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KR102800011B1 - 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치 - Google Patents

반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치 Download PDF

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KR102800011B1
KR102800011B1 KR1020220188138A KR20220188138A KR102800011B1 KR 102800011 B1 KR102800011 B1 KR 102800011B1 KR 1020220188138 A KR1020220188138 A KR 1020220188138A KR 20220188138 A KR20220188138 A KR 20220188138A KR 102800011 B1 KR102800011 B1 KR 102800011B1
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gas
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cap
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 캐리어에 담긴 웨이퍼를 청정환경 하에서 공정 간에 투입하는 반도체 설비에서 웨이퍼 캐리어의 내부에 퍼지용 N2 가스를 분사하는 노즐장치에 관한 것이다.
본 발명은 풉 내부의 N2 가스 퍼지를 위한 노즐장치에서 노즐 헤드부에 씌울 수 있고 풉 출입구 주변을 감쌀 수 있는 플렉시블 소재의 캡을 포함하는 새로운 형태의 노즐장치를 구현함으로써, N2 가스 퍼지 시 노즐장치측과 풉측 간의 완벽한 기밀성능을 확보할 수 있는 등 가스의 누출을 방지할 수 있는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치를 제공한다.

Description

반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치{NITROGEN GAS PURGE NOZZLE DEVICE FOR FIMS SYSTEM}
본 발명은 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 캐리어(FOUP)에 담긴 웨이퍼를 청정환경 하에서 공정 간에 투입하는 반도체 설비에서 웨이퍼 캐리어의 내부에 퍼지용 N2 가스를 분사하는 노즐장치에 관한 것이다.
일반적으로 질소 퍼지용 노즐장치는 FIMS, Load Port, FOUP Stocker, N2 STB(FAB 내 천장형 임시 저장 스테이션) 등과 같이 풉 N2 퍼지를 필요로 하는 다양한 반도체 설비에 적용된다.
일 예로서, FIMS 시스템(Front opening Interface Mechanical Standard system)은 웨어퍼 캐리어(FOUP)에 포함되어 있는 웨이퍼를 청정 환경과 기밀 환경이 유지되어 있는 조건에서 소정의 공정으로 투입하는 시스템이다.
이러한 FIMS 시스템은 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트를 저장 및 운반하는데 사용되는 작은 부피의 밀봉된 풉, 반도체 가공 장치에 놓여져 노출된 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트가 반도체 가공 장치의 내부 안팎으로 운반되는 용도의 소규모의 깨끗한 공간을 제공할 목적으로 반도체 가공 장치에 놓여 있는 입출력 초소형 클린룸 장치, 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 카세트를 입자에 노출시키지 않고 풉과 크린룸 장치 사이에서 운반하기 위한 인터페이스 등을 포함한다.
보통 반도체 제조라인에서 웨이퍼를 풉과 반도체 가공 장치 사이에서 운반하기 위하여, 풉은 수동 또는 자동으로 스테이지 유니트 상에 적재되며, 그 다음 스테이지 유니트 상의 풉은 반도체 가공 장치 쪽으로 전진된다.
계속해서, 풉이 전진한 후에 풉 도어의 잠금이 풀리면서 풉 내부가 오픈되며, 이 상태에서 웨이퍼가 속해 있는 풉의 내부 공간과 반도체 가공 장치의 내부 공간의 환경은 주변과 격리되면서 깨끗하게 유지된다.
그 다음으로, 상기 반도체 가공 장치 내부의 웨이퍼 조작 로봇은 풉 내부에서 지지되는 특정의 웨이퍼에 접근하여 풉과 반도체 가공 장지 사이에서 운반할 수 있다.
그리고, 상기 FIMS 시스템은 풉 내부에 N2 가스를 분사하여 풉 내부를 퍼지하는 노즐장치를 포함한다.
이러한 노즐장치는 풉이 로딩되는 풉 스테이지 상에 설치되어 풉 한쪽 입구측에서 N2 가스를 투입하고 풉 반대쪽 출구측으로 N2 가스를 배출시키는 방식으로 퍼지를 수행하게 된다.
이와 같은 FIMS 시스템은 등록특허공보 제10-2372513호, 등록특허공보 제10-2372514호, 공개특허공보 제10-2013-0063256호, 공개특허공보 제10-2013-0068831호 등에 다양한 것들이 개시되어 있다.
그러나, 기존의 FIMS 시스템에서 N2 가스 퍼지를 위한 노즐장치는 풉의 입구측과 접하는 노즐 부분이 플랫(Flat) 타입으로 이루어져 있기 때문에 풉과의 완전한 기밀성을 확보하는데 어려움이 있는 등 가스 누설 문제가 빈번하게 일어나는 단점이 있고, 또 노즐 부분에 헤드 부분 상면에 부착되는 구조로 설치되는 관계로 오래 사용하게 되면 쉽게 탈거되는 등의 단점이 있다.
등록특허공보 제10-2372513호 등록특허공보 제10-2372514호 공개특허공보 제10-2013-0063256호 공개특허공보 제10-2013-0068831호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 풉 내부의 N2 가스 퍼지를 위한 노즐장치에서 노즐 헤드부에 씌울 수 있고 풉의 가스 출입구 주변을 감쌀 수 있는 플렉시블 소재의 캡을 포함하는 새로운 형태의 노즐장치를 구현함으로써, N2 가스 퍼지 시 노즐장치측과 풉측 간의 완벽한 기밀성능을 확보할 수 있는 등 가스의 누출을 방지할 수 있는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치는 반도체 설비에서 N2 가스 퍼지 시 N2를 분사하는 노즐장치로서, 노즐 헤드부에 씌워지는 구조로 설치되는 동시에 상판 중심부에는 가스토출용 홀을 가지면서 풉에 있는 가스 홀의 내측으로 삽입되어 가스 홀 내주면에 밀착 가능한 가스 토출부가 일체로 돌출 형성되어 있는 플렉시블 소재의 노즐 캡을 포함하는 것이 특징이다.
여기서, 상기 노즐 캡은 노즐 헤드부의 상면부에 밀착되는 상판과, 노즐 헤드부의 외주부에 밀착되는 측판과, 노즐 헤드부의 저면부에 밀착되는 하판의 일체형 조합으로 되어 있는 원형의 캡 형태로 이루어져, 노즐 헤드부를 감싸면서 씌워지는 구조로 설치될 수 있다.
특히, 상기 가스 토출부는 하단부 직경 대비 상단부 직경이 작고 내측으로 볼록한 호(弧) 형상의 단면을 가지는 원형의 띠 형태로 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 노즐 캡은 실리콘 소재 등과 같은 플렉시블 소재를 적용할 수 있다.
또한, 상기 노즐장치는 노즐 헤드부의 저부에 설치되는 동시에 노즐 헤드부의 저면부와 노즐 캡의 하판에 동시에 밀착되면서 하판의 이탈을 규제하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 노즐장치는 노즐 헤드부를 지지하는 수단으로서, 중심부의 암나사부와 상면부의 헤드부 안착홈, 그리고 저면부의 커넥터 연결부를 가지는 원판형 블럭 형태의 노즐 베이스를 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, N2 가스 퍼지 시 노즐장치의 노즐 헤드부에 씌울 수 있는 동시에 풉 출입구 주변을 감쌀 수 있는 플렉시블 소재의 캡을 포함하는 새로운 노즐장치를 제공함으로써, 노즐장치측과 풉측 간의 완벽한 기밀성능을 확보할 수 있으며, 이에 따라 가스 누출 방지에 따른 비용 절감은 물론 N2 가스 퍼지의 효율성과 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 노즐장치의 노즐 헤드부를 거의 완전히 감싸는 형태로 이루어지는 동시에 스페이서에 의해 밀착 결속되는 구조의 노즐 캡을 적용함으로써, 탈거의 우려없이 오래 사용할 수 있는 등 기능성과 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치를 나타내는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치는 노즐 헤드부에 덮어 씌울 수 있고 또 풉의 가스 홀 주변을 밀폐시킬 수 있는 형태의 캡을 채택하여 N2 가스 퍼지 시 가스의 누출을 막을 수 있는 구조로 이루어지게 된다.
이를 위하여, 상기 질소 퍼지용 노즐장치는 풉 내부로 N2 가스를 분사하는 역할의 노즐 헤드부(10)와, 상기 노즐 헤드부(10)를 지지하는 역할의 노즐 베이스(21)와, 풉 내부로 N2 가스 분사 시 N2 가스의 누출을 막아주는 역할의 노즐 캡(13)을 포함한다.
상기 노즐 헤드부(10)는 축선을 관통하는 가스분사용 홀(22)을 가지는 원형의 블럭 형태로서, 이때의 가스분사용 홀(22)은 노즐 베이스(21)에 있는 커넥터 연결부(22)의 내부와 서로 통하는 구조를 이룰 수 있게 된다.
이러한 노즐 헤드부(10)는 저면부 중심에서 아래로 연장 형성되면서 외주면에 수나사부(23)를 가지는 연결관(24)을 이용하여 노즐 베이스(21)의 암나사부(18)에 체결되는 동시에 노즐 베이스(21)의 헤드부 안착홈(19) 내에 일부 수용되면서 노즐 베이스(21)의 상단부에 동축 구조로 설치된다.
여기서, 상기 노즐 헤드부(10)에 형성되는 가스분사용 홀(22)은 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 나팔관 형태로 이루어지게 되며, 이에 따라 노즐 헤드부(10)의 가스분사용 홀(22)의 내부로 진입한 가스는 상부로 갈수록 퍼지면서 노즐 캡(13)측에 균형있는 압력을 가할 수 있게 된다.
그리고, 상기 노즐 헤드부(10)의 저면부 가장자리 영역에는 노즐 캡(13)의 두께에 상응하는 깊이를 가지는 단차부(25)가 형성되며, 이렇게 형성되는 단차부(25)에는 노즐 캡(13)의 하판(16)이 삽입 안착될 수 있게 된다.
상기 노즐 베이스(21)는 노즐 헤드부(10)를 지지하면서 N2 가스를 노즐 헤드부(10)측으로 보내주는 역할을 하는 것으로서, 이러한 노즐 베이스(21)는 축선을 따라 관통되는 홀을 가지는 원형의 봉 형태로 이루어지게 된다.
이러한 노즐 베이스(21)의 중심부에 형성되는 홀에는 암나사부(18)가 형성되고, 이때의 암나사부(18)에는 노즐 헤드부(10)의 연결관(24)에 있는 수나사부(23)가 체결될 수 있게 된다.
그리고, 상기 노즐 베이스(21)의 상면부에는 홀 주변의 중심 영역에 헤드부 안착홈(19)이 형성되며, 이렇게 형성되는 헤드부 안착홈(19) 내에는 노즐 헤드부(10)의 하단부가 안착되면서 수용될 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 노즐 본체(21)의 저면부 중심 영역에는 원형관 형태의 커넥터 연결부(20)가 형성되며, 이때의 커넥터 연결부(20)에는 커넥터(26)가 결합된다.
이때, 상기 커넥터(26)에는 N2 가스 공급을 위해 외부로부터 연장되는 튜브(미도시)가 연결될 수 있게 된다.
상기 노즐 캡(13)은 노즐 헤드부(10)의 상면부에 밀착되는 원판 형상의 상판(14)과, 노즐 헤드부(10)의 외주부에 밀착되는 원형의 링 형상의 측판(15)과, 노즐 헤드부(10)의 저면부에 밀착되는 원형의 띠 형상의 하판(16)의 일체형 조합으로 되어 있는 원형의 캡 형태로 이루어지게 된다.
이에 따라, 상기 노즐 캡(13)은 노즐 헤드부(10)를 완전히 감싸면서 노즐 헤드부(10) 상에 씌워지는 구조로 설치된다.
이때, 상기 노즐 캡(13)의 하판(16)은 노즐 헤드부(10)의 저면에 형성되는 단차부(25) 내에 들어가는 구조로 밀착되므로서, 하판 두께로 인한 돌출 간섭을 배제할 수 있게 된다.
여기서, 상기 노즐 캡(13)은 실리콘 소재 등을 적용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 노즐 헤드부(10)의 저부에는 중심에 구멍이 있는 원판형의 스페이서(17)가 설치되는데, 이때의 스페이서(17)는 중심의 구멍을 통해 노즐 헤드부(10)의 연결관(24)에 끼워지면서 노즐 헤드부(10)의 저면부와 노즐 캡(13)의 하판(16)에 동시에 밀착되어 노즐 캡(13)의 하판(16)이 벌어지거나 늘어지는 등의 이탈을 규제하게 되고, 결국 노즐 헤드부(10) 상의 노즐 캡(13)의 견고한 결합상태가 유지될 수 있게 된다.
특히, 상기 노즐 캡(13)은 풉측과 밀착되면서 가스가 새는 것을 실질적으로 막아주는 역할의 가스 토출부(12)를 포함한다.
이러한 가스 토출부(12)는 상판(14)의 중심부에 일체로 상향 돌출 형성되면서 하단부 직경 대비 상단부 직경이 작고 내측으로 볼록한 호(弧) 형상의 단면을 가지는 원형의 띠 형태로 이루어지게 된다.
그리고, 상기 가스 토출부(12)의 중심부의 뚫려 있는 부분은 가스토출용 홀(11)로서, 이곳을 통해 가스가 풉측으로 토출될 수 있게 된다.
이에 따라, 도 3에서 볼 수 있듯이, 풉 스테이지(미도시) 등에 풉(100)이 로딩되면, 노즐 헤드부(10)에 씌워져 있는 노즐 캡(13)이 풉(100)의 저면부에 밀착되고, 이때의 노즐 캡(13)의 가스 토출부(12)는 풉(100)의 홀(110) 내측으로 진입하게 됨과 동시에 홀(110)의 가장자리, 즉 홀(110)의 내주면에 밀착되고, 결국 풉(100)의 홀(110) 주변이 가스 토출부(12)에 의해 완전히 밀폐되므로서, 풉측으로 분사되는 N2 가스의 누출이 방지될 수 있게 된다.
이때, 상기 가스 토출부(12)가 홀(110)의 내주면에 밀착된 상태에서 아래쪽에서 위쪽으로 토출되는 N2 가스의 토출 압력에 의해 가스 토출부(12)가 바깥쪽으로 벌어지면서 더욱 홀(110)측으로 밀착될 수 있게 되므로서, 풉(100)의 홀(110) 주변의 기밀성이 한층 더 높아질 수 있게 된다.
따라서, 상기 질소퍼지용 노즐장치는 풉 스테이지 등에 풉(100)이 놓여지게 되면, 노즐 캡(13)의 가스 토출부(12)는 풉(100)에 있는 홀(110)의 내측으로 진입한 후에 홀 가장자리에 밀착된다.
이 상태에서, 외부의 N2 가스 공급원(미도시)에서 제공되는 N2 가스가 노즐 베이스(21)의 내부와 가스분사용 홀(22)을 경유한 후, 노즐 캡(13)의 가스 토출부(12)에 있는 가스토출용 홀(11)을 통해 풉(100)의 내부로 토출되면서 풉 내부에 대한 퍼지가 수행될 수 있게 된다.
이때, 상기 가스 토출부(12)가 끼워져 있는 홀(110)의 가장자리 둘레가 가스 토출부(12)에 의해 완벽하게 실링되므로서, N2 가스 퍼지 공정이 진행되는 동안에 가스의 누출 문제를 완전히 배제할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 풉 내부에 대한 N2 가스 퍼지 시 노즐 헤드부에 씌울 수 있는 동시에 풉의 가스 통로 주변을 감쌀 수 있는 플렉시블 소재의 캡을 포함하는 새로운 질소퍼지용 노즐장치를 제공함으로써, N2 가스 퍼지 시 질소퍼지용 노즐장치측과 풉측 간의 완벽한 기밀성능을 확보할 수 있으며, 따라서 가스의 누출로 인한 낭비를 막을 수 있고, 정확하고 효율적으로 퍼지 공정을 실시할 수 있다.
10 : 노즐 헤드부
11 : 가스토출용 홀
12 : 가스 토출부
13 : 노즐 캡
14 : 상판
15 : 측판
16 : 하판
17 : 스페이서
18 : 암나사부
19 : 헤드부 안착홈
20 : 커넥터 연결부
21 : 노즐 베이스
22 : 가스분사용 홀
23 : 수나사부
24 : 연결관
25 : 단차부
26 : 커넥터

Claims (6)

  1. 반도체 설비에서 N2 가스 퍼지 시 N2를 분사하는 노즐장치로서,
    노즐 헤드부(10)에 씌워지는 구조로 설치되는 동시에, 가스토출용 홀(11)을 가지면서 상판(14)의 중심부에 일체로 상향 돌출 형성되는 형태로 이루어져 풉에 있는 홀의 내측으로 삽입되어 풉의 홀 내주면에 밀착 가능한 가스 토출부(12)가 형성되어 있는, 플렉시블 소재의 노즐 캡(13)을 포함하고,
    상기 노즐 캡(13)은 노즐 헤드부(10)의 상면부에 밀착되는 상판(14)과, 노즐 헤드부(10)의 외주부에 밀착되는 측판(15)과, 노즐 헤드부(10)의 저면부에 밀착되는 하판(16)의 일체형 조합으로 되어 있는 원형의 캡 형태로 이루어져, 노즐 헤드부(10)를 감싸면서 씌워지는 구조로 설치되고,
    상기 노즐 헤드부(10)에는 가스분사용 홀(22)이 형성되고, 상기 가스분사용 홀(22)은 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 나팔관 형태로 이루어져 가스분사용 홀(22)의 내부로 진입한 가스가 상부로 갈수록 퍼지면서 압력을 가해 노즐 캡(13)의 가스 토출부(12)가 풉의 홀 내주면에 밀착되고,
    상기 노즐 캡(13)의 가스 토출부(12)는 풉의 홀 내측으로 진입하게 됨과 동시에 풉의 홀 내주면에 밀착되고, 아래쪽에서 위쪽으로 토출되는 가스의 토출 압력에 의해 가스 토출부(12)가 바깥쪽으로 벌어지면서 더욱 풉의 홀측으로 밀착되므로써 풉의 홀 주변이 가스 토출부(12)에 의해 완전히 밀폐될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 헤드부(10)의 저부에 설치되는 동시에 노즐 헤드부(10)의 저면부와 노즐 캡(13)의 하판(16)에 동시에 밀착되면서 하판(16)의 이탈을 규제하는 스페이서(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 헤드부(10)를 지지하는 수단으로서, 중심부의 암나사부(18)와 상면부의 헤드부 안착홈(19), 그리고 저면부의 커넥터 연결부(20)를 가지는 원판형 블럭 형태의 노즐 베이스(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치.
  6. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 캡(13)은 실리콘 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 설비의 질소 퍼지용 노즐장치.
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