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KR20180042525A - 이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법 Download PDF

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KR20180042525A
KR20180042525A KR1020160134754A KR20160134754A KR20180042525A KR 20180042525 A KR20180042525 A KR 20180042525A KR 1020160134754 A KR1020160134754 A KR 1020160134754A KR 20160134754 A KR20160134754 A KR 20160134754A KR 20180042525 A KR20180042525 A KR 20180042525A
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KR
South Korea
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carbon dioxide
discharge port
injection nozzle
cleaned
cleaning
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최우철
이기우
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주식회사 케이씨텍
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Publication date
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Abstract

본 발명은 이산화탄소를 세정대상물에 분사하기 전에 분사노즐의 토출구 주변을 포화시킴으로써 세정효율을 향상시킬 수 있는 이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명의 세정장치는, 세정대상물 상에 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 분사하기 위한 토출구가 구비된 분사노즐; 상기 세정대상물이 상부에 안착되는 세정스테이지; 상기 세정스테이지에 안착된 세정대상물에 이산화탄소를 분사하기 전에 상기 분사노즐에서 미리 이산화탄소를 분사하기 위한 더미영역; 상기 세정스테이지와 더미영역 중 어느 하나의 상부에 상기 분사노즐이 위치하도록 하기 위해, 상기 세정스테이지와 더미영역을 이동시키거나 상기 분사노즐을 이동시키는 이송부;를 포함한다.

Description

이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법{CLEANING APPARATUS AND METHOD USING CO2}
본 발명은 이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소의 분사를 이용하여 세정대상물을 세정하는 경우 세정 대상물의 손상을 방지하고, 세정 효율을 향상시킬 수 있는 세정장치 및 세정방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중 OLED와 같은 유기 발광 디스플레이 장치(유기발광다이오드)는 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지므로, 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
일반적으로 유기발광다이오드는 고효율의 발광을 위해 각각의 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등의 중간층이 추가 삽입된다. 여기에서, 발광층 및 중간층 등의 유기박막의 미세 패턴은 증착공정으로 형성될 수 있다. 증착공정으로 유기발광다이오드를 제작하기 위해서는, 유기 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.
유기물 증착 장치는, 진공 챔버의 하부에 적색(R), 녹색(G)과 청색(B)의 발광 유기물질과 이를 저장하는 증착물질 용기 및 가열장치 등을 갖는 증착 소스가 마련되고, 그 위에 증착 대상인 기판이 위치한다.
상기 기판의 하부에는 증착 패턴을 가지는 금속재질의 마스크(mask)가 위치한다.
증착 소스들에는 적색, 녹색 및 청색의 발광 유기물질이 저장된다. 증착 소스는 증착시 소정의 온도로 가열되어 유기물질을 증발시킨다. 마스크는 기판 상에 일정한 패턴으로 유기물질이 증착되도록 하는 역할을 하게 된다. 이를 위하여 마스크에는 일정한 패턴으로 다수의 구멍이 형성되어 있다. 이 같은 구멍들은 증착 소스로부터 증기상태로 공급되는 유기물질을 선택적으로 통과시켜 기판에 증착되도록 한다.
최근에는 고해상도를 구현하기 위하여 구멍이 매우 촘촘하게 뚫린 메탈 마스크를 사용하여 유기물질을 증착하는 공법인 파인 메탈 마스크(FMM; FINE METAL MASK) 증착공법이 알려져 있다.
상기한 증착 공정에서는 유기물질이 마스크의 구멍을 통과하여 기판에 증착될 뿐만 아니라, 마스크의 표면에도 일부가 증착된다. 마스크 표면에 잔존하는 유기물은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있으므로, 상기 유기물질을 제거하기 위하여 증착 공정이 완료된 후 마스크를 세정하는 공정이 수행된다.
이러한 마스크를 세정하는 방법으로는, 처리 방식에 따라 크게 건식(Dry) 세정방식과 습식(Wet) 세정방식 및 이들을 혼합하여 세정하는 방식이 알려져 있다.
상기한 건식 세정방식의 하나인 이산화탄소를 이용한 세정방식은, 노즐을 통해 공급된 액체 이산화탄소를 단열 팽창시켜 고체 이산화탄소인 드라이아이스로 상변화시키고, 그 고체 이산화탄소를 세정대상물의 표면에 분사하여 그 고체 이산화탄소와 이물질의 충돌 및 고체 이산화탄소가 기체로 상변화되면서 발생하는 부피의 증가에 의해 이물질을 세정하는 방식이다.
상기한 건식 세정장치를 이용하여 마스크를 세정하게 되면 노즐에서 분사된 이산화탄소가 고체로 상변화하면서 마스크 표면에 충돌되므로, 분사에 의한 타력에 의해 마스크 표면에 자국이 생기는 문제점이 있다.
따라서 마스크에 분사되는 이산화탄소의 고체 입자를 매우 미세하게 할 필요가 있는데, 분사노즐에 복수의 미세 구멍을 형성하고, 그 미세 구멍을 통해 이산화탄소를 미립화시켜 분사하는 것으로 구성할 수 있다. 그러나 미세 구멍 간에 피치(pitch)를 줄이지 못할 경우 균일도에 문제가 발생할 수 있고, 미세 구멍을 가공하는 작업이 매우 어려운 문제점이 있다.
또한, 극저온의 이산화탄소가 분사노즐의 토출구를 통해 토출될 때 상온의 분위기에 직접 토출되면 이산화탄소 고체 입자의 생성이 원활하지 못해 세정효율이 떨어지는 문제점이 있다.
상술한 세정장치가 나타난 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2003-0037170호 "세정용 이산화탄소 노즐"이 공개되어 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이산화탄소를 세정대상물에 분사하기 전에 분사노즐의 토출구 주변을 포화시킴으로써 세정효율을 향상시킬 수 있는 이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 이산화탄소를 세정대상물에 분사하기 전에 이산화탄소에 의한 충격량을 미리 감지함으로써 분사균일도를 향상시킬 수 있는 이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법을 제공하고자 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 이산화탄소의 분사에 의한 충격량이 적절한지 미리 확인함으로써 세정대상물에 과도한 타력이 작용하여 세정대상물에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이산화탄소를 이용한 세정장치를 제공하고자 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 분사노즐에서 분사되는 이산화탄소의 고체 입자를 미립화시켜 세정대상물에 가해지는 손상을 최소화하고, 이산화탄소 분사시 압력차를 최대로 구현할 수 있으며, 분사노즐에서 이산화탄소가 분사되는 위치에 따른 편차를 최소화시켜 이산화탄소의 분사 균일도를 향상시킬 수 있는 이산화탄소를 이용한 세정장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이산화탄소를 이용한 세정장치는, 세정대상물 상에 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 분사하기 위한 토출구가 구비된 분사노즐; 상기 세정대상물이 상부에 안착되는 세정스테이지; 상기 세정스테이지에 안착된 세정대상물에 이산화탄소를 분사하기 전에 상기 분사노즐에서 미리 이산화탄소를 분사하기 위한 더미영역; 상기 세정스테이지와 더미영역 중 어느 하나의 상부에 상기 분사노즐이 위치하도록 하기 위해, 상기 세정스테이지와 더미영역을 이동시키거나 상기 분사노즐을 이동시키는 이송부;를 포함한다.
상기 더미영역은 상기 세정스테이지의 일측에 동일한 높이로 구비된 더미스테이지일 수 있다.
상기 더미영역에는 분사되는 이산화탄소에 의한 충격량을 감지하기 위한 충격량감지센서가 구비될 수 있다.
상기 토출구는 슬릿 형상으로 이루어지고, 상기 토출구에서 분사되는 이산화탄소는 미세 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 분사되는 것일 수 있다.
상기 분사노즐의 내부에는 상기 토출구에 연결되도록 미세관 형상으로 이루어진 연결유로가 복수 개 형성된 것일 수 있다.
상기 연결유로와 토출구 사이에는 상기 연결유로를 통과한 이산화탄소의 고체 입자가 생성되는 공간인 유도부가 형성될 수 있다.
상기 연결유로의 내경은 100 내지 300㎛일 수 있다.
상기 토출구에서 분사된 후 고체로 상변화된 이산화탄소의 입자크기는 0.1 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 이산화탄소를 이용한 세정방법은, a) 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 분사노즐의 토출구를 통해 더미영역에 분사하는 단계; b) 상기 분사노즐에서 세정스테이지에 안착된 세정대상물에 이산화탄소를 분사하기 위해, 상기 분사노즐 또는 세정스테이지를 이동시키는 단계; c) 상기 분사노즐의 토출구를 통해 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 상기 세정대상물 상에 분사하여 세정하는 단계;를 포함한다.
상기 a)단계에서 설정시간 동안 상기 더미영역에 이산화탄소를 분사하는 것일 수 있다.
상기 a)단계에서 상기 토출구의 주변 온도가 설정된 온도가 될 때까지 분사하는 것일 수 있다.
상기 a)단계에서 상기 더미영역에 분사되는 이산화탄소에 의한 충격량을 충격량감지센서를 이용하여 감지하고, 제어부에서는 상기 감지된 충격량이 적절한지 여부를 판단하는 것일 수 있다.
상기 충격량감지센서는 상기 분사노즐의 폭방향 위치에 따라 이산화탄소에 의한 복수의 충격량을 감지하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 이산화탄소를 세정대상물에 분사하기 전에 더미영역에서 미리 이산화탄소를 분사시킴으로써 분사노즐의 토출구 주변을 포화시킨 상태에서 세정대상물의 세정이 이루어지도록 하여 세정효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 세정대상물에 이산화탄소를 분사하기 전에 분사노즐에서 분사되는 이산화탄소의 충격량을 미리 측정하여 이산화탄소의 분사에 의한 충격량이 적절한지 여부를 미리 확인함으로써 세정대상물에 과도한 타력이 작용하여 세정대상물에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 세정노즐의 폭방향을 따라 이산화탄소의 충격량이 균일한지 여부를 확인할 수 있어 분사균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 분사노즐에 의해 분사되는 이산화탄소의 고체 입자를 미립화시켜 이산화탄소가 분사되는 세정대상물의 표면에 타력에 의한 기판 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 슬릿(slit) 타입의 분사노즐을 사용함으로써 이산화탄소의 분사 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 토출구의 전단에 복수의 튜브로 이루어진 연결유로를 구비하고, 상기 복수의 튜브 사이의 거리를 최소화하고, 토출 전후의 압력 차이를 크게 하여 다량의 이산화탄소 고체 입자를 미립화시켜 세정효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이산화탄소가 분사되는 분사부 주위에 결빙방지용 기체를 공급함으로써 토출구 주위와 이산화탄소가 분사되는 세정대상물 상에 스노우(snow)가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
또한, 분사노즐의 토출구 외측 표면에는 소수성 표면 처리를 함으로써 분사노즐의 토출구에서 이산화탄소가 토출될 때 결빙된 입자가 토출구의 표면에 착빙되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 분사노즐이 적용된 세정장치를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 분사노즐이 적용된 세정장치를 보여주는 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 분사노즐을 보여주는 단면도
도 4는 도 3의 A-A 단면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 세정방법을 보여주는 흐름도
이하 본 발명 이산화탄소를 이용한 세정장치 및 세정방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 분사노즐이 적용된 세정장치를 보여주는 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 분사노즐이 적용된 세정장치를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 분사노즐을 이용하여 세정이 이루어지는 세정 대상물은 OLED 증착용 마스크가 될 수도 있고, 대면적 기판이 될 수도 있다.
대면적 기판의 경우 하나의 공정을 완료하고, 다음 공정으로 이동하는 도중에 이물질이 기판에 묻을 수 있는데, 이 경우 다음 공정을 수행하기 전에 세정공정이 필요하다.
OLED 증착용 마스크나 대면적 기판의 경우 넓이에 비해 두께가 매우 얇아, 이산화탄소를 분사할 경우 기판 또는 마스크 표면에 손상이 발생할 수 있다. 특히 OLED 증착용 마스크 중 파인메탈마스크(FMM; FINE METAL MASK)는 기판에 Red, Green, Blue 유기물 재료를 증착시키기 위한 서브픽셀에 대응하는 미세 구멍이 마스크에 구성되어야 한다. 고해상도를 구현하기 위해서는 이러한 미세 구멍의 크기는 작아지고, 구멍 간의 간격은 좁아지게 된다.
따라서 이러한 미세 구멍을 갖는 마스크에 잔존하는 유기물질을 세정하기 위해서는 세정대상물에 분사되는 CO2의 입자를 미세하게 하는 것이 필요하다.
본 발명에 의한 이산화탄소 분사노즐이 적용된 세정장치는, 세정대상물(M) 상에 고체입자를 포함하는 스노우(snow) 상태의 이산화탄소(CO2)를 분사하기 위한 분사노즐(100), 상기 세정대상물(M)이 상부에 안착되는 세정스테이지(200), 상기 세정스테이지(200)의 일측에 구비되어 세정대상물(M)에 이산화탄소를 분사하기 전에 미리 이산화탄소를 분사하기 위한 더미스테이지(220), 상기 분사노즐(100)과 세정스테이지(200) 및 더미스테이지(220)가 내부에 구비되는 챔버(300), 상기 분사노즐(100)을 통해 상기 이산화탄소의 분사를 제어하여 상기 세정대상물의 표면에 잔존하는 이물질을 세정하는 제어부(미도시)로 이루어진다.
상기 분사노즐(100)의 하단부에는 이산화탄소가 배출되는 토출구(110)가 형성되어 있다.
세정대상물(M)이 OLED 증착용 마스크인 경우 유기물질의 증착을 위한 미세 구멍 주변에 잔존하는 유기물을 포함하는 이물질을 고체입자를 포함하는 스노우(snow) 상태의 이산화탄소를 이용하여 세정하게 된다.
상기 미세 구멍은 고해상도를 구현하기 위해 크기가 매우 작게 되어 있어, 토출구(110)를 통해 분사되는 이산화탄소 입자도 상기 미세 구멍의 세정이 이루어질 수 있도록 미세 구멍보다 크기가 작은 미세 크기로 분사되어야 한다.
세정대상물(M)이 OLED 증착용 마스크 또는 대면적 기판인 경우에는 이산화탄소가 분사되는 기판의 표면에 분사되는 힘(타력)에 의한 자국이 생기지 않도록 하는 것이 필요하다. 따라서 토출구(110)를 통해 분사되는 이산화탄소의 입자가 작을수록 기판 손상을 줄일 수 있다.
OLED 증착용 마스크나 대면적 기판은 두께가 매우 얇은 박판으로 이루어져 있어, 분사노즐(100)에서 토출 압력, 토출되는 드라이아이스의 입자 크기에 따라 손상(damage)이 발생할 수 있고, 패턴이 미세화됨에 따라 그 두께는 계속 얇아지는 추세이다.
이러한 세정대상물(M)을 효과적으로 세정하기 위해서는 분사노즐(100)의 토출구(110)가 분사노즐(100)의 폭방향(Y)으로 길게 형성된 슬릿(slit) 타입인 것이 바람직하다.
즉, 서로 대향하는 두 블록(101,102) 사이에 갭(gap)이 형성되고, 상기 갭의 하단부에 형성된 토출구(110)는 분사노즐(100)의 길이방향(Y)을 따라 길게 형성된 슬릿(slit) 형상으로 되어 있다. 이와 같이 슬릿(slit) 타입의 분사노즐(100)을 사용하게 되면 분사 균일도를 향상시킬 수 있다.
이산화탄소는 이산화탄소공급부(미도시)에서 분사노즐(100) 내부로 고압 액체 상태로 공급된다. 고압 액체 상태의 이산화탄소는 토출구(110)에서 대기압 또는 진공 상태인 챔버(300) 내부공간의 세정대상물(M) 상면에 분사된다.
액체 상태의 이산화탄소가 분사되면 단열팽창에 의해 온도가 매우 낮아져 드라이아이스 입자가 생성되고, 드라이아이스 입자는 세정대상물(M)의 표면에 충돌하여 이물질을 제거하게 된다. 세정대상물(M)의 표면에 충돌하여 이물질을 제거한 이산화탄소는 기체로 승화되어 세정대상물(M)의 표면에 잔존하지 않게 된다.
세정대상물(M)의 세정공정은 분사노즐(100)을 이송시키면서 세정할 수도 있고, 세정대상물(M)을 이송시키면서 세정할 수도 있다. 도 1에서는 세정대상물(M)을 세정스테이지(200) 상부에 고정시킨 상태에서 분사노즐(100)을 이송시키면서 세정하는 경우를 예시하였다.
상기 분사노즐(100)을 이송방향(X)으로 이송시키기 위해 이송부(400)가 분사노즐(100)의 양측부에 구비될 수 있다. 상기 이송부(400)는 일례로 가이드레일(미도시)을 따라 이송되는 구조일 수 있다.
상기 더미스테이지(220)는 세정스테이지(200)의 일측에 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 더미스테이지(220)와 세정스테이지(200)는 동일한 높이로 구비될 수 있다. 상기 더미스테이지(220)의 상부에 이산화탄소가 분사되는 영역을 더미영역으로 정의한다. 상기 더미스테이지(220)는 세정스테이지(200)의 일측에 연결되도록 구성하였으나, 연결되지 않은 분리된 구조로 구성할 수도 있다.
상기 분사노즐(100)은 상기 이송부(400)에 의해 더미스테이지(220)와 세정스테이지(200) 사이를 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 분사노즐(100)에서 이산화탄소를 분사하는 경우 토출구(110) 주변의 온도가 포화(saturation) 상태가 되도록 온도를 하강시킨 후 토출구(110)를 통해 이산화탄소를 분사하게 되면 이산화탄소 고체 입자의 생성이 원활해져 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서 세정대상물(M)에서 분사하기 전에 미리 저온의 이산화탄소를 더미영역에 분사함으로써 토출구(110) 주변의 온도를 하강시킨다.
상기 더미영역(220)에는 분사되는 이산화탄소에 의한 충격량을 감지하기 위한 충격량감지센서(230)가 구비될 수 있다. 상기 충격량감지센서(230)는 로드셀(load cell)로 이루어질 수 있고, 상기 로드셀이 분사노즐(100)의 폭방향(Y)을 따라 복수 개 구비될 수 있다. 제어부에서는 상기 충격량감지센서(230)에서 감지된 충격량이 적절한지 여부를 판단한다.
상기 토출구(110)를 통해 분사되는 이산화탄소의 토출압력은 50-60bar 정도이다. 또한, 상기 분사노즐(100)에서 분사된 이산화탄소의 입자 크기는 0.1 내지 100㎛의 크기로 미립화되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 분사노즐(100) 내부에서는 밀폐성이 확보된 상태로 토출구(110)로 공급되어야 하고, 다량의 이산화탄소 고체 입자를 생성하기 위해서는 토출 전후의 압력 차이를 크게 해야 한다.
상기 토출구(110)를 통한 토출 전후의 압력차이를 크게 하기 위해서는 분사노즐(100) 내부에서 이산화탄소가 통과하는 통로를 매우 좁게 형성해야 하는데, 상기 토출구(110)의 간격만을 좁히는 것은 한계가 있다. 따라서 토출 전후의 압력 차이를 크게 하기 위한 일례로서 도 3에 도시된 실시예에 대해 설명한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 배출공간부(120)와 토출구(110) 사이에 미세관 형상으로 이루어진 연결유로(130)가 구비되어 있다.
상기 배출공간부(120)는 이산화탄소 유입구(140)를 통해 유입된 액체 이산화탄소가 일시 저장되는 공간으로서 분사노즐(100)의 길이방향(Y)으로 형성되어 있다.
상기 연결유로(130)는 미세 드라이아이스 입자를 생성하기 위해 매우 작은 직경으로 이루어진 관 형상으로 이루어진 것으로서, 복수 개가 일정 간격 이격되어 구비된다. 상기 연결유로(130)의 상부는 배출공간부(120)에 연통하고, 하부는 토출구(110)에 연통한다.
상기 연결유로(130)는 스테인레스 또는 수지 재질의 튜브로 이루어질 수 있고, 그 내경은 100 내지 300㎛로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 연결유로(130)를 통과한 이산화탄소는 취합된 후 토출구(110)에서 배출된다.
이와 같이 미세관 형상의 연결유로(130)를 구비하면, 액체의 이산화탄소가 연결유로(130)를 통과하는 과정에서 고압이 형성되고, 고압이 형성된 액체 이산화탄소가 토출구(110)를 통해 토출되면 큰 압력차이로 인해 스노우(snow) 상태의 미세 드라이아이스 입자가 다량 생성된다.
상기 연결유로(130)와 토출구(110) 사이에는 유도부(115)가 형성되어 있다. 상기 유도부(115)는 연결유로(130)의 하단부에서 토출구(110) 사이의 공간이다. 상기 유로홀(131)을 통과한 이산화탄소의 고체 입자 크기는 상기 유도부(115)의 길이에 의존한다.
즉, 유도부(115)의 길이가 너무 짧으면 이산화탄소의 고체화가 어렵고, 유도부(115)의 길이가 너무 길면 유도부(115) 내부에서 이산화탄소 고체 입자의 크기가 너무 커지므로, 이산화탄소의 입자 크기가 0.1 내지 100㎛의 범위 이내가 되도록 유도부(115)의 길이를 설정할 수 있다.
한편, 토출구(110) 주변에 있는 공기 중의 수분이 응결되면, 그 응결된 수분은 분사노즐(100)의 토출구(110) 표면에도 착빙이 될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 분사노즐(100)의 토출구(110) 외측 표면은 소수성 표면 처리가 이루어질 수 있다.
소수성 표면처리는, 불소기, 메틸기 및 염소기 중 적어도 어느 하나를 포함한 가스를 진공 챔버 내부에 유입시키고, 플라즈마를 발생시켜 피처리물의 표면에 소수성 처리를 하는 것으로 구성할 수 있다. 이와 같이 소수성 표면 처리를 하게 되면, 분사노즐(100)의 토출구(110)에서 이산화탄소가 토출될 때 결빙된 입자가 토출구(110)의 표면에 착빙되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분사노즐(100)에는 이산화탄소가 분사되는 분사부 주위(즉, 토출구 주위)에 스노우(snow)가 쌓이는 것을 방지하기 위한 기체공급부(150)가 형성되어 있다.
상기 기체공급부(150)는 기체공급원(미도시)으로부터 공급된 결빙방지용 기체가 분사노즐(100)의 내부로 유입되는 기체유입구(151), 상기 기체유입구(151)를 통해 유입된 기체가 유동하는 기체유로(152,152), 상기 기체유로(153)의 단부에 형성되어 상기 토출구(110) 주위에 상기 기체를 배출하기 위한 기체배출구(154)로 이루어진다.
이 경우 상기 기체유로(152)는 토출구(110)를 사이에 두고 서로 대향하는 2개의 블록(101,102) 내부에 각각 형성될 수 있고, 각각의 제2기체유로(153)의 단부에 기체배출구(154)가 형성되어 있다.
상기 결빙방지용 기체로는 CDA(Clean Dry Air)가 사용될 수 있고, 상온 상태로 공급될 수 있다.
이와 같이 이산화탄소가 분사되는 분사부 주위에 결빙방지용 기체를 공급함으로써 토출구(110) 주위와 이산화탄소가 분사되는 세정대상물 상에 스노우(snow)가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 세정장치를 이용하여 세정하는 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 세정방법을 보여주는 흐름도이다.
초기 상태에서 분사노즐(100)은 더미스테이지(220)의 상부에 위치한다.
그 다음 단계 S1에서 분사노즐(100)의 토출구(110)를 통해 이산화탄소가 분사되고, 고체입자로 상변화된 이산화탄소는 더미스테이지(220) 상부의 더미영역에 분사된다.
이 경우 충격량감지센서(230)에서 더미영역에 분사되는 이산화탄소에 의한 충격량을 감지한다. 제어부에는 기준되는 충격량이 미리 입력되어 있고, 상기 감지된 충격량과 미리 입력된 기준 충격량을 비교한다. 비교결과 감지된 충격량이 적절한 충격량인지 판단한다.
또한, 복수의 충격량감지센서(230)에 의해 감지된 충격량은 분사노즐(100)의 폭방향(Y) 위치에 따라 서로 다른 값이 감지될 수 있다. 이와 같이 분사노즐(100)의 폭방향(Y) 위치에 따라 충격량이 상이하게 되면, 분사 균일도가 떨어지게 된다.
따라서 적절한 충격량이 아니거나 위치에 따른 충격량이 서로 상이한 경우, 그 감지된 충격량을 토대로 토출구(110)의 갭 조절 등의 조절작업을 통해 분사노즐(100)에서의 분사가 적절한 충격량이 되도록 하거나, 분사노즐(100)의 폭방향(Y)을 따라 균일하게 이루어지도록 조절할 수 있다.
단계 S2에서 더미영역에 이산화탄소를 분사하는 시간이 설정시간을 경과하거나 이산화탄소 분사에 의해 토출구(110) 주변의 온도가 설정온도에 도달했는지 여부를 판단한다.
세정대상물(M)에서 분사하기 전에 미리 저온의 이산화탄소를 더미영역에 분사하게 되면 토출구(110) 주변의 온도가 하강한다. 이 경우 토출구(110) 주변의 온도가 설정된 온도까지 하강하도록 이산화탄소를 분사하거나, 설정된 시간 동안 이산화탄소를 분사하도록 구성할 수 있다. 토출구(110) 주변의 온도가 영하 60℃인 경우 세정효율이 좋고, 영하 60℃까지 온도가 떨어지는데 대략 30초 정도가 소요된다. 따라서 토출구(110) 주변에 온도센서(미도시)를 구비하여 온도를 측정하거나, 타이머(미도시)를 구비하여 이산화탄소 분사 시간을 측정하는 것으로 구성할 수 있다.
그 다음 단계 S3에서 분사노즐(100)이 더미영역에 인접한 세정스테이지(200)의 상부에 위치하도록 한다.
이 경우 분사노즐(100)을 이동시키도록 구성할 수도 있고, 분사노즐(100)을 고정한 상태에서 더미스테이지(220)와 세정스테이지(200)를 이동시켜 세정스테이지(200)가 분사노즐(100)의 하부에 위치하도록 구성할 수도 있다.
그 후 단계 S4에서 분사노즐(100)의 토출구(110)를 통해 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 세정스테이지(200)에 안착된 세정대상물(M) 상에 분사하여 세정공정을 수행한다.
이와 같이 이산화탄소를 세정대상물(M)에 분사하기 전에 더미영역에서 미리 이산화탄소를 분사시킴으로써 분사노즐(100)의 토출구(110) 주변을 포화시킨 상태에서 세정대상물(M)의 세정이 이루어지도록 하여 세정효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 분사노즐 101 : 제1블록
102 : 제2블록 110 : 토출구
115 : 유도부 120 : 배출공간부
130 : 연결유로 140 : 이산화탄소 유입구
150 : 기체공급부 151 : 기체유입구
152 : 제1기체유로 153 : 제2기체유로
154 : 기체배출구 200 : 세정스테이지
220 : 더미스테이지 230 : 충격량감지센서
300 : 챔버 400 : 이송부

Claims (13)

  1. 세정대상물 상에 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 분사하기 위한 토출구가 구비된 분사노즐;
    상기 세정대상물이 상부에 안착되는 세정스테이지;
    상기 세정스테이지에 안착된 세정대상물에 이산화탄소를 분사하기 전에 상기 분사노즐에서 미리 이산화탄소를 분사하기 위한 더미영역;
    상기 세정스테이지와 더미영역 중 어느 하나의 상부에 상기 분사노즐이 위치하도록 하기 위해, 상기 세정스테이지와 더미영역을 이동시키거나 상기 분사노즐을 이동시키는 이송부;
    를 포함하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더미영역은 상기 세정스테이지의 일측에 동일한 높이로 구비된 더미스테이지인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 더미영역에는 분사되는 이산화탄소에 의한 충격량을 감지하기 위한 충격량감지센서가 구비된 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토출구는 슬릿 형상으로 이루어지고, 상기 토출구에서 분사되는 이산화탄소는 미세 고체입자를 포함하는 스노우 상태로 분사되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분사노즐의 내부에는 상기 토출구에 연결되도록 미세관 형상으로 이루어진 연결유로가 복수 개 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결유로와 토출구 사이에는 상기 연결유로를 통과한 이산화탄소의 고체 입자가 생성되는 공간인 유도부가 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연결유로의 내경은 100 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  8. 제4항에 있어서,
    상기 토출구에서 분사된 후 고체로 상변화된 이산화탄소의 입자크기는 0.1 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정장치
  9. a) 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 분사노즐의 토출구를 통해 더미영역에 분사하는 단계;
    b) 상기 분사노즐에서 세정스테이지에 안착된 세정대상물에 이산화탄소를 분사하기 위해, 상기 분사노즐 또는 세정스테이지를 이동시키는 단계;
    c) 상기 분사노즐의 토출구를 통해 고체입자를 포함하는 이산화탄소를 상기 세정대상물 상에 분사하여 세정하는 단계;
    를 포함하는 이산화탄소를 이용한 세정방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 a)단계에서 설정시간 동안 상기 더미영역에 이산화탄소를 분사하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정방법
  11. 제9항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 토출구의 주변 온도가 설정된 온도가 될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정방법
  12. 제9항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 더미영역에 분사되는 이산화탄소에 의한 충격량을 충격량감지센서를 이용하여 감지하고, 제어부에서는 상기 감지된 충격량이 적절한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정방법
  13. 제12항에 있어서,
    상기 충격량감지센서는 상기 분사노즐의 폭방향 위치에 따라 이산화탄소에 의한 복수의 충격량을 감지하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 세정방법
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