KR102263012B1 - 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치 및 이를 갖는 건식 세정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치를 제공한다. 상기 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치는 내부 공간에 액체 질소가 수용되는 챔버; 상기 챔버의 일측부에 연결되며, 에어가 유입되는 유입관; 상기 챔버의 타측부에 연결되는 분사관; 상기 분사관의 단부에 설치되는 노즐; 및, 상기 챔버의 내부 공간에 배치되며, 일단이 상기 유입관과 연결되고 타단이 상기 분사관과 연결되고, 유입되는 상기 에어가 유동되는 유로를 곡선 유로를 형성하도록 형성된 중앙관;을 포함한다.

Description

냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치 및 이를 갖는 건식 세정 시스템{Dry type cleaning apparatus and dry type cleaning system}

본 발명은 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공급되는 에어를 액체 질소에 노출시켜 냉각 시킨 이후에 냉각된 에어를 세정 대상물의 표면으로 분사되도록 하여 세정 대상물의 표면을 세정하도록 하는 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치 및 이를 갖는 건식 세정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 LCD 혹은 OLED 같은 평판 디스플레이(FPD; flat panel display)의 제조 공정에서, 주변 환경으로부터 발생하는 파티클 등의 이물질을 제거하기 위해서 에어 블로잉(Air-Blowing) 공정이 적용된다.

예를 들어, LCD 디스플레이 제조공정 중에서 마지막 단계인 AOI 검사 공정의 경우, 단순한 부유성 파티클 한 개만 떨어져 있어도 검사장비는 불량으로 인식하기 때문에 검사 수율 저하를 초래하므로, 검사 직전에 검사 대상물의 표면을 에어(Air)로 불어주는 공정이 유용하다.

그러나 에어 블로잉의 경우, 10μm 이하의 파티클은 제거되지 않는데에 비해서 최근 디스플레이의 픽셀 사이즈는 계속 작아지기 때문에 에어 블로잉보다 더 강력한 세정력을 갖는 건식세정이 요구되고 있다.

건식 세정공정 중에 가장 대표적인 것이 CO2 스노우 세정 기술인데, 이산화탄소의 상변화에 의해 만들어진 승화성 드라이아이스 입자를 세정 대상물 표면에 분사하여 그때 발생하는 충돌 에너지에 의해서 파티클 같은 이물질을 제거하는 세정기술이 US Patent 5,125,979에 제안된 바 있다.

일반적으로 CO2 스노우 세정 기술을 금속 혹은 세라믹 같이 단단한 표면을 가진 작업 대상물에 적용할 경우, 드라이아이스의 경도가 Mohs 경도계 기준 2.5 수준이므로, 표면에 손상을 줄 가능성이 적지만 반도체 혹은 디스플레이의 제조공정에서 사용하는 물질은 표면이 매우 소프트한 경우가 많고, 또 작은 변화에도 아주 민감하게 작용하는 경우가 많아서 작업 대상물의 표면 손상 방지가 완벽하게 보장되지 않기 때문에 CO2 세정기술의 적용이 매우 제한적일 수밖에 없다.

이를 해결하게 위해 대한민국 등록특허 제10-1779488호에서는 액체 CO2를 단열 팽창시켜 승화성 드라이아이스 입자들을 생성하고 이 드라이아이스 입자들을, 고속의 캐리어 가스에 실어서 세정 대상물의 표면에 분사하여 세정 대상물표면을 세정하도록 하고 있으나, 이 역시 드라이아이스 입자 자체의 경도로 인해 세정 대상물의 표면에 여전헤 스크레치를 발생시키고, 그 세정 대상물이 반도체 웨이퍼 및 유기전장장치 기판인 경우 세정에 따른 표면 손상 및 추가적인 오염이 발생되는 문제가 여전히 존재한다.

본 발명의 목적은 공급되는 에어를 액체 질소에 노출시켜 냉각 시킨 이후에 냉각된 에어를 세정 대상물의 표면으로 분사되도록 하여 세정 대상물의 표면을 세정하도록 하는 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치 및 이를 갖는 건식 세정 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위해 본 발명은 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치를 제공한다.

상기 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치는 내부 공간에 액체 질소가 수용되는 챔버;

상기 챔버의 일측부에 연결되며, 에어가 유입되는 유입관;

상기 챔버의 타측부에 연결되는 분사관;

상기 분사관의 단부에 설치되는 노즐; 및,

상기 챔버의 내부 공간에 배치되며, 일단이 상기 유입관과 연결되고 타단이 상기 분사관과 연결되고, 유입되는 상기 에어가 유동되는 유로를 곡선 유로를 형성하도록 형성된 중앙관;을 포함한다.

여기서 상기 중앙관은,

스프링 형상으로 형성되어 상기 곡선 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 분사관의 외주에는,

내부에 진공이 형성되는 이중의 스테인레스 관이 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 중앙관은,

스파이럴 형상의 관으로 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 챔버의 내부 공간의 내벽은, 상기 중앙관의 둘레로부터 일정한 거리를 이루는 형상으로 형성된다.

또한 상기 챔버의 일측부에는 상기 유입관이 관통되는 관통홀이 형성되고,

상기 관통홀의 내주 다수 위치에는 구름이 가능하고 상기 유입관의 외주 사이를 기밀하는 씰링들이 설치되고,

상기 유입관은 직선 이동기의 구동에 의해 수평 방향을 따라 이동되고,

상기 직선 이동기는 제어기의 제어에 의해 구동된다.

또한 상기 중앙관의 내주는 와류 형상의 홈이 형성된다.

상기 중앙관의 외주에는 엠보 돌기들 및 냉각핀들이 더 형성된다.

상기 냉각핀들의 일단은 상기 중앙관의 외주로 돌출되고 타단은 상기 중앙관의 내주에 노출된다.

상기 중앙관의 외주에는 상기 중앙관의 길이 방향을 따르는 돌기 라인이 형성된다.

상기 분사관에는 상기 분사관을 따라 배출되는 냉각된 에어의 온도를 측정하는 온도 센서가 설치되고,

상기 제어기는 상기 측정되는 온도가 기설정되는 기준 냉각 온도에 이르도록 상기 직선 이동기를 구동시켜 상기 유입관을 돌출 또는 삽입시켜 상기 중앙관의 형상을 수평 방향을 따라 늘이거나 오므려지도록 제어한다.

다른 실시예에 따라 본 발명은 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치를 갖는 건식 세정 시스템을 제공한다.

본 발명은 공급되는 에어를 액체 질소에 노출시켜 냉각 시킨 이후에 냉각된 에어를 세정 대상물의 표면으로 분사되도록 하여 세정 대상물의 표면을 세정하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 건식 세정 장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중앙관을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 분사관의 후단에 설치된 노즐의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 챔버의 내벽 형상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중앙관의 형상이 변형 가능한 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 표시 부호 A를 보여주는 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하 첨부되는 도면들을 참조하여 본 발명의 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치를 갖는 건식 세정 시스템을 설명한다.

여기서 상기 건식 세정 장치는 본 발명에 따른 건식 세정 시스템에 포함되는 구성이다.

도 1은 본 발명의 건식 세정 장치의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중앙관을 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명에 따른 건식 세정 장치는 크게 챔버(100)와, 유입관(200)과, 분사관(300)과, 노즐(400)과, 중앙관(500)을 포함한다.

본 발명에 따른 챔버(100)의 내부에는 일정 부피를 갖는 내부 공간이 형성된다.

상기 챔버(100)의 일측부에는 제 1연결홀(110)이 형성되고, 타측부에는 제 2연결홀(120)이 형성된다.

상기 본 발명에 따른 유입관(200)은 상기 제 1연결홀(110)에 끼워진다.

상기 유입관(200)의 전단은 상기 챔버(100)의 내부 공간에 노출되고, 후단은 상기 챔버(100)의 외측부로 일정 길이 연장된다.

상기 유입관(200)은 세정 에어 공급부(90)와 연결되어 에어를 공급받는다.

여기서 상기 제 1연결홀(110)과 상기 유입관(200)은 제 1씰 부재(미도시)를 통해 실링된다.

본 발명에 따른 분사관(300)은 상기 제 2연결홀(120)에 끼워져 설치된다.

상기 분사관(300)의 전단은 상기 챔버(100)의 내부 공간에 노출되고, 후단은 상기 챔버(100)의 외측부로 일정 길이 연장된다.

도 3은 본 발명에 따른 분사관의 후단에 설치된 노즐의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조 하면, 본 발명에 따른 분사관(300)의 후단에는 노즐(400)이 설치된다. 상기 노즐(400)의 내경은 상기 분사관(300)의 내경 보다 작게 형성된다.

상기 노즐(400)의 내경은 상기 분사관(300)의 후단에서 외측을 따라 점진적으로 작아지도록 형성된다.

상기 노즐(400)의 내부에는 진공층(410)이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 중앙관(500)은 상기 챔버(100)의 내부 공간에 배치된다.

상기 중앙관(500)의 일단은 상기 유입관(200)의 후단과 연결되고, 타단은 상기 분사관(300)의 전단과 연결된다.

상기 중앙관(500)은 유입되는 상기 에어가 유동되는 유로를 곡선 유로를 형성하도록 형성된다.

상기 중앙관(500)은 스프링 형상으로 형성되어 상기의 곡선 유로를 형성한다.

이에 따라 유입관(200)을 통해 유입되는 에어는 중앙관(500)을 통해 곡선 유로를 따라 유동되어 분사관(300) 및 노즐(400)을 통해 외부로 분사된다.

여기서 본 발명에 따른 챔버(100)의 내부 공간에는 액체 질소가 충진된다.

본 발명에 따른 액화 질소는 질소를 액화한 것으로서, 대기 압력 하에서 -196℃에서 액체로 존재한다. 임계온도는 -147.21℃이며, 임계압력은 33.5atm이다. 질소는 2원자 분자로서 공기 부피의 80%를 차지하는 기체 원소로서 공업적으로는 공기의 분별액화(分別液化)로 얻을 수 있으며, 화학적으로는 염화암모늄과 아질산나트륨의 혼합액을 70℃로 가열하여 분별증류로 얻을 수 있다.

상기와 같은 액화 질소는 상기 챔버와 연결되는 별도의 주입구를 통해 상기의 액화 질소를 충진시킬 수 있다. 여기서 상기 주입구에는 전자 밸브가 설치되어 챔버의 내부 공간을 개폐할 수 있다. 상기 전자 밸브를 후술되는 제어기(600)의 제어에 의해 구동될 수 있다.

상기의 구성에 따라 스프링 형상을 이루는 중앙관(500)은 직선 형상에 비하여 액화 질소와의 접촉 면적이 일정 이상으로 증가된다.

따라서 중앙관(500)의 곡선 유로를 따라 유동되는 에어는 유동되면서 액화 질소에 노출된 중앙관(500)에 의해 열전달이 이루어져 에어에 포함되는 일정 크기의 액적이 고체 알갱이로 상변화된다.

그리고 분사관(300) 및 노즐(400)을 통해 분사되는 냉각 에어는 일정의 냉각 온도를 형성함과 아울러 액정 고체 알갱이들을 포함하는 상태로 세정 대상물의 표면에 일정의 분사압력으로 분사된다.

상기의 구성에 따라 세정 대상물의 표면에 상기의 냉각 에어가 분사되는 경우, 세정 대상물의 표면과 화학적 반응을 통한 변형 및 과도한 크기의 드라이아이스 알갱이들이 직접적으로 분사되어 충돌로 인해 파손되는 문제를 줄일 수 있다.

한편 상기 분사관(300)의 외주에는 내부에 진공(311)이 형성되는 이중의 스테인레스 관(310)이 설치된다.

이중의 상기 스테인레스 관(310)이 상기 분사관(300)의 외주에 설치됨으로써, 분사관(300)의 내주 및 외주에 이슬이 발생되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

또한 상기 중앙관(500)은 스파이럴 형상의 관으로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 챔버의 내벽 형상의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조 하면, 상기 챔버(100)의 내부 공간의 내벽은, 상기 중앙관(500)의 둘레로부터 일정한 거리를 이루는 형상으로 형성된다.

또한 상기 챔버(100)의 내부 공간의 내벽(101)은 스프링 형상의 중앙관(500)의 둘레에 상응하는 형상으로 형성될 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 중앙관의 형상이 변형 가능한 예를 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 표시 부호 A를 보여주는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조 하면, 상기 챔버(100)의 일측부에는 상기 유입관(110)이 관통되는 유입홀(110)이 형성된다.

상기 유입홀(110)의 내주 다수 위치에는 구름이 가능하고 상기 유입관(200)의 외주 사이를 기밀하는 씰링들(S)이 설치된다.

상기 유입관(200)은 직선 이동기(700)의 구동에 의해 수평 방향을 따라 이동된다.

상기 직선 이동기(700)는 제어기(600)의 제어에 의해 구동된다.

상기 직선 이동기(700)는 그립퍼(710)와, 연결대(720)와, 직선 레일(731)이 형성된 구동기(730)를 갖는다.

상기 그립퍼(710)는 유입관(200)을 그립한다.

상기 연결대(720)의 상단은 상기 그립퍼(710)를 그립한다. 연결대(720)의 하단은 직선 레일(731)에 직선 이동 가능하도록 연결된다.

구동기(730)는 제어기(600)로부터 제어 신호를 받아 상기 연결대(720)를 수평이동시킨다.

상기 분사관(300)에는 상기 분사관(300)을 따라 배출되는 냉각된 에어의 온도를 측정하는 온도 센서(610)가 설치된다.

상기 제어기(700)는 상기 측정되는 온도가 기설정되는 기준 냉각 온도에 이르도록 상기 직선 이동기(700)를 구동시켜 상기 유입관(200)을 돌출 또는 삽입시켜 상기 중앙관(300)의 형상을 수평 방향을 따라 늘이거나 오므려지도록 제어한다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만 상기 중앙관의 내주는 와류 형상의 홈이 형성된다.

상기 중앙관의 외주에는 엠보 돌기들 및 냉각핀들이 더 형성된다.

상기 냉각핀들의 일단은 상기 중앙관의 외주로 돌출되고 타단은 상기 중앙관의 내주에 노출된다.

상기 중앙관의 외주에는 상기 중앙관의 길이 방향을 따르는 돌기 라인이 형성된다.

상기의 구성에 따라 본 발명은 액화 질소에 간접적으로 노출시켜 유동되는 냉각 공기를 세정 에어로 사용함으로써, 다양한 세정 대상물의 표면을 세정하도록 함과 아울러, 세정 대상물의 종류에 따라 분사되는 냉각 에어의 온도를 조절하여 사용하도록 할 수도 있다.

즉, 냉각 온도를 일정 이하로 하강시키면, 냉각 에어에 포함되는 액적 알갱이들의 수 및 크기가 증가되고, 일정 이하로 상승시키면 액적 알갱이들의 수 및 크기가 줄어들기 때문에, 세정 대상물의 표면 민감도에 따라 가변적으로 조절하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 챔버
200 : 유입관
300 : 분사관
310 : 스테인레스 관
400 : 노즐
500 : 중앙관
600 : 제어기

Claims (5)

1. 내부 공간에 액체 질소가 수용되는 챔버;
   상기 챔버의 일측부에 연결되며, 에어가 유입되는 유입관;
   상기 챔버의 타측부에 연결되는 분사관;
   상기 분사관의 단부에 설치되는 노즐; 및,
   상기 챔버의 내부 공간에 배치되며, 일단이 상기 유입관과 연결되고 타단이 상기 분사관과 연결되고, 유입되는 상기 에어가 유동되는 유로를 곡선 유로를 형성하도록 형성된 중앙관;을 포함하되,
   상기 분사관의 외주에는, 내부에 진공이 형성되는 이중의 스테인레스 관이 설치되고,
   상기 중앙관은, 스파이럴 형상의 관으로 형성되고,
   상기 챔버의 내부 공간의 내벽은, 상기 중앙관의 둘레로부터 일정한 거리를 이루는 형상으로 형성되고,
   상기 챔버의 일측부에는 상기 유입관이 관통되는 관통홀이 형성되고,
   상기 관통홀의 내주 다수 위치에는 구름이 가능하고 상기 유입관의 외주 사이를 기밀하는 씰링들이 설치되고,
   상기 유입관은 직선 이동기의 구동에 의해 수평 방향을 따라 이동되고,
   상기 직선 이동기는 제어기의 제어에 의해 구동되고,
   상기 중앙관의 내주는 와류 형상의 홈이 형성되고,
   상기 중앙관의 외주에는 엠보 돌기들 및 냉각핀들이 형성되고,
   상기 냉각핀들의 일단은 상기 중앙관의 외주로 돌출되고 타단은 상기 중앙관의 내주에 노출되고,
   상기 중앙관의 외주에는 상기 중앙관의 길이 방향을 따르는 돌기 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분사관에는 상기 분사관을 따라 배출되는 냉각된 에어의 온도를 측정하는 온도 센서가 설치되고,
   상기 제어기는 상기 측정되는 온도가 기설정되는 기준 냉각 온도에 이르도록 상기 직선 이동기를 구동시켜 상기 유입관을 돌출 또는 삽입시켜 상기 중앙관의 형상을 수평 방향을 따라 늘이거나 오므려지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치.
   
3. 제 1항 또는 제 2항의 냉각 세정 에어를 사용한 건식 세정 장치를 갖는 건식 세정 시스템.
   
   
4. 삭제
5. 삭제

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