KR102350736B1 - 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치 - Google Patents

반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 반도체 및 디스플레이 제조시 적용되는 버블세정 단계에서 버블의 개수와 크기가 균일한 버블을 생성할 수 있는 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치를 제공한다.
이러한 본 발명은 벤츄리관으로 이루어지며, 벤츄리관의 입력단에는 펌프와 공기분사기가 연결되어 펌프와 공기분사기를 통해 공급되는 유체와 기체를 이용하여 나노 버블을 생성하고, 생성된 나노 버블이 벤츄리관의 출력단으로 배출되는 나노 버블 생성유닛;을 포함하고, 상기 나노 버블 생성유닛은: 상기 펌프와 공기분사기가 연결되어 내부로 유체 및 기체가 흐를 수 있는 외부관체; 상기 외부관체의 내면에 돌출되도록 형성되어 외부관체의 내부를 흐르는 유속을 1차적으로 줄여주면서 나노 버블을 생성하는 복수의 돌출부; 및 상기 돌출부들의 중간에 배치되도록 상기 외부관체의 내부에 설치되어 이중관 형태를 이루어 생성된 나노 버블이 통과되면서 나노 버블의 생성 효과를 극대화하는 깔때기 형상의 내부관체;를 포함하며, 나노버블 생성유닛 입력단에는 나노사이즈의 필터를 연결한다.

Description

반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치{Nano bubble generation device for semi-conductor and display}
본 발명은 반도체 및 디스플레이 제조시 세정 단계에 적용되는 나노 버블 생성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버블의 개수와 크기가 균일하게 생성될 수 있도록 한 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체와 디스플레이 분야는 다양한 종류의 공정 가스 또는 액체가 사용되므로 제조 공정 중에 또는 사용시간의 경과에 따라 다양한 공정 및 챔버에서 생성되는 반응물이 부품 등에 형성, 접착된다.
이러한 경우 공정마다 또는 일정 주기에 따라 부품을 세정해 주어야 하는 상황이 발생하며, 특히 사용된 장비의 부품을 이설한 후 다시 재사용하는 경우 부품 전체의 세정은 필연적이다.
종래의 반도체와 디스플레이 분야에서 제시된 세정방법은 사용된 기체 또는 액체의 종류에 따라 그 세정방법을 달리하며, 크게는 건식방법과 습식방법으로 나눌 수 있다. 이중 건식방법으로는 증기 상 세정(Vapor phase cleaning), UV세정, 스퍼터링 세정, 순수 열적 세정(Purely thermally enhanced cleaning)법 등이 있다.
또한, 습식방법은 브러시, 샤워, 고압샤워, 린스, 에어나이프 등의 공정을 거치며, 반도체 부품의 경우 특정 화학용액에 처리하고자 하는 대상을 침지시킨 후, 다시 초음파 처리 및 린스과정을 거친 다음, 베이킹하여 건조시키는 공정을 거치게 된다.
세정시에는 피세척물에서 불순물인 파티클 및 유분(기름기), 얼룩, 박테리아 등을 미리 완벽하게 제거하는 것이 반도체의 고성능의 소자를 만들고, 디스플레이의 수율을 높이는데 대단히 중요하므로 세정 후 다음 공정에서 불량이 발생하지 않도록 완벽하게 세정이 이루어지도록 해야한다.
반도체 분야에는 탱크에 버블을 만들어 담아놓고 피세정물인 반도체 기판을 버블탱크에 몇 분간 담그면 버블이 유분을 끌고 물 표면까지 올라가는 방법으로 세정하는 버블세정방법이 있다. 즉, 피세정물인 반도체 기판을 버블탱크에 담근 후 꺼내는 과정을 몇 번 반복함으로써 세정하는 버블세정방법이 있다.
디스플레이 제조공정에서는 라인을 따라 이동하는 유리에 DIW (Deionized water, 초순수물)을 뿌려 세정하는데, 효과를 더욱 높이고자, 브러쉬, 고압, 이산화탄소, 오존, 프라즈마등을 이용하고 있다.
그러나, 현재 디스플레이 세정공정에 사용하는 세정장치로는 충분한 세정효과를 얻을 수 없으므로, 나노버블을 사용하면 더 세정효과를 높일 수 있다.
버블세정방법에서 버블은 그 직경 크기에 따라 마이크로 버블(micro bubble; 10㎛~수십㎛), 마이크로-나노 버블(micro-nano bubble; 수백㎚~10㎛) 및 나노 버블(nano bobble; ~수백㎚)로 구분된다.
특히, 나노 버블(nano bobble)은 미세한 크기로 인해 수중에서 부력의 영향을 거의 받지 않기 때문에 장시간 수중에 잔류할 수 있으며, 그로 인해 세정 효율을 극대화시킬 수 있다.
한편, 나노 버블(nano bobble)을 생성하는 장치로는, 산기관을 이용한 송기법, 다공질체와 주파수를 이용하는 방법, 초음파를 이용하는 방법, 진동교반법, 가압감압법 및 화학적 살포법 등이 제안되어 왔으나, 실질적으로 버블의 나노(nano)화가 어렵고, 버블의 크기(직경)가 불균일하기 때문에 안정성을 결여하게 되는 문제점이 있는 것으로 알려지고 있다.
따라서, 균일하고 안정성을 가지게 하면서도 그 크기를 나노화시키기 위한 다양한 방법들이 개발되고 연구되어 왔다.
국내 특허 등록번호 10-2150865호, 자기배열 공극구조를 갖는 나노버블수 발생장치. 국내 특허 공개번호 10-2020-0105425호, 나노버블수를 이용한 의료용 살균 소독수 공급장치 및 의료용 기기 살균장치. 국내 특허 등록번호 10-1494080호, 세라믹볼을 이용한 직립형 미세기포 발생장치. 국내 특허 등록번호 10-1176463호, 유동성 볼을 이용한 미세 버블 발생장치.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 또는 디스플레이 제조시 적용되는 버블세정 단계에서 버블의 개수와 크기가 균일한 버블을 생성할 수 있는 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치는, 나노사이즈의 필터와 벤츄리관으로 이루어지며, 벤츄리관의 입력단에는 펌프와 공기분사기가 연결되어 펌프와 공기분사기를 통해 공급되는 유체와 기체를 이용하여 나노 버블을 생성하고, 생성된 나노 버블이 벤츄리관의 출력단으로 배출되는 나노 버블 생성유닛;을 포함하고, 상기 나노 버블 생성유닛은: 상기 펌프와 공기분사기가 연결되어 내부로 유체 및 기체가 흐를 수 있는 외부관체; 상기 외부관체의 내면에 돌출되도록 형성되어 외부관체의 내부를 흐르는 유속을 1차적으로 줄여주면서 나노 버블을 생성하는 복수의 돌출부; 및 상기 돌출부들의 중간에 배치되도록 상기 외부관체의 내부에 설치되어 이중관 형태를 이루어 생성된 나노 버블이 통과되면서 나노 버블의 생성 효과를 극대화하는 깔때기 형상의 내부관체;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 내부관체는: 상기 외부관체의 내부에 상기 돌출부들의 사이에 배치되도록 설치되는 깔때기 형상으로 이루어지는 몸체; 상기 몸체에 형성되는 복수의 미세공들; 및 상기 몸체의 내면에 바늘 형상으로 돌출되도록 형성되는 복수의 미세돌부들;로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 미세공들은 상호 다른 직경의 미세공들로 이루어지고, 상기 미세돌부들은 상호 다른 길이를 갖으며, 상호 다른 굵기로 이루어지되, 상기 미세돌부들은 임의 방향으로 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 돌출부와 내부관체는 상기 외부관체의 내부에 상호 교호적으로 배치되도록 복수개 설치되는 것이 바람직하다.
상기 나노 버블 생성유닛은 직렬 혹은 병렬 중 어느 하나로 배치되도록 복수개 설치되는 것이 바람직하다.
상기 나노 버늘 생성유닛의 입력단에는 나노버블의 크기를 일정하게 하기 위한 나노사이즈의 필터가 더 설치되어야 하다.
상기 나노 버블 생성유닛은: 상기 외부관체의 내부에 제1~제5 돌출부가 소정 간격을 이루게 설치되고, 제2 돌출부와 제3 돌출부의 사이 및 제3 돌출부와 제4 돌출부의 사이에 깔때기 형상의 제1~제2 내부관체가 배치되도록 설치되되, 제1~제2 내부관체의 사이 간격은 제1,제2 내부관체의 길이에 대응하도록 이격 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치에 의하면, 반도체 또는 디스플레이 제조시 적용되는 버블세정 단계에서 많은 개수의 버블과 크기가 균일한 버블을 생성할 수 있는 효과가 있다. 이는 나노 버블의 크기가 균일하고, 나노 버블의 개수가 많을수록 세정 효과가 뛰어나기 때문이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치의 요부인 나노 버블 생성유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치에 구비되는 깔때기 형상의 내부관체에 대한 좌측면도와 정면도 및 우측면도를 나타낸 도면이고,
도 4 내지 도 5는 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성유닛의 여러 설치예를 나타낸 도면으로, 도 4는 직렬설치를 나타낸 도면이고, 도 5는 병렬설치를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치의 요부인 나노 버블 생성유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성장치에 구비되는 깔때기 형상의 내부관체에 대한 좌측면도와 정면도 및 우측면도를 나타낸 도면이고, 도 4 내지 도 5는 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성유닛의 여러 설치예를 나타낸 도면으로, 도 4는 직렬설치를 나타낸 도면이고, 도 5는 병렬설치를 나타낸 도면이다.
이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치는, 벤츄리관으로 이루어지며, 벤츄리관의 입력단에는 펌프(102)와 공기분사기(104)가 연결되어 펌프(102)와 공기분사기(104)를 통해 공급되는 유체와 기체를 이용하여 나노 버블을 생성하고, 생성된 나노 버블이 벤츄리관의 출력단으로 배출되는 나노 버블 생성유닛(100)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 나노 버늘 생성유닛(100)의 입력단에는 나노버블의 크기를 일정하게 하기 위한 나노사이즈의 필터(106)가 더 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 나노 버블 생성유닛(100)은 스테인리스 재질로 이루어질 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 나노 버블 생성유닛(100)에는 외부관체(110)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 외부관체(110)는 상기 펌프(102)와 공기분사기(104)가 연결되어 내부로 유체 및 기체가 흐를 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 상기 나노 버블 생성유닛(100)에는 복수의 돌출부(120)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 돌출부(120)는 상기 외부관체(110)의 내면에 돌출되도록 형성되어 외부관체(110)의 내부를 흐르는 유속을 1차적으로 줄여주면서 나노 버블을 생성하는 역할을 한다.
도시된 바와 같이, 상기 나노 버블 생성유닛(100)에는 내부관체(130)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 내부관체(130)는 깔때기 형상으로 이루어져, 상기 돌출부(120)들의 중간에 배치되도록 상기 외부관체(110)의 내부에 설치되어 이중관 형태를 이루며, 생성된 나노 버블이 내부관체(130)를 통과하면서 나노 버블의 생성 효과를 극대화하도록 구비되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 돌출부(120)와 내부관체(130)는 상기 외부관체(110)의 내부에 상호 교호적으로 배치되도록 복수개 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 돌출부(120)와 내부관체(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 길이를 갖는 외부관체(110)의 내부에 제1~제5 돌출부(120a~120e)가 소정 간격을 이루게 설치되고, 제2 돌출부(120b)와 제3 돌출부(120c)의 사이 및 제3 돌출부(120c)와 제4 돌출부(120d)의 사이에 깔때기 형상의 제1~제2 내부관체(130a~130b)가 배치되도록 설치될 수 있다.
이때, 제1~제2 내부관체(130a~130b)의 길이(l)는 동일하게 형성되고, 그 길이(l) 만큼의 간격(d)을 이루게 제1~제2 내부관체(130a~130b)가 이격 배치되도록 설치되는 것이 바람직하며, 그 사이의 중앙에 제3 돌출부(120c)가 배치되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1~제2 내부관체(130a~130b)의 사이 간격(d)은 제1,제2 내부관체(130a~130b)의 길이(l)에 대응하도록 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1~제5돌출부(120a~120e) 및 제1~제2 내부관체(130a~130b)가 소정 간격으로 설치되도록 구성되는 상기 나노 버블 생성유닛(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 직렬로 배열되도록 설치되거나 도 5에 도시된 바와 같이 병렬로 배열 설치될 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 나노 버블 생성유닛(100)에 구비되는 내부관체(130)는 상기 외부관체(110)의 내부에 상기 돌출부(120)들의 사이에 배치되도록 설치되는 깔때기 형상으로 이루어지는 몸체(132)와, 상기 몸체(132)에 형성되는 복수의 미세공(134)들 및 상기 몸체(132)의 내면에 바늘 형상으로 돌출되도록 형성되는 복수의 미세돌부(136)들로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 미세공(134)들은 상호 다른 직경의 미세공들로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미세돌부(136)들은 상호 다른 길이를 갖으며, 상호 다른 굵기로 이루어지되, 상기 미세돌부(136)들은 임의 방향으로 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 바늘 형상으로 돌출되는 미세돌부(136)들은 몸체(132)의 내부면에서 내측으로 돌출되게 형성되기 때문에 몸체(132)의 외측에서 봤을 때에는 바늘 형상의 미세돌부(136)들은 보이지 않고 미세공(134)들만 보이게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은, 벤츄리관으로 이루어지는 나노 버블 생성유닛(100)에 의해 나노 버블이 생성되어 반도체 또는 디스플레이 제조시 적용되는 버블세정 단계에서 반도체를 세정할 수 있다.
본 발명에 따른 나노 버블의 생성 과정은, 펌프(102)와 공기분사기(104)에 의해 유체 및 기체가 상기 외부관체(110)의 내부로 흐르게 된다. 이때, 상기 외부관체(110)의 내부에 돌출 형성되는 복수의 돌출부(120)에 의해 혈전과 같이 유속을 1차적으로 줄여주면서 버블을 형성하게 되고, 돌출부들 중간에 설치되는 깔때기 형상의 내부관체(130)를 통과하면서 나노 버블 효과가 극대화된다.
이때, 상기 깔때기 형상의 내부관체(130)를 구성하는 몸체(132)에 형성되는 복수의 미세공(134)들과 바늘 형상으로 이루어지는 복수의 미세돌부(136)들에 의해 저항이 발생되어 나노 버블 효과가 극대화된다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.
100 - 나노 버블 생성유닛 102 - 펌프
104 - 공기분사기 106 - 필터
110 - 외부관체 120 - 돌출부
130 - 내부관체 132 - 몸체
134 - 미세공 136 - 미세돌부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치에 있어서,
    벤츄리관으로 이루어지며, 벤츄리관의 입력단에는 펌프(102)와 공기분사기(104)가 연결되어 펌프(102)와 공기분사기(104)를 통해 공급되는 유체와 기체를 이용하여 나노 버블을 생성하고, 생성된 나노 버블이 벤츄리관의 출력단으로 배출되는 나노 버블 생성유닛(100);을 포함하고,
    상기 나노 버블 생성유닛(100)은:
    상기 펌프(102)와 공기분사기(104)가 연결되어 내부로 유체 및 기체가 흐를 수 있는 외부관체(110);
    상기 외부관체(110)의 내면에 돌출되도록 형성되어 외부관체(110)의 내부를 흐르는 유속을 1차적으로 줄여주면서 나노 버블을 생성하는 복수의 돌출부(120); 및
    상기 돌출부(120)들의 중간에 배치되도록 상기 외부관체(110)의 내부에 설치되어 이중관 형태를 이루며, 생성된 나노 버블이 통과되면서 나노 버블의 생성 효과를 극대화하는 깔때기 형상의 내부관체(130);를 포함하되,
    상기 내부관체(130)는:
    상기 외부관체(110)의 내부에 상기 돌출부(120)들의 사이에 배치되도록 설치되는 깔때기 형상으로 이루어지는 몸체(132);
    상기 몸체(132)에 형성되는 복수의 미세공(134); 및
    상기 몸체(132)의 내면에 바늘 형상으로 돌출되도록 형성되는 복수의 미세돌부(136);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미세공(134)들은 상호 다른 직경을 갖는 미세공들로 이루어지고,
    상기 미세돌부(136)들은 상호 다른 길이를 갖으며, 상호 다른 굵기로 이루어지되, 상기 미세돌부(136)들은 임의 방향으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 제조공정의 세정용 나노 버블 생성 장치.
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