KR20030049057A - 이소프로필 알콜 버블러 - Google Patents

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Abstract

충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 공급하는 이소프로필 알코올 버블러가 개시되어 있다. 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기 내로 이소프로필 알코올을 공급하는 제1 공급부와, 상기 밀폐 용기 내로 질소 가스를 공급하는 제2 공급부와, 휘발된 이소프로필 알콜 증기 및 질소 가스를 배출하는 배출부 및 상기 밀폐 용기의 저면과 하부면이 대향하도록 상기 밀폐 용기 내에 소정의 간격을 두고 다수개가 설치되고, 상기 밀폐 용기내로 공급되는 질소 가스를 기포로 형성하기 위한 다수개의 홀을 구비하는 플레이트로 구성되는 이소프로필 알코올 버블러를 제공한다. 따라서, 상기 공급되는 질소 가스가 밀폐 용기 내에 체류하는 시간을 증가되어 상대적으로 많은 양의 이소프로필 알코올이 휘발되므로, 충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 건조 장치내에 공급할 수 있다.

Description

이소프로필 알콜 버블러{IPA BUBBLER}
본 발명은 이소프로필 알콜 버블러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 장치에서 사용되는 이소프로필 알콜 증기를 형성시키기 위한 버블러에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 반도체 칩 등을 제조하기 위하여는 일반적으로 실리콘으로형성되는 웨이퍼를 반도체 장비를 이용하여 처리한다. 이러한 웨이퍼는 통상적으로 리소그래피, 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련의 반도체소자 제조공정을 거친다.
상기 반도체소자 제조 공정이 진행되는 동안에, 웨이퍼의 표면에는 화합물 또는 분진 등과 같은 이 물질이 잔재하게 되는데, 반도체 소자의 품질을 향상시키기 위해서는, 세척(WASHING) 및 건조(DRYING) 등과 같은 세정 공정을 통해 웨이퍼 표면에 잔재하는 이 물질을 완전히 제거하여야한다.
특히, 탈이온수(DE-IONIZED WATER; DIW)를 사용하여 웨이퍼를 세척하는 경우에는, 상기 탈이온수가 실리콘을 용해시키는 성질을 갖고 있기 때문에, 세척 공정후 탈이온수의 물반점(WATER SPOT)이 형성되지 않도록 웨이퍼를 완전히 건조시켜야 한다.
상기 웨이퍼에 대한 건조효율을 향상시키기 위하여, 이소프로필을 이용한 건조 방법이 사용되고 있다. 예를 들면, 일본국 특허 공개 공보 평8-61846호에는 이소프로필 알코올 액체를 직접 웨이퍼상에 분무하고, 웨이퍼 표면상의 수분과 이소프로필 알코올과 혼합시켜서 공비혼합물을 형성한 후, 고온 질소 가스로 공비 혼합물을 휘발시켜서 웨이퍼를 건조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 미합중국 특허 제6,029,371호(issued to Kamikawa et al.)에는 가열된 이소프로필 알코올과 질소 가스를 웨이퍼상에 직접 분무하여 웨이퍼를 건조시키는 방법이 개시되어 있다.
일반적으로, 상기 웨이퍼를 건조하기 위한 웨이퍼 건조 장치에는 상기 웨이퍼 건조 장치 내로 이소프로필 알코올 증기를 공급하기 위한 이소프로필 알코올 버블러(IPA Bubbler)가 연결된다.
도 1은 종래의 이소프로필 알코올 버블러를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 이소프로필 알코올 버블러(10)는 이소프로필 알코올이 수용되는 밀폐 용기(12)와, 상기 밀폐 용기(12)내로 액체 상태의 이소프로필 알코올을 공급하는 제1 공급부(14)와, 상기 밀폐 용기(12)내로 질소(N2) 가스를 공급하는 제2 공급부(16)가 구비된다. 그리고, 상기 공급되는 질소 가스에 의해 휘발된 이소프로필 알콜 증기 및 질소 가스를 배출하는 배출부(18) 및 상기 밀폐 용기(12)내에 설치되고, 상기 공급되는 질소 가스를 버블링하기 위한 다수개의 홀을 갖는 하나의 플레이트(20)를 구비한다.
상기 구성을 갖는 이소프로필 알코올 버블러(10)는 질소를 캐리어 가스(carrer gas)로 사용한다. 구체적으로, 상기 질소를 버블링하여 이소프로필 알코올 분자들을 휘발시킨 후, 상기 질소 가스 및 이소프로필 알코올 증기를 배출하여 건조 장치로 공급한다.
그런데, 상기 이소프로필 알코올 버블러(10)는 상기 공급되는 질소 가스가 밀폐 용기(12)내에 머무르는 시간이 짧기 때문에, 상기 이소프로필 알코올의 증기압이 해당 온도에서 포화 증기압까지 이르지 못한다. 따라서, 상기 웨이퍼 건조 장치 내에 충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 공급하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 공급하는이소프로필 알코올 버블러를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 이소프로필 알코올 버블러를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러의 간략한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러의 일부를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102 : 밀폐 용기 104 : 제1 공급부
106 : 제2 공급부 108 : 배출부
108b ; 제3 유량 제어부 110 : 플레이트
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 액체 상태의 이소프로필 알코올이 수용되는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기 내로 액체 상태의 이소프로필 알코올을 공급하는 제1 공급부와, 상기 밀폐 용기 내에 수용된 이소프로필 알코올 내로 질소 가스를 공급하는 제2 공급부와, 상기 공급되는 질소 가스에 의해 휘발된 이소프로필 알콜 증기 및 질소 가스를 배출하는 배출부 및 상기 밀폐 용기의 저면과 하부면이 대향하도록 상기 밀폐 용기 내에 소정의 간격을 두고 다수개가 설치되고, 상기 밀폐 용기내로 공급되는 질소 가스를 기포로 형성하기 위해 상부면으로부터 하부면으로 관통하는 다수개의 홀을 구비하는 플레이트를 포함하는 것을 이소프로필 알코올 버블러를 제공한다.
상기 플레이트의 상부면 및 하부면의 면적은 상기 밀폐 용기 저면의 면적의 0.9 내지 1배가 되도록 형성한다.
상기 배출부는 상기 밀폐 용기의 외부로부터 상기 밀폐 용기내로 연장되어 있는 배출 라인 및 상기 배출 라인 상에 구비되고, 상기 배출 라인으로 배출되는 상기 이소프로필 알코올 증기 및 질소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어기를 구비한다.
상기 구성을 갖는 이소프로필 알코올 버블러는 상기 플레이트를 소정 간격을 두고 다수개를 설치함에 따라 상기 공급되는 질소 가스가 밀폐 용기 내에 체류하는 시간을 증가시킨다. 따라서, 상기 질소 가스에 의해 상대적으로 많은 양의 이소프로필 알코올이 휘발되어 충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 건조 장치내에 공급할 수 있다. 또한, 상기 배출 라인의 일측에 유량 제어기를 더 구비함으로서, 건조 장치 내에 공급하는 상기 이소프로필 알코올 증기 및 질소 가스의 유량을 균일하게 제어할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러의 간략한 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러의 일부를 도시한 사시도이다.
이하에서는, 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
액체 상태의 이소프로필 알코올을 수용하기 위한 밀폐 용기(102)가 구비된다. 상기 밀폐 용기(102)는 일반적으로 원통형으로 형성된다.
상기 밀폐 용기(102)내로 액체 상태의 이소프로필 알코올을 공급하는 제1 공급부(104)가 구비된다. 상기 제1 공급부(104)는 상기 밀폐 용기의 외부로부터 상기 밀폐 용기 내로 연장되어 있는 제1 공급 라인(104a)과, 상기 제1 공급 라인(104a)에서 상기 밀폐 용기의 외부에 위치하는 일단부와 연결되어 상기 제1 공급 라인(104a)으로 상기 이소프로필 알코올을 제공하는 이소프로필 알코올 제공부(104d)로 구성된다. 그리고, 상기 제1 공급 라인(104a)상에는 상기 밀폐 용기(102)로 공급되는 이소프로필 알코올의 유량을 조절하기 위한 제1 유량 조절기(104b)와 상기 이소프로필 알코올의 공급을 제어하는 제1 제어 밸브(104c)를더 구비할 수 있다.
상기 밀폐 용기(102)내에 수용되어 있는 이소프로필 알코올 내로 질소 가스를 공급하는 제2 공급부(106)가 구비된다.
상기 제2 공급부(106)는 상기 밀폐 용기(102)의 외부로부터 상기 밀폐 용기 내로 연장되어 있는 제2 공급 라인(106a)과, 상기 제2 공급 라인(106a)에서 상기 밀폐 용기(102)의 외부에 위치하는 일단부와 연결되어 상기 제2 공급 라인(106a)으로 상기 질소 가스를 제공하는 가스 제공부(106d)로 구성된다. 그리고, 상기 제2 공급 라인(106a)상에는 상기 밀폐 용기(102)로 공급되는 질소 가스의 유량을 조절하기 위한 제2 유량 조절기(106b)와 상기 질소 가스의 공급을 제어하는 제2 제어 밸브(106c)를 더 구비할 수 있다.
상기 밀폐 용기(102)의 저면과 하부면이 대향하도록, 상기 밀폐 용기(102) 내에서 소정의 간격을 가지면서 다수개가 설치되는 플레이트(110)를 구비한다. 상기 플레이트(110)는 상기 밀폐 용기(102)내로 공급되는 질소 가스를 기포로 형성하기 위하여 상부면으로부터 하부면으로 관통하는 다수개의 홀(110a)을 갖는다.
상기에서 설명한 제1 공급부(104)에서, 제1 공급 라인(104a)의 일단부는 상기 밀폐 용기(102)에서 최상단에 위치하는 플레이트(110)의 상부면과 이격되도록 한다. 또한, 상기 제2 공급 라인(106a)은 일단부가 상기 밀폐 용기(102)의 최하단에 위치하는 플레이트(110)의 저면 아래까지 연장되도록 하고, 상기 밀폐 용기(102)의 저면과는 이격되도록 형성한다. 구체적으로, 상기 제2 공급 라인(106a)은 상기 플레이트(110)의 중심 부위를 관통하면서 상기 최하단의 플레이트(110)의 저면 아래까지 연장된다.
따라서, 상기 제2 공급 라인(106a)으로 공급되는 질소 가스는 상기 다수개의 플레이트(110)에 형성되어 있는 홀(110a)들을 통과하면서 기포를 형성하여, 상기 밀폐 용기(102)의 상부로 이동한다.
상기 밀폐 용기(102) 및 상기 플레이트(110)는 스테인레스 스틸 물질로 형성하거나 또는 석영(Quartz) 물질로 형성할 수 있다.
상기 밀폐 용기(102) 및 상기 플레이트(110)를 스테인레스 스틸 물질로 형성할 경우에는, 내구성이 증대되는 반면에 작업자가 상기 밀폐 용기의 외부에서 상기 밀폐 용기 내부 상태를 확인할 수 없다. 때문에, 상기 이소프로필 알코올 버블러(100)의 오염을 확인하기가 어려운 단점이 있다. 그러나, 상기 밀폐 용기(102) 및 상기 플레이트(110)를 석영 물질으로 형성하면, 외부에서도 작업자가 밀폐 용기(102) 내부의 상태를 직접 확인할 수 있어서 오염의 확인이 용이하다.
상기 플레이트(110)는 하부면이 상기 밀폐 용기(102)의 저면과 대향하면서 상기 밀폐 용기(102)에 수용되고, 이 때 상부면 및 하부면의 면적은 상기 밀폐 용기(102)의 저면의 면적의 0.9 내지 1배가 되도록 형성한다.
일반적으로 상기 밀폐 용기(102)는 원통형으로 형성되므로, 상기 플레이트(110)는 상, 하부면의 지름이 상기 밀폐 용기(102)의 내경의 0.9 내지 1배가 되도는 소정 두께를 갖는 원판형으로 형성하여, 상기 조건을 만족시킬 수 있다.
상기와 같이 플레이트(110)를 형성하면, 상기 밀폐 용기(102)의 측면과 상기 플레이트(110)의 측면 사이의 공간이 최소화된다. 때문에, 상기 밀폐 용기(102) 내로 공급되는 질소 가스가 밀폐 용기(102)의 측면과 상기 플레이트(110)의 측면 사이의 공간을 통해 상기 밀폐 용기(102)의 상부로 이동하는 것이 최소화된다. 따라서, 공급되는 대부분의 질소 가스는 상기 플레이트(110)에 형성된 다수개의 홀(110a)을 통과하면서 버블링되어 상기 밀폐 용기(102)의 상부로 이동한다.
상기 대부분의 질소 가스는 상기 플레이트(110)에 형성된 다수개의 홀(110a)을 통과하면서 버블링되므로 형성되는 기포의 크기가 작고 균일하다. 또한 상기 질소 가스가 상기 밀폐 용기(102)내에 체류하는 시간이 길어진다.
그런데, 상기 플레이트(110)의 상부면과 하부면이 종래에 비해 넓어짐에 따라 상기 플레이트(110)에 미치는 질소 가스의 압력이 더욱 커지게 된다. 상기 플레이트(110)에 미치는 압력을 감소하기 위해서는 상기 플레이트(110)에 형성되는 다수개의 홀(110a)들의 사이즈를 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 홀(110a)의 사이즈가 커질 경우, 밀폐 용기(102)내에 질소 가스가 정체하는 시간이 줄어들고, 형성되는 기포의 크기도 커지므로 이소프로필 알코올의 기화 효율이 감소된다.
때문에, 상기 홀(110a)은 공급되는 질소 가스의 압력에 의해 상기 플레이트(110)가 손상되지 않는 범위 내에서 최소한의 사이즈를 갖도록 형성한다. 이 때, 상기 홀(110a)의 사이즈는 상기 플레이트(110)의 재질에 따라 달라진다. 즉, 상기 플레이트(110)가 상대적으로 강한 내구성을 갖는 스테인레스 스틸 물질로 형성된 경우는 상기 플레이트(110)가 석영 물질로 형성된 경우에 비해 작은 크기의 홀을 갖도록 형성한다.
또한, 상기 플레이트(110)에 미치는 압력을 감소하기 위해서, 상기플레이트(110)의 두께(d)는 1㎝이하로 갖도록 형성한다.
상기 질소 가스 및 상기 질소 가스에 의해 기화된 이소프로필 알코올을 배출하는 배출부(108)가 구비된다. 상기 배출부(108)는 상기 질소 가스 및 이소프로필 알코올 증기를 상기 밀폐 용기(102)로부터 배출시켜 건조 장치로 제공한다. 상기 배출부(108)는 상기 밀폐 용기(102)의 외부에 구비되는 건조 장치로부터 상기 밀폐 용기(102) 내로 연장되어 있는 배출 라인(108a)과, 상기 배출 라인(108a) 상에 상기 건조 장치로 제공되는 질소 가스 및 이소프로필 알코올 증기의 유량을 조절하기 위한 제3 유량 조절기(108b)를 포함한다. 이 때, 상기 배출 라인(108a)의 일단부는 상기 밀폐 용기(102) 내에 수용되어 있는 이소프로필 알콜 용액 표면과 이격되도록 위치한다.
종래에는 상기 질소 가스가 밀폐 용기 내에 공급되는 유량을 조절하여 상기 건조 장치로 제공되는 가스의 유량을 제어하였으나, 제3 유량 조절기(102b)를 구비함에 따라 상기 질소 가스가 밀폐 용기 내에 공급되는 유량에 상관없이 상기 건조 장치로 제공되는 가스의 유량을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 밀폐 용기에 과부화가 걸리지 않는 범위 내에서 질소 가스를 최대한으로 공급할 수 있고, 이로 인해 상기 질소 가스에 의해 이소프로필 알코올의 기화 효율이 증가된다.
상기 구성을 갖는 이소프로필 알코올 버블러(100)는 상기 밀폐 용기(102)내에 공급하는 질소 가스의 유량을 증가시킬 수 있고, 또한 상기 공급되는 질소 가스가 상기 밀폐 용기 내에 체류하는 시간이 증가된다. 때문에, 상기 밀폐 용기(102)내에 수용되어 있는 이소프로필 알코올은 상기 질소 가스에 의해 최대로 기화된다. 따라서, 충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 건조 장치에 공급할 수 있다. 또한, 상기 이소프로필 알코올 버블러(100)에서 밀폐 용기(102) 및 플레이트(110)를 석영 물질로 형성함으로서, 상기 이소프로필 알코올 버블러(100)의 오염을 용이하게 확인할 수 있다.
비교 실험 1
표 1은 종래의 이소프로필 알코올 버블러와 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러를 각각 사용하였을 때, 건조 장치 내에서의 이소프로필 알코올의 농도를 각각 측정한 결과이다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러들에서 제3 유량 조절기는 사용하지 않았다. 또한 밀폐 용기내에 제공하는 질소 가스의 유량은 모두 동일하게 적용하였다.
이소프로필 알코올 버블러 형상 이소프로필 알코올 농도
#1 종래의 버블러 31%
#2 상하부면 면적이 확장된 플레이트 1개 사용 36%
#3 상하부면 면적이 확장된 플레이트 2개 사용 45%
#4 상하부면 면적이 확장된 플레이트 3개 사용 60%
표 1을 참조하면, 지름이 밀폐 용기 내경의 0.5 배인 플레이트가 장착되어 있는 종래의 이소프로필 알코올 버블러를 사용하였을 경우에는, 건조 장치 내에서의 이소프로필 알코올의 농도가 31%로 측정되었다. 그리고, 지름이 밀폐 용기 내경의 1배인 플레이트가 3개 장착되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필알코올 버블러를 사용하였을 경우 건조 장치 내에서의 이소프로필 알코올의 농도는 60%로 측정되었다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이소프로필 알코올 버블러를 사용할 경우 이소프로필 알코올의 농도를 약 2배로 증가시킬 수 있다.
비교 실험 2
표 2는 종래의 이소프로필 알코올 버블러를 사용하면서, 밀폐 용기 내에 유입되는 질소 가스의 유량과, 밀폐 용기로부터 건조 장치로 배출되는 질소 가스의 유량을 변화하여 건조 장치 내에서의 이소프로필 알코올의 농도를 측정한 결과이다.
유입 질소 유량 배출 질소 유량 이소프로필 알코올 농도
#1 35sccm 10sccm 31%
#2 35sccm 35sccm 28%
#3 50sccm 10sccm 40%
#4 50sccm 15sccm 45%
표 2를 참조하면, 밀폐 용기 내에 유입되는 질소 가스의 유량이 증가할수록 건조 장치 내에서의 이소프로필 알코올 농도가 증가함을 알 수 있다. 그러나, 상기 배출되는 질소 가스의 유량은 상기 유입되는 질소 가스의 유량에 따라 적절하게 조절하여야만 건조 장치 내에서의 이소프로필 알코올 농도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 상기 비교 실험2 는, 이소프로필 알코올 버블러에서 상기 배출 라인 상에 제3 유량 조절기를 구비하여 이소프로필 알코올 농도를 증가시킬 수 있음을 확인해 준다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이소프로필 알코올 버블러는 수용된 이소프로필 알코올을 최대한으로 기화시킬 수 있다. 따라서, 건조 장치에 충분한 양의 이소프로필 알코올 증기를 공급할 수 있고 이로 인해, 상기 건조 장치 내에 상기 이소프로필 알코올 증기가 충분하지 않아서 웨이퍼의 건조 불량 등이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 액체 상태의 이소프로필 알코올을 수용하는 밀폐 용기;
    상기 밀폐 용기 내로 액체 상태의 이소프로필 알코올을 공급하는 제1 공급부;
    상기 밀폐 용기 내에 수용된 이소프로필 알코올 내로 질소 가스를 공급하는 제2 공급부;
    상기 공급되는 질소 가스에 의해 휘발된 이소프로필 알콜 증기 및 질소 가스를 배출하는 배출부; 및
    상기 밀폐 용기의 저면과 하부면이 대향하도록 상기 밀폐 용기 내에 소정의 간격을 두고 다수개가 설치되고, 상기 밀폐 용기내로 공급되는 질소 가스를 기포로 형성하기 위해 상부면으로부터 하부면으로 관통하는 다수개의 홀을 구비하는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알콜 버블러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 공급부는,
    상기 밀폐 용기의 외부로부터 상기 밀폐 용기 내로 연장되고, 일단부가 상기 밀폐 용기에서 최하단에 위치하는 상기 플레이트의 아래 부분에 위치하는 제2 공급 라인; 및
    상기 제2 공급 라인에서 상기 밀폐 용기의 외부에 위치하는 단부와 연결되어 상기 제2 공급 라인으로 상기 질소 가스를 제공하는 가스 제공부로 구성되는 것을특징으로 하는 이소프로필 알코올 버블러.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 공급 라인은 상기 플레이트의 중심 부위를 관통하면서 연장되는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알콜 버블러.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플레이트의 상부면 및 하부면의 면적은 상기 밀폐 용기 저면의 면적의 0.9 내지 1배인 것을 특징으로 하는 이소프로필 알콜 버블러.
  5. 제1항에 있어서, 상기 밀폐 용기 및 상기 플레이트는 석영(Quartz) 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알콜 버블러.
  6. 제1항에 있어서, 상기 밀폐 용기 및 상기 플레이트는 스테인레스 스틸물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알콜 버블러.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배출부는,
    상기 밀폐 용기의 외부로부터 상기 밀폐 용기내로 연장되어 있는 배출 라인; 및
    상기 배출 라인 상에 구비되고, 상기 배출 라인으로 배출되는 상기 이소프로필 알코올 증기 및 질소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알콜 버블러.
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