전압 인가식 제전방식이 반도체나 디스플레이 산업에는 가장 많이 사용되고 있지만, 방전에 의한 주변 미세 먼지의 흡착 및 전극핀의 오염으로 불량 발생의 원인을 제공하므로, 주기적인 관리 비용이 발생하게 된다. 전극핀의 오염 문제는 코로나 방전으로 인하여, 주변 공기의 미세한 입자를 축적함으로 생성된다. Fuzz ball의 생성은 전극핀의 마모를 촉진 시키고, 또한 정전기 제거 장치의 성능을 저하시킨다. 오염물 제거 방법은 수동 브러쉬 및 자동 브러쉬를 이용하여 기계적인 세척 방법이 효과적이지만, 추가적인 기계부품이나 사용자의 관리를 요구한다. 일부의 경우에는 이미터에 축척된 오염물이 웨이퍼나 제품에 전이될 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 제전기의 외부로 돌출되는 전극핀을 없애고, 이온탱크 내부에 위치한 텡스텐 전극선을 이용하여 주위 기체 분자를 직접 이온화할 수 있는 청정 환경에 적합한 정전기 제거 장치를 개발하였다. 한국기계연구원에서 시험인증한 결과, 오염 입자는 평균 $0.7572particles/ft^3$이고, 제전 시간은 2초 이하 이며, 잔류 전위는 7.6V로 만족할 만한 결과를 얻었다.
전압 인가식 제전방식이 반도체나 디스플레이 산업에는 가장 많이 사용되고 있지만, 방전에 의한 주변 미세 먼지의 흡착 및 전극핀의 오염으로 불량 발생의 원인을 제공하므로, 주기적인 관리 비용이 발생하게 된다. 전극핀의 오염 문제는 코로나 방전으로 인하여, 주변 공기의 미세한 입자를 축적함으로 생성된다. Fuzz ball의 생성은 전극핀의 마모를 촉진 시키고, 또한 정전기 제거 장치의 성능을 저하시킨다. 오염물 제거 방법은 수동 브러쉬 및 자동 브러쉬를 이용하여 기계적인 세척 방법이 효과적이지만, 추가적인 기계부품이나 사용자의 관리를 요구한다. 일부의 경우에는 이미터에 축척된 오염물이 웨이퍼나 제품에 전이될 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 제전기의 외부로 돌출되는 전극핀을 없애고, 이온탱크 내부에 위치한 텡스텐 전극선을 이용하여 주위 기체 분자를 직접 이온화할 수 있는 청정 환경에 적합한 정전기 제거 장치를 개발하였다. 한국기계연구원에서 시험인증한 결과, 오염 입자는 평균 $0.7572particles/ft^3$이고, 제전 시간은 2초 이하 이며, 잔류 전위는 7.6V로 만족할 만한 결과를 얻었다.
Although the voltage-applied discharge method is most widely used in the semiconductor and display industries, periodic management costs are incurred because the method causes defects due to the absorption of ambient fine dust and causes emitter tip contamination due to the discharge. The emitter ti...
Although the voltage-applied discharge method is most widely used in the semiconductor and display industries, periodic management costs are incurred because the method causes defects due to the absorption of ambient fine dust and causes emitter tip contamination due to the discharge. The emitter tip contamination problem is caused by the accumulation of fine particles in ambient air due to the corona discharge of the ionizer. Fuzzy ball generation accelerates the wear of the emitter tip and deteriorates the performance of the ionizer. Although a mechanical cleaning method using a manual brush or an automatic brush is effective for contaminant removal, it requires management of additional mechanical parts by the user. In some cases, contaminants accumulated in the emitter may be transferred to the wafer or product. In order to solve this problem, we developed an ionizer for a clean environment that can remove the pencil-type emitter tip and directly ionize the surrounding gas molecules using the tungsten wire located inside the ion tank. As a result of testing and certification by the Korea Institute of Machinery and Materials, the average concentration was $0.7572particles/ft^3$, the decay time was less than two seconds, and the ion valance was 7.6 V, which is satisfactory.
Although the voltage-applied discharge method is most widely used in the semiconductor and display industries, periodic management costs are incurred because the method causes defects due to the absorption of ambient fine dust and causes emitter tip contamination due to the discharge. The emitter tip contamination problem is caused by the accumulation of fine particles in ambient air due to the corona discharge of the ionizer. Fuzzy ball generation accelerates the wear of the emitter tip and deteriorates the performance of the ionizer. Although a mechanical cleaning method using a manual brush or an automatic brush is effective for contaminant removal, it requires management of additional mechanical parts by the user. In some cases, contaminants accumulated in the emitter may be transferred to the wafer or product. In order to solve this problem, we developed an ionizer for a clean environment that can remove the pencil-type emitter tip and directly ionize the surrounding gas molecules using the tungsten wire located inside the ion tank. As a result of testing and certification by the Korea Institute of Machinery and Materials, the average concentration was $0.7572particles/ft^3$, the decay time was less than two seconds, and the ion valance was 7.6 V, which is satisfactory.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 기존 바(bar)형태의 정전기 제거장치의 외부로 돌출되는 전극핀을 없애고, 텡스텐 도체선을 이용하여 주위 기체 분자를 직접 이온화할 수 있는 청정 환경에 적합한 정전기 제거 장치를 개발하였다.
본 연구에서는 기존에 사용하고 있는 코로나 방전식 정전기 제거장치에서 발생하는 전극핀의 오염 문제를 해결하기 위한 청정환경용 정전기 제거 장치를 개발하는 것이었다.
제안 방법
코로나 방전을 이용하여 관내에서 양, 음이온을 생성하고, 발생된 이온은 관 노즐을 통과하여 외부 대상물에 도달하여 정전기를 제거하게 된다. 또한 이온 발생 장소에는 Cleaning Air가 입력되므로 전극선 오염에 영향을 최소화 시키도록 하였다.
기존의 Pulsed-AC 방식에서는 고전압 발생 장치의 출력 발생 주기는 60Hz를 넘지 못한다. 제안된 제전 장치에 적용한 Pulsed-AC는 고전압 발생 주기를 200~400Hz까지 적용할 수 있도록 설계하였다. 고전압 파형이 1ms이내에서 발생되고 소멸된다.
대상 데이터
이온탱크는 이온이 발생하는 영역에서는 Sus관, 고전압과 연결 및 공기 입력을 받기 위한 모듈은 Teflon 재질로 제작하였다.
TP 1, 2, 3은 제전기에서 아래쪽으로 150mm 지점, TP 4, 5, 6은 제전기의 아래쪽 위치이며, TP 7, 8, 9는 위쪽 150mm 위치이다. 측정 거리는 300mm, 600mm 이고, 공기압 입력은 0.05MPa, 0.1MPa, 0.2MPa으로 설정하여 계측하였다. 그림 10과 같이 각각의 TP(Test Point)에 따라 제작된 시제품의 성능을 계측하였다.
이론/모형
Trek 158 CPM(Charge Plate Monitor)을 이용하여, ESD STM 3.1-2000의 기준 계측 방법을 이용하여 각각의 위치에서 성능을 계측하였다. TP 1, 2, 3은 제전기에서 아래쪽으로 150mm 지점, TP 4, 5, 6은 제전기의 아래쪽 위치이며, TP 7, 8, 9는 위쪽 150mm 위치이다.
성능/효과
개발된 정전기 제거 장치의 가장 큰 장점은 외부로 돌출된 전극핀을 제거하고, 이온탱크 내부에 텡스텐 전극선을 사용하여 코로나 방전을 발생시켰고, 이로 인해 정전기 제거장치의 전극선의 오염을 최소화하는 결과를 얻었다.
이번 성능 계측에서는 고전압 발생 장치의 성능 저하가 없다고 가정하면, 이온 발생 전극의 오염이 제전시간의 영향을 미치는 큰 요인이라고 할 수 있다. 계측된 결과, 제전시간의 변화가 없다는 것은 이온탱크 내부에 위치한 전극선에는 오염이 거의 발생하지 않았다고 예상할 수 있다.
05MPa일 때 계측한 결과이다. 공기압 입력 크기에 따른 제전시간은 그 차이가 나타났으며, TP에 따른 차이는 그림처럼 제전기의 아래쪽 TP 4, 5, 6에서 성능이 우수하게 나타났다. 또한, 공기압 입력이 증가할수록, Decay Time의 성능 및 분포가 좋게 나왔다.
공기압 입력 크기에 따른 제전시간은 그 차이가 나타났으며, TP에 따른 차이는 그림처럼 제전기의 아래쪽 TP 4, 5, 6에서 성능이 우수하게 나타났다. 또한, 공기압 입력이 증가할수록, Decay Time의 성능 및 분포가 좋게 나왔다.
또한, 한국기계연구원에서 측정 및 시험인증(성적서:KIMM-15-0496)한 결과, 오염 입자는 평균 0.7572 Particles/ft3이고, 제전 시간은 2초로 만족할 만한 결과를 얻었다.
본 연구에서는 승압회로를 사용하지 않고, FET회로를 구성하여 기존의 Pulsed-AC 고압 장치보다 소형화하였다.
이온탱크 프레임 내부에 위치한 이온 발생 전극선은 외부 대기와 차단된 효과로 인하여 오염상태는 확실히 개선되었음을 알 수 있었다.
후속연구
따라서 정전기 제거장치가 사용되는 산업의 생산성 향상에 큰 효과를 기대할 수 있으며, 정전기 방지 대책의 관리 향상에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전압 인가식 제전장치의 장점은?
현재, 가장 널리 사용되어지는 전압 인가식 제전장치는 침상전극을 제전전극으로 이용하여 고전압을 인가하여 코로나 방전이 발생되면서 필요한 이온을 생성시켜 대전물체의 전하를 중화한다[1-3]. 이 방식은 제전능력이 우수하며, 기종이 다양하여 응용범위가 넓은 장점을지니고 있어 교류식, 교류 펄스식, 직류식, 직류 펄스식 제전기들이 제품화되어 사용되고 있다[4]. 그러나 다른 방식에 비해 습도에 의한 영향이 상대적으로 높으며, Gas 및 증기가 가연성 물질을 포함하는 위험 환경에서는 사용이 제한적이다.
반도체나 디스플레이 산업에 가장 많이 사용되는 정전기 제거 방식은?
전압 인가식 제전방식이 반도체나 디스플레이 산업에는 가장 많이 사용되고 있지만, 방전에 의한 주변 미세 먼지의 흡착 및 전극핀의 오염으로 불량 발생의 원인을 제공하므로, 주기적인 관리 비용이 발생하게 된다. 전극핀의 오염 문제는 코로나 방전으로 인하여, 주변 공기의 미세한 입자를 축적함으로 생성된다.
전압 인가식 제전방식의 단점은?
전압 인가식 제전방식이 반도체나 디스플레이 산업에는 가장 많이 사용되고 있지만, 방전에 의한 주변 미세 먼지의 흡착 및 전극핀의 오염으로 불량 발생의 원인을 제공하므로, 주기적인 관리 비용이 발생하게 된다. 전극핀의 오염 문제는 코로나 방전으로 인하여, 주변 공기의 미세한 입자를 축적함으로 생성된다.
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