KR102031305B1 - 일체형 유체 분사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치는 제1유체를 공급하는 제1유체공급부, 제2유체를 공급하는 제2유체공급부, 상기 제1유체공급부에 의해 공급되는 상기 제1유체 및 상기 제2유체공급부에 의해 공급되는 상기 제2유체를 혼합하여 세정하고자 하는 대상에 분사하는 노즐부, 상기 노즐부의 중앙에 위치하는 히터; 및 상기 제2유체공급부에 의해 상기 노즐부 내부로 공급되는 상기 제2유체를 상기 히터와 상기 노즐부 내부 하단으로 분배하여 제공하는 분배유로를 포함한다.

Description

일체형 유체 분사장치{APPARATUS FOR FLUID SPRAY OF INTEGRATED}
본 발명은 제2유체 중 일부는 노즐부에 위치하는 히터에 일부는 노즐부 하단으로 유입시키는 일체형 유체 분사장치에 관한 것이다.
반도체 장치가 고집적화 되면서 기판 상에 구현해야 하는 회로의 패턴 역시 점차 미세화 되고 있다. 그래서 기판 상의 패턴은 아주 미세한 오염물에 의해서도 반도체 소자의 불량을 발생하게 할 수 있으며, 이에 따라 세정공정의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
일반적으로, 스팀을 이용한 세정방법은 노즐의 외부로부터 스팀을 생성하고, 생성된 스팀을 노즐로 공급받을 수 있다. 예를 들어, 스팀발생장치가 스팀을 발생시키고, 스팀이송관이 발생된 스팀을 노즐로 이동시킬 수 있다.
그러나, 이 과정에서 스팀의 열에너지 손실이 발생할 수 있고, 스팀이 이송관 내벽과 오랫동안 접촉함에 따라 오염될 수 있다. 또한, 스팀을 발생시키기 위하여, 순수를 승온 시키는 데에 상당한 시간이 소요될 수 있다.
한편, '특허문헌1'의 세척 효율이 향상된 기판 세정장치는 세정액과 가스를 공급받아 혼합 챔버에서 혼합할 수 있으며, 혼합 챔버와 연결된 노즐기구를 통하여 혼합된 유체를 기판에 분사할 수 있다.
이러한 '특허문헌1'은 혼합 챔버에서 혼합된 후 노즐기구로 이동되면서 세정액이 오염될 수 있으며, 세정액과 가스가 혼합되는 시간과 전달되는 시간이 소요된다는 문제점이 발생할 수 있다.
한국 등록특허 제10-1060686호
본 발명의 목적은 히터에서 노즐부로 이동하면서 발생하는 스팀의 열 에너지 손실이 제거되는 일체형 유체 분사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 노즐부로 유입되는 유체 중 일부는 노즐부에 위치하는 히터에 일부는 노즐부 내부로 유입시켜 세정 효율이 향상된 일체형 유체 분사장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 제1유체를 공급하는 제1유체공급부, 제2유체를 공급하는 제2유체공급부, 상기 제1유체공급부에 의해 공급되는 상기 제1유체 및 상기 제2유체공급부에 의해 공급되는 상기 제2유체를 혼합하여 세정하고자 하는 대상에 분사하는 노즐부, 상기 노즐부의 중앙에 위치하는 히터, 및 상기 제2유체공급부에 의해 상기 노즐부 내부로 공급되는 상기 제2유체를 상기 히터와 상기 노즐부 내부 하단으로 분배하여 전달하는 분배유로를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 분배유로는 상기 제2유체가 유입되는 유입구, 상기 유입구에 유입된 상기 제2유체가 상기 히터로 제공되는 경로에 위치하는 제1유출구, 및 상기 유입구에 유입된 상기 제2유체가 상기 노즐부 내부 하단으로 전달하는 경로에 위치하는 제2유출구를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 노즐부의 하단에 위치하는 전극을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 히터는 스팀을 발생시키는 유도 가열 및 유전 가열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1유체는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2) 및 산소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제2유체공급부는 순수, 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 노즐부는 선 형태로 혼합유체를 분사하는 하나 이상의 선형 분사노즐을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 노즐부는 점 형태로 혼합유체를 분사하는 하나 이상의 스팟형 분사노즐을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일체형 유체 분사장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 히터에서 노즐로 이동하면서 발생하는 스팀의 열에너지 손실이 제거될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 노즐부로 유입되는 유체 중 일부는 노즐부에 위치하는 히터에 일부는 노즐부 내부로 유입되어 세정 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 일체형 유체 분사장치에서 제2유체가 공급되는 노즐부를 확대하여 유체 공급 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치에서 노즐부의 구체적인 예들을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일체형 유체 분사장치(100)는 제1유체공급부(110), 제2유체공급부(120), 히터(130), 노즐부(140) 및 기판(150)을 포함할 수 있다.
제1유체공급부(110)는 제1유체를 공급하고, 제2유체공급부(120)는 제2유체를 공급할 수 있다.
제1유체공급부(110)의 제1유체는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2) 및 산소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2유체공급부(120)에서 공급된 제2유체는 히터와 노즐부 하단으로 분배하여 전달하는 분배유로를 포함할 수 있고, 구체적으로, 순수, 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 유체는 액체 및 기체로 이루어진, 정해진 형태가 없이 흐르는 상태의 물질 총칭으로서, 총 유체는 노즐부(140) 내부에 위치하는 스팀, 순수, 오존수 및 세정기체의 총합을 지칭할 수 있다. 노즐부(140) 내부의 총 유체는 노즐부(140) 내부로부터 부피가 증가하기 전과 동일한 시간비율로 배출되기 위하여, 분사구를 통하여 더욱 증가된 속도로 세정하고자 하는 기판(150)에 분사될 수 있다.
히터(130)는 노즐부의 중앙에 위치하고, 스팀을 발생시키는 유도 가열 및 유전 가열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 히터(130)는 전원공급부(131)에 연결되어 열을 발생시킬 수 있다. 전원공급부(131)는 전원 케이블 또는 별도의 전원 접속을 통하여 히터(130)에 전원을 공급할 수 있다. 여기서, 전원은 10㎑ ~ 30㎒의 고주파(Radio Frequency) 전력을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 직류(DC) 전력도 포함할 수 있다.
히터(130)가 유도 가열의 과정을 통하여 스팀을 발생시키는 과정을 상세히 설명하자면 다음과 같다. 먼저, 가열 코일에 전원공급부(131)를 통하여 전원이 인가되고, 이때, 인간되는 전원은 교류전원을 포함할 수 있다. 교류전원이 인가된 가열코일은 전자기장을 형성하고, 형성된 전자기장은 인가된 전원인 교류전원에 따라 세기와 방향이 지속적으로 변화할 수 있다. 이와 같은 전자기장의 변화에 영향을 받아. 유도가열체 내부에 전류가 발생하고, 따라서 저항열이 발생될 있다.
제1유체는 노즐부(140)의 상부로 유입되어 히터(130)의 상부로 공급될 수 있다.
노즐부(140)는 선 형태로 혼합유체를 분사하는 하나 이상의 선형 분사노즐 및 점 형태로 혼합유체를 분사하는 하나 이상의 스팟형 분사노즐 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
기판(150)은 대면적 기판이 사용될 수 있고, 글라스(Glass) 기판, 반도체 웨이퍼 및 포토마스크 중 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 일체형 유체 분사장치(200)는 제1유체공급부(210), 제2유체공급부(220), 히터(230), 전원공급부(231) 노즐부(240), 기판(250), 전극(260) 및 분배유로(270)를 포함할 수 있다.
제2유체공급부(220)에 의해 공급되는 제2유체는 분배유로(270)를 통하여 히터(230)와 노즐부(240) 하단으로 분배할 수 있다. 분배유로(270)는 제2유체공급부(220)에서 전달되는 제2유체가 유입구(271)를 통하여 노즐부(240) 내부로 전달될 수 있다. 유입구(271)를 통하여 전달되는 제2유체 중 일부(G2-1)는 제1유출구(272)를 통하여 히터(230)로 전달될 수 있고, 다른 일부(G2-2)는 제2유출구(273)를 통하여 노즐부 하단에 위치하는 전극(260)으로 전달될 수 있다.
전극(260)은 임피던스 정합기(261) 및 전원공급부(262)에 연결되어 전기장을 발생시키고, 히터(230)를 통하여 발생된 스팀과 제2유출구(273)를 통하여 전달된 제2유체를 혼합하여 혼상유체를 생성할 수 있다.
임피던스 정합기(261)는 전원공급부(262)에 연결되어, 전기적으로 접속되는 전극(260)에 최대전력을 공급할 수 있다.
전원공급부(262)는 전원 케이블 또는 별도의 전원 접속을 통하여 전극(260)에 전원을 공급할 수 있다. 여기서, 전원은 10㎑ ~ 30㎒의 고주파(Radio Frequency) 전력을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 직류(DC) 전력도 포함할 수 있다.
도 2의 제1유체공급부(210), 제2유체공급부(220), 히터(230), 전원공급부(231), 노즐부(240) 및 기판(250)에 대한 설명은 앞서 설명한 도 1의 제1유체공급부(110), 제2유체공급부(120), 히터(130), 전원공급부(131), 노즐부(140) 및 기판(150)과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 도 2에 따른 일체형 유체 분사장치에서 제2유체가 공급되는 노즐부를 확대하여 유체 공급 경로를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제2유체가 공급되는 노즐부(340)는 히터(330), 전극(360) 및 분배유로(370)를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2유체는 분배유로(370)의 유입구(371)를 통하여 유입되고, 유입되는 제2유체 중 일부(G2-1)는 제1유출구(372)를 통하여 히터(330)로 전달될 수 있고, 다른 일부(G2-2)는 제2유출구(373)를 통하여 노즐부 하단에 위치하는 전극(260)으로 전달될 수 있다.
따라서, G2-1은 히터(330)로 전달되는 유체의 경로이고, G2-2는 전극(360)으로 전달되는 경로이다. G2-1를 따라서 전달된 제2유체는 히터(330)를 통하여 스팀을 발생시키고, 발생시키는 스팀은 히터(330)의 아래에 위치하는 전극(360)으로 전달될 수 있다. 또한, 제2유체는 G2-2의 경로 상에 위치하는 전극(360)으로 전달될 수 있다. 전달된 유체들은 노즐부(340)의 하단에서 혼합되어 세정하고자 하는 대상에 분사될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 유체 분사장치에서 노즐부의 구체적인 예들을 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 4의 (a)는 스팟형 분사노즐을 통하여 기판을 세정하는 도면을 나타내고, 도 4의 (b)는 선형 분사노즐을 통하여 기판을 세정하는 도면을 나타낸다.
도 4의 (a)는 스팟형 분사노즐(440a) 및 원형 기판(웨이퍼)(450a)을 포함하고, 도 4의 (b)는 선형 분사노즐(440b) 및 대면적 기판(450b)을 포함할 수 있다.
스팟형 분사노즐(440a)은 점의 형태로 세정 물질을 분사할 수 있다. 복수개의 스팟형 분사노즐의 간격은 자유로울 수 있다. 구체적으로, 복수개의 스팟형 분사노즐은 균일한 간격으로 설치될 수 있고, 어느 한 곳에 밀집되어 설치될 수도 있다.
따라서, 스팟형 분사노즐(440a)을 구비하는 노즐부는 세정 물질의 양을 조절하여 원형 기판(450a)의 어느 한 부분을 집중적으로 세정할 수 있고, 기판()의 전체를 세정할 수도 있다. 또한, 스팟형 분사노즐(440a)은 좌우로 360° 회전하여 원형 기판(450a)의 원하는 영역에 위치할 수 있다.
스팟형 분사노즐(440a)은 원형, 사각형 및 삼각형 등의 다각기둥 형상 또는 기판에 인접하는 방향으로 좁아지는 뿔 형상을 포함할 수 있다. 또한, 스팟형 분사노즐(440a)은 적어도 하나 이상의 분사구를 구비할 수 있다. 분사구는 기판과 0°를 초과하는 각도로 형성될 수 있다.
선형 분사노즐(440b)은 직사각형 및 타원형 등의 기둥 형상 또는 기판에 인접하는 방향으로 좁아지는 뿔 형상을 포함할 수 있다. 또한, 선형 분사노즐(440b)은 적어도 하나 이상의 분사구를 구비할 수 있다. 분사구는 선의 형태 및 다각형의 형태로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 선형 분사노즐(440b)의 분사구는 I, D 및 E 등의 형태로 변형되어 형성될 수 있고, 둘 이상의 형태를 조합하여 형성될 수도 있다. 이와 같은, 분사구는 기판과 0°를 초과하는 각도로 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 기판(450a, 450b)은 도 4에 도시된 원형 기판(450a) 및 대면적 기판(450b) 등을 포함하는 여러 다각형의 형태로 변형될 수 있다.
여기까지 설명된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 특징을 보다 명확히 설명하기 위한 예들이며, 본 발명의 범위가 위와 같은 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 그리고, 위와 같은 실시 예들에 포함되는 구성요소들은 각각의 실시 예에 한정되지 않고, 변형된 다른 실시 예의 구성요소가 될 수 있다.
결국 본 발명에 따른 일체형 유체 분사장치를 통하여, 히터로부터 노즐까지의 이동 시 발생하는 열 손실에 의한 에너지 손실을 제거할 수 있고, 노즐부로 유입되는 유체 중 일부는 노즐부에 위치하는 히터에 일부는 노즐부 내부로 유입되어 세정 효율이 향상될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 제1유체를 공급하는 제1유체공급부;
    제2유체를 공급하는 제2유체공급부;
    상기 제1유체공급부에 의해 공급되는 상기 제1유체 및 상기 제2유체공급부에 의해 공급되는 상기 제2유체를 혼합하여 세정하고자 하는 대상에 분사하는 노즐부;
    상기 노즐부의 중앙에 위치하는 히터; 및
    상기 제2유체공급부에 의해 상기 노즐부 내부로 공급되는 상기 제2유체를 상기 히터와 상기 노즐부 내부 하단으로 분배하여 제공하는 분배유로;를 포함하고,
    상기 분배유로는,
    상기 제2유체가 유입되는 유입구;
    상기 유입구에 유입된 상기 제2유체가 상기 히터로 제공되는 경로에 위치하는 제1유출구; 및
    상기 유입구에 유입된 상기 제2유체가 상기 노즐부 내부 하단으로 제공되는 경로에 위치하는 제2유출구;
    를 포함하는 일체형 유체 분사장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부 내부 하단에 위치하는 전극을 더 포함하는 일체형 유체 분사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히터는,
    스팀을 발생시키는 유도 가열 및 유전 가열 중 적어도 하나를 포함하는 일체형 유체 분사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1유체는,
    청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2) 및 산소 중 적어도 하나를 포함하는 일체형 유체 분사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2유체는,
    순수, 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나를 포함하는 일체형 유체 분사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부는,
    선 형태로 혼합유체를 분사하는 하나 이상의 선형 분사노즐을 포함하는 일체형 유체 분사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부는,
    점 형태로 혼합유체를 분사하는 하나 이상의 스팟형 분사노즐을 포함하는 일체형 유체 분사장치.
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