KR20170070723A - 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치 - Google Patents

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이윤경
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Abstract

본 발명은 공동화 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판에 분사하여 마이크로 파티클을 제거하고 마이크로 버블 세정수로 린싱하여 세정 후의 취급 과정에서 파티클이 재부착되지 않도록 세정할 수 있는 대형기판 세정장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치는, 공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판에 분사하여 기판 표면을 세정하는 세정부; 무부하 상태의 마이크로 버블(micro bubble) 세정수를 기판에 분사하여 기판 표면을 처리하는 린싱부;를 포함한다.

Description

공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치{A APPARATUS FOR CLEANING THE LARGE SUBSTRATE}
본 발명은 대형 기판에 대한 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공동화 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판에 분사하여 마이크로 파티클을 제거하고 마이크로 버블 세정수로 린싱하여 세정 후의 취급 과정에서 파티클이 재부착되지 않도록 세정할 수 있는 대형기판 세정장치에 관한 것이다.
디스플레이 또는 반도체 공정에서 회로 또는 패턴(1)의 선폭(S1, S2)이 조밀해 짐에 따라 도 1에 도시된 바와 같이, 회로를 구성하기 위해 화학 식각의 공정에서 잔여 불순물의 크기 또는 1㎛이하의 초미세 파티클(Sub micro Particle, 2)이 제품의 품질에 영향을 미치게 되었다. 불순물(2)의 세정은 불순물이 유기물, 무기물인지에 따라 세정 세제가 다르며 세정 방식도 화학 가스(GAS), 광선(EUV) 등을 사용하는 건식 방식과 물을 기본으로 하는 수세방식( WET Cleaner) 등이 있다.
수세 세정 방식에는 수중 진동을 이용하는 초음파 진동, 노즐을 이용한 미세 물방울(MIST)을 분사하여 충격량을 이용하는 방식, 마이크로 버블을 첨가하여 충격및 파동과 열을 이용하는 방식, 초고압수를 분사하여 충격 및 파동을 이용하는 방식과 각 방식을 혼합한 방식이 있다.
또한 고온 스팀을 이용하여 세정하는 방식이 있으나 상기 방식은 1㎛이하의 Sub Micro Particle에 대한 세정력은 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 그 원인은 불순물의 크기가 그 질량에 비해 매우 작아 기판과 불순물 사이의 흡착력을 분쇄할 수 있는 분리력이 부족하기 때문이다.
특히, 양산 생산에서는 세정공정에서 규정된 세정 방식을 유지할 경우 많은 시간이 소요되고 생산성의 저하와 에너지 효율이 나빠지는 심각한 문제점이 발생한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 공동화 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판에 분사하여 마이크로 파티클을 제거하고 마이크로 버블수 세정수로 린싱하여 세정 후의 취급 과정에서 파티클이 재부착되지 않도록 세정할 수 있는 대형기판 세정장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치는, 공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판에 분사하여 기판 표면을 세정하는 세정부; 무부하 상태의 마이크로 버블(micro bubble) 세정수를 기판에 분사하여 기판 표면을 처리하는 린싱부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 세정부는, 공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키는 증기 발생부; 상기 증기 발생부와 연결되어 설치되며, 발생된 증기를 일정한 영역에 균일하게 분압하여 분사하는 스팀 분사 노즐부; 사용된 증기를 회수하여 열효율을 높이는 스팀 회수부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 증기 발생부는, 원통형의 내부 공간을 가지는 하우징; 상기 하우징의 내부에 상기 하우징의 내면과 일정한 간격으로 이격되어 회전 가능하게 설치되는 로터; 상기 로터의 외주면에서 중심 방향으로 음각되어 일정한 각간격을 가지고 형성되는 다수개의 캐버티; 상기 로터의 일측 말단에 결합되어 상기 로터를 고속으로 회전시키는 회전 모터;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에서 상기 스팀분사 노즐부는, 일정한 내부 공간을 가지는 직육면체 형상의 노즐 하우징; 상기 노즐 하우징의 하면에 일정한 간격으로 이격되어 일렬로 배치되며, 하측으로 증기를 분사하는 다수개의 분사 노즐; 상기 노즐 하우징의 상면에 결합되며, 상기 증기 발생부에서 발생된 증기를 상기 노즐 하우징에 공급하는 증기 공급부; 상기 노즐 하우징의 내부 공간을 상하로 가로질러 설치되며, 상기 증기 공급부에서 공급되는 증기를 하측으로 분압하는 분압망; 상기 노즐 하우징의 좌우측에 설치되며, 상기 분사 노즐에서 분사되는 증기가 하측을 향하도록 안내하는 증기 외부 커버;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 대형 기판의 세정장치에는, 상기 노즐 하우징의 양측단부에는 상기 노즐 하우징 내부 공간의 증기가 외부로 배출되는 증기 배출홀이 형성되고, 상기 증기 배출홀에 연결되어 외부로 증기를 배출하는 증가 배출부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 린싱부는, 기체와 물을 혼합하여 마크로 버블(macro bubble)이 혼합된 거품수를 제공하는 거품수 제공부; 상기 거품수 제공부와 연결되어 설치되며, 상기 거품수 중에 포함되어 있는 마크크로 버블을 분할하여 미세 기포를 형성하는 미세 기포 형성부; 상기 미세 기포 형성부와 연결되어 설치되며, 상기 미세기포 형성부에서 제공되는 미세기포 포함수를 피세정물에 분사하는 분사부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 거품수 제공부는, 일정량의 액체가 저장되는 저장탱크; 상기 저장 탱크에 물을 공급하는 물 공급부; 상기 저장 탱크 내부로 기체를 공급하여 거품수를 형성하는 기체 공급부; 상기 저장 탱크와 상기 미세 기포 형성부를 연결하는 제1, 2 연결부; 상기 제1, 2 연결부를 통하여 상기 저장탱크와 미세 기포 형성부 사이에 거품수를 순환시키는 순환펌프;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 미세 기포 형성부는, 내부에 유체가 통과할 수 있는 관통공이 형성되는 관형상을 가지며, 상기 관통공 중에는 직경이 큰 제1 대직경부, 직경이 제1 대직경부 직경보다 작아지는 가속 구간부 및 직경이 큰 제2 대직경부가 순차적으로 형성되는 미세기포 발생 하우징; 상기 미세기포 발생 하우징의 내부 중 상기 제1 대직경부에 설치되며, 외면에 다수개의 회전 날개를 구비하여 상기 미세기포 발생 하우징을 통과하는 거품수를 회전시키는 회전수단; 상기 미세기포 발생 하우징 내부 중 상기 제2 대직경부에 전후 구동가능하게 설치되며, 거품수가 상기 가속 구간부를 통과하면서 생성된 미세기포의 크기 및 미세기포 포함수의 흐름을 조정하는 조정 노즐; 상기 미세기포 발생 하우징에 설치되며, 상기 조정 노즐을 전후 방항으로 이동시키는 노즐 구동수단;을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 Cavitation Steam Generator를 사용하여 대량의 증기를 발생시키므로 에너지 효율과 제어의 정밀성을 높인 장점이 있다.
또한 스팀 노즐 구조를 단순 명확히 하여 움직이는 기판에 연속 분사하여 Sun Micro Particle을 효율적으로 분리시키는 장점도 있다.
또한 수세 과정에서 자주 일어나는 건조 후 불순물의 재부착을 억제하기 위하여 마이크로 버블수를 사용함으로써 배관 상에 기포에 의한 내부 무하로 정전기 발생이 자연 억제되는 장점도 있다.
도 1은 미세 패턴에 마이크로 파티클이 부착되어 있는 상태를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 기판 세정장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 발생부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스팀분사 노즐부의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 5는 발명의 일 실시예에 따른 스팀분사 노즐부의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 분사형 세정장치의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 형성부의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 수단의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 구동수단의 구조를 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 세정부(100)와 린싱부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 상기 세정부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판(S)에 분사하여 기판 표면을 세정하는 구성요소이다.
본 실시예에서 상기 세정부(100)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 증기 발생부(110), 스팀분사 노즐부(120) 및 스팀 회수부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 증기 발생부(110)는 공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키는 구성요소이며, 일반적으로 열을 가하여 증기를 발생시키는 방식에 비하여 에너지 효율이 매우 높은 장점이 있다.
이러한 증기 발생부(110)는 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(111), 로터(112), 캐버티(113) 및 회전 모터(114)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 하우징(111)은 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형의 내부 공간을 가지며, 본 실시예에 따른 증기 발생부(110)의 전체적인 외형을 이루는 구성요소이다.
다음으로 상기 로터(112)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(111)의 내부에 상기 하우징(111)의 내면과 일정한 간격으로 이격되어 회전 가능하게 설치되며, 고속으로 회전하면서 증기를 발생시키는 구성요소이다.
다음으로 상기 캐버티(cavity, 113)는 상기 로터(112)의 외주면에서 중심 방향으로 음각되어 일정한 각간격을 가지고 형성되는 구성요소이다. 따라서 다수개의 캐버티(113)는 서로 동일한 각도로 이격되어 방사형으로 형성되며, 형성 깊이는 최대한 깊게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 회전 모터(114)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로터(112)의 일측 말단에 결합되어 상기 로터(112)를 고속으로 회전시키는 구성요소이다.
이러한 구조를 가지는 증기 발생부(110)에서 상기 로터(Rotor, 112)에 미세 홈(cavity, 113)을 만들어 냉수를 주입하고 고속 회전시키면 고온 고압의 증기(steam)을 연속으로 획득할 수 있다. 이러한 방식은 냉수를 끓이는 방식에 비해 효율적이며 대량의 증기(Steam)를 연속적으로 얻을 수 있다.
다음으로 상기 스팀 분사 노즐부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 증기 발생부(110)와 연결되어 설치되며, 발생된 증기를 일정한 영역에 균일하게 분압하여 분사하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 스팀 분사 노즐부(120)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 노즐 하우징(121), 분사 노즐(122), 증기 공급부(123), 분압망(124) 및 증기 외부커버(125)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 노즐 하우징(121)은 도 4, 5에 도시되 바와 같이, 일정한 내부 공간을 가지는 직육면체 형상의 구성요소로서, 다른 구성요소들의 설치 공간을 제공한다. 그리고 상기 분사 노즐(122)은 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 하우징(121)의 하면에 일정한 간격으로 이격되어 일렬로 배치되며, 하측으로 증기를 분사하는 구성요소이다. 상기 분사 노즐(122)은 다수개가 일렬로 배치되며, 설치되는 분사 노즐 개수는 필요에 따라 다양하게 변화될 수 있다 .
그리고 상기 증기 공급부(123)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 하우징(121)의 상면에 결합되며, 상기 증기 발생부(110)에서 발생된 증기를 상기 노즐 하우징(121)에 공급하는 구성요소이다. 즉, 상기 증기 공급부(123)는 상기 증기 발생부(110)와 상기 노즐 하우징(121)을 연결하며, 상기 노즐 하우징(121)의 주입구에 증기를 공급한다.
다음으로 상기 분압망(124)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 하우징(121)의 내부 공간을 상하로 가로질러 설치되며, 상기 증기 공급부(123)에서 공급되는 증기를 하측으로 분압하는 구성요소이다.
그리고 상기 증기 외부 커버(125)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 하우징(121)의 좌우측에 설치되며, 상기 분사 노즐(122)에서 분사되는 증기가 하측을 향하도록 안내하는 구성요소이다.
또한 상기 노즐 하우징(121)의 양측단부에는 상기 노즐 하우징(121) 내부 공간의 증기가 외부로 배출되는 증기 배출홀(126)이 형성되고, 상기 증기 배출홀(126)에 연결되어 외부로 증기를 배출하는 증가 배출부(127)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
그리고 본 실시예에 따른 세정부(100)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 사용된 증기를 회수하여 열효율을 높이는 스팀 회수부(130)가 더 구비될 수도 있다.
다음으로 상기 린싱부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 무부하 상태의 마이크로 버블(micro bubble) 세정수를 기판(S)에 분사하여 기판 표면을 처리하는 구성요소이다. 즉, 수세 세정에서 자주 일어나는 건조 후 불순물의 재부착을 억제하기 위해 마이크로 버블수(Micro Bubble수)를 사용함으로써 배관 상에 기포에 의한 내부 무하 상태를 만들어서 정전기 발생이 자연적으로 억제된다.
이를 위하여 본 실시예에서 상기 린싱부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 거품수 제공부(210), 미세기포 형성부(220) 및 분사부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 거품수 제공부(210)는 기체와 물을 혼합하여 마크로 버블(macro bubble)이 혼합된 상태의 거품수를 제공하는 구성요소이다. 여기에서 마크로 버블이라 함은 기체를 액체에 분사하여 혼합하는 경우 발생하는 일반적인 기포로서, 7백 ㎛ 이상의 직경을 가지는 기포를 말하며, 상기 거품수는 이러한 마크로 버블이 포함되어 있는 물을 말한다.
이러한 거품수 제공부(210)는 다양한 구성을 가질 수 있지만, 본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(211), 물 공급부(212), 기체 공급부(213), 제1 연결부(214), 제2 연결부(215) 및 순환 펌프(216)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 저장탱크(211)는 일정량의 액체가 저장될 수 있는 내부 공간을 가지는 탱크로 구성되며, 만들어진 거품수(B)가 저장되는 구성요소이다.
다음으로 상기 물 공급부(212)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 저장 탱크(611)에 연결되어 설치되며, 상기 저장탱크(611)에 물을 공급하는 구성요소이다. 상기 저장탱크(611)에 저장되는 거품수(B)는 상기 미세기포 형성부(220) 및 분사부(230)를 통하여 세정작업 진행 과정에서 계속적으로 소비된다. 따라서 상기 물 공급부(212)는 상기 저장 탱크(211) 내의 거품수(B) 수위가 낮아지면 이를 일정하게 유지할 수 있도록 지속적으로 물을 공급한다.
다음으로 상기 기체 공급부(213)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 저장 탱크(611)에 연결되어 설치되며,상기 저장 탱크(611) 내에 저장되어 있는 물 내부로 기체를 분사하여 공급하는 구성요소이다. 상기 저장탱크(611) 내에 저장되는 거품수(B)에는 마크로 버블이 혼합되어 있지만, 이러한 마크로 버블을 매우 짧은 존속기간을 가지므로, 상기 기체 공급부(213)에 의하여 지속적으로 기체 공급이 이루어져 마크로 버블을 형성시킬 필요가 있는 것이다.
다음으로 상기 제1, 2 연결부(214, 215)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 저장 탱크(611)와 상기 미세 기포 형성부(220)를 연결하여, 거품수(B)가 순환될 수 있도록 한다. 따라서 상기 저장탱크(211)에서 제1 연결부(214)를 이용하여 상기 미세기포 형성부(220)로 거품수가 공급되고, 상기 제2 연결부(215)를 이용하여 상기 미세기포 형성부(220)에서 저장탱크(211)로 거품수가 회수된다.
상기 저장탱크로(211)부터 상기 미세기포 형성부(220)로 공급된 거품수는 모두 분사부(230)를 통하여 분사되지 않을 수 있으므로, 나머지 거품수는 다시 상기 제2 연결부(215)를 통하여 저장탱크(211)로 회수되는 것이다.
이때 상기 순환펌프(216)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 연결부(214) 중에 설치되며, 상기 제1, 2 연결부(214, 215)를 통하여 상기 저장탱크(211)와 미세 기포 형성부(220) 사이에 거품수를 순환시키는 동력을 제공한다. 이때 상기 순환펌프(216)에 의하여 상기 미세기포 형성부(220)로 공급되는 거품수의 수압은 미세기포 발생에 매우 중요한 제어 요소이므로, 매우 정밀하게 제어되어야 한다.
그리고 본 발명에서 상기 기체 공급부(213)는 N2, O2, O3, Ar, Ne 중에서 선택되는 어느 하나의 기체를 공급할 수 있다. 이때 기체를 선택하는 기준은 세정하고자 하는 목표물질에 따라 달라지며, 세정하고자 하는 목표 물질에 반응하는 물질을 선정한다.
다음으로 상기 미세기포 형성부(220)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 거품수 제공부(210)와 연결되어 설치되며, 상기 거품수 중에 포함되어 있는 마크로 버블을 분할하여 미세 기포를 형성하는 구성요소이다. 즉, 상기 미세 기포 형성부(220)에 의하여 거품수가 미세기포 포함수로 변화되는 것이며, 상기 분사부(220)를 통하여 피세정물에 분사되는 것이다. 여기에서 미세기포 포함수는 미세기포가 포함되어 있는 물을 말하는 것이다.
이를 위해 본 실시예에서는 상기 미세기포 형성부(220)를 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 미세기포 발생하우징(221), 회전수단(222), 조정 노즐(223), 노즐 구동수단(224)을 포함하도록 구성할 수 있다.
여기에서 상기 미세기포 발생하우징(221)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 유체가 통과할 수 있는 관통공이 형성되는 관형상을 가지는 구성요소이다. 이때 상기 미세기포 발생하우징(221)의 상기 관통공 중에는 도 7에 도시된 바와 같이, 직경이 큰 제1 대직경부(221a), 직경이 제1 대직경부(221a) 직경보다 점차적으로 작아지는 가속 구간부(2121b) 및 상기 가속 구간부(221b)에 비하여 직경이 급속하게 커지는 제2 대직경부(221c)가 순차적으로 형성된다.
다음으로 상기 회전수단(222)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 미세기포 발생 하우징(221)의 내부 중 상기 제1 대직경부(221a)에 설치되며, 외면에 다수개의 회전 날개(222a)를 구비하여 상기 미세기포 발생 하우징(221)을 통과하는 거품수를 회전시키는 구성요소이다. 따라서 상기 미세기포 발생하우징(221) 내부로 공급된 거품수는 상기 회전수단(222)이 설치된 구간을 지나면서 상기 회전 날개(222a)의 경사 각도에 따라 강한 회전력을 가지게 된다.
본 실시예에서 상기 회전 수단(222)은 도 8에 도시된 바와 같이, 다수개의 회전 날개(222a)가 일정 간격이 이격되어 설치되며, 각 회전 날개(222a) 간의 간격은 일정하게 유지되는 것이, 거품수의 흐름에 대한 방해가 최소화되어 바람직하다. 또한 상기 회전 날개의 설치 각도(222a)는 60 ~ 80 °로 설치되는 것이 바람직하다.
이렇게 하여 상기 회전 수단(222)에 의하여 강한 회전력을 가지는 거품수는 이 후에 이어지는 가속 구간부(221b)를 지나면서 순간적으로 음속에 가까운 속도로 가속되고, 이때 거품수 속의 기포는 더욱 압축된다.
다음으로 상기 조정 노즐(223)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 미세기포 발생 하우징(221) 내부 중 상기 제2 대직경부(221c)에 전후 구동가능하게 설치되며, 거품수가 상기 가속 구간부(221b)를 통과하면서 생성된 미세기포의 크기 및 미세기포 포함수의 흐름을 조정하는 구성요소이다.
전술한 바와 같이, 상기 가속 구간부(221b)를 지나면서 매우 빠른 속도로 가속된 거품수가 갑자기 직경이 넓어지는 제2 대직경부(221c)에 도달하면서 압축된 기포가 폭발하게 되면서 50㎛ 이하의 직경을 가지는 미세 기포를 형성하게 된다. 본 실시예에서 이러한 미세 기포는 수십 마이크로 미터 또는 수십 나노 미터 크기의 직경을 가지는 매우 미세한 기포로서, 그 표면은 음이온을 띠게 되며, 주변의 물분자와 작용하여 수산기 이온(OH-)을 발생하며 강한 세정력을 가지게 된다.
이때 상기 조정 노즐(223)은 전술한 바와 같이, 상기 제2 대직경부(221c)에 설치되어, 상기 가속 구간부(221b)와의 이격 간격을 조정함으로써, 생성되는 미세 기포의 크기 및 농도를 조절할 수 있으며, 또한 상기 제2 대직경부(221c)를 통과하는 미세기포 포함수의 통과 유량 및 소음 발생을 조절할 수 있는 효과를 가진다.
다음으로 상기 노즐 구동수단(224)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 미세기포 발생 하우징(221)에 설치되며, 상기 조정 노즐(223)을 전후 방항으로 이동시키는 구성요소이다. 즉, 상기 노즐 구동수단(224)에 상기 조정 노즐(223)과 상기 가속 구간부(221b) 사이의 간격을 조정할 수 있는 것이며, 특정 세정 작업에 적합한 미세기포의 크기 및 농도에 적합하도록 상기 조정 노즐(223)의 위치를 변화시키면서 최적 위치를 선정하고 이를 고정한 상태에서 세정작업을 진행하는 것이다.
한편 본 실시예에서 상기 노즐 구동수단은, 도 9에 도시된 바와 같이, 구동 안내부(224a)와 동력 제공부(224b)로 구성될 수 있다. 이 경우에는 상기 조정 노즐(223)이 상자성 물질로 이루어지며, 상기 구동 안내부(224a)는 상기 하우징(221) 내면에 상기 조정 노즐(223)과 결합되어 설치되며, 상기 조정 노즐(223)의 전후 구동 방향을 안내하는 것이다. 그리고 상기 동력 제공부(224b)는 상기 하우징(221) 외면에 설치되며, 상기 조정 노즐(223)을 자력을 이용하여 전후 구동시키는 것이다. 이렇게 자력을 이용하여 조정 노즐(223)을 구동시키면, 하우징(221)의 가공 작업과 조립 작업이 간단해지는 장점이 있다.
다음으로 상기 분사부(230)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 미세 기포 형성부(220)와 연결되어 설치되며, 상기 미세기포 형성부(220)에서 제공되는 미세기포 포함수를 피세정물에 분사하는 구성요소이다. 본 실시예에서는 상기 분사부(230)를 상기 미세기포 포함수에 기체를 고압으로 혼합하여 분사하는 2류체 노즐로 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 상기 분사부(230)를 2류체 노즐로 구성하는 경우에는, 배관 내에서 공기의 밀도가 높아 내부 무하현상으로 피세정물에 충격시 정전기 발생이 억제되며, 강한 충격 효과로 유기 및 무기물을 동시에 세정할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 본 실시예에 린싱부(200)에는, 상기 거품수 제공부(210)에 혼합되는 기체와 상기 미세기포 형성부(220)에서 발생되는 미세기포의 크기 및 농도를 제어하는 제어부(도면에 미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제어부에 의하여 거품수 형성시에 공급되는 기체를 선택하고, 미세기포 형성부(220)에 의하여 형성되는 미세기포의 농도를 측정하여 이를 세정에 적합한 값으로 유지하며, 더 나아가서 미세기포의 크기도 제어한다.
300 : 본 발명의 일 실시예에 따른 대형기판 세정장치
100 : 세정부 200 : 린싱부
110 : 증기 발생부 120 : 스팀분사 노즐부
130 : 스팀 회수부 210 : 거품수 제공부
220 : 미세기포 형성부 230 : 분사부
B : 거품수

Claims (8)

  1. 공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기를 기판에 분사하여 기판 표면을 세정하는 세정부;
    무부하 상태의 마이크로 버블(micro bubble) 세정수를 기판에 분사하여 기판 표면을 처리하는 린싱부;를 포함하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세정부는,
    공동화(cavitation) 원리를 이용하여 증기를 발생시키는 증기 발생부;
    상기 증기 발생부와 연결되어 설치되며, 발생된 증기를 일정한 영역에 균일하게 분압하여 분사하는 스팀 분사 노즐부;
    사용된 증기를 회수하여 열효율을 높이는 스팀 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 증기 발생부는,
    원통형의 내부 공간을 가지는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 상기 하우징의 내면과 일정한 간격으로 이격되어 회전 가능하게 설치되는 로터;
    상기 로터의 외주면에서 중심 방향으로 음각되어 일정한 각간격을 가지고 형성되는 다수개의 캐버티;
    상기 로터의 일측 말단에 결합되어 상기 로터를 고속으로 회전시키는 회전 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 스팀분사 노즐부는,
    일정한 내부 공간을 가지는 직육면체 형상의 노즐 하우징;
    상기 노즐 하우징의 하면에 일정한 간격으로 이격되어 일렬로 배치되며, 하측으로 증기를 분사하는 다수개의 분사 노즐;
    상기 노즐 하우징의 상면에 결합되며, 상기 증기 발생부에서 발생된 증기를 상기 노즐 하우징에 공급하는 증기 공급부;
    상기 노즐 하우징의 내부 공간을 상하로 가로질러 설치되며, 상기 증기 공급부에서 공급되는 증기를 하측으로 분압하는 분압망;
    상기 노즐 하우징의 좌우측에 설치되며, 상기 분사 노즐에서 분사되는 증기가 하측을 향하도록 안내하는 증기 외부 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노즐 하우징의 양측단부에는 상기 노즐 하우징 내부 공간의 증기가 외부로 배출되는 증기 배출홀이 형성되고, 상기 증기 배출홀에 연결되어 외부로 증기를 배출하는 증가 배출부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 린싱부는,
    기체와 물을 혼합하여 마크로 버블(macro bubble)이 혼합된 거품수를 제공하는 거품수 제공부;
    상기 거품수 제공부와 연결되어 설치되며, 상기 거품수 중에 포함되어 있는 마크로 버블을 분할하여 미세 기포를 형성하는 미세 기포 형성부;
    상기 미세 기포 형성부와 연결되어 설치되며, 상기 미세기포 형성부에서 제공되는 미세기포 포함수를 피세정물에 분사하는 분사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 거품수 제공부는,
    일정량의 액체가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장 탱크에 물을 공급하는 물 공급부;
    상기 저장 탱크 내부로 기체를 공급하여 거품수를 형성하는 기체 공급부;
    상기 저장 탱크와 상기 미세 기포 형성부를 연결하는 제1, 2 연결부;
    상기 제1, 2 연결부를 통하여 상기 저장탱크와 미세 기포 형성부 사이에 거품수를 순환시키는 순환펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 미세 기포 형성부는,
    내부에 유체가 통과할 수 있는 관통공이 형성되는 관형상을 가지며, 상기 관통공 중에는 직경이 큰 제1 대직경부, 직경이 제1 대직경부 직경보다 작아지는 가속 구간부 및 직경이 큰 제2 대직경부가 순차적으로 형성되는 미세기포 발생 하우징;
    상기 미세기포 발생 하우징의 내부 중 상기 제1 대직경부에 설치되며, 외면에 다수개의 회전 날개를 구비하여 상기 미세기포 발생 하우징을 통과하는 거품수를 회전시키는 회전수단;
    상기 미세기포 발생 하우징 내부 중 상기 제2 대직경부에 전후 구동가능하게 설치되며, 거품수가 상기 가속 구간부를 통과하면서 생성된 미세기포의 크기 및 미세기포 포함수의 흐름을 조정하는 조정 노즐;
    상기 미세기포 발생 하우징에 설치되며, 상기 조정 노즐을 전후 방항으로 이동시키는 노즐 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공동화 원리를 이용한 대형 기판의 세정장치.
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CN114516388A (zh) * 2022-03-03 2022-05-20 上海海洋大学 一种船舶外壁水下清洗机器人

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