KR20200134633A

KR20200134633A - 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판

Info

Publication number: KR20200134633A
Application number: KR1020190060344A
Authority: KR
Inventors: 유재영; 오재성
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-12-02
Also published as: KR102229904B1

Abstract

본 발명은 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판에 관한 것이다. 본 발명에 의한 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판은, 반도체 부품 제작 공정에서 발생하는 연기나 세정액 등의 유체를 어느 한 곳에 모이게 하지 않고 골고루 분산시킬 수 있도록, 반도체 공정 챔버 내의 가공대상 부품으로부터 상측으로 이격된 위치에 설치되는 것으로, 반도체 챔버 내에 위치한 상기 가공대상부품의 연직 상측에 위치되고, 상기 유체를 분산시켜 주기 위하여 상기 유체 측을 향한 기류를 형성시킬 수 있도록, 기체가 통과되는 복수의 제1공극들이 형성되어 있는 제1다공부; 및 상기 제1다공부를 중심으로 양측에 대칭으로 형성되고, 상기 챔버의 바닥면과의 연직거리가 상기 제1다공부로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 점짐적으로 크게 형성되며, 상기 기체가 통과되는 복수의 제2공극들이 형성되어 있는 제2다공부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판{Perforated plate for semiconductor process to improve flow distribution}

본 발명은 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제작을 위하여 사용되는 공정 챔버, 집진기, 열교환기 또는 반응기 등과 같은 장비들의 내부 유체 혼합 및 확산 성능을 향상시킬 수 있도록, 구조가 개선된 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판에 관한 것이다.

반도체 제작을 위하여 사용되는 공정 챔버 및 집진기, 열교환기, 반응기 등과 같은 장비 내부의 유체 유입구 또는 유출구 측에는, 유체 혼합 및 확산을 위한 다공판 및 가이드 베인이 설치된다.

예를 들어 반도체 공정 시 사용되는 챔버 내부에는 유체의 확산을 위하여 평판형 다공판이 사용된다. 이러한 다공판은 유입된 유체를 균일하게 확산시켜야 하며 유속을 감소시켜 Si-Wafer에 균일하게 분포되어 품질을 향상시켜야 하기 때문에 반도체 부품 제작을 위한 공정 구현시에 반드시 필요한 매우 중요한 요소 중 하나이다.

상기 챔버 내로 유입되는 기체는 평판형 다공 판을 통해 균일하게 확산 분포되어야 하지만 유체의 유동 특성 또는 챔버 내 환경 등에 의해 그렇지 않은 경우가 빈번하게 발생되고 있다.

또한, 반도체 공정시 발생하는 fume(연기)나 이물질이 다공판의 공극에 끼거나 장비 내부 세척시 세정액과 같은 액체의 튐/맺힘 현상 등의 이차적인 영향으로 인하여, 다공판의 공극이 막혀 유체가 균일하게 확산 분포하지 못하거나 공정 중 이물질로 인하여 반도체의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 반도체 공정을 통한 품질 향상을 위해서는 기체뿐만 아니라 입자들 또한 균일하게 확산시켜 주어야 하며, 이차적으로 발생하는 장비 내부에서 발생할 수 있는 연기 속에 포함되어 있는 이물질이 공극에 끼는 현상, 액체의 튐/맺힘 현상 등의 영향을 최소화시켜야 한다.

그러나, 종래기술에 의하면 도 1과 같이 난류(일점쇄선 참조)가 발생되는 등의 유체 유동 특성을 고려하지 않고 단순히 평판형 다공판(100)을 설치하거나 가이드 베인을 설치하여 반도체 공정시 발생되는 연기를 배출시키는 기술만이 제시되어 있을 뿐이어서, 장비 내부에서 발생할 수 있는 연기 속에 포함되어 있는 이물질이 공극에 끼는 현상과 같은 이차적인 영향을 고려하지 못해 결국 반도체 부품의 품질을 떨어뜨리는 문제가 초래되었다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제1950574호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제1733239호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 부품 제작시 발생하는 상승기류의 연기와 같은 이물질에 하강기류의 유체를 골고루 확산 분사시켜 그 이물질이 챔버 내의 어느 일측에 잔류하거나 접촉되는 것을 억제시킬 수 있게 하는 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판은, 반도체 부품 제작 공정에서 발생하는 연기나 세정액 등의 유체를 어느 한 곳에 모이게 하지 않고 골고루 분산시킬 수 있도록, 반도체 공정 챔버 내의 가공대상 부품으로부터 상측으로 이격된 위치에 설치되는 것으로, 반도체 챔버 내에 위치한 상기 가공대상부품의 연직 상측에 위치되고, 상기 유체를 분산시켜 주기 위하여 상기 유체 측을 향한 기류를 형성시킬 수 있도록, 기체가 통과되는 복수의 제1공극들이 형성되어 있는 제1다공부; 및 상기 제1다공부를 중심으로 양측에 대칭으로 형성되고, 상기 챔버의 바닥면과의 연직거리가 상기 제1다공부로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 점짐적으로 크게 형성되며, 상기 기체가 통과되는 복수의 제2공극들이 형성되어 있는 제2다공부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1다공부는 상기 챔버의 바닥면과의 연직거리가 동일한 평판형으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1다공부의 제1공극은, 상기 제2다공부의 제2공극보다 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1다공부는 중심에서 상기 제2다공부 측으로 갈수록 상기 연직거리가 점진적으로 작아지는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1다공부의 제1공극은, 중심에서 상기 제2다공부 측으로 갈수록 점진적으로 크게 형성되고, 상기 제2다공부의 제2공극은 상기 챔버의 가장자리 측으로 갈수록 점진적으로 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판은, 반도체 제조공정시 발생하는 연기와 같은 유체를 분산 배출시키기 위한 기체의 분사방향에 제1다공부를 위치시키고, 그 제1다공부를 기체의 분사근원지에 멀게 위치시키고 제2다공부를 점진적으로 가깝게 위치시킴으로써, 연기의 발생근원지를 향한 기체의 하강기류가 챔버 내에서 골고루 확산된 상태로 분사될 수 있게 하고, 이로 인해 그 연기가 챔버 내의 어느 일측에 잔류하거나 접촉되지 않고 외부로 배출될 수 있게 하여, 결국 성형하고자 하는 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 하는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 의한 반도체 공정용 다공판의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 설치상태를 보인 단면도.
도 3은 본 발명 일실시예의 유체 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 설치상태를 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 설치상태를 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 설치상태를 보인 단면도.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 설치상태를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명 일실시예의 유체 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판은, 반도체 부품 제작 공정에서 발생하는 연기나 세정액 등의 유체를 어느 한 곳에 모이게 하지 않고 골고루 분산시킬 수 있도록, 반도체 공정 챔버(A) 내의 가공대상 부품으로부터 상측으로 이격된 위치에 설치되는 것으로, 제1다공부(11)와 제2다공부(12)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1다공부(11)는, 본 실시예에 따른 다공판의 중심에 마련되는 부분으로, 반도체 챔버(A) 내에 위치한 상기 가공대상부품(B)의 연직 상측에 위치되고, 복수의 제1공극(11a)들이 형성되어 있다.

상기 제1공극(11a)들은, 기체가 통과될 수 있는 구멍 형상으로 이루어져서, 반도체 부품 제작 공정에서 발생하는 연기나 세정액 등의 유체 측에, 그 유체를 분산하여 배출시키기 위한 기체를 분사시켜 줄 수 있게 한다.

상기 제2다공부(12)는, 상기 제1다공부(11)를 중심으로 양측에 대칭으로 형성되는 부분으로, 상기 챔버(A)의 바닥면과의 연직거리가 상기 제1다공부(11)로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 점짐적으로 크게 형성되며, 상기 기체가 통과되는 복수의 제2공극(12a)들이 형성되어 있다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판은, 상기 연기와 같은 유체 분산을 위한 기체의 분사방향에 위치한 제1다공부(11)를 그 기체의 분사근원지에 멀게 위치시키고 제2다공부(12)를 점진적으로 가깝게 위치시킴으로써, 연기의 발생근원지를 향한 기체의 하강기류가 챔버(A) 내에서 골고루 확산된 상태로 분사될 수 있게 하고, 이로 인해 그 연기가 챔버(A) 내의 어느 일측에 잔류하거나 접촉되지 않고 외부로 배출될 수 있게 하여, 결국 성형하고자 하는 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 하는 장점을 기대할 수 있게 한다.

한편, 상기 제1다공부(11)는 상기 챔버(A)의 바닥면과의 연직거리가 동일한 평판형으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예컨대 도 5와 같이 곡률을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 설치상태를 보인 단면도이다.

본 실시예에 채용된 제1다공부(21)의 제1공극(21a)은, 제2다공부(22)의 제2공극(22a)보다 더 작게 형성됨으로써, 가공대상부품에 가깝게 위치한 상기 1다공부(21) 측에서의 하강기류는 상대적으로 천천히, 반대로 상기 제2다공부(22) 측에서의 하강기류는 빠르게 형성되도록 하여 챔버 내의 공간에 하강기류를 골고루 분산 형성시킬 수 있게 한다.

이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판을 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 단면도이다.

본 실시예에 채용된 제1다공부(31)는 중심에서 제2다공부(32) 측으로 갈수록 상기 연직거리가 점진적으로 작아지는 형상으로 이루어져서, 반도체 공정에서 발생하는 연기에 분사될 기체의 기류를 상기 제1다공부(31)보다 제2다공부(32) 측으로 유도 형성시킬 수 있게 함으로써, 연기의 근원지에 가깝게 위치한 제1다공부(31) 측을 통과하는 기체의 유량 및 유속을 제2다공부(32) 측을 통과하는 기체보다 작게 조절할 수 있게 하여, 결국 가공대상부품(B)의 품질을 더욱 향상시킬 수 있게 한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판의 단면도이다.

본 실시예에 채용된 제1다공부(41)의 제1공극(41a)은, 중심에서 제2다공부(42) 측으로 갈수록 점진적으로 크게 형성됨으로써, 기체가 중심보다는 외측으로 분산하여 통과될 수 있게 하고, 상기 제2다공부(42)의 제2공극(42a)은 상기 챔버의 가장자리 측으로 갈수록 점진적으로 작게 형성됨으로써 기체가 가장자리 측으로 도달되기 이전에 제2공극(42a)을 통과되게 한다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 기체가 상기 제2다공부(42)의 가장자리, 즉 챔버의 벽면 측에 역기류를 형성시키는 현상을 현저히 제거할 수 있게 됨으로써, 기체의 유동특성을 향상시켜 결국 제품 품질 향상과 같은 연구 목표를 달성할 수 장점을 기대할 수 있게 한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

11:제1다공부 11a:제1공극
12:제2다공부 12a:제2공극
A:챔버 B:가공대상부품

Claims

반도체 부품 제작 공정에서 발생하는 연기나 세정액 등의 유체를 어느 한 곳에 모이게 하지 않고 골고루 분산시킬 수 있도록, 반도체 공정 챔버 내의 가공대상 부품으로부터 상측으로 이격된 위치에 설치되는 것으로,
반도체 챔버 내에 위치한 상기 가공대상부품의 연직 상측에 위치되고, 상기 유체를 분산시켜 주기 위하여 상기 유체 측을 향한 기류를 형성시킬 수 있도록, 기체가 통과되는 복수의 제1공극들이 형성되어 있는 제1다공부; 및
상기 제1다공부를 중심으로 양측에 대칭으로 형성되고, 상기 챔버의 바닥면과의 연직거리가 상기 제1다공부로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 점짐적으로 크게 형성되며, 상기 기체가 통과되는 복수의 제2공극들이 형성되어 있는 제2다공부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판.
제1항에 있어서,
상기 제1다공부는 상기 챔버의 바닥면과의 연직거리가 동일한 평판형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판.
제1항에 있어서,
상기 제1다공부의 제1공극은, 상기 제2다공부의 제2공극보다 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판.
제1항에 있어서,
상기 제1다공부는 중심에서 상기 제2다공부 측으로 갈수록 상기 연직거리가 점진적으로 작아지는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판.
제4항에 있어서,
상기 제1다공부의 제1공극은, 중심에서 상기 제2다공부 측으로 갈수록 점진적으로 크게 형성되고, 상기 제2다공부의 제2공극은 상기 챔버의 가장자리 측으로 갈수록 점진적으로 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체의 확산 성능을 향상시키는 반도체 공정용 다공판.