KR20190004451A - 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치는 유체를 기판으로 분사하는 노즐부, 상기 노즐부로 유체를 공급하는 하나 이상의 유체 공급부, 및 상기 유체 공급부로부터 상기 노즐부를 통해 분사되는 상기 유체의 공급경로상에 위치하는 적어도 하나 이상의 밸브를 포함하고, 상기 밸브의 개폐에 대응하여, 상기 노즐부에서 상기 유체가 불연속적으로 분사될 수 있다.

Description

펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치{FLUID SPRAY APPARATUS USING PULSE SIGNAL}
본 발명은 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해선 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 상에 다층의 박막을 형성하는데 박막 형성에는 에칭 및 세정 공정이 필수적으로 채택되는 것이 일반적이다. 에칭 및 세정 공정에 있어서 기판의 이면에 증착된 질화막 등의 박막과 파티클 등은 후속 공정에서 이물질로 작용하게 된다. 이러한 기판 이면의 불필요한 박막 등과 같은 이물질은 기판 세정 장치를 이용하여 제거하게 된다.
특히, 세정 공정은 이들 단위 공정들을 수행할 때 반도체 기판의 표면에 잔류하는 작은 파티클(small particles) 이나 오염물(contaminants) 및 불필요한 막을 제거한다. 최근, 반도체 기판에 형성되는 패턴이 미세화됨에 따라 세정 공정의 중요도는 더욱 커지고 있다.
이러한 세정 공정은, 반도체 기판 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 화학 용액 처리 공정, 화학 용액 처리 공정에 의해 약액 처리된 반도체 웨이퍼를 순수(Deionizewater; DIW)로 세척하는 린스 공정, 및 린스 처리된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 공정으로 이루어진다.
일반적으로, 화학 용액 처리 공정은 약액을 공급하는 노즐을 반도체 기판의 상부에 배치시키고, 노즐은 반도체 기판의 상면에 약액을 분사하여 반도체 기판을 세척한다. 이러한 화학 용액 처리 공정은 사용된 약액에 따라 환경 오염을 유발할 수 있고, 환경 오염을 방지하기 위한 공정 등이 요구되어 세정 비용이 고가인 경우가 많다.
한편, 이러한 화학 용액을 사용하지 않고 반도체 기판을 세정하는 기술이 개발되고 있는데, 일 예로, 순수와 스팀을 포함하는 유체가 반도체 기판으로 분사되어, 세정면을 세정하는 기술이 개발되고 있다.
유체를 이용한 세정장치는 노즐을 이용하여 유체, 특히 스팀을 기판 상에 분사하여 기판을 세정한다. 이때, 노즐은 선형 또는 회전하며 기판 상부를 이동하며 유체를 분사하는 구조이다. 이때, 유체는 기판 세정이 진행되는 동안 노즐부에 연속적으로 공급되어 기판에 분사되고, 기판 세정이 종료되면 유체의 공급이 종료된다.
기판 세정이 진행되는 동안 유체가 지속적으로 공급되면, 먼저 패턴 사이에 공급된 유체가 제거되지 않은 상태에서 추가로 유체가 더 공급될 수 있다. 기판에 유체가 분사된 후 유체가 기판, 특히 패턴 사이에서 외부로 배출되기 위한 시간이 필요하다. 그러나 기존에 공급되었던 유체가 패턴 사이에서 배출되지 않은 상태에서 기판에 지속적으로 유체가 분사되면, 패턴 사이에 존재하는 오염물이 제거되지 않는다. 또한 이미 패턴 사이에 존재하는 유체는 배기되지 않고 보호막으로 작용하여 추가로 공급된 유체가 기판에 타력을 전달하지 못하고 그대로 배기되도록 한다. 그러므로 기판에 존재하는 파티클이 제대로 제거되지 못하고 잔존할 수 있다.
본 발명의 목적은 펄스신호를 이용하여 유체의 공급 시간을 제어함으로써, 유체의 타력을 증가 및 세정력을 향상시킬 수 있는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치는 유체를 기판으로 분사하는 노즐부, 상기 노즐부로 유체를 공급하는 하나 이상의 유체 공급부, 및 상기 유체 공급부로부터 상기 노즐부를 통해 분사되는 상기 유체의 공급경로상에 위치하는 적어도 하나 이상의 밸브를 포함하고, 상기 밸브의 개폐에 대응하여, 상기 노즐부에서 상기 유체가 불연속적으로 분사될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 펄스신호를 생성하는 펄스신호 발생부, 및 상기 펄스신호 발생부에서 생성된 상기 펄스신호에 따라 상기 밸브의 개폐를 제어하는 구동신호를 생성하는 구동신호 발생부를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 펄스신호를 생성하는 펄스신호 발생부를 포함하고, 상기 밸브는, 상기 펄스신호 발생부에서 생성된 상기 펄스신호에 따라, 개방되거나 또는 폐쇄될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 밸브는, 상기 제어부에 의해, 개방 및 폐쇄가 교대로 제어될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부에 의해, 개방되는 시간 및 폐쇄되는 시간이 조절될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 밸브는, 가열유체 공급부로부터 공급된 가열된 액체 또는 기체를 선택적으로 상기 유체에 포함시키는 제1 밸브, 압축건조공기 공급부로부터 공급된 압축건조공기를 선택적으로 상기 유체에 포함시키는 제2 밸브, 및 순수 공급부로부터 공급된 순수를 선택적으로 상기 유체에 포함시키는 제3밸브를 포함하고, 상기 제1, 2 및 3 밸브 중 적어도 하나 이상은, 개방 및 폐쇄가 제어될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 유체는, 가열된 액체, 기체, 순수 및 압축건조공기 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 유체는, 스팀을 포함하고, 상기 노즐부를 통해 분사된 상기 스팀에 의해 상기 기판이 세정될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 기판으로 분사된 상기 유체의 일부 및 상기 기판에서 제거된 오염물중 적어도 하나 이상을 흡입하는 흡입부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 밸브는, 상기 유체 공급부와 상기 노즐부 사이, 상기 노즐부의 전단부 및 상기 노즐부 내부 중 적어도 하나 이상의 위치에 구비될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 노즐부에서 분사되는 상기 유체의 타력을 감지하는 타력 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 타력 감지부에서 감지된 상기 유체의 타력을 이용하여 상기 밸브를 피드백 제어할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 타력 감지부는, 옵티컬 센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 펄스신호를 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 유체가 연속적으로 분사되지 않도록 펄스신호를 이용하여 밸브를 제어하여 분사되는 유체의 타력을 증가 및 세정력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 펄스신호를 이용하여 유체의 분사 시간을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 분사 장치에서, 펄스신호에 따라 밸브의 개방 및 폐쇄가 연속적으로 수행되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 세정 시스템(100)은 챔버(110)와 노즐부(112) 및 유체 공급부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
챔버(110)는 내부에 기판(116)을 지지하는 기판 지지부 역할을 수행하며, 기판을 이송하기 위한 기판 이송 모듈(118)을 포함할 수 있다. 챔버(110) 내부는 중공의 공간을 갖고, 내부 공간에서 기판(116)을 세정하기 위한 세정 공정이 수행될 수 있다. 기판(116)은 세정 공정을 수행하기 위한 대상물로써, 웨이퍼 또는 대면적 글라스일 수 있다. 기판 이송 모듈(118)은 기판(116)을 챔버(110) 내부에 고정하거나 이동시키기 위한 구성으로, 본 발명에서는 롤러를 이용하여 기판을 이송시키는 방식을 도시하였다. 챔버(110)는 챔버(110) 내부로 분사된 액체 또는 기체와 함께, 기판(116)의 세정으로 생성된 오염물(파티클)을 외부로 배출하는 배기구(117)를 포함한다. 배기구(117)는 펌프(119)가 연결되어 기판(116)을 세정한 후의 오염물을 외부로 배출할 수 있다.
노즐부(112)는 유체 공급 모듈로부터 유체를 공급받아 기판(116)으로 분사하기 위한 구성이다. 노즐부(112)의 분사구는 선형으로 형성되어 기판(116)의 가로방향 또는 세로방향으로 이동하며 유체를 분사하여 기판(116)을 세정할 수 있다. 또는 노즐부(112)의 분사구는 스팟 형상으로 형성되어 기판(116)의 상부를 이동하며 유체를 분사하여 기판(116)을 세정할 수 있다.
노즐부(112)는 기판(116)으로 분사된 유체 및 유체에 의해 분리된 파티클을 흡입하기 위한 흡입부(114)를 측면에 더 포함할 수 있다. 흡입부(114)는 펌프(115)와 연결되어 기판(116)으로 분사된 유체의 일부 및 기판(116)에서 제거된 오염물 중 적어도 하나 이상을 흡입할 수 있다. 흡입부(114)를 통해 흡입된 유체 및 파티클은 배기구(117)와 연결되거나 또는 별도의 배기구와 연결되어 바로 폐기될 수 있다. 이와 달리, 파티클이 제거된 유체는 재사용될 수 있다.
유체 공급부(120)는 노즐부(112)로 유체를 공급하기 위한 구성으로, 가열유체 생성부를 포함할 수 있다. 가열유체 생성부는 유체를 가열하여 기체 또는 액체(스팀을 포함할 수 있음)를 포함하는 가열된 유체를 노즐부(112)로 공급할 수 있다. 가열유체 생성부는 바람직하게는 순수를 가열하여 기체 및 액체가 포함된 스팀을 생성할 수 있다. 스팀은 잠열을 포함한다. 유체는 바람직하게는 순수(deionizewater; DIW)를 가열하여 가열된 유체를 생성할 수 있다. 순수는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 가열유체 생성부는 다양한 실시 예가 가능하며, 스팀을 포함한 가열된 유체를 공급할 수 있는 장치를 모두 포함할 수 있다.
유체 공급부(120)로부터 노즐부(112)를 통해 분사되는 유체의 공급 경로상에 위치하는 적어도 하나 이상의 단속밸브를 포함할 수 있는데, 일 실시 예로 유체 공급부(120)와 노즐부(112) 사이에 밸브(122)가 구비될 수 있다. 밸브(122)가 개방되면, 유체 공급부(120)에서 생성된 가열된 유체가 노즐부(112)로 공급될 수 있다. 밸브(122)가 폐쇄되면, 유체 공급부(120)에서 생성된 가열된 유체가 노즐부(112)로 공급되는 것이 차단될 수 있다. 밸브(122)는 제어부(130)의 제어 신호에 따라 구동될 수 있다.
제어부(130)는 기판 세정 시스템(100)에서 기판으로 유체를 분사하기 위한 유체 분사 장치의 전체 구성의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(130)는 펄스신호 발생부(134) 및 구동신호 발생부(132)를 포함할 수 있다.
펄스신호 발생부(134)는 밸브(122)를 제어하기 위한 펄스신호를 생성할 수 있다. 생성된 펄스신호는 구동신호 발생부(132)로 전달되고, 구동신호 발생부(132)에서는 밸브(122)의 구동을 제어하기 위한 신호를 생성한다. 여기서, 구동신호는 밸브(122)를 개폐하기 위한 신호로, 펄스신호 발생부(134)로부터 전달된 펄스신호에 따라 밸브(122)를 개폐할 수 있도록 할 수 있다. 펄스신호에 따라 밸브(122)가 개방되거나 폐쇄되기 때문에 유체의 공급시간을 제어할 수 있다. 한 펄스주기에 대하여 밸브(122)를 개방하거나 폐쇄함으로써, 유체 공급을 조절할 수 있다.
다른 실시 예로써, 구동신호 발생부(132)는 밸브(122)에 포함될 수 있다. 구동신호 발생부(132)는 펄스신호 발생부(134)로부터 전달된 펄스신호에 따라 구동신호를 생성하여 밸브(122)의 개폐를 제어할 수 있다. 또 다른 실시예로써, 밸브(122)는 펄스신호 발생부(134)로부터 전달된 펄스신호를 바로 수신하여 개폐될 수 있다.
일반적인 기판 세정 공정을 진행하는 동안에는 밸브를 제어하지 않고, 유체를 지속적으로 기판에 분사한다. 기판에 지속적으로 유체가 분사되기 때문에, 계속 기판에 유체가 잔존하게 되고, 이러한 상태에서는 오염물이 제대로 제거되지 않는 문제점이 존재하였다. 또한 기판에 잔존하는 유체에 의해 지속적으로 공급되는 유체의 타력이 저하되는 문제점도 존재하였다.
그러나, 본 발명은 펄스신호 발생부(134)에서 생성된 펄스신호를 이용하여 밸브(122)의 개폐를 제어함으로써, 유체의 분사 시간을 조절할 수 있다. 특히, 제어부(130)의 펄스신호에 의해 밸브(122)는 개방 및 폐쇄가 교대로 이루어질 수 있다. 그러므로 노즐부(112)로 유체가 불연속적으로 공급되기 때문에 노즐부(112)에서 유체가 불연속적으로 분사될 수 있다.
상세하게는, 밸브(122)가 개방되어 노즐부(112)에서 유체가 분사되는 동안, 기판(116)에 존재하는 오염물이 유체에 의해 기판(116)에서 분리된다. 그 후 밸브(122)가 폐쇄되어 노즐부(112)에서 유체가 분사되지 않는 동안, 기판(116)에 분리된 오염물 및 분사된 유체는 기판(116) 외부로 배기될 수 있다. 오염물 및 유체가 기판(116) 외부로 배기된 후 다시 밸브(122)가 개방되어 기판(116)에 유체가 분사될 수 있다. 기판(116)에 유체가 분사되는 시간과 분사되지 않는 시간이 교대로 배치됨으로써 중간에 유체가 기판(116)에서 배기될 수 있는 시간을 확보할 수 있다. 다시 말해, 바람직하게 밸브(122)는 펄스신호에 의해 개폐가 반복적으로 이루어질 수 있다. 이렇게 펄스신호에 의해 밸브(122)의 개폐를 제어함으로써, 유체가 기판(116)에서 배기될 수 있는 시간을 확보하여 유체의 타력을 증가시키고 세정력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 기판 세정 시스템(100)은 압축공기 공급부(140)를 포함할 수 있다. 압축건조공기 공급부(140)는 노즐부(112) 또는 노즐부(112)로 가열된 유체(기체 또는 액체를 포함하는 스팀)를 공급하는 공급관에 연결되어, 압축건조공기(CDA; Clean dry air)를 공급할 수 있다. 노즐부(112)로 공급되는 가열된 기체 또는 액체는 압축건조공기와 혼합되어 기판(116)으로 분사될 수 있다. 압축건조공기는 압축공기 중에 포함되는 먼지, 유분, 수분 등의 오염물질을 요구정도에 기초한 기준값내로 제거한 최적의 압축공기일 수 있다. 노즐부(112)와 압축건조공기 공급부(140) 사이에는 밸브(142)가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 세정 시스템은 순수 공급부(150)를 포함할 수 있다. 순수 공급부(150)는 노즐부(112) 또는 노즐부(112)로 가열된 유체(기체 또는 액체를 포함하는 스팀)를 공급하는 공급관에 연결되어 순수를 공급할 수 있다. 순수는 노즐부(112)에서 공급되는 유체(스팀)과 혼합되어 기판(116)에 타력을 전달할 수 있다. 또는 노즐부(112)로 공급되는 가열된 기체 또는 액체는 순수와 혼합되어 기판(116)으로 분사될 수 있다. 순수는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 노즐부(112)와 순수 공급부(150) 사이에는 밸브(152)가 구비될 수 있다.
노즐부(112)를 통해 분사되는 유체는 가열된 기체 또는 액체(바람직하게는 스팀을 포함함)는 압축건조공기 및 순수 모두와 혼합된 유체일 수 있다. 또는 노즐부(112)를 통해 분사되는 유체는 가열된 기체, 액체, 압축건조공기 및 순수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제어부(130)는 생성된 펄스신호 및 구동신호에 의해 밸브(142, 152)를 제어할 수 있다. 펄스신호 및 구동신호에 의해 밸브(142)가 개폐됨으로써 압축건조공기의 공급을 조절할 수 있다. 또한 펄스신호 및 구동신호에 의해 밸브(152)가 개폐됨으로써 순수의 공급을 조절할 수 있다.
여기서, 세 개의 밸브(122, 142, 152)는 동일한 펄스신호 및 구동신호에 의해 동시에 개폐될 수 있다. 또는 세 개의 밸브(122, 142, 152) 중 적어도 하나 이상이 동일한 펄스신호 및 구동신호에 의해 동시에 개폐될 수 있고, 나머지 밸브는 다른 펄스신호 및 구동신호에 의해 개폐될 수 있어 가열된 유체, 압축건조공기 및 순수의 공급 타이밍을 조절할 수 있다.
또한, 세 개의 밸브 (122, 142, 152) (하기에서 제1 밸브(122), 제2 밸브(142), 제 3밸브(152)로 지칭함)중 적어도 하나는 펄스신호 및 구동신호에 의해 제어될 수 있다.
세정 공정의 종류에 따라 기판(116)에 분사하는 유체의 종류를 조절해야 한다. 예를 들어, 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제1 밸브(122)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어하고, 나머지 제2, 3밸브(142, 152)는 폐쇄할 수 있다. 그러면 노즐부(112)를 통해 유체 공급부(120)에서 생성된 가열된 유체만이 기판(116)으로 분사될 수 있다.
또는 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제2 밸브(142)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어하고, 나머지 제1, 3 밸브(122, 152)는 폐쇄할 수 있다. 그러면, 노즐부(112)를 통해 압축건조공기 공급부(140)에서 공급된 압축건조공기만이 기판(116)으로 분사될 수 있다.
또는 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제3 밸브(152)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어하고, 제1, 2 밸브(122, 142)는 폐쇄할 수 있다. 그러면, 노즐부(112)를 통해 순수 공급부(150)에서 공급된 순수만이 기판(116)으로 분사될 수 있다.
또는 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제1, 2 밸브(122, 142)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어하고, 제3 밸브는 폐쇄할 수 있다. 그러면, 노즐부(112)를 통해 가열된 유체와 압축건조공기가 혼합되어 기판(116)으로 분사될 수 있다.
또는 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제1, 3 밸브(122, 152)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어하고, 제2 밸브는 폐쇄할 수 있다. 그러면, 노즐부(112)를 통해 가열된 유체와 순수가 혼합되어 기판(116)으로 분사될 수 있다.
또는 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제2, 3 밸브(142, 152)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어하고, 제1 밸브는 폐쇄할 수 있다. 그러면, 노즐부(112)를 통해 압축건조공기와 순수가 혼합되어 기판(116)으로 분사될 수 있다.
또는 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제1, 2, 3 밸브(122, 142, 152)의 개방 및 폐쇄를 교대로 제어할 수 있다. 그러면, 노즐부(112)를 통해 가열된 유체와 압축건조공기 및 순수가 혼합되어 기판(116)으로 분사될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 세정 시스템은 노즐부(112)에서 분사되는 유체의 타력을 감지하는 타력 감지부를 포함할 수 있다. 타력 감지부는 노즐부(112)에서 분사되는 유체가 기판(116)에 분사되는 힘(타력)을 감지하고, 이를 제어부(130)로 전달할 수 있다. 타력 감지부는 챔버(110) 내부에 구비될 수 있으며, 특히, 노즐부(112)에서 유체가 분사되는 전단부(유체가 분사되는 부분) 와 인접한 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
제어부(130)는 감지된 타력에 따라 제1, 2, 3 밸브 (122, 142, 152)의 개폐를 피드백 제어할 수 있다. 제어부(130)는 펄스신호 및 구동신호를 이용하여 제1, 2, 3 밸브 (122, 142, 152)의 개폐를 동시에 제어하거나 시간 차를 두고 각각 개폐되도록 제어할 수 있다. 또한 제어부(130)는 제1, 2, 3 밸브 (122, 142, 152) 중 적어도 하나 이상의 밸브가 개폐되도록 제어할 수 있다.
타력 감지부는 특히, 옵티컬 센서(Optical Sensor)일 수 있다. 옵티컬 센서는 발광소자(172) 및 수광소자(174)를 이용하여 발광소자(172)에서 조사된 광과 수광소자(174)에서 수광된 수광량을 이용하여 대상물(오브젝트)을 감지하는 센서를 말한다. 본 발명에서의 발광소자(172) 및 수광소자(174)는 노즐부(112)에서 분사되는 유체를 사이에 두고, 발광소자(172) 및 수광소자(174)가 위치될 수 있다. 발광소자(172) 및 수광소자(174)는 제어부(130)의 제어신호에 의해 구동될 수 있다.
수광소자(174)에서 측정된 수광량을 이용하여 노즐부(112)에서 분사되는 유체의 분사량을 확인할 수 있고, 유체의 분사량을 통해 유체의 타력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 수광소자(174)에서 수광된 수광량이 적어지면, 노즐부(112)에서 분사된 유체의 분사량은 많아지게 된다. 그러므로 유체의 분사량과 비례하여 노즐부(112)에서 분사되는 유체의 타력을 측정할 수 있다. 제어부(130)는 측정된 유체의 타력을 이용하여 밸브를 피드백 제어할 수 있다.
상세히 설명하면, 발광소자(172) 및 수광소자(174)는 노즐부(112)에서 유체가 분사되는 전단부(유체가 분사되는 부분)와 인접하며, 노즐부(112)와 기판(116) 사이에 위치될 수 있다. 노즐부(112)에서 유체가 분사되면, 제어부(130)는 발광소자(172) 및 수광소자(174)를 구동하여 수광량을 측정한다. 바람직하게 제어부(130)는 노즐부(112)에서 유체가 분사되는 타이밍과 발광소자(172) 및 수광소자(174)가 구동되는 타이밍을 동일하게 동기화시킬 수 있다.
유체의 타력을 측정하기 위해서는 발광소자(172) 및 수광소자(174)가 구동되는 시간은 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 동일한 시간 동안에 분사되는 유체의 양을 측정하고, 분사된 유체의 양을 이용하여 유체의 타력을 측정할 수 있다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 분사 장치에서, 펄스신호에 따라 밸브의 개방 및 폐쇄가 연속적으로 수행되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 펄스신호의 폭 또는 주기(Hz)를 조절하여 밸브(122, 142, 152)의 개폐 시간을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 0.1초 단위로 반복적으로 밸브(122, 142, 152)가 개방(on) 및 폐쇄(off)될 수 있게 제어할 수 있다. 또는 제어부(130)는 0.2초동안 밸브(122, 142, 152)가 개방되고, 0.1초동안 밸브(122, 142, 152)가 폐쇄될 수 있도록 반복적으로 제어할 수 있다. 밸브(122, 142, 152)가 개방되면, 노즐부(112)로 유체가 공급되어 기판(116)으로 분사될 수 있고, 밸브(122, 142, 152)가 폐쇄되면, 노즐부(112)로 유체가 공급되지 않아 기판(116)으로 분사되지 못한다. 밸브(122, 142, 152)가 개방되는 시간을 조절함으로써 유체의 공급시간 및 유체 분사량을 조절할 수 있다.
또한 밸브(122, 142, 152)는 각각 제어될 수도 있고, 동시에 제어될 수도 있다. 상기에서 예시적으로 설명한 바와 같이, 펄스신호를 이용하여 밸브(122, 142, 152)의 개폐 시간 및 유체 분사량을 다양하게 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판 세정 시스템(300)은 노즐부(312) 또는 노즐부(312)로 공급되는 유체 공급관과 연결되는 가스 공급부(360)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(360)는 기판 세정에 필요한 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급부(360)에서 공급된 가스는 가열된 유체, 압축건조공기 및 순수 중 적어도 하나 이상의 유체와 혼합되어 기판(316)으로 분사될 수 있다.
여기서, 가스 공급부(360)와 노즐부(312) 사이에는 밸브(362)가 구비될 수 있다. 밸브(362)는 제어부(330)에서 생성된 펄스신호 및 구동신호에 의해 개폐될 수 있다. 펄스신호 및 구동신호에 의한 밸브(362)의 제어방법은 상기에서 상세히 설명하였으므로 생략한다.
가스 공급부(360)와 밸브(362)를 제외한 나머지 구성들은 도 1의 기판 세정 시스템의 구성과 동일하다. 그러므로 도 3에서는 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 기판 세정 시스템은 다수 개의 유체 공급부(422, 424, 426)를 포함할 수 있다. 다수 개의 유체 공급부(422, 424, 426)는 노즐부(412)와 연결되어 각각 유체를 노즐부(412)로 공급할 수 있다. 이때, 다수 개의 유체 공급부(422, 424, 426)와 노즐부(412) 사이에는 각각 다수 개의 밸브(423, 425, 427)가 구비될 수 있다. 제어부(430)는 다수 개의 밸브(423, 425, 427)의 개폐를 모두 또는 각각 제어할 수 있다. 제어부(430)는 상기에서 설명한 바와 같이, 펄스신호를 이용하여 다수 개의 밸브(423, 425, 427)의 개폐를 제어할 수 있다.
일 실시 예로써, 다수 개의 유체 공급부(422, 424, 426)는 동일한 유체를 공급할 수도 있고, 서로 다른 유체를 공급할 수 있다. 다수 개의 유체 공급부(422, 424, 426)에서 공급되는 유체는 제어부(430)의 제어에 의해 다수 개의 밸브(423, 425, 427)가 개폐됨으로써, 노즐부(412)로의 공급이 제어될 수 있다. 여기서, 다수 개의 밸브(423, 425, 427)는 제어부(430)에 의해 적어도 하나 이상이 제어될 수 있다. 또한 다수 개의 밸브(423, 425, 427)는 동일한 펄스신호에 의해 제어될 수도 있고, 서로 다른 펄스신호에 의해 제어될 수도 있다.
다수 개의 밸브(423, 425, 427)는 동일한 시간 동안 개폐될 수도 있고, 서로 다른 시간 동안 개폐될 수 있다. 노즐부(412)에는 흡입부(414)가 더 구비될 수 있다. 도 4에서의 다수 개의 유체 공급부(422, 424, 426) 및 다수 개의 밸브(423, 425, 427)를 제외한 나머지 구성은 도 1에 도시된 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 노즐부(512)의 전단부(기판과 마주하여 유체가 분사되는 부분)에는 노즐부(512)를 통해 분사되는 유체의 분사량을 제어하는 밸브(527)가 구비될 수 있다. 밸브(527)는 제어부(530)의 펄스신호에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 제어부(530)에 의해 밸브(527)가 개방되면, 유체 공급부(520)를 통해 노즐부(512)로 공급된 유체는 기판(116)으로 분사될 수 있다. 그리고 제어부(530)에 의해 밸브(527)가 폐쇄되면, 유체 공급부(520)를 통해 노즐부(512)로 공급된 유체는 기판(116)으로 분사되지 못한다. 제어부(530)는 밸브(522)의 개폐를 제어하여 유체 공급부(520)에서 유체가 노즐부(512)로 공급되는 것을 제어할 수도 있고, 밸브(527)의 개폐를 제어하여 노즐부(512)에서 유체가 분사되는 것을 제어할 수도 있다. 노즐부(512)에는 흡입부(514)가 더 구비될 수 있다.
다른 실시 예로써, 노즐부(512) 내부에 밸브(528)가 구비될 수도 있다. 밸브(528)는 제어부(530)에 의해 개폐가 제어되며 기판(116)으로 분사되는 유체의 분사량을 조절할 수 있다. 아울러, 제어부(530)는 밸브(522)의 개폐를 제어하여 유체 공급부(520)에서 유체가 노즐부(512)로 공급되는 것을 제어할 수도 있다.
또 다른 실시 예로써, 노즐부(512)의 전단부 및 노즐부(512)의 내부에 밸브(527, 528)가 구비될 수 있다. 제어부(530)는 각각의 밸브(527, 528)의 개폐를 동일한 펄스신호로 제어할 수도 있고, 서로 다른 펄스신호로 제어할 수도 있다. 아울러, 제어부(530)는 밸브(522)의 개폐를 제어하여 유체 공급부(520)에서 유체가 노즐부(512)로 공급되는 것을 제어할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 펄스신호를 이용한 유체 분사 장치를 이용한 기판 세정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 기판 세정시스템은 노즐부(612)의 전단부 및 노즐부(612)의 내부에 밸브(627, 628)가 구비될 수 있다. 아울러, 다수 개의 유체 공급부(622, 624, 626)가 구비되고, 다수 개의 유체 공급부(622, 624, 626)에서 노즐부(612)로 공급되는 유체의 공급을 제어하기 위한 다수 개의 밸브(623, 625, 627)가 구비될 수 있다. 밸브들(622, 624, 626, 627, 628)은 제어부(630)에서 전달되는 펄스신호에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 제어부(630)는 각각의 밸브들(622, 624, 626, 627, 628)의 개폐를 동일한 펄스신호로 제어할 수도 있고, 서로 다른 펄스신호로 제어할 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (12)

  1. 유체를 기판으로 분사하는 노즐부;
    상기 노즐부로 유체를 공급하는 하나 이상의 유체 공급부; 및
    상기 유체 공급부로부터 상기 노즐부를 통해 분사되는 상기 유체의 공급경로상에 위치하는 적어도 하나 이상의 밸브를 포함하고,
    상기 밸브의 개폐에 대응하여, 상기 노즐부에서 상기 유체가 불연속적으로 분사되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    펄스신호를 생성하는 펄스신호 발생부; 및
    상기 펄스신호 발생부에서 생성된 상기 펄스신호에 따라 상기 밸브의 개폐를 제어하는 구동신호를 생성하는 구동신호 발생부를 포함하는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    펄스신호를 생성하는 펄스신호 발생부를 포함하고,
    상기 밸브는,
    상기 펄스신호 발생부에서 생성된 상기 펄스신호에 따라, 개방되거나 또는 폐쇄되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 제어부에 의해, 개방 및 폐쇄가 교대로 제어되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 제어부에 의해, 개방되는 시간 및 폐쇄되는 시간이 조절되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는,
    가열유체 공급부로부터 공급된 가열된 액체 또는 기체를 선택적으로 상기 유체에 포함시키는 제1 밸브;
    압축건조공기 공급부로부터 공급된 압축건조공기를 선택적으로 상기 유체에 포함시키는 제2 밸브; 및
    순수 공급부로부터 공급된 순수를 선택적으로 상기 유체에 포함시키는 제3밸브를 포함하고,
    상기 제1, 2 및 3 밸브 중 적어도 하나 이상은,
    개방 및 폐쇄가 제어되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  7. 제6항에 있어서.
    상기 유체는,
    가열된 액체, 기체, 순수 및 압축건조공기 중 적어도 하나 이상을 포함하는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체는,
    스팀을 포함하고,
    상기 노즐부를 통해 분사된 상기 스팀에 의해 상기 기판이 세정되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판으로 분사된 상기 유체의 일부 및 상기 기판에서 제거된 오염물중 적어도 하나 이상을 흡입하는 흡입부를 더 포함하는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 유체 공급부와 상기 노즐부 사이, 상기 노즐부의 전단부 및 상기 노즐부 내부 중 적어도 하나 이상의 위치에 구비되는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 노즐부에서 분사되는 상기 유체의 타력을 감지하는 타력 감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 타력 감지부에서 감지된 상기 유체의 타력을 이용하여 상기 밸브를 피드백 제어하는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 타력 감지부는,
    옵티컬 센서를 포함하는 펄스신호를 이용하는 유체 분사 장치.
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