KR100886366B1 - 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 스핀 프로세서에 관한 것으로 보다 구체적으로는 마이크로 스핀 프로세서 내부에 항상 신선한 여과된 공기를 공급하는 공기 제어 장치와 소형 바이오 칩을 회전시켜 세정 및 건조를 실행하는 바이오 칩 스핀 장치와 세정 시 필요한 화합물을 분주하는 화합물 분주 팔과 세정 및 건조에 사용된 화합물 및 기체를 배기 배수하는 화합물 배기 배수 장치와 바이오 칩 스핀 장치에 회전력을 공급하는 모터 및 구동용 회전 운동 장치로 구성되는 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치에 관한 것이다.

스피너, 바이오 칩, 화합물 분주, 화합물 배수

Description

소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치{Apparatus with Micro Spin Processor for cleaning and drying a small-sized bio-chip}

본 발명은 마이크로 스핀 프로세서에 관한 것으로 보다 구체적으로는 마이크로 스핀 프로세서 내부에 항상 신선한 여과된 공기를 공급하는 공기 제어 장치와 소형 바이오 칩을 회전시켜 세정 및 건조를 실행하는 바이오 칩 스핀 장치와 세정 시 필요한 화합물을 분주하는 화합물 분주 팔과 세정 및 건조에 사용된 화합물 및 기체를 배기 배수하는 화합물 배기 배수 장치와 바이오 칩 스핀 장치에 회전력을 공급하는 모터 및 구동용 회전 운동 장치로 구성되는 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치에 관한 것이다.

소형 바이오 칩은 그 크기가 수 mm부터 수십 mm이며 재질은 투명한 석영 및 플라스틱 화합물로 구성되며 소형 바이오 칩 내부에 구현하고자 하는 기능을 달성하기 위한 각종 채널 (channel)및 방 (room)으로 구성된다. 종래의 소형 바이오 칩의 생산 공정은 낱개의 소형 바이오 칩을 일일이 가공하는 방식이 아니라 다수의 소형 바이오 칩이 함유된 바이오 칩 원판을 가공한 후 절개하여 한 개의 바이오 칩 을 생산하고 있다. 또한 소형 바이오 칩의 생산 공정 중 가장 많은 가공 빈도를 차지하는 세정 및 건조 공정도 소형 바이오 칩의 대량 생산에 따른 대량 생산 용 소형 바이오 칩 세정 및 건조 장치만 있을 뿐 소형 바이오 칩의 개발 과정에 필요한 낱개의 바이오 칩 세정 및 건조에는 적합하지 않은 문제점이 존재하고 있다.

따라서 이러한 종래의 대량 생산용 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서의 문제점이 해결되는 새로운 낱개의 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서에 대한 당 업계의 요구가 다수 존재했다.

기존의 반도체 웨이퍼 등의 피도포체를 회전하여 도포액을 도포한 후 배출하는 장치로서는 기존의 레지스트 회전도포장치가 이용되고 있다. 이는 낱장의 웨이퍼를 세정, 식각, 건조까지 하는 공정에 사용되는 장비인 Single Wafer Spin Processor가 대표적이다.

이 도포장치는 반도체 웨이퍼를 수평으로 유지하여 그것을 고속회전하는 회전유지수단으로서의 회전척(spin chuck)과, 반도체 웨이퍼상에 도포액으로서 레지스트액을 방울져서 떨어지게 하는 레지스트 공급노즐과, 회전척상의 반도체 웨이퍼를 포위하도록 설치된 용기 등의 구조로서 구성되어 있다.

레지스트 공급노즐로부터 반도체 웨이퍼상에 방울져서 떨어지는 레지스트액은, 회전척의 고속회전에 의하여 반도체 웨이퍼상에 균일하게 도포되며, 나머지 레지스트액은 반도체 웨이퍼의 주변방향으로 흩날리어 반도체 웨이퍼를 포위하도록 설치된 용기의 벽면에 부착된다. 따라서, 이를 정기적으로 해체하여 부착물을 세정하여 제거하는 일이 행해지고 있으며 이러한 작업은 매우 까다롭고 시간이 많이 소요된다.

또한, 기존의 Single Wafer Spin Processor는 중공 모터(center- holed motor)를 이용하는 구조로서, 그 구조 및 제작비용에 있어 높은 단가가 요구되고 있다. 반도체공정과 같은 대규모의 공정에서는 높은 투자비를 투입해도 이윤이 발생하나, 대량 생산용 장치가 아니라 bio-chip의 development stage에서 prototype 의 세정 및 건조용으로 개발하는데 이용하는 것은 문제가 있다. 따라서, 되도록이면 간단하고 값싸게 제작하여야만 한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 외부의 공기를 하우징(13)의 내부에 공급하는 흡입 장치와, 상기 하우징의 내부에 위치하며 대상체를 회전시키는 회전유지수단(15)과, 상기 회전유지수단(15)을 회전운동시키는 제1 풀리 벨트 장치와, 상기 제1 풀리 벨트 장치와 풀리 연결 벨트로 연결되어 상기 제1 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 제2 풀리 벨트 장치와, 상기 제2 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 구동 모터(26)와, 상기 대상체에 화합물을 공급하는 화합물 분주팔(14)과, 상기 화합물을 배수하기 위해 상기 회전유지수단과 연결되어 있는 배수 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서는 중공 모터 등 고가의 장치를 사용하지 않고 기존의 모터와 연결되는 풀리 및 벨트 장치를 이용하여 소형 바이오 칩의 세정 및 건조에 필요한 회전 구동을 얻을 수 있어 그 구조가 경제적이면서도 간단하다.

둘째, 본 발명의 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서는 외부의 공기를 밀폐된 공간에서 여과, 조절, 흡입 및 배기하여 소형 바이오 칩의 세정 및 건조를 효과적으로 달성할 수 있다.

본 발명에 의한 소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치는 외부의 공기를 하우징(13)의 내부에 공급하는 흡입 장치와, 상기 하우징의 내부에 위치하며 대상체를 회전시키는 회전유지수단(15)과, 상기 회전유지수단(15)을 회전운동시키는 제1 풀리 벨트 장치와, 상기 제1 풀리 벨트 장치와 풀리 연결 벨트(28)로 연결되어 상기 제1 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 제2 풀리 벨트 장치와, 상기 제2 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 구동 모터(26)와, 상기 대상체에 화합물을 공급하는 화합물 분주팔(14)과, 상기 화합물을 배수하기 위해 상기 회전유지수단과 연결되어 있는 배수 장치로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하며, 본 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 외관의 사시도를, 도 2는 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 사시도를 나타낸다.

상술한 본 발명을 달성하기 위하여, 본 발명은 전체적으로 장치의 틀을 유지하고 외부와 공간적으로 차단시켜주는 하우징(13)과 하우징의 상단에 위치하여 외 부의 공기를 여과시켜주는 기능을 하는 에어 필터 유닛(11)과 에어 필터 유닛에서 여과된 공기를 하우징 내부에 공급하여 주는 기능을 하는 흡입 팬(12)과 대상체를 세정 및 건조하기 위하여 회전 시켜주는 회정유지수단(15)과 회전유지수단(15)에 장착된 대상체에 세정 시 필요한 각종 화합물을 분주하여 주는 화합물 분주 팔(14)과 상기 회전유지수단(15)을 회전운동시키는 제1 풀리 벨트 장치와, 상기 제1 풀리 벨트 장치와 풀리 연결 벨트로 연결되어 상기 제1 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 제2 풀리 벨트 장치와, 상기 제2 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 구동 모터(26)와, 상기 대상체에 화합물을 공급하는 화합물 분주팔(14)과, 상기 화합물을 배수하기 위해 상기 회전유지수단과 연결되어 있는 배수 장치로 구성된다.

본 발명에 사용되는 대상체는, 반도체 웨이퍼, 프린트 기판, LCD 기판 등이 될 수 있으나, 바람직하게는 직경이 1인치 이하의 소형 bio-chip이 적합하다. 상기 대상체는 상기 회전유지수단의 상단에 위치하게 된다. 본 발명은 대상체를 세정, 식각, 건조하는 것으로서 상기 대상체는 초정밀 전자 부품에 이용되는 것이므로 본 발명은 하우징에 의해 외부와의 차단을 통해 오염물질을 유입을 방지하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 정면도를, 도 4는 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 우측면도를 나타낸다.

상기 화합물 분주 팔(14)은 다수의 화합물을 좁고 긴 관을 통하여 회전유지수단(15)에 위치한 대상체에 공급하는데, 화합물 분주 팔과 연결된 모터(도면에는 설시하지 않음)에 의하여 그 구동이 제어된다.

상기 화합물 분주 팔은(14)은 상기 회전유지수단의 바로 위에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 위치에서 상기 대상체에 화합물을 분주하게 된다. 상기 화합물 분주 팔은 고정되는 것일 수도 있으나, 대상체의 위치에 따라 전후방향, 좌우방향으로 이동가능하게 형성하는 것도 가능하다.

상기 회전유지수단(15)의 형상은 도 5에 자세하게 도시되어 있다. 상기 회전유지수단(15)은 직경상으로 바깥쪽보다 안쪽이 깊게 패인 구조의 두께를 가진 원형 디스크 형상이며, 깊게 패인 중앙부에는 상기 분주된 화합물을 배수하기 위한 목적으로 토출구멍(15a)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 대상체에 분주된 화합물은 상기 회전유지수단의 고속회전에 수반하는 원심력에 의하여 상기 회전유지수단의 바깥쪽으로 모이게 되고, 회전 공정시 화합물의 튀김현상이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 튀김 현상을 방지하기 위해 상기 회전유지수단의 바깥쪽의 에지부(edge)(15b)를 소정의 높이를 가진 형상으로 만드는 것도 가능하다.

상기 회전유지수단이 정지하는 경우에는 바깥쪽에 위치한 화합물이 경사방향에 따라 중심부로 흘러가게 되고 토출구멍(15a)으로 토출하게 된다. 따라서, 별도의 부가 공정없이도 신속하게 화합물을 세정, 제거할 수 있다.

상기 회전유지수단(15)은 상기 배수 장치와 연결되는데, 상기 회전유지수단의 토출구멍(15a)과 상기 배수 장치가 밀착연결되어 화합물의 배수 작용을 수행한다. 상기 배수 장치는 상기 회전유지수단과 연결되는 중공(hollow)의 긴 형상의 화합물 배수 연결통(21)과, 상기 화합물 배수 연결통과 연결되고 상기 장치의 외부로 화합물을 배출하는 화합물 배수통(25)으로 구성되어 있다.

상기 화합물 배수 연결통(21)은 높은 강성을 가진 재료인 것이 바람직하며, 상기 제1 풀리 벨트 장치와 고정되어 회전운동을 수행하게 된다. 따라서, 제1 회전 운동용 풀리(22)와 상기 제1 회전 운동용 풀리(22)를 지지하는 하나 이상의 베어링 구조체(16, 17)와 연결되는 구조가 바람직하다.

상기 제1 풀리 벨트 장치는 제1 회전 운동용 풀리(22)와 상기 제1 회전 운동용 풀리(22)를 지지하는 하나 이상의 제1 베어링 구조체(16, 17)로 구성되어 있는 것이 바람직하며, 상기 제2 풀리 벨트 장치는 상기 구동 모터(26)와 연결되어 있는 제2 회전 운동용 풀리(23)와, 상기 구동 모터와 상기 제2 회전 운동용 풀리를 연결하고 지지하는 제2 베어링 구조체(24)로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 구동 모터로부터 발생한 구동력을 제2 베어링 구조체(24)에 의하여 연결된 제2 회전 운동용 풀리(23)에 전달하고, 이를 풀리 연결 벨트(28)에 의해 연결된 제1 회전 운동용 풀리(22)에 다시 전달하게 된다. 다시 이와 연결된 회전유지수단(15)에 구동력이 전달되어 회전운동을 발생시키게 된다.

즉, 제1 베어링 구조체(16, 17)은 화합물 배수 연결통을 지지하는 기능을 수행한다. 제1 베어링 구조체의 사이에는 제1 회전 운동용 풀리가 위치하며, 상기 제1 회전 운동용 풀리와 구동 모터 및 제2 회전 운동용 풀리와 벨트를 이용해서 상기 화합물 배수 연결통을 구동하는 구조이다.

상기 제1 회전 운동용 풀리(22)의 직경이 상기 제2 회전운동용 풀리(23)의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 본 공정 대상인 대상체의 예인 바이오 칩은 무게가 많이 나가지 않고 또한 제1 베어링 구조체를 사용하였기에 가속비를 높이기 위함이다. 회전유지수단에서 회전운동시키는 대상체가 무게가 많이 나가거나 아니면 회전유지수단의 회전축의 지지가 불안하면 본 구조처럼 장치를 디자인하기 힘든 반면 본 장치는 매우 가벼운 바이오 칩이 그 대상이기에 본 구조가 가능하다.

일반적으로 반도체 공정용 회전 프로세서 장치의 경우에는 제1 및 제2 회전 운동용 풀리를 사용하지 않고, 중공 모터를 사용하여 회전유지수단의 회전운동을 발생시킨다. 그러나, 본 발명은 고가의 중공모터를 사용하지 않고, 중공축을 이용하여 중공축 밖에 풀리를 부착하여 모터와 풀리 벨트를 이용하여 회전유지수단의 회전운동을 발생시켜 경제적으로 큰 이점이 있다.

하우징 외부에 있는 외부 공기는 흡입 팬(12)에 의하여 하우징 내부로 흡입이 되는데 있어서, 에어 필터 유닛(11)에 의하여 미세 먼지 등 세정 및 건조에 악영향을 미치는 인자들이 여과가 되는 것이 바람직하다. 상기 에어 필터 유닛은 촘촘한 그물형상과 다공성 물질을 결합한 것이 한 예가 될 수 있다.

따라서, 상기 흡입 장치는 외부의 공기를 여과시켜주는 기능을 하는 에어 필터 유닛(11)과 상기 에어 필터 유닛에서 여과된 공기를 하우징의 내부에 강제로 공급시켜주는 기능을 하는 흡입 팬(12)으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 흡입된 공기는 하우징의 내부로 유입된 후 회전유지수단 가운데 형성된 토출구멍(15a)를 통하여 화합물 배수 연결통(21)과 화합물 배수 통(25)를 따라서 하우징의 외부로 배기된다. 상기 흡입 팬은 외부의 공기를 내부로 강제로 유입시키기 위한 것으로 일반적으로는 회전날개와 회전 모터로 구성된다. 이는 당업자에게 자명한 것으로서 별도로 도면에 표시하지는 않았다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 구조의 이해를 돕기 위해 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 단면도를 도시하고 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 외관의 사시도.

도 2는 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 사시도.

도 3은 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 정면도.

도 4는 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 우측면도.

도 5는 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 회전유지수단을 포함하는 일부 사시도.

도 6은 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 단면도.

도 7은 본 발명의 마이크로 스핀 프로세서 장치의 내부 구조의 단면도.

Claims (6)

1. 외부의 공기를 하우징의 내부에 공급하는 흡입 장치와, 상기 하우징의 내부에 위치하며 대상체를 회전시키는 회전유지수단과, 상기 회전유지수단을 회전운동시키는 제1 풀리 벨트 장치와, 상기 제1 풀리 벨트 장치와 풀리 연결 벨트로 연결되어 상기 제1 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 제2 풀리 벨트 장치와, 상기 제2 풀리 벨트 장치에 구동력을 전달하는 구동 모터와, 상기 대상체에 화합물을 공급하는 화합물 분주팔과, 상기 화합물을 배수하기 위해 상기 회전유지수단과 연결되어 있는 배수 장치로 구성된,

   소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전유지수단은 직경상으로 바깥쪽보다 안쪽이 깊게 패인 구조의 두께를 가진 원형 디스크 형상이며, 깊게 패인 중앙부에는 상기 분주된 화합물을 배수하기 위한 목적으로 토출구멍이 형성된,

   소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 풀리 벨트 장치는 제1 회전 운동용 풀리와 상기 제1 회전 운동용 풀리를 지지하는 하나 이상의 제1 베어링 구조체로 구성되어 있는,

   소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 풀리 벨트 장치는 상기 구동 모터와 연결되어 있는 제2 회전 운동용 풀리와, 상기 구동 모터와 상기 제2 회전 운동용 풀리를 연결하고 지지하는 제2 베어링 구조체로 구성되어 있는,

   소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 흡입 장치는 외부의 공기를 여과시켜주는 기능을 하는 에어 필터 유닛과 상기 에어 필터 유닛에서 여과된 공기를 하우징의 내부에 강제로 공급시켜주는 기능을 하는 흡입 팬으로 구성되어 있는,

   소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 배수 장치는 상기 회전유지수단과 연결되는 중공(hollow)의 긴 형상의 화합물 배수 연결통과, 상기 화합물 배수 연결통과 연결되고 상기 장치의 외부로 화합물을 배출하는 화합물 배수통으로 구성되어 있는,

   소형 바이오 칩 세정 및 건조용 마이크로 스핀 프로세서 장치.

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