KR102596925B1 - 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치 - Google Patents

반도체 세정용 나노 버블수 발생장치 Download PDF

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Abstract

반도체 세정용 나노 버블수 발생장치에 관하여 개시한다. 본 발명은, 일측이 유체가 유입되는 유입구로 이루어지고, 상기 유입구를 통해 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 배출하는 배출구를 구비하며, 내부가 공간으로 이루어진 하우징; 및 상기 유입구로부터 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 상기 배출구를 통해 배출하기 위해 상기 하우징의 내부 공간에 적어도 한개 이상의 플레이트 유닛이 복층 구조로 적층되어 다수의 유공간 사이 공극들을 통해 나노 버블수를 생성하는 나노 버블 제너레이터;를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

반도체 세정용 나노 버블수 발생장치{Nano bubble water generator for semiconductor cleaning }
본 발명은 플레이트 유닛의 사이 공극을 통해 나노 크기의 기포가 포함된 나노 버블수를 연속적이면서도 미세하게 생성시키는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치에 관한 것이다.
최근 반도체 웨이퍼의 선폭(feature size)은 10nm 레벨의 수준에서 더욱 그 크기가 작아지고 있는데 이에 따라 종전의 웨이퍼 생산공정에서는 발생되는 가공부산물이나 오염입자의 크기도 작아져서 이 입자들이 적절히 제거되지 않을 경우 반도체 품질이나 수율에 막대한 손실을 가져오게 되므로 반도체 세정과 오염도의 관리는 초청정(ultra-clean) 웨이퍼 상태를 유지하는데 필수 불가결한 중요한 공정으로 관리되고 있다. 반도체의 오염입자 제거를 위한 세정방법 중에서 미크론 미만(sub-micron) 크기의 오염입자를 제거하기 위한 기술로서 고주파 초음파(1-3 MHz)를 사용하는 메가소닉(megasonic) 방법이 오염세척 효율이 높고 안전하여 대표적인 기술로서 주목을 받고 있는데 이 기술은 약 1-3MHz의 고출력 초음파를 웨이퍼에 세정액 화합물(chemical)을 매개로 하여 입사시킴으로서 웨이퍼 표면에 부착된 입자를 초음파 유동과 마이크로 버블(micro bubble)을 통해 제거하는 기술이다. 이러한 세정기술은 고속/정밀 세정과 chemical의 소모가 적으며 웨이퍼 품질 관리가 양호한 기술로 평가되고 있으나 웨이퍼 패턴을 손상시킬 수 있어 메가소닉 진동자에서 발생되는 초음파가 상대적으로 균일(uniform)해야 하는 것은 물론 초음파 주파수와 에너지가 적절히 설계되어야 한다. 그러나, 종래의 메가소닉 기술과 장비는 세정효과가 증명되었지만 최근 차세대 웨이퍼에서 진행되는 10나노 이하에서의 선폭과 3차원의 복잡한 패턴, 미세 결함(defect)의 사이즈 감소에 따라 세정용으로 사용되는 버블수가 웨이퍼 패턴에 손상을 주는 문제는 해결하지 못하고 있다. 웨이퍼 패턴 손상의 원인은 미크론 크기의 메가소닉 초음파 기포의 충격파에 의한 것으로 알려져 있기 때문에 이러한 비선형 충격파를 완화시키기 위해서는 기포(버블수) 사이즈를 더욱 작게 설계해야 하지만 기포를 나노 레벨의 수준으로 낮추기는 복잡하고 기술적으로도 어려운 실정이다. 대한민국 등록특허 제10-0852465호에는 기포 지름이 나노미터 사이즈인 미세한 단분산 기포를 제공하기 위해, 다공질체를 통하여 기체를 액체 중에 압입하고 분산시켜 평균 지름이 0.2~200㎛를 가지는 단분산 기포를 생성하는 방법을 개시하고 있으나, 미세 웨이퍼 세정용으로는 제약이 따르는 문제가 있고, 나노 버블수를 대량으로 생산하기에는 미흡하며 , 버블의 크기 및 양을 효과적으로 제어하는데 있어서도 제반 제약이 따르고 있다 . 이에 따라, 본 발명에서는 플레이트 유닛의 사이 공극을 통해 나노 크기의 기포가 포함된 나노 버블수를 연속적이면서도 미세하게 생성시킬 수 있는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치를 제안한다.
특허문헌 1. 국내 등록특허공보 제10-1886944호(공고일 2018년08월08일) 특허문헌 2. 국내 공개특허공보 제10-2019-0042081호(공개일2019년04월23일)
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 나노 버블을 플레이트 유닛의 사이 공극을 통해 나노 크기의 기포가 포함된 나노 버블수를 미세하게 생성시켜 웨이퍼 표면을 손상시키지 않으면서도 우수한 세정력을 나타낼 수 있는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치를 제공하는데 있다.
상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 일측이 유체가 유입되는 유입구로 이루어지고, 상기 유입구를 통해 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 배출하는 배출구를 구비하며, 내부가 공간으로 이루어진 하우징; 및 상기 유입구로부터 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 상기 배출구를 통해 배출하기 위해 상기 하우징의 내부 공간에 적어도 한개 이상의 플레이트 유닛이 복층 구조로 적층되어 다수의 유공간 사이 공극들을 통해 나노 버블수를 생성하는 나노 버블 제너레이터;를 포함하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치로부터 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하우징은 나노 버블 제너레이터의 플레이트 유닛들을 내부 공간에 층상 구조로 수용 적층하고 양편이 각각 개구부를 구비하는 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 각 개구부에 각각 조립되는 제1 및 제2 커플러;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 커플러는 유체를 상기 하우징 본체 내부로 유입시키는 유입구를 구비하고, 상기 제2 커플러는 상기 하우징 본체 내부를 통과하는 과정에서 형성되는 버블수를 배출하는 배출구를 구비하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 커플러의 유입구와 상기 제2 커플러의 배출구는 상기 하우징 본체로부터 분해 결합이 가능하도록 각각 각형 헤드 머리로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 나노 버블 제너레이터는 다수의 유공이 형성된 복수의 플레이트 유닛들을 층상 구조로 배치하고, 상기 유공들의 사이 공극을 통해 미세 입자상의 버블수를 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 나노 버블 제너레이터의 플레이트 유닛은 하우징 본체의 유입구측과 대면하는 위치에서 유체를 통과시키는 다수의 유공들이 형성된 제1 플레이트; 및 상기 제1 플레이트의 유공을 통과하는 유체를 버블수로 생성하기 위하여 상기 제1 플레이트의 유공들과 어긋나도록 배치되어 상기 플레이트 유닛의 사이 공극을 형성하는 유공을 포함하는 제2 플레이트;로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 플레이트의 유공은 상기 제2 플레이트의 유공들과 겹치도록 배치되어 상기 제1 플레이트의 유공들과 상기 제2 플레이트의 유공들간 틈간 간극을 형성하여 사이 공극을 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 플레이트의 유공 크기는 상기 제2 플레이트의 유공 크기에 비해 더 크게 형성하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 플레이트들의 유공들의 홀 형상은 원, 허니컴, 삼각, 사각, 마름모형 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 나노 버블 제너레이터는 외부로부터 공기와 물을 공급받아 버블수를 생성한 후 외부측으로 공급하는 공급장치에 의해 생성된 버블수를 상기 외부측으로 공급하도록 배치하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공급장치는 외부로부터 공기와 물을 공급받아 저장하는 저장 탱크; 상기 저장 탱크에 공급되는 공기와 물을 상기 나노 버블 제너레이터측으로 가압하여 나노 버블을 발생시키도록 작동하는 나노 버블 발생펌프; 상기 나노 버블 제너레이터를 통해 생성되는 버블수를 외부측으로 공급하는 나노 버블 공급펌프; 상기 저장 탱크와 상기 나노 버블 발생펌프 및 상기 나노 버블 공급펌프 그리고 외부측 기기들을 각각 연결하여 공기와 물의 공급과 상기 나노 버블 제너레이터를 통해 생성되는 버블수의 공급을 제어하기 위해 적소에 개폐밸브들이 설치된 배관라인; 및 상기 배관라인으로 연결된 저장 탱크와 상기 나노 버블 발생펌프 및 상기 나노 버블 공급펌프의 구동을 버블수의 생성에 따라 상기 개폐밸브들을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은, 나노 버블수를 생성하는데 있어서, 플레이트 유닛의 사이 공극을 통해 나노 크기의 기포가 포함된 나노 버블수를 미세하게 생성시켜 반도체 제조공정에서 웨이퍼 세정용으로 버블수를 사용하는 경우 웨이퍼 표면을 손상시키지 않으면서도 세정력이 우수한 나노 버블수를 대량으로 제조할 수 있는 효과 가 있다.
또한, 본 발명은, 나노 버블을 경제적으로 생성할 수 있고, 생성되는 버블의 크기 및 양을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 나타낸 예시이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 정면도로 나타낸 예시이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛을 보인 것으로, (a)는 상부측의 제1 플레이트, (b)는 하부측의 제2 플레이트를 나타낸 예시이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 적층 상태를 나타낸 예시이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 플레이트들의 유공들 간 틈새 간격에 형성되는 사이 공극을 나타낸 예시이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 적층 구조를 전개도로 보인 것으로, (a)는 제1 플레이트, (b)는 제2 플레이트, (c)는 제1 플레이트가 제2 플레이트 상부에 적층되어 사이 공극을 형성하는 상태를 전개도로 나타낸 예시이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터에 의한 나노 버블수 생성과정을 도식적으로 나타낸 예시이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치를 공급장치에 적용한 예를 나타낸 예시이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치가 적용되는 공급장치의 예를 계통도로 나타낸 예시이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '반도체 세정용 나노 버블수 발생장치'를 설명하면 다음과 같다.
기포지름이 나노 사이즈인 미세한 분산 기포를 생성하기 위해 다공질체를 통하여 기체를 액체 중에 압입하고 분산시켜 분산 기포를 생성하는 방법이 제안되어 있으나 반도체 세정액 등으로 이용될 경우 웨이퍼 표면을 손상시킬 수 있으므로 활용성에서 제약이 따르는 문제가 있고, 나노 버블수를 대량으로 생산하기에는 미흡한 문제가 있다.
또한, 복잡한 다공질체를 이용하여 분산 기포를 생성하고 있으므로 나노 버블수를 경제적으로 대량으로 생산하기 어려울 뿐만 아니라 생성되는 버믈의 크기 및 양을 효과적으로 제어하는데 있어서도 한계가 따르고 있다.
이에 따라, 본 발명은, 나노 버블수를 생성하는데 있어서, 플레이트 유닛의 사이 공극을 통해 나노 크기의 기포가 포함된 나노 버블수를 미세하게 생성시켜 웨이퍼 표면을 손상시키지 않으면서도 세정력이 우수한 나노 버블수를 대량으로 제조할 수 있는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치를 제시한다.
또한, 본 발명은, 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛을 통해 나노 버블을 경제적으로 생성하고, 생성되는 버블의 크기 및 양을 용이하게 제어할 수 있는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치를 세시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 나타낸 예시이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 정면도로 나타낸 예시이다.
본 발명에 따른 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일측이 유체가 유입되는 유입구(110)로 이루어지고, 유입구(110)를 통해 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 배출하는 배출구(120)를 구비하며, 내부가 공간(130)으로 이루어진 하우징(100)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 하우징(100)의 유입구(110)로부터 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 배출구(120)를 통해 배출하기 위해 하우징(100)의 내부 공간(130)에는 적어도 한개 이상의 플레이트 유닛(201)이 복층 구조로 적층되어 다수의 유공간 사이 공극들을 통해 나노 버블수를 생성하는 나노 버블 제너레이터(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 나노 버블 제너레이터(200)의 플레이트 유닛(201)은 도 3 및 도 4에 구체적으로 나타나 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛을 보인 것으로, (a)는 상부측의 제1 플레이트, (b)는 하부측의 제2 플레이트를 나타낸 예시이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 적층 상태를 나타낸 예시이다.
나노 버블 제너레이터(200)의 플레이트 유닛(201)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1,2 플레이트(210)(220)를 한쌍으로 하고, 이들은 도 1에 도시된 바와 같이, 여러 겹의 층상 구조로 하우징(100)의 내부 공간(130)에 다층상으로 적층하여 구성될 수 있다.
이렇게 적층상으로 구성되는 플레이트 유닛(201)은, 기존의 버블수 생성방식과 비교하면 구조적으로 복잡한 다공질체에 의존하는 기존의 분산 기포 생성 방식에 비해 플레이트 유닛들의 적층 수에 따라 생성되는 나노 버블수의 버블 크기를 효과적으로 제어하고 관리하는데 용이할 수 있다.
즉, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같은, 플레이트 유닛(201)에 의한 버블수의 생성방식은 구조적으로 필요로 하는 버블수의 미세화 정도를 플레이트 유닛의 적층 갯수를 증가시키거나 미세화 정도에 맞추어 플레이트 유닛의 유공들간 간격을 사전에 조정하여 적용할 수 있으므로, 기존 다공질체에 의한 기포 생성 방식에 비해 버블의 크기를 자유롭게 조절하면서도 대량으로 연속적으로 양산하는데 효과적일 수 있다.
또한, 하우징(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 나노 버블 제너레이터(200)를 내부 공간(130) 상에 층상 구조로 수용 적층하기 위해 양편이 각각 개구부(102)(103)를 구비하는 하우징 본체(101)를 포함하여 구성될 수 있으며, 하우징 본체(101)의 각 개구부(102)(103)에는 제1 및 제2 커플러(140)(150)가 각 각 조립되어 구성될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 커플러(140)는 유체를 하우징 본체(101) 내부로 유입시키는 유입구(110)를 구비하고, 제2 커플러(150)는 하우징 본체(101) 내부를 통과하는 과정에서 형성되는 버블수를 배출하는 배출구(120)를 구비하여 구성될 수 있다.
그리고, 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 커플러(140)의 유입구(110)와 제2 커플러(150)의 배출구(120)는 하우징 본체(101)로부터 분해 결합이 가능하도록 각각 각형 헤드 머리(111)(121)로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 나노 버블 제너레이터(200)는 다수의 유공이 형성된 복수의 플레이트 유닛(201)들을 층상 구조로 배치하고, 유공들의 사이 공극을 통해 미세 입자상의 버블수를 형성하도록 구성될 수 있다. 여기서, 다수의 유공이 형성된 복수의 플레이트 유닛(201)은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛을 보인 것으로, (a)는 상부측의 제1 플레이트, (b)는 하부측의 제2 플레이트를 나타낸 예시이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 적층 상태를 나타낸 예시이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 플레이트들의 유공들 간 틈새 간격에 형성되는 사이 공극을 나타낸 예시이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터를 구성하는 플레이트 유닛의 적층 구조를 전개도로 보인 것으로, (a)는 제1 플레이트, (b)는 제2 플레이트, (c)는 제1 플레이트가 제2 플레이트 상부에 적층되어 사이 공극을 형성하는 상태를 전개도로 나타낸 예시이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 나노 버블 제너레이터(200)의 플레이트 유닛(201)은 하우징 본체(101)의 유입구(110)측과 대면하는 위치에서 유체를 통과시키는 다수의 유공(211)들이 형성된 제1 플레이트(210)로 구성될 수 있다.
그리고, 제1 플레이트(210)의 유공(211)을 통과하는 유체를 버블수로 생성하기 위하여 제1 플레이트(210)의 유공(211)들과 어긋나도록 배치되어 사이 공극(300)을 형성하는 유공(221)을 포함하는 제2 플레이트(220)로 구성될 수 있다.
그리고, 제1 플레이트(210)의 유공(211)은 제2 플레이트(220)의 유공(221)과 겹치도록 배치되어 제1 플레이트(210)의 유공(211)과 제2 플레이트(220)의 유공(221)이 틈간 간극을 형성하여 사이 공극(300)을 형성하도록 구성될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(210)의 유공(211) 크기는 제2 플레이트(220)의 유공(221) 크기에 비해 더 크게 형성하여 구성될 수 있으며, 플레이트 유닛(201)을 구성하는 제1 및 제2 플레이트(210)(220)들의 유공(211)(221)의 홀 형상은, 원, 허니컴, 삼각, 사각, 마름모형 중에서 선택될 수 있으며, 생성하고자 하는 버블수의 미세화 정도를 고려하여 다양한 형상을 선택하여 플레이트 유닛(201)을 제작할 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(210)의 유공(211) 크기를 제2 플레이트(220)의 유공(221) 크기에 비해 더 크게 형성하여 구성하는 경우, 도 6의 (c)와 같이, 제1 플레이트(210)의 유공(211)과 제2 플레이트(220)의 유공(221)들 간 사이 공극(300)을 효과적으로 형성할 수 있게 된다.
이렇게 제1 플레이트(210)의 유공(211)들과 제2 플레이트(220)의 유공(221)들 간 틈새 간격으로 형성되는 사이 공극(300)은 도 7에 도시된 바와 같이, 큰 사이즈의 버블(b1)부터 보다 작은 크기의 미세 버블(b2) 그리고 미세 버블(b2)에 비해 미세화가 더 진행되는 나노 버블(b3)을 별도의 장치나 인위적인 조작을 거치지않고 순차적으로 형성할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치의 나노 버블 제너레이터에 의한 나노 버블수 생성과정을 도식적으로 나타낸 예시이다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부로부터 압력으로 유입되는 유체를 먼저, 제1 플레이트(210)의 유공(211)을 통과하는 과정에서 사이 공극(300)을 통해 1차적으로 큰 사이즈의 버블(b1)을 형성한다.
이후, 큰 사이즈의 버블(b1)은 2차적으로 제2 플레이트(220)의 유공(221)을 통과하는 과정에서 사이 공극(300)을 통해 미세 버블(b2)로 형성될 수 있다.
연속적으로, 미세 버블보다 입자가 더 미세한 나노 버블(b3)을 형성하는 경우 다시 하부의 제1 플레이트(210)의 유공(211)과 제2 플레이트(220)의 유공(221)을 통과하는 과정에서 사이 공극(300)을 통해 나노 버블(b3)을 순차적으로 생성할 수 있게된다.
이렇게 적층상으로 하우징(100)에 적층되는 플레이트 유닛(201)은, 기존의 버블수 생성방식과 비교하면 구조적으로 복잡한 다공질체에 의존하는 분산 기포 생성 방식에 비해 플레이트 유닛들의 적층 수에 따라 생성되는 나노 버블수의 버블 크기를 플레이트 유닛(201)의 적층 갯수 조절을 통해 효과적으로 제어하고 관리할 수 있게된다.
또한, 플레이트 유닛(201)에 의한 버블수의 생성방식은 구조적으로 필요로 하는 버블수의 미세화 정도를 플레이트 유닛(201)의 적층 갯수를 증가시키거나 미세화 정도에 맞추어 플레이트 유닛(201)의 유공들간 간격을 사전 조정하여 적용할 수 있으므로, 기존 다공질체에 의한 기포 생성 방식에 비해 버블의 크기를 자유롭게 조절하면서도 대량으로 연속적으로 양산할 수 있게된다.
한편, 플레이트 유닛(201)에 의한 다층간 버블 발생을 층상 유공들간 사이 공극(300)을 통해 유도하는 나노 버블 제너레이터(200)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공기와 물을 공급받아 버블수를 생성한 후 외부측(401)으로 공급하는 공급장치(400)에 의해 생성된 버블수를 외부측(401)으로 공급하도록 배치하여 구성될 수 있다.
여기서, 외부측(401)은 반도체 제조공정에서 웨이퍼 세척용으로 운용하는 크리너 기기(세정기)일 수 있으며, 또는 버블수를 공급받아 운용되는 다양한 기기들을 포함하는 의미일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치를 공급장치에 적용한 예를 나타낸 예시이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 공급장치(400)는 외부로부터 공기와 물을 공급받아 저장하는 저장 탱크(410), 저장 탱크(410)에 공급되는 공기와 물을 나노 버블 제너레이터(200)측으로 가압하여 나노 버블을 발생시키도록 작동하는 나노 버블 발생펌프(420), 나노 버블 제너레이터(200)를 통해 생성되는 버블수를 외부측(401)으로 공급하는 나노 버블 공급펌프(430), 저장 탱크(410)와 나노 버블 발생펌프(420) 및 나노 버블 공급펌프(430) 그리고 외부측(401) 기기들을 각각 연결하여 공기와 물의 공급과 상기 나노 버블 제너레이터(200)를 통해 생성되는 버블수의 공급을 제어하기 위해 적소에 개폐밸브들이 설치된 배관라인 및 배관라인으로 연결된 저장 탱크(410)와 나노 버블 발생펌프(420) 및 나노 버블 공급펌프(430)의 구동을 버블수의 생성에 따라 개폐밸브들을 제어하는 제어부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 버블수 발생장치가 적용되는 공급장치의 예를 계통도로 나타낸 예시이다.
공급장치를 설명하는 도 9의 계통도에서, ①은 물(water)공급 배관 On/Off용 수동 밸브일 수 있다. ②는 물 공급 배관 On/Off용 자동 밸브일 수 있다. ③은 물 또는 나노버블수 저장용 저장 탱크 일 수 있다. ④는 물 또는 나노 버블수 배출용 밸브 일 수 있다.
⑤는 나노 버블 발생 및 나노 버블수 공급 펌프 전단에 설치되는 에어 공급 포트일 수 있다. ⑤'는 나노 버블 발생 및 나노 버블수 공급 펌프 후단에 설치되는 에어 공급 포트일 수 있다.
⑥,⑥'는 수동 밸브로서 나노버블 발생 및 나노버블수 공급 펌프 전단 보수 시 사용될 수 있다. ⑦은 나노버블 발생 및 나노 버블수 공급용(Max. 10bar:압력 조정 가능) 펌프일 수 있다. ⑦'는 나노버블수 공급용 펌프일 수 있다.
⑧,⑧'는 나노버블 발생 및 나노버블수 공급 펌프 후단 보수 시 사용하는 밸브일 수 있다.
⑨는 나노버블 발생 및 나노버블수 공급 펌프 후단 압력 확인용 압력계일 수 있다. ⑨'는 나노버블 발생 시 제너레이터 통과 후 압력 확인용 압력계일 수 있다.⑨''는 나노버블수 공급 압력 확인용 압력계일 수 있다.
⑩은 나노버블 발생을 위한 장치 가동 시 순환 배관의 On/Off용 밸브 일 수 있다. ⑩'는 나노버블수 공급 배관 On/Off용 밸브일 수 있다(세정기#2용). ⑪은 나노버블 발생 제너레이터 전단 보수 시 사용하는 밸브일 수 있다. ⑫는 나노버블 발생용 제너레이터(200)일 수 있다.
⑬은 나노버블 발생 제너레이터 후단 보수 시 사용되는 밸브일 수 있다. ⑭는 나노버블 발생 시 유량을 확인하는 유량계일 수 있다. ⑮,⑮'는 나노버블수 공급 유량 확인용 유량계일 수 있다.
그리고, ⓐ,ⓐ'는 에어 공급 인입단 On/Off용 밸브이고, ⓑ,ⓑ'는 공급 에어 압력 조절용 레귤레이터(Regulator)일 수 있다. ⓒ는 ⑤,⑤' 포트(port)에 공급 에어(Air) 유량을 확인하는 유량 확인용 유량계일 수 있다. ⓓ는 ⑤.⑤' 포트(port)에 공급 에어(Air)를 On/Off하는 밸브일 수 있다. ⓔ는 ⑤.⑤' 포트(port)에 연결된 배관으로 물의 역류를 방지하는 역류 방지용 체크 밸브일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치가 적용되는 공급장치에 의한 나노 버블수 발생장치의 작동 순서를 도 9의 계통도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
장치 가동을 시작 전, 먼저 ①의 밸브를 개방(On)하고 ⓐ,ⓐ'의 밸브를 개방 (OnP하며, ④의 드레인(Drain) 밸브를 폐쇄(Off)한다. 그리고, ⑥,⑧,⑪,⑬의 밸브들을 개방(On)한다. 또한, ⑩의 밸브를 개방(On)하고, ⑩'의 밸브를 폐쇄(Off)하고, 이러한 밸브들의 개방'폐쇄 상태를 종합적으로 확인한다.
나노 버블수 공급장치의 가동은, 먼저 ②의 밸브를 개방한다. 이어서, ③의 저장 탱크에 물 공급을 시작한다. 일정 수위까지 물 공급 후 ②의 밸브를 닫는다. 이어서 ⑤의 Port에 에어 공급 및 ⑦의 나노버블 발생 펌프의 작동을 시작한다(Max. 10bar). 그리고, 펌프 작동에 의해 물+에어는 ⑫의 제너레이터를 통과하게 되면서 나노 버블수를 생성하게 되고, 생성된 나노 버블수는 탱크로 순환되며, 이같은 순서의 나노 버블수 생성 사이클을 일정 시간 동안 실행시킨다.
나노 버블수 생성을 위한 사이클링을 일정시간 진행하여 목표치의 나노 버블수가 생성되면 ⑩의 밸브를 닫고, ⑩'의 밸브를 개방한다. 이어서, ⑦의 나노 버블수 공급 펌프 작동을 시작한다(Max. 3bar). 그리고, ⑮ 유량계를 통해 외부측(401)의 크리너(세정기)로 공급되는 유량을 확인하고 체크하면서 관리할 수 있게된다.
여기서, 외부측(401)에 나노 버블수를 하이브리드 방식으로 공급하는 경우, ⑦'의 나노버블 공급 펌프를 작동하고, ⑮'의 유량계를 통해 공급되는 유량을 확인하고 체크하면서 관리할 수 있게된다.
이와 같이, 본 발명은, 나노 버블수를 생성하는데 있어서, 플레이트 유닛(201)의 다층간 사이 공극(300)을 통해 나노 크기의 기포가 포함된 나노 버블수를 의도하는대로 미세하게 생성시켜 특히 반도체 제조공장 등에서 필요로 하는 미세한 크기의 나노 버블수를 대량으로 제조하여 공급할 수 있는 유리한 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 나노 버블수를 플레이트 유닛(201)의 다층간 사이 공극(300)을 통해 경제적으로 생성할 수 있고, 생성되는 버블수의 크기 및 양을 용이하게 제어할 수 있는 유리한 이점이 있다.
이상, 설명된 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.
100: 하우징 101: 하우징 본체
102.103: 개구부 110: 유입구
111.121: 각형 헤드 머리 120: 배출구
130: 공간 140.150: 제1,제2 커플러
200: 나노 버블 제너레이터 210: 제1 플레이트
211: 유공 220: 제2 플레이트
221: 유공 300: 사이 공극
400: 공급장치 401: 외부측
410: 저장 탱크 420: 나노 버블 발생펌프
430: 나노 버블 공급펌프 440: 제어부

Claims (11)

  1. 일측이 유체가 유입되는 유입구로 이루어지고, 상기 유입구를 통해 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 배출하는 배출구를 구비하며, 내부가 공간으로 이루어진 하우징; 및 상기 유입구로부터 유입되는 유체를 버블수로 형성하여 상기 배출구를 통해 배출하기 위해 상기 하우징의 내부 공간에 적어도 한개 이상의 플레이트 유닛이 복층 구조로 적층되어 다수의 유공들간 사이 공극들을 통해 나노 버블수를 생성하는 나노 버블 제너레이터;를 포함하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치에 있어서, 상기 플레이트 유닛은, 상기 하우징의 유입구측과 대면하는 위치에서 유입되는 유체를 연속적으로 통과시키기 위해 내벽이 수직 벽면으로 처리된 다수의 유공들이 형성된 제1 플레이트; 및 상기 제1 플레이트의 유공을 통과하는 유체를 나노 버블수로 연속적으로 배출하기 위해 내벽이 수직 벽면으로 처리된 다수의 유공들을 포함하는 한편 상기 제1 플레이트의 유공들과 어긋나도록 배치되어 상기 제1 플레이트 유닛들과 사이 공극을 형성하는 제2 플레이트;로 구성되어 상기 유공들의 사이 공극을 통해 미세 입자상의 버블수를 유로 저항을 최소화 하면서 연속적으로 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 나노 버블 제너레이터의 플레이트 유닛들을 내부 공간에 층상 구조로 수용 적층하고 양편이 각각 개구부를 구비하는 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 각 개구부에 각각 조립되는 제1 및 제2 커플러;를 포함하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 커플러는 유체를 상기 하우징 본체 내부로 유입시키는 유입구를 구비하고, 상기 제2 커플러는 상기 하우징 본체 내부를 통과하는 과정에서 형성되는 버블수를 배출하는 배출구를 구비하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 커플러의 유입구와 상기 제2 커플러의 배출구는 상기 하우징 본체로부터 분해 결합이 가능하도록 각각 각형 헤드 머리로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 유공은 상기 제2 플레이트의 유공들과 겹치도록 배치되어 상기 제1 플레이트의 유공들과 상기 제2 플레이트의 유공들간 틈간 간극을 형성하여 사이 공극을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 유공 크기는 상기 제2 플레이트의 유공 크기에 비해 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트들의 유공들의 홀 형상은 원, 허니컴, 삼각, 사각, 마름모형 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 버블 제너레이터는 외부로부터 공기와 물을 공급받아 버블수를 생성한 후 외부측으로 공급하는 공급장치에 의해 생성된 버블수를 상기 외부측으로 공급하도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공급장치는 외부로부터 공기와 물을 공급받아 저장하는 저장 탱크; 상기 저장 탱크에 공급되는 공기와 물을 상기 나노 버블 제너레이터측으로 가압하여 나노 버블을 발생시키도록 작동하는 나노 버블 발생펌프; 상기 나노 버블 제너레이터를 통해 생성되는 버블수를 외부측으로 공급하는 나노 버블 공급펌프; 상기 저장 탱크와 상기 나노 버블 발생펌프 및 상기 나노 버블 공급펌프 그리고 외부측 기기들을 각각 연결하여 공기와 물의 공급과 상기 나노 버블 제너레이터를 통해 생성되는 버블수의 공급을 제어하기 위해 적소에 개폐밸브들이 설치된 배관라인; 및 상기 배관라인으로 연결된 저장 탱크와 상기 나노 버블 발생펌프 및 상기 나노 버블 공급펌프의 구동을 버블수의 생성에 따라 상기 개폐밸브들을 제어하는 제어부;를 포함하는 반도체 세정용 나노 버블수 발생장치.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101886944B1 (ko) 2014-03-26 2018-08-08 토스렉 가부시키가이샤 나노 버블 제조 장치
KR20180138362A (ko) * 2017-06-21 2018-12-31 황재구 마이크로 버블 발생장치
KR20190014443A (ko) * 2017-08-02 2019-02-12 후지게이키 가부시끼가이샤 미세 기포수 생성기
KR20190042081A (ko) 2016-09-28 2019-04-23 쿼터스 파울루스 보타 나노 버블 발생기 및 나노 버블 발생 방법
KR20200141326A (ko) * 2019-06-10 2020-12-18 삼육대학교산학협력단 나노버블수 생성장치
KR20220104991A (ko) * 2021-01-19 2022-07-26 김홍철 타공판을 이용한 미세기포수 발생장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101886944B1 (ko) 2014-03-26 2018-08-08 토스렉 가부시키가이샤 나노 버블 제조 장치
KR20190042081A (ko) 2016-09-28 2019-04-23 쿼터스 파울루스 보타 나노 버블 발생기 및 나노 버블 발생 방법
KR20180138362A (ko) * 2017-06-21 2018-12-31 황재구 마이크로 버블 발생장치
KR20190014443A (ko) * 2017-08-02 2019-02-12 후지게이키 가부시끼가이샤 미세 기포수 생성기
KR20200141326A (ko) * 2019-06-10 2020-12-18 삼육대학교산학협력단 나노버블수 생성장치
KR20220104991A (ko) * 2021-01-19 2022-07-26 김홍철 타공판을 이용한 미세기포수 발생장치

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