KR101342619B1 - 기판 건조 시스템 - Google Patents

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정찬수
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창성 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판(PCB)의 건조공정을 수행하는 건조 시스템에 관한 기술로서, 청정 상태에서 기판의 건조효율이 우수하고, 가열공기를 재순환시켜 건조과정이 수행되므로 에너지를 절감할 뿐만 아니라 그 효율성이 높으며, 에어나이프에서 기판의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하여 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내면서 표면을 건조하므로 건조공정에서 기판의 손상 및 오염을 방지하는 기판 건조 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성은 밀폐된 공간으로 구현되고, 기판이 직립상으로 이송되는 건조실과; 상기 건조실의 내부공기를 흡입하여 송풍하는 블로워와; 상기 블로워를 통해 건조실의 내부공기가 유입되며, 내부에 히터가 설치되어 내부공기를 가열하는 히터챔버와; 상기 히터챔버에서 가열된 공기가 유입되며, 내부에 필터가 설치되어 가열공기에서 각종 이물질을 여과하는 여과챔버와; 상기 여과챔버에서 이물질이 여과된 가열공기가 주입되는 메인에어박스와; 상기 메인에어박스에서 가열공기가 주입되며, 건조실의 내부공간에 설치되어 기판에 가열공기를 분사하는 에어나이프;를 포함하여 구현된다.

Description

기판 건조 시스템 {Substrate drying system}
본 발명은 반도체 또는 FPD(Flat Panel Display) 제조공정의 생산설비에서 기판(PCB)의 건조공정을 수행하는 건조 시스템에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 건조실의 내부공기를 히터챔버와 여과챔버에 차례로 송풍하여 일정온도로 가열하는 한편 각종 이물질을 여과하고, 여과된 가열공기를 건조실의 내부에 설치된 다수의 에어나이프로 송풍하여 기판에 사선방향으로 분사해 기판을 건조함으로써, 청정 상태에서 기판의 건조효율이 우수하고, 가열공기를 재순환시켜 건조과정이 수행되므로 에너지를 절감할 뿐만 아니라 그 효율성이 높으며, 에어나이프에서 기판의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하여 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내면서 표면을 건조하므로 건조공정에서 기판의 손상 및 오염을 방지하는 기판 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자의 고집적화에 따라 반도체 제조공정에서 기판의 세정기술은 더욱 다양화되고, 그 중요성이 증대되고 있으며, 특히 미세구조를 갖는 반도체소자의 제조공정에 있어서 기판의 세정공정 후, 기판의 표면에 부착된 파티클(particles) 뿐만 아니라 정전기ㆍ워터마크(water mark)ㆍ라인성 파티클 등은 후속공정에 커다란 영향을 미치므로 건조공정의 필요성이 요구된다.
이러한 반도체소자의 제조공정에 이용되는 기판 건조장치는 다양한 기술로 발전하였으며, 그중 하나는 원심력을 이용하여 기판을 건조하는 스핀 건조기(a spin dryer)가 있고, 다른 하나는 이소프로필 알코올(isopropyle alcohol:IPA)의 낮은 증기압을 이용하여 기판을 건조하는 IPA 건조기가 있다.
종래 건조공정을 수행하기 위한 건조장치는 다수의 롤러를 이용하여 기판을 수평 방향으로 이송하고, 기판을 건조하기 위하여 기판 상으로 건조가스를 분사하는 기술로서, 이러한 건조장치는 이송되는 기판 상으로 건조 가스, 예를 들면 히터로 가열된 에어를 분사하여 기판의 표면을 건조하게 된다.
종래 기판 건조장치의 선행기술로 대한민국 등록특허 제10-1034591호가 제시되었으며, 상기의 선행기술은 기판에 건조공기를 분사하는 에어나이프와; 상기 에어나이프의 양단 및 그 양단 사이의 중앙부 일부에서 에어나이프에 결합되어 에어나이프를 지지 고정함과 아울러 에어나이프의 높이와 각도를 조절하는 다수의 지지수단과; 상기 다수의 지지수단 각각에 연결되어 지지수단 각각에 동일한 높이조절 구동력을 전달하는 높이조절연동부; 및 상기 다수의 지지수단 각각에 연결되어 지지수단 각각에 동일한 각도조절 구동력을 전달하는 각도조절연동부;를 포함하여 구성된다.
상기의 선행기술은 기판이 수평 방향으로 이송되고, 기판에 건조공기를 분사하는 에어나이프가 기판의 이송방향과 직교하게 설치됨으로써, 에어나이프에서 분사되는 건조공기가 기판의 이송방향과 반대 방향으로 분출됨에 따라 기판의 표면에 물방울 형태로 세정액이 묻어 있거나, 파티클 및 기타 이물질이 묻어 있을 경우, 기판의 표면을 타고 번지거나, 다른 장소에 떨어져서 기판을 손상 및 오염시키는 문제점이 있다.
즉, 에어나이프가 기판의 이송방향과 직교하게 설치되어 기판 이송방향의 반대 방향으로 건조공기를 분사함에 따라 건조공기의 풍압이 기판의 표면에 작용할 경우, 표면에 묻어있는 세정액이 점차 번지는 한편 건조공기의 풍압으로 기판의 표면에서 떨어진 파티클 및 기타 이물질이 다른 장소에 떨어져 기판을 손상 및 오염시키게 된다.
대한민국 등록특허 제10-1034591호. 대한민국 등록특허 제10-1042537호.
본 발명은 종래 기판 건조장치의 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 청정 상태에서 기판의 건조효율이 우수하고, 가열공기를 재순환시켜 건조과정을 수행하므로 에너지를 절감할 뿐만 아니라 에어나이프에서 기판의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하여 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내면서 표면을 건조함에 따라 건조공정에서 기판의 손상 및 오염을 방지할 수 있도록 건조실의 내부공기를 히터챔버와 여과챔버에 차례로 송풍하여 일정온도로 가열하는 한편 각종 이물질을 여과하고, 여과된 가열공기를 건조실의 내부에 설치된 다수의 에어나이프로 송풍하여 기판에 사선방향으로 분사해 기판을 건조하는 기판 건조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
밀폐된 공간으로 구현되고, 기판이 직립상으로 이송되는 건조실과; 상기 건조실의 내부공기를 흡입하여 송풍하는 블로워와; 상기 블로워를 통해 건조실의 내부공기가 유입되며, 내부에 히터가 설치되어 내부공기를 가열하는 히터챔버와; 상기 히터챔버에서 가열된 공기가 유입되며, 내부에 필터가 설치되어 가열공기에서 각종 이물질을 여과하는 여과챔버와; 상기 여과챔버에서 이물질이 여과된 가열공기가 주입되는 메인에어박스와; 상기 메인에어박스에서 가열공기가 주입되며, 건조실의 내부공간에 설치되어 기판에 가열공기를 분사하는 에어나이프;를 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예로서, 여과챔버는 사각통이나 원통으로 구성되고, 그 내부에 필터가 내장 설치되며, 개방된 상부에 챔버캡이 클램프로 결합 설치되는 한편 하부에 유입구가 구비되고, 상기 챔버캡의 상부에 송풍구가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예로서, 에어나이프는 수직 방향에 대하여 어느 한쪽으로 기울어져 구성되고, 건조실의 내부공간에 서로 마주하도록 한쌍으로 각각 상부프레임과 하부프레임이 구성되며, 상기 상부프레임과 하부프레임에 서로 마주하도록 결합 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건조실의 내부공기를 히터챔버와 여과챔버에 차례로 송풍하여 일정온도로 가열하는 한편 각종 이물질을 여과함에 따라 청정 상태에서 기판의 건조효율이 우수하고, 가열공기를 재순환시켜 건조과정이 수행되므로 에너지를 절감할 뿐만 아니라 그 효율성이 높으며, 에어나이프에서 기판의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하여 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내면서 표면을 건조하므로 건조공정에서 기판의 손상 및 오염을 방지하는 효과를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건조 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 히터챔버와 여과챔버의 설치상태를 나타낸 요부 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 여과챔버의 설치상태를 나타낸 요부 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 여과챔버의 설치상태를 나타낸 평단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에서 건조실의 설치상태를 나타낸 요부 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에서 에어나이프의 설치상태를 나타낸 요부 측면도.
도 7은 본 발명의 실시예에서 에어나이프의 작동상태를 나타낸 요부 평면도.
도 8은 본 발명에서 에어나이프의 경사각 조절상태를 나타낸 요부 측면도.
본 발명의 실시예에서 주된 요지는 가열공기를 재순환시켜 건조과정을 수행하므로 에너지를 절감할 뿐만 아니라 그 효율성이 높고, 에어나이프에서 기판의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하여 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내면서 표면을 건조하므로 건조공정에서 기판의 손상 및 오염을 방지하는 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 건조 시스템의 주요 구성을 살펴보면, 밀폐된 공간으로 구현되고, 기판(P)이 직립상으로 이송되는 건조실(10)과; 상기 건조실(10)의 내부공기를 흡입하여 송풍하는 블로워(20)와; 상기 블로워(20)를 통해 건조실(10)의 내부공기가 유입되며, 내부에 히터가 설치되어 내부공기를 가열하는 히터챔버(30)와; 상기 히터챔버(30)에서 가열된 공기가 유입되며, 내부에 필터가 설치되어 가열공기에서 각종 이물질을 여과하는 여과챔버(40)와; 상기 여과챔버(40)에서 이물질이 여과된 가열공기가 주입되는 메인에어박스(50)와; 상기 메인에어박스(50)에서 가열공기가 주입되며, 건조실(10)의 내부공간에 설치되어 기판(P)에 가열공기를 분사하는 에어나이프(60);를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예는 기판의 건조과정에서 건조실(10)의 내부공기를 흡입해 가열 및 여과하여 재순환시키는 구성으로서, 도면에서 도 1과 같이, 건조실(10)ㆍ블로워(20)ㆍ히터챔버(30)ㆍ여과챔버(40)ㆍ메인에어박스(50)ㆍ에어나이프(60)로 구성되며, 건조실(10)의 내부공기를 히터챔버(30)에서 일정온도로 가열한 다음, 여과챔버(40)에서 각종 이물질을 여과하여 청정상태로 재순환시키게 된다.
상기 실시예의 주요 구성에서 건조실(10)은 기판(P)의 건조공정에 사각틀의 형태로 구성되어 가능한 밀폐된 공간으로 구현되고, 이송테이블에 직립상으로 고정된 기판(P)이 로딩부에 의해 수평으로 이송되며, 밀폐된 내부공간에 다수개의 에어나이프(60)가 설치된다.
한편 블로워(20)는 건조실(10)의 내부공기를 흡입하여 적정한 풍압으로 히터챔버(30)에 송풍하는 기능으로서, 건조실(10)의 하부에 덕트 또는 파형관 등으로 연결 설치될 수 있다.
또한 히터챔버(30)는 블로워(20)를 통해 유입되는 건조실(10)의 내부공기를 일정온도로 가열하는 기능으로서, 도면에서 도 1 내지 도 2와 같이, 사각통의 형태로 구성되고, 그 내부에 전기히터가 내장 설치되며, 일측부에 유입구(31)가 구비되는 한편 이와 대향쪽에 송풍구(32)가 구비된다.
상기에서 유입구(31)는 블로워(20)에 덕트 또는 파형관 등으로 연결 설치되어 건조실(10)의 내부공기가 히터챔버(30)의 내부공간으로 유입되고, 내부공간에서 전기히터로 가열된 공기가 송풍구(32)를 통해 여과챔버(40)로 유입된다.
또한 여과챔버(40)는 히터챔버(30)에서 유입되는 가열공기 중에서 각종 이물질을 여과하는 기능으로서, 도면에서 도 1 내지 도 4와 같이, 사각통이나 또는 원통으로 구성되고, 그 내부에 필터(41)가 내장 설치되며, 개방된 상부에 챔버캡(43)이 클램프로 결합 설치되는 한편 하부에 유입구(42)가 구비되고, 상기 챔버캡(43)의 상부에 송풍구(44)가 구비된다.
상기에서 유입구(42)는 히터챔버(30)의 송풍구(32)에 덕트 또는 파형관 등으로 연결 설치되어 히터챔버(30)에서 가열된 공기가 여과챔버(40)의 내부공간으로 유입되고, 내부공간에 내장 설치된 필터(41)는 헤파필터(HEPA filter)와 프리필터(prefilter)를 적층형태로 설치할 수 있다.
상기에서 챔버캡(43)은 다수의 클램프로 결합 설치되어 여과챔버(40)를 밀폐하며, 또한 클램프를 해제시킨 다음, 여과챔버(40)를 개방하여 내부에 설치된 필터(41)를 주기적으로 소제 및 교환할 수 있도록 구현된다.
이러한 구성으로 이루어진 여과챔버(40)는 도면에서 도 3과 같이, 히터챔버(30)에서 가열된 공기가 유입구(42)를 통해 내부공간으로 유입되고, 내부공간에서 필터(41)에 의해 각종 이물질이 여과된 다음, 챔버캡(43)의 송풍구(44)를 통해 메인에어박스(50)로 주입된다.
상기에서 히터챔버(30)와 여과챔버(40)는 하나의 세트로 구성될 수 있으며, 이러한 경우 도면에서 도 2와 같이, 사각틀의 형태로 프레임(100)이 구현되고, 상기 프레임(100)의 내측에 히터챔버(30)가 설치되는 한편 프레임(100)의 상부에 여과챔버(40)가 놓여 설치될 수 있다.
프레임(100)의 상부에 설치되는 여과챔버(40)는 건조과정에서 보호 및 안전을 위하여 외측부에 커버(110)(120)가 설치될 수 있으며, 상기 커버(110)(120)는 하부커버(110)와 상부커버(120)로 분할되고, 여기서 하부커버(110)는 여과챔버(40)를 감싸도록 프레임(100)의 상부에 부착 설치되며, 상부커버(120)는 개폐가 용이하도록 하부커버(110)의 상부에 적층되어 설치된다.
한편 메인에어박스(50)는 여과챔버(40)로부터 주입되는 가열공기를 다수의 에어나이프(60)에 분배하는 기능으로서, 사각통이나 또는 원통으로 구성되어 여과챔버(40)에서 가열공기가 공급된다.
아울러, 도면에서 도 1과 같이, 메인에어박스(50)와 에어나이프(60) 사이의 송풍라인에 다수의 보조에어박스(51)와 밸브(52)를 설치하여 건조과정에서 에어나이프(60)로 주입되는 가열공기를 선택적으로 차단할 수 있도록 구성된다.
또한 본 발명의 실시예에서 에어나이프(60)는 메인에어박스(50)와 보조에어박스(51)를 통해 주입되는 가열공기를 기판(P)에 분사하여 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내고 표면을 건조하는 기능으로서, 도면에서 도 5 내지 도 8과 같이, 건조실(10)의 내부공간에 서로 마주하도록 다수가 설치된다.
상기 건조실(10)의 내부공간에 일정 거리로 이격되어 서로 마주하도록 한쌍으로 각각 상부프레임(11)과 하부프레임(12)이 구성되고, 상기 상부프레임(11)과 하부프레임(12)은 건조실(10)의 전방과 후방 내측면에 부착되어 기판(P)의 이송방향과 일치하도록 수평상으로 고정 설치되며, 상기 상부프레임(11)과 하부프레임(12)에 서로 마주하도록 다수의 에어나이프(60)가 부착 설치된다.
에어나이프(60)는 상측부와 하측부가 각각 체결볼트(63)(64)로 상부프레임(11)과 하부프레임(12)에 결합 설치되며, 상측부에 가열공기가 주입되는 홀더(62)가 구비되고, 상기 홀더(62)와 보조에어박스(51)에 송풍관(44a)이 연결되어 가열공기가 주입되는 한편 가열공기가 노즐(61)을 통해 기판(P)으로 분사된다.
상기 에어나이프(60)는 기판(P)과 평행한 면을 기준으로 기판(P)의 이송방향에 대한 수직방향에 대하여 어느 한쪽으로 기울어져 구성되는 것으로서, 기판(P)의 이송방향과 반대 방향으로 기울어지도록 상부프레임(11)과 하부프레임(12)에 설치되어 기판(P)의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하며, 도면에서 도 6 및 도 8과 같이, 에어나이프(60)는 기판(P)과 평행한 면을 기준으로 기판(P)의 이송방향에 대한 수직방향에 대하여 0~15°의 범위로 경사각이 조절될 수 있도록 설치됨이 바람직하다.
상기에서 에어나이프(60)의 경사각은 상부프레임(11)에 일측 방향으로 가이드홈(11a)이 구성되고, 상기 가이드홈(11a)에 에어나이프(60)의 상측부가 체결볼트(63)로 결합되어 설치됨으로써, 에어나이프(60)가 수직 방향에 대하여 어느 한쪽으로 경사각이 조절될 수 있도록 설치된다.
에어나이프(60)의 경사각 조절은 상측부와 하측부를 고정하는 체결볼트(63)(64)를 느슨하게 풀고, 에어나이프(60)의 상측부를 원하는 경사각으로 이동시키면, 하측부의 체결볼트(64)를 중심으로 에어나이프(60)가 회전되고, 이 상태에서 상측부와 하부측의 체결볼트(63)(64)를 조여서 에어나이프(60)의 경사각을 선택적으로 조절하게 된다.
상기에서 에어나이프(60)는 기판(P)의 이송방향과 반대 방향으로 기울어져 설치됨에 따라 기판(P)에 사선방향으로 가열공기를 분사함으로써, 건조공정에서 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질의 제거가 용이하고, 기판의 손상 및 오염을 방지하게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예는 기판의 건조과정에서 건조실의 내부공기를 흡입해 히터챔버와 여과챔버에 차례로 송풍하여 일정온도로 가열하는 한편 각종 이물질을 여과하여 재순환시키므로 청정 상태에서 기판의 건조효율이 우수하고, 에너지를 절감할 뿐만 아니라 그 효율성을 높이게 된다.
또한 본 발명의 실시예는 에어나이프에서 기판의 이송방향과 어긋나게 사선방향으로 가열공기를 분사하여 기판의 표면에 묻어있는 세정액이나 파티클 및 이물질을 외부로 불어내면서 표면을 건조하므로 건조공정에서 기판의 손상 및 오염을 방지하게 된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 건조실 11: 상부프레임
11a: 가이드홈 12: 하부프레임
20: 블로워 30: 히터챔버
40: 여과챔버 41: 필터
43: 챔버캡 44: 송풍구
44a: 송풍관 50: 메인에어박스
51: 보조에어박스 60: 에어나이프
61: 노즐 62: 홀더
63(64): 체결볼트 100: 프레임
110: 하부커버 120: 상부커버

Claims (7)

  1. 밀폐된 공간으로 구현되고, 기판(P)이 직립상으로 이송되는 건조실(10)과; 상기 건조실(10)의 내부공기를 흡입하여 송풍하는 블로워(20)와; 상기 블로워(20)를 통해 건조실(10)의 내부공기가 유입되며, 내부에 히터가 설치되어 내부공기를 가열하는 히터챔버(30)와; 상기 히터챔버(30)에서 가열된 공기가 유입되며, 내부에 필터가 설치되어 가열공기에서 각종 이물질을 여과하는 여과챔버(40)와; 상기 여과챔버(40)에서 이물질이 여과된 가열공기가 주입되는 메인에어박스(50)와; 상기 메인에어박스(50)에서 가열공기가 주입되며, 건조실(10)의 내부공간에 설치되어 기판(P)에 가열공기를 분사하는 에어나이프(60);를 포함하고,
    상기 히터챔버(30)와 여과챔버(40)는 하나의 세트로 구성되며, 사각틀의 형태로 프레임(100)이 구현되고, 프레임(100)의 내측에 히터챔버(30)가 설치되는 한편 프레임(100)의 상부에 여과챔버(40)가 놓여 설치되며,
    상기 여과챔버(40)는 사각통이나 원통으로 구성되고, 그 내부에 필터(41)가 내장 설치되며, 개방된 상부에 챔버캡(43)이 클램프로 결합 설치되는 한편 하부에 유입구(42)가 구비되고, 상기 챔버캡(43)의 상부에 송풍구(44)가 구비되며, 외측부에 하부커버(110)와 상부커버(120)가 분할 설치되고, 상기 하부커버(110)는 여과챔버(40)를 감싸도록 프레임(100)의 상부에 부착 설치되는 한편 상부커버(120)는 하부커버(110)의 상부에 적층되어 설치되며,
    상기 에어나이프(60)는 건조실(10)의 내부공간에 서로 마주하도록 한쌍으로 각각 상부프레임(11)과 하부프레임(12)이 구성되고, 상기 상부프레임(11)과 하부프레임(12)에 서로 마주하도록 결합 설치되는 한편 기판(P)과 평행한 면을 기준으로 기판(P)의 이송방향에 대한 수직방향에 대하여 어느 한쪽으로 기울어져 구성되며,
    상기 상부프레임(11)에 일측 방향으로 가이드홈(11a)이 구성되고, 상기 가이드홈(11a)에 에어나이프(60)의 상측부가 체결볼트(63)로 결합 설치되며, 상기 에어나이프(60)는 기판(P)과 평행한 면을 기준으로 기판(P)의 이송방향에 대한 수직방향에 대하여 0~15°의 범위로 경사각이 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 건조 시스템.
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