KR102081279B1

KR102081279B1 - 정전기 제거 장치

Info

Publication number: KR102081279B1
Application number: KR1020130028261A
Authority: KR
Inventors: 김상수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2020-02-26
Also published as: KR20140113187A; US9001487B2; US20140268475A1

Abstract

본 발명에 의한 정전기 제거 장치는 복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제1 전극 열, 및 상기 제1 전극 열과 이격되어 복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제2 전극 열을 포함하는 전극 축; 피처리물을 향하는 방전 영역을 가지며, 어느 하나의 전극 열이 상기 방전 영역에 배치되도록 상기 전극 축을 수납하는 고정 바(bar); 상기 고정 바의 내측면에 구비되어 상기 전극 축의 양 단부가 결합되고, 상기 전극 축을 회전 또는 승하강시키는 구동부; 및 미리 입력된 상기 이오나이저 전극의 교체 주기에 따라 상기 방전 영역에 배치된 전극 열을 다른 전극 열로 교체하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

정전기 제거 장치{Ionizer}

본 발명의 실시예는 정전기 제거 장치에 관한 것으로, 특히 이오나이저 전극의 코로나 방전을 이용해 피처리물의 정전기를 제거하는 정전기 제거 장치에 관한 것이다.

반도체 기판등의 전자 부품의 제조 및 조립에 있어서, 전자 부품들을 취급하기 위한 기구 등에 정전기가 대전되어 있으면, 먼지 등의 파티클이 전자 부품에 부착되거나 방전에 의해 전자 부품 내의 회로가 손상될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 정전기로 대전한 대상물에 이온화 공기를 내뿜는 것으로 피처리물을 제전 하는 이오나이저(Ionizer)로 불리는 정전기 제거 장치가 이용되고 있다.

이오나이저 전극을 갖는 정전기 제거 장치는 전극에 대한 고전압의 인가에 의해 야기된 코로나 방전에 의해 발생되는 정이온 또는 부이온을 제전 영역에 방출하고, 그 결과 제전 영역에 포함된 정전기가 정이온 또는 부이온에 의해 제거된다.

이러한 이온화 공기를 생성하려면, 일반적으로, 직류 또는 교류의 코로나 방전이 이용된다.

예를 들어, 코로나 방전식 정전기 제거 장치는 양, 음의 침형전극에 각각 ±20㎸ 정도 크기의 양, 음의 고전압을 인가함으로써 코로나 방전(Corona Discharge)을 일으켜서 전극 주위의 공기를 양, 음으로 이온화하여 실내의 공기의 흐름에 반송함으로써 대전체에 대전되어 있는 전하를 공기 중의 역극성의 이온으로 중화시킨다.

이러한 정전기 제거 장치는 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 마운팅(Wafer Mounting) 또는 기판 이송 공정 중에 사용될 수 있다.

그런데, 이오나이저 전극의 코로나 방전으로 인해 전극이 부식되고 백화 현상이 발생하여 파티클이 발생할 수 있으며, 이 파티클 성분은 프레임 내부 공간에서 발생되는 파티클의 주요 근원지가 되고 있어, 이로 인해 웨이퍼에 영향을 미쳐 불량을 유발시키고 있다.

따라서, 이오나이저 전극의 부식에 의한 파티클 오염을 막기 위해 정기적인 크리닝(Cleaning)이 필요하다.

그러나, 크리닝을 위한 공정 설비 다운으로 인한 생산성이 저하되고, 이오나이저 전극의 크리닝 및 교체 등 유지 보수 작업에 인력과 시간이 요구되는 문제점이 있다.

또한, 이오나이저 전극의 교체시기 및 크리닝 주기는 작업자의 수동적이고 주관적인 판단에 의해 수시로 이루어지므로, 번거롭고 비효율적인 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이오나이저 전극의 교체가 자동화된 정전기 제거 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 정전기 제거 장치는 복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제1 전극 열, 및 상기 제1 전극 열과 이격되어 복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제2 전극 열을 포함하는 전극 축; 피처리물을 향하는 방전 영역을 가지며, 어느 하나의 전극 열이 상기 방전 영역에 배치되도록 상기 전극 축을 수납하는 고정 바(bar); 상기 고정 바의 내측면에 구비되어 상기 전극 축의 양 단부가 결합되고, 상기 전극 축을 회전 또는 승하강시키는 구동부; 및 미리 입력된 상기 이오나이저 전극의 교체 주기에 따라 상기 방전 영역에 배치된 전극 열을 다른 전극 열로 교체하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 전극 축은 원통형 형상이고, 상기 전극 축의 외주면에는 복수개의 전극 열이 방사상으로 구비될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 구동부는 상기 전극 축의 양 단부와 결합되어 상기 전극 축을 회전시키는 회전부와, 상기 고정 바의 내측면에 구비되어 상기 회전부를 상하로 이동시키는 승하강부를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 전극 열의 교체시, 상기 전극 축을 상기 방전 영역의 후방으로 소정 거리 이동하도록 상기 승하강부를 제어하고, 상기 이동된 전극 축을 소정 각도 회전시켜 상기 제2 전극 열이 상기 방전 영역을 향하도록 상기 회전부를 제어하고, 상기 회전된 전극 축을 전방으로 이동시켜 상기 제2 전극 열이 상기 방전 영역에 배치되도록 상기 승하강부를 제어할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 고정 바에 에어를 소정의 압력으로 공급하는 에어 공급부를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 고정 바는 상기 방전 영역에 인접하여 형성되고, 상기 에어 공급부로부터 공급된 에어를 분출하는 에어홀을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 고정 바는 상기 방전 영역이 형성된 전면과, 상기 전면으로부터 직교하는 방향으로 연장되어 수납 공간을 형성하는 측면과, 상기 전면에 반대하고 상기 전극 축의 삽입 구를 갖는 후면으로 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 고정 바의 전면에 형성된 방전 영역은 어느 하나의 전극 열이 삽입되도록 장공형으로 개구될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 고정 바의 방전 영역에 배치된 전극 열에 고전압을 인가하는 전압인가부를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 전극 축과 상기 구동부는 탈착 가능할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 이오나이저 전극은 아세탈, ABS, PC, PBT, 스테인레스스틸, 알루미늄 합금 및 플라스틱 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 전극 열의 교체 현황을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 복수개의 이오나이저 전극 열을 구비하고, 미리 입력된 이오나이저 전극의 교체 주기에 따라 방전 영역에 배치된 전극 열을 다른 전극 열로 교체함으로써, 이오나이저 전극의 교체를 자동화하고 교체로 인한 공정 설비의 다운 횟수 및 시간을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 전극 열의 교체 현황을 표시하는 표시부를 구비하여 이오나이저 전극을 보다 효율적으로 용이하게 관리할 수 있다.

도 1은 정전기 제거 장치의 일례를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 정전기 제거 장치의 전극 열 교체 동작을 설명하기 위한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 정전기 제거 장치의 일례를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 정전기 제거 장치의 전극 열 교체 동작을 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명의 정전기 제거 장치는 반도체 기판 이송 시스템에 구비될 수 있으며, 정전기 제거 대상이 되는 피처리물은 반도체 기판일 수 있다.

구체적으로, 정전기 제거 장치는 컨베이어 벨트 또는 롤러로 구성된 기판 이송 라인의 상부에 장착되어 이송되는 기판에 이온화 공기를 방사하여 기판에 대전된 정전기를 제거할 수 있다.

도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 정전기 제거 장치는 전극 축(10), 고정 바(20), 구동부(30) 및 제어부(40)를 포함한다. 또한, 에어 공급부(50), 디스플레이부(60) 및 전원부(70)를 더 포함할 수 있다.

전극 축(10)은 복수개의 이오나이저 전극(11)이 일 방향으로 배열된 제1 전극 열(11a), 및 상기 제1 전극 열(11a)과 이격되어 복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제2 전극 열(11b)을 포함한다.

전극 축(10)은 원통형 형상이고, 전극 축(10)의 외주면(10a)에는 복수개의 전극 열이 방사상으로 구비될 수 있다.

구체적으로, 전극 축(10)은 상기 제1 및 제2 전극 열(11a, 11b)과 함께 제3 전극 열(11c) 및 제4 전극 열(11d)을 더 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 전극 열(11a, 11b, 11c, 11d)는 상기 전극 축(10)을 길이 방향으로 관통하는 중심 축으로부터 방사상 형태로 배치된다.

단, 상기 전극 열들의 개수 및 배치구조는 상기 전극 축(10)의 회전에 따라 전극 열이 용이하게 교체될 수 있는 한도 내에서 다양하게 변형될 수 있다.

각각의 이오나이저 전극(11)은 전극 축(10)의 외주면(10a)에 수직하여 세워지며, 고전압을 인가받아 코로나 방전을 일으킴으로써 이온을 생성한다.

여기서, 코로나 방전이란 직류 또는 교류의 고전압을 날카로운 침의 끝에 인가하였을 때 생성되는 전기장에 의하여 공기 중의 원자 또는 분자가 이온화되는 현상을 말한다.

예를 들면, 이오나이저 전극(11)에 교류 고전압을 인가하면 플러스 마이너스의 공기 이온이 기본적으로 같은 량 발생하고, 이것을 대전된 피처리물에 불어주면, 피처리물은 같은 극성의 이온과는 반발하여 반대극성의 이온을 흡수한다.

이에 의해, 반대극성의 이온이 피처리물에 접촉하면 서서히 대전전하가 감소하여 같은 량의 플러스 마이너스 이온이 접촉하게 되고, 피처리물은 낮은 전위에서 평형상태가 되어 중화된다.

이오나이저 전극(11)은 방전을 효과적으로 발생시키기 위해 그 단부가 뾰족한 삼각뿔 형상일 수 있다.

또한, 이오나이저 전극(11)은 아세탈, ABS, PC, PBT, 스테인레스스틸, 알루미늄 합금 및 플라스틱 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

그러나, 이오나이저 전극(11)의 개수, 재질 및 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.

한편, 도시되지는 않았으나, 전극 축(10)의 내부에는 이오나이저 전극(11)에 고전압을 인가하기 위한 전압인가부와, 제1 내지 제4 전극 열(11a, 11b, 11c, 11d) 중 어느 하나의 전극 열에 선택적으로 전압을 인가하기 위한 스위칭부가 내장될 수 있다.

고정 바(20)는 전극 축(10)을 수납하는 케이스로서, 어느 하나의 전극 열이 정전기 제거 처리 대상인 기판을 향하도록 기판 처리 시스템의 일부분에 고정된다.

구체적으로, 고정 바(20)는 기판을 향하는 방전 영역(DA)을 가지며, 어느 하나의 전극 열이 방전 영역(DA)에 배치되도록 전극 축(10)을 수납한다.

예를 들면, 고정 바(20)는 바(bar) 형상으로서, 방전 영역(DA)이 형성된 전면(20a)과, 전면(20a)으로부터 직교하는 방향으로 연장되어 수납 공간을 형성하는 측면(20b)과, 전면(20a)에 반대하고 상기 전극 축(10)의 삽입구를 갖는 후면(20c)으로 구성될 수 있다.

여기서, 고정 바(20)의 형상은 다양한 변형예를 가질 수 있으나, 수납된 전극 축(10)이 내부에서 소정 거리 이동하고 회전하여 전극 열을 교체할 수 있는 정도의 수납 공간을 가지고 있어야 한다.

또한, 고정 바(20)의 전면(20a)에 형성된 방전 영역(DA)은 어느 하나의 전극 열이 삽입되도록 장공형으로 개구될 수 있다.

즉, 전극 축(10)에 구비된 다수의 전극 열(11a, 11b, 11c, 11d) 중 방전 영역(DA)에 위치한 어느 하나의 전극 열 예컨대, 제1 전극 열(11a)만 외부로 노출되며, 제2 내지 제4 전극 열(11b, 11c, 11d)은 고정 바(20)에 은폐되어 외부로부터의 오염 및 손상이 방지될 수 있다.

또한, 고정 바(20)는 방전 영역(DA)에 인접하여 형성되고, 에어 공급부(50)로부터 공급된 에어를 분출하는 에어홀(AH)을 포함할 수 있다.

일반적으로, 고정 바(20)는 피처리물인 기판으로부터 소정 거리 이격되어 설치되는데, 방전 영역(DA)에 인접한 에어홀(AH)은 기판 측으로 이온화 공기를 효과적으로 전달하기 위한 송풍수단으로서 정전기 제거 효율을 높일 수 있다.

구동부(30)는 고정 바(20)의 내측면에 구비되어 상기 전극 축(10)의 양 단부가 결합되고, 전극 축(10)을 회전 또는 승하강시킨다.

구동부(30)는 제어부(40)의 제어에 따라 전극 축(10)을 구동하여 방전 영역(DA)에 위치하는 전극 열을 교체하기 위한 기구적 장치이다.

구체적으로, 구동부(30)는 전극 축(10)의 양 단부와 결합되어 전극 축(10)을 회전시키는 회전부(31)와, 고정 바(20)의 내측면에 구비되어 회전부(31)를 상하로 이동시키는 승하강부(32)를 포함할 수 있다.

회전부(31)는 전극 축(10)을 제자리에서 90도 각도씩 회전시킬 수 있으며, 승하강부(32)는 슬라이드 방식으로 회전부(31)를 상하 이동시킬 수 있다.

도시되지는 않았으나, 회전부(31) 및 승하강부(32)는 동력을 발생시키기 위한 모터, 벨트 및 다수의 풀리들 또는 다수의 기어들을 포함할 수 있다.

구동부(30)는 고정 바(20)의 내부에 고정되나 전극 축(10)과는 분리 및 결합이 용이하도록 구성된다.

제어부(40)는 이오나이저 전극(11) 및 구동부(30)와 전기적으로 연결되고, 미리 입력된 이오나이저 전극(11)의 교체 주기에 따라 방전 영역(DA)에 배치된 전극 열을 다른 전극 열로 교체하도록 구동부(30)를 제어한다.

이오나이저 전극(11)의 교체 주기는 방전 시간 또는 공정 횟수 등으로 결정될 수 있고, 제어부(40)는 사용자에 의해 미리 입력된 교체 주기를 자동적으로 판단하여 전극 열이 교체될 수 있도록 한다.

예를 들어, 이오나이저 전극(11)의 교체 주기가 70시간으로 세팅된 경우를 가정한다면, 제어부(40)는 방전 영역(DA)에 배치된 제1 전극 열(11a)의 사용 시간이 70시간에 도달한 경우, 승하강부(32)를 제어하여 전극 축(10) 및 전극 축(10)과 연결되는 회전부(31)를 방전 영역(DA)의 후방으로 소정 거리 이동시킨다.

여기서, 후방으로의 이동 거리는 제1 전극 열(11a)이 고정 바(20) 내부에서 회전하는데 걸림이 없는 정도의 거리이면 족하다.

다음으로, 제어부(40)는 회전부(31)를 제어하여 상기 이동된 전극 축(10)을 90도 회전시켜 제2 전극 열(11b)이 방전 영역(DA)을 향하도록 한다.

다음으로, 제어부(40)는 다시 승하강부(32)를 제어하여 상기 회전된 전극 축(10)을 전방으로 이동시켜 제2 전극 열(11b)을 방전 영역(DA)에 배치시킨다.

전극 열 교체후 정전기 제거 작업시, 제어부(40)는 전극 축(10)에 내장된 전압인가부(미도시) 및 스위칭부(미도시)를 제어하여 제2 전극 열(11b)에 고전압이 인가되도록 한다.

부가적으로, 제어부(40)는 전극 열 교체 작업시 이를 기판 처리 시스템에 알려 공정을 소정 시간 중지시킬 필요가 있다.

제어부(40)는 정전기 제거 장치에 포함되지만, 정전기 제거 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 제어장치의 일부일 수 있다. 제어부(40)는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit) 또는 마이크로제어장치(MCU: Micro Control Unit)를 포함할 수 있고, 데이터 저장, 수치 연산, 신호 증폭, 노이즈 필터링을 위한 유닛들을 더 포함하거나 외부에 별개의 마련된 유닛들과 서로 연결될 수 있다.

에어 공급부(50)는 고정 바(20)에 에어를 소정의 압력으로 공급하며, 고정 바(20)를 경과하여 에어 홀(AH)에 연결되는 공급 라인(미도시) 및 에어 펌프(미도시)를 포함할 수 있다.

표시부(60)는 이오나이저 전극(11)의 교체 시간 및 교체 현황에 관한 정보를 표시하여 사용자가 교체 주기를 체크하고 장비의 관리를 용이하게 한다.

또한, 표시부(60)는 제어부(40)로부터 전송되는 다양한 메시지를 표시할 수 있으며, 문자, 소리, 경고등 등으로 사용자에게 알릴 수 있다.

표시부(60)는 고정 바(20)의 측면부에 장착되거나 제어부(40)와 전기적으로 연결된 별도의 모니터링 장치를 통해 구현될 수 있으며, 제어부(40)와 함께 구성될 수도 있다.

또한, 표시부(60)는 사용자의 명령 입력을 위한 예를 들면, 터치패드, 터치스크린, 키보드 및 마우스와 같은 소정의 인터페이스부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

표시부(60)의 종류, 위치, 형태 및 크기는 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

전원부(70)는 고정 바(20)를 경과하여 이오나이저 전극(11)에 전원을 공급하기 위한 전압공급원으로서, 이오나이저 전극(11)에 의한 이온화율이 인가 전압에 비례하므로 대용량 전압공급원이 바람직하다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 전극 축 11: 이오나이저 전극
11a: 제1 전극 열 11b: 제2 전극 열
20: 고정 바 30: 구동부
31: 회전부 32: 승하강부
40: 제어부 50: 에어 공급부
60: 표시부 70: 전원부
DA: 방전 영역 AH: 에어 홀

Claims

복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제1 전극 열, 및 상기 제1 전극 열과 이격되어 복수개의 이오나이저 전극이 일 방향으로 배열된 제2 전극 열을 포함하는 전극 축;
피처리물을 향하는 방전 영역을 가지며, 어느 하나의 전극 열이 상기 방전 영역에 배치되도록 상기 전극 축을 수납하는 고정 바(bar);
상기 고정 바의 내측면에 구비되어 상기 전극 축의 양 단부가 결합되고, 상기 전극 축을 회전 또는 승하강시키는 구동부; 및
미리 입력된 상기 이오나이저 전극의 교체 주기에 따라 상기 방전 영역에 배치된 전극 열을 다른 전극 열로 교체하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 정전기 제거 장치.
제1 항에 있어서,
상기 전극 축은 원통형 형상이고, 상기 전극 축의 외주면에는 복수개의 전극 열이 방사상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제2 항에 있어서, 상기 구동부는
상기 전극 축의 양 단부와 결합되어 상기 전극 축을 회전시키는 회전부와,
상기 고정 바의 내측면에 구비되어 상기 회전부를 상하로 이동시키는 승하강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제3 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제1 전극 열의 교체시, 상기 전극 축을 상기 방전 영역의 후방으로 소정 거리 이동하도록 상기 승하강부를 제어하고,
상기 이동된 전극 축을 소정 각도 회전시켜 상기 제2 전극 열이 상기 방전 영역을 향하도록 상기 회전부를 제어하고,
상기 회전된 전극 축을 전방으로 이동시켜 상기 제2 전극 열이 상기 방전 영역에 배치되도록 상기 승하강부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제2 항에 있어서,
상기 고정 바에 에어를 소정의 압력으로 공급하는 에어 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제5 항에 있어서, 상기 고정 바는
상기 방전 영역에 인접하여 형성되고, 상기 에어 공급부로부터 공급된 에어를 분출하는 에어홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제6 항에 있어서, 상기 고정 바는
상기 방전 영역이 형성된 전면과, 상기 전면으로부터 직교하는 방향으로 연장되어 수납 공간을 형성하는 측면과, 상기 전면에 반대하고 상기 전극 축의 삽입 구를 갖는 후면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제7 항에 있어서,
상기 고정 바의 전면에 형성된 방전 영역은 어느 하나의 전극 열이 삽입되도록 장공형으로 개구된 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제8 항에 있어서,
상기 고정 바의 방전 영역에 배치된 전극 열에 고전압을 인가하는 전압인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제3 항에 있어서,
상기 전극 축과 상기 구동부는 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제2 항에 있어서,
상기 이오나이저 전극은 아세탈, ABS(acrylonitrile butadiene styrene), PC(polycarbonate), PBT(polybutylene terephthalate), 스테인레스스틸, 알루미늄 합금 및 플라스틱 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
제2 항에 있어서,
상기 전극 열의 교체 현황을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.