KR20090020171A

KR20090020171A - 기판 세정용 이류체 분사 노즐

Info

Publication number: KR20090020171A
Application number: KR1020070084684A
Authority: KR
Inventors: 김석주
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-02-26
Also published as: CN101372001A; KR100982492B1; TWI369254B; TW200916210A

Abstract

본 발명은 기판 세정용 이류체 분사 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 유체를 각각 수용하는 제1수용부 및 제2수용부와, 상기 제1수용부에 수용된 제1유체를 이송하며, 단부에 상기 제1유체가 분사되는 제1분사구가 형성된 제1통로와, 상기 제2수용부에 수용된 제2유체를 이송하며, 단부에 상기 제2유체가 분사되는 제2분사구가 형성된 제2통로와, 상기 제1분사구와 제2분사구에서 분사된 유체가 혼합되어 생성되는 이류체를 토출하는 이류체 토출부 및 상기 제2분사구의 선단부에 형성되어 상기 제2분사구에서 분사되는 제2유체의 분사방향을 상기 제1분사구측으로 유도하는 가이드부를 포함하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 초미립 상태로 액적분쇄된 세정액과 건조공기가 혼합되므로 미세하면서도 균일한 이류체를 생성할 수 있어 기판세정효율을 월등하게 향상시킬 수 있다.

이류체, 노즐, 기판, 세정액, 건조공기

Description

기판 세정용 이류체 분사 노즐{Two-fluid jet nozzle for cleaning substrate}

본 발명은 분사 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 가지 유체를 혼합 및 증폭시켜 기판 표면에 분사하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 또는 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 EL(Electro Luminescence)디스플레이 등의 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display)에 사용되는 기판은 고정밀도 가공이 요구되는 부품으로서, 그 제조과정에 있어서 불량방지가 매우 중요하다. 또한, 화면이 점차 대형화되면서 평판 디스플레이장치 제조 공정으로 처리되는 기판의 사이즈 또한 더욱더 대형화되는 경향에 있다. 이러한 대면적 기판을 사용하여 평판 디스플레이장치를 제조하는 데 소요되는 비용을 절감하기 위해 제조과정 중 발생할 수 있는 불량률을 최소화하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

한편, 반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이 기판 등은 다양한 제조공정을 거쳐 제조되고, 이러한 제조공정 중 표면처리공정은 기판의 표면에 대하여 세정액, 에칭액 또는 현상액 등의 처리액으로 처리하여 기판을 세정(Cleaning), 에칭(Etching), 현상(Developing) 또는 스트립핑(Stripping)하는 공정이다. 즉, 상기 표면처리공정에서는 컨베이어 등의 이송수단에 의하여 일정한 속도로 수평이송 또는 저경사각으로 이송되는 기판의 상면, 하면 또는 상하 양면에 상기 처리액으로 기판을 세정, 에칭, 현상 또는 스트립핑한다. 그리고 기판이 상기 표면처리공정을 포함하여 다양한 제조공정을 거치다 보면 그 표면이 파티클 및 오염물질에 의해 오염되므로 이를 제거하기 위하여 일부 제조공정의 전, 후로 상기 세정공정이 수행된다. 이와 같이, 세정공정은 기판 표면의 청정화를 위한 공정으로 일례로 약액처리공정과 린스공정과 건조공정으로 이루어지고, 특히 약액처리공정은 기판표면의 파티클 및 오염물질의 제거를 위하여 기판 표면에 탈이온수(Deionized water)나 케미컬(Chemical) 등의 세정액으로 처리하는 공정이다. 또한, 세정공정에서는 파티클 및 오염물질 제거를 위하여 세정액을 기판에 처리하되 세정력이 향상되도록 세정액에 건조공기(Clean dry air)를 혼합하여 이류체(二流體)를 생성하고, 생성된 이류체를 증폭하여 버블(buble) 형태로 기판 표면에 충돌시키는 기판 세정용 이류체 분사 노즐(이하, 이류체 분사 노즐)이 제시된 바 있다.

도 1은 종래의 기판 세정용 이류체 분사 노즐을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기판 세정용 이류체 분사 노즐은 본체(10) 내부에서 건조공기를 분사부(14)로 이송하는 제1통로(11)와, 상기 제1통로(11)의 건조공기의 이송경로상으로 세정액을 공급하는 제2통로(12)와, 상기 제1통로(11)의 이송경로상에 형성되며 수회 절곡된 구조로 이루어진 이송통로(13)를 포함하는 구성요소로 이루어져 있다.

상기 제1통로(11)를 통해 이송되는 건조공기와 상기 제2통로(12)를 통해 이송되는 세정액은 본체(10) 내부에서 혼합되어 이류체를 생성한다. 그리고 상기 본체 내부에서 생성된 이류체는 이송통로(13)를 따라 이송되면서 본체 최하단의 분사부(14)를 통하여 버블 형태로 기판(S) 표면에 분사된다.

상기 이송통로(13)는 수회 굴곡진 구조로 이루어져 있으며, 이러한 구조는 직선 연결의 경우보다 이류체의 이송경로가 더 연장되므로 이류체의 압력 및 유량을 안정화시키며 이류체를 이송할 수 있다.

그러나 종래의 이류체 분사 노즐은 세정액과 건조공기를 본체(10) 내부로 개별공급 후 단순 혼합하는 방식이므로 이류체 액적의 크기가 상호 균일하게 생성되지 못하여 세정효율이 저하될 수 있다. 더욱이 이송통로(13)의 직각으로 절곡된 부위에서 이류체의 정체로 인한 다량의 기포가 발생하면서 이류체 액적의 크기가 충분하게 미립화되지 못하여 미세세정공정에 사용되기에는 부족하다는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 이류체 액적의 크기를 초미립상태로 균일하게 생성하여 분사할 수 있는 기판 세정용 이류체 분사 노즐을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 서로 다른 유체를 각각 수용하는 제1수용부 및 제2수용부와, 상기 제1수용부에 수용된 제1유체를 이송하며 단부에 상기 제1유체가 분사되는 제1분사구가 형성된 제1통로와, 상기 제2수용부에 수용된 제2유체를 이송하며 단부에 상기 제2유체가 분사되는 제2분사구가 형성된 제2통로와, 상기 제1분사구와 제2분사구에서 분사된 유체가 혼합되어 생성되는 이류체를 토출하는 이류체 토출부 및, 상기 제2분사구의 선단부에 형성되어 상기 제2분사구에서 분사되는 제2유체의 분사방향을 상기 제1분사구측으로 유도하는 가이드부를 포함한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 초미립 상태로 액적분쇄된 세정액과 건조공기가 혼합되므로 미세하면서도 균일한 이류체를 생성할 수 있어 기판세정효율을 월등하게 향상시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명의 이류체 분사 노즐은 내부에 서 기포가 발생하지 않는 구조로 이루어져 있어서 기판을 향해 이류체가 분사되는 압력 및 유량이 안정화되므로 분사 균일도가 향상되는 효과가 있다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판 세정용 이류체 분사 노즐의 바람직한 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정용 이류체 분사 노즐을 나타낸 단면도 및 부분 확대단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정용 이류체 분사 노즐은 서로 다른 유체를 각각 수용하는 제1수용부(100)와 제2수용부(200), 제1유체가 분사되는 제1분사구(111)를 구비한 제1통로(110), 제2유체가 분사되는 제2분사구(211)를 구비한 제2통로(210) 및, 제1유체와 제2유체가 혼합되어 생성된 이류체가 분사되는 이류체 토출부(400)를 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 제1수용부(100)와 제2수용부(200)는 이류체 분사 노즐 내부에 형성되어 있으며, 외부에서 공급되는 서로 다른 유체를 각각 수용하고, 각각의 상기 수용부에 수용된 유체를 버퍼링하여 제1분사구(111) 및 제2분사구(211)를 통해 분사되는 유체의 분사압력을 안정화시킨다.

상기 제1통로(110)는 제1수용부(100)에 수용된 제1유체가 이송되는 통로이 고, 그 단부에는 제1분사구(111)가 형성되어 있으며, 이송되는 제1유체는 상기 제1분사구(111)를 통해 분사된다.

상기 제2통로(210)는 제2수용부(200)에 수용된 제2유체가 이송되는 통로이고, 그 단부에는 제2분사구(211)가 형성되어 있으며, 이송되는 제2유체는 상기 제2분사구(211)를 통해 분사된다. 여기서 상기 제1수용부(100)에 수용되는 제1유체는 건조공기이고, 제2수용부(200)에 수용되는 제2유체는 세정액인 것이 바람직하다.

상기 이류체 토출부(400)에서는 제1분사구(111)와 제2분사구(211)에서 분사된 각각의 제1유체와 제2유체가 혼합되어 이류체로 생성됨과 동시에 기판의 표면으로 상기 이류체가 토출된다.

상기 가이드부(212)는 제2분사구(211)의 선단부에 형성되어 제2분사구(211)에서 분사되는 제2유체의 분사방향을 제1분사구(111)측으로 유도한다. 상기 제1분사구(111)에서 분사되는 제1유체의 분사방향은 하단을 향해 분사되지만, 제2분사구(211)에서 분사되는 제2유체의 분사방향은 상기 제1분사구(111)의 측면을 향해 분사된다. 따라서, 가이드부(212)에 의해 제2유체가 분사되는 방향을 제1유체가 분사되는 방향과 동일하게 하는 것이다. 즉, 상기 제2분사구(211)에서 분사된 제2유체가 가이드부(212)의 경사면을 따라 이동하면서 제1분사구(111)에서 분사되는 제1유체와 혼합되어 이류체를 생성하고, 생성된 이류체는 제1분사구(111)에서 분사되는 제1유체의 분사방향으로 분사된다.

한편, 상기 제2분사구(211)에서 분사되는 제2유체는 상기 제1분사구(111)에서 연장된 측면에 충돌되어 미세 입자로 확산된다. 여기서 각각의 유체가 이류체 로 혼합되는 과정을 살펴보면, 먼저 제2분사구(211)에서 분사되는 제2유체가 가이드부(212)의 경사면을 따라 이동된 후, 제1분사구(111)에서 연장된 측면에 충돌하게 되면 미세한 입자로 분쇄되어 이류체 토출부(400) 내부에서 확산하게 된다. 이렇게 미세하게 입자화되어 확산되는 제2유체는 제1유체와 균일하게 혼합되어 이류체를 생성하게 되고, 생성된 이류체는 토출되는 것이다.

상기 가이드부(212)의 경사면이 제1분사구(111)와 이루는 각도(θ)는 약 10 내지 80°인 것이 바람직하다. 경사면의 각도(θ)가 약 10°미만이거나 약 80°를 초과하면 제2분사구에서 분사되는 유체가 가이드부의 경사면을 따라 이송되지 못하고 이류체 토출부 내부공간에 분사되어 물 튀김 현상을 유발한다. 이러한 물 튀김으로 인해 이류체 생성에 있어서의 균일성이 저하되는 문제가 발생한다.

또한, 상기 제1통로(110)는, 제1분사구가 형성된 단부를 향해 연속으로 절곡된 구조로 이루어진 버퍼부(112)를 구비한다. 상기 버퍼부(112)는 제1통로(110)가 직선 연결의 경우보다 유체의 이송경로가 더 연장되므로 유체의 압력을 안정화시켜 이류체 토출부(400)에서의 분사균일도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

상기 제1분사구(111)가 제1통로(110)의 끝단에 형성되지 않고 중간 부분에 연결된 구조로 인하여 상기 제1통로의 끝단에는 제2버퍼부(113)가 형성되어 지고, 이러한 제2버퍼부(113)로 인해 제1통로(110)로 이동하는 유체를 최대한 버퍼링하여 분사함으로써 분사균일도를 향상시킬 수 있다.

도 3은 상기 도 2의 부분 확대단면도에 대응하는 다른 실시예를 나타낸 부분 확대단면도이다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정용 이류체 분사 노즐은 상기 도 2의 구조와 유사하나, 가이드부(312)가 곡면인 형태로 이루어진다. 이러한 형태로 인해 제2분사구(211)에서 분사된 제2유체가 완만한 곡면으로 이루어진 가이드부(312)를 따라 이동함으로써 이류체로 생성되는 효율을 향상시키고 물 튀김 현상을 방지하는 효과가 있다. 상기 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정용 이류체 분사 노즐은 제1분사구(111)에서 분사된 제1유체와 혼합되어 이류체가 생성되고, 생성된 이류체는 제1분사구(111)에서 분사되는 제1유체의 분사방향으로 분사된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

도 3은 상기 도 2의 부분 확대단면도에 대응하는 다른 실시예를 나타낸 부분 확대단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 제1수용부 110: 제1통로

111: 제1분사구 112: 버퍼부

113: 제2버퍼부 200: 제2수용부

210: 제2통로 211: 제2분사구

212, 312: 가이드부 400: 이류체 토출부

Claims

서로 다른 유체를 각각 수용하는 제1수용부 및 제2수용부;

상기 제1수용부에 수용된 제1유체를 이송하며, 단부에 상기 제1유체가 분사되는 제1분사구가 형성된 제1통로;

상기 제2수용부에 수용된 제2유체를 이송하며, 단부에 상기 제2유체가 분사되는 제2분사구가 형성된 제2통로;

상기 제1분사구와 제2분사구에서 분사된 유체가 혼합되어 생성되는 이류체를 토출하는 이류체 토출부; 및

상기 제2분사구의 선단부에 형성되어 상기 제2분사구에서 분사되는 제2유체의 분사방향을 상기 제1분사구측으로 유도하는 가이드부를 포함하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.
제1항에 있어서,

상기 제1유체는 건조공기이고, 상기 제2유체는 세정액인 것을 특징으로 하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.
제1항에 있어서, 상기 제1통로는,

상기 제1분사구가 형성된 단부를 향해 연속으로 절곡된 구조로 이루어진 버퍼부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.
제1항에 있어서,

상기 제1통로의 단면폭 보다 작은 단면폭을 가지는 제1분사구가 상기 제1통로의 도중에 연결되어 상기 제1통로의 끝단에 제2버퍼부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.
제1항에 있어서,

상기 제2분사구에서 분사되는 상기 제2유체가 상기 제1분사구에서 연장된 측면에 충돌되어 미세 입자로 확산되는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.
제1항에 있어서,

상기 가이드부는 경사면 또는 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.
제1항에 있어서,

상기 제1분사구와 상기 가이드부 사이의 내각이 10°내지 80°인 것을 특징으로 하는 기판 세정용 이류체 분사 노즐.