KR200475780Y1 - 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐에 관한 것으로서, 본 고안은 하단의 대향된 외주면에 걸림홈이 형성된 분사관;과 상기 분사관의 하단이 상측 내부로 끼워져 결합되며, 상측의 대향된 외주면에는 상측 내부로 끼워지는 분사관의 걸림홈과 일치하는 끼움공이 형성되고, 상기 끼움공의 사이에는 체결공이 형성되며, 상기 분사관의 하측은 어느 한 반향으로 구부러지되 분사관의 상측에서 하측까지 관통되어 연결되는 안전노즐;과 상기 안전노즐의 끼움공으로 양단이 끼워져 상기 안전노즐의 상측 내부로 끼워지는 분사관의 걸림홈에 걸리도록 U자형으로 구성되며, 전면에는 상기 안전노즐의 체결공과 일치하도록 나사공이 형성된 고정구;와 상기 일치하는 체결공과 나사공을 통해 체결되면서 그 끝단이 안전노즐의 상측 내부로 끼워지는 분사관의 표면에 밀착되는 체결부재;를 포함하는 것과 관련된다.
이에 따르면 본 고안은 분사관의 하단에 안전노즐이 탈착될 수 있도록 분사노즐을 구성함에 따라 분사노절의 세척시 분사관으로부터 안전노즐을 신속하게 안전하게 분리시킨 후 세척할 수 있도록 구성함에 따라 분사노즐의 내구성 및 실용성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐{Spray nozzle for process of the semiconductor substrate}

본 고안은 반도체 기판의 공정에 사용되는 세정장치의 분사노즐에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장비는 반도체 장치로 제조하기 위한 반도체 기판에 대하여 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마, 세정 및 건조 등의 단위 공정들을 반복적으로 수행하여 제조된다.

그리고 이러한 단위공정들 중에서 세정공정은 각각의 단위 공정들을 수행한 후 기판상에 잔류하는 잔류물을 제거하는 공정이다. 그러나 단위 공정들을 수행하는 도중에 반도체 기판의 에지 부위, 측면 부위 및 이면에 부착된 이물질은 일반적인 세정공정으로 완벽하게 제거되지 않는다.

예를 들어 반도체 기판상에 금속 배선이 형성되어 있는 경우 에지 부위, 측면 부위 및 이면을 세정하기 위해서는 반도체 기판상에 포토레지스트 조성물을 도포하고, 상기 금속배선이 형성된 부위를 제외한 나머지 부위에 대하여 노광 및 에싱 공정을 수행한 후 반도체 기판을 다양한 방법으로 세정하게 된다.

반도체 기판의 세정방법 중 매엽식 세정 방법의 경우 반도체 기판의 로딩된 척을 회전시키고, 반도체 기판의 에지 부위에 세정액을 제공함으로써 반도체 기판의 에지 부위에 부착된 이물질을 제거하게 된다.

그리고 배치식 세정 방법의 경우 세정액이 담긴 욕조 내에서 다수 매의 반도체 기판을 동시에 세정한다.

그러나 매엽식 세정 방법의 경우 반도체 기판의 측면 및 이면의 이물질은 효과적으로 제거할 수 없다. 그리고 배치식 세정 방법의 경우 반도체 기판으로부터 분리된 이물질 등이 세정액 내부를 부유하다가 다시 반도체 기판에 부착되는 현상이 발생되고, 에지 부위 및 측면 등에 대한 부분적 세정 효과가 작다.

따라서 반도체 기판의 표면에서 완전히 제거되지 않은 이물질은 후속 공정에서 공정 불량의 원인으로 작용하게 되고, 이는 반도체 장치의 수율 및 생산성을 저하시키는 원인이 된다. 또한 반도체 기판상에 형성된 금속 배선 등을 세정 공정으로부터 보호하기 위한 포토리소그래피 공정의 추가로 인한 생산 원가가 상승된다.

이에 전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서 일본 공개 특허 평11-206778호, 미합중국 특허 제5,729,856호가 개시된바 있다.

한편, 이러한 세정장치에 있어서, 세정용액인 불산(HF), 수산화암모늄(NH₄OH), 과산화수소수(H₂O₂)중 어느 하나에 불활성 가스인 헬륨, 아르곤 및 질소가스를 불어 넣어 버블링 후, 액상의 세정용액을 기상으로 변화시켜 기체상태로 반응챔버에 공급하기 위한 분사노즐의 종래 구성을 보면, 유리관의 형상을 가지며 하단은 어느 한쪽으로 구부러지면서 직경 차를 가지는 분사관과 그러한 분사관의 끝단에 형성되는 노즐부로 구성된다.

그러나 종래 분사노즐의 경우 세척공정을 수행함에 있어서, 반응챔버로 분사된 공정가스가 역압에 의해 분사노즐 내부로 유입되는 경우 파티클이 형성되고 이러한 파티클은 분사노즐의 입구를 차단하여 반응챔버 내에 공급되는 가스의 량이 부적확해지는 원인으로 작용하게 된다.

따라서 작업자는 분사노즐 전체를 세정장치로부터 분리한 후 파티클을 제거하는 청소작업을 해야 하는데, 종래에는 분사노즐을 분해 또는 조립하는 과정이 복잡하고 시간도 오래 걸리며, 분사노즐이 유리관으로 이루어져 분해 또는 조립과정에서 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐을 구성함에 있어 유리재질의 분사관에 금속재질의 안전노즐을 탈착 가능하게 설치함으로써, 분사노즐의 세척시 안전노즐을 분사관으로부터 간단하고 안전하게 분리하여 효과적으로 세척할 수 있도록 한 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐과 관련된다.

본 고안의 일 실시 예에 의한 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐은, 하단의 대향된 외주면에 걸림홈이 형성된 분사관;과 상기 분사관의 하단이 상측 내부로 끼워져 결합되며, 상측의 대향된 외주면에는 상측 내부로 끼워지는 분사관의 걸림홈과 일치하는 끼움공이 형성되고, 상기 끼움공의 사이에는 체결공이 형성되며, 하측은 어느 한 방향으로 구부러지되 분사관의 상측에서 하측까지 관통되어 연결되는 안전노즐;과 상기 안전노즐의 끼움공으로 양단이 끼워져 상기 안전노즐의 상측 내부로 끼워지는 분사관의 걸림홈에 걸리도록 U자형으로 구성되며, 전면에는 상기 안전노즐의 체결공과 일치하도록 나사공이 형성된 고정구;와 상기 일치하는 체결공과 나사공을 통해 체결되면서 그 끝단이 안전노즐의 상측 내부로 끼워지는 분사관의 표면에 밀착되는 체결부재;를 포함한다.

본 실시 예에 있어서, 상기 안전노즐의 하측은 사각연결구를 통해 직각으로 구부러져 형성되며, 안전노즐의 상측과 사각연결구를 포함하는 하측은 서로 관통되어 연결될 수 있다.

바람직하게 상기 안전노즐과 사각연결구는 용접방식으로 연결되거나, 밀폐기능을 가지면서 탈착되는 방식으로 연결될 수 있다.

본 실시 예에 있어서, 상기 안전노즐과 고정구는 전해연마처리될 수 있다.

전술한 본 고안의 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐은 다음과 같은 효과를 가진다.

즉, 본 고안은 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐이 기존 유리관으로만 이루어지지 않고, 유리재질의 분사관에 간단하게 결합 및 분리될 수 있는 금속재질의 안전노즐로서 분사노즐을 구성함에 따라 분사노즐의 오염에 의한 청소시 분사관으로부터 안전노즐을 간단히 분리시켜 청소할 수 있는 것이며, 분사노즐의 파손을 방지할 수 있고, 부품의 유지 및 관리를 보다 효과적으로 할 수 있는 것이다.

아울러 이러한 고안의 효과는 고안자가 인지하는지 여부와 무관하게 고안의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 본 고안에 따른 몇 가지 효과일 뿐 고안자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.

또한 본 고안의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가적으로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.

도 1 은 본 고안의 일 실시 예에 따른 분사노즐을 예시한 요부 분리 사시도이다.
도 2 는 본 고안의 일 실시 예에 따른 분사노즐의 결합상태를 예시한 요부 사시도이다.
도 3 은 본 고안의 일 실시 예에 따른 분사노즐의 결합상태를 예시한 요부 절결 단면도이다.
도 4 는 본 고안의 일 실시 예에 따른 분사노즐의 평단면도이다.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 고안의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

우선, 본 고안의 일 실시 예에 따른 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐의 구성을 보면, 반응가스가 이동되는 유리재질의 분사관과, 그러한 분사관에 결합되는 금속재질의 안전노즐과, 분사관과 안전노즐을 고정시켜주는 고정구 및 체결부재로 크게 구분할 수 있으며,

이러한 구성요소에 대하여 예시된 도면을 통해 상세히 살펴보면 다음과 같다.

분사관(100)은,

반응가스 공급장치와 연결되어 반응가스를 반응챔버로 공급해주기 위한 것으로서, 세정용액으로는 불산, 수산화암모늄, 과산화수소중 어느 하나를 포함하며, 도면에는 도시되지 않았지만 불활성 가스인 헬륨, 아르곤 및 질소가스를 불어넣어 버블링을 통해 액상의 세정용액을 기체상태로 변화시켜 반응챔버로 공급시킬 수 있도록 한 것이다.

본 고안의 실시 예에서는 분사관(100)을 도 1 에서와 같이 하측 일부만 예시하였으며, 투명한 유리재질이면서 원형 파이프형태로 구성되고, 분사관(100) 하측의 대향된 외측면에는 분사관(100)의 두께를 초과하지 않는 범위에서 안쪽면이 평면을 이루도록 분사관(100)의 길이방향에 대해 수직방향으로 걸림홈(110)이 형성된다.

안전노즐(200)은,

도 1 및 도 2 에 예시한 바와 같이 분사관(100)의 하부에 밀폐가능하게 결합되어 분사관(100)을 통해 이동되는 반응가스를 반응챔버에 최종적으로 분사하기 위한 것으로서, 안전노즐(200)의 상측에는 전술한 분사관(100)의 하측 일부가 밀폐가능하게 결합되며, 안전노즐(200)의 하측은 수직 하방으로 연장되다가 일부분이 어느 한쪽 방향을 향해 구부러져 형성되는데, 이때 구부러지는 각도는 어느 하나로 정해질 필요없이 설계조건 및 반응가스의 분사효율성 등을 고려하여 다양한 각도로 변형실시될 수 있으며, 본 실시 예에서는 직각형태로 예시한 것이다.

바람직하게 안전노즐(200)의 구부러지는 부위는 하나의 몸체로 구성되면서 구부러져 구성될 수도 있지만 본 고안의 실시 예에서는 구부러지는 부위에 사각연결구(230)를 설치하고, 안전노즐(200)의 상측과 사각연결구(230)를 포함하는 하측이 반응가스가 통과할 수 있도록 연통되어 구성된 것이다.

여기서 사각연결구(230)의 형상 및 크기나 설치위치는 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 것이며, 사각연결구(230)와 안전노즐(200) 하측과의 연결 또한 용접형태의 연결은 물론 필요에 따라 밀폐기능을 가지면서 나사체결 등을 통해 체결될 있도록 하여 사각연결구(230)를 중심으로 안전노즐(200)의 하측이 2개의 몸체로 분리되면서 탈착되도록 구성할 수도 있는 것이다.

이는 사각연결구(230)를 중심으로 그 양쪽에 결합되는 안전노즐(200) 하측을 직경이 서로 다른 구조를 가지도록 함으로써, 직경 차에 의한 베르누이효과를 유도하여 분사의 효율성을 높일 수도 있으며, 아울러 파티클의 제거와 같은 내부 청소 및 안전노즐(200)의 변형 등에 의한 부품 교체시 그 용이함을 더욱 배가시킬 수 있는 것이다.

한편, 안전노즐(200)의 상측 내부로 분사관(100)의 하부가 끼워져 결합됨에 있어 안전노즐(200) 상측으로부터 분사관(100)이 회전 또는 유동되지 않으면서 필요에 따라 간단하게 탈착될 수 있도록 구성될 필요가 있으며, 이를 위한 실시 예로서는 안전노즐(200) 상측의 대향된 외주면 양측에 분사관(100)에 형성된 걸림홈(110)과 일치하면서 상응한 끼움공(210)을 형성한 것이다.

즉, 도 3 과 도 4 에서와 같이 안전노즐(200) 상측의 대향된 외측면에 안전노즐(200)의 두께를 벗어나는 안쪽면이 평면을 이루도록 안전노즐(200)의 길이방향에 대해 수직방향으로 끼움공(210)이 형성되도록 한 것이다.

따라서 안전노즐(200) 상측 내부로 분사관(100)을 끼워넣게 되면 안전노즐(200) 상측에 형성된 끼움공(210)으로 분사관(100)에 형성된 걸림홈(110)이 일치됨에 따라 끼움공(210)을 통해 분사관(100)의 표면은 돌출되지 않게 된다.

고정구(300)는,

안전노즐(200)의 상측 내부로 분사관(100)의 하부가 끼워지면서 안전노즐(200)의 끼움공(210)과 분사관(100)의 걸림홈(110)이 일치된 상태에서 안전노즐(200)의 끼움공(210)을 통해 끼워져 안전노즐(200)과 분사관(100)을 서로 고정시켜주는 것으로서, 전체적인 형상은 대략 U자의 형상을 가짐에 따라 대향된 양단이 안전노즐(200)의 끼움공(210)의 측방으로 끼워지면 안전노즐(200)의 끼움공(210)에 끼워지는 양단이 안전노즐(200)의 끼움공(210)과 일치하여 위치하고 있던 분사관(100)의 걸림홈(110)에도 함께 끼워지게 됨에 따라 이러한 고정구(300)에 의해 안전노즐(200)로부터 분사관(100)이 회전 및 유동없이 견고히 고정될 수 있는 것이다.

체결부재(400)는

안전노즐(200)의 상측 내부로 분사관(100)이 결합된 후 고정구(300)에 의해 서로 고정된 상태에서 그 고정력을 유지시켜주기 위한 것으로, 이를 위해 안전노즐(200)의 걸림홈(110) 사이에는 체결공(220)이 형성되고, 고정구(300)의 전면 또한 나사공(310)이 형성됨에 따라 안전노즐(200)의 끼움공(210)에 고정구(300)를 끼워 결합시키게 되면 안전노즐(200)의 끼움공(210) 사이에 위치하던 체결공(220)과 고정구(300)의 전면에 형성된 나사공(310)이 서로 일치하게 되고, 이와 같이 일치된 체결공(220)과 나사공(310)에 체결부재(400)를 체결함으로써, 체결부재(400)의 체결 및 분리를 통해 안전노즐(200)과 분사관(100)을 서로 결합시켜주는 고정구(300)의 탈착이 제어될 수 있는 것이다.

아울러 고정구(300)에 체결되는 체결부재(400)의 끝단은 도 4 에서와 같이 고정구(300)의 나사공(310)과 안전노즐(200)의 체결공(220)을 관통하여 그 이면에 위치하는 분사관(100)에 밀착되는 것이며, 이러한 밀착을 통해 안전노즐(200)의 내경과 분사관(100)의 외경 간의 공차에 의하여 분사관(100)이 안전노즐(200)의 상측 내부에서 유동되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 전술한 안전노즐(200)과 고정구(300)는 금속재질로 이루어지며, 금속을 전기 화학적으로 용해시키면서 평활화와 광택화가 동시에 일어나도록 연마하는 전해연마(electrolytic polishing)처리함으로써, 부동태 피막을 형성시켜 내부식성을 향상시키고, 산화피막을 통해 금속성분이 녹아드는 양을 줄이며, 광택의 향상을 통한 미관을 보기 좋게 하고, 세정과 박리성의 향상을 통해 이물질이 잘 붙지 않고 세정을 용이하게 할 수 있도록 하며, 잔류응력을 없애고, 가공 변질층도 제거할 수 있도록 함이 바람직하다.

아울러 여기서 반도체 제조장치는 도면에 예시하지는 않았지만 반도체 기판을 올려놓을 수 있는 로딩부를 갖는 반응챔버와, 반응챔버와 연결되어 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부와, 반응챔버 내에 오존가스를 공급하는 오존가스 공급부와, 반응챔버 내로 기체상태의 증류수를 공급하는 수증기 공급부와, 반응챔버의 일측에 형성되어 반응챔버 내의 기체들을 외부로 배출시키는 배출구와 연결되는 가스 배출부가 포함되어 구성될 수 있다.

또한 반응가스 공급부와 반응챔버 사이에는 MFC(Mass Flow Controller)에 의해 반응가스 공급량이 조절될 수 있는 반응가스 공급량조절장치가 더 포함될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 고안에 따른 분사노즐의 조립과정을 살펴보면, 안전노즐(200)의 상측 내부로 분사관(100)의 하부를 끼워 분사관(100)의 걸림홈(110)이 안전노즐(200)의 끼움공(210)에 일치되도록 한 후 그러한 일치된 걸림홈(110)과 끼움공(210)으로 고정구(300)의 양단을 끼워넣게 되면 고정구(300)의 양단에 걸림홈(110)이 걸리면서 안전노즐(200)로부터 분사관(100)의 회전 및 유동이 방지될 수 있는 것이며, 안전노즐(200)의 끼움공(210)에 끼워진 고정구(300)는 체결부재(400)를 통해 안전노즐(200)과 견고히 결합되면서 이러한 고정구(300)의 탈착을 통해 안전노즐(200)과 분사관(100)의 조립과 분해를 간단하게 할 수 있는 것이다.

따라서 반도체 제조장치에 사용되는 분사노즐이 기존 유리관으로만 이루어지지 않고, 유리재질의 분사관(100)에 간단하게 결합 및 분리될 수 있는 금속재질의 안전노즐(200)로 구성됨에 따라 분사노즐의 오염에 의한 청소시 분사관(100)으로부터 안전노즐(200)을 간단히 분리시켜 청소할 수 있는 것이며, 분사노즐의 파손을 방지할 수 있고, 부품의 유지 및 관리를 보다 효과적으로 할 수 있는 것이다.

비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어 졌지만, 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100 : 분사관 110 : 걸림홈
200 : 안전노즐 210 : 끼움공
220 : 체결공 230 : 사각연결구
300 : 고정구 310 : 나사공
400 : 체결부재

Claims (4)

1. 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐에 있어서,
   하단의 대향된 외주면에 걸림홈이 형성된 분사관;
   상기 분사관의 하단이 상측 내부로 끼워져 결합되며, 상측의 대향된 외주면에는 상측 내부로 끼워지는 분사관의 걸림홈과 일치하는 끼움공이 형성되고, 상기 끼움공의 사이에는 체결공이 형성되며, 하측의 일부는 어느 한 방향으로 구부러지되 상측에서 하측까지 관통되어 연결되는 안전노즐;
   상기 안전노즐의 끼움공으로 양단이 끼워져 상기 안전노즐의 상측 내부로 끼워지는 분사관의 걸림홈에 걸리도록 U자형으로 구성되며, 전면에는 상기 안전노즐의 체결공과 일치하도록 나사공이 형성된 고정구; 및
   상기 일치하는 체결공과 나사공을 통해 체결되면서 그 끝단이 안전노즐의 상측 내부로 끼워지는 분사관의 표면에 밀착되는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 안전노즐의 하측은 사각연결구를 통해 직각으로 구부러져 형성되며, 안전노즐의 상측과 사각연결구를 포함하는 하측은 서로 관통되어 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 안전노즐과 사각연결구는 용접방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 안전노즐과 고정구는 전해연마처리된 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 공정에 사용되는 분사노즐.

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