KR101342147B1 - 세정액 공급장치 - Google Patents

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KR101342147B1
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박환서
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주식회사 디엠에스
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Abstract

세정액 공급장치가 개시된다.
이러한 세정액 공급장치는, 혼합공간 및 상기 혼합공간에 연결된 유입구, 배출구 및 배기구를 구비하고, 상기 혼합공간 내에서 싸이클론 기류에 의한 혼합 분위기로 세정액 중에 이산화탄소를 녹여서 비저항을 낮출 수 있도록 형성된 혼합부와, 상기 유입구와 연결되어 세정액 및 이산화탄소를 상기 혼합공간으로 공급하기 위한 유입관과, 상기 배출구과 연결되어 상기 혼합공간에서 비저항이 낮아진 세정액을 외부로 배출하기 위한 배출관 그리고, 상기 혼합부의 상기 혼합공간 내에서 싸이클론 기류의 흐름을 제한하면서 상기 배출구 측으로 세정액 중에 기포가 포함된 상태로 배출되는 것을 억제할 수 있도록 형성된 배출제어수단을 포함한다.

Description

세정액 공급장치{Apparatus for supplying cleaning solution}
본 발명은 기판의 제조 공정에 사용하는 세정액 공급장치에 관한 것이다.
평판표시소자용 기판 제조를 위한 포토리소그라피(photolithography) 작업은 크게 포토공정과 에칭공정이 있으며, 이 공정들은 예를 들어, 현상액이나 에칭액, 박리액 등과 같은 각종 약액을 이용하여 기판을 처리하는 방식으로 진행된다.
이러한 작업공정 중에는, 각 공정에 사용된 약액을 기판으로부터 제거하는 세정공정이 있으며, 주로 세정액 공급장치의 펌핑에 의해 디아이 워터(DIW: DEIONIZE WATER)와 같은 세정액을 세정장치의 샤워노즐 측에 공급하는 방식으로 진행된다.
특히, 상기 세정액 공급장치는, 세정액 즉, 디아이 워터의 비저항(resistivity)을 대폭 낮춰서 기판 세정에 적합한 상태로 세정장치 측에 공급할 수 있어야 하며, 이를 위하여 세정액의 공급라인 내에서 세정액 중에 이산화탄소(CO2)를 혼합 분위기로 녹여서 비저항이 대략 17MΩ에서 0.1MΩ으로 대폭 낮춰진 상태로 공급되도록 하고 있다.
이때, 이산화탄소가 세정액 중에 완전히 녹지 못하고 일부가 기포 상태로 세정액과 함께 공급되면 펌프의 심각한 손상을 초래할 수 있으므로 비저항이 낮아진 세정액 중에 기포가 포함되지 않도록 공급하는 것이 중요하다.
이와 같이 혼합 분위기에서 기포를 제거한 상태로 액체를 공급할 수 있는 구조로는 싸이클론 방식을 이용한 혼합 분리 구조가 사용될 수 있으며, 특허 등록 제10-1141837호가 있다.
하지만, 상기 특허 등록 제10-1141837호에 제시된 싸이클론 분리기는, 분리기 내부공간에 단순하게 싸이클론 기류를 형성하여 액체 및 기체를 분리하는 구조이므로 액체 중에 기체 포함된 상태로 배출되는 것을 효과적으로 억제하기에는 한계가 있다.
즉, 상기 싸이클론 분리기는 액체 중에 기체가 포함된 상태로 배출되는 것을 억제할 수 있는 구조나 수단을 일체 구비하고 있지 않으므로 이러한 싸이클론 분리기를 세정액 공급장치에 적용하면 자칫 세정액 중에 이산화탄소 기포가 포함된 상태로 공급될 수 있으므로 만족할 만한 작동 신뢰도 및 안정성을 기대할 수 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은, 특히 싸이클론 기류를 이용한 혼합 공급 방식에 의해 비저항(resistivity)을 낮추고 기포 배출을 억제할 수 있는 상태로 세정액을 공급할 수 있는 세정액 공급장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
혼합공간 및 상기 혼합공간에 연결된 유입구, 배출구 및 배기구를 구비하고, 상기 혼합공간 내에서 싸이클론 기류에 의한 혼합 분위기로 세정액 중에 이산화탄소를 녹여서 비저항을 낮출 수 있도록 형성된 혼합부;
상기 유입구와 연결되어 세정액 및 이산화탄소를 상기 혼합공간으로 공급하기 위한 유입관;
상기 배출구과 연결되어 상기 혼합공간에서 비저항이 낮아진 세정액을 외부로 배출하기 위한 배출관;
상기 혼합부의 상기 혼합공간 내에서 싸이클론 기류의 흐름을 제한하면서 상기 배출구 측으로 세정액 중에 기포가 포함된 상태로 배출되는 것을 억제할 수 있도록 형성된 배출제어수단;
을 포함하는 세정액 공급장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은, 혼합부 내에서 싸이클론 기류에 의한 혼합 방식으로 세정액 중에 이산화탄소를 녹여서 세정액의 비저항을 낮춘 상태로 공급할 수 있으며, 특히 세정액 중에 일부 이산화탄소 기포가 포함된 상태로 공급되는 것을 억제할 수 있는 배출제어수단을 구비하여 세정액 중에 이산화탄소 기포가 포함된 상태로 공급되면서 발생할 수 있는 문제들을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 세정액 공급장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 세정액 공급장치의 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 세정액 공급장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 5는 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들로서, 도면 부호 2는 혼합부를 지칭하고, 도면부호 4는 유입관, 도면부호 6은 배출관을 지칭한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 세정액 공급장치는, 도 1에서와 같이 기판(G)의 세정 작업에 사용하는 세정장치(M)와 대응하도록 상기 배출관(6)이 설치되어 펌프(8)의 펌핑에 의해 세정장치(M)의 샤워노즐(M1) 측으로 비저항이 낮아진 상태의 세정액(W)을 공급할 수 있도록 설치될 수 있다.
상기 혼합부(2)는 내부에 혼합공간(A)을 구비하고, 도 2에서와 같이 상,하 방향으로 연장된 원통형의 타입으로 형성될 수 있다.
상기 혼합부(2)의 재질은 내구성 및 내부식성이 우수한 합성수지나 금속 중에서 사용할 수 있다.
상기 혼합부(2)는 도 2를 기준으로 할 때 상부에 유입구(I)가 형성되고, 하부에 배출구(O)가 형성되며, 상기 유입구(I) 및 상기 배출구(O)는 상기 혼합공간(A)과 연통된 상태로 형성된다.
상기 유입구(I) 및 상기 배출구(O)는 상기 혼합공간(A) 상부에서 하부를 향하는 흐름의 싸이클론 기류를 용이하게 형성할 수 있도록 도 2 및 도 4에서와 같이 상기 혼합부(2)의 상,하부 외부면 상에 형성될 수 있다.
특히, 상기 유입구(I)는 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 혼합공간(A) 내부로 세정액(W1) 및 이산화탄소(W2)가 각각 유입될 수 있도록 형성된 제1 유입구(I1) 및 제2 유입구(I2)를 포함한다.
그리고, 상기 혼합공간(A)은, 도 2에서와 같이 상부의 유입구(I) 측에서 하부의 배출구(O) 측을 향하여 연장될 때 폭이 점차 좁아지는 공간 구조를 갖도록 형성할 수 있다.
그러면, 상기 혼합공간(A) 내부에 싸이클론 기류가 형성될 때, 특히 유량의 변화에 따라 좌,우 방향으로 흔들리지 않는 안정적인 기류 흐름을 유지할 수 있는 공간 분위기를 제공할 수 있다.
상기 혼합부(2)의 상부에는 배기구(V)가 형성된다. 상기 배기구(V)는 상기 혼합공간(A)에서 싸이클론 기류에 의해 세정액(W1) 및 이산화탄소(W2)의 혼합이 이루어질 때 이산화탄소(W2)가 기포(W3) 상태로 배기되는 통로 역할을 한다.
상기 유입관(4) 및 상기 배출관(6)은 상기 혼합부(2)와 대응하도록 연결된 상태로 제공된다.
상기 유입관(4)은 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A)으로 세정액(W1) 및 이산화탄소(W2)를 각각 공급할 수 있도록 상기 유입구(I)와 연결된다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 유입관(4)은 세정액(W1)이 담겨지는 액체탱크(T1)와 상기 제1 유입구(I1)를 연결하고, 이산화탄소(W2)가 담겨진 기체탱크(T2)와 상기 제2 유입구(I2)를 연결하는 상태로 설치된다.
그리고, 상기 배출관(6)은 상기 혼합부(2)의 상기 배출구(O)와 펌프(8) 사이를 연결하는 상태로 설치된다.
상기 배출관(6)은 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A)을 통과하여 비저항이 낮아진 세정액(W)이 상기 배출구(O)를 통해서 상기 펌프(8) 측으로 공급될 수 있는 통로 역할을 한다.
상기 펌프(8)는 유입포트(P1) 및 배출포트(P2)를 각각 구비하고, 펌핑에 의해 세정액(W)을 일정 압력으로 공급할 수 있는 유체 펌프 중에서 사용할 수 있다.
상기 펌프(8)의 상기 유입포트(P1)는 상기 배출관(6)과 연결되고, 상기 배출포트(P2)는 세정장치(M)의 샤워 노즐(M1)과 관체로 연결된 상태로 형성될 수 있다.
즉, 본 발명은, 상기 유입관(4)을 통해 상기 혼합부(2) 내로 각각 유입된 세정액(W1) 및 이산화탄소(W2)를 싸이클론 기류에 의한 혼합 분위기로 혼합하여 비저항을 대폭 낮춘 상태의 세정액(W)을 상기 배출관(6) 및 상기 펌프(8)를 통해서 상기 세정장치(M)의 샤워노즐(M1) 측에 공급할 수 있도록 형성된다.
그리고, 도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 유입구(I)는, 미세유입부(Q)를 더 포함할 수 있다.
상기 미세유입부(Q)는, 미세유입관(Q1)을 구비하고, 상기 유입관(4)의 이산화탄소(W2)가 상기 미세유입관(Q1)을 통해서 상기 제2 유입구(I2) 측으로 공급될 수 있도록 형성된다.
상기 미세유입부(Q)는 상기 제2 유입구(I2) 및 상기 유입관(4)을 연통 상태로 연결할 수 있는 연결 컨넥터 타입으로 형성될 수 있으며,끼움 결합에 의해 탈,부착이 가능하게 설치될 수 있다.
상기 미세유입관(Q1)은, 상기 제2 유입구(I2)의 유로보다 크기가 작은 미세 유로를 구비한 니들(needle) 타입으로 형성될 수 있다.
상기한 미세유입부(Q)의 구조에 의하면, 니들 타입의 미세유입관(Q1)을 통해서 세정액(W1)의 비저항을 적절하게 낮출 수 있는 미소량의 이산화탄소(W2)만 상기 제2 유입구(I2) 측에 유입되도록 할 수 있다.
그러므로, 이산화탄소(W2)의 과다 공급에 의해 세정액(W1)의 비저항이 비정상으로 낮아지는 현상을 방지할 수 있고, 상기 혼합공간(A) 내부에 싸이클론 기류가 형성될 때 세정액(W1)이 상기 제2 유입구(I2) 측으로 역류하는 현상도 억제할 수 있다.
특히, 상기와 같이 미세유입부(Q) 즉, 니들 타입의 미세유입관(Q1)을 탈,부착 가능하게 설치하여 미소량의 이산화탄소(W2)가 유입되도록 유로를 형성하는 구조 및 방식은, 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 유입관(4) 또는 유입구(I) 내에 미세 유로를 직접 형성하는 구조와 비교할 때 제작이 용이하고, 특히 미세유로가 막히는 현상이 발생하더라도 유지보수를 간편하게 진행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 세정액 공급장치는, 배출제어수단(10)을 포함한다.
상기 배출제어수단(10)은, 상기 혼합부(2)에서 펌프(8) 측으로 공급되는 세정액(W) 중에 이산화탄소(W2)가 기포(W3) 상태로 공급되는 것을 억제할 수 있도록 형성된다.
특히 상기 배출제어수단(10)은, 배출제어구(B)를 구비하여 상기 혼합부(2)의 내측에서 싸이클론 기류의 흐름 상태를 제한하는 방식으로 기포(W3) 배출을 억제할 수 있도록 형성된다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 배출제어구(B)는, 상부에 제어면(C)을 구비하고, 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A) 둘레와 대응하는 원통 타입으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배출제어구(B)는 상기 혼합공간(A)의 배출구(O)와 대응하는 하부 측에서 상기 제어면(C)이 위쪽을 향하는 상태로 배치될 수 있다.
이때, 상기 제어면(C)은 상기 혼합부(2)의 상기 배기구(V)와 대응하는 지점에 위치하도록 셋팅된다.
또한, 상기 배출제어구(B)는, 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A) 하부에 배치될 때 도 2에서와 같이 상기 제어면(C)이 상기 배출구(O) 보다 위쪽에 위치될 수 있는 높이를 갖도록 형성된다.
그러면, 도 2에서와 같이 상기 혼합부(2)의 혼합공간(A) 내부에 형성되는 싸이클론 기류의 중심부 끝단(공기 기둥)이 아래쪽의 배출구(O) 측을 향하여 연장되지 않도록 상기 제어면(C)으로 막아서 제한할 수 있다.
그리고, 상기 제어면(C)은 싸이클론 기류의 중심부 끝단(공기 기둥)을 막아서 세정액(W1) 중에 녹아들지 못한 이산화탄소(W2)가 도 2에서와 같이 기포(W3) 상태로 위쪽의 배기구(V)를 향하여 배기될 수 있는 흐름을 갖도록 유도하는 역할도 한다.
그리고, 상기 배출제어구(B)는 도 2에서와 같이 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A) 둘레보다 작은 크기의 둘레를 갖도록 형성된다.
그러면, 상기 혼합공간(A)의 하부에 상기 배출제어구(B)가 배치될 때, 상기 배출제어구(B)의 외부둘레와 상기 혼합공간(A)의 내벽 사이에 상기 배출구(O) 쪽으로 세정액(W)의 배출이 가능한 틈새가 형성될 수 있다.
상기 배출제어구(B)는 내구성 및 내부식성이 우수한 합성수지나 금속을 사용할 수 있으며, 도면에는 나타내지 않았지만 볼트와 같은 체결부재 또는 끼움 결합 등에 의한 고정 방식으로 상기 혼합공간(A)의 바닥면 측에 안정적으로 고정 배치된 상태로 제공될 수 있다.
그리고, 상기 배출제어구(B)는 상기 제어면(C)의 높낮이 조절이 가능하도록 위치조절부(12)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 위치조절부(12)는 나사 결합에 의한 조작 방식으로 상기 배출제어구(B)의 상기 제어면(C) 높낮이를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배출제어구(B)는 도 2에서와 같이 상부파트(B1) 및 하부파트(B2)로 나뉘어지고, 상기 상부파트(B1)와 하부파트(B2)는 상기 위치조절부(12)의 암,수나사부에 의해 나사 결합 상태로 연결 형성될 수 있다.
그러면, 상기 배출제어구(B)의 상부파트(B1)를 정,역 회전 조작하는 방식으로 상기 제어면(C)의 높낮이를 적절하게 조절 및 셋팅할 수 있다.
예를 들어, 도 5에서와 같이 상기 배출제어구(B)의 상부파트(B1)를 정,역 방향으로 돌리면, 상기 위치조절부(12)의 나사부에 의해 상기 제어면(C)이 상,하 방향으로 움직이면서 높낮이가 조절될 수 있다.
그리고, 상기 위치조절부(12)는 나사부 구조 이외에도 간단한 조작으로 상기 제어면(C)의 높낮이를 조절할 수 있는 다양한 위치 조절 구조로 제공될 수도 있고, 별도의 구동원(예: 모터, 실린더)에 의해 작동이 이루어지도록 형성될 수도 있다.
이와 같이 위치조절부(12)를 구비한 배출제어구(B)의 구조에 의하면, 작업 환경 및 요구되는 작업 여건에 따라 상기 제어면(C)을 높낮이 위치를 적절하게 조절할 수 있으므로 상기 제어면(C)이 비(非) 조절형으로 이루어진 구조와 비교할 때 한층 향상된 작업 호환성 및 편의성을 확보할 수 있다.
상기한 구조로 이루어지는 본 발명의 일실시 예에 따른 세정액 공급장치는, 도 2에서와 같이 상기 혼합부(2) 내부로 세정액(W1) 및 이산화탄소(W2)를 각각 공급하면, 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A) 상부에서 하부를 향하는 상태로 싸이클론 기류에 의한 혼합 분위기가 형성된다.
그러면, 상기 세정액(W1) 중에 상기 이산화탄소(W2)가 녹아드는 상태로 혼합되면서 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A) 내벽을 따라 나선 모양으로 흘러내리면서 비저항이 대폭 낮아진 상태의 세정액(W)이 상기 배출구(O) 측으로 배출될 수 있다.
그리고, 비저항이 낮아진 세정액(W)은 상기 배출관(6) 및 상기 펌프(8)를 통해 세정장치(M) 측에 기판(G) 세정이 가능하게 공급될 수 있다.
이때, 상기 혼합부(2)의 내측에는 상기 배출제어수단(10)이 제공되어 상기 세정액(W1) 중에 녹아들지 못한 이산화탄소(W2)가 기포(W3) 상태로 상기 혼합부(2)의 배기구(V)를 통해 원활하게 배기되도록 할 수 있다.
즉, 상기 배출제어수단(10)의 상기 배출제어구(B)는, 상기 혼합부(2)의 상기 혼합공간(A) 내부에 형성된 싸이클론 기류의 중심부(공기 기둥) 끝단을 상기 제어면(C)으로 막는 상태로 설치되므로 상기 제어면(C)의 차단 동작에 의해 도2 및 도 5에서와 같이 기포(W3)가 위로 이동되는 흐름을 형성하면서 상기 배기구(V)를 통해 배기되도록 할 수 있다.
특히, 상기 제어면(C)의 작용에 의하면, 싸이클론 기류의 중심부 끝단이 상기 배출구(O)와 떨어진 상태를 유지할 수 있는 공간 분위기를 형성하고, 기포(W3)가 위로 배기될 수 있는 흐름을 형성할 수 있으므로 비저항이 낮아진 세정액(W) 중에 기포(W3)가 포함된 상태로 배출되는 것을 최대한 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명은 기판(G)의 세정 작업에 적합하도록 비저항을 낮춘 상태로 세정액(W)을 공급할 수 있고, 특히 세정액(W) 중에 기포(W3)가 포함된 상태로 공급되는 것을 억제할 수 있으므로, 장치의 작동 안전성(펌프 손상 방지)을 한층 높일 수 있는 상태로 세정액(W)의 공급이 가능한 작업 환경을 확보할 수 있다.
2: 혼합부 4: 유입관 6: 배출관
8: 펌프 10: 배출제어수단 12: 위치조절부
L: 유입구 L1: 제1 유입구 L2: 제2 유입구
O: 배출구 V: 배기구 W1: 세정액
W2: 이산화탄소

Claims (7)

  1. 혼합공간 및 상기 혼합공간에 연결된 유입구, 배출구 및 배기구를 구비하고, 상기 혼합공간 내에서 싸이클론 기류에 의한 혼합 분위기로 세정액 중에 이산화탄소를 녹여서 비저항을 낮출 수 있도록 형성된 혼합부;
    상기 유입구와 연결되어 세정액 및 이산화탄소를 상기 혼합공간으로 공급하기 위한 유입관;
    상기 배출구과 연결되어 상기 혼합공간에서 비저항이 낮아진 세정액을 외부로 배출하기 위한 배출관;
    상기 혼합부의 상기 혼합공간 내에서 싸이클론 기류의 흐름을 제한하면서 상기 배출구 측으로 세정액 중에 기포가 포함된 상태로 배출되는 것을 억제할 수 있도록 형성된 배출제어구를 구비한 배출제어수단;
    을 포함하며,
    상기 배출제어수단의 배출제어구는,
    제어면을 구비하고, 상기 혼합부의 상기 혼합공간 내측에 배치되어 싸이클론 기류의 중심부 공기 기둥 일단이 상기 배출구 측으로 연장되지 않도록 상기 제어면으로 차단 가능하게 설치되는 세정액 공급장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배출제어구는,
    상기 혼합부의 상기 유입구 및 상기 배출구 중에서 상기 배출구와 대응하는 지점에 상기 제어면이 위치하도록 상기 혼합공간 내부에 설치되는 세정액 공급장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배출제어수단은,
    위치조절부를 더 포함하며,
    상기 위치조절부는,
    상기 배출제어구의 상부 및 하부를 나사 결합으로 연결하여 정,역 회전 조작에 의해 상기 제어면의 높낮이가 조절될 수 있도록 형성되는 세정액 공급장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입구는,
    상기 세정액이 유입되는 제1 유입구와, 상기 이산화탄소가 유입되는 제2 유입구를 구비하고,
    상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구는
    상기 유입관과 각각 연결되어 상기 혼합부의 혼합공간 내부로 세정액 및 이산화탄소가 각각 공급되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 세정액 공급장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 유입구는,
    상기 제2 유입구의 유로보다 크기가 작은 미세 유로를 가지며 니들(needle) 타입으로 형성되는 미세유입관을 구비한 미세유입부를 더 포함하며,
    상기 유입관의 이산화탄소가 상기 미세유입관을 통해서 상기 제2 유입구 측으로 공급될 수 있도록 형성되는 세정액 공급장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 미세유입관은,
    상기 제2 유입구 및 상기 유입관을 연통 연결하는 상태로 탈,부착이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 세정액 공급장치.
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