KR102193372B1 - 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너 - Google Patents

유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너에 관한 것이다. 본 발명의 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너는 세정액이 저장되는 외부 저장부; 상기 외부 저장관내에 저장된 세정액에 주입구가 포함되도록 설치되며, 내부에서 생성된 스팀이 스팀 배출구를 통해 분사되는 내부 스팀 생성부; 상기 내부 분사관에 설치되어 세정액을 유도가열하기 위한 유도가열코일; 상기 유도가열코일에 전압을 인가하기 위한 전원 공급원; 및 상기 스팀 공급부로부터 공급된 스팀을 피처리 기판에 분사하기 위한 분사유닛을 포함한다. 본 발명의 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너는 유도가열 방식으로 소형의 스팀 클리너를 구현할 수 있다. 또한 베르누이 원리를 이용하여 짧은 시간 내에 스팀을 형성할 수 있고 온도제어가 용이하다. 또한 다단구조로 유도가열함으로써 고온의 스팀 발생이 가능하다.

Description

유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너{SMALL STEAM CLEANER USING INDUCTION HEATING}
본 발명은 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도가열 방식으로 스팀을 발생하여 피처리 기판의 오염물을 세정하기 위한 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너에 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 용기에 담긴 물을 가열하여 스팀을 발생시켜 이를 웨이퍼에 분사하여 세정하는 방식이다. 대부분 대량으로 스팀을 생성하기 위하여 대용량의 용기를 사용하는데, 이는 온도 제어가 어려워 순간적으로 스팀을 발생시키기 힘들다. 또한 매우 고온으로 물을 가열하기 때문에 사용자에게 위험하다. 또한 용기 내부에 파티클이 발생되면 발생된 스팀도 파티클에 의해 오염될 수 있는데, 스팀의 오염이 웨이퍼에 분사되면 웨이퍼의 세정력이 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은 베르누이 원리를 이용하여 유도가열 방식으로 스팀을 발생시키며 소형으로 형성되어 스팀 온도 제어가 용이한 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 분사되는 스팀의 입자를 매우 작게 형성하여 세정 효율을 높일 수 있는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너에 관한 것이다. 본 발명의 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너는 세정액이 저장되는 외부 저장부; 상기 외부 저장관내에 저장된 세정액에 주입구가 포함되도록 설치되며, 내부에서 생성된 스팀이 스팀 배출구를 통해 분사되는 내부 스팀 생성부; 상기 내부 분사관에 설치되어 세정액을 유도가열하기 위한 유도가열코일; 상기 유도가열코일에 전압을 인가하기 위한 전원 공급원; 및 상기 스팀 공급부로부터 공급된 스팀을 피처리 기판에 분사하기 위한 분사유닛을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유도가열코일은 상기 내부 스팀 생성부의 외주면에 간격을 두고 다단으로 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 스팀 공급부는 가열된 세정액의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도센서를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유도가열코일은 탄소섬유이다.
일 실시예에 있어서, 상기 스팀 클리너는 상기 분사유닛에 연결되어 압축건조된 공기를 공급하기 위한 압축공기 공급부; 및 상기 분사유닛에 연결되어 순수를 공급하는 순수 공급부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 다단으로 설치된 상기 유도가열코일은 서로 다른 상기 전원 공급원과 연결된다.
일 실시예에 있어서, 상기 분사유닛은 서로 마주하도록 설치된 용량 결합 전극을 포함한다.
본 발명의 유도가열 방식의 소형 스팀 클리너는 유도가열 방식으로 소형의 스팀 클리너를 구현할 수 있다. 또한 베르누이 원리를 이용하여 짧은 시간 내에 스팀을 형성할 수 있고 온도제어가 용이하다. 또한 다단구조로 유도가열함으로써 고온의 스팀 발생이 가능하다. 또한 버블 사이즈로 미세한 스팀을 분사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형 스팀 클리너의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스팀 생성부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 스팀 클리너의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 분사 유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 선형으로 스팀을 분사하기 위한 분사 유닛의 실시예를 도시한 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 구성은 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 제1 실시예에 따른 소형 스팀 클리너의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스팀 생성부를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소형 스팀 클리너(100)는 스팀 공급부(110), 압축공기 공급부(170), 순수 공급부(180) 및 분사유닛(140)을 포함한다.
본 발명에 따른 소형 스팀 클리너(100)는 피처리 기판(150)을 세정하는 웨이퍼 세정 시스템을 구성하며, 피처리 기판(150) 세정 시스템의 세정 챔버 내에 위치하는 피처리 기판(150)의 상면에 유체를 분사시킨다. 피처리 기판(150)의 상면에 유체가 분사됨에 따라 피처리 기판(150)의 도포물질, 예를 들면 포토레지스트나 폴리머막 등과 같은 도포물질이 제거(세정)된다.
피처리 기판(150)은 기판지지대에 안착되어 회전되며 세정될 수도 있고, 이송롤러(160)에 의해 이동되며 세정될 수도 있다. 또한 분사유닛(140)이 피처리 기판(150)에 분사된 유체에 의해 피처리 기판(150)의 상면의 도포 물질을 균일하게 세정한다. 또한 분사유닛(140)은 구동수단(미도시)에 의해 이동되며 유체를 분사시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스팀 공급부(110)는 스팀을 생성하는 스팀 생성부(113), 스팀 생성부(113)와 분사유닛(114)을 연결하는 스팀공급라인(143) 및 스팀 조절 유닛을 포함한다. 스팀 생성부(113)는 세정액이 저장되는 외부 저장부(113a)와 외부 저장부(113a) 내에 구비되어 스팀을 생성하는 내부 스팀 생성부(113b) 및 유도가열코일(120)로 구성된다. 외부 저장부(113a)는 세정액 공급부(미도시)로부터 세정액을 공급받아 저장된다. 외부 저장부(113a)는 원통형상으로 길게 형성될 수 있다. 내부 스팀 생성부(113b)는 외부 저장부(113a)의 내경보다 작은 사이즈로 형성되며, 내부 스팀 생성부(113b) 내로 세정액이 유입될 수 있도록 하단에 구비된 세정액 주입구(111), 생성된 스팀이 외부로 분사되기 위한 스팀 배출구(112) 및 내부 스팀 생성부(113b)의 외주면에 권선되는 유도가열코일(120)로 구성된다. 내부 스팀 생성부(113b)는 세정액 주입구(111)가 외부 저장부(113a)에 저장된 세정액에 잠기도록 외주 저장부(113a) 내에 설치된다. 스팀 배출구(112)는 내부 스팀 생성부(113b)의 상부에 위치하여 내부 스팀 생성부(113b) 내에서 생성되는 스팀이 외부로 배출된다. 세정액은 예를 들어 물을 사용할 수 있다. 외부 저장부(113a) 또는 내부 스팀 생성부(113b)는 비금속 물질로 석영 또는 세라믹으로 형성할 수 있다. 또는 내부에 세라믹관을 삽입할 수도 있다. 세라믹으로 외부 저장부(113a) 또는 내부 스팀 생성부(113b)를 형성하면 고온 환경에 의해 발생되는 파티클에 의한 세정액의 오염을 방지할 수 있다.
유도가열코일(120)은 내부 스팀 생성부(113b)의 외주면에 권선된다. 전원 공급원(126)으로부터 전원을 공급받은 유도가열코일(120)이 구동되어 내부 스팀 생성부(113b) 내의 세정액을 유도가열하여 고온의 스팀을 생성한다. 내부 스팀 생성부(113b)에서 유도가열에 의해 생성된 스팀은 상부에 위치된 스팀 배출구(112)를 통해 배출되어 스팀공급라인(143)을 통해 분사유닛(140)으로 제공된다. 스팀버퍼(102)는 스팀공급라인(143)에 연결되어 내부 스팀 생성부(113b)에서 생성된 스팀을 일시적으로 저장하여 스팀 공급을 조절할 수 있다. 유도가열코일(120)은 도전성 도선(122)과 도선(122)을 전기적으로 절연하기 위한 절연부(124)로 구성된다. 도면에는 도시하지 않았으나, 내부 스팀 생성부(113b)에 권선되는 유도가열코일(120)간의 간격은 임의로 조절할 수 있다. 또한 유도가열코일(120)은 탄소섬유로 대체되어 구성될 수 있다. 탄소섬유는 복수의 탄소섬유가 다발형태로 구성된 것으로써, 유도가열코일(120)을 대체하여 내부 스팀 생성부(113b)에 권선되어 세정액을 유도가열할 수 있다. 탄소섬유는 절연된 형태로 설치된다.
또한 유도가열코일(120) 또는 탄소섬유는 내부 스팀 생성부(113b)와 접촉되는 면적을 조절할 수 있다. 예를 들어, 탄소섬유를 면상구조로 펼쳐 내부 스팀 생성부(113b)에 설치할 수도 있다. 내부 스팀 생성부(113b)와 접촉되는 면적이 넓어지면 세정액의 유도 가열이 빠르게 이루어질 수 있다.
유도가열코일(120)은 내부 스팀 생성부(113b)의 전체 외주면에 한번에 권선될 수도 있고, 다수의 유도가열코일을 이용하여 다단으로 내부 스팀 생성부(113b)의 외주면에 권선될 수도 있다. 도면에 도시한 바와 같이, 제1, 2, 3 유도가열코일(120a, 120b, 120c)을 내부 스팀 생성부(113b)의 하부에서부터 다단으로 권선하고, 제1, 2, 3 유도가열코일(120a, 120b, 120c) 각각에 제1, 2, 3 전원 공급원(126a, 126b, 126c)를 연결함으로써 영역별로 온도제어를 다르게 할 수 있다. 이때, 제1, 2, 3 전원 공급원(126a, 126b, 126c)은 메인 컨트롤러(128)의 제어에 의해 조절된다. 내부 스팀 생성부(113b) 내로 유입된 세정액을 예열(예를 들어, 100℃ 미만)하기 위하여 제1 전원 공급원(126a)을 제어하여 제1 유도가열코일(120a)에 전압을 공급한다. 예열된 세정액은 스팀이 생성될 수 있도록(예를 들어, 100℃ 이상) 제2 전원 공급원(126b)을 제어하여 제2 유도가열코일(120b)에 전압을 공급한다. 생성된 스팀이 고온의 스팀 상태(예를 들어, 300℃ 이상)를 유지할 수 있도록 제3 전원 공급원(126c)을 제어하여 제3 유도가열코일(120c)에 전압을 공급한다. 고온으로 형성된 스팀은 스팀 배출구(112)를 통해 분사유닛(140)으로 배출된다. 다단구조의 제1, 2, 3 유도가열코일(120a, 120b, 120c) 사이의 간격은 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 또한 유도가열코일(120)이 외부로 노출되는 방지하기 위해 유도가열코일(120)을 감싸도록 커버(125)가 더 구비된다.
다단 구조의 유도가열코일(120) 구조에서 제1, 2, 3유도가열코일(120a, 120b, 120c)에 의해 가열되는 세정액의 온도를 측정하기 위하여 제1, 2, 3유도가열코일(120a, 120b, 120c)이 권선된 영역별로 온도센서(129a, 129b, 129c)를 구비할 수 있다. 온도센서(129a, 129b, 129c)를 통해 측정된 세정액의 온도는 메인 컨트롤러(128)로 제공된다.
외부 저장부(113a)에 저장된 세정액은 베르누이 원리에 의해 내부 스팀 생성부(113b)의 세정액 주입구(111)를 통해 내부 스팀 생성부(113b)의 내부로 유입된다. 그러므로 한번에 많은 양의 세정액을 가열하여 스팀을 형성하지 않고 내부 스팀 생성부(113b)로 유입되는 적은 용량의 세정액을 빠른 시간 내에 유도 가열 방식으로 가열할 수 있어 소형으로 스팀을 생성하는데 매우 용이하다. 또한 베르누이 원리에 의해 생성된 스팀은 스팀 배출구(112)로 용이하게 분사된다.
스팀 조절 유닛은 제1 압력게이지(115), 개폐밸브(116), 유량조절밸브(117), 유량 게이지(119) 및 제2 압력게이지(118)를 포함한다. 제1 압력게이지(115)는 스팀 공급부(110)에 구비되며 스팀 공급부(110) 내부의 스팀 압력을 측정한다. 개폐밸브(116)는 스팀 생성부(113)의 스팀 배출구(112) 또는 스팀 배출구(112)와 인접하도록 스팀공급라인(143)에 구비된다. 개폐밸브(116)를 개방하면 스팀공급라인(143)으로 스팀이 공급되고, 폐쇄하면 스팀공급라인(143)으로 스팀이 공급되는 것이 중단된다. 유량조절밸브(117)는 개폐밸브(116)와 분사유닛(140) 사이에 위치하도록 스팀공급라인(143)에 구비된다. 유량조절밸브(117)는 스팀공급라인(143)으로 흐르는 스팀의 유량을 조절한다. 유량 게이지(119)는 유량조절밸브(117)와 분사유닛(140) 사이에 위치하도록 스팀공급라인(143)에 구비된다. 유량 게이지(119)는 스팀공급라인(143)으로 흐르는 스팀의 유량을 측정한다. 제2 압력게이지(118)는 분사유닛(140)과 유량 게이지(119) 사이에 위치하도록 스팀공급라인(143)에 구비된다. 제2 압력게이지(118)는 분사유닛(140)에 인접하게 위치하여 분사유닛(140)으로 유입되는 스팀의 압력을 측정한다.
압축공기 공급부(170)는 분사유닛(140)에 연결되어 분사유닛(140)에 압축건조된 공기를 공급한다. 압축공기 공급부(170)은 압축건조공기가 채워진 압축공기 생성부(172)와, 분사유닛(140)과 압축공기 생성부(172)를 연결하는 압축공기 공급라인(144) 및 압축공기 공급라인(144)을 통해 분사유닛(140)으로 공급되는 압축건조공기의 유량을 제어하는 압축공기 조절유닛을 포함한다. 압축공기 공급라인(144)의 한쪽은 분사유닛(140)에 연결되며, 다른 한쪽은 압축공기 생성부(172)의 출구에 연결된다.
압축공기 조절유닛은 개폐밸브(174), 유량조절밸브(176), 유량게이지(178)를 포함한다. 개폐밸브(174)는 압축공기 생성부(174)의 출구에 구비되거나 출구에 인접하도록 압축공기 공급라인(144)에 구비된다. 유량조절밸브(176)는 개폐밸브(174)와 분사유닛(140) 사이에 위치하도록 압축공기 공급라인(144)에 구비된다. 유량조절밸브(176)는 압축공기 공급라인(144)으로 흐르는 압축건조공기의 유량을 제어한다. 유량게이지(178)는 유량조절밸브(176)와 분사유닛(140) 사이에 위치하도록 상기 압축공기 공급라인(144)에 구비된다. 유량게이지(178)는 압축공기 공급라인(144)에 흐르는 압축공기의 유량을 측정한다.
순수 공급부(180)는 분사유닛(140)에 연결되어 분사유닛(140)에 순수를 공급한다. 상기 순수 공급부(180)은 순수가 채워진 순수 저장부(182), 분사유닛(140)과 순수 저장부(182)를 연결하는 순수 공급라인(146) 및 순수 공급라인(146)을 통해 분사유닛(140)으로 공급되는 순수의 유량을 제어하는 순수 조절유닛을 포함한다. 순수 공급라인(146)의 한쪽은 분사유닛(140)에 연결되며, 다른 한쪽은 순수 저장부(182)의 출구에 연결된다.
순수 조절유닛은 개폐밸브(184), 유량조절밸브(186) 및 유량게이지(188)를 포함한다. 개폐밸브(184)는 순수 저장부(182)의 출구에 구비되거나 출구측에 인접하도록 순수 공급라인(146)에 구비된다. 개폐밸브(184)를 개방하면 순수 공급라인(146)으로 순수가 공급되고, 폐쇄하면 순수 공급라인(146)으로 순수가 흐르는 것이 중단된다. 유량조절밸브(186)는 개폐밸브(184)와 분사유닛(140) 사이에 위치하도록 순수 공급라인(146)에 구비된다. 유량조절밸브(186)는 순수 공급라인(146)에 흐르는 순수의 유량을 조절한다. 유량게이지(188)는 유량조절밸브(186)와 분사유닛(140) 사이에 위치하도록 순수 공급라인(146)에 구비된다. 유량게이지(188)는 순수 공급라인(146)으로 흐르는 순수의 유량을 측정한다.
본 발명의 스팀 클리너(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
스팀 공급부(110)의 개폐밸브(116)와 압축공기 공급부(170)의 개폐밸브(174)와 순수 공급부(180)의 개폐밸브(184)를 각각 개방한다. 스팀 공급부(110)의 개폐밸브(116)가 개방되며 스팀 발생부(113)의 스팀이 스팀 공급라인(143)을 통해 분사유닛(140)의 노즐부재(141)로 유입된다. 또한, 압축공기 공급부(170)의 개폐밸브(174)가 개방되며 압축공기 생성부(172)의 압축건조공기가 압축공기 공급라인(144)을 통해 분사유닛(140)의 노즐부재(141)로 유입된다. 또한, 순수 공급부(180)의 개폐밸브(184)가 개방되며 순수 저장부(182)의 순수가 순수 공급라인(146)을 통해 노즐부재(140)로 유입된다. 노즐부재(141)로 각각 유입된 스팀과 압축건조공기 및 순수는 유체 분사구(148)를 통해 피처리 기판(1501)의 상면에 분사된다. 분사유닛(140)의 노즐부재(141)를 통해 상온의 순수, 고온의 스팀 그리고 압축건조공기가 피처리 기판(150)에 도포된 도포 물질에 분사되면서 순수와 스팀의 열교환에 의해 어느 정도의 주파수를 갖는 진동이 발생된다. 그 진동에 의해 물분자가 수소 이온과 수산화물 이온으로 분해되고 이들 불안정한 이온이 다시 물분자로 복귀될 때에 발생하는 고에너지가 기계적 충격으로 변환하면서 피처리 기판(150)의 불필요한 도포 물질을 효과적이고 빠르게 제거하게 된다.
한편, 유체가 피처리 기판(150)의 상면에 분사되면서 도포 물질을 제거할 때 피처리 기판(150)의 도포 물질을 균일하게 세정하기 위하여, 세정할 피처리 기판(150)의 종류에 따라 분사되는 유체의 분사압력이 각각 다르게 유지되어야 하며, 또한 각 피처리 기판(150)에 분사되는 유체의 분사압력 및 그 유체에 포함된 순수의 유량은 일정하게 유지되어야 한다.
분사유닛(140)에서 분사되는 유체의 분사압력은 스팀 조절유닛과 압축공기조절유닛에 의해 조절되며, 유체의 순수 유량은 순수조절유닛에 의해 조절된다. 유체의 분사압력을 조절하는 과정은 다음과 같다. 분사유닛(140)에서 분사되는 유체의 분사압력은 스팀 공급부(110)의 유량조절밸브(117)의 열림 상태와 압축공기 공급부(170)의 유량조절밸브(176)의 열림 상태에 따라 결정된다. 또한, 스팀 공급부(110)의 유량조절밸브(117)의 열림은 유량게이지(119)에서 측정되는 측정값과 제2 압력게이지(118)에서 측정되는 측정값에 따라 조절되고, 압축공기 공급부(170)의 유량조절밸브(176)의 열림은 유량게이지(178)에서 측정되는 측정값에 따라 조절된다. 그리고 분사유닛(140)의 분사구를 통해 분사되는 유체의 순수의 유량은 순수 공급부(180)의 유량조절밸브(186)의 열림 상태에 따라 결정되며, 유량조절밸브(186)의 열림은 유량게이지(188)에서 측정되는 측정값에 따라 조절된다. 이와 같이, 스팀조절유닛과 압축공기 조절유닛과 순수조절유닛을 조절함에 의해 분사유닛(140)의 분사구를 통해 피처리 기판(150)에 분사되는 다상 유체의 분사압력 및 순수의 분사 유량을 조절할 뿐만 아니라 분사압력 및 순수분사 유량 상태를 유지하게 된다. 본 발명은 분사유닛(140)을 통해 피처리 기판(150)에 분사되는 유체의 분사압력 및 순수의 분사 유량을 조절할 뿐만 아니라 분사압력 및 순수 분사 유량 상태를 유지하게 되므로 피처리 기판에 스팀의 화학적 에너지와 순수의 물리적 에너지를 필요한 양으로 제어할 수 있어 피처리 기판(150) 상면의 여러가지 오염 물질의 제거가 용이하고 피처리 기판(150)의 상면을 균일하게 세정하게 되어 세정 정도를 높이게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 스팀 클리너의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 다단 구조의 제1, 2, 3 유도가열코일(120a, 120b, 120c)은 하나의 전원 공급원(126)에 연결되어 전압을 공급받을 수 있다. 이때, 전원 공급원(126)과 제1, 2, 3 유도가열코일(120a, 120b, 120c) 사이에 제1, 2, 3 전원 제어부(127a, 127b, 127c)가 구비될 수 있다. 제1, 2, 3 전원 제어부(127a, 127b, 127c)는 메인 컨트롤러(128)는 직접 전원 공급원(126)을 제어하거나 제1, 2, 3 전원 제어부(127a, 127b, 127c)을 각각 제어하여 전원 공급원(126)으로부터 제1, 2, 3 유도가열코일(120a, 120b, 120c)에 공급되는 전압을 제어한다.
도 4 및 도 5는 분사 유닛을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 분사유닛(140)은 스팀 공급부(110)로부터 공급되는 스팀(steam), 압축공기 공급부(170)로부터 공급되는 압축건조공기(CDA: Compressed Dry Air) 및 순수(deionized water)를 포함하는 유체를 분사시킨다. 스팀 공급라인(143)과 압축공기 공급라인(144)은 분사유닛(140)의 노즐부재(141)에 연결된다. 스팀 공급라인(143)을 통해 공급된 스팀과 압축공기 공급라인(144)을 통해 공급된 압축공기는 혼합공간에서 혼합되어 노즐부재(141)에 구비된 유체 분사구(148)를 통해 외부로 분사된다. 이때, 노즐부재(141)에는 순수 공급라인(146)이 더 연결되어 스팀과 압축공기가 혼합된 유체에 순수를 공급한다. 스팀과 압축공기가 혼합되는 혼합공간의 압력을 측정하기 위하여 압력게이지(142)가 구비된다. 유체 분사구(148)는 하나 이상이 구비되어 유체가 균일하게 분배될 수 있다.
노즐부재(141)의 유체 분사구(148)로 분사되는 유체의 분사압력은 스팀 조절유닛과 압축공기 조절유닛에 의해 조절되며, 유체의 순수 유량은 순수 조절유닛에 의해 조절된다.
노즐부재(141)에는 용량 결합 전극(192)이 마주하도록 설치된다. 용량 결합 전극(192)은 임피던스 정합기(미도시)를 통해 전원 공급원(145)과 연결된다. 용량 결합 전극(192)이 구동되면, 노즐부재(141) 내부에 용량 결합된 플라즈마가 방전되며 노즐부재(141) 내의 유체 입자는 미세한 사이즈(bubble size)로 작아져 유체 분사구(148)를 통해 분사된다. 그러므로 피처리 기판(150)의 미세 세정이 가능해진다.
도 6은 선형으로 스팀을 분사하기 위한 분사 유닛의 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 선형으로 스팀을 분사하기 위한 분사 유닛의 실시예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 분사 유닛(140b)은 선형으로 스팀을 분사하기 위해 다수개의 유체 분사구(148)가 일방향으로 배치되어 형성된다. 분사유닛(140b)을 이용하여 스팀을 선형으로 분사함으로써 한 번의 스팀 분사를 통해 피처리 기판(150)의 넓은 영역을 세정할 수 있다. 유체 분사구(148)의 개수 및 배치방향은 다양하게 변형이 가능하다.
이상에서 설명된 본 발명의 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너의 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.
100: 스팀 클리너 102: 스팀 버퍼
110: 스팀 공급부 111: 세정액 주입구
112: 스팀 배출구 113: 스팀 생성부
113a: 외부 저장부 113b: 내부 스팀 생성부
115: 제1 압력게이지 116: 개폐밸브
117: 유량조절밸브 118: 제2 압력게이지
119: 유량 게이지 120: 유도가열코일
120a, 120b, 120c: 제1, 2, 3 유도가열코일
122: 도선 124: 절연부
125: 커버 126: 전원 공급원
126a, 126b, 126c: 제1, 2, 3 전원 공급원
127a, 127b, 127c: 제1, 2, 3 전원 제어부
128: 메인 컨트롤러 129a, 129b, 129c: 온도센서
140, 140a: 분사 유닛 141: 노즐부재
142: 압력 게이지 143: 스팀 공급라인
144: 압축공기 공급라인 145: 전원 공급원
146: 순수 공급라인 148: 유체 분사구
150: 피처리 기판 160: 이송 수단
170: 압축공기 공급부 172: 압축공기 생성부
174: 개폐밸브 176: 유량조절밸브
178: 유량 게이지 180: 순수 공급부
182: 순수 저장부 184: 개폐밸브
186: 유량조절밸브 188: 유량 게이지
192, 194: 전극

Claims (7)

  1. 세정액이 저장되는 외부 저장부;
    상기 외부 저장부내에 저장된 세정액에 주입구가 포함되도록 설치되며, 내부에서 생성된 스팀이 스팀 배출구를 통해 분사되는 내부 스팀 생성부;
    상기 내부 스팀 생성부에 설치되어 세정액을 유도가열하기 위한 유도가열코일;
    상기 유도가열코일에 전압을 인가하기 위한 전원 공급원; 및
    상기 내부 스팀 생성부로부터 공급된 스팀을 피처리 기판에 분사하기 위한 분사유닛을 포함하고,
    상기 내부 스팀 생성부는,
    상기 외부 저장부 보다 작게 형성되고, 적어도 일부분이 상기 외부 저장부에 저장된 세정액에 잠기도록 상기 외부 저장부 내에 설치되고,
    상기 유도가열코일은
    상기 내부 스팀 생성부의 외주면에 간격을 두고 다단으로 설치되어, 상기 세정액을 가열하여 스팀을 생성하고,
    상기 유도가열코일은,
    상기 내부 스팀 생성부의 하부에 형성되는 제 1 유도가열코일;
    상기 내부 스팀 생성부의 중간부에 형성되는 제 2 유도가열코일; 및
    상기 내부 스팀 생성부의 상부에 형성되는 제 3 유도가열코일;
    을 포함하고,
    상기 전원 공급원은
    상기 제 1 유도가열코일에 전원을 공급하는 제 1 전원 공급원;
    상기 제 2 유도가열코일에 전원을 공급하는 제 2 전원 공급원; 및
    상기 제 3 유도가열코일에 전원을 공급하는 제 3 전원 공급원;
    을 포함하고,
    상기 제 1 전원 공급원, 상기 제 2 전원 공급원 및 상기 제 3 전원 공급원을 각각 제어하는 메인 컨트롤러;
    를 더 포함하고,
    상기 메인 컨트롤러에서는,
    상기 내부 스팀 생성부 내로 유입된 세정액을 100℃ 미만으로 예열하기 위하여 상기 제 1 전원 공급원을 제어하고,
    예열된 세정액이 스팀으로 생성될 수 있도록 상기 제2 전원 공급원을 제어하고,
    생성된 스팀이 고온의 스팀 상태로 300℃이상을 유지할 수 있도록 상기 제 3 전원 공급원을 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 스팀 생성부는 가열된 세정액의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유도가열코일은 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스팀 클리너는 상기 분사유닛에 연결되어 압축건조된 공기를 공급하기 위한 압축공기 공급부; 및
    상기 분사유닛에 연결되어 순수를 공급하는 순수 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너.
  6. 제1항에 있어서,
    다단으로 설치된 상기 유도가열코일은 서로 다른 상기 전원 공급원과 연결되는 것을 특징으로 하는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분사유닛은 서로 마주하도록 설치된 용량 결합 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 방식을 이용한 소형 스팀 클리너.
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