KR20170034135A - 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 의하면, 수지재질을 이용하여 제조비, 제조단가 및 제조시간을 감소시킬 수 있고, 자동화 작업이 용이하여 제조공정을 단축시킬 수 있다. 이를 위해 특히, 내부에 저장된 고압의 세정액을 진동시켜 소정 크기의 액적을 외부로 토출하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법에 있어서, 수지재질의 노즐상판 및 노즐하판을 준비하는 단계(S110); 노즐상판 하면 또는 노즐하판 상면에 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로를 형성하는 단계(S120); 세정액 유로를 따라 레이저 광을 조사하여 수직 관통하는 복수의 토출홀을 형성하는 단계(S130); 및 세정액 유로를 사이에 두고 노즐상판과 노즐하판을 상하로 결합하는 단계(S140);를 포함하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법을 포함한다.

Description

진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법{NOZZLE MANUFACTURING METHOD FOR CLEANING SUBSTRATE USING VIBRATING BODY}
본 발명은 기판 세정장치의 노즐 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 공정을 간소화 할 수 있고, 토출홀의 막힘을 방지할 수 있는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법에 관한 것이다.
종래 피에조 일렉트릭 잉크젯 프린터는 필립스가 그 원형을 개발하고 이를 사들인 일본의 엡슨이 소형화와 저가격화에 성공하여, 1980년대부터 이와 관련된 다수의 특허가 출원 및 등록되었다(e.g. 일본특원 1980-035964호 출원일: 1980년 3월21일).
한편, 반도체 세정 장비는 습식세정과 건식세정으로 나뉠 수 있고 습식세정은 메가소닉/나노소닉 습식세정기술, 고미세 습식세정기술 등 다양한 습식세정이 있는 데, 전술한 피에조 일렉트릭 잉크젯 프린터 기술 중 잉크젯 프린터 헤드와 같은 방식을 반도체 세정 장비에 그대로 전용하여 반도체 세정을 수행하는 사례들이 늘고 있다(e.g. 일본특원 2008-221157호 출원일: 2008년 8월 29일, 한국공개번호 10-2012-0099584 등).
즉, 세정액을 잉크젯 프린터 헤드와 같이 토출 구멍이 형성된 진동체에 공급하고 진동체에 부착된 압전 소자를 통해 진동을 가하면, 토출 구멍으로부터 토출되는 액방울이 기판을 향하여 떨어지고 기판에 손상을 최소화하면서 세정 효율을 높이도록 구성한 것이다.
이와 같은 종래기술의 경우 일반적으로 쿼츠(Quartz)를 이용하여 제조되는데 이는 토출홀 드릴공정 작업시 쿼츠 파티클(Quartz Particle)이 토출홀을 막아 세정액의 토출홀이 용이하지 못하는 문제점이 있다. 더욱이, 쿼츠(Quartz)를 이용할 시에는 공정작업이 매우 까다롭고 번거로우며 공정시간이 오래걸리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 제1목적은 수지재질을 이용하여 제조비 및 공정시간을 감소시킬 수 있는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 자동화 작업이 용이하여 공정작업을 단축시킬 수 있는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 내부에 저장된 고압의 세정액을 진동시켜 소정 크기의 액적을 외부로 토출하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법에 있어서, 수지재질의 노즐상판 및 노즐하판을 준비하는 단계(S110); 노즐상판 하면 또는 노즐하판 상면에 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로를 형성하는 단계(S120); 세정액 유로를 따라 레이저 광을 조사하여 수직 관통하는 복수의 토출홀을 형성하는 단계(S130); 및 세정액 유로를 사이에 두고 노즐상판과 노즐하판을 상하로 결합하는 단계(S140);를 포함하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
세정액 유로를 형성하는 단계(S120)에서, 세정액 유로는 너비가 하단이 상단과 같거나 작게 형성하여 횡단면이 직사각형상, 사다리꼴형상, 반원형상 중 적어도 하나의 형상인 것일 수 있다.
또한, 노즐상판과 노즐하판을 결합하는 단계(S140)는, 노즐상판과 노즐하판은 초음파 융착에 의해 결합되는 단계인 것일 수 있고, 노즐상판은 세정액을 공급하는 공급구와 세정액을 배출하는 배출구가 형성되는 단계인 것일 수 있다.
아울러, 노즐하판과 노즐상판을 결합하는 단계(S140)는, 노즐 상판은 상면에 압전소자가 장착되는 단계인 것일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 수지재질을 이용하여 제조비, 제조단가 및 제조시간을 감소시킬 수 있고, 자동화 작업이 용이하여 제조공정을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노즐 제조 공정을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 노즐하판의 평면을 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 노즐상판의 평면을 나타낸 평면도,
도 4는 도 2에 표기된 A-A’방향을 따라 바라본 단면도,
도 5는 도 3에 표기된 B-B’방향을 따라 바라본 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 노즐의 사시도,
도 7은 도 6에 표기된C-C’방향을 따라 바라본 단면도이다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 표기된 동일한 도면부호는 동일한 구성을 나타낸다.
< 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법 >
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노즐 제조 공정을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 내부에 저장된 고압의 세정액을 진동시켜 소정 크기의 액적을 외부로 토출하는 친수화 처리된 노즐이 구비된 기판 세정장치의 노즐 제조방법에 있어서, 노즐상판(100) 및 노즐하판(200)을 준비된다(S110). 여기서, 노즐하판(200)은 쿼츠(Quartz), 알루미늄 옥사이드 재질의 사파이어(Sappahire), 엔지니어링 플라스틱 재질을 사용하여 소정 두께를 갖는 원반 형상으로 준비될 수 있고 재질, 두께, 형상 등은 설계조건 등에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 노즐상판(100)은 세정액을 공급하는 공급구와 세정액을 배출하는 배출구가 형성될 수 있다.
전술한 엔지니어링 플라스틱(Engineering Platics)은 500kgf/cm2이상의 인장강도, 20,000kgf/ cm2 이상의 굴곡 탄성율, 100 ℃이상의 내열성을 갖는 것으로서, 가열하면 성형이 가능한 열가소성엔프라와 가열하면 경화하는 열경화성엔프라로 구분될 수 있다. 이러한 열가소성엔프라의 예로서는 폴리아미드, POM(Polyacetal), PBT(Polybutylene Terephthalate), PET(Polyethylene Terephthalate), SPS(Syndiotactic Polystyrene), PES(Polyether Sulfone), PEEK(Polyetheretherketone) 등이 있고, 열경화성엔프라의 예로서는 페놀, 요소, 멜라민, 알키드, 불포화 폴리에스텔, 에폭시, 디아릴프탈레이트, 실리콘, 폴리우레탄 등이 있다.
본 실시예에서는 열가소성엔프라 중 PEEK를 이용하여 제조되는데, 이는 할로겐화 벤조페논과 하이드로 키논의 용액중축함 반응에 의해 제조된 것으로서 내열성, 강인성, 내염성, 내약품성 등이 우수하다. 또한, 고강도, 고강성, 고치수정밀용으로 유리섬유를 10, 20, 30% 함유한 그레이드들이 들어있고, GF20%강화품의 경우 열변형온도가 약 300 ℃, UL온도 인덱스에서 장기내열성은 240℃이다. 아울러, 우수한 내열성에도 불구하고 일반 사출성형기 또는 압출성형기로 성형이 가능하며 감마선조사에 대한 내성 또한 양호하다.
다음, 노즐상판(100) 하면 또는 노즐하판(200) 상면에 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로(300a, 300b)를 형성한다(S120). 본 실시예에서 세정액 유로(300a, 300b)는 노즐상판(100) 하면과 노즐하판(200) 상면 모두에 형성되지만 이는 세정액의 종류, 토출량 등을 고려하여 노즐상판(100) 하면과 노즐하판(200) 상면 중 어느 하나에 형성될 수도 있다.여기서, 세정액 유로(300a, 300b)의 너비는 하단이 상단과 같거나 작게 형성하여 횡단면이 직사각형상, 사다리꼴형상, 반원형상 중 적어도 하나의 형상으로 형성될 수 있고, 그 길이는 수 밀리미터로 형성될 수 있으며 세정액을 토출홀(310)을 향해 수렵시키기 위해 상단에서 하단으로 테이퍼되도록 가공될 수도 있다. 또한, 세정액 유로(300a, 300b)는 평면에서 바라본 형상에 O타입이 반복 형성된 형태일 수 있는데 이와 관련하여서는 후술할 도 2 내지 도 7에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
다음, 세정액 유로(300a, 300b)를 따라 레이저 광을 조사하여 수직 관통하는 복수의 토출홀(310)을 형성한다(S130). 복수의 토출홀(310)은 세정액 유로(300a, 300b)를 따라 일정 간격으로 형성되는데 이와 관련하여서는 후술할 도 2 내지 도 7에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
다음, 세정액 유로(300a, 300b)를 사이에 두고 노즐상판(100)과 노즐하판(200)을 상하로 결합함으로써(S140) 친수화 처리된 노즐이 구비된 기판 세정장치의 노즐 제조방법이 수행될 수 있다. 더욱 상세하게는 노즐상판(100)과 노즐하판(200)은 초음파 융착에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 초음파 융착이란, 플라스틱 자체의 초음파진동에 의한 발열, 연화, 용융현상에 따라 2개 이상의 플라스틱 접합면이 밀착하여 그곳에 확산 작용이 일어나 용착이 이루어지는 것으로서, 전달용착(WELDING), 점용착(SPOT WELDING), 봉합용착(STADING), 삽입용착(INSERTING), 스웨징(SWAGING), 스리팅(SLITTING) 등의 방식으로 구분될 수 있다. 이러한 초음파 용착을 하기 위한 초음파 용착기는 100~250V, 50~60Hz의 전원을 발전기(Generator)를 통해 20KHz와 35KHz의 전기에너지로 변환시키고 이것을 다시 변환기(Converter)를 통해 기계적 진동에너지로 바꾼 후 변압기(Booster)로 그 진폭을 조절하며 이와 같이 형성된 초음파진동에너지가 혼(Horn)을 통해 용착물에 전달되면서 용착물의 접합면에서 순간적인 마찰열이 발생하여 플라스틱이 용해 접착되어 강력한 분자적 결합이 이루어지는 원리일 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는 표면이 친수화 처리된 노즐하판(200)을 이용하였고 여기서, 친수화 처리는 노즐하판(200)을 페닐류 약액에 디핑(Dipping)하고 다음, 노즐하판(200)이 아크릴아마이드 혼합액에 디핑(Dipping)된 상태에서 UV램프를 조사하고 다음, 유기용매를 이용하여 노즐하판(200)을 초음파세척하고 다음, DI.Water를 이용하여 노즐하판(200)을 린스하고 즉, 깨끗한 물을 이용하여 노즐하판(200)을 헹궈준 다음 마지막으로, 노즐하판(200)을 건조시켜줌으로써 노즐하판(200)의 표면은 친수화 처리될 수 있다. 이러한 과정에 의해 친수화 처리된 노즐하판(200)은 토출되는 세정액과 노즐하판(200)의 하면과의 접촉각이 감소하거나 발생하지 않는다. 더욱 상세하게는 세정액이 노즐하판(200)의 하면에 ?셜榻? 현상이 발생하지 않아 균일한 크기와 일정한 속도를 유지할 수 있으므로 기판의 손상을 최소화 할 수 있는 것으로서 본 실시예와 달리 설계조건 등에 따라 친수화 처리 여부를 할 수 있다.
더 나아가 본 일실시예에 의해서 제조되는 노즐상판(100)은, 상면에 압전소자가 장착될 수 있는데 이는 압전소자에 의해 발생되는 진동을 부여하여 세정액 유로(300a, 300b)를 흐르는 세정액을 토출홀(310)을 통해 토출시키도록 하기 위함이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 노즐하판(200)의 평면을 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 노즐상판(100)의 평면을 나타낸 평면도, 도 4는 도 2에 표기된 A-A’방향을 따라 바라본 단면도, 도 5는 도 3에 표기된 B-B’방향을 따라 바라본 단면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 노즐의 사시도, 도 7은 도 6에 표기된C-C’방향을 따라 바라본 단면도이다. 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 노즐상판(100)과 노즐하판(200)은 원기둥 형태로서, 그 평면이 원형상으로 형성되는데 이와 달리 사각형상, 삼각형상, 오각형상 등 설계조건 등에 따라 다양한 형상으로 변경될 수도 있다. 또한, 노즐상판(100) 하면과 노즐하판(200) 상면에는 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로(300a, 300b)가 형성되고, 이러한 세정액 유로(300a, 300b)는 적어도 하나의 O타입이 반복 형성될 수 있고, 이와 달리 H, S, X 와 같은 대칭구조를 갖는 형상으로 형성될 수도 있으며 이는 토출되는 액적, 토출홀(310) 등에 따라 다양하게 변경될 수도 있다.
이와 같은 세정액 유로(300a, 300b)를 따라 레이저 광을 조사하여 수직 관통하는 복수의 토출홀(310)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서 토출홀(310)의 형상은 미세한 크기의 원형상으로 형성되어 일정 간격으로 배열되지만 이는 세정액의 종류 및 세정액 유로(300a, 300b)의 형상 등을 고려하여 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이 세정액 유로(300a, 300b)의 너비는 하단이 상단과 같거나 작게 형성하여 횡단면이 직사각형상, 사다리꼴형상, 반원형상 중 적어도 하나의 형상일 수 있고, 노즐상판(100)과 노즐하판(200)에 각 형성된 세정액 유로(300a, 300b)의 너비 및 형상은 동일할 수도 있지만 그렇지 아닐 수도 있으며 이는 설계조건 등에 따라 변경될 수 있다.
또한 노즐상판(100)에는 세정액을 공급하는 공급구와 세정액을 배출하는 배출구가 형성될 수 있고, 노즐상판(100)의 상면에는 압전소자가 더 장착될 수 있는데 이는 압전소자를 통해 진동을 부여하여 세정액 유로(300a, 300b)를 흐르는 고압의 세정액이 토출홀(310)을 통해 토출되도록 하기 위함이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
100 : 노즐상판
200 : 노즐하판
300a, 300b : 세정액유로
310 : 토출홀
W : 용착산

Claims (5)

  1. 내부에 저장된 고압의 세정액을 진동시켜 소정 크기의 액적을 외부로 토출하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법에 있어서,
    수지재질의 노즐상판 및 노즐하판을 준비하는 단계(S110);
    상기 노즐상판 하면 또는 상기 노즐하판 상면에 세정액이 유동할 수 있는 세정액 유로를 형성하는 단계(S120);
    상기 세정액 유로를 따라 레이저 광을 조사하여 수직 관통하는 복수의 토출홀을 형성하는 단계(S130); 및
    상기 세정액 유로를 사이에 두고 상기 노즐상판과 상기 노즐하판을 상하로 결합하는 단계(S140);를 포함하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액 유로를 형성하는 단계(S120)에서,
    상기 세정액 유로는 너비가 하단이 상단과 같거나 작게 형성하여 횡단면이 직사각형상, 사다리꼴형상 및 반원형상 중 적어도 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐상판과 상기 노즐하판을 결합하는 단계(S140)는,
    상기 노즐상판과 상기 노즐하판은 초음파 융착에 의해 결합되는 단계인 것을 특징으로 하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐상판과 상기 노즐하판을 결합하는 단계(S140)는,
    상기 노즐상판은 상기 세정액을 공급하는 공급구와 상기 세정액을 배출하는 배출구가 형성되는 단계인 것을 특징으로 하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐하판과 상기 노즐상판을 결합하는 단계(S140)는,
    상기 노즐 상판은 상면에 압전소자가 장착되는 단계인 것을 특징으로 하는 진동체를 이용한 기판 세정용 노즐 제조 방법.
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