KR101685159B1 - 웨이퍼 세정액 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정액을 공급하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 웨이퍼의 기판상에 잠상(潛像)으로 금속막 패턴을 형성하는 과정 및 웨이퍼를 세정하는 과정에서 사용되는 세정액이나 코팅용제 등의 약액을 약액저장조에 공급할 때, 두가지 이상의 약액의 혼합을 효율적으로 이루어지도록 하고, 혼합된 약액의 공급시 흐름이 원활한 웨이퍼 세정액 공급장치에 관한 기술분야가 개시된다.
또한, 본 발명은 일측 상부에 혼합수가 유입되는 유입구와 타측 상부에 혼합수가 배출되는 배출구가 형성된 하우징과 상부 말단이 유입구와 연결되고, 하우징의 내부에 길이방향으로 형성되는 혼합관 및 혼합관의 외측에 설치되는 히팅코일을 포함하여 구현되는 웨이퍼 세정액 공급장치를 제시한다.

Description

웨이퍼 세정액 공급장치{Wafer cleaning solution supply divice}
본 발명은 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정액을 공급하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 웨이퍼의 기판상에 잠상(潛像)으로 금속막 패턴을 형성하는 과정 및 웨이퍼를 세정하는 과정에서 사용되는 세정액이나 코팅용제 등의 약액을 약액저장조에 공급할 때, 두가지 이상의 약액의 혼합을 효율적으로 이루어지도록 하고, 혼합된 약액의 공급시 흐름이 원활한 웨이퍼 세정액 공급장치에 관한 기술분야이다.
반도체 산업이 진보를 거듭하면서 반도체 제조공정의 하나인 세정공정도 이물질에 의한 임계치수의 변화를 억제하기 위해서 점차 복잡해지고 있고, 소자 설게와 배선층은 FEOL/BEOL 공정에서 웨이퍼가 거쳐야 할 다수의 세정공정을 결정한다.
한편, 세정공정에서 웨이퍼 표면의 레지스트, 복잡한 식각 후 잔사(postetch residue) 및 기타 이동성 금속이온 및 미립자 등의 이물질을 제거해야 하기 때문에 새로운 세정 화학액의 필요성이 점차 대두되고 있고, 이러한 새로운 세정액은 특히 구리나 저유전절연막(low dielctric) 등 새로운 재료와 호환성을 지녀야 한다.
아울러, 반도체 제조공정에서 배치식 세정방식을 오랜 기간 적용해 왔지만 지금은 싱글 웨이퍼 공정이 점차적으로 적용기반을 넓혀 가고 있고, 웨이퍼 세정은 공정 제어와 균일한 웨이퍼 면내(across-the-wafer), 웨이퍼 투 웨이퍼(wafer-to-wafer)를 실현함으로써 궁극적으로 수율 향상에 기여한다.
즉, 현재 싱글웨이퍼 공정 여건을 조성하는데 장애가 많아 웨이퍼 처리량(throughput)이 상대적으로 낮고, 코스트는 높은 실정이며, 싱글 웨이퍼 공정이 배치식 시스템(throughput≒시간당 웨이퍼 200 매)과 어깨를 겨루려면 세정과 런싱 측면의 쓰루풋이 상온에서 웨퍼 1장당 1분 이내가 되어야 한다.
상기와 연관하여, 기판 세정 장치는 기판에 세정액을 공급하여, 그 기판에 대하여 세정 처리(예컨대, 레지스트 박리나 파티클 제거, 금속 제거 등)를 행하는 장치이고, 반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조공정에 널리 보급되어 있다.
일예로, 반도체 기판에 도포된 레지스트를 박리하는 기술로서는 황산과 과산화수소수를 혼합한 SPM(Sulfuric acid and Hydrogen Peroxide Mixtuer: 황산과산화수소수) 처리액에 의해 레지스트를 제거하는 기술이 이용되고 있고, 상기 SPM 처리액을 이용한 반도체 기판의 매엽 세정에는 황산과 과산화수소수를 반도체 기판 상에서 혼합하는 방법이나, 황산과 과산화수소수를 혼합하고 나서 반도체 기판상으로 토출하는 방법 등이 있다.
상기 반도체 기판을 SPM 처리액에 의한 세정 후, 수세 및 건조되고 나서, 혹은, 그 수세 후에 다른 세정 약액으로 다시 세정되고 나서 수세 및 건조된 후에 다음 제조 공정으로 옮겨지게 된다.
이때, 상기 두가지의 세정액을 혼합한 후 반도체 기판상으로 토출하는 방법에 사용되는 약액공급장치는 서로 다른 두가지 이상의 세정액을 혼합시 점도 또는 밀도 등의 차이에 의해 충분히 혼합하려면 복잡한 구조를 거치거나 많은 시간을 소요하게되어 제작공정의 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
아울러, 상기 약액공급장치는 반도체 기판의 손상을 방지하기 위해 혼합된 세정액을 적정온도로 가열하기 위한 가열부가 구비되는데, 상기 가열부가 약액공급장치의 외부에 설치되었을 때는 세정액을 충분히 가열하지 못하는 문제가 있고, 상기 가열부가 약액공급장치의 내부에 설치되었을 때는 세정액의 혼합시 발생되는 미세기포와 이물질의 가열부 외면에 흡착되어 세정액이 충분히 혼합되지 못하는 문제점이 있었다.
상기 반도체 기판의 세정에 사용되는 약액을 공급하는 장치의 일예로, 대한민국 등록특허 제0847590호 "반도체 장비용 약액 공급장치, 이를 위한 모니터링 제어장치 및 모니터링이 가능한 반도체 장비용 약액 공급 장치"와, 대한민국 등록특허 제1552765호 "세정액 생성 장치 및 기판 세정 장치"가 개시되어 있다.
상기 등록특허 제0847590호는 약액 공급용 파이프에 연결되어 약액의 공급량을 조절하는 약액 밸브, 초순수 공급용 파이프에 연결되어 초순수의 공긍량을 조절하는 초순수 밸브, 상기 약액 공급용 파이프를 흐르는 약액의 공급량을 측정하는 약액 유량계, 상기 초순수 공급용 파이프를 흐르는 초순수의 공급량을 측정하는 초순수 유량계, 상기 약액 공급용 파이프의 말단부와 상기 초순수 공급용 파이프의 말단부와 연결되어 상기 약액 및 초순수의 혼합액이 흐르는 혼합액 공급용 파이프 및 상기 혼합액 공급용 파이프의 일부분을 가열하는 히터 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 등록특허 제0847590호는 세정을 위한 혼합액을 가열하기 위해 히터 블록을 사용하지만 앞서 설명한 바와 같이, 혼합액 공급용 파이프의 일부분을 가열하기 때문에 세정을 위한 혼합액을 충분히 가열하지 못하는 문제가 있다.
상기 등록특허 제1552765호는 산성 또는 알칼리성의 액체에 과산화수소수를 혼합하여 혼합액을 생성하고, 그 생성된 혼합액의 압력을 과산화수소수가 분해되어 발생한 산소 가스 또는 반응열에 의해 발생한 증기에 의해 높이는 혼합부와 그 혼합부에 의해 높여진 혼합액의 압력을 개방하여, 혼합액 중에 복수의 미소 기포를 발생시키는 기포 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 등록특허 제1552765호는 세정액을 혼합하는 혼합부에 세정액을 공급전에 가열하여 공급하고, 혼합부에서 세정액을 혼합 후 기포를 발생시켜 세정의 효율을 높이고 있지만, 혼합공정에 따른 세정액의 온도저하 및 혼합부의 혼합구조가 단순하여 효율적으로 세정액이 혼합되지 않는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제0847590호 대한민국 등록특허 제1552765호
본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 종래의 반도체 웨이퍼에 세정액을 혼합하여 공급하는 약액공급장치는 서로 다른 두가지 이상의 세정액 혼합시 충분히 혼합하기 위한 효율성이 떨어지고, 혼합된 세정액을 적정온도로 가열하기 어려운 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점으로 혼합관을 포함하고, 내측에 나선부가 형성된 하우징과 하우징의 내부에 설치되되, 혼합관의 외측에 설치되는 히팅코일을 구비하는 웨이퍼 세정액 공급장치를 통하여 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 일측 상부에 혼합수가 유입되는 유입구와 타측 상부에 혼합수가 배출되는 배출구가 형성된 하우징과 상부 말단이 유입구와 연결되고, 하우징의 내부에 길이방향으로 형성되는 혼합관 및 혼합관의 외측에 설치되는 히팅코일을 포함하여 구현되는 웨이퍼 세정액 공급장치를 제시한다.
또한, 본 발명의 상기 하우징은 내측면에 돌출형성되는 나선부와 내부 하부면에 형성되는 와류증대부를 더 포함하여 구현되고, 상기 혼합관은 내부에 형성되는 스크류 또는 내부에 구비되는 복수 개의 비틀림판과 하부말단에 결합되는 분사노즐 및 상부말단 일측에 형성되는 역류판을 더 포함하여 구현된다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 웨이퍼 세정액 공급장치는 두가지 이상의 세정액을 혼합시 와류를 증대시켜 혼합이 원활하게 이루어질 수 있는 효과와, 공급장치의 하우징 내부에 히팅코일을 설치하여 혼합되는 세정액을 효율적으로 가열할 수 있는 효과 및 세정액 혼합시 발생되는 미세기포와 이물질을 와류를 통해 효율적으로 제거함으로써, 반도체 세정공정에 원활하게 공급할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이퍼 세정액 공급장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이퍼 세정액 공급장치의 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이퍼 세정액 공급장치의 스크류와 나선부를 도시한 측단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이퍼 세정액 공급장치의 분사노즐과 역류판을 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분사노즐을 나타내는 분해사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분사노즐을 나타내는 부분 단면 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분사노즐을 나타내는 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 분사노즐을 나타내는 부분 단면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이퍼 세정액 공급장치의 와류증대부를 도시한 측단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 와류증대부 세부사시도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 비틀림판 사시도.
본 발명은 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정액을 공급하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 반도체 웨이퍼의 기판상에 잠상(潛像)으로 금속막 패턴을 형성하는 과정 및 웨이퍼를 세정하는 과정에서 사용되는 세정액이나 코팅용제 등의 약액을 약액저장조에 공급할 때, 두가지 이상의 약액의 혼합을 효율적으로 이루어지도록 와류를 발생시키고, 세정액을 적정온도로 가열하기 위한 히팅코일(230)을 공급장치의 하우징(210)의 내부에 설치하되, 세정액의 혼합시 발생되는 미세기포 및 이물질이 히팅코일(230)의 표면에 붙어 있을 경우 와류에 의해 미세기포 및 이물질을 제거함으로써, 약액저장조에 혼합된 세정액을 원활하게 공급할 수 있는 웨이퍼 세정액 공급장치에 관한 기술분야이다.
이하, 본 발명에서 언급되는 '혼합수'는 약액 즉, 두가지 이상의 세정액을 지칭하고, 도면에 도시된 혼합수저장탱크(100)에는 두가지 이상의 세정액이 혼합된 혼합수 또는 두가지 이상의 세정액이 각각 분리되어 저장된 혼합수를 본 발명의 웨이퍼 세정액 공급장치(이하, '공급장치(200)'라 한다.)에 공급하는 것은 자명할 것이며, 공급장치(200)의 배출구에는 상기 약액저장조(미도시) 또는 혼합된 세정액을 분사하는 분사노즐(미도시)에 연결되어 있는 것은 자명할 것이다.
상기와 같은 본 발명을 달성하기 위한 구성은 일측 상부에 혼합수가 유입되는 유입구(212)와 타측 상부에 혼합수가 배출되는 배출구(214)가 형성된 하우징(210);과 상부 말단이 유입구(212)와 연결되고, 하우징(210)의 내부에 길이방향으로 형성되는 혼합관(220); 및 혼합관(220)의 외측에 설치되는 히팅코일(230);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 하우징(210)은 내측면에 돌출형성되는 나선부(216);와 내부 하부면에 형성되는 와류증대부(218);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 혼합관(220)은 내부에 형성되는 스크류(221); 또는 내부에 구비되는 복수 개의 비틀림판(222);을 더 포함하여 구성되고, 하부말단에 결합되는 분사노즐(224);과 상부말단 일측에 형성되는 역류판(226);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 하우징(210)은
일측 상부에 혼합수가 유입되는 유입구(212)와 타측 상부에 혼합수가 배출되는 배출구(214)가 형성되는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 혼합수가 저장된 혼합수저장태크(100)로부터 공급되는 혼합수를 일측 상부에 형성된 유입구(212)를 통해 하우징(210)의 내부에 형성된 중공(미표시)으로 유도하여 혼합시키고, 혼합된 혼합수를 타측 상부에 형성된 배출구(214)를 통하여 배출하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 하우징(210)은 도 1에 도시된 바와 같이, 지면방향으로 형성되어 유입구(212)로 유입되는 혼합수가 공급압력과 더불어 중력에 의해 자연스럽게 이동되며 혼합될 수 있는 효과를 실현케 한다.
또한, 본 발명의 하우징(210)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상부면 일측과 타측에 각각 압력밸브(240)(250)가 설치되어 혼합수가 혼합되어 생기는 미세기포 등에 의해 발생되는 과압력을 배출시키는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 하우징(210)의 형상은 혼합수가 유입구(212)로 유입되어 하부로 이동될 수 있도록 원통 또는 다각의 기둥 중 어느 형상으로 제작되어도 무방함은 자명할 것이다.
아울러, 본 발명의 하우징(210)은 내부 하부면이 반원 또는 호의 형상으로 형성되고, 이는 이후에 설명될 혼합관(220)을 통해 이동된 혼합수가 하우징의 내측면을 따라 원활하게 상부로 이동되어 배출구(214)로 배출될 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.
부가하여 설명하면, 본 발명의 하우징(210)은 내측면에 돌출형성되는 나선부(216)를 더 포함하여 구성되는 것으로서, 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 나선부(216)는 혼합관(220)을 통해 하우징(210)의 하부로 이동된 혼합수가 와류를 형성하며 배출구(214)방향으로 상승될 수 있는 효과를 실현한다.
또한, 본 발명의 하우징(210)의 내측면은 돌출형성된 나선부(216)가 형성되되, 상부로 갈수록 중공의 직경이 좁아지도록 형성되어 혼합관(220)을 통해 하우징(210)의 하부로 이동된 혼합수가 상부로 이동될 때, 압력이 증가되어 혼합수의 유속을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 하우징(210)은 이후에 설명될 혼합관(220)의 외측에 설치되는 히팅코일(230)에 붙어 있는 미세기포 또는 이물질을 빠른 유속을 이용하여 제거함으로써, 미세기포 또는 이물질을 제거 후 이동되는 혼합수의 이동을 더욱 원활하게 하는 효과를 실현케 한다.
아울러, 본 발명의 하우징(210)은 내부 하부면에 형성되는 와류증대부(218)를 더 포함하여 구성되는 것으로서, 상기 와류증대부(218)를 이용하여 혼합관(220)을 통해 이동된 혼합수가 상승될 때 와류를 형성할 수 있도록 하는 효과를 실현케 한다.
부가하여 설명하면, 상기 와류증대부(218)는 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 혼합관(220)을 통해 이동된 혼합수가 혼합관(220)에서 배출되면 하우징(210)의 내부 하부면 즉, 와류증대부(218)에 부딪히게 되고, 와류증대부(218)에 부딪힌 혼합수는 와류증대부(218)의 형상에 의해 와류를 발생시키며 하우징(210)의 상부로 이동된다.
구체적으로, 상기 와류증대부(218)는 하우징(210)의 내부 하부면에 돌출형성되되, 이후에 설명될 혼합관(220)의 하부에 위치하는 원뿔몸체(218a)와 원뿔몸체(218a)의 측면에 방사형으로 형성되되, 하우징(210)의 내부 하부면 및 내측면을 따라 일측방향으로 기울어지게 형성되는 복수 개의 와류날개(218b)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 와류증대부(218)는 혼합관(220)을 통해 이동된 혼합수가 원뿔몸체(218a)의 상부로 이동되고, 원뿔몸체(218a)의 표면을 따라 와류날개(218b)로 이동된 혼합수가 와류날개(218b)에 의해 일측방향으로 회전되어 와류가 형성되는 효과를 실현한다.
이때, 상기 원뿔몸체(218a)는 이후에 자세히 언급될 분사노즐(224)에 의해 분출되는 혼합수가 직진성을 가지고 분출될 때, 원뿔몸체(218a)의 표면을 따라 확산되며 와류날개(218b)로 이동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 와류날개(218b)는 원뿔몸체(218b)를 중심으로 방사상으로 형성되되, 회오리 모양으로 형성되고, 상부면(218c)이 일측방향 즉, 상기 나선부(216)방향으로 기울어지게 형성되어 혼합수가 와류를 형성하며 하우징(210)의 상부방향으로 이동될 때, 나선부(216)에 의해 상승된 와류 효과를 얻을 수 있다.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 혼합관(220)은
상부 말단이 하우징(210)의 유입구(212)와 연결되고, 하우징(210)의 내부에 하우징(210)의 길이방향으로 형성되는 것으로서, 혼합수저장탱크(100)에서 공급된 혼합수가 유입부(212)를 따라 유입되면 유입된 혼합수를 혼합하기 위해 와류를 생성시키며 하우징(210)의 하부로 이동되도록 하는 것을 특징으로 한다.
부가하여 설명하면, 본 발명의 혼합관(220)은 유입구(212)로 유입된 혼합수가 이동될 수 있는 중공(미표시)이 형성되어 있고, 상기 중공을 따라 이동되는 혼합수가 와류를 형성할 수 있도록 내부에 스크류(221)가 형성된다.
상기 스크류(221)는 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 이동되는 물체를 회전시키며 한쪽방향으로 이동시키는 것으로서, 혼합관(220)의 내측면에 고정설치된다. 즉, 본 발명의 혼합수는 유입구(212)로 유입된 후 혼합관(220)의 내부로 이동되면 스크류(221)를 따라 와류를 형성하며 이동되어 혼합된다.
아울러, 본 발명의 혼합관(220)은 다른 실시예로서, 상기 스크류(221)가 형성되지 않고, 도 11에 도시된 바와 같이, 내부에 구비되는 복수 개의 비틀림판(222)이 형성될 수 있는데, 상기 비틀림판(222)은 종래에 일반적으로 사용되는 스태틱 믹서에 사용되는 엘러먼트(element)로서, 혼합관(220)을 따라 이동되는 혼합수가 골고루 혼합되며 이동될 수 있는 효과를 실현케 한다. 상기 비틀림판(222)에 의한 혼합은 종래에 일반적으로 사용되는 것으로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
즉, 본 발명의 혼합관(220)은 유입된 혼합수가 1차적으로 충분히 혼합될 수 있도록 하고, 2차적으로 앞서 설명된 하우징(210)의 내측면을 따라 와류를 형성하며 이동되면서 더욱더 골고루 혼합될 수 있는 효과를 실현케 한다.
상기와 연관하여, 본 발명의 혼합관(220)은 하부말단에 결합되는 분사노즐(224)을 더 포함하여 구성되고, 상기 분사노즐(224)은 혼합관(220)에서 와류를 형성하며 이동된 혼합수가 더욱 빠른 유속으로 이동되어 앞서 설명된 와류증대부(218)의 원뿔몸체(218a)의 상부로 분출되어 와류날개(218b)로 확산될 수 있는 효과를 실현케 한다.
구체적으로, 상기 분사노즐(224)은 혼합수가 와류증대부(218)의 원뿔몸체(218a)의 상부로 높은 압력으로 분출될 수 있도록 할 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 내부에는 혼합수를 상부에서 하부로 이송하는 중공이 형성되며, 하부에는 중공으로 이송된 혼합수를 미세하게 분사하는 제1오리피스(92)가 구비되는 분사헤드(91)를 구비하는 노즐바디(90)와; 상기 노즐바디(90)의 중공에 내입되되, 외부면에는 상부에서 하부로 향하는 나사산 형태의 돌출편(101)이 구비되고, 내부에는 상부에서 하부로 향하는 직류 중공(102)이 형성되며, 하부에는 상기 제1오리피스(92)의 분사공(93)에 분사공(104)이 대응되는 제2오리피스(105)가 구비되는 와류관(100);을 포함하여 구성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 구성에 의한 분사노즐(224)은 하우징(51)의 토출구 외측에 해당하는 공급부재(70)의 몸체(72) 내측의 일정부분에 형성된 분사노즐(224) 체결홀(미표시)에 끼움체결되어 구비되고, 거시적으로는 하부에 제1오리피스(92)를 구비하고 분사노즐(224) 체결홀과 체결되는 노즐바디(90)와, 노즐바디(90)의 중공에 내입되어 노즐바디(90)의 중공으로 이송되는 압축된 혼합수를 두 갈래로 분배하고, 분배된 혼합수 갈래 중 하나를 제2오리피스(105)로서 분사하는 와류관(100)으로 구성된다.
즉, 상기 노즐바디(90)는 상부의 일부분이 분사노즐(224) 체결홀에 체결되고, 내부에는 혼합수를 상부에서 하부로 이송하는 중공이 구성되며, 하부에는 중공으로 이송된 혼합수를 확산시켜 분사하는 제1오리피스(92)가 구비되는 분사헤드(91)가 구성된다.
구체적으로, 노즐바디(90) 상부의 일부분은 일정의 길이를 하고, 외부면에는 분사노즐(224) 체결홀에 구비된 나사산과 대응체결가능한 나사산이 구비되어 분사노즐(224) 체결홀에 긴밀하게 체결된다. 또한 노즐바디(90)의 내부에는 하기 와류관(100)이 내입될 수 있을 정도의 직경을 갖는 중공이 형성되는데, 상기 중공은 분사노즐(224) 체결홀과 연통되어 혼합수를 공급받고, 하기 분사헤드(91)의 제1오리피스(92)로 혼합수를 공급한다.
아울러 노즐바디(90)의 하부에 해당하는 분사헤드(91)는 도 5와 같이 노즐바디(90) 상부의 하측 말단에서 연장되어 형성되고, 노즐바디(90)의 중공과 연통되는 제1오리피스(92)가 구성된다.
이때, 분사헤드(91)는 오리피스가 구비된 일반적인 분사노즐(224)의 형태로 구성될 수 있으나, 도 6과 같이 내측 중앙에 구성되어 중공과 연통되는 제1오리피스(92)의 분사공(93)과; 상기 분사공(93)의 외측에서 단턱을 가지며 방사형으로 형성되는 확산턱(94)과; 상기 확산턱(94)의 내측와 외측을 관통하는 복수 개의 압력조절공(96);을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 분사공(93)은 노즐바디(90)의 중공보다 작은 내경을 갖는 일반적인 구멍이고, 도 7과 같이 분사공(93)의 상부에 해당하는 분사헤드(91)의 상부에는 노즐바디(90)의 중공과 동일한 내경을 가지고 노즐바디(90)의 중공과 연통되는 깔대기 형태의 오목부(98)가 구성되어, 노즐바디(90)의 중공에서 분사공(93)으로 이송되는 혼합수의 원활한 흐름을 확보할 수도 있다.
또한 확산턱(94)은 분사공(93)의 외측에서 연장되어 일정의 높이를 가지며 방사형으로 구성되는 구성으로서, 확산턱(94)의 내측면인 확산면(95)이 일정의 경사각을 가져 분사공(93)에서 분사되는 혼합수의 확산정도를 조절하는 구성이다.
이때, 노즐바디(90)의 중공과 제1오리피스(92)를 통하여 순차적으로 이송되는 혼합수는 베르누이 정리에 의하여 유체를 분사하는 일반적인 오리피스의 원리를 이용한다. 즉, 노즐바디(90)의 중공은 제1오리피스(92)의 분사공(93)보다 더 큰 내경을 가져, 제1오리피스(92)의 분사공(93)을 통과하는 혼합수는 노즐바디(90)의 중공을 통과하는 혼합수보다 더 빠른 유속을 가지고, 분사공(93)에서 외부로 빠져나온 혼합수는 혼합수의 분사속도, 분사공(93) 말단의 턱 및 분사공(93) 외측(확산면(95))과 혼합수 분사 지역(분사공(93)의 직선상에 위치된 지역)의 압력차에 의하여 확산되어 분사된다.
또한 상기 압력조절공(96)은 도 8과 같이 확산턱(94)의 형태와 동일하게 분사공(93)을 중심하여 방사형으로 확산턱(94)의 내측과 외측을 관통하는 구성으로서, 혼합수가 확산면(95)의 중심에 위치한 분사공(93)에서 방사될 때, 확산면(95) 쪽의 압력이 혼합수 분사 쪽의 압력보다 지나치게 낮아져 분사되는 혼합수가 멀리 퍼져나가지 못하는 문제를 해결하는 구성이다.
즉, 상기 압력조절공(96)은 혼합수가 분사공(93)에서 방사될 때, 확산턱(94)의 내측이 외측보다 더 낮은 압력을 가진 상태이므로 확산턱(94)의 외측 혼합수를 내측으로 유입시키는 구성이다. 이때, 압력조절공(96)을 통하여 확산턱(94)의 외측에서 내측으로 유입된 혼합수는 확산면(95)에 인접된 낮은 기압을 안정화시켜 분사되는 혼합수가 낮은 기압으로 인하여 근거리로만 퍼지는 것을 최소화하여 분사되는 혼합수의 직진성을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기와 연관하여, 확산턱(94)에 대한 압력조절공(96)의 관통 기울기인 압력조절공(96)의 경사각은 당업자의 판단에 따라 자유롭게 설정가능하나, 도 8과 같이 확산턱(94)의 내측면인 확산면(95)과 수직한 경사각을 이루도록 구성되어, 분사되는 혼합수의 확산성과 직진성을 동시에 실현할 수 있는 것이 바람직하다.
아울러 와류관(100)은 상기 노즐바디(90)의 중공에 내입되되, 외부면에는 상부에서 하부로 향하는 나사산 형태의 돌출편(101)이 구성되고, 내부에는 상부에서 하부로 향하는 직류 중공(102)이 구성되며, 하부에는 상기 제1오리피스(92)의 분사공(93)에 분사공(104)이 대응되는 제2오리피스(105)가 구성된다.
구체적으로, 와류관(100)의 상부에서 하부는 노즐바디(90)의 중공에 내입될 수 있는 길이를 가지고, 와류관(100)의 하부에 구성된 제2오리피스(105)의 분사공(104)의 말단은 제1오리피스(92)의 분사공(93)의 중심에 해당하는 방향으로 돌출된다.
또한 분사헤드(91)에 오목부(98)가 구비된 경우의 와류관(100)의 하부는 와류관(100)의 하부 일정부분이 오목부(98)와 일정의 간격을 유지한 상태로 오목부(98)에 내입될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하고, 이때, 제2오리피스(105)의 분사공(104)은 제1오리피스(92)의 분사공(93)보다 작은 직경을 가지고, 분사공(104)의 말단이 제1오리피스(92)를 관통하거나 제1오리피스(92)의 분사공(93) 초입 부분에 해당하는 부분에 위치될 수 있다.
이때, 와류관(100)의 하부(돌출편(101)의 일부분)는 분사헤드(91)의 오목부(98)와 노즐바디(90)의 중공 말단의 연결부분에 걸리고, 와류관(100)의 하부에 구성되는 제2오리피스(105)가 구비된 깔대기 형태의 돌출부(106)는 분사헤드(91)의 오목부(98)와 일정의 간격을 유지하며 제2오리피스(105)의 분사공(104)이 제1오리피스(92)의 분사공(93)과 일직선상에 위치될 수 있도록 한다.
아울러 와류관(100)의 주된 목적은 노즐바디(90)의 중공에 내입된 상태로 노즐바디(90)의 중공을 통하여 이송되는 혼합수를 노즐바디(90)의 중공 내부면과 와류관(100)의 외부면 사이의 공간인 와류 중공(103)과, 와류관(100) 내부에 형성된 중공인 직류 중공(102)으로 양분하기 위한 것이다.
이때, 와류관(100)의 외부면에 와류관(100)의 상부에서 하부로 향하도록 형성된 나사산 형태의 돌출편(101)은 와류관(100)의 외부면과 노즐바디(90) 중공의 내부면 사이에 공간을 형성하여 혼합수가 이송될 수 있도록 하는 기능을 수행하고, 나사산 형태로 구성되어 이송되는 혼합수가 와류를 형성할 수 있도록 하는 효과를 실현한다.
상기와 연관하여, 와류관(100)의 외부면과 노즐바디(90) 중공의 내부면 사이에 공간인 와류 중공(103)을 통하여 노즐바디(90)의 하부로 이송된 혼합수는 와류를 형성하며 제1오리피스(92)를 통과하기 때문에, 분사될 때 직류로 와류 중공(103)을 통과한 경우의 혼합수보다 더욱 확산되어 분사될 수 있다.
또한 와류관(100)의 내부에 구성되는 직류 중공(102)은 와류관(100)의 상부에서 하부방향으로 형성되어 노즐바디(90)의 중공 초입에 공급된 혼합수를 와류형성 없이 노즐바디(90)의 분사헤드(91)로 이송하고, 와류관(100)의 하부에 구비된 제2오리피스(105)를 통하여 혼합수를 분사시키는 구성이다.
이때, 직류 중공(102)을 통하여 분사헤드(91) 방향으로 이송된 혼합수는 와류 중공(103)을 통하여 이송된 혼합수와 비교하여 와류성이 없기 때문에 와류 중공(103)을 통하여 이송되어 제1오리피스(92)에서 분사되는 혼합수보다 직진성이 더욱 크고, 때문에 와류 중공(103)을 통하여 이송되어 제1오리피스(92)에서 분사되는 혼합수보다 더욱 먼 거리까지 분사될 수 있는 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명에 의한 분사노즐(224)은 노즐바디(90)의 중공으로 이송된 혼합수를 와류관(100)으로써 와류 중공(103)과 직류 중공(102)으로 양분하여 이송하고, 각각의 중공을 통하여 이송된 혼합수가 분사헤드(91)의 분사 지역에서 분사될 때는 서로 다른 특성을 가져, 혼합수 분사의 확산성과 직진성을 모두 만족할 수 있는 효과를 실현할 수 있다.
이때, 제2오리피스(105)에 구성된 분사공(104)의 말단은 제1오리피스(92)의 분사공(93)보다 작은 직경을 가져 와류 중공(103)을 통하여 이송된 혼합수가 제1오리피스(92)의 분사공(93)으로 이송될 수 있도록 구성되는 것이 자명할 것이고, 돌출된 형태의 제2오리피스(105)의 분사공(104) 말단의 제1오리피스(92) 분사공(93)의 관통 여부는 당업자의 판단에 따라 자유롭게 적용가능하다.
상기와 연관하여, 본 발명의 혼합관(220)은 상부 말단 일측에 형성되는 역류판(226)을 더 포함하여 구성되는 것으로서, 상기 역류판(226)은 도면 4에 도시된 바와 같이, 혼합관(220)의 상부 말단 일측에 유입구(212)의 방향으로 구부러져 형성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 역류판(226)은 혼합관(220)의 상부 말단 일측 즉, 혼합관(220)과 하우징(210)의 유입구(212)가 연결되어 꺾이는 통로에 유입구(212)의 방향으로 구부러져 단면이 고리형상으로 형성되어 유입구(212)로 유입되는 혼합수가 혼합관(220)으로 유입되기 전에 역류되어 혼합되는 효과를 얻을 수 있다.
부가하여 설명하면, 본 발명의 혼합수는 두가지 이상의 서로 다른 세정액이 혼합 또는 함께 본 발명의 공급장치(200)로 유입되어 혼합되는 것으로서, 서로 다른 세정액은 비중 또는 점도 등의 성질에 의해 어느 하나가 더욱 빠르게 유입구(212)로 유입되고, 빠르게 유입된 세정액이 역류판(226)에 의해 역류되면 뒤따라 유입되는 어느 하나의 세정액과 유입되는 속도가 유사해질 뿐만 아니라 혼합관(220)에 유입되기 전에 혼합되는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 본 발명의 혼합수는 역류판(226)에 의해 빠르게 유입된 어느 하나의 세정액이 역류한다고 하여도 혼합수저장탱크(100)로부터 혼합수를 공급하는 공급압력에 의해 역류되지 않고 혼합관(220)으로 유입된다.
아울러, 상기 역류판(226)은 말단에 상부가 경사면을 가지도록 즉, 칼날 형상으로 형성되는 칼날부(226a)를 더 포함하여 구성되어 역류판(226)에 의해 역류되는 빠르게 유입된 세정액과 뒤따라 유입되는 어느 하나의 세정액이 혼합된 후 혼합관(220)으로 용이하게 유입될 수 있는 효과를 실현한다.
본 발명을 달성하기 위한 주요 구성요소인 히팅코일(230)은
혼합관(220)의 외측에 설치되는 것으로서, 혼합관(220)을 가열하여 혼합관(220)의 내부를 이동하는 혼합수를 가열할 뿐만 아니라, 혼합관(220)으로부터 배출된 혼합수가 하우징(210)의 내측을 따라 상승 될 때에도 가열함으로써, 2중으로 혼합수를 가열하기 때문에 더욱 효율적으로 혼합수를 가열할 수 있다.
아울러, 본 발명의 히팅코일(230)은 혼합관(220)의 외측에 밀착되어 설치되어도 무방하나 도면에 도시된 바와 같이, 혼합관(220) 및 하우징(210)의 내측에 이격되어 설치되도록 함으로써, 히팅코일(230)에 붙어있는 이물질 및 혼합수가 와류를 생성하여 발생되는 미세기포가 더욱 효율적으로 제거될 수 있는 효과를 실현케 한다.
종합하여 설명하면, 본 발명의 공급장치(200)는 혼합수저장탱크(100)로부터 공급되는 두가지 이상의 세정액이 유입구(212)로 유입되면 혼합관(220)으로 유입되기 전에 점도가 낮은 세정액이 역류판(226)에 의해 역류되어 점도가 높은 세정액과 혼합되어 혼합관(220)으로 유입되고, 혼합관(220)으로 유입된 두가지 이상의 세정액인 혼합수가 스크류(221) 또는 비틀림판(222)에 의해 와류가 생성되며 혼합되며, 혼합된 혼합수는 분사노즐(224)에 의해 하우징(210)의 내부 하부면에 형성되어 있는 와류증대부(218)의 원뿔몸체(218a)의 상부로 분사된다.
이후, 원뿔몸체(218a)의 상부로 분사된 혼합수는 원뿔몸체(218a)의 표면을 따라 와류날개(218b)에 의해 와류가 생성되며 하우징(210)의 상부로 이동되고, 하우징(210)의 상부로 이동될 때, 하우징(210)의 내측면에 형성된 나선부(216)에 의해 와류상태를 유지하며 상승되고, 하우징(210)의 내부 직경이 상부로 갈수록 작아지기 때문에 와류 및 유속이 증대된다.
즉, 상기 혼합수는 와류 및 유속이 증대되어 혼합관(220)의 외측에 설치된 히팅코일(230)에 붙어있는 이물질 및 혼합수의 와류에 의해 생성되는 미세기포를 제거하며 상승되기 때문에 지속적으로 공급되는 혼합수의 흐름이 원활하게 이루어진다.
이때, 상기 혼합수는 혼합관(220)의 외측에 설치된 히팅코일(230)에 의해 혼합관(220)의 내부 및 혼합관(220)을 빠져나온 후에도 가열되기 때문에 더욱 안정적으로 혼합수 즉, 반도체 웨이퍼를 세척하기 위한 적정온도를 유지하며 배출된다.
즉, 본 발명의 공급장치(200)는 역류판(226)과 혼합관(220) 및 하우징(210)의 내부 구성에 의해 충분히 혼합되어 반도체 웨이퍼를 세척하기 위한 혼합 세정액이 완성되어 약액저장조 또는 세척을 위한 세정액을 분사하는 분사노즐로 이동된다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
100 : 혼합수저장탱크 200 : 공급장치
210 : 하우징 212 : 유입구
214 : 배출구 216 : 나선부
218 : 와류증대부 220 : 혼합관
221 : 스크류 222 : 비틀림판
224 : 분사노즐 226 : 역류판
230 : 히팅코일

Claims (7)

  1. 내부에 중공이 형성되고, 일측 상부에 혼합수가 유입되는 유입구(212)와 타측 상부에 혼합수가 배출되는 배출구(214)가 형성되며, 상부로 갈수록 중공의 직경이 좁아지도록 형성된 하우징(210);과
    상부 말단이 유입구(212)와 연결되고, 하우징(210)의 내부에 하우징(210)의 길이방향으로 형성되는 혼합관(220); 및
    혼합관(220)의 외측에 설치되는 히팅코일(230);을 포함하여 구성되고,
    상기 하우징(210)은 내측면에 돌출형성되는 나선부(216)를 포함하여 구성되며,
    상기 혼합관(220)은 내부에 형성되는 스크류(221)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액 공급장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(210)은
    내부 하부면에 형성되는 와류증대부(218);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액 공급장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합관(220)은
    내부에 구비되는 복수 개의 비틀림판(222);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액 공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 혼합관(220)은
    하부말단에 결합되는 분사노즐(224);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액 공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혼합관(220)은
    상부말단 일측에 형성되는 역류판(226);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액 공급장치.
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