KR100871343B1 - 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 세척력으로 기판에 부착된 오염 물질을 비접촉 방식으로 제거하며, 슬릿 폭을 항상 일정하게 유지하여 세척의 균일성을 유지할 수 있는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐에 관한 것이다. 본 발명에 다른 기판 세정용 노즐은, 공기 공급원으로부터 공급되는 공기가 유입되는 공기 버퍼 공간이 상부에 형성되고, 공기 버퍼 공간의 공기가 유입되는 동시에 순수 공급원으로부터 공급되는 순수가 유입되어 혼합되는 혼합 버퍼 공간이 하부에 형성되며, 혼합 버퍼 공간에서 혼합된 혼합 유체를 외부로 분사하기 위한 슬릿이 저면에 형성된 노즐 몸체; 및 공기 버퍼 공간과 혼합 버퍼 공간 사이에서 두 공간을 구획하는 동시에 공기 버퍼 공간으로부터 혼합 버퍼 공간으로 이동하는 공기를 층류로 정류하는 정류부를 포함한다.

기판, 세정, 층류, 난류, 노즐

Description

2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐{Nozzle for rinsing substrate with two fluid mixture}

도 1은 본 발명에 따른 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐이 사용되는 세정 장치를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 순수의 난류 및 층류 유동을 나타내기 위한 기판 세정용 노즐의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 노즐에 제공되는 정류부의 일 예를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 노즐에 제공되는 정류부의 다른 예를 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 노즐에 제공되는 정류부의 또다른 예를 도시한 도면.

도 7은 정류부의 갭 조정을 위한 볼트가 구비된 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 노즐 2 : 순수 공급 포트

3 : 공기 공급 포트 4 : 공기 버퍼 공간

5 : 혼합 버퍼 공간 6 : 정류판

7 : 서브 버퍼 공간 8 : 슬릿

9 : 조정 볼트 10 : 구동 모터

11 : 반송 롤러 12 : 기판

13 : 순수 공급원 14 : 공기 공급원

16 : 세정 챔버 17, 18 : 라인

본 발명은 비접촉 기판 세정 장치로서, 기판 표면에 묻어있는 오염물을 신속하게 제거하고, 최소량의 유체 사용으로 최대의 세정 효과를 발휘하며, 기구의 단순화를 통하여 저비용을 만족시키는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체, 액정 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 패널 등의 제조에 있어서, 각 공정 후에 발생되는 오염 물질을 제거하기 위한 세정 방법으로 고압 물 분출 세척 및 버블 제트(2유체 제트 노즐을 이용한 물방울 분사 세척), 캐비테이션 제트, 초고속 노즐 등이 있다.

그러나, 고압수 분출 세척 방식은 세척력이 낮고 소립자를 충분히 제거할 수 없는 단점이 있다.

2유체 분사 방법인 버블 제트 및 캐비테이션 제트는 기판 전체에 걸쳐 균등 한 세정 효과를 얻기 위하여 다수의 노즐을 배열함에 따라서, 그 구조가 복잡하여 설치 공간을 크게 차지하는 문제를 가지고 있다.

또한, 초고속 노즐 방식은 순수(DI)만 고압으로 공급하여 순수를 노즐 내부에서 난류로부터 층류로 변환하여 사용함으로써 고압 펌프가 요구되고, 고압의 순수에 의해 기판이 손상될 수도 있다는 문제점이 있었다.

아울러, 순수만을 이용하는 슬릿형 분사기구 방식이 세정 공정에 사용되어, 짧은 시간에 넓은 면적에 걸쳐서 헹굼 효과를 발휘할 수 있으나, 세정력이 현격하게 떨어지기 때문에 그 사용 범위가 제한되고 있다. 특히, 슬릿형 분사 기구 방식은 분사 노즐이 슬릿 형상으로 길게 이루어져 있기 때문에 분사 유체의 균일성을 유지하기 위하여 슬릿 조정용 볼트가 최종 분사부인 슬릿 가까이에 설치되어 있다. 따라서, 유체 분사시 볼트에 의해 유체의 흐름이 방해되어 순수가 사인파의 형태로 분사되어 역시 균일한 분사가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 세척력, 복잡한 구조, 적용 공정의 단순화, 불균일성 등과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 세척력으로 기판에 부착된 오염 물질을 비접촉 방식으로 제거하며, 슬릿 폭을 항상 일정하게 유지하여 세척의 균일성을 유지할 수 있는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐을 제공하는데 있다.

상기된 바와 같은 목적은, 공기 공급원으로부터 공급되는 공기가 유입되는 공기 버퍼 공간이 상부에 형성되고, 공기 버퍼 공간의 공기가 유입되는 동시에 순 수 공급원으로부터 공급되는 순수가 유입되어 혼합되는 혼합 버퍼 공간이 하부에 형성되며, 혼합 버퍼 공간에서 혼합된 혼합 유체를 외부로 분사하기 위한 슬릿이 저면에 형성된 노즐 몸체; 및 공기 버퍼 공간과 혼합 버퍼 공간 사이에서 두 공간을 구획하는 동시에 공기 버퍼 공간으로부터 혼합 버퍼 공간으로 이동하는 공기를 층류로 정류하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐에 의해 달성된다.

정류부는 기공률이 큰 상부 정류판과 상부 정류판에 비해 기공률이 작은 하부 정류판을 가진다. 바람직하게는, 상부 정류판과 하부 정류판 사이에 미세한 구멍들을 가지는 하나 이상의 망사체가 위치될 수도 있다. 대안적으로, 정류부는 다공질체로 이루어질 수도 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 노즐은 노즐 몸체의 일측면에 순수 공급원으로부터 공급되는 순수를 일시적으로 저장하여 순수 공급 통로를 통해 상기 혼합 버퍼 공간으로 공급하는 서브 버퍼 공간이 형성될 수도 있다. 이 혼합 버퍼 공간은 유입 면적과 유출 면적의 비를 조절함으로써 순수가 더 균일하게 분포될 수 있게 한다. 더 바람직하게는, 순수 공급 통로는 소정 각도로 경사지게 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 노즐은 상기 노즐 몸체에 체결됨으로써 정류부의 갭 간격을 조정하기 위한 복수의 조정 볼트를 더 포함할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판(12)은 세정 챔버(16) 내에서 구동 모터(10)에 의하여 구동되는 반송 롤러(11)를 따라서 이동하여 세정 위치에 위치된다. 기판(12)이 세정 챔버(16) 내에서 세정 위치에 위치되었을 때, 기판(12)은 본 발명에 따른 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐(1)로부터 분사되는 세정액(순수)에 의해 세정된다.

노즐(1)로부터 분사되는 순수는 노즐(1)의 구조에 따라서 압축 분사된다. 노즐(1)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 순수를 공급하기 위한 다수의 순수 공급 포트(2)들이 전면에 형성되고, 일 측면 또는 상부에 공기를 공급하기 위한 공기 공급 포트(3)가 제공된다. 도면에서 다수의 순수 공급 포트들이 전면에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이들 다수의 순수 공급 포트들은 공기 공급 포트와 같이 노즐의 일 측면으로부터 연장하는 순수 공급 통로와 연결되도록 구성될 수도 있다.

노즐(1)에 형성된 순수 공급 포트(2)들과 공기 공급 포트(3)들은 도 1에 도시된 바와 같이 라인(17, 18)들을 통하여 각각 순수 공급원(13)과 공기 공급원(14)에 연결된다. 이러한 공급원(13,14)들 내에는 순수와 공기가 고압으로 압축되어 있다. 노즐(1)은 도 3에 도시된 바와 같은 단면 구조로서, 상부의 공기 버퍼 공간(4) 및 하부의 혼합 버퍼 공간(5)을 가진다.

순수 공급 포트(2) 내에는 순수가 전체적으로 균일하게 분포될 수 있게 하는 서브 버퍼 공간(7)이 형성되고, 서브 버퍼 공간(7)은 노즐(1) 내에 제공되는 혼합 버퍼 공간(5)으로 순수를 공급하기 위하여 일정 피치로 제공되는 순수 공급 통로(7a)를 통하여 혼합 버퍼 공간(5)과 소통한다. 바람직하게는, 순수 공급 통로(7a)는 소정 각도로 경사져 있다. 이에 따라 순수 공급원(13)으로부터 순수 공급 포트(2) 내의 서브 버퍼 공간(7)을 통해 혼합 버퍼 공간(5)으로 순수가 공급될 때 순수가 혼합 버퍼 공간(5)의 바닥면과 충돌하여 유량 손실이 발생되는 것이 방지될 수 있을 뿐만 아니라 균일하게 분포될 수 있다.

또한, 공기 버퍼 공간(4)과 혼합 버퍼 공간(5)들 사이에는 다중 구조의 정류부(6)가 설치된다. 공기 공급 포트(3)로부터 혼합 버퍼 공간(5)으로 공급된 공기는 정류부(6)를 통과하는 동안 난류로부터 층류로 변환되는 동시에 전체적으로 압력이 균일하게 분포될 수 있다.

정류부(6)는 도 4에 도시된 바와 같이 기공률이 큰 상부 정류판(6a)과 기공률이 비교적 작은 하부 정류판(6b)으로 구성될 수 있다. 정류판들(6a, 6b)은 수지, 금속 또는 세라믹 금속 등과 같은 재질로 만들어질 수 있다. 공기 버퍼 공간(4)으로 공급된 공기는 공기 버퍼 공간(4) 내에서는 난류 상태이며, 상부 정류판(6a)으로부터 하부 정류판(6a)을 통과하는 동안 층류로 변환되는 동시에 균일하게 분포된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 정류판(6a)과 하부 정류판(6b) 사이에 미세한 구멍들을 가지는 다수의 망사체(6c)가 개재될 수도 있다. 또다른 실시예로서, 정류부(6)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 다공질 세라믹체와 같이, 소정 두께를 가지는 다공질체로 이루어질 수도 있다.

따라서, 본 발명은 도 3의 단면도와 같이 공기 공급 포트(3)를 통하여 압축 공기가 공기 버퍼 공간(4)으로 공급되고, 순수 공급 포트(2)를 통하여 순수가 혼합 버퍼 공간(5)으로 공급된다. 상부의 공기 버퍼 공간(4)으로 공급된 공기는 정류부(6)를 통과하는 동안 압축 및 가속되어, 그 흐름이 난류에서 층류로 변환된다. 하부의 혼합 버퍼 공간(5)으로 공급되는 순수는 서브 버퍼 공간(7)으로부터 순수 공급 통로(7a)를 통과하는 동안 벤튜리 효과에 의해 혼합 버퍼 공간(5)으로 보다 빠르게 공급된다.

여기서, 공급된 공기가 압축성 유체이기 때문에, 공기는 정류부(6)을 통과하는 동안 압축 및 가속되는 한편, 층류로 변환되어 비교적 균등하게 순수를 가압하여 주사기 효과를 발휘한다. 이에 따라, 순수는 공기에 의해 가속된 상태에서 최종 분출구인 슬릿(8)을 통해 고속으로 분사된다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐을 도시한 것이다. 도 7의 실시예에 따르면, 정류부(6)의 한 쌍의 정류판 사이에 갭 조정용 조정 볼트(9)가 제공되어 있다. 이에 따라 슬릿(8)을 통해 분사되는 유체의 흐름은 조정 볼트(9)에 의해 방해받지 않는다.

상기된 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐에 의하면, 비접촉 방식을 사용하면서도 기판에 부착된 오염 물질을 높은 세척력으로 제거할 수 있는 장점이 있다. 더욱이, 조정 볼트가 정류부측에 제공됨으로써 슬릿을 통해 분사되는 유체의 흐름이 조정 볼트에 의해 방해되지 않으므로 슬릿의 전체 길이에 걸쳐 세척력이 균일하게 유지될 수 있는 장점도 있다. 또한, 고압 분사 이외에 압력조절을 통해 층류로서 전체적으로 균일하게 분사될 수 있기 때문에 기판 상의 액체 도포 및 헹굼 효과도 발휘할 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수도 있다는 것은 명백한 사실이다.

Claims (7)

1. 공기와 순수를 혼합하여 기판으로 분사함으로써 기판을 세정하기 위한 것으로,

   공기 공급원으로부터 공급되는 공기가 유입되는 공기 버퍼 공간이 상부에 형성되고, 상기 공기 버퍼 공간의 공기가 유입되는 동시에 순수 공급원으로부터 공급되는 순수가 유입되어 혼합되는 혼합 버퍼 공간이 하부에 형성되며, 상기 혼합 버퍼 공간에서 혼합된 혼합 유체를 외부로 분사하기 위한 슬릿이 저면에 형성된 노즐 몸체; 및

   상기 공기 버퍼 공간과 상기 혼합 버퍼 공간 사이에서 상기 두 공간을 구획하는 동시에 상기 공기 버퍼 공간으로부터 혼합 버퍼 공간으로 이동하는 공기를 층류로 정류하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정류부는 기공률이 큰 상부 정류판과 상기 상부 정류판에 비해 기공률이 작은 하부 정류판을 가지는 것을 특징으로 하는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 정류부는 상기 상부 정류판과 하부 정류판 사이에 위치되며 미세한 구멍들을 가지는 하나 이상의 망사체를 더 가지는 것을 특징으로 하는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 정류부는 다공질체로 이루어진 것을 특징으로 하는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 몸체의 일측면에 순수 공급원으로부터 공급되는 순수를 일시적으로 저장하여 순수 공급 통로를 통해 상기 혼합 버퍼 공간으로 공급하는 서브 버퍼 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 순수 공급 통로는 소정 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 2유체 혼합물에 의한 기판 세정용 노즐.
7. 삭제

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