KR102065143B1 - 유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템 - Google Patents

유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 유도가열을 이용한 스팀발생장치는, 파이프 형상의 유로가 형성된 하나 이상의 단계를 구성하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부를 유도가열하여 발생되는 스팀을 외부로 분사하기 위한 유도 가열부; 상기 유도 가열부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 상기 유도 가열부의 온도 및 압력을 감지하여 상기 전원공급부를 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템{STEAM GENERATION APPARATUS USING INDUCTION HEATING, STEAM CLEANING SYSTEM}
본 발명은 유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 유도 가열을 이용하여 미리 예열된 순수를 스팀으로 빠르게 발생시켜 세정 대상물로 분사함으로써, 순수로부터 스팀을 발생시키는 공간을 줄여 전체적인 스팀 세정 시스템의 규모를 소형화하기 위한, 유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(Semiconductor wafer), 평판디스플레이의 유리기판, 금속판 등과 같은 수많은 워크피스의 표면에는 제조공정 중에 많은 잔류물질(Residual organic materials), 미립자(Particle), 유기물, 무기물 등 오염물질이 존재하게 된다. 반도체 디바이스 제조공정에서는 웨이퍼에 패턴을 형성한 후 세정하는 세정 공정이 반복된다. 웨이퍼를 세정하는 이유는 포토레지스트막이나 폴리머막 등의 유기물이나 파티클 등을 제거하는 것이다. 유기물이나 파티클은 제품의 결함을 발생시키기 때문에 이를 제거하기 위한 세정공정(Cleaning process)의 중요성은 더욱 부각되고 있는 추세에 있다.
반도체와 같은 산업분야에서는 비용이 저렴하고 기술의 적합성이 검증되어 있는 습식 세정법이 광범위하게 사용되고 있다. 그런데 습식 세정은 독성이 매우 강한 강산과 강염기를 주로 사용하므로, 환경오염, 안전성 등의 문제로 사용이 규제되고 있다. 또한, 반도체 소자의 집적도가 증가되는 것에 따라 세정제와 초순수의 순도를 높게 유지해야 할 필요가 있으므로, 비용이 증가되고 있는 실정이다. 특히, 습식 세정은 진공장비들과 연계시켜 연속적인 공정을 수행하기 위한 클러스터 툴 시스템(Cluster tool system)에 적용하기 어렵다. 습식 세정법의 단점을 보완하고 해결하기 위하여 건식 세정법이 개발되어 적용되고 있다. 기상 세정이라 부르고도 있는 건식 세정에는 초음파 세정, 전리오존 세정, 엑시머 자외선(Excimer ultraviolet, EUV) 세정, 플라즈마(Plasma) 세정 등이 있다. 건식 세정장비는 구성이 복잡하고 차지하는 면적도 넓은 단점이 있다.
한편, 친환경적이면서 세정력이 우수한 고온고압의 스팀을 이용하는 스팀 세정장비가 개발되었다. 스팀세정장비는 히터를 이용하여 대용량 용기에 담긴 물을 가열하여 스팀을 발생시켜 이를 웨이퍼에 분사하여 세정하는 방식이다.
이와 같은 스팀세정장비는 대부분 대량으로 스팀을 생성하기 위해 대용량의 용기를 사용함으로써, 반도체 디바이스 제조 공정에서 일부를 차지하는 세정 시스템의 규모가 대형화될 수 밖에 없다.
또한, 대형화된 스팀세정장비는 스팀을 발생시키는 지점부터 스팀을 분사시키는 지점까지의 스팀이송경로를 길어지게 만들기 때문에, 발생된 스팀을 온도 및 압력 조건을 유지시키면서 원하는 위치까지 이동시키기 위한 상당한 노력이 필요하다. 즉, 발생된 스팀은 스팀이송경로가 길어짐에 따라 온도변화로 인해 기체 상태의 스팀이 응축되어 액체 상태의 물로 변화될 수 있다. 이에 따라, 이러한 세정 시스템에서는 스팀 온도 및 압력 상태를 유지시키기 위한 추가적인 설비를 구비하거나 스팀의 온도와 압력을 제어하는 기술 적용이 요구될 수 있다.
또한, 물은 비열이 다른 물질보다 상대적으로 크기 때문에 온도변화가 크게 나타나지 않는다. 이러한 물의 특성으로 인해, 스팀세정장비는 히터를 이용하여 대용량의 용기에 담긴 물을 가열하여 스팀세정공정을 시작하기에 앞서 많은 양의 스팀을 준비해야 한다.
다시 말해, 종래의 스팀세정장비는 물의 온도를 제어하기가 어렵기 때문에, 짧은 시간 내에 스팀을 발생시키기 곤란하다. 이는 스팀세정공정에서 짧은 시간 내에 스팀공정으로 들어오는 피처리대상(일례로, 웨어퍼, 글래스, 기판 등)을 대응하기 위해 대용량의 스팀을 사전에 준비해야 함을 의미한다.
아울러, 용기 내부에 파티클이 발생되면 발생된 스팀도 파티클에 의해 오염될 수 있는데, 스팀의 오염이 웨이퍼에 분사되면 웨이퍼의 세정력이 떨어지게 된다.
따라서, 종래의 스팀세정장비는 스팀 시스템의 규모를 소형화시켜 별도의 스팀이송경로 없이 스팀을 제공할 뿐만 아니라, 짧은 시간 내에 스팀공정으로 들어오는 피처리대상에 대응할 수 있는 빠른 속도로 스팀을 생성할 수 있는 시스템이 제안될 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 유도 가열을 이용하여 미리 예열된 순수를 스팀으로 빠르게 발생시켜 세정 대상물로 분사함으로써, 순수로부터 스팀을 발생시키는 공간을 줄여 전체적인 스팀 세정 시스템의 규모를 소형화하기 위한, 유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 스팀발생장치는, 파이프 형상의 유로가 형성된 하나 이상의 단계를 구성하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부를 유도가열하여 발생되는 스팀을 외부로 분사하기 위한 유도 가열부; 상기 유도 가열부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 상기 유도 가열부의 온도 및 압력을 감지하여 상기 전원공급부를 제어하기 위한 제어부;를 포함한다.
상기 가열부는, 순수가 채워져 스팀을 발생하는 적어도 하나의 스팀 발생 단계와 발생된 스팀을 가열하는 적어도 하나의 스팀 가열 단계를 형성한다.
상기 가열부는, 좌우측 대칭형 구조로 가열되어 양쪽에서 발생된 스팀을 노즐을 통해 분사한다.
상기 가열부는, 각 단계를 연결하는 부분에 병목구간을 형성한다.
상기 가열부는, 티타늄 재질인 유도 가열을 이용한 스팀발생장치.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템은, 세정 대상물을 공급하기 위한 대상물 공급부; 상기 세정물 대상물을 스팀발생장치를 이용하여 스팀 세정을 수행하기 위한 대상물 처리부; 및 상기 세정 대상물의 처리 결과에 따라 상기 대상물 공급부와 상기 대상물 처리부로 로딩 또는 언로딩하는 대상물 로딩/언로딩부;를 포함하며, 파이프 형상의 유로가 형성된 하나 이상의 단계를 구성하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부를 유도가열하여 발생되는 스팀을 외부로 분사하기 위한 유도 가열부; 상기 유도 가열부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 상기 유도 가열부의 온도 및 압력을 감지하여 상기 전원공급부를 제어하기 위한 제어부;를 포함한다.
상기 대상물 처리부는, 라인형 또는 회전형 구조이다.
상기 대상물 처리부는, 상기 세정 대상물에 UV 처리, 에어나이프 처리, 스팀 세정을 실시한다.
본 발명은 유도 가열을 이용하여 미리 예열된 순수를 스팀으로 빠르게 발생시켜 세정 대상물로 분사함으로써, 순수로부터 스팀을 발생시키는 공간을 줄여 전체적인 스팀 세정 시스템의 규모를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명은 유도 가열을 통해 짧은 시간 내에 스팀을 발생함으로써 대용량의 스팀 저장소를 마련할 필요가 없다.
또한, 본 발명은 별도의 스팀이송경로 없이 발생된 스팀을 노즐을 통해 곧바로 세정 대상물로 분사할 수 있는 구조를 갖기 때문에 온도 변화에 따른 스팀의 응축현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 대용량의 용기를 마련할 필요가 없기 때문에 용기 내부의 파티클 발생을 방지하고, 그에 따라 파티클이 스팀에 포함됨에 따른 스팀의 웨이퍼 세정력 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 짧은 시간 내에 스팀공정으로 들어오는 피처리대상에 대응할 수 있는 빠른 속도로 스팀을 생성할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 스팀에 압축공기를 혼합하여 세정 대상물에 대한 세정하는 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 스팀에 세정액을 혼합하여 추가적인 스팀의 양을 급속으로 증가시켜 대용량의 스팀을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스팀의 온도를 조절하여 스팀 세정을 위한 최적 조건의 스팀을 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도가열을 이용한 스팀발생장치에 대한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열부에 대한 도면,
도 3은 상기 도 2a의 가열부에 대한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템에 대한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템에 대한 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조절밸브의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도가열을 이용한 스팀발생장치에 대한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유도가열을 이용한 스팀발생장치(이하 "스팀발생장치"라 함, 100)는, 유도 가열을 이용하여 미리 예열된 순수를 스팀으로 빠르게 발생시켜 세정 대상물로 분사함으로써, 순수로부터 스팀을 발생시키는 공간을 줄여 전체적인 스팀 세정 시스템의 규모를 소형화할 수 있다. 즉, 스팀발생장치(100)는 대용량 저장소에 저장된 순수를 가열하여 스팀을 발생시키고 발생된 스팀을 소정의 이송경로를 거쳐 세정 대상물까지 공급하는 구조가 아니라, 발생된 스팀을 노즐(3)을 통해 곧바로 세정 대상물(50)로 분사할 수 있는 구조를 갖기 때문이다. 여기서, 세정 대상물(50)은 반도체 공정의 웨이퍼(wafer), 디스플레이 공정의 글래스 기판 뿐만 아니라, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB), 글래스 기판, 금속 및 기판 등일 수 있다.
또한, 스팀발생장치(100)는 세정 대상물(50)에 가열된 스팀뿐만 아니라, 고온의 압축공기 또는 세정액을 선택적으로 세정 대상물(50)에 분사할 수도 있다.
이를 위해, 스팀발생장치(100)는 예열부(10), 유도 가열부(20), 전원공급부(30), 제어부(40)를 포함한다.
예열부(10)는 유도 가열부(20)로 순수를 공급하기에 앞서, 외부로부터 공급된 순수(DI water)를 스팀이 발생하기 직전의 온도(일례로, 85℃ 내지 95℃)로 예열하여 유도 가열부(20)로 공급한다. 이는 상온 상태의 순수를 유도 가열부(20)로 공급하는 것이 아니라 유도 가열부(20)에서 스팀이 발생하기 직전의 최적 온도 상태를 갖는 순수를 유도 가열부(20)로 공급하기 위함이다. 즉, 유도 가열부(20)는 상온 상태의 순수를 스팀이 발생하기 직전의 온도로 가열하는 과정을 생략함으로써, 순수를 공급받아 가열하기 위한 공간을 구비하지 않더라도 순수가 공급되는 즉시 스팀을 발생할 수 있다. 이러한 유도 가열부(20)는 예열부(10)로부터 공급된 순수를 즉시 스팀으로 변환시켜 세정 대상물(50)로 분사하기 때문에 소형화 구조로 설계할 수 있다.
또한, 예열부(10)는 전원공급부(30)로부터 전원을 공급받아, 전기저항을 이용하여 직/간접으로 가열하는 저항 가열 방식(resistance heating)으로 순수를 예열한다. 여기서, 저항 가열의 발열체는 금속 발열체(철/크롬/알루미늄계, 니켈/크롬계 합금, 단일 금속 등), 비금속 발열체(탄화규소, 이산화몰리브덴, 탄탄크로마이트, 카폰/그래파이트 등), 시즈 히터, 세라믹 히터 등이 이용될 수 있다. 이러한 예열부(10)는 전원공급부(30)로부터 공급되는 전원의 세기에 따라 순수의 온도를 조절할 수 있다.
예열부(10)는 외부로부터 공급된 순수를 소정의 용기에 담아 직/간접으로 저항 가열하거나, 외부로부터 공급된 순수를 소정의 관(일례로, 접촉면적을 크게 하는 지그재그형 관 등)을 통해 흐를 때 직/간접으로 저항 가열할 수 있다.
유도 가열부(20)는 예열부(10)로부터 공급된 순수를 유도 가열 방식으로 가열하여 스팀을 발생한다. 여기서, 유도 가열 방식은 전자 유도 현상을 이용한 것으로서, 가열 코일에 고주파 교류 전류가 흐를 때 발생하는 고주파 교류 자계 중에 도전성의 금속 물질을 위치시키면 금속 물질의 표면에 유도 와전류(Eddy current)가 발생하여 금속 물질의 표피 저항에 의한 주울(Joule)열이 발생하게 되는 원리를 이용하는 가열 방식이다. 이때, 유도 가열부(20)는 상온 상태의 순수를 가열하여 스팀을 발생시키는 것이 아니라 예열부(10)에 의해 미리 예열된 순수를 유도 가열하여 스팀을 발생시키기 때문에, 스팀 발생을 위한 공간이 크지 않더라도 예열부(10)로부터 순수가 공급되자마자 스팀을 발생시켜 발생된 스팀을 가열할 수 있다. 유도 가열부(20)는 전원공급부(30)로부터 공급되는 전원의 세기에 따라 스팀 온도를 조절할 수 있다.
전원공급부(30)는 예열부(10)와 유도 가열부(20) 각각에 필요한 전원을 공급한다. 즉, 전원공급부(30)는 예열부(10)에 상용 교류 전원 또는 직류 전원을 공급하고, 유도 가열부(20)에 고주파 교류 전원(또는 RF 전원)을 공급한다. 특히, 전원공급부(30)는 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 네트워크(도면에 미도시)를 통해 고주파 교류 전원을 유도 가열부(20)에 공급할 수 있다. 이와 같이 전원공급부(30)는 예열부(10)와 유도 가열부(20) 각각에 필요한 개별 구성으로 구비되어 전원을 공급하거나, 하나의 구성에서 각각에 대응되는 조건에 따라 전원을 공급할 수 있다.
제어부(40)는 전원공급부(30)를 통해 예열부(10)와 유도 가열부(20)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(40)는 전원공급부(30)를 통해 예열부(10)와 유도 가열부(20) 각각에 공급되는 전원의 세기를 제어함으로써, 예열부(10)에 의해 가열되는 순수 온도와 유도 가열부(20)에 의해 발생되는 스팀 온도를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(40)는 전원공급부(30)를 통해 예열부(10)와 유도 가열부(20)의 온/오프(on/off) 동작을 제어한다.
아울러, 제어부(40)는 예열부(10), 유도 가열부(20), 제1 조절밸브(1), 제2 조절밸브(2)의 온도 및 압력을 감지하여 전원공급부(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 예열부(10), 유도 가열부(20), 제1 조절밸브(1), 제2 조절밸브(2) 중 어느 한 지점의 온도 및 압력이 기 설정된 온도 및 압력 이상으로 감지되는 경우에, 전원공급부(30)를 통해 예열부(10)와 유도 가열부(20) 각각에 공급되는 전원의 세기를 조절한다.
그리고, 제어부(40)는 예열부(10), 유도 가열부(20), 제1 조절밸브(1), 제2 조절밸브(2)의 온도 및 압력을 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있다.
또한, 제어부(40)는 제1 조절밸브(1)와 제2 조절밸브(2)의 개폐를 제어할 수도 있다. 이를 통해, 제1 조절밸브(1)는 개폐 정도에 따라 예열부(10)로부터 공급된 순수, 압축공기, 세정액(순수 또는 초순수)의 혼합비를 조절할 수 있다. 마찬가지로, 제2 조절밸브(2)는 개폐 정도에 따라 유도 가열부(20)로부터 공급되는 스팀, 압축공기, 세정액(순수 또는 초순수)의 혼합비를 조절할 수 있다. 여기서는 제1 조절밸브(1) 및 제2 조절밸브(2)가 여러 경로를 통해 인입되는 유체를 하나의 밸브를 이용하여 흐름을 조절하고 있지만, 필요에 따라서 인입되는 유체별로 개별 밸브를 이용하여 흐름을 조절할 수도 있다.
여기서, 스팀에 압축공기를 혼합하는 것은 스팀의 분사속도를 조절하여 스팀이 세정 대상물(50)을 세정하는 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 스팀에 세정액을 혼합하는 것은 고온의 스팀에 세정액이 섞일 때 발생하는 추가적인 스팀의 양을 급속으로 증가시켜 대용량의 스팀을 발생시킬 수 있다. 이는 스팀의 온도를 조절하여 스팀 세정을 위한 최적 조건의 스팀을 발생시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어부(40)는 예열부(10), 유도 가열부(20), 제1 조절밸브(1) 및 제2 조절밸브(2)를 제어함으로써, 세정 대상물(50)에 스팀을 분사하여 세정 작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 세정 대상물(50)을 건조시키는 고온 압축 공기를 분사하거나 세정 대상물(50)을 세정하기 위한 세정액을 분사할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 제1 조절밸브(1)를 통해 압축공기가 인입되는 경로만 전부 개방하고, 제2 조절밸브(2)를 통해 스팀이 분사되는 경로를 전부 개방하면, 유도 가열부(20)를 통해 가열된 고온 압축 공기가 세정 대상물(50)을 향해 분사시킬 수 있다. 마찬가지로, 제어부(40)는 제1 조절밸브(1)를 통해 세정액이 인입되는 경로만 전부 개방하고, 제2 조절밸브(2)를 통해 스팀이 분사되는 경로를 전부 개방한 후 유도 가열부(20)를 오프시키면, 상온의 세정액이 세정 대상물(50)을 향해 분사시킬 수 있다. 이와 같이, 제어부(40)는 예열부(10), 유도 가열부(20), 제1 조절밸브(1) 및 제2 조절밸브(2)를 다양한 조합으로 제어하여 세정 대상물(50)에 따라 최적의 세정 공정 조건을 만족시키는 환경을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열부에 대한 도면이고, 도 3은 상기 도 2a의 가열부에 대한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 유도 가열부(20)는 코일(21a,21b), 바디(22), 가열부(23a,23b), 스팀 조절부(24), 압축공기 공급부(25), 세정액 공급부(26), 압축공기 조절밸브(25a), 세정액 조절밸브(26a)를 포함한다.
코일(21a,21b)은 전원공급부(30a,30b)와 연결되어 고주파 교류전원이 공급된다. 이로 인해, 코일(21a,21b)은 전원공급부(30a,30b)로부터 고주파 교류전원을 공급받아 고주파 교류 자계를 형성한다. 이때, 전원공급부(30a,30b)는 임피던스 매칭을 위한 매칭 네트워크(30a,30b)를 통해 코일(21a,21b)에 전원을 공급한다.
한편, 코일(21a,21b)은 바디(22)의 둘레를 따라 권선된다. 이때, 바디(22)의 둘레에는 코일(21a,21b)을 지지하여 고정하고, 코일(21a,21b)의 권선 경로를 가이드하여 다회 권선할 때 각 권선 간 간격을 일정하게 유지시키기 위한 지지부가 장착될 수 있다.
또한, 코일(21a,21b)은 속이 빈 가늘고 긴 관 형태(즉, 파이프 또는 튜브 형태)일 수 있다. 이러한 코일(21a,21b)은 관 내부를 냉각수의 통로로 이용하여 코일 자체에 발생하는 열을 식힌다. 바람직하게는 코일(21a,21b)은 전도성이 90% 이상의 동관(copper pipe)이다.
바디(22)는 석영(quartz) 또는 테프론 재질일 수 있다. 바디(22)는 내부에 가열부(23a,23b)를 배치한다. 이때, 가열부(23a,23b)는 금속 재질(일례로, 티타늄 등)의 파이프형상으로 적어도 하나를 연결하여 구성할 수 있다. 이때, 가열부(23a,23b)는 순수의 유로를 형성한다.
여기서는 가열부(23a,23b)가 3단 구조로 구성한 경우를 나타낸다. 일례로, 순수는 가열부(23a,23b)의 1단까지 채운다. 이는 가열부(23a,23b)의 1단에 의해 스팀을 발생하고, 가열부(23a,23b)의 2단 및 3단에 의해 발생된 스팀을 가열하기 위함이다. 순수는 바디(22)의 하부측에 위치하는 순수 공급부(미도시)를 통해 공급할 수 있다.
구체적으로, 가열부(23a,23b)는 전자 유도 현상에 의해 코일(21a,21b)에 고주파 교류 전류가 흐를 때 발생하는 고주파 교류 자계로 인해 표면에 유도 와전류가 발생하여 표피 저항에 의한 주울열이 발생한다. 이로 인해, 가열부(23a,23b)는 예열부(10)로부터 공급된 순수를 가열하여 스팀을 발생시킬뿐만 아니라 스팀을 재가열한다. 즉, 가열부(23a,23b)의 1단은 순수를 가열하여 스팀을 발생시키고, 가열부(23a,23b)의 2단 및 3단은 발생된 스팀을 재가열하여 고온의 스팀을 발생시킨다. 이와 같이, 가열부(23a,23b)는 스팀을 발생시키는 공간과 스팀을 가열하는 공간이 내부에 형성된다. 이러한 가열부(23a,23b)는 좌우측 대칭 구조로 양쪽에서 스팀을 발생시킬 수 있다. 가열부(23a,23b)는 스팀의 유로를 형성하면서 각 단계별로 이어지는 부분에 병목구간을 형성할 수 있다.
부가적으로, 가열부(23a,23b)는 별도의 전원을 인가하여 자체의 저항을 이용한 저항 가열로 추가적인 온도를 높일 수도 있다.
스팀 조절부(24)는 양쪽 가열부(23a,23b)에 의해 발생된 스팀의 양을 조절한다. 즉, 스팀 조절부(24)는 노즐(3)로 분사되는 스팀의 양을 조절할 수 있다.
노즐의 양쪽에는 압축공기 공급부(25)와 세정액 공급부(26)를 배치한다. 이때, 압축공기 조절밸브(25a)는 압축공기 공급부(25)로부터 공급되는 압축공기의 양을 조절하며, 세정액 조절밸브(26a)는 세정액 공급부(26)로부터 공급되는 세정액의 양을 조절할 수 있다. 여기서, 발생된 스팀은 압축공기와 세정액을 혼합되어 노즐(3)을 통해 외부로 분사된다. 여기서, 압축공기 공급부(25)는 압축공기 대신에 질소 가스의 공급을 조절할 수도 있다.
스팀 조절부(24), 압축공기 조절밸브(25a), 세정액 조절밸브(26a)는 각각 스팀, 압축공기, 세정액의 양을 조절하여 이들의 혼합비를 조절할 수 있다. 스팀 조절부(24), 압축공기 조절밸브(25a), 세정액 조절밸브(26a)는 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다.
스팀은 노즐 유로(3b)를 따라 세정 대상물(50)로 분사된다. 노즐(3)은 원통형 단면 또는 다각형 단면을 갖는 구조로 다양하게 설계할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템에 대한 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템에 대한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템(이하 "제1 스팀 세정 시스템"이라 함, 200)은, 라인형 구조로서, 제1 대상물 공급부(210), 제1 대상물 로딩/언로딩부(220), 제1 대상물 처리부(230)를 포함한다. 이때, 제1 대상물 처리부(230)는 제1 UV 처리부(231), 제1 및 제2 에어나이프 처리부(232,234), 제1 스팀 세정부(233)를 포함한다.
여기서, 제1 스팀 세정 시스템(200)는 적어도 하나 이상의 라인을 설치하여 다수의 세정 시스템으로 형성할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템(이하 "제2 스팀 세정 시스템"이라 함, 300)은, 회전형 구조로서, 제2 대상물 공급부(310), 제2 대상물 로딩/언로딩부(320), 제2 대상물 처리부(330)를 포함한다. 이때, 제2 대상물 처리부(330)는 제2 UV 처리부(331), 제3 및 제4 에어나이프(332,334), 제2 스팀 세정부(333)를 포함한다.
여기서, 제2 스팀 세정 시스템(300)는 적어도 하나 이상의 라인을 설치하여 다수의 세정 시스템으로 형성할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 제1 및 제2 스팀 세정 시스템(200,300)은 디스플레이 공정분야의 세정 대상물(일례로, 유리기판 등)을 세정하기 위한 세정 시스템으로 적용될 수 있으나, 반도체 공정분야의 세정 대상물(일례로, 웨어퍼 등)을 세정하기 위한 세정 시스템으로도 적용될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 스팀 세정 시스템(200,300)은 반도체 식각 공정 후 포토레지스터를 제거하는 애셔(Asher) 장비와 결합하여 습식 세정 공정으로 적용될 수 있다.
제1 및 제2 대상물 공급부(210,310)는 미처리된 세정 대상물(50)을 제1 및 제2 대상물 로딩/언로딩부(220,320)로 전달하고, 기처리된 세정 대상물(50)을 제1 및 제2 대상물 로딩/언로딩부(220,320)로부터 전달받는다.
제1 및 제2 대상물 로딩/언로딩부(220,320)는 회전 운동을 하는 이송로봇으로 세정 대상물(50)을 로딩 및 언로딩하기 위한 동작을 수행한다. 즉, 제1 및 제2 대상물 로딩/언로딩부(220,320)는 제1 및 제2 대상물 공급부(210,310)로부터 전달된 미처리된 세정 대상물(50)을 로딩하여 제1 및 제2 대상물 처리부(230,330)에 언로딩한다. 또한, 제1 및 제2 대상물 로딩/언로딩부(220,320)는 제1 및 제2 대상물 처리부(230,330)로부터 전달된 기처리된 세정 대상물(50)을 로딩하여 제1 및 제2 대상물 공급부(210,310)에 언로딩한다.
제1 대상물 처리부(230)는 직선 왕복운동을 하면서, 미처리된 세정 대상물(50)을 이송하여 제1 UV 처리부(231), 제1 에어나이프 처리부(232), 제1 스팀 세정부(233), 제2 에어나이프 처리부(234)를 통해 세정 대상물(50)의 오염물을 세정한다.
마찬가지로, 제2 대상물 처리부(330)는 회전운동을 하면서, 미처리된 세정 대상물(50)을 이송하여 제2 UV 처리부(331), 제3 에어나이프 처리부(332), 제2 스팀 세정부(333), 제4 에어나이프 처리부(334)를 통해 세정 대상물(50)의 오염물을 세정한다.
제1 및 제2 UV 처리부(231,331)는 세정 대상물(50)에 대해 UV 세정을 실시한다.
또한, 제1 및 제2 에어나이프 처리부(232,334)는 제1 스팀 세정부(233) 사이에 배치하여 스팀 세정시에 발생하는 부산물들이 외부로 나가는 것을 방지하고, 스팀 세정에 의해 기처리된 세정 대상물(50)을 건조시키는 역할을 수행한다. 상술한 바와 같이, 제3 및 제4 에어나이프 처리부(332,334)도 제2 스팀 세정부(333) 사이에 배치하게 된다.
또한, 제1 및 제2 스팀 세정부(233,333)는 전술한 스팀발생장치(100)를 이용하여 세정 대상물(50)에 대한 스팀 세정을 실시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조절밸브의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 조절밸브(5)는 밸브의 개폐 정도(즉, 회전 정도)에 따라 인입되는 적어도 하나 이상의 흐름에 대한 혼합비를 조절할 수 있다. 이때, 조절밸브(5)는 회전부재(a)와 연결관(b)의 단면적의 크기 차이를 이용하여 흐름의 양을 조절할 수 있다. 즉, 회전부재(a)와 연결관(b)은 회전부재(a)의 단면적 크기가 연결관(b)의 단면적 크기 보다 작은 경우(a>b), 회전부재(a)의 단면적 크기가 연결관(b)의 단면적 크기와 같은 경우(a=b), 회전부재(a)의 단면적 크기가 연결관(b)의 단면적 크기 보다 큰 경우(a<b)와 같이 형성하여 흐름의 혼합비를 조절한다.
이에 따라, 제1 조절밸브(1)는 밸브의 개폐 정도에 따라 예열부(10)로부터 공급된 순수, 압축공기, 세정액의 혼합비를 조절할 수 있다. 마찬가지로, 제2 조절밸브(2)는 밸브의 개폐 정도에 따라 유도 가열부(20)로부터 공급되는 스팀, 압축공기, 세정액의 혼합비를 조절할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 조절밸브(1,2)는 회전부재(a)와 연결관(b) 간의 단면적의 크기 차이을 전술한 바와 같이 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 유도가열을 이용한 스팀발생장치，이를 이용한 스팀 세정 시스템 및 그 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 제1 조절밸브 2 : 제2 조절밸브
3 : 노즐 10 : 예열부
20 : 유도 가열부 21a, 21b : 코일
22 : 바디 23a, 23b : 가열부
24 : 스팀 조절부 25 : 압축공기 공급부
26 : 세정액 공급부
30 : 전원공급부 40 : 제어부
50 : 세정 대상물

Claims (8)

  1. 파이프 형상의 유로가 형성된 하나 이상의 단계를 구성하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부를 유도가열하여 발생되는 스팀을 외부로 분사하기 위한 유도 가열부;
    상기 유도 가열부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부;
    상기 유도 가열부의 온도 및 압력을 감지하여 상기 전원공급부를 제어하기 위한 제어부;
    좌우측 대칭형 구조로 형성된 상기 가열부에서 발생된 스팀을 분사하는 노즐;
    상기 노즐로 분사되는 스팀의 양을 조절하는 스팀 조절부;
    상기 노즐의 일측에 형성되는 압축공기 공급부;
    상기 노즐의 타측에 형성되는 세정액 공급부;
    상기 압축공기 공급부로부터 공급되는 압축공기의 양을 조절하는 압축공기 조절 밸브; 및
    상기 세정액 공급부로부터 공급되는 세정액의 양을 조절하는 세정액 조절 밸브;를 포함하고,
    상기 제어부에서 상기 스팀 조절부, 상기 압축공기 조절밸브, 상기 세정액 조절밸브를 제어하여 각각의 스팀, 압축공기, 세정액의 혼합비를 조절하는 유도가열을 이용한 스팀발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는, 순수가 채워져 스팀을 발생하는 적어도 하나의 스팀 발생 단계와 발생된 스팀을 가열하는 적어도 하나의 스팀 가열 단계를 형성하는 유도 가열을 이용한 스팀발생장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는, 각 단계를 연결하는 부분에 병목구간을 형성하는 유도 가열을 이용한 스팀발생장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열부는, 티타늄 재질인 유도 가열을 이용한 스팀발생장치.
  6. 세정 대상물을 공급하기 위한 대상물 공급부;
    상기 세정 대상물을 스팀발생장치를 이용하여 스팀 세정을 수행하기 위한 대상물 처리부; 및
    상기 세정 대상물의 처리 결과에 따라 상기 대상물 공급부와 상기 대상물 처리부로 로딩 또는 언로딩하는 대상물 로딩/언로딩부;를 포함하며,
    파이프 형상의 유로가 형성된 하나 이상의 단계를 구성하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부를 유도가열하여 발생되는 스팀을 외부로 분사하기 위한 유도 가열부;
    상기 유도 가열부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부;
    상기 유도 가열부의 온도 및 압력을 감지하여 상기 전원공급부를 제어하기 위한 제어부;
    좌우측 대칭형 구조로 형성된 상기 가열부에서 발생된 스팀을 분사하는 노즐;
    상기 노즐로 분사되는 스팀의 양을 조절하는 스팀 조절부;
    상기 노즐의 일측에 형성되는 압축공기 공급부;
    상기 노즐의 타측에 형성되는 세정액 공급부;
    상기 압축공기 공급부로부터 공급되는 압축공기의 양을 조절하는 압축공기 조절 밸브; 및
    상기 세정액 공급부로부터 공급되는 세정액의 양을 조절하는 세정액 조절 밸브;를 포함하고,
    상기 제어부에서 상기 스팀 조절부, 상기 압축공기 조절밸브, 상기 세정액 조절밸브를 제어하여 각각의 스팀, 압축공기, 세정액의 혼합비를 조절하는 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 대상물 처리부는, 라인형 또는 회전형 구조인 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 대상물 처리부는, 상기 세정 대상물에 UV 처리, 에어나이프 처리, 스팀 세정을 실시하는 스팀발생장치를 이용한 스팀 세정 시스템.
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