KR20170105385A - 아이피에이를 이용한 기판 건조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 및 반도체 웨이퍼를 건조하는 목적에 사용되는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치에 관한 것으로, 세정조에 위치하는 진동자와 금속파이프로 구성된 아이피에이 노즐부를 구비하여, 충분한 농도의 아이피에이를 무화(Atomizing)시켜서 직접 챔버 내에 공급할 수 있도록 한 것이다.
[색인어]
아이피에이, 기판, 건조, 마랑고니

Description

아이피에이를 이용한 기판 건조장치{Drying apparatus of substrates by using of Iso Propyl Alcohol}
.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 목적]
[종래기술의 문헌 정보]
[참고문헌] 아이피에이 증기 건조 방식을 이용한 반도체 웨이퍼 건조장치
등록번호; 1004806060000
[참고문헌] 증기 건조 방식의 반도체 웨이퍼 건조 장치
등록번호; 1004862580000
[참고문헌] 터치스크린패널의 투명도전성 필름 제조를 위한 아이피에이 건조장치
등록번호; 1013985610000
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 아이피에이를 이용한 기판 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 것과 같이 아이피에이를 이용한 기판 건조장치는 전자 및 반도체 산업 전반에서 반도체기판과 유리기판을 화학처리 공정이 완료된 후 건조시키는 목적으로 사용되어 왔다.
여기서, 기판의 세정은 화학처리 공정이 완료된 후 기판에 잔류하는 약액을 제거하고, 기판의 건조는 아이피에이(이소프로필 알코올, Isopropyl Alcohol) 증기를 사용하는 마랑고니 건조 방식으로 수행되었다.
마랑고니 건조 방식이란 물과 이소프로필 알코올 간의 표면 장력(surface tension) 차이에 의해 발생되는 마랑고니 현상을 이용해 기판 표면을 건조하는 방법이다.
종래의 아이피에이를 이용한 기판 건조장치는 도 1에서 도시한 바와 같이 아이피에이 외부로부터 히터로써 저장용기(31)를 직접 가열하고, 상기 증기화된 아이피에이를 파이프를 통하여 세정조(100)에 공급하는 구조로 이루어 진다.
상기 종래의 아이피에이를 이용한 기판 건조장치의 단점은 저장용기(31)로부터 세정조(100)까지 히터의 가열로써 건조에 요구되는 다량의 아이피에이를 실시간으로 공급하는 것에 문제점이 있었다.
왜냐하면 저장용기(31)에서 가열된 아이피에이 증기가 공급파이프를 지나는 동안 온도가 강하하여 다시 액화되므로 세정조(31)로 공급되는 아이피에이 양이 감소하는 것이다.
그리고 상기 아이피에이 용액을 가열하기 위하여 고용량의 히터를 사용함에 따라 화재의 위험이 증대하므로, 화재 방지의 목적으로 소화장치를 별도로 갖추어야 하는 번거로움이 있다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명은 상기한 문제점을 시정하기 위해서, 진동자로써 기판의 건조에 충분한 아이피에이를 직접 무화시키고, 공급하는 아이피에이 노즐부를 세정조에 구비한 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[발명의 구성]
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
마랑고니 건조란 세정수와 이소프로필 알코올 간의 표면 장력(surface tension) 차이에 의해 발생되는 마랑고니 현상을 이용해 기판 표면을 건조하는 방법이다.
도 2에서와같이 세정수 표면(11) 위에 아이피에이 증기를 가두고 기판(70)을 세정수(10)로부터 서서히 상승시키면, 마랑고니 효과에 의하여 기판(70)의 표면에 젖은 아이피에이(30)의 막이 기판(70)의 표면으로부터 아래로 세정수(10)를 밀어내게 된다.
도 3에서와 같이 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아이피에이를 이용한 기판 건조장치는 기판(70)을 세정시키기 위한 세정수(10)가 저수되는 세정조(100), 상기 세정조(100)에 위치하는 진동자(20)와 금속파이프(21)로 구성되며, 상기 금속파이프(21)는 진동자(20)의 중심을 통과하여 그 일단이 세정조 내부(13)로 돌출하고, 상기 금속파이프(21)를 통과해서 세정조 내부(13)로 인도되는 아이피에이를 상기 진동자(20)로써 무화시키는 아이피에이 노즐부(200), 상기 아이피에이 노즐부(200)로 아이피에이를 공급하는 아이피에이 공급부(300), 상기 세정조 내부(13)에 세정수(10)를 공급하는 급수부(400), 상기 세정조 내부(13)에 건조용 개스를 공급하는 건조용 개스 공급부(500), 상기 세정조 내부(13)로부터 세정수(10)를 배수하는 배수부(600), 상기 세정조 내부(13)에서 기판(70)을 흔들어 주는 스테이지(700) 및 상기 세정조 내부(13)로부터 아이피에이 증기를 배기하는 배기부(800)로 구성된다.
도 3에서와같이 세정조(100)는 밀폐된 챔버이며, 상기 내부는 기판(70)의 건조가 이루어지는 공간이다.
세정조 바닥(12)은 배수가 용이하도록 경사지도록 한다.
상기 세정조(100)의 재료는 프라스틱이나 스텐레스스틸이다.
밀폐된 챔버의 안쪽인 세정조 내부(13)에 상기 기판(70)을 수직으로 적치한 카세트(71)가 스테이지(700) 상에 위치한다.
상기 세정조 내부(13)에 급수부(400)로부터 상기 기판(70)의 상부까지 잠기도록 세정수(10)가 저수되며, 저수가 완료되면 세정수 표면(11) 아래에 상기 기판(70)이 위치한다.
상기 세정수 표면(11) 위에 아이피에이 노즐부(200)가 설치된다.
상기 세정조(100)에 아이피에이 공급부(300)가 금속파이프로(21)써 연결된다.
상기 세정조(100)에 급수부(400)가 급수파이프로(40)써 연결된다.
상기 세정조(100)에 배수부(600)가 배수파이프(61)로써 연결된다.
상기 세정조(100)에 배기부(800)가 배기파이프로(81)써 연결된다.
상기 세정조(100)에 건조용 개스 공급부(500)가 개스파이프(51)로써 연결된다.
상기 세정조(100)의 벽에는 세정조 내부(13)를 가열하도록 히터(14)가 설치된다.
상기 세정조(100)의 벽을 통해서 열이 전달되어 상기 세정조 내부(13)의 온도가 상승하면, 상기 기판(70)에 부착된 세정수가 더 신속하게 제거된다.
상기 아이피에이 노즐부(200)는 진동자(20)와 금속파이프(21)로 구성되며, 상기 진동자(20)는 세정조(100) 상에 위치하고, 상기 금속파이프(21)는 진동자(20)의 중심을 통과하여 그 일단이 세정조 내부(13)로 돌출하고, 상기 금속파이프(21)를 통과해서 세정조 내부(13)로 인도되는 액상의 아이피에이를 상기 진동자(20)로써 무화(Atomizing)시킨다.
상기 진동자(20)는 압전(Piezo electric)소자로 구성되며, 전기적 에너지를 받으면 30~200KHz로 진동하며, 이 진동 에너지를 상기 금속파이프(21)를 통과하여 흐르는 아이피에이(30)에 전달하여 무화시키며, 분당 30~100ml 정도 무화시킨다.
상기 진동자(20)에 전기적 에너지를 공급하기 위해서 초음파 제너레이터(미도시)로부터 30~200KHz의 펄스파 에너지를 상기 진동자(20)에 전달한다.
다른 실시예로써, 도 4에서와같이 아이피에이 노즐부(200)는 진동자(20)와 금속파이프(21)로 구성되며, 상기 진동자(20)는 세정조(100)의 외부에 위치하고, 상기 금속파이프(21)는 상기 진동자(20)의 중심을 통과하여 그 일단이 세정조 내부(13)로 돌출하고, 상기 금속파이프(21)를 통과해서 상기 세정조 내부(13)로 인도되는 아이피에이(30)를 상기 진동자(20)로써 무화시킨다.
또 다른 실시예로써, 도 5에서와같이 아이피에이 노즐부(200)는 진동자(20)와 금속파이프(21)로 구성되며, 상기 진동자(20)는 세정조 내부(13)에 돌출한 상기 금속파이프(21) 상에 위치하고, 상기 금속파이프(21)를 통과해서 상기 세정조 내부(13)로 인도되는 아이피에이(30)를 상기 진동자(20)의 표면과 접촉시킴으로써 무화시킨다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 세정조(100)에 급수 후, 연속해서 배수가 시작되는 동시에 상기 무화된 아이피에이(22)는 세정조 내부(13)로 공급되고, 배수가 완료되면 차단된다.
상기 세정조 내부(13)로 공급되어 무화되는 아이피에이 양은 분당 최대 100 ml 정도이며, 이 양은 종래 아이피에이 건조기에서 공급하는 양의 세 배 이상이다.
진동자(20)에 전기적 에너지를 공급을 조절해서, 무화되는 아이피에이 양을 용이하게 조절할 수 있다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 세정조(100)와 급수부(400)는 급수파이프(40)로써 연결된다.
상기 급수부(400)로부터 세정수(10)가 상기 급수파이프(40)를 통하여 세정조 내부(13)로 공급되며, 상기 세정조 내부(13)의 기판(70)의 상부까지 잠기도록 세정수(10)가 저수된다.
상기 급수부(400)로부터 상기 세정수(10)는 펌프(미도시)로써 상기 세정조 내부(13)로 일정한 비율로 공급된다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 아이피에이 공급부(300)는 저장용기(31)와 아이피에이(30)로 구성된다.
상기 저장용기(31)와 상기 아이피에이 노즐부(200)는 파이프로써 연결된다.
상기 저장용기(31)로부터의 아이피에이(30)는 펌프(미도시)로써 아이피에이 노즐부(200)로 일정한 비율로 공급된다.
세정조 내부(13)에 급수 후, 연속해서 배수가 시작되는 동시에 아이피에이는 세정조 내부(13)로 공급되고 무화되며, 배수가 완료되면 차단된다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 배수부(600)는 배수파이프(61)와 플로우콘트롤러(60)로 구성된다.
세정조(100)와 상기 배수부(600)는 배수파이프(61)로써 연결된다.
세정수(10)를 일정한 비율로 배수하기 위해서 상기 배수파이프(61) 상에 플로우콘트롤러(60)를 설치한다.
상기 플로우콘트롤러(60)는 상기 배수파이프(61)의 단면적을 증감시켜 배수량을 조절한다.
상기 배수부(600)에 의해서 세정수(10)가 세정조(100)의 외부로 배수되며, 플로우콘트롤러(60)로써 세정조 내부(13)로부터 일정한 비율로 배수된다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 건조용 개스 공급부(500)는 개스파이프(51) 및 히터(50)로 구성된다.
세정조(100)와 상기 건조용 개스 공급부(500)는 개스파이프(51)로써 연결된다.
세정조 내부(13)로부터 세정수(10)의 배수가 완료되고, 아이피에이 공급이 중단되는 동시에 건조용 개스를 일정하게 공급한다.
상기 건조용 개스는 비활성인 질소를 사용하면 바람직하다.
상기 개스파이프(51) 상에 히터(50)를 설치하여 가열된 개스가 상기 세정조 내부(13)로 투입되도록 하면 건조 효율이 향상된다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 스테이지(700)는 세정조 내부(13)의 하부에 설치되며, 상기 스테이지(700)의 위에는 기판(70)을 수직으로 적치한 카세트(71)가 위치한다.
도 8 및 도 9에서와같이 스테이지(700)는 상하 스윙운동을 해서 카세트(71)에 적치된 기판(70)의 건조를 향상시킨다.
상기 카세트(71)가 상하 스윙운동하면, 순간적으로 상기 카세트(71)에 적치된 상기 기판(70)이 흔들리면서 상기 카세트(71)의 내벽 사이에 약간의 공간이 형성되고, 건조용 개스가 상기 내벽 사이에 침투하여 수분이 건조되는 것에 도움을 준다.
도 3과 도 4 및 도 5에서와같이 배기부(800)는 배수가 완료된 후, 배기파이프(81)를 통하여 이미 사용한 잔류 아이피에이 증기 및 건조용 개스를 세정조(100)의 외부로 배출시킨다.
상기 세정조(100)와 상기 배기부(800)는 배기파이프(81)로써 연결된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 진동자로써 기판의 건조에 충분한 아이피에이를 세정조 내부에서 직접 무화시키고, 공급하는 아이피에이 노즐부를 구비함으로써 효율적이고 화재로부터 안전한 건조장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 아이피에이를 이용한 기판 건조장치의 구성도
도 2는 마랑고니 효과를 설명하기 위한 단면도
도 3은 본 발명의 구성도
도 4는 본 발명의 다른 구성도
도 5는 본 발명의 다른 구성도
도 6은 기판이 수직으로 적치된 카세트의 사시도
도 7은 카세트를 지지하는 스테이지의 정면도
도 8는 상하로 스윙운동하는 스테이지의 정면도
도 9는 상하로 스윙운동하는 스테이지의 다른 정면도
<도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명>
100; 세정조 10; 세정수
11; 세정수 12; 세정조 바닥
13; 세정조 내부 14; 히터
200; 아이피에이 노즐부 20; 진동자
21; 금속파이프 22; 무화된 아이피에이
300; 아이피에이 공급부 30; 아이피에이
31; 저장용기
400; 급수부 40; 급수파이프
500; 건조용 개스 공급부 50; 히터
51; 개스파이프
600; 배수부 60; 플로우콘트롤러
61; 배수파이프
700; 스테이지 70; 기판
71; 카세트
800; 배기부 81; 배기파이프
.

Claims (6)

  1. 기판(70)을 세정시키기 위한 세정수(10)가 저수되는 세정조(100);
    진동자(20)와 금속파이프(21)로 구성되며, 상기 금속파이프(21)는 상기 진동자(20)의 중심을 통과하여 그 일단이 세정조 내부(13)로 돌출하고, 상기 금속파이프(21)를 통과해서 상기 세정조 내부(13)로 인도되는 아이피에이를 상기 진동자(20)로써 무화시키는 아이피에이 노즐부(200);
    상기 아이피에이 노즐부(200)로 아이피에이를 공급하는 아이피에이 공급부(300);
    상기 세정조 내부(13)에 세정수(10)를 공급하는 급수부(400);
    상기 세정조 내부(13)에 건조용 개스를 공급하는 건조용 개스 공급부(500);
    상기 세정조 내부(13)로부터 세정수(10)를 배수하는 배수부(600);
    상기 세정조 내부(13)에서 기판(70)을 흔들어 주는 스테이지(700); 및
    상기 세정조 내부(13)로부터 아이피에이 증기를 배기하는 배기부(800)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치
  2. 기판(70)을 세정시키기 위한 세정수(10)가 저수되는 세정조(100);
    진동자(20)와 금속파이프(21)로 구성되며, 상기 진동자(20)는 세정조 내부(13)로 돌출한 상기 금속파이프(21) 상에 위치하고, 상기 금속파이프(21)를 통과해서 상기 세정조 내부(13)로 인도되는 아이피에이를 상기 진동자(20)와 접촉으로써 무화시키는 아이피에이 노즐부(200);
    상기 아이피에이 노즐부(200)로 아이피에이를 공급하는 아이피에이 공급부(300);
    상기 세정조 내부(13)에 세정수(100)를 공급하는 급수부(400);
    상기 세정조 내부(13)에 건조용 개스를 공급하는 건조용 개스 공급부(500);
    상기 세정조 내부(13)로부터 세정수(10)를 배수하는 배수부(600);
    상기 세정조 내부(13)에서 기판(70)을 흔들어 주는 스테이지(700); 및
    상기 세정조 내부(13)로부터 아이피에이 증기를 배기하는 배기부(800)로 구성되는 것을 특징으로 하는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 히터(14)로써 상기 세정조 내부(13)를 가열하는 것을 특징으로 하는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스테이지(700)가 상하 스윙운동하여 기판(70)이 적치된 카세트(71)를 흔들어 주는 것을 특징으로 하는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 히터(50)로써 건조용 개스를 가열하는 것을 특징으로 하는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 세정조의 내부(13)로부터 세정수(10)를 일정한 비율로 배수하는 것을 특징으로 하는 아이피에이를 이용한 기판 건조장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102099267B1 (ko) * 2019-03-05 2020-05-06 주식회사 유닉 기판 세정 및 건조 장치
CN114263902A (zh) * 2021-12-03 2022-04-01 智程半导体设备科技(昆山)有限公司 一种混合蒸汽发生系统

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