KR20110056975A - 기판 세정용 혼합유체 분사노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3가지 이상의 다양한 종류의 기판 세정용 유체의 혼합유체를 하나의 노즐을 통해 동시에 또는 선택적으로 혼합하여 분사할 수 있는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 기판 세정용 혼합유체 분사노즐은, 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구에 소통되고, 하단부에는 기판 표면에 세정용 혼합유체를 분사하는 제1혼합유체분사구가 형성된 제1몸체;및 상기 제1몸체의 내부에 구비되며, 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구에 소통되고, 하단부에는 상기 제1혼합유체분사구의 상측으로 이격된 위치에 제2혼합유체분사구가 형성된 제2몸체;로 이루어지고, 상기 제2몸체의 내측으로 분사되고 혼합되어 상기 제2혼합유체분사구를 통해 분사되는 혼합유체와 상기 제1몸체의 내측으로 분사되고 혼합되는 혼합유체가 재혼합되어 상기 제1혼합유체분사구를 통해 기판 표면에 분사되되, 상기 제1몸체로 공급되는 복수의 유체와 상기 제2몸체로 공급되는 복수의 유체는 동시에 또는 선택적으로 혼합되어 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
기판 세정, 혼합유체, 분사노즐, 3류체, 4류체

Description

기판 세정용 혼합유체 분사노즐{Mixed fluid jet nozzle for cleaning substrate}
본 발명은 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3가지 이상의 다양한 종류의 기판 세정용 유체의 혼합유체를 하나의 노즐을 통해 동시에 또는 선택적으로 혼합하여 분사할 수 있는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스 또는 평판 디스플레이(FPD; Flat Panel Display)는 피처리기판(실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판)에 다양한 공정처리를 수행하여 제조된다. 이러한 제조공정 중 표면처리공정은 기판의 표면에 대하여 세정액, 에칭액 또는 현상액 등의 처리액을 처리하여 기판을 세정(cleaning), 에칭(etching), 현상(developing) 또는 스트립핑(stripping)하는 공정이다.
즉, 상기 표면처리공정에서는 콘베이어 등의 이송수단에 의하여 일정한 속도로 수평이송되는 기판의 상면, 하면 또는 상하 양면에 상기 처리액을 처리하는 것으로 기판을 세정, 에칭, 현상 또는 스트립핑한다.
그리고 기판이 상기 표면처리공정을 포함하여 다양한 제조공정을 거치다 보 면 그 표면이 파티클 및 오염물질에 의해 오염되므로 이를 제거하기 위하여 일부 제조공정의 전/후로 상기 세정공정이 수행된다.
이와 같이 세정공정은 기판 표면의 청정화를 위한 공정으로서, 일례로 약액처리공정과 린스공정과 건조공정으로 이루어지고, 특히 약액처리공정은 기판 표면의 파티클 및 오염물질의 제거를 위하여 기판 표면에 탈이온수(deionized water)나 케미컬(chemical) 등의 세정액을 처리하는 공정이다.
또한 세정공정에서는 파티클 및 오염물질 제거를 위하여 세정액을 기판에 처리하되 세정력이 향상되도록 세정액에 건조공기(clean dry air)를 혼합하여 2류체(二流體)를 생성하고, 생성된 2류체를 증폭하여 버블(bubble) 형태로 기판 표면에 분사하는 기판 세정용 2류체 분사노즐이 제시된 바 있다.
도 1은 종래 기판 세정용 2류체 분사노즐의 구성을 보여주는 단면도이다.
종래 기판 세정용 2류체 분사노즐(1)은 몸체(10) 상측의 건조공기 공급관(11a)을 통해 공급되는 건조공기를 분사구(14)측으로 이송하는 제1통로(11)와, 몸체(10) 일측의 세정액 공급관(12a)을 통해 공급되는 세정액을 상기 제1통로(11)의 건조공기의 이송경로 상으로 공급하는 제2통로(12)와, 상기 제1통로(11)의 이송경로 상에 형성되어 상기 제2통로(12)에서 혼합 생성된 2류체가 일시저장되는 매니폴드(13)를 포함한다.
이와 같이 몸체(10) 내부에서 생성된 2류체는 몸체(10)에 기판의 너비방향을 따라 형성되는 분사구(14)를 통하여 액적 형태로 분쇄된 세정액과 건조공기의 혼합유체를 기판 표면에 분사하게 된다.
그러나 기판 세정용으로 사용되는 세정액은 그 종류가 다양함에도 불구하고 상기와 같은 종래의 2류체 분사노즐은 건조공기와 단일 종류의 세정액만을 혼합하여 분사하는 구조로 이루어져 세정액의 종류를 달리 사용할 경우에는 해당 세정액의 수만큼 별도의 분사노즐을 추가로 구비해야 하므로, 기판세정장치의 설치 구조가 복잡해지고 이로 인해 기판세정장치의 제조 비용이 증대되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 3가지 이상의 다양한 종류의 유체를 하나의 노즐을 이용하여 동시에 또는 선택적으로 혼합하여 분사할 수 있는 구조를 갖는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 기판 세정용 혼합유체 분사노즐은, 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구에 소통되고, 하단부에는 기판 표면에 세정용 혼합유체를 분사하는 제1혼합유체분사구가 형성된 제1몸체;및 상기 제1몸체의 내부에 구비되며, 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구에 소통되고, 하단부에는 상기 제1혼합유체분사구의 상측으로 이격된 위치에 제2혼합유체분사구가 형성된 제2몸체;로 이루어지고, 상기 제2몸체의 내측으로 분사되고 혼합되어 상기 제2혼합유체분사구를 통해 분사되는 혼합유체와 상기 제1몸체의 내측으로 분사되고 혼합되는 혼합유체가 재혼합되어 상기 제1혼합유체분사구를 통해 기판 표면에 분사되되, 상기 제1몸체로 공급되는 복수의 유체와 상기 제2몸체로 공급되는 복수의 유체는 동시에 또는 선택적으로 혼합되어 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1몸체의 상단부와 일측에는 각각 제1유체분사구와 제2유체분사구가 구비되고, 상기 제2몸체의 일측 상부와 하부에는 각각 제3유체분사구와 제4유체분 사구가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 제1유체분사구를 통해서 건조공기가 분사되고, 상기 제2유체분사구와 제3유체분사구 및 제4유체분사구를 통해서는 서로 다른 종류의 세정액이 분사되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1유체분사구와 상기 제1혼합유체분사구는 상하방향으로 구비되어 건조공기의 유로를 형성하고, 상기 제2유체분사구와 제3유체분사구 및 제4유체분사구를 통해 분사되는 세정액은 상기 건조공기의 유로상에서 혼합되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2몸체 내부에 유체가 분사되는 공간은 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 점차 감소하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에 의하면, 하나의 분사노즐을 이용하여 3가지 이상의 다양한 종류의 기판 세정용 유체를 동시에 또는 선택적으로 혼합하여 분사할 수 있게 되므로 분사노즐의 활용도 및 세정효율을 향상시킬 수 있고, 기판세정장치의 설치구조를 간소화할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐의 구성을 보여주는 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에서 3류체가 혼합 되어 분사되는 모습을 보여주는 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에서 4류체가 혼합되어 분사되는 모습을 보여주는 단면도이다.
본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1몸체(110)와 그 내부 공간에 설치된 제2몸체(120)를 포함하고, 상기 제1몸체(110)와 제2몸체(120)에는 각각 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구가 상기 제1몸체(110)와 제2몸체(120)의 내부와 소통되도록 연결 구성된다.
본 실시예에서는 제1몸체(110)의 상단부에 제1유체공급관(131)과 제1유체분사구(132)가 연결되고, 일측에는 제2유체공급관(141)과 제2유체분사구(142)가 연결되며, 하단부에는 제1혼합유체분사구(180)가 구비된다.
그리고 상기 제2몸체(120)의 일측 상부에는 제3유체공급관(151)과 제3유체분사구(152)가 연결되고, 일측 하부에는 제4유체공급관(161)과 제4유체분사구(162)가 연결되며, 하단부에는 제2혼합유체분사구(190)가 구비된다. 여기서 상기 제3유체공급관(151)과 제4유체공급관(161)은 제1몸체(110)와 제2몸체(120)의 측벽을 관통하여 설치된다.
본 실시예에서는 상기와 같이 제1몸체(110)와 제2몸체(120)에 두 개의 유체공급관과 유체분사구가 연결된 구성을 예로 들고 있으나, 유체공급관과 유체분사구의 설치 개수는 이에 제한되지 않으며 두 개 이상의 복수로 형성될 수 있다.
그리고 상기 제1유체는 건조공기로 구성될 수 있고, 상기 제2유체와 제3유체 및 제4유체는 각각 서로 다른 종류의 기판 세정액으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 반도체용 기판 세정액으로는 황산-과산화수소-물(SPM), 암모니 아수-과산화수소-물(SC-1), 염산-과산화수소-물(SC-2), 묽은 불소산 등이 사용되며, 상기 제2유체와 제3유체 및 제4유체는 이들 중에서 선택된 세정액으로 구성될 수 있으나, 세정 목적에 따라서는 그밖에 다양한 종류의 세정액이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
그리고 상기 제1유체 내지 제4유체는 동시에 분사되어 혼합될 수도 있고, 일부의 유체가 선택적으로 분사되어 혼합되도록 구성될 수도 있다.
도 3에는 제2유체공급관(141)을 통한 제2유체의 공급이 차단되고, 제1공급관(131)과 제3유체공급관(151) 및 제4유체공급관(161)을 통한 건조공기와 제3유체및 제4유체가 혼합 분사되는 3류체 혼합 분사 모습을 보여주고 있으며, 도 4에는 제1유체 내지 제4유체가 모두 혼합 분사되는 4류체 혼합 분사 모습을 보여준다.
이하에서는 도 2와 도 4를 참조하여 4류체 혼합 분사의 경우를 기준으로 유체가 혼합되고 분사되는 과정을 설명한다.
제1몸체(110) 상단부에 연결된 제1유체공급관(131)을 통해 이송되는 건조공기는 제1유체분사구(132)에서 제1몸체(110) 내부의 제1공간부(171)로 분사된다.
그리고 상기 제1유체분사구(132)는 제1몸체(110) 하단부의 제1혼합기체분사구(180)와는 상하 방향의 동일선상에 위치되어 상기 제1공간부(171)로 분사된 건조공기는 제1몸체(110) 내부의 제2몸체(120) 외측으로 이송되어 제2공간부(172)와 제5공간부(175)를 연결하는 유로를 따라 이송된다.
이때 제2유체공급관(141)을 통해 이송되는 제2유체는 제2유체분사구(142)에서 제1몸체(110) 내부의 제2공간부(172)로 분사되면서 건조공기와 혼합되고, 건조 공기와 제2유체가 혼합된 유체는 하측의 제5공간부(175)로 이송된다.
한편 제3유체공급관(151)을 통해 이송되는 제3유체는 제3유체분사구(152)에서 제2몸체(120) 내부의 제3공간부(173)로 분사되어 하측의 제4공간부(174)로 이송되고, 제4유체공급관(161)을 통해 이송되는 제4유체는 제4유체분사구(162)에서 제4공간부(174)로 분사되며, 상기 제4공간부(174)에서는 제3유체와 제4유체가 혼합되고 제2몸체(120) 하단부의 제2혼합유체분사구(190)를 통해 제5공간부(175)로 분사된다. 여기서 상기 제2몸체(120)의 내부 공간은 상부에서 하부로 갈수록 그 단면적이 점차 감소되도록 이루어져 제3유체와 제4유체 간의 혼합유체가 체류하면서 원활한 혼합이 이루어지도록 구성됨이 바람직하다.
상기 제5공간부(175)에서는 제1몸체(110)의 내측벽과 제2몸체(120) 사이 공간을 따라 이송되는 건조공기와 제2유체가 혼합된 혼합유체와 제2혼합유체분사구(190)에서 하측으로 분사되는 제3유체와 제4유체가 혼합된 혼합유체가 다시 혼합되며, 최종적으로 혼합된 유체는 제1혼합유체분사구(180)를 통해 기판(S) 표면으로 분사된다.
상기 기판 세정용 혼합유체 분사노즐(100)의 제1혼합유체분사구(180)는 기판(S)의 너비방향을 따라 형성되어 기판이송부(200)에서 롤러(210)의 상면에 안착되어 일방향으로 이송되는 기판(S)의 표면에 액적 형태로 분쇄된 건조공기와 다양한 세정액의 혼합유체를 분사하여 기판 세정공정을 수행하게 된다.
도 1은 종래 기판 세정용 2류체 분사노즐의 구성을 보여주는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐의 구성을 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에서 3류체가 혼합되어 분사되는 모습을 보여주는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판 세정용 혼합유체 분사노즐에서 4류체가 혼합되어 분사되는 모습을 보여주는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 2류체 분사노즐 10 : 몸체
11 : 제1통로 11a : 건조공기 공급관
12 : 제2통로 12a : 세정액 공급관
13 : 매니폴드 14 : 분사구
100 : 혼합유체 분사노즐 110 : 제1몸체
120 : 제2몸체 131 : 제1유체공급관
132 : 제1유체분사구 141 : 제2유체공급관
142 : 제2유체분사구 151 : 제3유체공급관
152 : 제3유체분사구 161 : 제4유체공급관
162 : 제4유체분사구 171 : 제1공간부
172 : 제2공간부 173 : 제3공간부
174 : 제4공간부 175 : 제5공간부
180 : 제1혼합유체분사구 190 : 제2혼합유체분사구
200 : 기판이송부 210 : 롤러

Claims (5)

  1. 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구에 소통되고, 하단부에는 기판 표면에 세정용 혼합유체를 분사하는 제1혼합유체분사구가 형성된 제1몸체;및
    상기 제1몸체의 내부에 구비되며, 복수의 유체공급관과 그 단부에 형성된 유체분사구에 소통되고, 하단부에는 상기 제1혼합유체분사구의 상측으로 이격된 위치에 제2혼합유체분사구가 형성된 제2몸체;로 이루어지고,
    상기 제2몸체의 내측으로 분사되고 혼합되어 상기 제2혼합유체분사구를 통해 분사되는 혼합유체와 상기 제1몸체의 내측으로 분사되고 혼합되는 혼합유체가 재혼합되어 상기 제1혼합유체분사구를 통해 기판 표면에 분사되되,
    상기 제1몸체로 공급되는 복수의 유체와 상기 제2몸체로 공급되는 복수의 유체는 동시에 또는 선택적으로 혼합되어 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1몸체의 상단부와 일측에는 각각 제1유체분사구와 제2유체분사구가 구비되고, 상기 제2몸체의 일측 상부와 하부에는 각각 제3유체분사구와 제4유체분사구가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1유체분사구를 통해서 건조공기가 분사되고, 상기 제2유체분사구와 제3유체분사구 및 제4유체분사구를 통해서는 서로 다른 종류의 세정액이 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1유체분사구와 상기 제1혼합유체분사구는 상하방향으로 구비되어 건조공기의 유로를 형성하고, 상기 제2유체분사구와 제3유체분사구 및 제4유체분사구를 통해 분사되는 세정액은 상기 건조공기의 유로상에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2몸체 내부에 유체가 분사되는 공간은 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 점차 감소하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 세정용 혼합유체 분사노즐.
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