KR100253428B1

KR100253428B1 - Bubble equipment

Info

Publication number: KR100253428B1
Application number: KR1019970055144A
Authority: KR
Inventors: 최부연; 박용석; 정수홍
Original assignee: 정수홍; 피케이주식회사
Priority date: 1997-10-25
Filing date: 1997-10-25
Publication date: 2000-06-01

Abstract

PURPOSE: A bubbling apparatus is provided to improve the productivity and reduce use of chemicals by making the fluid flow inside vessel uniform in the etching and stripping process. CONSTITUTION: A vessel(80) is equipped with a wafer and a glass for etching, cleaning and stripping. An extractor(120) attached on top of the vessel(80) drains fluid without convolution. A main body of the bubbling apparatus(10') is attached at the bottom of the vessel(80). An expander(90) attached at the bottom of the main body of the bubbling apparatus(10') flows the fluid in without convolution. The main body of the bubbling apparatus(10') and the expander(90) are linked in O-ring to prevent the leak of the fluid.

Description

Bubble device

본 발명은 버블 장치에 관한 것으로, 특히 유체 흐름 세정, 식각 및 스트립(Strip)등의 반도체 장비에서 공정 성능 개선을 위해 외부 가압에 의한 버블(Bubble) 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bubble device, and more particularly, to a bubble device by external pressurization for improving process performance in semiconductor equipment such as fluid flow cleaning, etching and stripping.

반도체 웨이퍼 및 액정표시장치(LCD) 제조공정에서 세정, 식각 및 스트립 등은 매우 중요한 공정들로 외부로부터 손상 없이 세정 효과를 높이고 식각 및 스트립 시간을 단축하여 생산성을 향상시키며, 특히 식각 공정에서 식각 균일도를 개선시켜 고품질의 생산품을 제작하는 것이 매우 중요하다.In semiconductor wafer and liquid crystal display (LCD) manufacturing process, cleaning, etching and stripping are very important processes to increase the cleaning effect without damage from the outside and shorten the etching and strip time to improve productivity, especially in the etching process. It is very important to improve the quality and produce high quality products.

기존의 액정표시장치 분야의 식각 공정 방법은 디프(Dip) 방식, 매엽식 스프레이 방식, 밀폐형 유체흐름 방식등이 주로 사용되어 왔으나, 글라스의 크기가 370×470mm에서 550×650mm으로 그리고 향후 650×830mm으로 점점 커짐에 따라 디프 및 매엽식 스프레이 방식으로는 스프레이의 압력, 유량, 액의 온도, 농도 등 공정변수 관리가 더욱더 어려워지면서 식각 균일도 및 식각 속도를 제어하는 것이 어렵고, 밀폐형 유체흐름 방식도 식각 용액 또는 스트립 용액 주입 후 일정시간 동안 유체흐름을 정지하여 공정을 수행하므로 밀폐조 내부 용액의 상하 온도 변화등 다양한 공정 변수 관리가 어려워지면서 식각 균일도 등의 공정 특성 저하를 초래하고 있다.In the conventional liquid crystal display device, the etching process such as dip method, sheet type spray method, and hermetic fluid flow method has been mainly used, but the glass size is from 370 × 470mm to 550 × 650mm and 650 × 830mm in the future. Increasingly, it is difficult to control the process uniformity such as pressure, flow rate, liquid temperature, and concentration of the spray and the single type spray method, and it is difficult to control the etching uniformity and the etching rate. Alternatively, the process is performed by stopping the fluid flow for a certain period of time after the injection of the strip solution, which makes it difficult to manage various process variables, such as changing the temperature of the liquid inside the enclosure, resulting in deterioration of process characteristics such as etching uniformity.

또한 반도체 웨이퍼 분야에서는 64MDRAM에서 256M, 1G DRAM등으로 점점 고집적화 됨에 따라 기존의 0.2㎛ 이상의 파티클(Particle) 관리에서 0.16㎛ 크기 관리로 더욱 어려워지고 있으나, 기존에 사용하던 메가 주파수의 메가 소닉 시스템 사용이 디바이스 손상을 주기 때문에 사용에 제한을 받고 있다.Also, in the semiconductor wafer field, as it is increasingly integrated from 64MDRAM to 256M and 1G DRAM, it becomes more difficult to manage the size of 0.16㎛ from the existing particle management of 0.2㎛ or more, but it is difficult to use the mega frequency megasonic system of the existing It is restricted from use because it damages the device.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 유체흐름 반도체 식각, 세정 및 스트립 처리장비에 버블 발생 장치를 부착하여 공정 특성을 개선시키기 위한 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems is to provide a device for improving the process characteristics by attaching a bubble generating device to the fluid flow semiconductor etching, cleaning and strip processing equipment.

또한 본 발명의 다른 목적은 식각 용액 주입시 또는 식각 용액 정체(Soaking)시에 식각 용액을 밀폐조(Vessel) 내부에서 균일한 흐름을 갖도록하여 식각 균일도 개선과 디바이스 손상에 영향을 미치지 않는 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention to provide an apparatus that does not affect the etching uniformity improvement and device damage by having a uniform flow of the etching solution in the vessel at the time of injection of the etching solution or soaking of the etching solution Is in.

도 1은 본 발명에 따른 버블 발생장치의 평면도.1 is a plan view of a bubble generator according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 밀폐형 유체흐름 반도체 장비의 버블 장치의 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view of the bubble device of the hermetic fluid flow semiconductor equipment according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10, 10' : 버블 발생장치 본체 20, 20' : 버블 파이프10, 10 ': bubble generator body 20, 20': bubble pipe

30, 30' : 오링(O-ring) 홈 40 : 커넥터30, 30 ': O-ring groove 40: connector

50 : 가압가스 분배기 60 : 체크 밸브50 pressurized gas distributor 60 check valve

70 : 가스 압력조절기 80 : 밀폐조(Vessel)70 gas pressure regulator 80 vessel

90 : 팽창기 100 : 오링90: inflator 100: O-ring

110 : 지지대 120 : 추출기110: support 120: extractor

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버블 발생장치는 유체 흐름을 방해하지 않도록 원통 구조인 버블 파이프와 유체의 외부흐름을 방지하는 역할을 하는 오링(O-ring)홈으로 이루어진 버블 발생장치 본체와, 상기 버블 발생장치 본체의 버블 파이프와 가압가스 분배기와의 연결을 위한 커넥터와, 상기 가압가스 분배기에 세정, 식각 및 스트립 용액 주입시 이러한 화학 약품의 역류를 방지하기 위한 체크밸브와 유압으로 동작하는 인가 가스 압력조절기가 연결되어 이루어짐을 특징으로 한다.Bubble generator of the present invention for achieving the above object is a bubble generator body consisting of a bubble pipe of the cylindrical structure and the O-ring groove to prevent the external flow of the fluid so as not to disturb the fluid flow. And a connector for connecting the bubble pipe of the bubble generator body and the pressurized gas distributor, and a check valve to hydraulically operate with a check valve to prevent backflow of such chemicals when cleaning, etching and stripping the pressurized gas distributor. Characterized in that the applied gas pressure regulator is made.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버블 장치는 세정 또는 식각을 위해 웨이퍼 및 글라스를 장착하기 위한 밀폐조와, 상기 밀폐조 위, 아래에 소용돌이 없이 유체 배수 및 유입을 시키기 위한 추출기 및 팽창기와, 상기 밀폐조와 상기 팽창기 사이에 버블 발생장치 본체와, 상기 버블 발생장치 본체와 상기 팽창기 사이에 유체 누출차단을 위한 내화학성인 불소 화합물 중합체 재료인 오링으로 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, the bubble device of the present invention for achieving the above object is an airtight vessel for mounting the wafer and glass for cleaning or etching, and an extractor and expander for fluid drainage and inflow without swirling above and below the airtight vessel And an O-ring which is a chemical resistant fluorine compound material for blocking fluid leakage between the bubble generator body and the expander between the hermetic vessel and the expander.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 본 발명에 적용된 반도체 세정 공정 응용분야에서 주로 1μm 이하의 파티클이 작용하는 힘은 다음과 같은 식들로 표현된다.First, the force acting mainly on particles of 1 μm or less in the semiconductor cleaning process application applied to the present invention is expressed by the following equation.

F_ad= A₁₃₂d_p/12 Z₀ ² (1)F _ad = A ₁₃₂ d _p / 12 Z ₀ ² (One)

F_cad= 2πd_pγ (2)F _cad = 2πd _p γ (2)

상기 식에서, A는 hamaker상수, Z는 실리콘 또는 글라스와 파티클 사이의 거리, d는 파티클 직경, γ는 표면장력을 나타낸다.Where A is the hamaker constant, Z is the distance between silicon or glass and particles, d is the particle diameter, and γ is the surface tension.

상기 식(1)의 반데발스(Van der waals')의 힘(F_ad)과 상기 식(2)의 모세관력(F_cap)에 의해 파티클이 실리콘 웨이퍼 또는 글라스 기판상에 부착된다.Particles are deposited on a silicon wafer or glass substrate by the force F _ad of Van der waals' of Formula (1) and the capillary force (F _cap ) of Formula (2).

따라서, 부착된 파티클을 제거하기 위한 힘은 다음과 같은 식들로 표현된다.Therefore, the force for removing the attached particles is expressed by the following equations.

F_meg= ma (3)F _meg = ma (3)

F_b= gπ D_p ³ ( ρ_L-ρ_V )/6g_c(4)F _b = gπ D _p ³ ( ρ _L -ρ _V ) / 6 g _c (4)

F_d= π D₀ σ (5)F _d = π D ₀ σ (5)

상기 식에서, m은 파티클의 질량, a는 메가 주파수의 에너지에 의해 외부에서 가해진 가속도, g는 중력가속도, g_c는 Newton 법칙의 비례상수, D_P는 버블 직경, D_O는 버블을 발생시키기 위해 파이프 상에 있는 구멍 직경, ρ_L은 유체밀도, ρ_V는 버블 밀도, σ는 계면장력(Interfacial Tension)을 나타낸다.Where m is the mass of the particle, a is the acceleration exerted by the energy of the mega frequency, g is the gravitational acceleration, g _c is the proportional constant of Newton's law, D _P is the bubble diameter, and D _O is the The hole diameter on the pipe, ρ _L is the fluid density, ρ _V is the bubble density, and σ is the interfacial tension.

기존 세정장치에서는 기판상에 부착된 파티클(Particle)을 제거하기 위해 상기 식(3)과 같이 외부에서 메가 주파수의 에너지를 인가함으로써 256MDRAM 이상의 복잡한 디바이스 구조에 심각한 손상을 미치게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 식(4)의 버블의 부력(F_b) 및 상기 식(5)의 항력(F_d)의 관계식에 의해 충분한 힘을 파티클에 전달하여 제거 효율을 높일 수 있다.Existing cleaning apparatus seriously damages complex device structures of 256 MDRAM or more by applying energy of mega frequency from the outside as shown in Equation (3) to remove particles attached to the substrate. Therefore, in the present invention, by removing the buoyancy force (F _b ) of the bubble of the formula (4) and the drag force (F _d ) of the formula (5) it is possible to transfer a sufficient force to the particles to increase the removal efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 버블 발생장치의 평면도이다.1 is a plan view of a bubble generator according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 유체흐름을 방해하지 않도록 원통 구조로 제작하였으며 버블을 발생시킬 수 있도록 5mm 이하의 구멍 다수를 규칙적으로 배열한 버블 파이프(20)와 유체의 외부흐름을 방지하는 역할을 하는 오링(O-ring)홈(30)으로 구성된 버블 발생장치 본체(10)는 식각, 세정 및 스트립에 사용할 수 있도록 내화학성인 PVC, PVDF, PFA, 세라믹 등의 재료를 사용한다.As shown in FIG. 1, the cylindrical pipe structure is formed so as not to disturb the fluid flow and serves to prevent external flow of the fluid and the bubble pipe 20 in which a plurality of holes of 5 mm or less are regularly arranged to generate bubbles. The bubble generator main body 10 composed of an O-ring groove 30 uses materials such as PVC, PVDF, PFA, ceramic, etc. which are chemically resistant to be used for etching, cleaning, and stripping.

특히, 상기 버블 파이프(20)는 측면 효과를 최소화하기 위해 구멍 밀도 또는 크기를 조정할 수 있으며 상기 버블 발생장치 본체와 용접을 할 수 있다.In particular, the bubble pipe 20 can adjust the hole density or size to minimize the side effect and can be welded to the bubble generator body.

그리고 상기 버블 발생장치 본체(10)의 상기 버블 파이프(20)는 커넥터(40)에 의해 유압으로 동작하는 인가 가스 압력조절기(70)와 세정, 식각 및 스트립 용액 주입시 화학 약품의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(60)로 이루어진 가압가스 분배기(50)와 연결된다.In addition, the bubble pipe 20 of the bubble generator main body 10 may prevent the backflow of chemicals during washing, etching, and strip solution injection with an applied gas pressure regulator 70 operated hydraulically by the connector 40. Is connected to the pressurized gas distributor 50 consisting of a check valve 60 for.

도 2는 본 발명에 따른 밀폐형 유체흐름 반도체 장비의 버블 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the bubble device of the hermetic fluid flow semiconductor device according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 세정 또는 식각을 위해 장착된 웨이퍼 및 글라스(130)를 지지하기 위한 지지대(110)로 이루어진 밀폐조(Vessel)(80) 위에는 소용돌이 없이 유체 배수를 시키기 위한 추출기(120)에 의해 연결되고, 상기 밀폐조(80) 아래에는 유체흐름을 방해하지 않도록 원통 구조로 제작하였으며 버블을 발생시킬 수 있도록 5mm 이하의 구멍 다수를 규칙적으로 배열한 버블 파이프(20') 및 유체의 외부흐름을 방지하는 역할을 하는 오링(O-ring)홈(30')으로 구성된 버블 발생장치 본체(10')와 연결된다.As shown in FIG. 2, the extractor 120 allows for fluid drainage without vortex over a Vessel 80 consisting of a support 110 for supporting a wafer 130 and a glass 130 mounted for cleaning or etching. And the bubble pipe 20 'and the fluid below the closure tank 80 are formed in a cylindrical structure so as not to disturb the fluid flow, and regularly arranged a plurality of holes of 5 mm or less so as to generate bubbles. It is connected to the bubble generator main body 10 'composed of an O-ring groove 30' that serves to prevent external flow.

상기 버블 발생장치 본체 아래에는 소용돌이 없이 유체 유입을 시키기 위한팽창기(90)에 의해 연결된다.Below the bubble generator body is connected by an expander 90 to allow fluid inflow without swirling.

그리고 상기 버블장치 본체(10')와 상기 팽창기(90)는 유체 누출차단을 위한 내화학성인 불소 화합물 중합체 재료인 오링(100)에 의해 연결된다.The bubbler body 10 ′ and the expander 90 are connected by an O-ring 100, which is a fluorochemical polymer material that is chemically resistant to fluid leakage.

본 발명의 버블 발생 장치는 기존의 유체 흐름 반도체 처리 장치에 호환성을 갖도록 설계 가능하고, 웨이퍼 및 액정표시장치 분야의 세정, 식각 및 스트립 등의 공정 특성을 개선시켜 생산성을 증가시킬 수 있으며 화학 약품 및 물 소모량을 줄일 수 있다.The bubble generating device of the present invention can be designed to be compatible with existing fluid flow semiconductor processing devices, and can increase productivity by improving process characteristics such as cleaning, etching and stripping in the wafer and liquid crystal display fields, and Reduce water consumption

Claims

In the bubble generator,

A bubble generator body including a bubble pipe having a cylindrical structure and an O-ring groove which serves to prevent external flow of the fluid so as not to disturb the fluid flow; And

The bubble pipe of the main body of the bubble generating device and a connector for connecting to the pressurized gas distributor consisting of a check valve for preventing the backflow of chemicals during injection, etching and stripping solution and an applied gas pressure regulator operating hydraulically Bubble generator characterized in that.

In the bubble device,

Airtight vessels for mounting wafers and glasses for etching, cleaning and stripping;

An extractor connected to the closure tank for draining the fluid without swirling;

A bubble generator body connected under the closure tank;

An inflator connected under the bubble generator body to introduce fluid without swirling; And

Bubble device, characterized in that consisting of the O-ring for blocking fluid leakage by connecting the bubble generator body and the inflator.

The method of claim 2,

Wherein the enclosure consists of a support for supporting a wafer or glass mounted for etching, cleaning and stripping.

The method of claim 2,

The bubble generator body is a bubble device, characterized in that the bubble pipe is made of a cylindrical structure so as not to interfere with the fluid flow and the O-ring groove that serves to prevent the external flow of the fluid.

The method of claim 2,

The bubble pipe is a bubble device characterized in that the fabrication is made to adjust the hole density and size to promote the fluid flow on the side wall surface of the enclosure.

The method of claim 2,

The bubble pipe is a bubble device, characterized in that for producing a uniform deformation of the fluid flow so as not to interfere.