KR102011937B1 - 기판 세정용 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 세정할 수 있는 세정액을 기판으로 분사할 수 있는 기판 세정용 노즐에 관한 것으로서, 수지 재질로 형성되어, 일면에 기판을 세정하기 위한 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로의 일부분이 형성되고, 상기 세정액을 공급할 수 있도록 타면으로부터 일면의 상기 세정액 유로까지 관통되게 세정액 공급구가 형성되는 제 1 몸체와, 수지 재질로 형성되어, 상기 제 1 몸체와 결합되는 일면에 상기 세정액 유로의 타부분이 형성되고, 상기 기판으로 상기 세정액을 분사할 수 있도록 상기 세정액 유로로부터 세정액 분사면으로 관통되게 형성되는 분사구가 상기 세정액 유로를 따라 복수개가 형성되는 제 2 몸체와, 상기 제 1 몸체와 상기 제 2 몸체를 초음파 융착으로 결합시킬 수 있도록, 상기 제 1 몸체 또는 상기 제 2 몸체에 상기 세정액 유로를 따라 돌출되게 형성되어 초음파 융착 시 일부분이 용융될 수 있는 융착 돌기 및 상기 제 2 몸체 또는 상기 제 1 몸체에 상기 세정액 유로를 따라 상기 융착 돌기와 대응되는 형상으로 형성되어 상기 융착 돌기를 수용할 수 있는 융착 돌기 수용부를 포함할 수 있다.

Description

기판 세정용 노즐{Nozzle for cleaning substrate}
본 발명은 기판 세정용 노즐에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판을 세정할 수 있는 세정액을 기판으로 분사할 수 있는 기판 세정용 노즐에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이 기판 등의 피처리물을 처리하는 기판 처리 장치는 식각장치, 세정장치, 스트립퍼, 디벨로퍼 등으로 분류될 수 있다. 이러한 기판 처리 장치 중 세정장치는, 특정 공정이 수행되어 기판의 일면에 파티클 등의 불순물이 잔류되었을 시에 이를 제거하기 위한 장치이다.
일반적으로, 세정장치에 설치되는 기판 세정용 노즐은, 기판 표면에 세정액(Deionized water)을 분사하여 파티클 등의 불순물을 기판으로 부터 제거 및 세정할 수 있다. 이러한 기판 세정용 노즐은, 기계가공을 통한 단일 몸체의 직선형 세정액 유로를 사용하거나, 상부 몸체와 하부 몸체를 별도로 제작하여 세정액 유로를 형성한 후 접착제와 같은 제 3의 물질을 이용하여 하나의 몸체로 결합하거나, 나사 등을 이용한 물리적 체결을 이용하여 하나의 몸체로 결합하여 제작할 수 있다.
공개특허공보 제10-2017-0034135호 (공개일자 2017년 03월 28일)
그러나, 이러한 종래의 기판 세정용 노즐은, 단일 몸체 내부의 직선형 세정액 유로는 내부로 고압의 세정액이 흐를 시 기판 세정용 노즐의 세정액 유입구 또는 토출구에서 상태 변형이 일어날 수 있고, 기계가공의 한계성으로 인하여 내부에 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로 형상을 구현하는데 어려움이 있었다. 또한, 상부 몸체와 하부 몸체를 별도로 나누어 제작 시 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로의 형성은 용이하나, 제작 공정이 복잡하고 상부 몸체와 하부 몸체를 접착하는 접착제로 인해 상부 몸체와 하부 몸체의 접착면이 부식될 수 있고, 기판의 세정공정에 사용되는 화학물질에 의해 접착제의 부식이 발생할 수 있다. 이러한 부식은 접착 강도 감소의 원인이되고, 기판 세정용 노즐 몸체에 대한 지속적인 부하로 인한 강도 감소로 이어지기 때문에 기판 세정용 노즐이 쉽게 파손되는 문제점이 있었다. 또한, 부식된 접착제의 일부분이 분리되어 분사구를 막거나, 세정액 분사 시 함께 분사되어 기판에 손상을 주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판 세정용 노즐을 상부 몸체와 하부 몸체로 별도로 나누어 제작 시, 각각의 몸체를 공업재료 및 구조재료로 사용되는 강도 높은 엔지니어링 플라스틱의 수지 재질로 형성함으로써, 기계 가공 또는 사출 성형으로 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 수지 재질을 사용함으로써, 상부 몸체와 하부 몸체를 나사 등과 같은 물리적 체결 방법이나 접착제와 같은 제 3의 물질을 이용한 접착 방법을 이용하지 않고 초음파 융착으로 간단하고 견고하게 결합시킬 수 있는 기판 세정용 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 세정용 노즐이 제공된다. 상기 기판 세정용 노즐은, 수지 재질로 형성되는 제 1, 2 몸체; 기판을 세정하기 위한 세정액이 유동할 수 있도록 상기 제 1 몸체의 일 면 또는 상기 제 2 몸체의 일면 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 세정액 유로; 상기 세정액을 공급할 수 있도록 상기 제 1 몸체의 타면으로부터 상기 세정액 유로까지 관통되게 상기 제1 몸체에 형성되는 세정액 공급구; 상기 제 1 몸체에 형성되어 진동자를 수용하는 진동자 수용홈부; 상기 세정액을 분사할 수 있도록 상기 세정액 유로로부터 세정액 분사면으로 관통되게 형성되고, 상기 세정액 유로를 따라 복수개가 형성되는 분사구; 상기 제 1 몸체 또는 상기 제 2 몸체에 돌출되게 형성되는 융착 돌기; 및 상기 융착 돌기를 수용할 수 있도록 상기 제 2 몸체 또는 상기 제 1 몸체에 형성되는 융착 돌기 수용부;를 포함하되, 상기 융착 돌기는 제 1 융착 단턱을 포함하고, 상기 융착 돌기 수용부는 상기 제 1 융착 단턱을 수용하는 제 1 융착 줄홈부를 포함하고, 상기 제 1 융착 단턱은 2개가 이격되어 구비되고, 상기 2개의 제 1 융착 단턱의 안쪽과 바깥쪽에는 상기 세정액 유로가 구비되고, 상기 제 1 융착 줄홈부는 2개가 이격되어 구비되어 상기 2개의 제 1 융착 줄홈부가 상기 2개의 제 1 융착 단턱 각각을 수용하고, 상기 2개의 제 1 융착 줄홈부의 안쪽과 바깥쪽에는 상기 세정액 유로가 구비되고, 상기 2개의 제 1 융착 단턱 사이 및 상기 2개의 제 1 융착 줄홈부 사이는 상기 세정액 유로가 되어, 상기 제 1 몸체의 일면과 상기 제 2 몸체의 일면이 초음파 융착으로 결합되면, 상기 세정액은 상기 세정액 공급구를 통해 공급되어 상기 세정액 유로를 따라 유동 된 후 상기 복수개의 분사구를 통해 분사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 세정용 노즐에서, 상기 융착 돌기는, 상기 제 1 융착 단턱을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 2 융착 단턱을 더 포함하고, 상기 융착 돌기 수용부는, 상기 제 2 융착 단턱을 수용할 수 있도록 상기 제 2 몸체 또는 상기 제 1 몸체에 상기 세정액 유로를 따라 상기 제 2 융착 단턱과 대응되는 형상으로 형성되는 제 2 융착 줄홈부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 세정용 노즐에서, 상기 융착 돌기 또는 상기 융착 돌기 수용부를 따라 돌출되게 형성되어 초음파 융착 시 상기 융착 돌기 수용부의 바닥면 또는 상기 융착 돌기의 돌출면과 접촉되어 용융되는 융착 산을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 세정용 노즐에서, 초음파 융착 시 상기 융착 산이 용융되어 생성되는 용융액을 수용할 수 있도록, 상기 융착 돌기 수용부 또는 상기 융착 돌기를 따라 오목하게 형성되어 상기 융착 산의 일부분을 수용할 수 있는 융착 산 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 세정용 노즐에서, 상기 수지 재질은, PEEK, POK, PPS, PCTFE 및 PFA 재질 중 어느 하나의 엔지니어링 플라스틱(Engineering plastics)인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정용 노즐에 따르면, 기판 세정용 노즐을 상부 몸체와 하부 몸체로 별도로 나누어 제작 시, 각각의 몸체를 공업재료 및 구조재료로 사용되는 강도 높은 엔지니어링 플라스틱의 수지 재질로 형성함으로써, 기계 가공 또는 사출 성형으로 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 수지 재질을 사용함으로써, 상부 몸체와 하부 몸체를 나사 등과 같은 물리적 체결 방법이나 접착제와 같은 제 3의 물질을 이용한 접착 방법을 이용하지 않고 초음파 융착으로 간단하고 견고하게 결합시킬 수 있다.
따라서, 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로를 강도 높은 몸체에 용이하게 형성함으로써 노즐의 내부에 고압의 세정액을 원활하게 수용할 수 있으며, 이에 따라, 상부 몸체에 형성된 진동장치에 의한 초음파 진동 발생 시 세정액 유로 내부의 고압의 세정액이 하부 몸체의 분사구를 통해서 미세 액적으로 기판에 분사되어, 기판의 미세패턴을 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 초음파 융착을 이용하여, 접착제와 같은 제 3의 물질을 배제하고 간단한 공정만으로 견고하게 수지 재질의 상부 몸체와 하부 몸체를 결합함으로써, 제작 비용을 절감하고 몸체의 강도를 상승시켜 다양한 압력 범위에서 기판을 용이하게 세정할 수 있는 효과를 가지는 기판 세정용 노즐을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정용 노즐을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판 세정용 노즐을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 기판 세정용 노즐을 개략적으로 나타내는 분해 사시도들이다.
도 5는 도 1의 기판 세정용 노즐의 세정액 유로의 다양한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 6 및 도7은 도 1의 기판 세정용 노즐의 융착 돌기와 융착 돌기 수용부의 실시예들을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6의 융착 돌기의 융착 산의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9 내지 도 14는 도 1의 기판 세정용 노즐의 융착 돌기와 융착 돌기 수용부의 또 다른 다양한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정용 노즐(100)을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 기판 세정용 노즐(100)을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 3 및 도 4는 도 1의 기판 세정용 노즐(100)을 개략적으로 나타내는 분해 사시도들이다.
먼저 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정용 노즐(100)은, 크게 제 1 몸체(10)와, 제 2 몸체(20)와, 융착 돌기(30) 및 융착 돌기 수용부(40)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 몸체(10)는, 전체적으로 원통 형상의 수지 재질로 형성되어, 일면에 기판을 세정하기 위한 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로(C)의 일부분이 형성되고, 상기 세정액을 공급할 수 있도록 타면으로부터 일면의 상기 세정액 유로(C)까지 관통되게 세정액 공급구(11)가 형성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 몸체(20)는, 제 1 몸체(10)와 대응되도록 전체적으로 원형 형상의 수지 재질로 형성되어, 제 1 몸체(10)와 결합되는 일면에 세정액 유로(C)의 타부분이 형성되고, 상기 기판으로 상기 세정액을 분사할 수 있도록 세정액 유로(C)로부터 세정액 분사면(S)으로 관통되게 형성되는 분사구(21)가 세정액 유로(C)를 따라 복수개가 형성될 수 있다. 아울러, 제 1 몸체(10) 및 제 2 몸체(20)의 형상은 반드시 도 3 및 도 4에 구애받지 않고, 사각 형상 또는 다각 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 몸체(10)는, 진동자를 수용할 수 있도록, 중심축에 상기 진동자의 형상과 대응되도록 진동자 수용홈부(12)가 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 진동자 수용홈부(12)에 상기 진동자인 압전소자가 장착되어, 상기 압전소자에서 발생하는 진동에 따라 세정액 유로(C)를 흐르는 고압의 상기 세정액이 분사구(21)를 통해 상기 기판으로 분사될 수 있다.
또한, 세정액 유로(C)는, 제 1 몸체(10)의 일면에 일부분이 형성되고, 제 2 몸체(20)의 일면에 타부분이 형성될 수 있지만, 상기 세정액의 종류와 분사구(21)를 통한 토출량 및 압력을 고려하여, 제 1 몸체(10)의 일면 또는 제 2 몸체(20)의 일면 중 어느 한 곳에만 형성될 수도 있다.
더욱 구체적으로, 세정액 유로(C)의 너비는, 하단이 상단과 같거나 작게 형성되어, 세정액 유로(C)의 횡단면이 직사각형상, 사다리꼴형상, 반원형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 세정액을 분사구(21)를 향해 수렴시키기 위해서 하단의 너비가 상단의 너비보다 작은 사다리꼴형상이 가장 바람직할 수 있다. 이외에도, 원형 형상 또는 삼각형 및 사각형 등의 다각형 형상 등 형상에 구애받지 않고, 상기 세정액을 분사구(21)를 향해 용이하게 수렴시킬 수 있는 다양한 형상이 적용될 수 있다. 또한, 세정액 유로(C)의 형상은 반드시 도 3 및 도 4에 국한되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 분사구(21)는, 제 2 몸체(21)에 형성된 세정액 유로(C)의 타부분을 따라 레이저 광을 조사하여 제 2 몸체(21)를 수직 관통하는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 분사구(21)는, 세정액 유로(C)의 타부분을 따라 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 예컨대, 분사구(21)는, 단면이 미세한 크기의 원형상으로 형성되어 일정 간격으로 배열되지만, 반드시 이에 국한되지 않고 상기 세정액의 종류와 분사구(21)를 통한 토출량과 압력 및 세정액 유로(C)의 형상 등을 고려하여, 상기 기판으로 상기 세정액을 용이하게 분사할 수 있도록 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 제 2 몸체(20)의 세정액 분사면(S)은, 분사구(21)를 통해 분사되는 상기 세정액이 세정액 분사면(S)에 맺히지 않고 상기 기판으로 원활하게 분사될 수 있도록, 친수화 처리될 수 있다. 더욱 구체적으로, 세정액 분사면(S)이 친수화 처리되어 상기 세정액이 세정액 분사면(S)에 맺히는 현상이 발생하는 것을 방지함으로써, 상기 세정액이 분사구(21)를 통해 균일한 크기와 일정한 속도로 유지되면서 상기 기판으로 분사되어 상기 기판에 형성된 미세패턴의 손상을 최소화하면서 상기 기판을 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 상기 수지 재질은, 제 1 몸체(10)및 제 2 몸체(20)의 초음파 융착을 이용한 결합이 용이할 수 있도록, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)재질의 엔지니어링 플라스틱(Engineering plastics)이 사용되는게 가장 바람직할 수 있다. 이외에도, POK, PPS, PCTFE 및 PFA 등의 엔지니어링 플라스틱 중 다양한 재질이 사용될 수 있으며, 상기 제 1 몸체(10) 및 상기 제 2 몸체(20)는 상기 엔지니어링 플라스틱 계열 내에서 동일한 재질을 사용할 수도 있고 서로 다른 재질을 사용할 수도 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)의 상기 초음파 융착은, 전기적 에너지가 진동자를 통해 기계적 진동에너지로 변환된 후, 혼을 통해 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 적층한 상태에서 가압하면, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)의 접합면에 순간적으로 강력한 마찰열이 발생되어 상기 접합면이 용해 접착되는 강한 분자적 결합일 수 있다.
따라서, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)가 상기 수지 재질로 형성되어 초음파 융착으로 결합이 가능함으로써, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)의 결합 시 별도의 접착제가 필요하지 않고, 강력한 분자적 결합으로 결합상태가 매우 견고할 수 있다. 또한, 상기 초음파 융착은 0.1초 내지 1초 이내로 공정이 이루어져 공정 시간이 매우 짧으므로 대량생산에 유리할 수 있으며, 제품 표면의 변형 및 변질 없이 깨끗하게 접합 가공이 가능하며, 석영 등 유리재질에 비해 식각 현상이 적은 반도체 즉, 수지 재질을 사용하여 반영구적이며 전력소모가 적으므로, 제품의 불량률을 줄이고 공정비용을 절감하는 효과를 가질 수 있다.
이때, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 상기 초음파 융착으로 결합시킬 수 있도록, 제 1 몸체(10) 또는 제 2 몸체(20)에 세정액 유로(C)를 따라 돌출되게 형성되어 초음파 융착 시 일부분이 용융될 수 있는 융착 돌기(30) 및 제 2 몸체(20) 또는 제 1 몸체(10)에 세정액 유로(C)를 따라 융착 돌기(30)와 대응되는 형상으로 형성되어 융착 돌기(30)를 수용할 수 있는 융착 돌기 수용부(40)가 형성되어, 상기 초음파 융착을 더욱 용이하고 견고하게 할 수 있다.
더욱 구체적으로, 융착 돌기(30)는, 제 1 몸체(10) 또는 제 2 몸체(20)의 중심축을 기준으로 세정액 유로(C)를 따라 제 1 지름을 가지고 전체적으로 원형 형상 또는 부분 원호 형상으로 형성되는 제 1 융착 단턱(30-1) 및 제 1 융착 단턱(30-1)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있도록, 상기 제 1 지름 보다 큰 제 2 지름을 가지고 전체적으로 원형 형상 또는 부분 원호 형상으로 형성되는 제 2 융착 단턱(30-2)을 포함할 수 있다.
또한, 융착 돌기 수용부(40)는, 제 1 융착 단턱(30-1)을 수용할 수 있도록 제 2 몸체(20) 또는 제 1 몸체(10)에 세정액 유로(C)를 따라 제 1 융착 단턱(30-1)과 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 융착 줄홈부(40-1) 및 제 2 융착 단턱(30-2)을 수용할 수 있도록 제 2 몸체(20) 또는 제 1 몸체(10)에 세정액 유로(C)를 따라 제 2 융착 단턱(30-2)와 대응되는 형상으로 형성되는 제 2 융착 줄홈부(40-2)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 초음파 융착의 필요한 접합 강도에 따라 제 3 융착 단턱(30-3) 및 이와 대응되는 형상의 제 3 융착 줄홈부(40-3)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 국한되지 않고, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)의 요구되는 접합 강도나, 하판인 제 2 몸체(20)의 두께나, 분사구(21)의 개수나, 분사구(21)의 배치 등의 조건에 따라 융착 단턱과 줄홈부는 다양한 형태로 배치 및 다양한 개수로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정용 노즐(100)은, 기판 세정용 노즐(100)을 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)로 별도로 나누어 제작 시, 각각의 몸체(10, 20)를 공업재료 및 구조재료로 사용되는 강도 높은 엔지니어링 플라스틱의 수지 재질로 형성함으로써, 기계 가공 또는 사출 성형으로 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로(C)를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 수지 재질을 사용함으로써, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 나사 등과 같은 물리적 체결 방법이나 접착제와 같은 제 3의 물질을 이용한 접착 방법을 이용하지 않고 초음파 융착만으로 간단하고 견고하게 결합시킬 수 있다.
그러므로, 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로(C)를 강도 높은 몸체(10, 20)에 용이하게 형성함으로써 세정액 유로(C)에 고압의 상기 세정액을 원활하게 수용할 수 있으며, 이에 따라, 제 1 몸체(10)에 형성된 진동자에 의한 초음파 진동 발생 시 세정액 유로(C) 내부의 고압의 상기 세정액이 제 2 몸체(20)의 분사구(21)를 통해서 미세 액적으로 기판에 분사되어, 상기 기판의 미세패턴의 손상을 최소화하면서 상기 기판을 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 초음파 융착을 이용하여, 접착제와 같은 제 3의 물질을 배제하고 간단한 공정만으로 견고하게 수지 재질의 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 결합함으로써, 제작비용을 절감하고 몸체(10, 20)의 강도를 상승시켜 다양한 압력 범위에서 기판을 용이하게 세정할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 1의 기판 세정용 노즐(100)의 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40)의 실시예들을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 6의 융착 돌기(30)의 융착 산(50)의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 9 내지 도 14는 도 1의 기판 세정용 노즐(100)의 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40)의 또 다른 다양한 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판 세정용 노즐(100)은, 융착 돌기(30) 또는 융착 돌기 수용부(40)를 따라 돌출되게 형성되어 초음파 융착 시 융착 돌기 수용부(40)의 바닥면 또는 융착 돌기(30)의 돌출면과 접촉되어 용융되는 융착 산(50)을 더 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 초음파 융착 시 융착 돌기(30) 하부 공간에 융착 돌기(30)가 용융된 용융액이 원활하게 차지 않아 특정 부위에 기공 발생하는 현상(Void 현상)이 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 기공이 주로 발생하는 부위와 대응되는 위치의 융착 돌기(30)에 융착 산(50)을 형성할 수 있다.
이때, 융착 산(50)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 필요한 접착 강도에 따라 다양한 크기의 삼각형 형상 또는 사다리꼴 형상의 단면을 가지고, 융착 돌기(30)의 궤적을 따라서 전체적으로 원호 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 융착 산(50)이 융착 돌기(30) 또는 융착 돌기 수용부(40)를 따라 파형(Wave form)으로 형성되어, 초음파 융착 시 융착 산(50)이 접촉되어 마찰되는 면적을 더욱 넓힘으로써, 기공이 발생하는 부위에 상기 용융액이 더욱 용이하게 찰 수 있도록 유도할 수 있다. 이외에도, 융착 산(50)은, 세정액 유로(C)의 형태 및 기판 세정용 노즐(100)의 형상에 구애받지 않고 초음파 융착이 용이하게 될 수 있는 다양한 단면 및 궤적을 가지는 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)보다 융착 산(50)이 먼저 융착 돌기 수용부(40)의 바닥면과 접촉하여 용융되어, 상기 기공이 주로 발생하는 부위부터 용융액이 차도록 상기 용융액의 흐름을 제어할 수 있다. 이에 따라, 초음파 융착 시 기공이 발생하지 않고 융착 돌기(30) 및 융착 산(50)이 용융 된 용융액이 접합면에 골고루 차도록 유도함으로써, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판 세정용 노즐(100)은, 초음파 융착 시 융착 산(50)이 용융되어 생성되는 용융액을 수용할 수 있도록, 융착 돌기 수용부(40) 또는 융착 돌기(30)를 따라 오목하게 형성되어 융착 산(50)의 일부분을 수용할 수 있는 융착 산 수용부(60)를 더 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 초음파 융착 시 융착 돌기(30) 하부 공간에 융착 돌기(30)가 용융된 용융액이 원활하게 차지 않아 특정 부위에 기공 발생하는 현상(Void 현상)이 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 기공이 주로 발생하는 부위와 대응되는 위치의 융착 돌기(30)에 융착 산(50) 및 융착 돌기 수용홈부(40)에 융착 산 수용부(60)를 형성할 수 있다.
따라서, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)보다 융착 산(50)이 먼저 융착 돌기 수용부(40)의 바닥면 및 융착 돌기 수용홈부(40)와 접촉하여 용융되어, 상기 기공이 주로 발생하는 부위에 형성된 융착 산 수용부(60)부터 용융액이 차도록 상기 용융액의 흐름을 제어할 수 있다. 이에 따라, 초음파 융착 시 기공이 발생하지 않고 융착 돌기(30) 및 융착 산(50)이 용융 된 용융액이 접합면에 골고루 차도록 유도함으로써, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다. 예컨대, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 접착제를 이용한 접합이나 종래의 초음파 융착으로 접합 시 세정액 유로(C) 내의 상기 세정액에 의한 압력으로 걸리는 내압을 약 4.5MPa까지만 수용할 수 있지만, 상술한 바와 같이, 융착 돌기(30)에 융착 산(50)을 형성한 상태에서 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)가 초음파 융착 결합 시에는 초음파 융착이 더욱 견고하게 이루어짐으로써, 세정액 유로(C) 내의 상기 세정액에 의한 압력으로 걸리는 내압을 10MPa까지 수용할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 융착 돌기(30)는, 단면이 사각 형상으로 돌출되게 형성되어, 내경면측에 제 1 돌기 모서리(31)와 외경면측에 제 2 돌기 모서리(32)가 형성되고, 융착 돌기 수용부(40)는, 단면이 융착 돌기(30)와 대응되는 사각 형상으로 오목하게 형성되어, 내경면측에 제 1 수용 모서리(41)와 외경면측에 제 2 수용 모서리(42)가 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 수용 모서리(41)는, 초음파 융착 시 제 1 돌기 모서리(31)가 순차적으로 접촉되어 용융될 수 있도록, 융착 돌기 수용부(40)의 바닥면을 기준으로 제 1 각도(A1)로 경사지게 형성되는 제 1 경사부(41a)가 형성되고, 제 2 수용 모서리(42)는, 초음파 융착 시 제 2 돌기 모서리(32)가 순차적으로 접촉되어 용융될 수 있도록, 융착 돌기 수용부(40)의 바닥면을 기준으로 제 2 각도(A2)로 경사지게 형성되는 제 2 경사부(42a)가 형성될 수 있다.
따라서, 제 1 경사부(41a)의 제 1 각도(A1)와 제 2 경사부(42a)의 제 2 각도(A2)가 동일한 각도로 형성되어, 초음파 융착 시 제 1 돌기 모서리(31)가 모서리 끝부분부터 제 1 경사부(41a)와 접촉되어 순차적으로 용융되고, 제 2 돌기 모서리(32)가 모서리 끝부분부터 제 2 경사부(42a)와 접촉되어 순차적으로 용융될 수 있다. 이에 따라, 융착 돌기 수용부(40)의 양측 모서리(41, 42)부터 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간으로 순차적으로 용융액이 차오르도록 상기 용융액의 흐름을 제어함으로써, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간에 기공이 발생하지 않도록 유도하여, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 융착 돌기 수용부(40)는, 초음파 융착 시 비대칭적으로 용융되어 제 1 수용 모서리(41) 또는 제 2 수용 모서리(42)부터 용융액이 채워질 수 있도록, 제 1 경사부(41a)의 제 1 각도(A1)와 제 2 경사부(42a)의 제 2 각도(A2)가 서로 다른 각도로 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 경사부(41a)의 제 1 각도(A1)가 제 2 경사부(42a)의 제 2 각도(A2) 보다 작은 각도로 형성되어, 초음파 융착 시 제 2 돌기 모서리(32)가 제 1 돌기 모서리(31) 보다 먼저 제 2 경사부(42a)와 접촉될 수 있다. 따라서, 초음파 융착 시 제 2 돌기 모서리(32)가 먼저 제 2 경사부(41a)와 접촉되어 순차적으로 용융되고, 이어서 제 1 돌기 모서리(31)가 제 1 경사부(41a)와 접촉되어 순차적으로 용융되도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 융착 돌기 수용부(40)의 양측 모서리(41, 42)중 일부분부터 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간으로 순차적으로 용융액이 차오르도록 상기 용융액의 흐름을 제어함으로써, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간에 기공이 발생하지 않도록 유도하여, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 융착 돌기(30)는, 초음파 융착 시 비대칭적으로 용융되어 제 1 수용 모서리(41) 또는 제 2 수용 모서리(42)부터 용융액이 채워질 수 있도록, 제 1 돌기 모서리(31) 및 제 2 돌기 모서리(32) 중 어느 하나에 융착 돌기(30)의 돌출면을 기준으로 경사지게 형성되는 제 3 경사부(31b)가 형성되고, 융착 돌기 수용부(40)는, 제 3 경사부(31a)와 순차적으로 접촉되어 용융될 수 있도록, 제 1 수용 모서리(41) 및 제 2 수용 모서리(42) 중 어느 하나에 단면이 사각 형상으로 돌출되게 형성되는 사각 돌출부(41b)가 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 돌기 모서리(31)에 상기 돌출면을 기준으로 경사지게 형성되는 제 3 경사부(31b)가 형성되고 제 1 수용 모서리(41)에 사각 돌출부(41b)가 형성되어, 초음파 융착 시 제 1 돌기 모서리(31)가 제 2 돌기 모서리(32) 보다 먼저 사각 돌출부(41b)와 접촉될 수 있다. 따라서, 초음파 융착 시 제 3 경사부(31b)가 형성된 제 1 돌기 모서리(31)가 먼저 사각 돌출부(41b)가 형성된 제 1 수용 모서리(41)와 접촉되어 순차적으로 용융되고, 이어서, 제 2 돌기 모서리(32)가 제 2 경사부(42a)와 접촉되어 순차적으로 용용되도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 융착 돌기 수용부(40)의 양측 모서리(41, 42)중 일부분부터 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간으로 순차적으로 용융액이 차오르도록 상기 용융액의 흐름을 제어함으로써, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간에 기공이 발생하지 않도록 유도하여, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 융착 돌기(30)는, 초음파 융착 시 비대칭적으로 용융되어 제 1 수용 모서리(41) 또는 제 2 수용 모서리(42)부터 용융액이 채워질 수 있도록, 제 1 돌기 모서리(31)가 제 1 몸체(10)의 일면으로부터 제 1 높이(H1)로 형성되고, 제 2 돌기 모서리(32)가 제 1 몸체(10)의 일면으로부터 제 1 높이(H1)와 다른 제 2 높이(H2)로 형성되어, 돌출면이 경사지게 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 돌기 모서리(31)가 제 2 돌기 모서리(32)의 제 2 높이 보다 낮은 제 1 높이(H1)로 형성되어, 초음파 융착 시 제 2 돌기 모서리(32)가 제 1 돌기 모서리(31) 보다 먼저 제 2 경사부(42a)와 접촉될 수 있다. 따라서, 초음파 융착 시 제 2 높이(H2)를 가지는 제 2 돌기 모서리(32)가 먼저 제 2 경사부(42a)와 접촉되어 순차적으로 용융되고, 이어서, 제 2 높이(H2) 보다 낮은 제 1 높이(H1)를 가지는 제 1 돌기 모서리(31)가 제 1 경사부(41a)와 접촉되어 순차적으로 용융되도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 융착 돌기 수용부(40)의 양측 모서리(41, 42)중 일부분부터 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간으로 순차적으로 용융액이 차오르도록 상기 용융액의 흐름을 제어함으로써, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간에 기공이 발생하지 않도록 유도하여, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 융착 돌기 수용부(40)는, 초음파 융착 시 비대칭적으로 용융되어 제 1 수용 모서리(41) 또는 제 2 수용 모서리(42)부터 용융액이 채워질 수 있도록, 제 1 수용 모서리(41)가 제 2 몸체(20)의 일면으로부터 제 1 깊이(D1)로 형성되고, 제 2 수용 모서리(42)가 제 2 몸체(20)의 일면으로부터 제 1 깊이(D1)와 다른 제 2 깊이(D2)로 형성되어, 바닥면이 경사지게 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 경사부(41a)가 형성된 제 1 수용 모서리(41)가 제 2 경사부(42a)가 형성된 제 2 수용 모서리(42)의 제 2 깊이(D2) 보다 낮은 제 1 깊이(D1)로 형성되어, 초음파 융착 시 제 1 돌기 모서리(31)가 제 2 돌기 모서리(32) 보다 먼저 제 1 경사부(41a)와 접촉될 수 있다. 따라서, 초음파 융착 시 제 1 돌기 모서리(31)가 먼저 제 1 경사부(41a)와 접촉되어 순차적으로 용융되고, 이어서, 제 2 돌기 모서리(32)가 제 2 경사부(42a)와 접촉되어 순차적으로 용융되도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 융착 돌기 수용부(40)의 양측 모서리(41, 42)중 일부분부터 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간으로 순차적으로 용융액이 차오르도록 상기 용융액의 흐름을 제어함으로써, 초음파 융착 시 융착 돌기(30)와 융착 돌기 수용부(40) 사이의 공간에 기공이 발생하지 않도록 유도하여, 초음파 융착을 더욱 용이하게 하고 접합력을 더욱 높이는 효과를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 여러 실시예에 따른 기판 세정용 노즐(100)은, 기판 세정용 노즐(100)을 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)로 별도로 나누어 제작 시, 각각의 몸체(10, 20)를 공업재료 및 구조재료로 사용되는 강도 높은 엔지니어링 플라스틱의 수지 재질로 형성함으로써, 기계 가공 또는 사출 성형으로 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로(C)를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 수지 재질을 사용함으로써, 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 나사 등과 같은 물리적 체결 방법이나 접착제와 같은 제 3의 물질을 이용한 접착 방법을 이용하지 않고 초음파 융착만으로 간단하고 견고하게 결합시킬 수 있다.
그러므로, 복잡하고 다양한 형태의 세정액 유로(C)를 강도 높은 몸체(10, 20)에 용이하게 형성함으로써 세정액 유로(C)에 고압의 상기 세정액을 원활하게 수용할 수 있으며, 이에 따라, 제 1 몸체(10)에 형성된 진동자에 의한 초음파 진동 발생 시 세정액 유로(C) 내부의 고압의 상기 세정액이 제 2 몸체(20)의 분사구(21)를 통해서 미세 액적으로 기판에 분사되어, 상기 기판의 미세패턴의 손상을 최소화하면서 상기 기판을 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 초음파 융착 시 다양한 형태의 융착 돌기(30) 및 융착 돌기 수용부(40)를 이용하여, 접착제와 같은 제 3의 물질을 배제하고 간단한 공정만으로 견고하게 수지 재질의 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)를 결합함으로써, 융착 부위의 고른 융착으로 인해 제 1 몸체(10)와 제 2 몸체(20)의 접착율이 98% 이상으로 고압에서 균일한 강도를 보일 수 있으며, 이에 따라, 기판 세정용 노즐(100)의 제작비용을 절감하고 몸체(10, 20)의 강도를 상승시켜 다양한 압력 범위에서 미세패턴을 가지는 기판을 용이하게 세정할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 몸체
20: 제 2 몸체
30: 융착 돌기
40: 융착 돌기 수용부
50: 융착 산
60: 융착 산 수용부
C: 세정액 유로
S: 세정액 분사면
100: 기판 세정용 노즐

Claims (5)

  1. 수지 재질로 형성되는 제 1, 2 몸체;
    기판을 세정하기 위한 세정액이 유동할 수 있도록 상기 제 1 몸체의 일 면 또는 상기 제 2 몸체의 일면 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 세정액 유로;
    상기 세정액을 공급할 수 있도록 상기 제 1 몸체의 타면으로부터 상기 세정액 유로까지 관통되게 상기 제1 몸체에 형성되는 세정액 공급구;
    상기 제 1 몸체에 형성되어 진동자를 수용하는 진동자 수용홈부;
    상기 세정액을 분사할 수 있도록 상기 세정액 유로로부터 세정액 분사면으로 관통되게 형성되고, 상기 세정액 유로를 따라 복수개가 형성되는 분사구;
    상기 제 1 몸체 또는 상기 제 2 몸체에 돌출되게 형성되는 융착 돌기;
    상기 융착 돌기를 수용할 수 있도록 상기 제 2 몸체 또는 상기 제 1 몸체에 형성되는 융착 돌기 수용부; 및
    상기 융착 돌기 또는 상기 융착 돌기 수용부를 따라 돌출되게 형성되어 초음파 융착 시 상기 융착 돌기 수용부의 바닥면 또는 상기 융착 돌기의 돌출면과 접촉되어 용융되는 융착 산;을 포함하되,
    상기 융착 돌기는 제 1 융착 단턱을 포함하고,
    상기 융착 돌기 수용부는 상기 제 1 융착 단턱을 수용하는 제 1 융착 줄홈부를 포함하고,
    상기 제 1 융착 단턱은 2개가 이격되어 구비되고, 상기 2개의 제 1 융착 단턱의 안쪽과 바깥쪽에는 상기 세정액 유로가 구비되고, 상기 제 1 융착 줄홈부는 2개가 이격되어 구비되어 상기 2개의 제 1 융착 줄홈부가 상기 2개의 제 1 융착 단턱 각각을 수용하고, 상기 2개의 제 1 융착 줄홈부의 안쪽과 바깥쪽에는 상기 세정액 유로가 구비되고, 상기 2개의 제 1 융착 단턱 사이 및 상기 2개의 제 1 융착 줄홈부 사이는 상기 세정액 유로가 되어,
    상기 제 1 몸체의 일면과 상기 제 2 몸체의 일면이 초음파 융착으로 결합되면, 상기 세정액은 상기 세정액 공급구를 통해 공급되어 상기 세정액 유로를 따라 유동 된 후 상기 복수개의 분사구를 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 융착 돌기는, 상기 제 1 융착 단턱을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 2 융착 단턱을 더 포함하고,
    상기 융착 돌기 수용부는, 상기 제 2 융착 단턱을 수용할 수 있도록 상기 제 2 몸체 또는 상기 제 1 몸체에 상기 세정액 유로를 따라 상기 제 2 융착 단턱과 대응되는 형상으로 형성되는 제 2 융착 줄홈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 노즐.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    초음파 융착 시 상기 융착 산이 용융되어 생성되는 용융액을 수용할 수 있도록, 상기 융착 돌기 수용부 또는 상기 융착 돌기를 따라 오목하게 형성되어 상기 융착 산의 일부분을 수용할 수 있는 융착 산 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 노즐.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 재질은,
    PEEK, POK, PPS, PCTFE 및 PFA 재질 중 어느 하나의 엔지니어링 플라스틱(Engineering plastics)인 것을 특징으로 하는 기판 세정용 노즐.
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