KR101881382B1 - 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 슬러리 공급 장치는, 슬러리(slurry) 또는 탈이온수(deionized water, DIW)를 분출하는 노즐; 상기 노즐로부터 공급된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 수용하는 수용부; 및 상기 노즐과 상기 수용부의 오프닝 사이에 배치되어 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수가 상기 노즐로부터 상기 수용부로 공급되는 경로를 제공하고, 상기 수용부의 오프닝에서 노출된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 밀폐시키는 부동 블록(floating block); 을 포함하며, 상기 부동 블록은 상기 수용부에 담긴 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수의 수면에 떠서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수와 함께 상하로 움직일 수 있다.

Description

슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치{Apparatus for supplying slurry and polishing apparatus including the same}
실시 예는 연마 장치에 관한 것으로, 상세하게 슬러리 공급 장치를 포함하는 연마 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 장치는 반도체 기판(웨이퍼)에 증착, 포토리소그래피(photolithography), 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 웨이퍼를 제조할 수 있다.
반도체 소자의 고집적화로 인해 반도체 웨이퍼 제조 공정 중 래핑(Lapping) 공정이나 화학기계적 양면 연마(Double Side Polishing, DSP) 공정 시 웨이퍼에 가해지는 스크래치나 결함이 반도체 제조 공정에서 소자의 수율 및 생산성에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자 중의 하나로 인식되어 가고 있다.
특히, 대구경화 된 웨이퍼(예, 300 ㎜ 직경의 웨이퍼)를 사용하는 최근의 반도체 소자의 제조 공정의 경우 웨이퍼, 래핑 정반, 연마 헤드 및 연마 패드 등도 역시 대형화, 정밀화되어 가고 있는 추세이다.
기존의 래핑 공정이나 양면 연마 공정의 경우 슬러리가 이용될 수 있다. 기존의 슬러리 공급 장치의 경우 노즐로부터 슬러리가 공급되는 과정에서, 분진이나 금속 등의 오염 물질이 슬러리에 부착되어 상정반 내부 슬러리 관에 점착되거나 연마 대상물이 오염될 수도 있고 스크래치 등의 상처를 받을 수도 있는 문제점이 있다
또한, 외부로부터 오염 물질 등의 이물질이 슬러리 공급 장치로 유입되는 문제와 함께, 슬러리 공급 장치 내부에서 고착화된 슬러리 알갱이에 의한 이물질 발생도 문제될 수 있다.
따라서, 외부의 이물질 유입을 방지하고, 내부에서 발생할 수 있는 고착화된 슬러리의 생성을 억제할 수 있는 슬러리 공급 방법이 필요하다.
일 실시예는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 일 실시예의 목적은 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예는 슬러리 공급 장치에 담긴 슬러리를 밀폐시킴으로써, 외부로부터 이물질 유입을 막고 슬러리가 말라 고착되는 문제점을 막을 수 있는 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치를 제공할 수 있다.
실시예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 일 실시예에 따른 슬러리 공급 장치는, 슬러리(slurry) 또는 탈이온수(deionized water, DIW)를 분출하는 노즐; 상기 노즐로부터 공급된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 수용하는 수용부; 및 상기 노즐과 상기 수용부의 오프닝 사이에 배치되어 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수가 상기 노즐로부터 상기 수용부로 공급되는 경로를 제공하고, 상기 수용부의 오프닝에서 노출된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 밀폐시키는 부동 블록(floating block); 을 포함하며, 상기 부동 블록은 상기 수용부에 담긴 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수의 수면에 떠서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수와 함께 상하로 움직일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 부동 블록은, 상기 노즐의 출구와 연결되는 일단을 갖고, 상기 경로를 제공하는 공급 호스; 및 상기 오프닝에서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수의 수면에 떠서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 덮는 부동 덮개(floating cover); 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 부동 덮개는 상기 공급 호스의 타단에 끼워 결합될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 공급 호스는, 상기 부동 덮개가 상하로 움직임에 따라 곧게 펴지거나 휘어지며, 곧게 펴지거나 휘어지기에 충분한 길이를 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 공급 호스의 상기 일단부터 상기 타단까지의 길이는, 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수의 상하 최대 유동 거리와 상기 노즐로부터 상기 부동 덮개 간의 최소 이격 거리를 범위로 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 부동 블록의 상하 움직임에 따라 함께 이동하여 상기 수용부의 내벽의 상기 슬러리를 떼어내는 긁개;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 긁개는, 상기 부동 덮개의 가장자리에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 긁개는, 상기 수용부의 안쪽 벽면에 밀착되어 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 긁개는, 고무, 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중 어느 하나를 재료로 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 긁개는, 상기 부동 덮개와 분해 또는 결합되는 체결부;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 체결부는 열고 닫히는 탭(tap), 핀(pin) 또는 홈 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 수용부에 담긴 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수가 토출되는 적어도 하나의 슬러리 홀(hole); 을 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 연마 장치는, 연마 대상물의 상면과 저면을 각각 연마하는 상정반 및 하정반; 상기 상정반 및 상기 하정반을 각각 회전시키는 상 및 하 구동 유닛; 및 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 슬러리 공급 장치를 포함하는 할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 슬러리 공급 장치로부터 상기 상정반으로 상기 슬러리 또는 탈이온수를 공급하는 접속 파이프; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 슬러리 공급 장치의 회전 속도는 상기 상정반의 회전 속도에 대응될 수 있다.
실시예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 연마 장치에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 일 실시예는 슬러리를 밀폐시킴으로써 슬러리가 외부 오염 물질에 의해 오염되는 것을 막을 수 있고, 유기물 또는 금속에 의한 웨이퍼 자체의 오염을 막을 수 있다.
둘째, 일 실시예는 슬러리에 대한 공기 접촉을 막아 슬러리의 고착을 방지할 수 있다.
셋째, 일 실시예는 고착화된 슬러리 알갱이에 의한 웨이퍼 연마 시 발생될 수 있는 웨이퍼의 스크레치 등과 같은 결함 및 손상을 막을 수 있어, LLS(Localized Light Scatter)의 수준이 개선될 수 있다.
넷째, 일 실시예는 연마 장치의 회전에 따라 발생되는 원심력 등에 힘에 의해 슬러리 공급 장치에 담긴 슬러리가 슬러리 공급 장치 밖으로 넘치는 현상을 막을 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 연마 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 2c는 이전 슬러리 공급 장치에서 발생될 수 있는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100)의 평면도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 슬러리 공급 장치(100)에서 슬러리를 밀폐시키는 부동 블록(130)를 제거한 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 부동 블록(130)의 일 실시 예의 평면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100A)의 분해 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100B)의 결합 단면도를 각각 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 부동 블록의 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
도 9는 부동 블록에 포함되는 공급 호스를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 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.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
실시 예에 의한 슬러리 공급 장치를 포함하는 연마 장치의 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 의한 연마 장치(1000)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연마 장치(1000)는 캐리어(C), 슬러리 공급 장치(100), 서로 반대 방향으로 회전하는 상정반(또는, 상부 연마판)(1002)과 하정반(또는, 하부 연마판)(1004), 내부 기어(internal gear)(1006), 케이싱(casing)(1008), 플레이트(1010), 접속 파이프(1016), 유량 밸브(1020, 1022), 접속 튜브(1030), 슬러리 관통 홀(1032), 썬 기어(sun gear)(1040), 맞물림 부재(engaging members)(1041, 1042), 구동 샤프트(drive shaft)(1050), 하부 홀더(1060), 베이스(1070), 제1 및 제2 회전 샤프트(rotary shaft)(1080, 1090)를 포함할 수 있다.
캐리어(C)는 상정반(1002)과 하정반(1004) 사이에 배치되고, 썬 기어(1040) 및 내부 기어(1006)와 맞물리는 기어(미도시)는 각 캐리어(C)의 외부 에지(edge)를 따라 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통해 캐리어(C)는 그들 고유의 축 주변을 회전하면서 내부 기어(1006)를 따라 선회(orbit)할 수 있다.
연마 장치(1000)는 상정반(1002)과 하정반(1004)을 회전시킴으로써, 캐리어(C)의 관통홀에 각각 지지된 연마 대상물 예를 들어 웨이퍼(W)의 상면과 저면은 상정반(1002)과 하정반(1004)에 의해 연마될 수 있다.
하정반(1004)은 하부 홀더(1060)에 의해 지지되고, 하부 홀더(1060)는 베이스(1070)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 하부 홀더(1060)는 제1 회전 샤프트(1080)에 의해 회전되고, 그 결과 하정반(1004)이 회전할 수 있다. 상정반(1002)은 구동 샤프트(1050) 및 맞물림 부재(1041, 1042)에 의해 회전될 수 있다. 여기서, 구동 샤프트(1050) 및 맞물림 부재(1041, 1042)는 상정반(1002)을 회전시키는 구동 유닛에 해당한다.
썬기어(1040)는 제2 회전 샤프트(1090)에 의해 회전될 수 있다. 케이싱(1008)은 내부 기어(1006)를 지지할 수 있다. 상정반(1002) 위에 플레이트(1010)가 마련되고, 슬러리 공급 장치(100)가 플레이트(1010)에 제공되며, 슬러리 공급 장치(100)에 접속 파이프(1016) 및 접속 튜브(1030)가 연결되어 슬러리 공급 장치(100)가 상정반(1002)에 형성된 슬러리 관통 홀(1032)을 통하게 된다. 또한, 유량을 제어하기 위한 유량 밸브(1020, 1022)가 접속 튜브(1030)에 각각 마련될 수 있다.
여기서, 슬러리 공급 장치(100-1, 100-2) 각각을 통칭하여 슬러리 공급 장치(100)로 지칭할 수 있다. 슬러리 공급 장치(100)로부터 토출되는 슬러리는 접속 파이프(1016)를 통해 웨이퍼(W)가 연마되는 영역으로 공급될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 슬러리 공급 장치(100)로부터 공급되는 슬러리(S)는 슬러리 관통 홀(1032)을 통과하여 연마 장치(1000)의 상정반(1002)과 하정반(1004) 사이로 공급될 수 있다. 슬러리 홀은 접속 튜브(1030) 등과 연통되어 슬러리(S)가 안내될 수 있다.
슬러리(slurry,S)는 연마 대상인 웨이퍼(W)의 온도 상승 및 가공 특성을 보여주는 부자재로 연마재, 분산제, 및 물의 합성물일 수 있으며, 고체 및 액체의 혼합물 또는 미세한 고체 입자가 액체 속에 현탁된 유체 상태일 수 있다.
플레이트(1010)는 상정반(1002)과 함께 한 방향으로 회전되고, 슬러리 공급 장치(100)에 제공된 슬러리는 접속 파이프(1016), 접속 튜브(1030) 및 슬러리 관통 홀(1032)을 통해 웨이퍼(W)에 공급될 수 있다. 유량 밸브(1020, 1022)는 슬러리 관통홀(1032)에 슬러리가 공급되는 양을 조절할 수 있다.
연마 장치(1000)는 웨이퍼(W)를 래핑(lapping)하거나 양면 연마(DSP:Double siding polishing)할 때 이용될 수 있다.
여기서, 래핑이란, 단차를 갖는 웨이퍼(W)의 양면을 상정반(1002)과 하정반(1004) 사이에 밀착시킨 후 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리(S)를 웨이퍼(W)와 상정반(1002) 및 하정반(1004) 사이에 주입시켜 웨이퍼(W)를 평탄화시키는 작업을 의미한다.
또한, 양면 연마(DSP)란, 단차를 가진 웨이퍼(W)의 표면을 상정반(1002)과 하정반(1004) 각각의 패드(미도시) 위에 밀착시킨 후에 연마제와 화학 물질이 포함된 슬러리(S)를 웨이퍼(W)와 연마 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼(W)의 표면을 평탄화시키는 작업을 의미한다.
일 실시예에서 기존의 슬러리 공급 장치(100)에서 발생될 수 있는 문제점을 도 2a 내지 도 2c에서 설명하고, 도 3 내지 도 9에서 상기 문제점을 해결할 수 있는 부동 블록(floating block)을 포함하는 슬러리 공급 장치에 대해 설명한다.
도 2a 내지 2c는 기존의 슬러리 공급 장치에서 발생될 수 있는 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 2a 및 도 2b는 웨이퍼의 가공 과정에서 슬러리의 수위 변화에 따라 슬러리 공급 장치(200) 내부에서 발생할 수 있는 이물질의 생성을 설명하기 위한 도면이며, 도 2c는 웨이퍼의 세정 과정에서 탈이온수의 공급 시 외부에서 유입될 수 있는 이물질을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 기존의 슬러리 공급 장치(200)는 수용부(230)로 슬러리(220) 또는 또는 탈이온수(deionized water, DIW)를 공급하는 노즐(210)을 포함할 수 있다.
수용부(230)는 노즐(210)로부터 분출된 슬러리(220)를 저장할 수 있고, 수용부(230)는 하단에 저장된 슬러리(220)를 웨이퍼의 연마가 수행되는 영역(상정반)으로 공급하는 통로인 슬러리 홀을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 슬러리(220)는 탈이온수를 포함할 수 있다.
슬러리(220)를 밀폐시키지 않은 기존의 슬러리 공급 장치(200)은 외부 환경에서 유입될 수 있는 이물질(240)을 슬러리에 노출시킬 수 있고, 외부 환경으로부터의 오염 물질에 의해 슬러리(220)가 오염될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 슬러리(220)가 슬러리 홀을 통해 상정반으로 공급됨에 따라 수용부(230)의 슬러리(220) 수위는 낮아질 수 있다.
슬러리(slurry, 220)는 연마 대상인 피가공물의 온도 상승 및 가공 특성을 보여주는 부자재로 연마재, 분산제, 및 물의 합성물일 수 있으며, 고체 및 액체의 혼하물 또는 미세한 고체 입자가 액체 속에 현탁된 유체 상태일 수 있다. 슬러리(220)는 어느 정도 점성을 가질 수 있고, 슬러리(220)의 수위가 낮아짐에 따라 점성에 의해 슬러리(225)는 수용부(230)의 안쪽 벽면에 달라 붙어 있을 수 있다. 슬러리(220)는 공중에 노출될 수 있고 슬러리(220)를 구성하는 액체(예를 들어, 탈이온수)는 증발함에 따라 굳을 수 있는데, 특히 벽면에 잔존하는 고착화된 슬러리(225)의 경우 공중에 노출된 표면적이 넓기 때문에 건조되어 굳는 고착화는 빠르게 진행될 수 있다.
이전에 언급했듯이, 고착화된 슬러리(225)의 알갱이는 웨이퍼의 연마 시 스크래치 등을 발생시켜 생산된 웨이퍼의 품질을 낮추는 문제점을 발생시킬 수 있다.
도 2c를 참조하면, 노즐(210)로부터 슬러리(220) 또는 탈이온수가 다시 공급될 수 있고, 공급 시 벽면에 달라 붙어 있는 고착화 된 슬러리(225)는 유체 상태의 슬러리(220)에 포함될 수 있다. 이후, 고착화 된 슬러리(225)는 웨이퍼가 연마되는 영역(상정반)으로 흘러 들어갈 수 있다.
이와 함께, 슬러리가 밀폐되어 있지 않은 상태에서 외부의 이물질(240)도 슬러리에 유입될 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 슬러리(220)를 밀폐시켜 공급할 수 있는 슬러리 공급 장치는 도 3 내지 도 9에서 설명한다.
도 3은 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100)의 평면도를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 슬러리 공급 장치(100)에서 슬러리를 밀폐시키는 부동 블록(130)을 제거한 평면도를 나타내고, 도 5는 도 3에 도시된 부동 블록(130)의 일 실시 예(140A)의 평면도를 나타내고, 도 6는 도 3에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100A)의 분해 단면도를 나타내고, 도 7는 도 3에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100B)의 결합 단면도를 각각 나타낸다.
도 3 내지 도 7를 참조하면, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100A)는 슬러리(slurry) 또는 탈이온수(deionized water, DIW)를 분출하는 노즐(110), 슬러리를 밀폐시키는 부동 블록(floating block, 130) 및 슬러리를 담는 수용부(140)를 포함할 수 있다.
노즐(110)은 슬러리(S)를 분출하는 역할을 한다. 예를 들어, 노즐(110)은 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이 서로 등간격으로 배치될 수 있지만, 실시 예는 노즐(110)의 배치 형태에 국한되지 않는다.
또한, 도 3 및 도 4의 경우 4개의 노즐(110)이 도시되어 있지만, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100A)는 4개보다 작거나 많은 개수의 노즐을 포함할 수 있다. 즉, 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100)는 노즐의 개수에 국한되지 않는다.
수용부(140)는 노즐(110)로부터 슬러리(S)를 받아서 적어도 하나의 슬러리 홀(120)을 통해 토출할 수 있다.
도 4를 참조하면, 슬러리 공급 장치(100A)는 16개의 슬러리 홀(120)을 포함하는 것을 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 16개보다 작거나 많은 개수의 슬러리 홀(120)이 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 슬러리 홀(120)은 원주 방향으로 형성될 수 있으며, 수용부(140)는 전체적으로 원반 또는 안쪽에 구멍이 뚫린 도넛 형상일 수 있다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 노즐(110)은 슬러리 저장 탱크(도면 미도시)의 일단에 연결되어 슬러리를 슬러리 공급 장치(100A)에 공급할 수 있다. 노즐(110)의 출구는 부동 블록(130)과 연결될 수 있고, 슬러리는 부동 블록(130)을 통해 수용부(140)로 저장될 수 있다.
수용부(140)는 노즐(110) 방향과 평행하게 형성된 안쪽 벽면과 슬러리가 통과하는 방향을 기준으로 경사진 경사면을 가질 수 있다. 슬러리는 경사면을 따라 슬러리 홀(120)으로 안내 받을 수 있다. 슬러리가 경사면을 따라 중력에 의하여 자연스럽게 하방으로 안내되도록 수용부(140)의 밑면은 슬러리 통과 방향을 기준으로 경사지게 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 수용부(140)가 구현될 경우, 노즐(110)로부터 공급된 슬러리(S)가 수용부(140)에 잔류하지 않고 중력에 의하여 자연스럽게 슬러리 홀(120)을 통해 외부로 토출 및 안내될 수 있다. 그러나, 실시 예는 슬러리 공급부(120)의 전술한 구성에 국한되지 않는다. 즉, 수용부(140)는 도 6 및 도 7와 다른 구조를 가질 수도 있다. 수용부(140)는 슬러리(S)가 토출 가능하도록 슬러리와 같은 유동성 물질을 담을 수 있는 형상을 가질 수 있다.
수용부(140)의 하단에 배치하는 슬러리 홀(120)로부터 토출된 슬러리(S)는 슬러리 공급 장치(100A)의 바깥으로 토출 될 수 있다.
도 7는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 다른 실시 예에 의한 슬러리 공급 장치(100B)의 결합 단면도를 나타낸다.
도 7에 도시된 슬러리 공급 장치(100B)는 도 6에 도시된 슬러리 공급 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
부동 블록(130)은 노즐(110)과 연결되어 수용부(140)에 담긴 슬러리 또는 탈이온수를 밀폐시킬 수 있다.
부동 블록(130)은 노즐(110)과 수용부(140)의 오프닝(145) 사이에 배치되어 슬러리 또는 탈이온수가 노즐(110)로부터 수용부(140)로 공급되는 경로를 제공할 수 있고, 수용부(140)의 오프닝(145)에서 노출된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 밀폐시킬 수 있다.
부동 블록(130)은 노즐(11)의 출구와 연결되는 일단을 갖고, 슬러리가 수용부(140)으로 통과하는 경로를 제공할 수 있다. 노즐(110)의 출구와 연결되는 공급 호스를 포함할 수 있고, 공급 호스를 통해 노즐(110)로부터 분출되는 슬러리 또는 탈이온수를 수용부(140)로 전달할 수 있다.
이전의 슬러리 공급 장치(200)에서 슬러리가 공중으로 분출되어 수용부로 공급되는 것과 달리, 일 실시예로서 슬러리 공급 장치(100B)는 밀폐된 공급 호스를 따라 수용부(140)로 공급할 수 있다.
부동 블록(130)은 수용부(140)에 담긴 슬러리 또는 탈이온수의 수면에 떠서 슬러리 또는 탈이온수와 함께 상하로 움직일 수 있다.
부동 블록(130)은 수용부(140)에 담긴 슬러리 위에 떠 있을 수 있고, 수용부(140)에 담긴 슬러리의 수위에 따라 상하로 움직일 수 있다. 다시 말해서, 슬러리량이 많으면 수위가 높아져 부동 블록(130)은 위로 움직이고, 슬러리가 토출되어 슬러리량이 적어지면 수위가 낮아져 부동 블록(130)은 아래로 움직일 수 있다.
부동 블록(130)은 수용부(140)의 오프닝(145)에서 슬러리 또는 탈이온수의 수면에 떠서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 덮는 부동 덮개(floating cover)를 포함할 수 있다. 부동 덮개는 유체인 슬러리 상에 발생되는 부력을 통해 떠 있을 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 부동 블록의 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 부동 블록(130A)는 슬러리 또는 탈이온수가 흘러 통과할 수 있는 공급 호스(131), 슬러리 상에 떠 있는 부동 덮개(132) 및 수용부(140)의 안쪽 벽면에 위치하는 슬러리를 떼어 내는 긁개(133)를 포함할 수 있다.
부동 덮개(132)는 수용부(140) 안쪽에 위치할 수 있도록 수용부(140)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 안쪽에 위치할 수 있도록 크기는 수용부(140)보다 작을 수 있다.
부동 덮개(132)는 수용부(140)를 덮을 수 있는 면을 포함할 수 있고, 슬러리 상에 발생되는 부력을 이용하여 떠 있을 수 있을 정도로 충분한 가벼운 무게를 가질 수 있다.
긁개(133)는 부동 블록(130A)의 상하 움직임에 따라 수용부(140)의 안쪽 벽면에 위치하는 슬러리를 떼어 낼(Scraping) 수 있다. 슬러리를 떼어 내기 위해 긁개(133)는 부동 덮개(132)의 가장자리에 배치될 수 있다. 긁개(133)는 부동 덮개(132)의 가장자리와 수용부(140)의 안쪽 벽면에 밀착되어 배치될 수 있다.
긁개(133)는 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 재료로 구성될 수 있으나, 바람직하게 고무를 재료로 포함할 수 있다. 바람직하게, 긁개(133)는 고무를 재료로 포함할 수 있고, 고무의 마찰을 이용하여 벽면에 위치하는 슬러리를 떼어 낼 수 있다. 긁개(133)에 의해 수용부(140)에 붙는 이물질을 제거할 수 있어, 긁개(133)에 의해 수용부(140) 벽면을 청소하는 효과가 있다.
긁개(133)는 부동 덮개(132)와 분해 또는 결합이 가능한 체결부(134)를 포함할 수 있고, 체결부(134)는 열고 닫힘이 가능한 탭(tap), 핀(pin) 및 홈 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 긁개(133)가 반복된 상하 움직임에 의해 닳는 경우, 체결부(134)를 이용하여 교체될 수 있다.
도 9는 부동 블록에 포함되는 공급 호스를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 부동 블록(130B)에 포함되는 공급 호스(131)의 한쪽 끝은 슬러리를 분출하는 노즐에 연결될 수 있고, 다른 쪽 끝은 부동 덮개(132)에 끼워 결합될 수 있다.
공급 호스(131)는 유연하고, 신축성이 있어 자유롭게 굴곡질 수 있으며, 부동 덮개(132)가 슬러리의 수위에 따라 상하로 움직일 때, 휘어지거나 펴질 수 있다.
공급 호스(131)의 일단부터 타단까지의 길이는 슬러리 또는 탈이온수의 상하 최대 유동 거리와 상기 노즐로부터 상기 부동 덮개 간의 최소 이격 거리를 범위로 가질 수 있다.
공급 호스(131)의 길이는 수용부(140)에 슬러리 또는 탈이온수의 수용량이 없어 펴진 경우(최대 이격 거리)부터 수용부(140)에 슬러리 또는 탈이온수가 최대치로 수용되어 굴곡이 가장 많은 경우(노즐(110)과 부동 덮개(132) 사이의 최소 이격 거리)까지 부동 덮개(132)가 움직일 수 있는 거리를 최대 유동 거리를 허용할 수 있을 정도의 길이를 가질 수 있다.
슬러리를 담는 수용부에 슬러리 수용량이 많아 수위가 높아지면, 공급 호스(131)는 도 9와 같이 S 자 형태로 구부러질 수 있고, 이에 따라 슬러리의 공급이 중단될 수 있다.
슬러리가 슬러리 공급 장치에서 빠져나가 슬러리 수용량이 적어져 수위가 낮아지면, 공급 호스(131)은 곧게 펴질 수 있고 다시 슬러리가 수용부로 공급될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 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 (7)

  1. 슬러리(slurry) 또는 탈이온수(deionized water, DIW)를 분출하는 노즐;
    상기 노즐로부터 공급된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 수용하며, 저장된 슬러리 또는 탈이온수를 상정반으로 공급하는 슬러리홀이 하부에 형성된 수용부; 및
    상기 노즐과 상기 수용부의 오프닝 사이에 배치되어 상기 수용부에 담긴 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수의 수면에 떠서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수와 함께 상기 수용부 내부에서 상하로 움직이는 부동 블록(floating block);을 포함하며,
    상기 부동 블록은
    상기 노즐의 출구와 연결되는 일단을 가지며 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수가 상기 노즐로부터 상기 수용부로 공급되는 경로를 제공하는 공급 호스;
    상기 오프닝에서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수의 수면에 떠서 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 덮는 부동 덮개(floating cover); 및
    상기 부동 덮개의 가장자리에 결합되어 상기 수용부의 내벽에 밀착되면서 상기 수용부의 오프닝에서 노출된 상기 슬러리 또는 상기 탈이온수를 밀폐시키고 상기 수용부의 내벽에 부착된 상기 슬러리를 떼어내는 긁개;를 포함하는 ,슬러리 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급 호스는 상기 수용부에 수용된 슬러리 또는 탈이온수의 수위가 높아지면 구부러지면서 슬러리 공급을 중단시키는, 슬러리 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부동 덮개는 상기 공급 호스의 타단에 끼워 결합되는,
    슬러리 공급 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 긁개는,
    상기 부동 덮개와 분해 또는 결합되는 체결부;
    를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 체결부는 열고 닫히는 탭(tap), 핀(pin) 또는 홈 중 어느 하나를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
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