KR20140084511A - 캐리어 세정의 위한 노즐부 - Google Patents

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Abstract

캐리어를 세정하기 위한 노즐의 패턴을 최적화하여 완전히 건조되기 어려운 취약부분에서 물방울과 같은 수분이나 얼룩을 완전히 제거할 수 있는 캐리어 세정을 위한 노즐부를 제시한다. 그 노즐부는 유체를 공급하는 공급관과, 세정 챔버의 저면에 고정되고 공급관으로부터 분기되어 유체를 분사하여 건조 취약부를 세정하는 복수개의 원통형 분사노즐 및 캐리어를 회전시키는 회전 정반에 고정되고 공급관으로부터 분기되어 유체를 분사하여 건조 용이부를 세정하는 복수개의 원뿔형 분사노즐로 구성되는 단위구조를 가진다.

Description

캐리어 세정의 위한 노즐부{Nozzle part for cleaning carrier}
본 발명은 캐리어 세정을 위한 노즐부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼나 미세전자소자, 예를 들어 반도체 소자, 평판 디스플레이, LED 등을 수납하는 캐리어를 세정하기 위한 노즐부에 관한 것이다.
캐리어(carrier)는 웨이퍼나 미세전자소자를 운반 및 보관 용도로 사용되는 전면개방 운반용기(Front Opening Shipping Box)와 운반 및 보관뿐만 아니라 공정진행 용도로 사용되는 전면개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod: 이하 'FOUP')와 같은 캐리어가 사용된다. 예를 들어, 300mm의 직경을 갖는 웨이퍼를 가공하는 장치에서, 웨이퍼 이송은 웨이퍼를 수납하기 위한 FOUP를 적용하고 있다. 캐리어는 일반적으로 캐리어 본체와 상기 본체를 밀봉하여 웨이퍼를 보관 및 반송할 수 있도록 상기 본체에 초청정한 내부 환경을 제공하는 커버로 구성된다. 웨이퍼는 본체 내로 삽입될 수 있는 카세트나 캐리어의 내부에 설치된 슬롯에 의해 지지된다.
캐리어는 불순물 즉 입자상 물질 및 공기 중의 분자 오염물과 같은 다수의 오염원에 노출되어 있다. 웨이퍼가 캐리어 내에 놓여 있을 때나 캐리어를 장기간 저장하게 되면, 이들 오염원은 캐리어 내로 침투될 수 있으므로, 이를 주기적으로 세정하여야 한다. 캐리어를 세정하기 위하여, 캐리어를 안착시킨 세정용 챔버를 회전 정반에 의해 회전시키면서, 고압의 초순수로 세정한 후, 고압의 기체 분사 및 적외선 조사에 의해 건조시킨다.
그런데, 고압의 초순수에 의한 세정, 고압의 기체 분사 및 적외선 조사를 통해 건조를 완료하는 데, 완전한 건조가 되지 않으면, 캐리어의 날개부 및 필터부와 같이 상대적으로 구조가 복잡한 부분에 물방울과 같은 수분이 잔류하거나 얼룩이 남게 된다. 이러한 건조 불량은 웨이퍼나 미세전자소자의 오염을 일으키는 원인이 된다. 또한 캐리어 후방 날개부 등이 스핀 척(spin chuck)과 같이 기둥 간섭부위를 건조하는 데 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 캐리어를 세정하기 위한 노즐의 패턴을 최적화하여 완전히 건조되기 어려운 취약부분에서 물방울과 같은 수분이나 얼룩을 완전히 제거할 수 있는 캐리어 세정을 위한 노즐부를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 캐리어 세정을 위한 노즐부는 유체를 공급하는 공급관과, 상기 세정 챔버의 저면에 고정되고 상기 공급관으로부터 분기되어 상기 유체를 분사하여 건조 취약부를 세정하는 복수개의 원통형 분사노즐 및 상기 캐리어를 회전시키는 회전 정반에 고정되고 상기 공급관으로부터 분기되어 상기 유체를 분사하여 건조 용이부를 세정하는 복수개의 원뿔형 분사노즐로 구성되는 단위구조를 가진다.
본 발명에 있어서, 상기 노즐부는 상기 캐리어의 외부를 세정하는 외부 노즐부 및 상기 캐리어의 내부를 세정하는 내부 노즐부로 구성될 수 있으며, 상기 외부 노즐부 및 내부 노즐부는 상기 단위구조가 복수개로 배열되어, 각 단위구조는 고압의 초순수, 고압의 기체 또는 세정액 중에 선택된 어느 하나를 분사할 수 있다.
본 발명의 노즐부에 있어서, 상기 원뿔형 분사노즐은 각도 조절부에 의해 상기 유체가 분사되는 분사각도를 조절할 수 있으며, 상기 원뿔형 분사노즐은 분사각도가 10~20도인 제1 각도 및 상기 분사각도가 35~45도인 제2 각도가 서로 교대로 반복되도록 배열될 수 있다.
또한, 상기 내부 노즐부는 절곡되어 상기 회전 정반에 대하여 수직한 부분과 수평한 부분으로 구분될 수 있다. 한편, 상기 노즐부는 서로 다른 각도를 이루는 두 개로 분리되어 상기 공급관으로부터 분기될 수 있다.
캐리어 세정의 위한 노즐부에 의하면, 원통형 노즐과 원뿔형 분사노즐을 캐리어의 형태에 부합되도록 배치하여 세척 및 건조를 수행함으로써, 완전히 건조되기 어려운 취약부분에서 물방울과 같은 수분이나 얼룩을 완전히 제거할 수 있다. 또한 분사되는 유체의 분사각도를 조절하여 세정을 보다 효과적으로 수행할 수 있으며, 나아가 분사노즐을 분기시켜 세정의 효과를 더욱 확대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 사례인 FOUP를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 캐리어 세정 장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 외부 노즐부의 하나의 사례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 내부 노즐부의 하나의 사례를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 노즐부의 다른 예를 제시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예는 원통형 노즐과 원뿔형 분사노즐을 캐리어의 형태에 부합되도록 배치하여 세척 및 건조를 수행함으로써, 완전히 건조되기 어려운 취약부분에서 물방울과 같은 수분이나 얼룩을 완전히 제거할 수 있는 캐리어 세정을 위한 노즐부를 제시한다. 여기서, 세정이란 세척 후 건조까지 포함한 것이다. 이를 위해, 캐리어의 세정을 위하여 노즐의 패턴을 최적화하는 방법에 대해 알아보고, 이를 통하여 얻을 수 있는 세정의 효과를 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 캐리어는 웨이퍼나 미세전자소자를 운반, 보관뿐만 아니라 공정진행의 용도로 사용되는 전면개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; 이하 FOUP라 함)를 예로 들었으나, 본 발명의 범주 내에서 다른 형태의 캐리어도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 사례인 FOUP를 나타내는 사시도이다. 도시된 바와 같이, FOUP은 웨이퍼를 약 25매 단위로 보관하는 캐리어로서, 웨이퍼의 가공할 때 로드 포트(lord port)에 장착되어 웨이퍼를 꺼내거나 보관하는 데 사용된다. FOUP 본체(10) 내부에 웨이퍼가 수납될 수 있는 다수의 슬롯(12)이 설치되어 있다. 가공을 위하여 FOUP 커버(20)를 열어 웨이퍼를 커내고, 공정이 완료되면 웨이퍼를 슬롯(12)에 수납한 후에 커버(20)를 닫아서 보관한다.
한편, 본 발명의 캐리어의 하나의 예인 FOUP은 건조에 취약한 부분이 존재한다. 예를 들어, OHT(Overhead Hoist Transporter)에 의해 파지되어 운반하기 위한 플랜지(14), 본체(10)의 양측에 형성된 날개(16), 본체(10)를 지지하는 지지판(18), 도시되지는 않았지만 필터 등과 그 근처는 건조에 취약하다. 이와 같이 건조에 취약한 부분은 틈새에 숨어 있는 안개 형태의 수분, 얼룩 등으로 인하여 웨이퍼나 미세전자소자에 2차 오염을 일으키는 원인이 된다. 본 발명의 실시예에서는 이와 같이 구조가 상대적으로 복잡하여 건조에 취약한 부분을 건조 취약부라고 하고, 이를 제외한 나머지 부분은 건조 용이부라고 정의하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 캐리어 세정 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 이때, 캐리어는 도 1을 참조하기로 하고, 캐리어의 커버(20)는 본체(10)에 비해 건조 취약부의 존재가 상대적으로 적으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도시된 바와 같이, 세정 장치는 밀폐된 세정 챔버(110), 캐리어 안착부(120), 회전 정반(130), 외부 노즐부(140), 내부 노즐부(150) 및 정반 회전부(160)를 포함하여 구성된다. 먼저 세정 챔버(110)는 후술하는 다른 구성요소들이 설치되고, 캐리어(10)가 완전히 투입될 수 있을 정도의 일정한 내부 체적을 가지며, 개폐가능하다. 세정 챔버(110)는 캐리어(10)에 대한 세정 작업이 진행되는 공간의 역할을 한다. 세정 챔버(110)는 금속 소재롤 이루어지는 것이 바람직하며, 원통 형상 또는 사각통 형상을 가질 수 있다.
캐리어 안착부(120)는 세정 챔버(110) 내부 하측에 설치되며, 통상적으로 캐리어(10)가 뒤집어진 상태로 안착되기 위한 구조물이다. 즉, 본 실시예에 따른 세정 장치에서 캐리어(10)는 캐리어 안착부(120)에 안착된 상태로 세정 작업이 진행된다. 다음으로 회전 정반(130)은 세정 챔버(110)의 하면 중앙에 캐리어 안착부(120)와 결합되어 설치되며, 캐리어 안착부(120)와 함께 회전할 수 있다. 회전 정반(130)은 후술하는 정반 회전부(160)와 연결되어 정반 회전부(160)의 회전력에 의하여 회전한다.
캐리어 안착부(120)는 세정 작업에 방해나 간섭 현상이 발생하지 않도록 캐리어(10)의 일부만을 지지한 상태에서 캐리어(10)를 안정적으로 지지할 수 있도록 캐리어(10)의 네 개의 모서리를 지지하는 네 개의 지지부(124)를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 네 개의 지지부(124)는 회전 정반(130)과 결합된 평판(122)에 설치되며, 캐리어(10)의 형태에 부합되도록 위치한다. 이때 네 개의 지지부(124)는 캐리어(10)와 직접 접촉하기 때문에 신축성을 가지는 소재로 이루어져서 안착 과정 또는 세정 과정에서 캐리어(10)를 손상시키지 않아서 바람직하다.
본 발명의 실시예에 의한 세정은 고압의 초순수와 고압의 기체와 같은 유체를 분사하는 노즐에 의해 진행되며, 여기서는 설명하지 않았지만 이후에 적외선 조사에 의해 건조시킨다. 노즐은 캐리어(10)의 외부를 세정하기 위하여 세정 챔버(110)의 저면에 수직하게 기립하여 고정된 복수개의 외부 노즐부(140) 및 캐리어(10)의 내부를 세정하기 위하여 회전 정반(130)에 설치된 복수개의 내부 노즐부(150)로 구성된다. 이때, 세정력을 향상시키기 위하여 고온으로 가열된 초순수 및 기체를 사용할 수도 있다.
외부 노즐부(150)의 단위구조는 유체를 공급하는 공급관(142), 상기 공급관(142)으로부터 분기되어 유체를 분사하는 원뿔형 분사노즐(144) 및 원통형 분사노즐(148)로 구분되며, 각 노즐(144, 148)은 각도 조절부(146)에 의해 분사각도를 조절할 수 있다. 외부 노즐부(150)는 상기 단위구조가 복수개로 구성되며, 캐리어(10)의 외부에 배치된다. 이에 대해서는 이하에서 상세하게 설명하기로 한다. 외부 노즐부(150)에서 분사되는 유체는 고압의 초순수이거나 기체일 수 있으며, 경우에 따라 불산(HF)과 같은 세정액일 수도 있다. 이와 같은 유체는 상기 단위구조마다 분사되는 유체의 종류가 사전에 설정되어 있다. 예를 들어, 어떤 단위구조는 초순수, 어떤 단위구조는 기체를 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예는 건조 취약부를 세정하고 건조하기 위해서는 원통형 분사노즐(148)을 사용하고, 건조 용이부를 세정하기 위해서는 원뿔형 분사노즐(144)를 사용한다. 원통형 분사노즐(148)은 노즐 전면에 대하여 직진하는 유체를 방출하고, 원뿔형 분사노즐(144)은 유체가 방사상으로 퍼지면서 방출한다. 원통형 분사노즐(148)은 유체를 직선적으로 방출하므로, 유체의 압력 및 방출거리가 원뿔형 분사노즐(144)보다 상대적으로 크다. 이에 따라, 원통형 분사노즐(148)은 건조 취약부의 세정에 적합하다고 할 것이다. 건조 용이부는 원뿔형 분사노즐(144)로도 충분한 세정이 가능하고, 각 노즐의 조절된 분사각도에 의해 보다 나은 세정을 수행할 수 있다.
도면에서는 캐리어 안착부(120)를 중심으로 캐리어(10)의 상부와 하부는 건조 취약부이고, 캐리어(10)의 중간부위는 건조 용이부인 것을 사례적으로 제시하였다. 캐리어(10)의 상부는 플랜지(14), 날개(16) 등 그리고 캐리어(10)의 하부는 지지판(도 1 참조), 필터 등과 같이 구조가 상대적으로 복잡하여 건조가 어려운 부분이 존재한다. 이와 같은 건조 취약부는 원통형 분사노즐(148)을 사용하여 세정하여, 틈새에 숨어 있는 안개 형태의 수분, 얼룩 등으로 인한 2차 오염을 사전에 방지할 수 있다.
원뿔형 분사노즐(144)은 각도 조절부(146)에 의해 분사되는 각도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 원통형 분사노즐(144)은 복수개로써, 세정 챔버(110)의 저면을 기준으로 할 때, 상기 저면 방향으로 제1 각도로 기울어진 원통형 분사노즐(144) 및 제2 각도로 기울어진 원통형 분사노즐(148)이 교대로 반복되어 설치될 수 있다. 이와 같이, 제1 각도 및 제2 각도로 교대로 반복시킴으로써 세정을 위한 유체의 흐름을 보다 효과적으로 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제1 각도는 10~20도, 제2 각도는 35~45도가 바람직하다.
내부 노즐부(150)의 단위구조는 유체를 공급하는 공급관(152), 공급관(152)으로부터 분기되어 유체를 분사하는 원뿔형 분사노즐(144) 및 원통형 분사노즐(148)로 구분되며, 각 노즐(144, 148)은 각도 조절부(146)에 의해 분사각도를 조절할 수 있다. 내부 노즐부(150)의 공급관(152)은 절곡되어 회전 정반(130)에 수직한 부분과 수평한 부분으로 나뉜다. 이에 따라, 세정 챔버(110) 외부에서 공급되는 유체는 공급관(152)을 따라 회전 정반(130)에 수직되는 방향으로 공급된 후, 수평 방향으로 공급된다. 내부 노즐부(150)는 상기 단위구조가 복수개로 이루어지며 캐리어(10)의 내부에 배치된다. 내부 노즐부(150)에서 분사되는 유체는 고압의 초순수이거나 기체일 수 있으며, 경우에 따라 불산(HF)과 같은 세정액일 수도 있다.
원통형 분사노즐(148) 및 원뿔형 분사노즐(144)의 기능 및 역할은 외부 노즐부(140)와 설명한 것과 동일하다. 도면에서는 캐리어 안착부(120)를 중심으로 캐리어(10) 내부의 천장, 모서리, 지지부(124) 등이 건조 취약부이고, 캐리어 내부의 의 중간부위는 건조 용이부인 것을 사례적으로 제시하였다. 이와 같은 건조 취약부는 원통형 분사노즐(148)을 사용하여 세정하여, 틈새에 숨어 있는 안개 형태의 수분, 얼룩 등으로 인한 2차 오염을 사전에 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 외부 노즐부의 하나의 사례를 나타내는 사시도이고, 도 4는 내부 노즐부의 하나의 사례를 나타내는 사시도이다. 각 노즐부의 구조는 도 2를 참조하기로 한다.
도 3에 의하면, ⓓ는 초순수를 공급하기 위한 외부 노즐부(140)이고, 6개의 ⓖ는 고압의 기체를 공급하는 외부 노즐부(140)이며, 각외부 노즐부(140)는 세정 챔버(110)의 저면에 고정되어 있다. ⓓ 및 ⓖ는 도 2에서 설명한 바와 같은 외부 노즐부(140)와 같은 구성을 가지며, 경우에 따라 ⓓ 및 ⓖ의 개수를 적절하게 조절할 수 있다. 각 외부 노즐부(140)는 원통형 분사노즐(148) 및 원뿔형 분사노즐(144)이 조합되며, 경우에 따라, 상기 분사노즐(144, 148)의 일부는 엔드 캡(end cap)을 씌워 유체가 분사되지 않도록 할 수 있다. 또한, ⓖ의 일부를 불산과 같은 세정액을 분사시키는 외부 노즐부(140)로 대체할 수도 있다.
도 4에 의하면, ⓓ는 초순수를 공급하기 위한 내부 노즐부(150)이고, 두 개의 ⓖ는 고압의 기체를 공급하는 내부 노즐부(150)이며, ⓗ는 불산과 같은 세정액을 공급하기 위한 내부 노즐부(140)이며, 각 내부 노즐부(150)는 회전 정반(130)에 고정되어 있다. ⓓ, ⓖ 및 ⓗ는 도 2에서 설명한 바와 같은 내부 노즐부(150)와 같은 구성을 가지고, 경우에 따라 ⓓ, ⓖ 및 ⓗ의 개수를 적절하게 조절할 수 있으며, ⓗ를 사용하지 않을 수도 있다. 각 외부 노즐부(150)는 원통형 분사노즐(148) 및 원뿔형 분사노즐(144)이 조합되며, 경우에 따라, 상기 분사노즐(144, 148)의 일부는 엔드 캡(end cap)을 씌워 유체가 분사되지 않도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 노즐부의 다른 예를 제시한 사시도이다. 여기서는 원뿔형 분사노즐의 새로운 형태를 제시한 것이다.
도 5에 따르면, 외부 노즐부(140)의 원뿔형 분사노즐(144)은 공급관(142)의 하나의 지점에서 분기되어 서로 다른 각도를 가지는 두 개로 분리된다. 다시 말해, 세정 챔버(110)의 저면과 반대 방향으로 기울어진 제1 원뿔형 분사노즐(144a)과 저면 방향으로 기울어진 제2 원뿔형 분사노즐(144b)로 나누어진다. 이때, 제1 및 제2 원뿔형 분사노즐(144a, 144b)은 각각 앞에서 설명한 제1 및 제2 각도 중에 선택된 어느 하나의 각도를 취할 수 있다.
한편, 외부 노즐부(140)는 내부 노즐부(150)에서도 동일하게 적용할 수 있으며, 서로 다른 각도로 분기되는 원뿔형 분사노즐(144)은 경우에 따라 원통형 분사노즐(148)에도 채용할 수 있다. 즉, 캐리어(10)의 구조에 따라 다양한 방식으로 분기되는 노즐부(140, 150)를 구현할 수 있다. 이와 같이, 분기되는 분사노즐(144, 148)은 세정을 위한 유체의 흐름을 보다 효과적으로 할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10; 캐리어 12; 슬롯
14; 플랜지 16; 날개
18; 지지판 110; 세정 챔버
120; 캐리어 안착부 130; 회전 정반
140; 외부 노즐부
142, 152; 공급관
144; 원뿔형 노즐 146; 각도 조절부
148; 원통형 노즐 150; 내부 노즐부
160; 정반 회전부

Claims (7)

  1. 웨이퍼나 미세전자소자를 수납하는 캐리어를 세정하기 위한 세정 챔버의 노즐부에 있어서,
    상기 노즐부는,
    유체를 공급하는 공급관;
    상기 세정 챔버의 저면에 고정되고, 상기 공급관으로부터 분기되어 상기 유체를 분사하여 건조 취약부를 세정하는 복수개의 원통형 분사노즐; 및
    상기 캐리어를 회전시키는 회전 정반에 고정되고, 상기 공급관으로부터 분기되어 상기 유체를 분사하여 건조 용이부를 세정하는 복수개의 원뿔형 분사노즐로 구성되는 단위구조를 가지는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐부는 상기 캐리어의 외부를 세정하는 외부 노즐부 및 상기 캐리어의 내부를 세정하는 내부 노즐부로 구성되는 것을 특징으로 하는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외부 노즐부 및 내부 노즐부는 상기 단위구조가 복수개로 배열되어, 각 단위구조는 고압의 초순수, 고압의 기체 또는 세정액 중에 선택된 어느 하나를 분사하는 것을 특징으로 하는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원뿔형 분사노즐은 각도 조절부에 의해 상기 유체가 분사되는 분사각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
  5. 제4항에 있어서, 상기 원뿔형 분사노즐은 분사각도가 10~20도인 제1 각도 및 상기 분사각도가 35~45도인 제2 각도가 서로 교대로 반복되도록 배열된 것을 특징으로 하는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
  6. 제2항에 있어서, 상기 내부 노즐부는 절곡되어 상기 회전 정반에 대하여 수직한 부분과 수평한 부분으로 구분되는 것을 특징으로 하는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
  7. 제1항에 있어서, 상기 노즐부는 서로 다른 각도를 이루는 두 개로 분리되어 상기 공급관으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 캐리어 세정을 위한 노즐부.
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