KR20090029376A - 이소프로필 알코올 용액 공급 장치 - Google Patents

이소프로필 알코올 용액 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소프로필 알콜 용액 공급 장치에 관한 것이다. 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 이소프로필 알콜 용액(IsoPropyl Alcohol Liquid : IPAL)이 저장되는 실린더와, 실린더 내부에서 상하로 왕복 이동되는 피스톤 부재를 포함한다. 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 실린더의 하단으로 공급되는 이소프로필 알콜의 공급 압력에 의해 피스톤 부재가 실린더 내부의 상부로 이동시키고, 가압된 질소 가스의 압력에 의해 피스톤 부재를 실린더 내부의 하부로 이동시켜서, 피스톤 부재의 하부로 이동시, 이소프로필 알콜 용액이 실린더 외부로 배출되어, 처리조로 이소프로필 알콜 용액을 공급한다. 본 발명에 의하면, 종래기술에 따른 펌프 이용 또는 가압되는 질소 가스와 이소프로필 알콜 용액이 직접 접촉에 의한 공급 방식에서 발생되는 버블을 제거할 수 있으며, 비접촉 방식에 의한 고른 압력 전달로 인하여 이소프로필 알콜 용액의 공급 시, 유량 헌팅 현상이 최소화할 수 있다.
반도체 제조 설비, IPAL, 약액 공급 장치, 비접촉 방식, 버블

Description

이소프로필 알코올 용액 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING ISOPROPYL ALCOHOL LIQUID}
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 가압된 질소 가스를 이용하여 비접촉 방식으로 이소프로필 알콜 용액(IsoPropyl Alcohol Liquid : IPAL)을 가압하여 반도체 제조 설비의 처리조로 이소프로필 알콜 용액을 공급하는 이소프로필 알콜 용액 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정은 여러 단위 공정들 예를 들어, 증착, 포토리소그래피, 식각, 연마, 세정 및 건조 공정 등을 반복적인 처리하여 반도체 디바이스가 제조된다. 이러한 공정들 중에서 세정 공정은 각각의 공정들을 수행하는 동안 반도체 기판의 표면에 잔존하는 이물질 또는 불필요한 막 등을 제거한다. 또 건조 공정은 세정된 반도체 기판의 표면에 잔존하는 수분을 건조한다. 보통 이러한 세정 및 건조 공정은 배치식 또는 매엽식 방식의 반도체 제조 설비를 이용하여 연속적으로 처리된다.
즉, 건조 공정을 처리하는 반도체 제조 설비는 크게 매엽식과 배치식으로 구분된다. 매엽식은 하나의 반도체 기판(예컨대, 웨이퍼)를 회전시켜 원심력에 의해 표면에 잔존하는 수분을 제거한다. 이 때, 건조 효율을 향상시키기 위해 반도체 기판 표면에 이소프로필 알콜(IsoPropyl Alcohol : IPA)을 공급할 수 있다.
또 배치식은 복수 개의 처리조들을 구비하고, 세정 및 건조 공정을 처리하기 위해 복수 매의 반도체 기판들을 하나 또는 복수 개의 처리조에서 처리한다. 이러한 배치식은 마란고니 효과(Marangoni effect)를 이용하거나, 이소프로필 알콜(IPA)을 분사하는 등으로 반도체 기판의 표면을 건조한다.
따라서 건조 공정을 처리하는 반도체 제조 설비는 이소프로필 알콜 용액(IsoPropyl Alcohol Liquid : IPAL)을 공급하는 약액 공급 장치 즉, 이소프로필 알콜 용액 공급 장치가 구비된다. 일반적으로 이소프로필 알콜 용액(IPAL)을 공급하기 위하여, 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 펌프를 이용하거나 가압된 질소 가스를 이용하여 약액 탱크에 저장된 IPAL을 처리조로 공급한다.
도 1을 참조하면, IPAL 공급 장치(10)는 IPAL 공급원(4)과 질소 가스(N2) 공급원(4)으로부터 약액 탱크 예를 들어, 실린더(2)로 IPAL과 가입된 질소 가스(PN2)을 공급받아서 질소 가스의 가압에 의해 IPAL을 처리조로 공급한다. 즉, IPAL 공급 장치(10)는 실린더(2)에 저장된 IPAL(16)의 표면으로 가압된 질소 가스(PN2)를 공급하여, IPAL(16)을 공급 라인(18)을 통해 처리조(14)로 공급한다. 이 때, 공급 라인(18)은 IPAL 공급량을 조절하는 밸브(8)와, IPAL에 포함된 불순물을 제거하는 필터(12)가 설치된다.
또 도 2를 참조하면, 다른 방식의 IPAL 공급 장치(20)는 펌프(26)를 구동시켜서 IPAL(32)을 처리조(30)로 공급한다. 즉, IPAL 공급 장치(20)는 IPAL 공급원( 미도시됨)으로부터 실린더(22)로 IPAL(32)을 공급받아 저장하고, 실린더(22)에 저장된 IPAL(32)을 공급 라인(34)에 설치된 펌프(26)를 이용하여 처리조(30)로 공급한다. 또 공급 라인(34)에는 밸브(24) 및 필터(28)가 구비된다.
이러한 IPAL 공급 장치(10, 20)는 IPAL를 공급함에 있어서 불규칙한 유량 공급 및 버블(bubble)이 발생되는 문제점이 있다. 즉, 펌프를 이용하는 경우, 펌프의 동작에 따라 버블이 용이하게 발생된다. 또 질소 가스(N2)의 가압 방식은 질소 가스(N2)가 연속적으로 실린더로 공급되어 IPAL에 녹게 되고, 이러한 현상으로 질소 가스(N2)가 IPAL에 과포화 상태가 되면, 실린더 내부에는 눈에 보이지 않는 마이크로 성(micro size) 버블이 발생하게 된다. 이러한 버블의 발생은 IPAL이 처리조로 공급될 때, 정확한 유량 제어가 어렵게 되고, 또 버블이 반도체 기판의 표면으로 떨어질 수 있으며, 그 결과, 버블에 의한 공정 불량이 발생된다. 뿐만 아니라, 질소 가스(N2)를 가압하여 IPAL을 공급할 때, 공급되는 질소 가스의 압력이 일정치 않으므로, IPAL이 불규칙하게 공급되는 유량 헌팅(flow hunting) 현상이 일어날 수 있다.
본 발명의 목적은 가압된 질소 가스가 이소프로필 알콜 용액과 비접촉 방식으로 가압하여 이소프로필 알콜 용액을 공급하기 위한 이소프로필 알콜 용액 공급 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 가압된 질소 가스가 이소프로필 알콜 용액과 비접촉 방식으로 가압하여 이소프로필 알콜 용액을 공급하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 버블 발생 및 유랭 헌팅 현상을 최소화할 수 있다.
본 발명의 이소프로필 알코올 용액 공급 장치는, 상부로 가압된 질소 가스를 받아들이고, 하부 측면으로 이소프로필 알코올 용액을 받아들여서 하부로 상기 이소프로필 알코올 용액을 배출하는 실린더와; 상기 실린더의 내부에 구비되고, 공급된 상기 이소프로필 알코올 용액의 압력에 의해 상기 실린더의 상부로 이동하고, 상기 가압된 질소 가스에 의해 상기 실린더의 하부로 이동하는 피스톤 부재 및; 상기 실린더의 상부 측벽에 구비되어 상기 피스톤 부재가 상부로 이동시, 상기 실린더 내부의 가스를 외부로 배출하는 배기부를 포함하되; 상기 이소프로필 알코올 용액 공급 장치는 상기 피스톤 부재가 상기 실린더의 하부로 이동시 상기 이소프로필 알코올 용액을 공급한다.
한 실시예에 있어서, 상기 피스톤 부재는 복수 개의 실링부재가 설치되어, 상기 실링부재와 상기 실린더의 내측벽 사이가 밀폐되도록 구비하고, 상기 배기부는 상기 피스톤 부재가 상기 실린더의 내부에서 상하로 이동시, 이동이 용이하도록 상기 실링부재들 사이의 공간에 존재하는 가스를 외부로 자동 배출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 질소 가스가 이소프로필 알콜 용액과 비접촉 방식으로 가압하도록 구비함으로써, 버블 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 발명의 이소프로필 알콜 용액 공급 장치는 비접촉 방식으로 이소프로필 알콜 용액의 표면을 질소 가스로 가압하여 공급함으로써, 피스톤 부재에 의해 고른 압력이 이소프로필 알콜 용액에 전달되므로, 유량 헌팅 현상이 최소화할 수 있다.
또 펌프를 사용하지 않고 질소 가스의 비접촉에 의한 가압 방식을 이용함으로써, 이소프로필 알콜 용액 공급 장치의 구성이 단순하게 구현 가능하고, 제작에도 용이하다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 질소 가스의 압력을 이용한 비접촉 방식의 이소프로필 알콜 용액 공급 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 이소프로필 알콜 용액(IPAL) 공급 장치(100)는 반도체 기판의 표면을 건조하는 반도체 제조 설비의 처리조(150)로 이소프로필 알콜 용액(IPAL)을 공급하기 위하여, 질소 가스(N2)를 실린더(110)에 저장된 이소프로필 알콜 용액(124)의 표면과 비접촉 방식으로 가압한다.
즉, IPAL 공급 장치(100)는 IPAL 공급원(미도시됨)과 질소 가스 공급원(미도시됨)으로부터 IPAL 및 질소 가스(N2)를 받아서 공급 라인(160)을 통해 반도체 제조 설비의 처리조(150)로 IPAL을 공급한다. 여기서 공급 라인(160)에는 IPAL의 유량을 조절하는 밸브(138) 및 IPAL에 포함된 불순물을 제거하는 필터(140)가 설치된다.
구체적으로, IPAL 공급 장치(100)는 IPAL을 저장하는 약액 탱크인 실린더(110)와, 실린더(110) 내부에서 가압된 질소 가스 또는 IPAL의 공급 압력에 의해 왕복 이동하는 피스톤 부재(120)를 포함한다.
실린더(110)는 내부에 IPAL이 저장되고, 피스톤 부재(120)가 상하로 왕복 이동하는 공간이 형성된다. 실린더(110)는 상부에 질소 가스 공급원(미도시됨)으로부터 가압된 질소 가스(PN2)를 공급받는 가스 공급 라인(102)과, 실린더(110) 내부의 가스를 외부로 배출시키 배기 라인(104)이 설치되고, 각 라인(102, 104)에는 질소 가스(PN2) 및 배기 가스의 유량을 조절하는 밸브(130, 132)가 각각 설치된다. 특히, 배기 라인(104)의 밸브(132)는 배기 자동 밸브로 구비되고, 피스톤 부재(120)가 상승될 때, 항상 오픈되어 가스를 배기시키고, 질소 가스(PN2)의 가압시 클로즈되어 실린더(110)의 내부 압력을 유지시킨다. 또 실린더(110)는 하부 측면에 구비되어 IPAL 공급원(미도시됨)으로부터 IPAL을 공급하는 약액 공급 라인(108)과 연결되는 공급 포트(114)가 배치된다. 약액 공급 라인(108)에는 밸브(136)가 설치되어 이를 통해 IPAL의 공급량이 조절된다.
또 실린더(110)는 상부 측면이 돌출되고, 돌출된 내부 공간으로부터 피스톤 부재(120)가 실린더(110) 내부에서 상하로 왕복 이동시, 이동을 원할하게 하기 위하여 실린더(110) 내부에 잔류하는 가스를 외부로 배출시키는 배기부(112)를 구비한다. 배기부(112)는 피스톤 부재(120)가 상하로 왕복 이동시, 자동 배기되도록 조절되는 밸브(134)가 설치된 배기 라인(106)에 연결된다. 또 실린더(110)는 처리조(150)로 IPAL을 공급하기 위해, 처리조(150)에 연결된 공급 라인(160)과 연결되고, 이를 통해 내부에 저장된 IPAL(124)을 외부로 배출하는 배출 포트(116)가 하단부에 배치된다.
그러므로 실린더(110)는 배기 라인(104)을 개방시켜서 피스톤 부재(120)가 상부로 이동시, 내부 공간에 잔존하는 가스를 배기하고, 또 배기부(112)를 통해 내부 공간에 발생되는 버블을 배출시켜서 제거한다. 또한 실린더(110)는 가압된 질소 가스의 공급시, 배기 라인(104)을 차단시켜서 내부 공간의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다.
그리고 피스톤 부재(120)는 실린더(110)로 공급되는 IPAL의 공급 압력으로 실린더(110) 내부에서 상승하고, 질소 가스(PN2)의 가압에 의해 실린더(110) 내부에서 하강하여 상하로 왕복 이동된다. 피스폰 부재(120)는 복수 개의 실링부재(122) 예를 들어, 이중으로 실링(sealing)되는 구조로, 실링부재(122)에 의해 실린더(110) 내측벽과 밀폐된다. 그러므로 배기부(112)는 피스톤 부재(120)가 실린더(110)의 내부에서 상하로 이동시, 이동이 용이하도록 실링부재들(122) 사이의 공간에 존재하는 가스 및 버블을 외부로 자동 배출시킨다. 또, 실링부재(122)와 실린더(110) 내측벽 사이를 이중으로 실링함으로써, 질소 가스 및 IPAL이 오버플로우(overflow)되는 것을 방지하고, 압력 손실을 방지하여 유량 헌팅(hunting) 현상을 최소화할 수 있다.
따라서 본 발명의 IPAL 공급 장치(100)는 실린더(110) 하부 측면으로 IPAL을 받아들여서 IPAL(124)을 실린더(110) 내부에 저장한다. 이 때, IPAL(124)의 공급 압력에 의해 피스톤 부재(120)가 실린더(110) 내부에서 상부로 이동하게 되며, 이동이 원할하도록 배기 라인(104)을 통해 실린더(110) 내부의 잔류 가스가 배기된다. 이어서 IPAL(124)이 저장 완료되면, 실린더(110) 상부로 질소 가스(PN2)를 받아들여서, 질소 가스의 가압에 의해 피스톤 부재(120)가 실린더(110) 내부의 상부에서 하부로 이동하게 된다. 이 때, IPAL 공급 장치(100)는 피스톤 부재(120)가 하부로 이동함에 따라 IPAL(124)을 실린더(110)의 하단부로 배출하게 되어, IPAL(124)을 처리조(150)로 공급한다.
계속해서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 설비에서 복수 개의 IPAL 공급 장치를 이용하여 IPAL을 공급하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 일반적으로 건조 공정을 처리하는 반도체 제조 설비(200)는 복수 개의 IPAL 공급 장치(202, 204)를 구비하고, 효과적인 IPAL 공급을 위해 이들(202, 204)을 교대로 제어하여 IPAL을 실린더(210, 230)에 저장하거나, 처리조로 공급 또는 대기한다. 여기서는 제 1의 IPAL 공급 장치(204)를 이용하여 IPAL을 실린더에 저장하는 동작을 설명하고, 제 2의 IPAL 공급 장치(202)를 이용하여 IPAL을 실린더로부터 배출하여 처리조로 공급하는 동작을 설명한다.
즉, 제 1의 IPAL 공급 장치(204)는 제 1 실린더(230) 하부 측면으로 IPAL을 받아들여서 IPAL을 내부에 저장한다. 이 때, 제 1의 IPAL 공급 장치(204)는 IPAL의 공급 압력에 의해 제 1 피스톤 부재(240)가 제 1 실린더(210) 내부에서 상부로 이동하게 된며, 제 1 피스톤 부재(240)의 이동이 원할하도록 제 1 실린더(230) 내부 공간의 가스가 자동 배기된다. 또 제 1 피스톤 부재(240)가 상부로 이동시, 제 1 실링부재(242 : 242a, 242b) 사이에 잔류하는 가스 및 버블이 배기부(232)로 자동 배기된다. 따라서 제 1 실린더(230)에 IPAL(124)이 저장 완료된다.
그리고 제 2의 IPAL 공급 장치(202)는 제 2 실린더(210) 상부로 질소 가스(PN2)를 공급하고, 공급된 질소 가스(PN2)의 가압에 의해 제 2 피스톤 부재(220)가 제 2 실린더(210) 내부의 상부에서 하부로 이동하게 된다. 이 때, 제 2의 IPAL 공급 장치(202)는 질소 가스(PN2)의 압력이 제 2 피스톤 부재(220)에 균일하게 가하여서 제 2 피스톤 부재(220)가 하부로 이동하게 된다. 따라서 제 2의 IPAL 공급 장치(202)는 IPAL이 제 2 실린더(210)의 하단부로 배출하게 되어, 처리조(150)로 공급된다. 여기서 설명되지 않은 구성 요소들의 참조번호 232는 배기부 이고, 참조번호 242, 242a 및 242b는 제 2 실링부재이다.
이상에서, 본 발명에 따른 IPAL 공급 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
도 1은 일반적인 질소 가스의 압력을 이용하여 약액을 공급하는 이소프로필 알콜 용액(IPAL) 공급 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 일반적인 펌프를 이용한 IPAL 공급 장치의 구성을 도시한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 질소 가스의 압력을 이용한 비접촉 방식의 IPAL 공급 장치의 구성을 도시한 도면; 그리고
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 설비에서 복수 개의 IPAL 공급 장치를 이용하여 IPAL을 공급하는 상태를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : IPAL 공급 장치 102 : 가스 공급 라인
104, 106 : 배기 라인 108 : IPAL 공급 라인
110 : 실린더 112 : 배기부
120 : 피스톤 부재 122 : 실링부재
130 ~ 138 : 밸브 150 : 처리조
200 : 반도체 제조 설비

Claims (2)

  1. 이소프로필 알코올 용액 공급 장치에 있어서:
    상부로 가압된 질소 가스를 받아들이고, 하부 측면으로 이소프로필 알코올 용액을 받아들여서 하부로 상기 이소프로필 알코올 용액을 배출하는 실린더와;
    상기 실린더의 내부에 구비되고, 공급된 상기 이소프로필 알코올 용액의 압력에 의해 상기 실린더의 상부로 이동하고, 상기 가압된 질소 가스에 의해 상기 실린더의 하부로 이동하는 피스톤 부재 및;
    상기 실린더의 상부 측벽에 구비되어 상기 피스톤 부재가 상부로 이동시, 상기 실린더 내부의 가스를 외부로 배출하는 배기부를 포함하되;
    상기 이소프로필 알코올 용액 공급 장치는 상기 피스톤 부재가 상기 실린더의 하부로 이동시 상기 이소프로필 알코올 용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알코올 용액 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 부재는 복수 개의 실링부재가 설치되어, 상기 실링부재와 상기 실린더의 내측벽 사이가 밀폐되도록 구비하고,
    상기 배기부는 상기 피스톤 부재가 상기 실린더의 내부에서 상하로 이동시, 이동이 용이하도록 상기 실링부재들 사이의 공간에 존재하는 가스를 외부로 자동 배출하는 것을 특징으로 하는 이소프로필 알코올 용액 공급 장치.
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