KR101856708B1 - 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템 - Google Patents

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Abstract

반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템이 개시된다. 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템은 노즐헤드, 상기 노즐헤드로부터 일정 길이 연장되는 노즐튜브 및 상기 노즐튜브의 끝단부에 수직하게 연결되고 기판 세정용 약액을 분사하는 분사노즐을 포함하는 노즐부; 상기 노즐튜브의 길이방향에 수직하도록 상기 노즐헤드에 연결되는 노즐샤프트; 상기 노즐샤프트의 일측에 배치되고, 정회전 및 역회전 가능하게 구비되는 구동모터; 및 상기 구동모터와 연동하여 상기 구동모터의 동력만으로 상기 노즐튜브 및 노즐샤프트가 회전되도록 제어하는 연동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템{NOZZLE DRIVE SYSTEM}
본 발명은 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바울과의 충돌을 피해 바울의 내측으로 이동하는 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써, 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질이나 불필요한 막을 제거하는 세정공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다.
현재 반도체 제조 공정에서 사용되는 세정 방법은 건식 세정(Dry Cleaning)과 습식 세정(Wet Cleaning)으로 크게 나누어지며, 습식 세정은 약액 중에 기판을 침적시켜 화학적 용해 등에 의해서 오염 물질을 제거하는 배스(Bath) 타입과, 스핀 척 위에 기판을 놓고 기판을 회전시키는 동안 기판의 표면에 약액을 공급하여 오염 물질을 제거하는 매엽 타입으로 나누어진다.
반도체 매엽식 세정 장비에서 기판 세정 공정에 필요한 약액이나 가스는 노즐을 통해 공급한다. 노즐을 바울 내 기판 상부의 일정 위치로 이동시키는 과정에서 바울과의 충돌을 피하기 위해, 노즐을 상하 직선이동-회전이동-직선이동의 순서로 이동하거나 바울 전체를 상하 직선 이동하는 방식이 일반적이다. 이러한 기존 형태는 노즐시스템의 상하 이동 공간이 필요하거나 번거로운 바울 구동시스템을 도입해야 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명자는 한국 등록특허 10-1692915호 "반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템"을 개발하였다. 그런데 이 특허는 복수의 모터를 사용하므로 비동심 회전축의 결합에 따른 모터의 진동 및 동작이상이 발생하는 문제가 있었다.
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따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하나의 모터만으로 분사노즐이 바울을 회피하여 바울의 내부로 진입하는 과정이 구현되도록 한 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템은 노즐헤드, 상기 노즐헤드로부터 일정 길이 연장되는 노즐튜브 및 상기 노즐튜브의 끝단부에 수직하게 연결되고 기판 세정용 약액을 분사하는 분사노즐을 포함하는 노즐부; 상기 노즐튜브의 길이방향에 수직하도록 상기 노즐헤드에 연결되는 노즐샤프트; 상기 노즐샤프트의 일측에 배치되고, 정회전 및 역회전 가능하게 구비되는 구동모터; 및 상기 구동모터와 연동하여 상기 구동모터의 동력만으로 상기 노즐튜브 및 노즐샤프트가 회전되도록 제어하는 연동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 연동장치는 상기 노즐헤드, 노즐샤프트 및 구동모터에 연결되고, 상기 구동모터가 정회전 및 역회전하여 구동되면 상기 분사노즐이 내부에 기판을 수용하는 바울(bowl)과의 충돌을 회피하는 충돌회피동작 및 상기 분사노즐이 상기 바울 내로 진입하여 상기 약액을 분사하는 약액공급동작이 구현되도록 상기 구동모터와 연동하여 상기 구동모터의 동력만으로 상기 노즐튜브 및 노즐샤프트가 회전되도록 제어할 수 있다.
일 실시예로, 상기 연동장치는, 상기 구동모터의 구동축에 결합되는 주동기어 및 상기 노즐샤프트의 하단부에 결합되고 상기 주동기어와 치합되는 종동기어를 포함하는 기어부; 상기 노즐샤프트에 근접하게 위치하고, 상기 노즐샤프트의 원주 방향을 따라 굴곡지게 절곡된 플레이트 형상이고, 충돌회피동작 안내구간 및 상기 충돌회피동작 안내구간의 일측으로부터 연장되는 약액공급동작 안내구간을 포함하는 제1 캠; 상기 노즐샤프트와 평행하게 배치되고, 상기 노즐샤프트가 회전하면 이에 연동하여 상기 노즐샤프트의 원주방향을 따라 노즐샤프트의 회전방향으로 이동하도록 상기 노즐샤프트에 연결된 제1 링크로드, 상기 제1 링크로드의 하단부에 구비되어 상기 제1 캠과 연결되고 상기 제1 링크로드가 이동하면 이에 연동하여 상기 충돌회피동작 안내구간 및 약액공급동작 안내구간을 따라 이동하면서 상기 제1 링크로드를 상승시키거나 하강시키는 캠연결링크를 포함하는 링크부; 및 상기 노즐튜브에서 상기 노즐헤드와 연결되는 끝단부에 구비되는 피니언, 상기 제1 링크로드의 상단부에 연결되어 상기 피니언과 치합되고 상기 제1 링크로드가 상승 및 하강하면 이에 연동하여 상승 및 하강하여서 상기 피니언을 회전시키는 래크를 포함하는 래크부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 충돌회피동작 안내구간은 상향하게 일정 길이 연장되는 제1 노즐회전진행채널과, 상기 제1 노즐회전진행채널의 최상부로부터 수평하게 일정 길이 연장되는 제1 노즐이동진행채널을 포함하고, 상기 약액공급동작 안내구간은 상기 제1 노즐이동진행채널로부터 하향하게 일정 길이 연장되는 제2 노즐회전진행채널과, 상기 제2 노즐회전진행채널의 끝으로로부터 수평하게 일정 길이 연장되는 제2 노즐이동진행채널을 포함하고, 상기 연동장치는 상기 제1 캠의 일측에서 상기 충돌회피동작 안내구간 및 약액공급동작 안내구간의 교차지점에 대향하게 구비되는 제2 캠을 더 포함하고, 상기 제2 캠은, 상기 제1 노즐이동진행채널과 평행하게 배치되어 전진 및 후진 가능하게 구비되고, 평상시 상기 제1 노즐이동진행채널과 소통되게 열려있는 상기 제2 노즐회전진행채널의 입구부를 닫고 있는 개폐로드; 및 상기 개폐로드의 상측에서 상기 개폐로드의 후단부에 연결되고, 상기 개폐로드의 후단부로부터 상기 개폐로드의 길이보다 짧은 길이로 돌출되고, 전진 및 후진 가능하게 구비되고, 상기 제2 노즐회전진행채널의 입구부로 이동한 상기 캠연결링크에 의해 눌리면 상기 개폐로드의 후단부를 밀어서 상기 제2 노즐회전진행채널의 입구부를 개방시키고 상기 캠연결링크가 상기 약액공급동작 안내구간으로부터 상기 충돌회피동작 안내구간 내로 진입하면 상기 개폐로드와 함께 전진되어 상기 개폐로드가 상기 제2 노즐회전진행채널의 입구부를 닫도록 하는 버튼식로드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템에 의하면, 다수의 모터를 이용하는 기존 회전 방식과는 달리 하나의 구동모터의 동력만을 이용하고, 구동모터의 구동에 연동하는 연동장치의 연결구조에 의해 분사노즐이 바울을 회피하여 바울의 내부로 진입하는 과정이 구현되는 이점이 있다. 이에 따라, 기존 다수의 모터 사용 시 필요한 많은 부품, 공간 및 제어가 필요하지 않으며, 비동심 회전축의 결합에 따른 모터의 진동 및 동작이상에 의한 공정 불량이 낮고, 정밀한 기계부품과의 결합에 의한 운동의 연속성, 정교하고 부드러운 이동 및 정확한 공정 작업이 가능해지는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 캠을 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 캠을 평면에서 바라본 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 제2 캠의 동작 상태를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 링크부가 제1 캠의 충돌회피동작 안내구간 및 약액공급동작 안내구간을 따라 이동할 때 바울 주변에서의 분사노즐의 위치 변화를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 분사노즐의 각 위치를 제1 캠의 충돌회피동작 안내구간 및 약액공급동작 안내구간에 표시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 캠을 정면에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 제1 캠을 평면에서 바라본 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 제2 캠의 동작 상태를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템은 노즐부(100), 노즐샤프트(200), 구동모터(300), 연동장치(500)를 포함할 수 있다.
노즐부(100)는 노즐헤드(110), 노즐튜브(120) 및 분사노즐(130)을 포함할 수 있다.
노즐헤드(110)는 베이스판(111), 베이스판(111)의 일측에 수직하게 배치되는 제1 측면판(112) 및 덮개(114)를 포함할 수 있다. 덮개(114)는 제1 측면판(112) 둘레에 결합될 수 있다.
노즐튜브(120)는 후단부가 노즐헤드(110)에 연결되고, 노즐헤드(110)로부터 일정 길이 연장될 수 있다. 노즐튜브(120)의 내부는 중공이고, 이러한 노즐튜브(120)의 내부공간에는 기판 세정용 약액이 공급될 수 있다.
분사노즐(130)은 노즐튜브(120)의 전단부에 수직하게 연결되어 노즐튜브(120)에 수직하게 배치된다. 분사노즐(130)은 노즐튜브(120)로 공급된 상기 약액을 분사할 수 있다.
노즐샤프트(200)는 회전하여 노즐부(100)를 회전시킬 수 있다. 즉, 노즐샤프트(200)는 회전하여 노즐부(100)가 노즐샤프트(200)를 축으로 하여 회전되도록 할 수 있다. 이에 의해, 노즐튜브(120) 및 분사노즐(130)은 수평방향으로 이동할 수 있다. 이를 위해, 노즐샤프트(200)는 노즐튜브(120)의 길이방향에 수직하도록 상단부가 노즐헤드(110)에 연결될 수 있다.
구동모터(300)는 노즐샤프트(200)의 일측에 배치되고, 정회전 및 역회전 가능하게 구비될 수 있다. 이러한 구동모터(300)는 연동장치(500)에 의해 노즐샤프트(200)와 연결되어 노즐샤프트(200)를 회전시킬 수 있다.
여기서, 노즐샤프트(200) 및 구동모터(300)의 배치를 위해 테이블(400)이 구비될 수 있다. 이러한 경우, 테이블(400)의 일측에 구동모터(300)가 고정될 수 있고, 노즐샤프트(200)는 테이블(400)을 관통하여 하단부가 구동모터(300)에 인접하게 위치하여 테이블(400)상에 지지될 수 있다.
한편, 연동장치(500)는 노즐헤드(110), 노즐샤프트(200) 및 구동모터(300)에 연결되고, 상기 구동모터(300)가 정회전 및 역회전하여 구동되면 상기 분사노즐(130)이 내부에 기판을 수용하는 바울(bowl)과의 충돌을 회피하는 충돌회피동작 및 상기 분사노즐(130)이 상기 바울 내로 진입하여 상기 약액을 분사하는 약액공급동작이 구현되도록 상기 구동모터(300)와 연동하여 상기 구동모터(300)의 동력만으로 상기 노즐튜브(120) 및 노즐샤프트(200)가 회전되도록 제어한다. 이러한 연동장치(500)는 기어부(510), 제1 캠(520), 링크부(530), 래크부(540)를 포함할 수 있다.
기어부(510)는 상기 구동모터(300)의 구동축(301)에 결합되는 주동기어(511) 및 상기 노즐샤프트(200)의 하단부에 결합되고 주동기어(511)와 치합되는 종동기어(512)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 캠(520)은 분사노즐(130)의 충돌회피동작 및 약액공급동작을 제어할 수 있다. 제1 캠(520)은 노즐샤프트(200)에 근접하게 위치하고, 도 3과 같이 상기 노즐샤프트(200)의 원주 방향을 따라 굴곡지게 절곡된 플레이트 형상이고, 충돌회피동작 안내구간(521) 및 상기 충돌회피동작 안내구간(521)의 일측으로부터 연장되는 약액공급동작 안내구간(522)을 포함할 수 있다.
상기 충돌회피동작 안내구간(521)은 상향하게 일정 길이 연장되는 제1 노즐회전진행채널(5211)과, 상기 제1 노즐회전진행채널(5211)의 최상부로부터 수평하게 일정 길이 연장되는 제1 노즐이동진행채널(5212)을 포함할 수 있다.
상기 약액공급동작 안내구간(522)은 상기 제1 노즐이동진행채널(5212)로부터 하향하게 일정 길이 연장되는 제2 노즐회전진행채널(5221)과, 상기 제2 노즐회전진행채널(5221)의 끝으로로부터 수평하게 일정 길이 연장되는 제2 노즐이동진행채널(5222)을 포함할 수 있다.
링크부(530)는 노즐샤프트(200)가 회전할 때 상기 제1 캠(520)에 의해 가이드되어 상승 및 하강될 수 있다. 이를 위해, 링크부(530)는 제1 링크로드(531), 캠연결링크(532)를 포함할 수 있다.
제1 링크로드(531)는 노즐샤프트(200)와 평행하게 배치되고, 상기 노즐샤프트(200)가 회전하면 이에 연동하여 상기 노즐샤프트(200)의 원주방향을 따라 노즐샤프트(200)의 회전방향으로 이동하도록 상기 노즐샤프트(200)에 연결될 수 있다. 제1 링크로드(531)가 노즐샤프트(200)와 연결되는 구조에는 특별한 제한은 없다. 일 예로, 제1 링크로드(531)가 노즐샤프트(200)와 연결되기 위해, 노즐샤프트(200)와 함께 회전 가능하게 구비되는 회전판(533)을 구비하고, 이 회전판(533)을 제1 링크로드(531)가 관통하는 형태로 제1 링크로드(531)가 회전판(533)과 결합되어 제1 링크로드(531)가 노즐샤프트(200)와 연결될 수 있다. 또한, 제1 링크로드(531)의 상단부는 노즐헤드(110)의 베이스판(111)을 관통하여 노즐헤드(110)의 내측으로 삽입될 수 있다.
캠연결링크(532)는 제1 링크로드(531)의 하단부에 구비되어 상기 제1 캠(520)과 연결되고 상기 제1 링크로드(531)가 이동하면 이에 연동하여 상기 충돌회피동작 안내구간(521) 및 약액공급동작 안내구간(522)을 따라 이동하면서 상기 제1 링크로드(531)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 일 예로, 캠연결링크(532)는 제1 캠(520)의 충돌회피동작 안내구간(521)에 결합되어 충돌회피동작 안내구간(521) 및 약액공급동작 안내구간(522)을 따라 이동하는 이동핀(5321) 및 이동핀(5321)의 양측 단부에 결합된 로드연결부(5322)를 포함할 수 있다.
래크부(540)는 노즐샤프트(200)가 회전할 때 링크부(530)가 상승 및 하강하는 과정을 통해 노즐튜브(120)를 회전시킬 수 있다. 래크부(540)는 피니언(541), 래크(542)를 포함할 수 있다.
피니언(541)은 노즐튜브(120)에서 노즐헤드(110)와 연결되는 끝단부에 구비될 수 있고, 노즐헤드(110)의 내부에 수용될 수 있다.
래크(542)는 제1 링크로드(531)의 상단부에 연결되어 피니언(541)과 마주하여 피니언(541)과 치합되고, 제1 링크로드(531)가 상승 및 하강하면 이에 연동하여 상승 및 하강하여서 피니언(541)을 회전시킬 수 있다. 피니언(541)이 회전됨에 따라 노즐튜브(120)가 회전될 수 있다.
한편, 연동장치(500)는 제2 캠(550)을 더 포함할 수 있다. 제2 캠(550)은 개폐로드(552) 및 버튼식로드(551)를 포함할 수 있다.
개폐로드(552)는 제1 노즐이동진행채널(5212)과 평행하게 배치되어 전진 및 후진 가능하게 구비되고, 평상시 도 4와 같이 상기 제1 노즐이동진행채널(5212)과 소통되게 열려있는 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 닫도록 구비될 수 있다.
버튼식로드(551)는 개폐로드(552)의 상측에서 개폐로드(552)의 후단부에 연결되고, 개폐로드(552)의 후단부로부터 상기 개폐로드(552)의 길이보다 짧은 길이로 돌출되고, 전진 및 후진 가능하게 구비될 수 있다. 이러한 버튼식로드(551)는 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)로 이동한 캠연결링크(532)에 의해 눌리면 개폐로드(552)의 후단부를 밀어서 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 개방시키고, 캠연결링크(532)가 약액공급동작 안내구간(522)으로부터 충돌회피동작 안내구간(521) 내로 진입하면 개폐로드(552)와 함께 전진되어 개폐로드(552)가 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 닫도록 할 수 있다.
여기서, 버튼식로드(551)의 전진 및 후진 동작을 위한 구조에는 특별한 제한음 없으며, 예를 들면, 제어부를 구비하고 제어부와 전기적으로 연결하여 제어부로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 전진 및 후진되도록 구성될 수도 있고, 다른 예로, 스프링을 버튼식로드(551) 상에 구비하여 버튼식로드(551)가 눌린 후 자동 복귀되도록 구성될 수도 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 구동모터(300) 및 제2 캠(550)은 제어부에 의해 제어될 수 있다. 제어부의 설치 위치는 특별히 제한이 없으며, 예를 들면, 테이블(400)의 일측에 구비될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템이 구동되는 과정을 설명한다.
평상시 노즐부(100)는 바울(10)의 외부에 위치하여 있다. 이러한 상태에서 바울(10)의 내부에 위치한 기판(미도시)의 세정을 위해 아래에서 설명되는 순서로 노즐부(100)를 바울(10)의 내부로 이동시킨다.
먼저, 구동모터(300)가 구동되어 구동모터(300)의 구동축(301)에 결합된 주동기어(511)를 회전시킨다. 이때, 구동모터(300)는 정회전된다. 즉, 구동모터(300)의 구동축(301) 및 주동기어(511)는 시계방향으로 회전된다.
주동기어(511)가 회전되면 이에 연동하여 주동기어(511)에 치합된 종동기어(512)가 회전된다. 이때, 종동기어(512)는 주동기어(511)의 회전방향의 반대방향, 즉 반시계방향으로 회전한다. 이와 같이 종동기어(512)가 회전됨에 따라 종동기어(512)와 결합된 노즐샤프트(200)와 노즐샤프트(200)에 결합된 회전판(533)이 회전하게 된다.
노즐샤프트(200) 및 회전판(533)의 회전이 시작되면 제1 캠(520) 및 링크부(530)에 의해 노즐부(100)는 충돌회피동작이 구현된다. 즉, 노즐샤프트(200) 및 회전판(533)의 회전이 시작되면 충돌회피동작 안내구간(521)의 제1 노즐회전진행채널(5211)의 앞단에 위치하고 있던 링크부(530)의 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)은 제1 노즐회전진행채널(5211)을 따라 이동한다. 이때, 노즐샤프트(200)는 노즐부(100)를 노즐샤프트(200)의 회전방향으로 수평이동시키고, 회전판(533)은 링크부(530)를 노즐샤프트(200)의 회전방향으로 수평이동시킨다.
이와 함께, 제1 노즐회전진행채널(5211)은 상향하게 연장되어 있으므로 이동핀(5321)은 제1 노즐회전진행채널(5211)을 따라 이동하여 점차 상승하게 되고, 이에 의해 제1 링크로드(531)는 상승하게 된다. 제1 링크로드(531)가 상승함에 따라 제1 링크로드(531) 상단부에 연결된 래크(5423)가 상승하고, 상승하는 래크(542)에 치합된 피니언(541)이 연동하여 회전하게 된다. 피니언(541)이 회전함에 따라 피니언(541)과 결합된 노즐튜브(120)가 회전하며, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제1 노즐회전진행채널(5211)의 끝에 도달하는 시점에 노즐튜브(120)에 연결된 분사노즐(130)이 수직의 상태에서 수평의 상태로 전환된다.
노즐샤프트(200) 및 회전판(533)은 계속하여 회전하고, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)은 제1 노즐회전진행채널(5211)에 이어서 제1 노즐이동진행채널(5212)을 따라 이동하게 되고, 이에 의해 분사노즐(130)이 수평의 상태로 전환된 상태에서 노즐부(100)는 계속 수평이동하게 된다. 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 충돌회피동작 안내구간(521) 및 약액공급동작 안내구간(522)이 교차하는 지점에 도달하게 되면 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)은 제2 캠(550)의 버튼식로드(551)를 가압하여 버튼식로드(551)를 누르게 되고, 이에 의해 도 5와 같이 제2 캠(550)의 버튼식로드(551)는 후진하여 개폐로드(552)의 후단부를 밀어서 개폐로드(552)가 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 개방시키게 된다. 이때, 노즐샤프트(200) 및 회전판(533)은 여전히 회전하여 이동핀(5321)이 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 지나서 개폐로드(552)가 완전히 개방되도록 제1 노즐이동진행채널(5212)의 끝까지 이동하여 버튼식로드(551)를 누르게된다. 이러한 과정이 진행되면서 분사노즐(130)은 바울(10)의 개방된 상부의 개방 영역의 이내로 위치하게 된다.
개폐로드(552)가 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 완전히 개방하는 시점에 구동모터(300)는 역회전(반시계방향)하도록 제어되어 약액공급동작을 시작한다. 즉, 구동모터(300)가 역회전되면 노즐샤프트(200) 및 회전판(533)이 이전과 반대방향(시계방향)으로 회전되어 노즐부(100)를 역방향으로 수평이동시키게 되고, 이에 의해 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 지나서 이동한 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 향해 이동한다. 상기 이동핀(5321)이 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)에 도달하면 상기 입구부(5221a)는 개방되어 있으므로 이동핀(5321)이 입구부(5221a) 위로 위치할 때 이동핀(5321)은 링크부(530)의 자중에 의해 하강하면서 입구부(5221a)를 통해 약액공급동작 안내구간(522) 내로 진입하게 된다.
링크부(530)가 자중에 의해 하강하여 이동핀(5321)이 약액공급동작 안내구간(522) 내로 진입할 때 제1 링크로드(531)는 하강한다. 제1 링크로드(531)가 하강함에 따라 제1 링크로드(531) 상단부에 연결된 래크(542)가 하강되고, 하강하는 래크(542)에 치합된 피니언(541)이 연동하여 이전과 반대방향으로 회전하게 된다. 피니언(541)이 회전함에 따라 피니언(541)과 결합된 노즐튜브(120)가 회전하며, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제2 노즐회전진행채널(5221)의 끝에 도달하는 시점에 노즐튜브(120)에 연결된 분사노즐(130)이 수평의 상태에서 수직의 상태로 전환된다.
노즐샤프트(200) 및 회전판(533)은 계속하여 회전(시계방향)하고, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)은 제2 노즐회전진행채널(5221)에 이어서 제2 노즐이동진행채널(5222)로 진입하게 된다. 이동핀(5321)이 제2 노즐이동진행채널(5222)로 진입되면 구동모터(300)는 정회전 및 역회전을 반복하도록 제어될 수 있다. 이에 의해, 노즐샤프트(200) 및 회전판(533)은 정회전 및 역회전을 반복하며, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)은 제2 노즐이동진행채널(5222) 내를 왕복하면서 분사노즐(130)이 바울(10) 내의 기판을 향해 약액을 분사할 수 있다. 분사노즐(130)이 약액을 분사하기 위해 구동모터(300)가 정회전 및 역회전을 반복하는 횟수는 미리 정해질 수 있다. 미리 정해진 횟수로 구동모터(300)가 정회전 및 역회전 하는 과정이 종료된 후 구동모터(300)는 정회전되도록 제어될 수 있다.
약액 분사 과정이 완료된 후 구동모터(300)가 정회전(시계방향)되면 이에 연동하여 노즐샤프트(200) 및 회전판(533)은 회전(반시계방향)하여 링크부(530)를 수평이동시킴에 따라 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)은 제2 노즐회전진행채널(5221)로 진입되어 제2 노즐회전진행채널(5221)을 따라 상승하게 되고, 이에 의해 제1 링크로드(531)는 상승한다. 제1 링크로드(531)가 상승함에 따라 제1 링크로드(531) 상단부에 연결된 래크(542)가 상승되고, 상승하는 래크(542)에 치합된 피니언(541)이 연동하여 분사노즐(130)이 수직하게 전환되는 때와 반대방향으로 회전하게 된다. 피니언(541)이 회전함에 따라 피니언(541)과 결합된 노즐튜브(120)가 회전하며, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)에 도달하는 시점에 노즐튜브(120)에 연결된 분사노즐(130)이 수직의 상태에서 수평의 상태로 전환된다.
이어서, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제2 노즐회전진행채널(5221)을 빠져나와서 제1 노즐이동진행채널(5212) 내로 진입하며, 이때 제2 캠(550)은 버튼식로드(551)가 개폐로드(552)와 함께 전진하도록 제어되어 개폐로드(552)가 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 닫게 된다. 이 시점에 구동모터(300)는 역회전(반시계방향)하도록 제어되고, 이에 연동하여 노즐샤프트(200) 및 회전판(533)은 구동모터(300)의 회전방향과 반대방향(시계방향)으로 회전하면서 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제1 노즐이동진행채널(5212)을 따라 이동한 후 이어서 제1 노즐회전진행채널(5211)을 따라 이동하도록 한다.
이때, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321) 제1 노즐회전진행채널(5211)을 따라 이동하면서 하강하게 되고, 이에 의해 제1 링크로드(531)는 하강한다. 제1 링크로드(531)가 하강함에 따라 제1 링크로드(531) 상단부에 연결된 래크(542)를 하강시키고, 하강하는 래크(542)에 치합된 피니언(541)이 연동하여 분사노즐(130)이 수평하게 전환되는 때와 반대방향으로 회전하게 된다. 피니언(541)이 회전함에 따라 피니언(541)과 결합된 노즐튜브(120)가 회전하며, 캠연결링크(532)의 이동핀(5321)이 제1 노즐회전진행채널(5211)의 앞단에 도달하는 시점에 노즐튜브(120)에 연결된 분사노즐(130)이 수평의 상태에서 수직의 상태로 전환되며, 이 과정에서 분사노즐(130)은 수평 상태로 바울(10)의 내부를 빠져나오면서 수직의 상태로 전환되면서 바울(10)의 외부에 위치하게 된다. 즉, 최초 위치로 복귀하게 된다.
도 6은 링크부가 제1 캠의 충돌회피동작 안내구간 및 약액공급동작 안내구간을 따라 이동할 때 바울 주변에서의 분사노즐의 위치 변화를 도시하며, 도 7는 도 6에 도시된 분사노즐의 각 위치를 제1 캠의 충돌회피동작 안내구간 및 약액공급동작 안내구간에 표시한 도면이다.
앞서 설명한 시스템의 구동 과정을 요약하면, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 캠(520)의 충돌회피동작 안내구간(521)의 제1 노즐회전진행채널(5211)을 따라 링크부(530)의 캠연결링크(532)가 이동할 때 도 7에 표시된 1, 2, 3, 4의 위치에서 도 6의 1, 2, 3, 4의 위치에서와 같이 분사노즐(130)이 이동 및 회전하여 수평으로 전환된 후 제1 노즐이동진행채널(5212)을 따라 도 7에 표시된 5의 위치까지 이동한다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 분사노즐(130)은 바울(10)의 개방된 상부의 개방 영역의 이내로 위치한다. 이어서, 5의 위치로부터 약액공급동작 안내구간(522)의 제2 노즐회전진행채널(5221)을 따라 이동하여 도 7에 표시된 6의 위치로 이동하면서 도 6에 도시된 6과 같이 분사노즐(130)이 다시 수직으로 전환되어 분사노즐(130)이 바울(10)의 내측으로 진입하게 되어, 제2 노즐이동진행채널(5222)을 따라 가이드되면서 약액을 분사하게 된다. 분사노즐(130)이 다시 최초 위치로 복귀하는 과정은 이의 역순이다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템은 다수의 모터를 이용하는 기존 회전 방식과는 달리 하나의 구동모터(300)의 동력만을 이용하고, 구동모터(300)의 구동에 연동하는 연동장치(500)의 연결구조에 의해 분사노즐(130)이 바울(10)을 회피하여 바울(10)의 내부로 진입하는 과정이 구현되는 이점이 있다. 이에 따라, 기존 다수의 모터 사용 시 필요한 많은 부품, 공간 및 제어가 필요하지 않으며, 비동심 회전축의 결합에 따른 모터의 진동 및 동작이상에 의한 공정 불량이 낮고, 정밀한 기계부품과의 결합에 의한 운동의 연속성, 정교하고 부드러운 이동 및 정확한 공정 작업이 가능해지는 이점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100 : 노즐부 200 : 노즐샤프트
300 : 구동모터 400 : 테이블
500 : 연동장치 510 : 기어부
520 : 제1 캠 530 : 링크부
540 : 래크부 550 : 제2 캠

Claims (4)

  1. 노즐헤드(110), 상기 노즐헤드(110)로부터 일정 길이 연장되는 노즐튜브(120) 및 상기 노즐튜브(120)의 끝단부에 수직하게 연결되고 기판 세정용 약액을 분사하는 분사노즐(130)을 포함하는 노즐부(100);
    상기 노즐튜브(120)의 길이방향에 수직하도록 상기 노즐헤드(110)에 연결되는 노즐샤프트(200);
    상기 노즐샤프트(200)의 일측에 배치되고, 정회전 및 역회전 가능하게 구비되는 구동모터(300); 및
    상기 구동모터(300)와 연동하여 상기 구동모터(300)의 동력만으로 상기 노즐튜브(120) 및 노즐샤프트(200)가 회전되도록 제어하는 연동장치(500)를 포함하고;
    연동장치(500)는,
    구동모터(300)의 구동축(301)에 결합되는 주동기어(511) 및 노즐샤프트(200)의 하단부에 결합되고 주동기어(511)와 치합되는 종동기어(512)를 포함하는 기어부(510);
    노즐샤프트(200)에 근접하게 위치하고, 노즐샤프트(200)의 원주 방향을 따라 굴곡지게 절곡된 플레이트 형상이고, 충돌회피동작 안내구간(521) 및 충돌회피동작 안내구간(521)의 일측으로부터 연장되는 약액공급동작 안내구간(522)을 포함하는 제1 캠(520);
    노즐샤프트(200)와 평행하게 배치되고, 노즐샤프트(200)가 회전하면 이에 연동하여 노즐샤프트(200)의 원주방향을 따라 노즐샤프트(200)의 회전방향으로 이동하도록 노즐샤프트(200)에 연결된 제1 링크로드(531), 제1 링크로드(531)의 하단부에 구비되어 제1 캠(520)과 연결되고 제1 링크로드(531)가 이동하면 이에 연동하여 충돌회피동작 안내구간(521) 및 약액공급동작 안내구간(522)을 따라 이동하면서 제1 링크로드(531)를 상승시키거나 하강시키는 캠연결링크(532)를 포함하는 링크부(530); 및
    노즐튜브(120)에서 노즐헤드(110)와 연결되는 끝단부에 구비되는 피니언(541), 제1 링크로드(531)의 상단부에 연결되어 피니언(541)과 치합되고 제1 링크로드(531)가 상승 및 하강하면 이에 연동하여 상승 및 하강하여서 피니언(541)을 회전시키는 래크(542)를 포함하는 래크부(540)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연동장치(500)는 상기 노즐헤드(110), 노즐샤프트(200) 및 구동모터(300)에 연결되고, 상기 구동모터(300)가 정회전 및 역회전하여 구동되면 상기 분사노즐(130)이 내부에 기판을 수용하는 바울(bowl)과의 충돌을 회피하는 충돌회피동작 및 상기 분사노즐(130)이 상기 바울 내로 진입하여 상기 약액을 분사하는 약액공급동작이 구현되도록 상기 구동모터(300)와 연동하여 상기 구동모터(300)의 동력만으로 상기 노즐튜브(120) 및 노즐샤프트(200)가 회전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충돌회피동작 안내구간(521)은 상향하게 일정 길이 연장되는 제1 노즐회전진행채널(5211)과, 상기 제1 노즐회전진행채널(5211)의 최상부로부터 수평하게 일정 길이 연장되는 제1 노즐이동진행채널(5212)을 포함하고,
    상기 약액공급동작 안내구간(522)은 상기 제1 노즐이동진행채널(5212)로부터 하향하게 일정 길이 연장되는 제2 노즐회전진행채널(5221)과, 상기 제2 노즐회전진행채널(5221)의 끝으로로부터 수평하게 일정 길이 연장되는 제2 노즐이동진행채널(5222)을 포함하고,
    상기 연동장치(500)는 상기 제1 캠(520)의 일측에서 상기 충돌회피동작 안내구간(521) 및 약액공급동작 안내구간(522)의 교차지점에 대향하게 구비되는 제2 캠(550)을 더 포함하고,
    상기 제2 캠(550)은,
    상기 제1 노즐이동진행채널(5212)과 평행하게 배치되어 전진 및 후진 가능하게 구비되고, 평상시 상기 제1 노즐이동진행채널(5212)과 소통되게 열려있는 상기 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 닫고 있는 개폐로드(552); 및
    상기 개폐로드(552)의 상측에서 상기 개폐로드(552)의 후단부에 연결되고, 상기 개폐로드(552)의 후단부로부터 상기 개폐로드(552)의 길이보다 짧은 길이로 돌출되고, 전진 및 후진 가능하게 구비되고, 상기 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)로 이동한 상기 캠연결링크(532)에 의해 눌리면 상기 개폐로드(552)의 후단부를 밀어서 상기 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 개방시키고 상기 캠연결링크(532)가 상기 약액공급동작 안내구간(522)으로부터 상기 충돌회피동작 안내구간(521) 내로 진입하면 상기 개폐로드(552)와 함께 전진되어 상기 개폐로드(552)가 상기 제2 노즐회전진행채널(5221)의 입구부(5221a)를 닫도록 하는 버튼식로드(551)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 세정 및 건조 설비용 노즐 구동 시스템.
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