 유체와 용매를 회수 및 감압하여 상기 초임계 유체와 용매를 분리하는 분리기를 포함하는 유기용액 건조 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 초임계 유체를 구성하여 비 진공 상태에서도 건조가 가능하고, 초임계 유체의 온도와 압력 조절로 선택적으로 용매를 용해시켜 투자비 및 공정시간을 절감하고, 초임계 유체를 용매 혼합물로부터 분리하여 다시 사용할 수 있어 구성하여 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to an organic solution drying apparatus and drying method, and more particularly, to a drying apparatus and drying method for uniformly drying an organic solution in a non-vacuum state. The present invention provides an organic solution drying apparatus using a reaction gas, comprising: a feeder for supplying the reaction gas; a cooler that cools the reaction gas supplied from the feeder and converts it into a liquid; a chamber for supplying a supercritical fluid obtained by pressurizing and heating the liquid discharged from the cooler to the substrate coated with the organic solution, and then drying the substrate in a non-vacuum state; and a separator for recovering and depressurizing the supercritical fluid and the solvent discharged from the chamber to separate the supercritical fluid and the solvent.
According to the present invention, the supercritical fluid can be dried even in a non-vacuum state by configuring the supercritical fluid, and by selectively dissolving the solvent by controlling the temperature and pressure of the supercritical fluid, the investment cost and process time are reduced, and the supercritical fluid is removed from the solvent mixture. Since it can be separated and used again, there is an advantage in that it can be configured to reduce the cost.

Description

유기용액 건조 장치{DRYING APPARATUS OF ORGANIC SOLUTION}Organic solution drying apparatus {DRYING APPARATUS OF ORGANIC SOLUTION}

본 발명은 유기용액 건조 장치 및 건조 방법에 관한 것으로서, 특히 비 진공 상태에서 유기용액을 균일하게 건조하는 건조 장치 및 건조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic solution drying apparatus and drying method, and more particularly, to a drying apparatus and drying method for uniformly drying an organic solution in a non-vacuum state.

일반적으로 LCD, PDP, OLED 등의 평판표시소자를 제조하는 과정에서는 기판에 대하여 여러 가지 공정이 진행되는데, 이 과정에서 기판의 표면에 이물질이 묻는 등 기판이 오염될 수 있다. 따라서 각 공정이 완료되고 다음 공정을 진행하기 전에 전 공정의 진행 과정에서 기판 표면에 묻어 있을 수 있는 이물질 등을 제거하기 위한 세정공정이 진행된다. 평판표시 소자용 기판을 제조할 때 기판 표면에 달라붙은 각종 이물질을 제거하기 위하여 세척액으로 세정하거나 포토리소그라피(photolithography) 방식으로 기판 표면에 소정의 패턴을 형성하기 위하여 포토레지스트를 도포하는 작업을 진행한다. 기판을 오염시키는 물질들은 제거가 어려워 세정력이 강한 습식(wet) 세정 방식을 많이 사용한다. 그런데 이러한 습식 세정 공정 진행 후에는 세정 공정 중에 기판에 묻어 있는 액체를 건조할 필요가 있다. 이러한 기판 건조 공정에는 기판 건조 장치가 사용된다.In general, in the process of manufacturing flat panel display devices such as LCD, PDP, and OLED, various processes are performed on the substrate. Therefore, after each process is completed and before proceeding to the next process, a cleaning process is performed to remove foreign substances that may be on the surface of the substrate in the process of the previous process. When manufacturing a substrate for a flat panel display device, cleaning with a cleaning solution to remove various foreign substances adhering to the substrate surface or applying a photoresist to form a predetermined pattern on the substrate surface by a photolithography method is carried out. . Substances contaminating the substrate are difficult to remove, so a wet cleaning method with strong cleaning power is often used. However, after the wet cleaning process, it is necessary to dry the liquid attached to the substrate during the cleaning process. A substrate drying apparatus is used in this substrate drying process.

일 예로, 대한민국 한국등록특허 제10-0783761호(진공건조장치)에는 “건조 작업을 진행하기 위한 챔버를 구비한 건조용기와 배기포트, 상기 배기포트와 연결되며 이 배기포트를 통하여 상기 챔버 내부에 건조를 위한 진공 압력을 발생하는 진공펌프 그리고 상기 챔버의 윗면으로부터 아래쪽을 향하여 상기 챔버의 공간을 점유하는 상태로 돌출 형성되는 압력조절벽을 구비하고 이 압력조절벽에 대응하는 상기 챔버 영역의 배기 유속을 상승시켜서 진공 압력을 줄이기 위한 압력조절수단”을 개시된다. As an example, Republic of Korea Patent No. 10-0783761 (vacuum drying apparatus) states, “A drying container having a chamber for drying operation, an exhaust port, and the exhaust port are connected to the inside of the chamber through the exhaust port. A vacuum pump for generating vacuum pressure for drying, and a pressure regulating wall protruding from the upper surface of the chamber to occupy the space of the chamber, the exhaust flow velocity of the chamber region corresponding to the pressure regulating wall A pressure regulating means for reducing the vacuum pressure by increasing the

종래 사용 중인 유기용액 건조 장비는 Heater 또는 IR을 사용하였으나, OLED 소자용으로 사용되는 용액 건조는 기판에 직접적으로 열원을 사용 시 잉크 및 Layer간 Damage가 발생하여 직접적인 열원 사용이 불가능하다. 이에 용액 건조를 위해서 별도의 고진공 감압건조장치를 구성을 통해 기화점을 낮춰 상온에서의 기화를 가능하게 하였다.Conventional organic solution drying equipment used a heater or IR, but in the case of drying the solution used for OLED devices, damage between ink and layer occurs when a heat source is used directly on a substrate, making it impossible to use a direct heat source. Therefore, for solution drying, a separate high-vacuum reduced pressure drying device was constructed to lower the vaporization point to enable vaporization at room temperature.

하지만 최근에는 기판 사이즈가 증대됨에 따라 대면적 진공 장비 구성 시 기판 영역 내에서 용액이 균일하게 건조되지 않는 문제가 발생하였으며, 이는 엣지부와 센터부의 용액 기화시점 불균일 및 원활하지 못한 배기에 따른 기화용액 농도 구배에 기인한 것으로, 이에 따라 기판 전면에 비정형의 얼룩이 나타나게 된다.However, recently, as the size of the substrate has increased, there has been a problem in that the solution is not dried uniformly in the substrate area when constructing a large-area vacuum equipment, which is caused by the non-uniformity of vaporization timing of the solution at the edge and center and the vaporization solution due to poor exhaust. This is due to the concentration gradient, which results in atypical specks appearing on the entire surface of the substrate.

이점을 해결하기 위해 다양한 기술들이 개발되었고, 기판 상부에 고정형 흡착 판을 구성하여 기화된 용매를 흡착시켜 엣지와 센터부의 기화 시간 및 농도 구배 없이 동일하게 증발 시킬 수 있게 되었다.To solve this problem, various technologies have been developed, and a fixed suction plate is formed on the top of the substrate to adsorb the vaporized solvent so that it can be evaporated equally without vaporization time and concentration gradient at the edge and center.

그러나, 기본적으로 공정이 진공에서 이루어지다 보니, 진공 펌프, 진공 챔버, UT 등의 고가 시스템이 필요하게 되고, 대면적 기판 사이즈 대응을 위해서 시스템 구축 비용은 급격히 증가하게 되며, 시스템 설계 난이도 및 제작 기간도 증가되는 문제점이 있다.However, since the process is basically performed in a vacuum, expensive systems such as vacuum pumps, vacuum chambers, and UTs are required, and the system construction cost increases rapidly to cope with large-area substrate sizes, and system design difficulty and manufacturing period are required. There is also an increasing problem.

또한, 진공 상태에서 건조를 진행해야 하기 때문에 진공 유지를 위한 시스템 투자비가 높고, 진공 과정을 거쳐야 하기 때문에 공정시간도 늘어나는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the system investment for maintaining the vacuum is high because drying must be performed in a vacuum state, and the process time is increased because a vacuum process is required.

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대면적 기판에 대한 빠른 건조를 위해 비 진공 상태에서 진행하는 건조 장치 및 건조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a drying apparatus and a drying method that proceed in a non-vacuum state for rapid drying of a large-area substrate.

또한, 본 발명은 비 진공 상태에서 기판에 도포된 박막의 유기 용액을 선택적으로 용해시키는 건조장치 및 건조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a drying apparatus and a drying method for selectively dissolving an organic solution of a thin film applied to a substrate in a non-vacuum state.

본 발명에 따르면, 반응 기체를 공급하는 공급기; 상기 공급기로부터 공급된 반응 기체를 냉각시켜 액체로 변환시키는 냉각기; 상기 냉각기로부터 배출된 액체를 가압 및 가열하여 얻어진 초임계 유체를 상기 유기용액이 도포된 기판에 공급한 후 상기 기판을 비 진공 상태에서 건조하는 챔버; 및 상기 챔버로부터 배출된 초임계 유체와 용매를 회수 및 감압하여 상기 초임계 유체와 용매를 분리하는 분리기를 포함하는 유기용액 건조 장치를 제공한다.According to the present invention, a feeder for supplying a reaction gas; a cooler that cools the reaction gas supplied from the feeder and converts it into a liquid; a chamber for supplying a supercritical fluid obtained by pressurizing and heating the liquid discharged from the cooler to the substrate coated with the organic solution, and then drying the substrate in a non-vacuum state; and a separator for recovering and depressurizing the supercritical fluid and the solvent discharged from the chamber to separate the supercritical fluid and the solvent.

상기 챔버는, 상기 초임계 유체를 상기 반응 기체의 임계점 이상 및 용매의 임계점 이하의 온도로 가열하는 내부 히터; 및 상기 유기용액이 도포된 기판에 상기 초임계 유체를 균일하게 공급하는 도포기를 더 포함할 수 있다.The chamber may include: an internal heater configured to heat the supercritical fluid to a temperature above the critical point of the reaction gas and below the critical point of the solvent; and an applicator for uniformly supplying the supercritical fluid to the substrate coated with the organic solution.

상기 챔버는, 상기 초임계 유체에 압력을 가하는 가압기를 더 포함할 수 있다.The chamber may further include a pressurizer for applying pressure to the supercritical fluid.

본 발명은, 상기 공급기로부터 공급되는 반응 기체의 양을 조절하기 위해 상기 공급기와 상기 냉각기 사이에 설치된 제1 밸브; 상기 냉각기로부터 배출된 액체의 양을 조절하는 제2 밸브; 및 상기 챔버로 유입되는 초임계 유체를 조절하는 제3 밸브를 더 포함할 수 있다.The present invention provides a first valve installed between the feeder and the cooler to control the amount of reactant gas supplied from the feeder; a second valve for regulating the amount of liquid discharged from the cooler; And it may further include a third valve for controlling the supercritical fluid flowing into the chamber.

본 발명은, 상기 회수 경로 상에 설치되며 상기 분리기로부터 상기 냉각기로 재 공급되는 회수된 반응 기체의 유입을 조절하는 제4 밸브를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a fourth valve installed on the recovery path and controlling the inflow of the recovered reaction gas re-supplied from the separator to the cooler.

상기 챔버는, 상기 초임계 유체를 유입하는 인렛 밸브; 및 상기 기판의 건조 후 배출되는 초임계 유체와 용매의 혼합물을 유출하는 아웃렛 밸브를 더 포함할 수 있다.The chamber may include an inlet valve for introducing the supercritical fluid; and an outlet valve for discharging a mixture of the supercritical fluid and the solvent discharged after drying the substrate.

상기 분리기는, 상기 초임계 유체와 상기 용매가 분리된 후 상기 용매를 배출하는 드레인 밸브; 및 상기 분리된 초임계 유체를 상기 냉각기로 재 공급하기 위한 회수 경로(42)를 더 포함할 수 있다.The separator may include: a drain valve for discharging the solvent after the supercritical fluid and the solvent are separated; and a recovery path 42 for re-supplying the separated supercritical fluid to the cooler.

또한 본 발명은, 상기 반응 기체를 가열 또는 가압 중 적어도 어느 하나 이상의 과정을 거쳐 초임계 유체를 생성하는 제1 단계; 상기 초임계 유체를 챔버에 공급하여 상기 유기용액이 도포된 기판에 공급한 후 용액을 건조하는 제2 단계; 및 상기 챔버로부터 분리기로 유입된 초임계 유체와 용매를 감압하여 상기 초임계 유체와 상기 용매를 분리하는 제3 단계를 포함하는 유기용액 건조 방법을 제공한다.In addition, the present invention, the first step of generating a supercritical fluid through at least any one of heating or pressurizing the reaction gas; a second step of supplying the supercritical fluid to the chamber and then drying the solution after supplying it to the substrate coated with the organic solution; and a third step of separating the supercritical fluid and the solvent by depressurizing the supercritical fluid and the solvent introduced into the separator from the chamber.

상기 제1 단계는, 상기 반응 기체를 공급기로부터 공급 받는 단계; 상기 반응 기체를 냉각기로 액화시키는 단계; 및 상기 액화된 반응 기체를 가열 또는 가압 중 적어도 어느 하나 이상의 과정을 거치는 단계를 더 포함할 수 있다.The first step may include receiving the reaction gas from a supplier; liquefying the reaction gas with a cooler; and subjecting the liquefied reaction gas to at least any one of heating or pressurization.

상기 제2 단계는, 상기 챔버의 내부 히터를 이용하여 상기 초임계 유체를 상기 반응 기체의 임계점 이상 및 상기 용액의 임계점 이하의 온도로 가열하는 단계; 및 상기 챔버의 도포기를 이용하여 상기 유기용액이 도포된 기판에 상기 초임계 유체를 균일하게 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second step may include heating the supercritical fluid to a temperature above the critical point of the reaction gas and below the critical point of the solution using an internal heater of the chamber; and uniformly supplying the supercritical fluid to the substrate coated with the organic solution using the applicator of the chamber.

제2 단계는, 상기 챔버 내의 가압기를 이용하여 압력을 상승시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The second step may further include increasing the pressure using a pressurizer in the chamber.

상기 제3 단계는, 상기 분리기의 압력을 감압시켜 상기 초임계 유체를 냉각기로 공급되는 회수 경로(42)로 분리하는 단계; 및 상기 초임계 유체를 상기 냉각기로 재 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The third step may include reducing the pressure of the separator to separate the supercritical fluid into a recovery path 42 supplied to a cooler; and re-supplying the supercritical fluid to the cooler.

상기 제3 단계는, 상기 분리기에 연결된 드레인 밸브를 통해 상기 용매를 배출 또는 기화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The third step may further include discharging or vaporizing the solvent through a drain valve connected to the separator.

본 발명은, 상기 초임계 유체를 분리한 후, 상기 분리기의 온도와 압력을 각각 상온 및 상압으로 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include, after separating the supercritical fluid, lowering the temperature and pressure of the separator to room temperature and normal pressure, respectively.

또한 본 발명은, 상기 반응 기체를 액화, 가열 또는 가압 중 적어도 어느 하나 이상의 과정을 거쳐 초임계 유체를 생성하는 제1 단계; 상기 초임계 유체를 상기 유기용액이 도포된 기판이 잠길 때까지 챔버에 공급하여 상기 기판의 용매를 선택적으로 용해하는 제2 단계; 및 상기 챔버로부터 분리기로 유입된 초임계 유체와 용매를 감압하여 상기 초임계 유체와 상기 용매를 분리하는 제3 단계를 포함할 수 있다.In addition, the present invention, the first step of generating a supercritical fluid through at least any one of liquefaction, heating, or pressurization of the reaction gas; a second step of selectively dissolving the solvent of the substrate by supplying the supercritical fluid to the chamber until the substrate coated with the organic solution is submerged; and a third step of separating the supercritical fluid and the solvent by depressurizing the supercritical fluid and the solvent introduced into the separator from the chamber.

상기 제2 단계는, 상기 챔버에 연결된 인렛 밸브를 통해 상기 초임계 유체를 공급하는 단계; 상기 챔버를 초임계 상태로 유지시켜 상기 기판을 기 설정된 시간 동안 침지시키는 단계; 및 상기 챔버에 연결된 아웃렛 밸브를 통해 상기 초임계 유체와 상기 용매의 혼합물을 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second step may include supplying the supercritical fluid through an inlet valve connected to the chamber; maintaining the chamber in a supercritical state to immerse the substrate for a preset time; and discharging a mixture of the supercritical fluid and the solvent through an outlet valve connected to the chamber.

본 발명은, 초임계 유체를 구성하여 비 진공 상태에서도 건조가 가능하여 투자비 및 공정시간을 절감하는 이점이 있다.The present invention has the advantage of reducing investment cost and process time by constructing a supercritical fluid and allowing drying even in a non-vacuum state.

본 발명은, 초임계 유체의 온도와 압력 조절로 선택적으로 용매를 용해시키는 이점이 있다.The present invention has the advantage of selectively dissolving the solvent by controlling the temperature and pressure of the supercritical fluid.

본 발명은, 초임계 유체를 용매 혼합물로부터 분리하여 다시 사용할 수 있어 구성하여 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.The present invention has the advantage that the supercritical fluid can be separated from the solvent mixture and used again, thereby reducing the cost.

도 1은 종래의 고 진공 감압건조장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 유기용액 건조장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버 내부의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초임계 유체의 상 변화도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반응 기체와 용액의 상 변화도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 챔버 내부의 구성도.
도 7은 본 발명은 유기용액 건조방법의 순서도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 단계의 세부 과정.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 단계의 세부 과정.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제3 단계의 세부 과정.1 is a cross-sectional view of a conventional high vacuum vacuum drying apparatus.
Figure 2 is a block diagram of the organic solution drying apparatus of the present invention.
3 is a block diagram of the interior of the chamber according to an embodiment of the present invention.
4 is a phase change diagram of a supercritical fluid according to an embodiment of the present invention.
5 is a phase change diagram of a reaction gas and a solution according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of the interior of the chamber according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of an organic solution drying method according to the present invention.
8 is a detailed process of the first step according to an embodiment of the present invention.
9 is a detailed process of the second step according to an embodiment of the present invention.
10 is a detailed process of the third step according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

본 발명은, 건조 장치와 건조 방법에 관한 것으로, 건조 장치에서는 장비의 구성을 위주로 설명하고, 구성과 관련된 일련의 과정은 건조 방법에서 후술하기로 한다.The present invention relates to a drying apparatus and a drying method. In the drying apparatus, the configuration of the equipment will be mainly described, and a series of processes related to the configuration will be described later in the drying method.

도 1은 종래의 고 진공 감압건조장치의 단면도를 나타낸다.1 shows a cross-sectional view of a conventional high vacuum vacuum drying apparatus.

도 1을 참조하면, 종래의 HVCD(Hot Vacuum Cham. Dryer) 장비는 챔버(30) 내에서 기판 플레이트 위에 기판을 설치하고 이를 가열하여 건조하는 방식을 사용한다. Referring to FIG. 1 , a conventional HVCD (Hot Vacuum Cham. Dryer) equipment uses a method of installing a substrate on a substrate plate in a chamber 30 and heating it to dry it.

유기 용액 건조를 위해 히터나 적외선을 사용하나, OLED 소자용으로 사용되는 용액 건조는 기판에 직접적으로 열원을 사용하는 경우 여러 가지 문제점이 나타난다. 열원을 직접적으로 사용 시, 용액 및 각 층(layer) 간에 예상치 못한 손상을 일으킨다.Although a heater or infrared rays are used to dry the organic solution, the solution drying used for an OLED device has several problems when a heat source is used directly on the substrate. Direct use of a heat source causes unexpected damage between the solution and each layer.

또한 종래 기술을 적용하는 경우, 최근 기판 사이즈가 증대됨에 따라 대면적 진공 장비 구성 시 기판 영역 내에서 용액이 균일하게 건조되지 않는 문제가 발생하였으며, 이는 엣지부와 센터부의 용액 기화 시점 불균일 및 원활하지 못한 배기에 따른 기화용액 농도 구배에 기인한 것으로, 이에 따라 기판 전면에 비정형의 얼룩이 발생하는 문제점이 생길 수 있다.In addition, in the case of applying the prior art, as the size of the substrate has recently increased, a problem occurred that the solution was not dried uniformly in the substrate area when configuring a large-area vacuum equipment, which resulted in non-uniformity and unevenness of the solution vaporization timing in the edge and center parts. This is due to the concentration gradient of the vaporization solution due to the unsuccessful evacuation, which may cause a problem in that irregular stains are generated on the entire surface of the substrate.

도 2는 본 발명의 유기용액 건조장치의 구성도를 나타낸다.Figure 2 shows the configuration of the organic solution drying apparatus of the present invention.

도 2를 참조하면, 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 초임계 유체를 생성하여 유기용액에 있는 용액을 선택적으로 용해시키는 건조 장치(1)를 제공한다.Referring to FIG. 2 , in order to solve the above-described problems, the present invention provides a drying apparatus 1 for selectively dissolving a solution in an organic solution by generating a supercritical fluid.

본 발명은, 반응 기체를 이용하는 유기용액 건조 장치(1) 내부에 공급기(10), 냉각기(20), 챔버(30) 및 분리기(40)를 구비하여 비 진공 상태에서 박막의 유기 용액을 건조시킬 수 있다.The present invention provides a feeder 10, a cooler 20, a chamber 30 and a separator 40 inside the organic solution drying apparatus 1 using a reaction gas to dry the organic solution of the thin film in a non-vacuum state. can

공급기(10)는 반응 기체를 공급할 수 있다. 상기 공급기(10)로부터 공급되는 반응 기체의 양을 조절하기 위해 상기 공급기(10)와 상기 냉각기(20) 사이의 유로(70)에 설치된 제1 밸브(71)를 포함할 수 있다. 제1 밸브(71)는 냉각기(20)로 공급되는 반응 기체의 양을 조절할 수 있다.The feeder 10 may supply a reaction gas. A first valve 71 installed in the flow path 70 between the feeder 10 and the cooler 20 may be included to control the amount of the reactant gas supplied from the feeder 10 . The first valve 71 may control the amount of the reaction gas supplied to the cooler 20 .

공급기(10)는 초임계 유체로 변환될 반응 기체를 공급한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 초임계 유체로 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있으며, 이는 낮은 임계온도(31.1℃)와 임계 압력(74bar)를 가지며, 낮은 점성, 높은 확산성, 강한 용매력의 특성을 갖는다. The feeder 10 supplies a reactant gas to be converted into a supercritical fluid. According to an embodiment of the present invention, carbon dioxide (CO 2 ) may be used as the supercritical fluid, which has a low critical temperature (31.1° C.) and a critical pressure (74 bar), and has low viscosity, high diffusivity, and strong solvent power. have characteristics.

또한, 초임계 유체로 사용되는 이산화탄소(CO2)는, 낮은 온도에서 추출이 가능하여 열에 민감한 물질 처리에 적합하며, 포집된 CO2와 용매는 분리기(40)에서 각각 분리시켜 용매는 제거하고 CO2는 재사용하여 순환시키기 때문에 사용 효율이 높을 수 있다.In addition, carbon dioxide (CO2) used as a supercritical fluid can be extracted at a low temperature, so it is suitable for treating heat-sensitive materials. Because it is circulated, the use efficiency can be high.

냉각기(20)는, 공급기(10)로부터 공급된 반응 기체를 냉각시켜 액체로 변환시킬 수 있다. 상기 냉각기(20)는 공급기(10)로부터 공급된 고 압력의 건조 가스를 냉각하여 액체로 변환시킬 수 있다. 변환된 액체는 액상부(21)에 저장될 수 있다. The cooler 20 may cool the reaction gas supplied from the feeder 10 and convert it into a liquid. The cooler 20 may convert the high pressure dry gas supplied from the supply 10 into a liquid by cooling. The converted liquid may be stored in the liquid part 21 .

상기 냉각기(20) 후단에는 냉각기(20)로부터 배출된 액체를 저장하는 액상부(21)와 펌프(50)에서 배출되는 액체의 양을 조절하는 제2 밸브(72)를 포함할 수 있다.At the rear end of the cooler 20 , a liquid portion 21 for storing the liquid discharged from the cooler 20 and a second valve 72 for controlling the amount of liquid discharged from the pump 50 may be included.

본 발명의 실시 예에 따라, 냉각기(20)로부터 흘러나온 액체를 초임계 유체로 변환시키기 위한 펌프(50)와 히터(60)를 포함할 수 있다. 펌프(50)는 압력을 증가시키고, 히터(60)는 온도를 증가시켜 초임계 유체가 될 수 있도록 상 변화를 일으킬 수 있다. 상 변화에 대해서는 도 4 및 도 5를 통해 후술하기로 한다.According to an embodiment of the present invention, a pump 50 and a heater 60 for converting the liquid flowing out from the cooler 20 into a supercritical fluid may be included. The pump 50 may increase the pressure, and the heater 60 may increase the temperature to cause a phase change to become a supercritical fluid. The phase change will be described later with reference to FIGS. 4 and 5 .

챔버(30)는, 상기 냉각기(20)로부터 배출된 액체를 가압 및 가열하여 얻어진 초임계 유체를 상기 유기용액이 도포된 기판(31)에 공급한 후 상기 기판(31)을 비 진공 상태에서 건조할 수 있다. 상기 챔버(30)로 유입되는 유로(70) 상에 초임계 유체를 조절하는 제3 밸브(73)를 더 포함할 수 있다.The chamber 30 supplies the supercritical fluid obtained by pressurizing and heating the liquid discharged from the cooler 20 to the substrate 31 coated with the organic solution, and then drying the substrate 31 in a non-vacuum state. can do. A third valve 73 for controlling the supercritical fluid may be further included on the flow path 70 introduced into the chamber 30 .

분리기(40)는, 상기 챔버(30)로부터 배출된 초임계 유체와 용매를 회수 및 감압하여 상기 초임계 유체와 용매를 분리할 수 있다.The separator 40 recovers and depressurizes the supercritical fluid and the solvent discharged from the chamber 30 to separate the supercritical fluid and the solvent.

분리기(40)는 챔버(30) 내에서 용매를 용해시킨 초임계 유체를 용매와 분리할 수 있는데, 상기 분리기(40)는, 상기 초임계 유체와 상기 용매가 분리된 후 상기 용매를 배출하는 드레인 밸브(80); 및 상기 분리된 초임계 유체를 상기 냉각기(20)로 재 공급하기 위한 회수 경로(42)를 더 포함할 수 있다.The separator 40 may separate the supercritical fluid in which the solvent is dissolved in the chamber 30 from the solvent, and the separator 40 is a drain for discharging the solvent after the supercritical fluid and the solvent are separated. valve 80; and a recovery path 42 for re-supplying the separated supercritical fluid to the cooler 20 .

분리기(40)로 입력된 초임계 유체는 분리기(40) 내에서 감압 처리를 통하여 액상의 용매와 반응 기체로 분리가 되며, 반응 기체는 재활용을 위해서 회수 경로(42)로 보내질 수 있다. 여기서 분리된 용매는, 액상으로 드레인 밸브(80)를 통해서 버려지거나 기화를 통해서 제거될 수 있다.The supercritical fluid input to the separator 40 is separated into a liquid solvent and a reaction gas through a reduced pressure treatment in the separator 40 , and the reaction gas may be sent to the recovery path 42 for recycling. Here, the separated solvent may be discarded as a liquid through the drain valve 80 or removed through vaporization.

상기 회수 경로(42) 상에는 상기 분리기(40)로부터 분리된 반응 기체를 상기 냉각기(20)로 재 공급하기 위해, 상기 반응 기체의 양을 조절하는 제4 밸브(74)를 더 포함할 수 있다. In order to re-supply the reactant gas separated from the separator 40 to the cooler 20 on the recovery path 42 , a fourth valve 74 for controlling the amount of the reactant gas may be further included.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 챔버(30) 내부의 구성도를 나타낸다.3 shows a configuration diagram of the inside of the chamber 30 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 챔버(30)는, 내부 히터(36)와 도포기(34) 및 가압기를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the chamber 30 may include an internal heater 36 , an applicator 34 , and a pressurizer.

내부 히터(36)는, 상기 초임계 유체를 상기 반응 기체의 임계점 이상 및 용매의 임계점 이하의 온도로 가열하는데 사용될 수 있다.The internal heater 36 may be used to heat the supercritical fluid to a temperature above the critical point of the reaction gas and below the critical point of the solvent.

상기 기판(31)은 건조 장치(1)로 로봇 또는 롤러, 슬라이딩 구조에 의해 이송될 수 있다. 가압기는 도시되지 않았으나, 상기 초임계 유체에 압력을 가할 수 있도록 챔버(30) 내부에 설치될 수 있다.The substrate 31 may be transferred to the drying device 1 by a robot, a roller, or a sliding structure. Although not shown, the pressurizer may be installed inside the chamber 30 to apply pressure to the supercritical fluid.

도포기(34)는, 코터 또는 디스펜서를 이용하여 기판(31)상 유기 용액에 도포하여, 상기 초임계 유체를 균일하게 공급할 수 있다.The applicator 34 may apply the organic solution on the substrate 31 using a coater or a dispenser to uniformly supply the supercritical fluid.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초임계 유체의 상 변화도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반응 기체와 용액의 상 변화도를 나타낸다.4 shows a phase change diagram of a supercritical fluid according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a phase change diagram of a reaction gas and a solution according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 삼중점에서 기체, 액체, 고체가 공존이 가능하며, 삼중점으로부터 온도와 압력을 가하게 되면 용융 곡선(기울기 급함)과 기화 곡선(기울기 완만)의 형태로 평형 관계가 나타나게 된다.Referring to FIG. 4 , gas, liquid, and solid coexist at the triple point, and when temperature and pressure are applied from the triple point, an equilibrium relationship appears in the form of a melting curve (sudden slope) and a vaporization curve (slow slope).

초임계 유체는 임계온도(Tc) 및 임계압력(Pc) 이상의 영역에 있는 유체로서 기체와 액체의 구별이 모호해져 임계압력 이상의 압력을 가하여도 액화가 되지 않는 비 응측성 특성을 가진다. 즉, 초임계 유체의 물성은 액체적인 성질과 기체적인 성질을 모두 가지고 있어서, 기체와 같은 확산도와 점성, 액체와 같은 용해능력을 가지고 있다. The supercritical fluid is a fluid in the region above the critical temperature (Tc) and the critical pressure (Pc), and has a non-condensable property that does not liquefy even when a pressure above the critical pressure is applied because the distinction between gas and liquid is blurred. That is, the physical properties of a supercritical fluid have both liquid and gaseous properties, and thus have gas-like diffusivity and viscosity, and liquid-like dissolving ability.

본 발명의 실시 예에서는 초임계 이산화탄소(Supercritical CO2)를 건조용 유체로 채택한다. 참고적으로, 초임계 이산화탄소는 임계온도가 31.1℃ 이고, 임계압력이 74 기압(atm) 정도로서 임계영역(35℃, 75atm)에서의 점성은 0.03cP, 표면장력은 0 dynes/cm, 밀도는 0.82g/c㎥의 물성을 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, supercritical carbon dioxide (Supercritical CO 2 ) is adopted as a drying fluid. For reference, supercritical carbon dioxide has a critical temperature of 31.1°C and a critical pressure of about 74 atm. In the critical region (35°C, 75atm), the viscosity is 0.03cP, the surface tension is 0 dynes/cm, and the density is 0.82. It may have physical properties of g/cm3.

도 5를 참조하면, 챔버(30)로 유입된 초임계 유체가 일정 시간 동안 기판(31)에 도포된 박막의 유기 용액 내 용매를 선택적으로 치환시키는 모습을 나타낸다. 건조 처리 대상인 기판(31)을 챔버(30)로 로딩 시킨 후 가압기를 통해 챔버(30) 내부의 압력을 상승시켜 최소 초임계 상태가 유지될 수 있도록 임계 압력 이상으로 고압의 상태를 유지시킨다.Referring to FIG. 5 , the supercritical fluid introduced into the chamber 30 selectively replaces the solvent in the organic solution of the thin film applied to the substrate 31 for a predetermined time. After the substrate 31 to be dried is loaded into the chamber 30, the pressure inside the chamber 30 is increased through a pressurizer to maintain a high pressure state above the critical pressure so that the minimum supercritical state can be maintained.

이 경우, 반응 기체는 초임계 상태를 유지할 수 있다. 가압기를 통해 압력이 가변되는 경우, 압력이 낮으면 초임계 유체는 carrier 역할을 하며 용매를 증발시키고, 압력이 높으면 Anti-solvent 로 작용하여 용매를 추출할 수 있고, 결국 용액을 건조시킬 수 있다. 즉, 용액의 용해도 및 상 변화 특성에 따라 압력을 조절하여 건조 방법을 선택할 수 있다.In this case, the reaction gas may maintain a supercritical state. When the pressure is varied through the pressurizer, when the pressure is low, the supercritical fluid acts as a carrier and evaporates the solvent, and when the pressure is high, the solvent can be extracted by acting as an anti-solvent, and eventually the solution can be dried. That is, the drying method may be selected by adjusting the pressure according to the solubility and phase change characteristics of the solution.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 챔버(30) 내부의 구성도를 나타낸다.6 is a block diagram of the interior of the chamber 30 according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 챔버(30)는, 상기 초임계 유체를 유입하는 인렛 밸브(37); 상기 기판(31)의 건조 후 배출되는 초임계 유체와 용매의 혼합물을 유출하는 아웃렛 밸브(38) 및 셔터(35)를 더 포함할 수 있다. 용매 제거 방식과 가압 수준은 앞의 일 실시 예와 상이한 바, 이하 건조 방법에서 후술하기로 한다.Referring to FIG. 6 , the chamber 30 includes an inlet valve 37 for introducing the supercritical fluid; An outlet valve 38 and a shutter 35 for discharging a mixture of the supercritical fluid and the solvent discharged after drying of the substrate 31 may be further included. The solvent removal method and the pressure level are different from the previous embodiment, and will be described later in the drying method.

기판(31)이 플레이트(33)에 안정적으로 안착 후 인렛 밸브(37)를 조절하여 챔버(30) 내로 초임계 유체를 공급하고, 반응이 끝난 후 아웃렛 밸브(38)를 이용하여 초임계 유체를 배출시킬 수 있다. 셔터(35)는 기판의 인입 또는 배출에 관여할 수 있다.After the substrate 31 is stably seated on the plate 33, the inlet valve 37 is adjusted to supply the supercritical fluid into the chamber 30, and after the reaction is completed, the supercritical fluid is supplied using the outlet valve 38 can be expelled. The shutter 35 may be involved in the inlet or outlet of the substrate.

이하에서는 상술한 유기용액 건조 장치(1)를 통해 기판(31)에 도포된 유기 용액을 건조하는 유기용액 건조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, an organic solution drying method of drying the organic solution applied to the substrate 31 through the above-described organic solution drying apparatus 1 will be described.

도 7은 본 발명은 유기용액 건조방법의 순서도를 나타낸다. 도 8 내지 도 10은 도 7의 제1 단계 내지 제3 단계의 세부 도면으로, 도 7과 함께 설명한다.7 shows a flowchart of a method for drying an organic solution according to the present invention. 8 to 10 are detailed views of steps 1 to 3 of FIG. 7 , which will be described together with FIG. 7 .

도 7을 참조하면, 본 발명은 초임계 유체 생성하는 단계(S11); 기판(31)에 공급 후 건조하는 단계(S12); 및 초임계 유체와 용매 분리하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 7, the present invention comprises the steps of generating a supercritical fluid (S11); drying after supplying to the substrate 31 (S12); and separating the supercritical fluid from the solvent (S13).

초임계 유체를 생성하는 제1 단계(S11)는, 상기 반응 기체를 액화, 가열 또는 가압 중 적어도 어느 하나 이상의 과정을 거칠 수 있다. 이하 도면에서 세부적으로 각 단계별로 설명한다.In the first step (S11) of generating the supercritical fluid, the reaction gas may be subjected to at least one of liquefaction, heating, or pressurization. Hereinafter, each step will be described in detail in the drawings.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 단계의 세부 과정을 나타낸다.8 shows a detailed process of the first step according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제1 단계는, 상기 반응 기체를 공급기(10)로부터 공급 받는 단계(S21); 상기 반응 기체를 냉각기(20)로 액화시키는 단계(S22); 및 상기 액화된 반응 기체를 가열 또는 가압 중 적어도 어느 하나 이상의 과정을 거치는 단계(S23)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the first step may include receiving the reaction gas from the feeder 10 ( S21 ); liquefying the reaction gas into a cooler 20 (S22); and subjecting the liquefied reaction gas to at least one of heating or pressurizing (S23).

본 발명의 일 실시 예에 따라. 상기 기판(31)을 건조하기 위한 건조 가스로 이산화탄소 가스, 산소 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스, 제논 가스, 암모니아 가스 등을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 초임계 유체로 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있으며, 이는 낮은 임계온도(31.1℃)와 임계 압력(74bar)를 가지며, 낮은 점성, 높은 확산성, 강한 용매력의 특성을 갖는다. According to an embodiment of the present invention. The drying gas for drying the substrate 31 may include carbon dioxide gas, oxygen gas, argon gas, krypton gas, xenon gas, ammonia gas, and the like. However, in the present invention, carbon dioxide (CO2) may be used as the supercritical fluid, which has a low critical temperature (31.1° C.) and a critical pressure (74 bar), and has characteristics of low viscosity, high diffusivity, and strong solvent power.

또한, 초임계 유체로 사용되는 이산화탄소(CO2)는, 낮은 온도에서 추출이 가능하여 열에 민감한 물질 처리에 적합하며, 포집된 CO2와 용매는 분리기(40)에서 각각 분리시켜 용매는 제거하고 CO2는 재사용하여 순환시키기 때문에 사용 효율이 높을 수 있다. 즉, 상기 기판(31) 건조 공정에 사용된 초임계 유체를 회수하여 재사용하므로, 사용량을 감소시킬 수 있다.In addition, carbon dioxide (CO2) used as a supercritical fluid can be extracted at a low temperature, so it is suitable for treatment of heat-sensitive materials, and the captured CO2 and solvent are separated in the separator 40, respectively, to remove the solvent and CO 2 Because it is reused and recycled, the use efficiency can be high. That is, since the supercritical fluid used in the drying process of the substrate 31 is recovered and reused, the amount of use can be reduced.

반응 기체를 냉각기(20)에서 액화시키기 위해서는 상술한 도 4와 같은 상 변화도를 참조하여, 이산화탄소의 액화 압력과 온도를 산출할 수 있으며, 다른 기체가 적용되는 경우에도 그 값은 정해져 있으므로 해당 압력과 온도를 냉각기(20)에서 설정하여 액화시킬 수 있다.In order to liquefy the reaction gas in the cooler 20, the liquefaction pressure and temperature of carbon dioxide can be calculated with reference to the phase change diagram as shown in FIG. It can be liquefied by setting the over temperature in the cooler 20 .

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 단계의 세부 과정을 나타낸다.9 shows a detailed process of the second step according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 제2 단계(S12)는, 상기 초임계 유체를 챔버(30)에 공급하여 상기 유기용액과 용매가 도포된 기판(31)에 공급한 후 상기 기판(31)을 건조하는 과정을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, in the second step (S12), the supercritical fluid is supplied to the chamber 30 and the organic solution and solvent are applied to the substrate 31, and then the substrate 31 is dried. process may be included.

이전 공정에서 코터 또는 디스펜서 등으로 박막의 용액이 도포된 기판(31)은 챔버(30) 내의 건조 장치(1)로 로봇 또는 롤러, 슬라이딩 구조를 통해 이송될 수 있다. 플레이트(33)에 안착되기 전에 플레이트(33) 상부로 올라온 지지대(32)에 기판(31)이 로딩되고 이송기구 (로봇, 롤러 또는 슬라이딩 구조)가 빠진 후, 상기 지지대(32)가 하강하면서 기판(31)이 평탄한 플레이트(33)에 안착 된다(도 3 참조).The substrate 31 on which the thin film solution is applied by a coater or a dispenser in the previous process may be transferred to the drying device 1 in the chamber 30 through a robot, a roller, or a sliding structure. After the substrate 31 is loaded on the support 32 raised above the plate 33 before being seated on the plate 33 and the transport mechanism (robot, roller or sliding structure) is removed, the support 32 descends while the substrate 31 is seated on the flat plate 33 (see FIG. 3).

플레이트(33)는 공정을 고려하여 평탄도 관리가 되어 있으며, 경우에 따라서 플레이트(33)에 기판(31)을 밀착 시키기 위해 흡착 기구가 사용될 수 있다.The plate 33 is flattened in consideration of the process, and in some cases, an adsorption mechanism may be used to adhere the substrate 31 to the plate 33 .

제2 단계(S12)는, 상기 챔버(30)의 내부 히터(36)를 이용하여 상기 초임계 유체를 상기 반응 기체의 임계점 이상 및 상기 용매의 임계점 이하의 온도로 가열하는 단계(S32 및 S33); 및 상기 챔버(30)의 도포기(34)를 이용하여 상기 유기용액이 도포된 기판(31)에 상기 초임계 유체를 균일하게 공급하는 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.The second step (S12) is a step of heating the supercritical fluid to a temperature above the critical point of the reaction gas and below the critical point of the solvent using the internal heater 36 of the chamber 30 (S32 and S33) ; and uniformly supplying the supercritical fluid to the substrate 31 coated with the organic solution using the applicator 34 of the chamber 30 ( S35 ).

기판(31)이 플레이트(33)에 안정적으로 안착된 후 챔버(30)에서는 내부 히터(36)와 가압이 가능한 내부 펌프를 이용하여 일정 수준으로 승온 및 가압할 수 있다. 여기서 도포기(34)는 준비된 초임계 유체를 챔버(30) 내로 균일하게 흘려 보낼 수 있는 것이다.After the substrate 31 is stably seated on the plate 33 , in the chamber 30 , the temperature may be raised and pressurized to a certain level using an internal heater 36 and an internal pump capable of pressurization. Here, the applicator 34 may uniformly flow the prepared supercritical fluid into the chamber 30 .

도포기(34)는, 초임계 유체의 균일한 유입 및 용액과의 균일한 반응, 그리고 기판(31) 사이즈를 고려하여 최적의 개수 및 위치 선정이 진행될 수 있다. 챔버(30)로 유입된 초임계 유체는 일정 시간 동안 기판(31)에 도포된 박막의 유기용액 내 용매를 선택적으로 치환시킬 수 있다(S36). 치환 작업이 완료되면 치환된 용매를 포함한 초임계 유체를 배출하여 분리기(40)로 입력할 수 있다.The optimal number and location of the applicator 34 may be selected in consideration of the uniform inflow of the supercritical fluid and the uniform reaction with the solution, and the size of the substrate 31 . The supercritical fluid introduced into the chamber 30 may selectively replace the solvent in the organic solution of the thin film applied to the substrate 31 for a predetermined time (S36). When the substitution operation is completed, the supercritical fluid including the substituted solvent may be discharged and input to the separator 40 .

본 발명의 실시 예에 따라, 냉각기(20)는 챔버(30)와 연결되어 있으며, 그 사이에 펌프(50), 제1 밸브(71), 히터(60) 및 제2 밸브(72)를 순차적으로 연결하여, 각 공급 라인에서 유량을 조절할 수 있도록 설계될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooler 20 is connected to the chamber 30, and the pump 50, the first valve 71, the heater 60, and the second valve 72 are sequentially connected therebetween. It can be designed to control the flow rate in each supply line.

초임계 유체가 변환되어 챔버(30)로 흘러가는 동안 유출된 액체는 가열 및 가압을 통해 초임계 유체로 상 변화될 수 있다. 상기 초임계 유체는 상기 챔버(30)에 공급될 수 있다.While the supercritical fluid is converted and flows into the chamber 30 , the leaked liquid may be phase-changed into the supercritical fluid through heating and pressurization. The supercritical fluid may be supplied to the chamber 30 .

챔버(30)는 내부에 압력을 상승시킬 수 있는 가압기를 구비하여, 초임계 상태를 유지시킬 수 있고, 이 경우 초임계 유체와 용매의 혼합 및 치환 반응을 향상시킬 수 있고, 따라서 비 진공 상태에서도 기판(31)의 건조 효과를 향상시킬 수 있다.The chamber 30 is provided with a pressurizer capable of increasing the pressure therein, can maintain the supercritical state, and in this case, the mixing and substitution reaction of the supercritical fluid and the solvent can be improved, and therefore even in a non-vacuum state The drying effect of the substrate 31 can be improved.

본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상술한 도 6과 같이 기판(31)이 초임계 유체에 잠길 수 있게 공급할 수 있다. 기판(31)을 챔버(30) 내에 유입시켜 유기용액 내 용매를 석출(추출)시켜서 건조하는 방법이다. 상술한 일 실시 예와의 차이점은, 초임계 유체가 용매를 제거하는 방식과 챔버(30) 내의 가압 수준이다.According to another embodiment of the present invention, the substrate 31 may be supplied to be submerged in the supercritical fluid as shown in FIG. 6 described above. This is a method in which the substrate 31 is introduced into the chamber 30 to precipitate (extract) the solvent in the organic solution and dry it. The difference from the above-described exemplary embodiment is the manner in which the supercritical fluid removes the solvent and the pressure level in the chamber 30 .

본 발명의 다른 실시 예에 따른 유기용액 건조 방법은, 상술한 제2 단계(S12)에서 상기 초임계 유체를 상기 유기용액이 도포된 기판(31)이 잠길 때까지 챔버(30)에 공급하여 상기 기판(31)의 용매를 선택적으로 용해하는 과정을 포함할 수 있다.In the organic solution drying method according to another embodiment of the present invention, in the second step (S12) described above, the supercritical fluid is supplied to the chamber 30 until the substrate 31 coated with the organic solution is submerged. It may include a process of selectively dissolving the solvent of the substrate 31 .

본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 단계는, 상기 챔버(30)에 연결된 인렛 밸브(37)를 통해 상기 초임계 유체를 공급하는 단계; 상기 챔버(30)를 초임계 상태로 유지시켜 상기 기판(31)을 기 설정된 시간 동안 침지시키는 단계; 및 상기 챔버(30)에 연결된 아웃렛 밸브(38)를 통해 상기 초임계 유체와 상기 용매의 혼합물을 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second step according to another embodiment of the present invention, the step of supplying the supercritical fluid through the inlet valve 37 connected to the chamber 30; maintaining the chamber 30 in a supercritical state to immerse the substrate 31 for a preset time; and discharging the mixture of the supercritical fluid and the solvent through an outlet valve 38 connected to the chamber 30 .

본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 4의 경우 일 실시예의 장치와 동일하고, 기판(31)의 투입 및 배출도 동일한 구조로 구성될 수 있다. 기판(31)이 플레이트(33)에 안정적으로 안착된 후 인렛 밸브(37)를 조절하여 초임계 유체를 기판(31)이 잠길 정도로 챔버(30)에 공급할 수 있다.The case of FIG. 4 according to another embodiment of the present invention may be the same as the apparatus of the embodiment, and the input and discharge of the substrate 31 may also have the same structure. After the substrate 31 is stably seated on the plate 33 , the inlet valve 37 may be adjusted to supply the supercritical fluid to the chamber 30 to the extent that the substrate 31 is submerged.

이 경우, 챔버(30) 내에 있는 내부 히터(36)와 가압이 가능한 내부 펌프를 이용하여 챔버(30) 내 온도와 압력을 초임계 상태로 만들 수 있다.In this case, the temperature and pressure in the chamber 30 can be made supercritical by using the internal heater 36 and the internal pump capable of pressurization in the chamber 30 .

기판(31)의 용액이 초임계 유체와 충분히 반응을 하도록 일정 시간 동안 침지시킨 후, 초임계 유체가 용매를 석출 완료하는 시점에 아웃렛 밸브(38)를 이용하여 초임계 유체를 분리기(40)로 드레인 할 수 있다. After the solution of the substrate 31 is immersed for a certain time to sufficiently react with the supercritical fluid, the supercritical fluid is separated into the separator 40 by using the outlet valve 38 at the time when the supercritical fluid completes precipitation of the solvent. can drain

챔버(30)는 초임계 유체를 분리기(40)로 분리한 후, 상기 분리기(40)의 온도와 압력을 각각 상온 및 상압으로 낮추는 단계를 포함할 수 있다. 추출된 용매를 포함한 초임계 유체 배출이 완료되면 내부 히터(36)와 내부 펌프(미도시) 작동을 중지시켜 챔버(30) 내를 상온 및 상압 수준으로 만들고, 플레이트(33) 하부에 있는 지지대(32)가 상승하면서 기판(31)을 이전 위치로 상승시키고, 로봇, 롤러 또는 슬라이딩 구조 등의 이송기구가 내부로 움직여 기판(31)을 챔버(30) 밖으로 이동시킬 수 있다.After the chamber 30 separates the supercritical fluid with the separator 40, the step of lowering the temperature and pressure of the separator 40 to room temperature and normal pressure, respectively. When the discharge of the supercritical fluid including the extracted solvent is completed, the internal heater 36 and internal pump (not shown) are stopped to bring the inside of the chamber 30 to room temperature and atmospheric pressure, and the support ( As the 32) rises, the substrate 31 is raised to a previous position, and a transport mechanism such as a robot, a roller, or a sliding structure moves inward to move the substrate 31 out of the chamber 30 .

온도와 압력이 지속적으로 유지되는 경우 챔버(30)가 가열, 가압되어 기판(31)의 건조 작업에 영향이 생기고, 공정에 과다한 비용이 소모될 수 있다.When the temperature and pressure are continuously maintained, the chamber 30 is heated and pressurized to affect the drying operation of the substrate 31 , and excessive costs may be consumed in the process.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제3 단계(S13)의 세부 과정을 나타낸다.10 shows a detailed process of the third step (S13) according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 초임계 유체와 용매를 분리하는 제3 단계(S31)는, 분리기(40)의 압력 감압(S41); 초임계 유체 분리 및 냉각기(20)로 재 공급(S42); 분리기(40)의 용매 배출 또는 기화(S43); 및 분리기(40)의 온도와 압력 정상화 단계(S44)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the third step of separating the supercritical fluid and the solvent ( S31 ) includes reducing the pressure of the separator 40 ( S41 ); Supercritical fluid separation and re-supply to the cooler 20 (S42); solvent discharge or vaporization of the separator 40 (S43); and normalizing the temperature and pressure of the separator 40 ( S44 ).

제3 단계(S13)는, 상기 챔버(30)로부터 분리기(40)로 유입된 초임계 유체와 용매를 감압(S41)하여 상기 초임계 유체와 상기 용매를 분리(S42)하는 과정을 포함할 수 있다.The third step (S13) may include a process of depressurizing the supercritical fluid and the solvent introduced into the separator 40 from the chamber 30 (S41) to separate the supercritical fluid and the solvent (S42). there is.

상기 제3 단계(S13)는, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 분리기(40)의 압력을 감압시켜 상기 초임계 유체를 냉각기(20)로 공급되는 회수 경로(42)로 분리하는 단계; 상기 초임계 유체를 상기 냉각기(20)로 재 공급하는 단계; 및 상기 분리기(40)에 연결된 드레인 밸브(80)를 통해 상기 용매를 배출 또는 기화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 추가로, 챔버(30)와 마찬가지로 분리기(40)도 온도와 압력을 각각 상온 및 상압으로 낮추는 단계를 포함할 수 있다.The third step (S13) may include, according to an embodiment of the present invention, separating the supercritical fluid into a recovery path 42 supplied to the cooler 20 by reducing the pressure of the separator 40; re-supplying the supercritical fluid to the cooler 20; and discharging or vaporizing the solvent through the drain valve 80 connected to the separator 40 . Additionally, like the chamber 30 , the separator 40 may include a step of lowering the temperature and pressure to room temperature and pressure, respectively.

본 발명의 일 실시 예에 따라 분리기(40)로 입력된 초임계 유체는 분리기(40) 내에서 감압 처리로 액상의 용매와 반응 기체로 분리가 될 수 있으며 반응 기체는 재활용을 위해서 회수 경로(42)로 보내어지고, 용매는 액상으로 드레인 밸브(80)를 통해서 버려지거나 기화를 통해서 제거될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the supercritical fluid input to the separator 40 may be separated into a liquid solvent and a reaction gas by a reduced pressure treatment in the separator 40, and the reaction gas may be recycled through a recovery path 42 ), and the solvent may be discarded through the drain valve 80 in a liquid phase or removed through vaporization.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.

1: 건조 장치
10: 공급기 20: 냉각기
30: 챔버 40: 분리기
50: 펌프 60: 히터
70: 유로 80: 드레인 밸브
21: 액상부 31: 기판
32: 지지대 33: 플레이트
34: 도포기 35: 셔터
36: 내부 히터 37: 인렛 밸브
38: 아웃렛 밸브
41: 용매 42: 회수 경로
71: 제1 밸브 72: 제2 밸브
73: 제3 밸브 74: 제4 밸브1: Drying device
10: feeder 20: cooler
30: chamber 40: separator
50: pump 60: heater
70: Euro 80: drain valve
21: liquid part 31: substrate
32: support 33: plate
34: applicator 35: shutter
36: internal heater 37: inlet valve
38: outlet valve
41: solvent 42: recovery route
71: first valve 72: second valve
73: third valve 74: fourth valve

Claims (16)

반응 기체를 이용하는 유기용액 건조 장치에 있어서,
상기 반응 기체를 공급하는 공급기;
상기 공급기로부터 공급된 반응 기체를 냉각시켜 액체로 변환시키는 냉각기;
상기 냉각기로부터 배출된 액체를 가압 및 가열하여 얻어진 초임계 유체를 상기 유기용액이 도포된 기판에 공급한 후 상기 기판을 비 진공 상태에서 건조하는 챔버;
상기 챔버로부터 배출된 초임계 유체와, 상기 유기용액 내에서 상기 초임계 유체와 치환된 용매를 회수 및 감압하여 상기 초임계 유체와 상기 용매를 분리하는 분리기;
상기 냉각기, 챔버 및 분리기를 순차적으로 연결하는 순환 유로; 및
상기 공급기를, 상기 순환 유로 중에서 상기 분리기와 상기 냉각기의 사이의 유로에 연결시키는 제1밸브;
상기 챔버 내부에 설치되어 초임계 유체에 압력을 가하는 가압기;
상기 챔버 내부에 배치된 플레이트;
상기 플레이트 상부로 상승되어 기판이 로딩되고, 하강되어 상기 기판을 플레이트에 안착시키는 지지대 및
상기 플레이트에 설치되어 상기 기판을 플레이트에 밀착시키는 흡착기구를 포함하는 유기용액 건조 장치.In the organic solution drying apparatus using a reaction gas,
a feeder for supplying the reaction gas;
a cooler that cools the reaction gas supplied from the feeder and converts it into a liquid;
a chamber for supplying a supercritical fluid obtained by pressurizing and heating the liquid discharged from the cooler to the substrate coated with the organic solution, and then drying the substrate in a non-vacuum state;
a separator for separating the supercritical fluid from the solvent by recovering and depressurizing the supercritical fluid discharged from the chamber and the solvent substituted with the supercritical fluid in the organic solution;
a circulation passage sequentially connecting the cooler, the chamber and the separator; and
a first valve connecting the supply unit to a path between the separator and the cooler in the circulation path;
a pressurizer installed inside the chamber to apply pressure to the supercritical fluid;
a plate disposed inside the chamber;
a support for mounting the substrate on the plate by being raised to the upper part of the plate, loading the substrate, and lowering the plate;
and an adsorption mechanism installed on the plate to adhere the substrate to the plate. 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는,
상기 초임계 유체를 상기 반응 기체의 임계점 이상 및 용매의 임계점 이하의 온도로 가열하는 내부 히터; 및
상기 유기용액이 도포된 기판에 상기 초임계 유체를 균일하게 공급하는 도포기를 더 포함하는 유기용액 건조 장치.
The method of claim 1,
The chamber is
an internal heater for heating the supercritical fluid to a temperature above the critical point of the reaction gas and below the critical point of the solvent; and
Organic solution drying apparatus further comprising an applicator for uniformly supplying the supercritical fluid to the substrate coated with the organic solution.
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 냉각기로부터 배출된 액체의 양을 조절하는 제2 밸브; 및
상기 챔버로 유입되는 초임계 유체를 조절하는 제3 밸브를 더 포함하는 유기용액 건조 장치.
The method of claim 1,
a second valve for regulating the amount of liquid discharged from the cooler; and
Organic solution drying apparatus further comprising a third valve for controlling the supercritical fluid flowing into the chamber.
 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는,
상기 초임계 유체를 유입하는 인렛 밸브; 및
상기 기판의 건조 후 배출되는 초임계 유체와 용매의 혼합물을 유출하는 아웃렛 밸브를 더 포함하는 유기용액 건조 장치.
The method of claim 1,
The chamber is
an inlet valve for introducing the supercritical fluid; and
The organic solution drying apparatus further comprising an outlet valve for discharging a mixture of the supercritical fluid and the solvent discharged after drying the substrate.
 제 1 항에 있어서,
상기 분리기는,
상기 초임계 유체와 상기 용매가 분리된 후 상기 용매를 배출하는 드레인 밸브; 및
상기 분리된 초임계 유체를 상기 냉각기로 재 공급하기 위한 회수 경로를 더 포함하는 유기용액 건조 장치.
The method of claim 1,
The separator is
a drain valve for discharging the solvent after the supercritical fluid and the solvent are separated; and
Organic solution drying apparatus further comprising a recovery path for re-supplying the separated supercritical fluid to the cooler.
 제 6 항에 있어서,
상기 회수 경로 상에 설치되며 상기 분리기로부터 상기 냉각기로 재 공급되는 회수된 반응 기체의 유입을 조절하는 제4 밸브를 더 포함하는 유기용액 건조 장치.7. The method of claim 6,
and a fourth valve installed on the recovery path and configured to control the inflow of the recovered reaction gas re-supplied from the separator to the cooler. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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