KR20090015784A - 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및 장치에 관한 것으로 반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 단계; 상기 외부로 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리 단계; 상기 원심분리 단계에서 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 단계; 및, 상기 원심분리 단계로부터 분리된 슬러지를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것으로 이를 통하여 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 특히, 세정 또는 박리 공정에서 세정액 또는 박리액 내부에 포함되는 슬러지를 공정 진행 중에 제거가 가능하여, 연속운전 및 실시간 운전이 가능하게 하고, 공정상 제거하기 힘든 입자상의 particle을 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 수행할 수 있는 효과가 있다.
약액, 원심, 분리
Description
본 발명은 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및 장치에 관한 것으로 이를 위하여 원심 분리 기법을 응용하여 수용성 및 지용성 세정액 또는 박리액 용액 내 부유하는 물질에 대한 여과 및 분리를 목적으로 하는 재순환 방법 및 장치로서, 보다 상세하게는 디스플레이 또는 반도체 공정에서 수행되는 공정 특히, 세정 또는 박리 등을 통하여 발생하는 다량의 수 내지 수백 마이크로 크기의 입자가 약액 특히, 세정액 또는 박리액의 재순환과정에서 다시 유입되어 불량을 유발하는 것을 막고, 반도체 또는 디스플레이 제조공정 특히, 세정 또는 박리 공정에서 세정액 내부에 포함되는 슬러지를 공정 진행 중에 제거가 가능하여, 연속운전 및 실시간 운전이 가능하게 하고, 공정상 제거하기 힘든 입자상의 particle을 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고체/액체 분리를 수행할 수 있는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 또는 디스플레이(PDP, LCD 등) 등의 제조에 적용되는 다양한 약액의 경우에 공정상의 이유로 다양한 입자(particle)에 의하여 오염될 수 있으며, 특히 세척액이나 박리액의 경우에는 세척 및 박리공정에 따라 입자의 함유가 필수적으로 발생하게 된다. 그러나 이와 같은 약액은 모두 고가의 약액으로 일회용으로 사용하는 것이 아니라 재순환하여 다시 사용하는 것이 일반적인데, 재순환과정에서 약액 내에 분포하는 입자의 제거가 충분히 이루어지지 않은 경우에는 약액 내에 잔존하는 파티클이 제조되는 디바이스를 오염시키게 되고, 이러한 파티클의 오염은 생산되는 디바이스의 불량의 원인이 되고 있다.
즉, 이와 같은 제조공정으로 특히, 디스플레이 제조공정 중 컬러필터를 보호하기 위한 오버코팅(over-coating)소재의 박리 공정, 컬러 레지스트 도포 후 불필요한 부위를 제거하는 EBR 작업, 차세대 전자재료로 각광받고 있는 노광공정 없이 패턴을 생성할 수 있는 IPP(In plane print)공정, 리프트-오프(Lift-off)공정 및 기존 티에프티 엘씨디 공정의 세정 또는 박리 공정 등을 들 수 있고, 이러한 공정에 사용되는 세척액 및 박리액은 이에 포함되는 부유물 내지 파티클을 제거하여 이를 재사용하는 재순환 방법이 통상 적용되고 있으며, 이러한 재사용 방법의 효율성 및 신뢰성에 따라 Particle성 이물질의 재오염 방지 및 약액에 대한 공정사용 수명증가의 효율이 결정된다.
이와 같은 상기 재사용/재순환 방법으로 종래 기술에서는 멤브레인 필터를 이용한 여과과정을 도입하고 있는데, 이 경우, 분리 가능한 입자 크기 범위가 한정적이며 분리된 입자가 배출되지 않고 필터 내 흡착되어 시간의 경과에 따라 여과 효율성을 감소시키기는 문제점이 있고, 이에 따라 멤브레인의 주기적인 교체작업을 요하므로, 교체작업 동안에는 제조공정을 세워야하므로 불연속 공정을 발생시켜 생산성이 떨어지고, 그만큼 공정비용이 상승하는 문제점이 있다. 특히, 박리 공정과 같이 불용성 이물질의 입자 크기가 다양하여 입자크기의 범위가 넓게 발생하는 공정에서는 약액의 교체주기가 짧아질 뿐만 아니라 효율성도 감소하여 공정 불량이 증가하고 공정비용이 더욱 크게 상승하는 문제점을 가지고 있다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 세정액 또는 박리액 재순환 방법 및 장치의 개발이 절실한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 운전 중에 포집물의 제거가 가능하여 연속운전이 가능하고, 공정장비와 연결하여 실시간 운전이 가능하며, 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 용이하게 수행할 수 있어, 특히 세정공정 및 박리공정에 유용하게 사용할 수 있는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 단계;
상기 외부로 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리 단계;
상기 원심분리 단계에서 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 단계; 및,
상기 원심분리 단계로부터 분리된 슬러지를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법을 제공한다.
또한 본 발명은
반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 공 급부;
상기 공급부로부터 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리기;
상기 원심분리기로부터 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 공급부; 및,
상기 원심분리기로부터 분리된 슬러지를 수득하는 고상 폐기물 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치를 제공한다.
본 발명의 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법 및 장치에 따르면, 운전 중에 포집물의 제거가 가능하여 제조 공정 장비의 연속운전이 가능하고, 공정장비와 연결하여 실시간 운전이 가능하며, 이에 따라서 공정상 제거하기 힘든 입자상의 particle을 원심가속도, 체류시간 등을 조절하여 원하는 입도 범위까지 손쉽게 고/액 분리를 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한 세정 장비 또는 박리장비와 연결하여 실시간으로 고/액 분리를 하여 탱크로 재투입이 가능하며 분리된 고상의 경우 일정 시간 간격으로 배출되도록 하여 연속공정에 적용이 가능하게 하는 장점이 있다.
이외에 여과부분에 포집되는 포집물이 균일하게 분포하므로 여과장치의 여과효율이 일정하게 유지되어 여과공정의 신뢰성을 높이고, 제어가 용이하도록 하는 장점이 있다.
또한 본 발명의 원심분리기 후단에 기존 멤브레인 필터를 이용한 여과장치를 추가하면 멤브레인 필터만 사용하는 경우에 고형분 처리의 한계로 인해 고형분이 많이 발생하는 공정에서 교환주기가 짧아져 장비의 노즐 막힘 현상 등을 유발하는 현상 등을 막을 수 있고, 멤브레인 필터 교환주기를 길게 할 수 있고 장비의 노즐 막힘 현상 문제를 해결 할 수 있어 장비 운용상에 이점을 줄 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법에 관한 것으로 반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 단계; 상기 외부로 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리 단계; 상기 원심분리 단계에서 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 단계; 및, 상기 원심분리 단계로부터 분리된 슬러지를 수득하는 단계를 포함하여 구성된다.
이와 같은 재순환 방법을 적용하는 시스템에 대한 구체적인 예는 도 1에 도시한 바와 같다. 즉, 본 발명의 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법은 세척액 또는 박리액을 포함하는 약액을 사용하는 공정장비에서 약액을 받아서 이를 원심 분리하여 부유물 내지 고상입자(슬러지)를 약액으로부터 분리하고, 이러한 슬러지(sludge)가 분리된 약액은 다시 공정장비로 재순환시키고, 나머지 잔류하는 고상입자는 수득하여 폐기하는 것이다.
상기 반도체 또는 디스플레이 공정장비는 공지의 다양한 약액을 사용하는 공 정장비가 이에 해당하며, 바람직하게는 세정장비 또는 박리장비가 이에 해당할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 예로는 디스플레이 제조공정 중 컬러필터를 보호하기 위한 오버코팅(over-coating)소재의 박리 공정, 컬러레지스트 도포 후 불필요한 부위를 제거하는 EBR 작업, 차세대 전자재료로 각광받고 있는 노광공정 없이 패턴을 생성할 수 있는 IPP(In plane print)공정, 리프트-오프(Lift-off) 공정 및 기존 티에프티 엘씨디 공정의 세정 또는 박리 공정 장비 등을 들 수 있다.
상기 공정장비로부터 바로 또는 상기 공정장비의 사용한 약액 저장부로부터 펌프 등을 통하여 사용된 약액(바람직하게는 세척액 또는 박리액)을 공급받아 이를 원심분리하게 되는데, 이와 같이 공급된 사용된 약액은 원심분리를 통하여 고체상과 액체상으로 분리된다. 상기 고체상은 슬러지에 해당하고, 액체상은 약액에 해당한다. 상기 원심분리에는 통상의 원심분리기가 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 원심분리기는 횡축 또는 종축으로 회전하는 회전용기, 상기 회전용기를 회전시키는 회전수단, 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기 및, 여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기에 투입하는 투입구를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에는 helical conveyor 원심분리기, 횡축 바스켓 타입 원심분리기, 종축 바스켓 타입 원심분리기, 디스크 타입 중축 원심분리기, Tubular type 종축 원심분리기 등을 들 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 원심분리기는 상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구(12)와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구(14)를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용 기(10), 상기 회전용기(10)를 회전시키는 회전수단(20), 상기 회전용기(10)와 이격하여 상기 회전용기(10)를 외부에서 감싸는 회수용기(30) 및, 여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기(10)의 내주면에 압축하여 분사하는 공급 장치(40)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이에 대하여는 하기의 장치 부분에서 상세하게 기술하도록 한다.
또한 상기 기술한 바와 같이, 이와 같은 재순환 방법은 세정공정 및 박리공정에 사용되는 것이 바람직하므로, 상기 반도체 또는 디스플레이 공정장비는 세정 또는 박리 공정장비이고, 상기 약액은 세정액 또는 박리액인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 이와 같은 재순환 방법에 적용할 수 있는 재순환 장치를 제공하는 바, 이는 반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 공급부; 상기 공급부로부터 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리기; 상기 원심분리기로부터 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 공급부; 및, 상기 원심분리기로부터 분리된 슬러지를 수득하는 고상 폐기물 처리부를 포함하여 구성된다.
이에 대한 구체적인 예는 도 1에 도시한 바와 같다. 즉, 본 발명의 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치는 세척액 또는 박리액을 포함하는 약액을 사용하는 공정장비에서 약액을 받아서 이를 원심 분리하여 부유물 내지 고상입자(슬러지)를 약액으로부터 분리하고, 이러한 슬러지(sludge)가 분리된 약액은 다시 공정장비로 재순환시키는 것으로, 먼저 반도체 또는 디스플레이 공정장비로부 터 사용된 약액을 외부로 공급하는 공급부를 가진다. 상기 반도체 또는 디스플레이 공정장비는 공지의 다양한 약액을 사용하는 공정장비가 이에 해당하며, 바람직하게는 세정장비 또는 박리장비가 이에 해당할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 예로는 디스플레이 제조공정 중 컬러필터를 보호하기 위한 오버코팅(over-coating)소재의 박리 공정, 컬러레지스트 도포 후 불필요한 부위를 제거하는 EBR 작업, 차세대 전자재료로 각광받고 있는 노광공정 없이 패턴을 생성할 수 있는 IPP(In plane print)공정, 리프트-오프(Lift-off) 공정 및 기존 티에프티 엘씨디 공정의 세정 또는 박리 공정 장비 등을 들 수 있다.
상기 공정장비로부터 바로 또는 상기 공정장비의 사용한 약액 저장부로부터 펌프 등을 통하여 사용된 약액(바람직하게는 세척액 또는 박리액)을 원심분리기로 공급할 수 있으며, 이와 같이 공급된 사용된 약액은 원심분리를 통하여 고체상과 액체상으로 분리된다. 상기 고체상은 슬러지에 해당하고, 액체상은 약액에 해당한다. 상기 원심분리기는 통상의 원심분리기가 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 원심분리기는 횡축 또는 종축으로 회전하는 회전용기, 상기 회전용기를 회전시키는 회전수단, 상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기 및, 여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기에 투입하는 투입구를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에는 helical conveyor 원심분리기, 횡축 바스켓 타입 원심분리기, 종축 바스켓 타입 원심분리기, 디스크 타입 중축 원심분리기, Tubular type 종축 원심분리기 등을 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 고상 폐기물 처리부는 상기 회전용기 내부에 위치하는 것이 고상 폐기물(슬러지)의 처리 가 용이하므로 좋다.
또한 표 1에는 이와 같은 본 발명의 재순환 장치에 적용될 수 있는 원심분리기의 타입 및 이의 특성과 분리 가능한 입자크기 범위를 표시한다.
[표 1]
| 원심분리기 타입 | 횡축 원심분리기 | 종축 원심분리기 | |||
| Helical-conv eyor | 횡축 basket | 종축 basket | Disk type | Tubular type | |
| 운전방식 | 횡축 원통 회전 수단 내부에 저속으로 회전하는 스크류가 있어 운전을 멈추지 않고 고/액 분리가 가능 | 횡축 원통 회전 수단 내부에 고체 고형분을 긁을 수 있는 수단을 두어서 운전 중 쌓이는 고형분을 일정 시간 가동을 멈추고 긁어내는 형태 | 종축 원통 회전 수단 내부에 고체 고형분을 긁을 수 있는 수단을 두어서 운전 중 쌓이는 고형분을 일정 시간 가동을 멈추고 긁어내는 형태 | 종축 원통 회전 수단 내부에 Disk 을 여러 장 반복하여 정렬된 형태로 높은 여과 효율을 보이고 고형분은 원통 내부에서 압력 센서로 배출되는 형태 | 종축 원통 회전 수단으로 다른 원심분리기보다 10배 이상 고속회전이 가능하지만 고형분이 쌓일 경우 전체를 분리하여야 함 |
| 분리효율 | 수~수십 ㎛ 고형분 분리 | 수십~수백 ㎛ 고형분 분리 | 수십~수백 ㎛ 고형분 분리 | 수㎛ 고형분 분리 | 서브 ㎛ 고형분 분리 |
또한 바람직하게는 상기 원심분리기는 상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구(12)와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구(14)를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기(10), 상기 회전용기(10)를 회전시키는 회전수단(20), 상기 회전용기(10)와 이격하여 상기 회전용기(10)를 외부에서 감싸는 회수용기(30) 및, 여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기(10)의 내주면에 압축하여 분사하는 공급 장치(40)를 포함하여 구성된다.
이에 대한 구체적인 예는 도 2에 도시한 바와 같다. 즉, 상기 회전용기(10)는 상부에서 여과대상물인 사용된 약액, 예를 들면 서스펜션 또는 파티클 오염이 된 약액 등이 회전용기의 상부에서 상기 공급구(12)를 통하여 투입되고, 회전용기의 회전에 의한 원심력에 의하여 약액 등 액체는 회전용기의 상부를 통하여 바깥으로 배출되고, 파티클 등의 고체는 회전용기의 내주면에 남아 여과가 되는데, 이와 같이 내주면에 부착된 파티클 등은 공급 장치(40) 및 아래에 기술할 재공급장치(50)에 의하여 공급되는 여과대상물 또는 재여과대상물의 압축 분사에 따라 내주면에 계속 쌓이지 못하고 회전용기의 아래로 이동하게 된다. 따라서 이와 같이 상부로의 액체 배출이 용이하고, 모이는 파티클의 수집이 용이하도록 하기 위하여 상기 회전용기의 형상은 전체적으로 상부가 개방된 원통형상이고, 그 하단부만 상부에서 하부로 좁아지는 형상이고, 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같은 원통 형상이다. 이와 같이 모인 파티클 등은 회전용기의 하부, 바람직하게는 바닥면에 형성되는 배출구(14)를 통하여 배출된다. 바람직하게는 상기 배출구(14)는 계속적으로 개방될 수도 있고, 일정한 시간 간격을 두고 개폐를 반복할 수도 있으며, 축적되는 파티클의 양을 모니터링하여 이에 따라 자동제어를 통하여 개폐를 반복할 수도 있다.
여기서 상기 회전용기는 그 자체가 불투과성 재질(금속재 또는 수지재 등)로 구성하여 액체가 용기의 상부로 원심력에 의하여 배출되도록 할 수도 있고, 용기의 원주면을 다공 형상 (다수의 구멍 또는 슬릿을 구비하는 형상)으로 구성하고 이에 추가하여 고체-액체를 분리하는 여과재가 구비되는 형태로 구성하여 여과재를 통하여 액체가 함께 배출되도록 할 수도 있으며, 이러한 여과재는 회전용기와 분리되는 별도의 여과재로 구성하거나, 일체로 구성할 수도 있고, 또는 여과재로 회전용기 자체를 제작할 수도 있으며(이 경우에는 다공형상의 구성이 아닐 수도 있다.), 이에 대한 구체적인 여과재의 예로는 10 ㎛ ~ 100 ㎛ 의 다양한 크기의 SUS 메쉬 망. 다공성 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 등의 다양한 수지 망 등을 들 수 있다.
상기 회전용기를 회전시키는 수단인 회전수단(20)은 공지의 다양한 회전수단이 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 벨트 등으로 연결되는 모터가 구동제어의 용이성 및 제작의 용이성 측면에서 좋다.
상기 회수용기(30)는 공지의 원심분리기에 적용되는 회수용기가 이에 적용될 수 있으며, 전체적으로 상기 회전용기를 밀폐할 수도 있고, 상부는 개방된 형태로 구성할 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 구성할 수 있다.
상기 공급 장치(40)는 공정 중에 발생하는 여과대상물을 상기 회전용기 내에 공급하는 장치로 단순히 이를 공급하는 것이 아니라, 상기 회전용기의 내주면에 축적된 파티클을 여과대상물이 하부로 밀어낼 수 있도록 압축하여 분사하도록 할 수 있다. 이를 위하여 상기 공급 장치는 도시한 바와 같이 펌프와 노즐을 구비하여 이를 수행할 수 있으며, 상기 노즐은 바람직하게는 분사 영역이 넓은 스프레이 노즐인 것이 좋고, 필요에 따라서 바람직하게는 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사 방향, 시간적 분사형태(연속분사, 간헐적 분사의 반복), 및 분사형태(직선형태 또는 스프레이 또는 안개 형태) 중에서 적어도 하나를 조정할 수 있은 것이 파티클의 균일한 제거와 여과효율을 높이기 위하여 좋으며, 바람직하게는 이들을 모두 제어하는 것이 좋다. 이와 같은 노즐의 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태 중 적어도 어느 하나의 제어는 수동으 로나, 별도의 제어부를 통하여 자동조정이 되도록 할 수 있고, 이를 위하여 노즐에 솔레노이드 밸브 및 모터 등의 자동제어 설비 및 제어부를 구비할 수도 있다.
이와 같은 구성을 통하여 여과된 액체는 바로 공정장비에 공급되거나 회수용기에 모이게 되고, 회수용기에 모인 경우는 일정한 양이 모이게 되면 이는 별도의 공급 장치를 통하여 공정 라인에 다시 공급되어질 수 있고, 회전용기 내에 모이는 파티클은 일정한 시간의 운전 이후에 배출구를 통하여 배출되어질 수 있다. 이와 같은 여과공정은 수동에 의하여 운전되어질 수도 있고, 유량제어기, 레벨게이지, 기타 모니터링 장비 및 제어 장비를 통하여 자동 제어될 수도 있다.
또한 이에 추가하여 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 회수용기로부터 여과되어 모인 물질을 상기 회전용기(10)의 내주면에 다시 압축하여 분사하는 재공급장치(50)를 더 포함할 수 있다. 이를 통하여 여과의 효율을 높이고, 입도제어를 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
상기 재공급장치(50)는 상기 공급 장치(40)와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있으며, 이는 도시한 바와 같이 펌프와 노즐을 구비하여 이를 수행할 수 있으며, 상기 노즐은 바람직하게는 분사 영역이 넓은 스프레이 노즐인 것이 좋고, 필요에 따라서 바람직하게는 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사 방향, 시간적 분사형태(연속분사, 간헐적 분사의 반복), 및 분사형태(직선형태 또는 스프레이 또는 안개 형태) 중에서 적어도 하나를 조정할 수 있은 것이 파티클의 균일한 제거와 여과효율을 높이기 위하여 좋으며, 바람직하게는 이들을 모두 제어하는 것이 좋다. 이와 같은 노즐의 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형 태 및 분사형태 중 적어도 어느 하나의 제어는 수동으로나, 별도의 제어부를 통하여 자동조정이 되도록 할 수 있고, 이를 위하여 노즐에 솔레노이드 밸브 및 모터 등의 자동제어 설비 및 제어부를 구비할 수도 있다.
이와 같은 원심분리기를 통한 원심분리가 이루어진 약액 및 슬러지는 각각 재순환 공급부를 통하여 약액은 공정장비로 재순환되고, 슬러지는 고상 폐기물 처리부를 통하여 수득되어 배출된다. 고상 폐기물 처리부는 도 2에 도시한 바와 같이, 단순히 폐기물이 모여 담기거나, 배출되는 수단이거나, 이를 별도로 포집하는 기구부를 더 포함하여 고상 폐기물을 긁어모으는 기구부를 더 포함하는 구성을 포함할 수도 있다. 따라서 상기 고상 폐기물 처리부는 바람직하게는 상기 기술한 바와 같이 고상 폐기물이 모이는 상기 회전용기 내부에 위치하는 것이 그 수득을 용이하게 할 수 있으므로 좋다.
이와 같은 본 발명의 재순환 장치에 대한 구체적인 작동예로 도 2와 같이, 윗면이 개방된 원통형 회전 용기(10)의 중심축은 회전수단(20)인 구동 모터 장비부의 회전축과 평행 또는 직각으로 구성하며, 기어 또는 벨트 형태의 구동 연결로부터 0 ~ 20000 rpm의 강한 회전력을 받을 수 있도록 한다. 추가적으로 연속 공정상에서 구동 부위에 발생 되는 발열 방지 처리를 위해 회전수단인 구동 모터 장비부(20)에 수냉-공냉 방식 혹은 고진공 방식의 냉각처리를 추가로 더 적용할 수 있도록 한다. 여과 처리전 재생액(여과대상물-사용된 약액)의 공급 및 여과되어진 대상물(재생된 약액)의 배출은 공급구(12) 및 배출구(14)와 이와 연결되어지는 라인을 통해 이루어지며 이때 공급 유량 제어계(80) 및 조절 센서를 설치하여 여과대상 물인 원수의 공급 및 순환을 일정하게 유지시키며, 이를 원활히 진행시키고자 할 경우, 공급액 보관 탱크(60)를 도 2와 같이 설치하여 사용할 수도 있다. 이 공급액 보관 탱크(60)의 보관 대상 물질(여과대상물질)은 FPD 공정 중에 사용되는 박리 또는 세정을 위한 약액일 수 있으며 연속해서 고상의 입자를 제거해주어 공정 중 야기되는 약액에 의한 2차 오염을 방지하고, 약액의 수명을 높일 수 있도록 한다. 계속하여 여과 대상물은 공급순환 펌프(42)를 통해 유입되며 공급 노즐(44)에 의해 분사하여 회전용기(10) 내부 벽을 통해 공급된다. 이때 공급 노즐(44) 및 재순환 공급 노즐(54)에 의한 유입은 반복적으로 이루어지며 각각의 노즐은 그 기울기 및 높이를 조절할 수 있도록 자동 설계하여 분리-여과 진행의 효율성을 높인다. 바람직하게는 분사각도가 회전용기 내주면의 평면과 예각을 이루도록 하는 것이 여과효율을 높이고, 여과되어지는 파티클 제거에 좋다. 특히 재공급장치(50)의 재순환 공급 노즐(54)은 원통형 회전 용기(10)에 응집되는 고상의 입자들을 원통형 회전 용기에서 분리 할 수 있도록 재순환공급 펌프(52)를 통하여 높은 압력으로 분사될 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 노즐이 막히지 않도록 여과되는 약액을 일부 재순환하여 사용하도록 한다. 원심력에 의하여 용기의 상부로 이동한 액체 즉, 여과된 부분은 원통형 회전용기(10) 상부를 통하여 배출되며, 이는 회전용기의 외부에 위치한 회수용기(30)로 유입되어 i)재순환공급 펌프(52)를 통해 여과 성능의 고효율을 위해 회전용기로 재투입되거나 혹은 ii) 재순환공급라인에서 분기되어진 여과액 배출 라인 또는 이와 별도로 구성되어진 배출라인을 통해 장비로 전달되어 재사용되어진다.(도 2에 도시한 경우는 분기되어 배출되는 경우임.) 또한, 여과되어 남 아있는 고형분 내지 소량의 원수는 원통형 회전 용기(10) 하부를 통해 고상 폐액 탱크(70)로 배출되며 이 연결 라인 중간에 자동 밸브 장치를 설치하고, 그 배출 주기는 제어 장치에 의해서 시간 및 압력 변수를 고려하여 장비 사용자가 지정할 수 있도록 한다.
바람직하게는 상기 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치는 고/액 분리가 가장 많이 필요한 세정 또는 박리 공정에 사용되는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치인 것이 좋다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 참고하여, 보다 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것이 아님은 물론이다.
[실시예]
하기 실시예 1 ~ 6에서 나타낸 바와 같이 유기 용매 및 박리액에 부유물을 제조하고 다음과 같이 실시하였다. 즉, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 고상 입자를 포함하는 여과대상물의 실시예 1 ~ 6을 준비하고, 이를 본 발명의 재순환 장치를 통과한 경우와 재순환 장치를 통과하지 않은 비교예를 시험하여 부유물의 크기별 분포도 결과를 표 3에 나타내었다.
여기서 사용된 Acryl resin 복합체는 열 또는 광 경화용 나노 임프린트 (Nano imprint) 소재 또는 칼라필터 기판에서 칼라레지스트가 도포된 후 보호막재 료로써 도포되는 오버코팅 소재이며, 경화된 이후 박리 용액에 용해되지 않아 큰 입자 형태로 부유하고 있다. 이러한 부유물 형태 중 약액이 전혀 부유물에 침투하지 못해 팽윤이 일어나지 않고 부유물 형태를 유지하고 있거나, 약액이 일부 침투하여 팽윤이 일어나 있는 형태가 있다. 일반적으로 팽윤이 일어나 겔(gel) 화 된 형태의 부유물은 고/액 분리에 불리한 것으로 알려져 있다.
[표 2]
| 실시예 | 부유물 | 용액 | 용액 비중 | 비고 |
| 1 | Acryl resin 복합체 | BDG | 0.953 | 부유물 형태유지 |
| 2 | Acryl resin 복합체 | Carbitol | 0.990 | |
| 3 | ITO Powder + Acryl resin 복합체 | BDG | 0.953 | |
| 4 | Acryl resin 복합체 | RWS-1100 | 1.04 | 부유물 팽윤 |
| 5 | Acryl resin 복합체 | DCS-820K | 1.12 | |
| 6 | Nega Type 칼라 레지스트 | DCS-820K | 1.12 |
부유물 존재하는 박리액 제조
Acryl resin 복합체를 bare glass에 수 μm의 두께로 도포시킨 뒤, i-line 포토공정을 거친 뒤 150℃ 에서 bake 공정을 진행한 기판을 유기 용매 및 박리액 99중량%, 고형분 1중량%로 혼합하여 부유액을 얻는다. Acryl resin 복합체는 광경화형 IPP(나노 임프린트 소재) 또는 칼라필터용 오버코팅 소재 이며 (동진쎄미켐 제품), 유기용매는 glycol 계열을 사용하였으며 BDG, Carbitol을 사용하였다. 사용된 박리 액의 경우, 개발 단계 중인 Rework용 박리액 (동진쎄미켐, DCS-820K, RWS-1100)을 사용하여 박리 액 중 겔(gel) 화된 부유물을 얻었다.
ITO Powder 의 경우 Acryl resin 이 도포된 기판 위해 ITO 을 1㎛ 가량 스퍼 터링 하고 포토레지스트 입혀 패턴을 형성 후 ITO 식각액으로 식각하여 ITO 파우더+아크릴 레진 폐액을 얻었다.
칼라 레지스트 기판은 범용적으로 사용되는 칼라 레지스트 조성물 (동진쎄미켐 사제, 상품명: DCR-725S)을 스핀 코팅하여 최종 막두께가 1.7 ㎛가 되도록 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트에서 상기 레지스트막을 90 ℃에서 120초간 프리베이크(pre-bake)하였다. 계속해서, 노광하고 1% 수산화칼륨(KOH) 현상액으로 상온에서 60초 현상한 후 오븐에서 상기 패턴이 형성된 시편을 220 ℃에서 20분간 하드 베이크한 칼라 레지스트 기판을 개발 단계 중인 Rework 용 박리액 (동진쎄미켐 DCS-820K)을 사용하여 박리 액 중 부유물을 얻었다.
부유물 제거 시험
도 2에서와 같이 저장 용기에 Acryl resin 복합체를 고형화하여 만든 상기 실시예 1 내지 6의 부유물이 존재하는 폐액을 투입하고 펌프를 사용하여 본 발명의 여과장치에 투입한다. 투입된 용액은 물성차이로 원심력에 의한 고/액 분리가 일어나며 비중이 높은 고형분은 용기 바닥으로 모이며, 여과 처리된 용액은 용기 상부로 배출되어 다시 회수용기에 유입된다. 이 때 공급 및 배출 라인과 고/액 분리 전의 약액의 부유물에 대해 입도측정기(BECKMAN COULTER, LS 13 320)로 크기별 분포도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
[표 3]
| 구분 | 실시예 | 5㎛ 이하 | 5㎛~30㎛ | 30㎛~50㎛ | 50㎛ 이상 | 평균입도(㎛) | 표준편차(㎛) |
| 미 팽 윤 | 비교예1 | 0.03% | 0.1% | 2.6% | 97.3% | 68.72 | 48.66 |
| 1 | 99.0% | 0.8% | 0.1% | 0.05% | 0.06 | 0.015 | |
| 2 | 99.4% | 0.4% | 0.1% | 0.04% | 0.051 | 0.008 | |
| 3 | 99.0% | 0.8% | 0.2% | 0.01% | 0.07 | 0.03 | |
| 팽 윤 | 비교예 2 | 0.09% | 0.5% | 5.3% | 94.1% | 84.22 | 22.56 |
| 4 | 98.3% | 1.2% | 0.4% | 0.1% | 0.111 | 0.088 | |
| 5 | 97.5% | 1.9% | 0.4% | 0.1% | 0.965 | 1.295 | |
| 6 | 87.5% | 10.4% | 1.9% | 0.2% | 3.04 | 2.53 |
(참고)비교예 1 및 비교예 2는 각각 실시예 1 및 실시예 4의 여과전 입도분포를 의미함.
상기 표 3에 나타낸 것과 같이 딱딱한 입자(미팽윤)에 비해 무른(팽윤)이 입도가 크게 나왔으나 여과된 경우는 일반적으로 공정상에서 허용하는 1 ~ 100 μm 범위 안의 파티클만 포함된다. 또한, 딱딱한 입자의 경우 여과 효율이 우수한 것으로 확인되었다.
또한 원심분리기의 타입 및 입자에 따른 여과정도를 확인하기 위하여 아래와 같은 여과실험을 본 발명의 재순환 방법 및 장치를 통하여 실시하였다.
실시예 7
횡축 원심분리기의 일종인 Helical conveyor 타입으로 디스플레이 공정 중 칼라필터 성막하는 공정에서 칼라 레지스트를 도포하는 Slit 노즐 및 스핀방식의 코팅 장비내의 스핀 컵을 세정하는 세정액 중 부유하는 안료 및 미 용해된 고분자 물질을 걸러내기 위해 3000 rpm 이상으로 시간당 1 ton의 유량으로 원심분리형 자 동여과장치로 투입하였다. 이때 공급된 약액 및 배출된 약액의 차이를 측정하기 위해 입도측정기(BECKMAN COULTER, LS 13 320)로 크기별 분포도(입자의 평균크기, 0에서부터 10%의 범위에 드는 입자의 크기, 0에서부터 50%의 범위에 드는 입자의 크기, 및 0에서부터 90%의 범위에 드는 입자의 크기)를 측정하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
[표 4] (단위: ㎛)
| 입도분포 | 평균 입자크기 | >10% | >50% | >90% |
| 여과 전 | 8.32 | 2.41 | 7.56 | 15.6 |
| 여과 후 | 0.59 | 0.09 | 0.44 | 1.49 |
실시예
8
횡축 원심분리기의 일종인 Helical conveyor 타입 원심분리기 및 종축 원심분리기의 일종인 종축 Basket type 원심분리기로 디스플레이 공정 중 박리하면서 금속 막까지 같이 뜯겨져 부유하는 고분자 물질 및 금속 미립자를 걸러내기 위해 Helical conveyor 타입의 경우 3000 rpm 이상 시간당 1 ton의 유량으로 투입하였으며, 종축Basket type 의 경우 1000 rpm 이상 시간당 5 ton의 유량으로 투입하였다. 이때 공급된 약액 및 배출된 약액의 차이를 측정하기 위해 입도측정기(BECKMAN COULTER, LS 13 320)로 크기별 분포도를 측정하여 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[표 5] (단위: ㎛)
| 입도분포 | 평균 입자크기 | >10% | >50% | >90% | |
| 여과 전 | 96.2 | 21.58 | 90.04 | 178.6 | |
| 여과 후 | helical type | 9.18 | 0.09 | 7.37 | 22.57 |
| basket type | 20.5 | 1.52 | 18.65 | 43.25 | |
실시예 9
횡축 원심분리기의 일종인 횡축 Basket type 원심분리기로 디스플레이 공정 중 네거티브 포토레지스트 박리 공정 중 발생하는 네거티브 포토레지스트의 미용해 고분자 물질을 걸러내기 위해 3000 rpm 이상 시간당 1 ton의 유량으로 투입하였다. 이때 공급된 약액 및 배출된 약액의 차이를 측정하기 위해 입도측정기(BECKMAN COULTER, LS 13 320)로 크기별 분포도를 측정하여 그 결과를 표 6에 나타내었다.
[표 6] (단위: ㎛)
| 입도분포 | 평균 입자크기 | >10% | >50% | >90% |
| 여과 전 | 103.3 | 32.48 | 103.52 | 220.6 |
| 여과 후 | 9.02 | 0.32 | 8.33 | 21.87 |
이에 비하여 실시예 7과 동일한 여과전 약액에 대하여 기공 크기가 3 um 인 멤브레인 필터로 디스플레이 공정 중 칼라필터 성막하는 공정에서 칼라 레지스트를 도포하는 Slit 노즐 및 스핀방식의 코팅 장비내의 스핀 컵을 세정하는 세정액 중 부유하는 안료 및 미 용해된 고분자 물질을 걸러내기 위해 1 ton의 유량으로 멤브레인 필터를 통과하도록 하였다. 이 때 배출된 약액의 차이를 측정하기 위해 입도측정기(BECKMAN COULTER, LS 13 320)로 크기별 분포도를 측정하여 그 결과를 표 7에 나타내었다
[표 7] (단위: ㎛)
| 입도분포 | 평균 입자크기 | >10% | >50% | >90% |
| 여과 전 | 8.32 | 2.41 | 7.56 | 15.6 |
| 여과 후 | 1.05 | 0.66 | 1.12 | 3.02 |
표에 나타난 바와 같이 멤브레인 필터의 경우에 실시예 7의 원심분리기에 비하여 덜 우수한 여과 성능을 보였다. 단, 멤브레인 필터의 경우 고형분을 기공 크기만큼 줄일 수 있는 장점이 있으므로 보다 미세한 기공을 가지는 멤브레인을 적용하는 경우에 여과성능의 개선을 얻을 수 있지만, 상기 멤브레인의 경우에도 실험 도중 필터가 서서히 막혀 유량이 줄어들고 필터 내 압력이 상승하는 현상이 발생하였으므로 여과성능의 개선을 위하여 더 작은 기공의 멤브레인을 적용하는 것이 용이한 것은 아니다.
반면에 본 발명의 경우는 이와 같은 열화현상이 현저히 개선되면서 상기 표시한 바와 같이 충분한 여과성능을 보여줌을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치의 개략적인 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치에 적용되는 원심 분리기에 대한 일 실시예의 개략적인 시스템을 도시한 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10: 회전 용기 12: 공급구
14: 배출구 20: 회전수단
30: 회수용기 40: 공급 장치
42: 펌프 44: 노즐
50: 재공급장치 52: 펌프
54: 노즐 60: 공급액(여과대상물) 보관탱크
70: 폐액탱크 80: 유량 제어계
82: 재순환 유량 제어계 84: 배출라인밸브
86: 배출라인
Claims (14)
- 반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 단계;상기 외부로 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리 단계;상기 원심분리 단계에서 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 단계; 및,상기 원심분리 단계로부터 분리된 슬러지를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법.
- 제1항에 있어서,상기 원심분리는횡축 또는 종축으로 회전하는 회전용기;상기 회전용기를 회전시키는 회전수단;상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및,여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기에 투입하는 투입구를 포함하는 원심분리기를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법.
- 제1항에 있어서,상기 원심분리는상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기;상기 회전용기를 회전시키는 회전수단;상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및,여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하는 공급 장치를 포함하는 원심분리기를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 또는 디스플레이 공정장비는 세정 또는 박리 공정장비이고,상기 약액은 세정액 또는 박리액인 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 약액 재순환은 컬러필터를 보호하기 위한 오버코팅(over-coating)소재의 박리 공정, 또는 컬러레지스트 도포 후 불필요한 부위를 제거하는 EBR 작업, 또는 IPP(In plane print)공정, 또는 리프트-오프 공정, 또는 TFT-LCD 공정의 세정공 정, 또는 TFT-LCD 공정의 박리공정에 사용되는 약액의 재순환인 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 방법.
- 반도체 또는 디스플레이 공정장비로부터 사용된 약액을 외부로 공급하는 공급부;상기 공급부로부터 공급된 사용된 약액을 원심 분리하여 i) 슬러지와 ii) 약액으로 분리하는 원심분리기;상기 원심분리기로부터 원심력으로 분리 배출되는 약액을 수집하여 상기 공정장비로 재공급하는 재순환 공급부; 및,상기 원심분리기로부터 분리된 슬러지를 수득하는 고상 폐기물 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제6항에 있어서,상기 원심분리기는횡축 또는 종축으로 회전하는 회전용기;상기 회전용기를 회전시키는 회전수단;상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및,여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기에 투입하는 투입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제7항에 있어서,상기 고상 폐기물 처리부는 상기 회전용기 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제6항에 있어서,상기 원심분리기는상부가 개방되고, 상부에 여과대상물이 공급되는 공급구와 하부에 여과잔존물이 배출되는 배출구를 가지고, 하단부가 상부에서 하부로 좁아지는 원통형상의 회전가능하게 설치되는 회전용기;상기 회전용기를 회전시키는 회전수단;상기 회전용기와 이격하여 상기 회전용기를 외부에서 감싸는 회수용기; 및,여과대상물인 상기 사용된 약액을 상기 회전용기의 내주면에 압축하여 분사하는 공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제9항에 있어서,상기 공급 장치는 상기 회전용기 내에 배치되는 노즐 및 상기 노즐에 여과대상물을 압축 공급하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제10항에 있어서,상기 노즐은 회전용기에 대한 상대높이, 상대각도, 분사방향, 시간적 분사형태 및 분사형태로 이루어지는 그룹으로부터 적어도 하나를 제어하고, 상기 노즐을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제9항에 있어서,상기 회수용기로부터 여과되어 모인 물질을 상기 회전용기의 내주면에 다시 압축하여 분사하는 재공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제12항에 있어서,상기 재공급장치는 상기 회전용기 내에 배치되는 노즐 및 상기 노즐에 여과대상물을 압축 공급하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
- 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치는 세정 또는 박리 공정에 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 또는 디스플레이 제조공정의 약액 재순환 장치.
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