KR100724184B1 - Method for removing pollutants on the ceramic parts for use in a semiconductor device manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for removing contaminants in ceramic component parts for semiconductor manufacturing.
본 발명은, 습식세정법을 이용하여 반도체 제조용 세라믹 재질의 설비부품상에 흡착되어 있는 오염물질을 제거하는 방법에 있어서, 상기 설비부품에 대한 알카리 세정 및 산 세정 단계후에 린스한 다음 상기 설비부품 표면상에 미량 잔존하는 오염물질을 태워 휘발시키는 것에 의해 제거하기 위하여 실시하는 고온 열처리를 초단파 가열방식으로 실시하되, 상기 설비부품 표면의 가열온도를 450~650℃ 범위로 하여 2-5시간 동안 실시하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for removing contaminants adsorbed on a component of a ceramic material for semiconductor manufacturing by using a wet cleaning method, which is rinsed after an alkali cleaning and an acid cleaning step for the component and then on the surface of the component. The high temperature heat treatment is performed by microwave heating to remove the remaining traces of contaminants by volatilization. The heating temperature of the surface of the equipment parts is 450 ~ 650 ℃ for 2-5 hours. It features.
따라서, 반도체 제조용 설비부품에 대한 오염물질 제거가 단시간내에 완료될 수 있게 되므로, 에너지 소비량을 줄여 제조원가를 절감할 수 있고, 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, since the removal of contaminants on the semiconductor manufacturing equipment parts can be completed in a short time, it is possible to reduce the energy consumption and to reduce the manufacturing cost and to significantly improve the productivity.
세라믹, 부품, 오염물질, 습식, 세정, 반도체, 초단파, 열처리 Ceramics, Components, Pollutants, Wet, Clean, Semiconductor, Microwave, Heat Treatment
Description
도 1은 종래의 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법을 설명하는 순서도, 1 is a flowchart illustrating a method for removing contaminants in a ceramic component for manufacturing a conventional semiconductor.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법을 설명하는 순서도이다. Figure 2 is a flow chart illustrating a method for removing contaminants in a ceramic component for manufacturing a semiconductor according to the present invention.
본 발명은 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹 재질의 설비부품상에 흡착되어 있는 반응 부산물과 같은 각종 오염물질을 보다 효율적으로 제거할 수 있는 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for removing contaminants from ceramic component parts for semiconductor manufacturing. More particularly, the present invention relates to a ceramic apparatus for semiconductor manufacturing capable of more efficiently removing contaminants such as reaction by-products adsorbed on ceramic component parts. A method for removing contaminants from a part.
일반적으로, 반도체 제조공정은 실리콘 웨이퍼 기판상에 금속, 이산화규소, 폴리실리콘 등의 박막을 입히는 박막증착(thin film deposition) 공정과, 박막 형성 후에 박막의 필요한 부분을 남기고 그 외의 부분은 제거하는 식각(etching process)공정 등을 포함한다. In general, the semiconductor manufacturing process is a thin film deposition process in which a thin film of metal, silicon dioxide, polysilicon, etc. is coated on a silicon wafer substrate, and an etching process is performed to leave the necessary portions of the thin film and to remove other portions after the thin film is formed. (etching process) process and the like.
이러한 박막공정 및 식각공정 등에서는 여러 종류의 공정가스(process gas)가 사용되며, 공정가스의 반응성 및 공정조건의 최적화를 위해 고주파 처리 등의 각종 처리를 또한 실시하게 된다. Various kinds of process gases are used in the thin film process and the etching process, and various processes such as high frequency treatment are also performed to optimize the reactivity of the process gas and the process conditions.
이와 같은 공정수행은 해당하는 제조용 설비를 통해 실시되게 되며, 각 설비에는 거의 반응성이 없고 오염물질을 별도로 유발시키지 않도록 세라믹(ceramic) 재질로 된 각종 부품들이 장착되어 있다. This process is carried out through the corresponding manufacturing facilities, each facility is equipped with various components made of ceramic (ceramic) material so that almost no reactivity and do not cause contaminants separately.
그러나, 반도체 제조용 설비를 이용하여 공정을 수행하게 되면, 공정가스의 분해 및 다른 물질과의 반응 등에 의한 각종 부산물들이 생성되게 되며, 생성된 부산물들은 장착된 설비부품상에 흡착되어 오염시키게 되고, 설비부품의 오염은 결국 공정대상인 웨이퍼 기판을 오염시키게 되는 결과를 초래하여 반도체 소자의 생산수율을 대폭 저감시키게 된다. However, when the process is performed using the semiconductor manufacturing equipment, various by-products are generated by decomposition of the process gas and reaction with other substances, and the generated by-products are adsorbed onto the installed equipment parts to contaminate the equipment. Contamination of the components eventually results in contaminating the wafer substrate to be processed, thereby greatly reducing the production yield of semiconductor devices.
따라서, 이를 방지하고자, 반도체 제조용 설비에 대한 주기적인 예방정비 시점에서 오염된 세라믹 재질의 설비부품들을 분리해 낸 후, 흡착되어 있는 오염물질을 제거하는 처리를 별도로 실시하게 되며, 이때 주로 이용하는 제거방법으로는 세정액을 이용하는 습식세정(wet cleaning)법이 있다. Therefore, in order to prevent this, at the time of periodic preventive maintenance of the semiconductor manufacturing equipment, the contaminated ceramic material parts are separated, and then a separate process of removing the adsorbed pollutants is performed separately. There is a wet cleaning method using a cleaning liquid.
도 1을 참조로, 기존의 습식세정법을 설명하면, 설비부품의 표면에 잔류하는 유기물 또는 폴리머(polymer) 등을 제거하기 위한 알카리 세정(S100), 금속성 잔류물을 제거하기 위한 산 세정(S102), 초순수(DIW ; DeIonized Water)를 이용한 1차 린스(rinse : 헹굼)(S104), 표면 얼룩 등을 제거하기 위한 고온 열처리(S106), 초순수를 이용한 2차 린스(S108), 잔류 수분을 제거하기 위한 건조(S110)순으로 진행하게 된다. Referring to FIG. 1, a conventional wet cleaning method will be described. An alkaline cleaning (S100) for removing organic substances or polymers remaining on the surface of an equipment part (S100), and an acid cleaning (S102) for removing metallic residues will be described. , Primary rinse (rinse: rinse) using ultra pure water (DIW; Deionized Water) (S104), high temperature heat treatment to remove surface stains (S106), secondary rinse using ultrapure water (S108), to remove residual moisture For drying (S110) in order to proceed.
상세하게, 먼저 설비부품상에 흡착되어 있는 유기물질, 폴리머 등을 제거하기 위하여 알칼리 세정액에 해당 설비부품들을 침지시켜 알카리 세정을 실시하며(S100), 이때 알카리 세정액으로는 수산화칼륨(KOH), 가성소다(NaOH) 등의 강알카리성의 것을 주로 이용하게 된다. In detail, in order to remove organic substances and polymers adsorbed on equipment parts, alkali cleaning is performed by immersing the equipment parts in an alkaline cleaning solution (S100), in which case alkaline hydroxide is used as potassium hydroxide (KOH), caustic. Strongly alkaline ones such as soda (NaOH) are mainly used.
다음으로, 설비부품상에 잔류하는 금속성분을 제거하기 위하여 산 세정액에 해당 설비부품을 침지시켜 산 세정을 실시하며(S102), 이때 산 세정액으로는 불산, 질산 등의 강산성의 것을 주로 이용하게 된다. Next, in order to remove metal components remaining on the equipment parts, the equipment parts are immersed in an acid cleaning solution (S102). At this time, strong acid materials such as hydrofluoric acid and nitric acid are mainly used as the acid cleaning solution. .
이어서, 설비부품을 초순수로 린스하며(S104), 이에 따라 대부분의 오염물질은 제거되게 된다. Subsequently, the equipment parts are rinsed with ultrapure water (S104), whereby most contaminants are removed.
다음으로, 설비부품상에 얼룩 등의 형태로 미량 남아있는 오염물질을 태워서 제거하기 위하여 해당 설비부품을 일반 가열로(furnace)내에 장입하고 고온 열처리를 실시하며(S106), 이때 설비부품 표면의 가열온도가 약 600℃를 유지하도록 장시간 가열한 후 노냉하게 된다. Next, in order to burn off and remove contaminants remaining in the form of stains on the equipment parts, the equipment parts are charged in a general furnace and subjected to high temperature heat treatment (S106). After heating for a long time so that the temperature is maintained at about 600 ℃ it is cooled by the furnace.
이어서, 설비부품을 초순수로 2차 린스하며(S108), 이에 따라 미량의 오염물질까지도 제거되게 된다. Subsequently, the equipment parts are secondly rinsed with ultrapure water (S108), thereby removing even a small amount of contaminants.
마지막으로, 린스에 따라 설비부품상에 잔존하게 되는 수분을 제거하기 위하여 오븐(oven)을 이용하여 가열 건조하게 된다(S110). Finally, in order to remove the moisture remaining on the equipment parts according to the rinse is heated by drying using an oven (S110).
이로써, 설비부품에 대한 오염물질의 제거과정이 완료되게 된다. As a result, the process of removing contaminants on equipment parts is completed.
그러나, 이와 같은 기존의 습식세정법에 있어서는 그 고온 열처리 단계(S106)에서 600℃ 이상으로 가열된 일반 가열로내에 설비부품을 장입하고 하루 정도의 매우 긴 시간 동안 가열하게 되므로, 장시간 소요에 따라 에너지 소비량이 과다하고 심각한 생산성 저하 문제를 야기시키고 있는 실정이다. However, in the conventional wet cleaning method, since the equipment parts are charged in a general heating furnace heated to 600 ° C. or higher in the high temperature heat treatment step (S106) and heated for a very long time of about one day, energy consumption is required according to a long time. This situation is causing excessive and severe productivity problems.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 고온 열처리 단계에서 초단파(microwave) 가열방식을 이용함으로써 처리시간을 대폭 단축할 수 있는 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for removing contaminants in ceramic component parts for semiconductor manufacturing that can significantly reduce the processing time by using a microwave heating method in the high temperature heat treatment step. The purpose is.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방법은, 습식세정법을 이용하여 반도체 제조용 세라믹 재질의 설비부품상에 흡착되어 있는 오염물질을 제거하는 방법에 있어서, 상기 설비부품에 대한 알카리 세정 및 산 세정 단계후에 린스한 다음 상기 설비부품 표면상에 미량 잔존하는 오염물질을 태워 휘발시키는 것에 의해 제거하기 위하여 실시하는 고온 열처리를 초단파 가열방식으로 실시하되, 상기 설비부품 표면의 가열온도를 450~650℃ 범위로 하여 2-5시간 동안 실시하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the method for removing contaminants in ceramic component parts for semiconductor manufacturing according to the present invention is a method for removing contaminants adsorbed on equipment parts made of ceramic material for semiconductor manufacturing using a wet cleaning method. After the alkaline cleaning and acid cleaning steps for the part, the high temperature heat treatment is performed by microwave heating to remove by removing the trace contaminants remaining on the surface of the equipment by volatilization. The heating temperature is characterized in that carried out for 2-5 hours to 450 ~ 650 ℃ range.
본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 세라믹 설비부품의 오염물질 제거 방 법을 설명하는 순서도이다. 2 is a flow chart illustrating a method for removing contaminants in a ceramic component for manufacturing a semiconductor according to the present invention.
본 발명에 따르면, 오염물질의 제거를 위한 습식세정 공정의 고온 열처리 단계에서 초단파(microwave) 가열방식을 이용하게 되며, 초단파 가열방식은 가열대상물을 직접 진동, 발열시켜 가열하는 방식이므로, 세라믹 재질의 설비부품상에 잔류하는 표면 얼룩 등의 오염물질을 직접 가열, 휘발시키는 것에 의해 단시간내에 제거할 수 있어, 에너지 효율성이 매우 높고 처리시간을 대폭 단축시킬 수 있게 된다. According to the present invention, a microwave heating method is used in a high temperature heat treatment step of a wet cleaning process for removing contaminants, and the microwave heating method is a method of directly heating and heating a heating object, and thus, of ceramic material. Direct heating and volatilization of contaminants such as surface stains remaining on equipment parts can be eliminated in a short time, resulting in a very high energy efficiency and significantly shortening the treatment time.
이때, 초단파 가열방식의 구현을 위해 사용될 수 있는 초단파 가열장치는, 초단파를 발생시키는 마그네트론(magnetron)과, 그 내부의 베이스(base)상에 적치된 설비부품들을 마그네트론으로부터 전달되는 초단파에 의해 가열하게 되는 챔버(chamber)와, 마그네트론과 챔버간을 연결하여 초단파를 전달하는 도파관(wave guide)으로 개략 구성될 수 있으며, 따라서 마그네트론에 전원이 인가되어 초단파가 발생되면, 발생된 초단파는 도파관을 통해 챔버내로 공급되어 챔버 내부에 초단파 필드가 형성되며, 이러한 초단파 필드에 의해 내부에 적치되어 있는 설비부품들이 소정의 고온으로 가열되게 되는 것이다. At this time, the microwave heating apparatus that can be used for the implementation of the microwave heating method, the magnetron for generating the microwave and the equipment parts placed on the base therein to be heated by the microwave transmitted from the magnetron. It can be composed of a chamber (chamber), and a wave guide that connects the magnetron and the chamber and delivers microwaves. Therefore, when the power is applied to the magnetron, the microwaves are generated. The microwave field is supplied into the chamber to form a microwave field, and the microwave field is heated to a predetermined high temperature by the equipment parts stored therein.
여기서, 바람직하게 초단파는 상업적으로 허용된 915 내지 2,450MHz의 주파수 대역을 갖는 것이 사용될 수 있다. Here, preferably, the microwave can be used having a commercially acceptable frequency band of 915 to 2,450MHz.
그럼, 이하에서는 초단파 가열방식의 고온 열처리를 이용하는 습식세정법을 통해 설비부품상에 흡착된 오염물질을 제거하는 제 1 실시예에 대해 설명하기로 한다. Next, a first embodiment of removing contaminants adsorbed on equipment parts through a wet cleaning method using high temperature heat treatment of microwave heating method will be described.
먼저, 반도체 제조용 설비에서 박막증착 공정 및 식각공정의 수행에 따라 생성되는 오염물질이 흡착된 세라믹 재질의 설비부품을 해당 반도체 제조용 설비로부터 분리한다. First, in the semiconductor manufacturing equipment, a component of a ceramic material in which contaminants are adsorbed by the thin film deposition process and the etching process is separated from the semiconductor manufacturing equipment.
그리고, 분리된 설비부품에 흡착되어 있는 유기물질, 폴리머 등을 제거하기 위하여 알칼리 세정액에 해당 설비부품을 침지시켜 알카리 세정을 실시한다(S200).In order to remove organic substances, polymers, and the like adsorbed on the separated equipment parts, alkaline cleaning is performed by immersing the equipment parts in an alkaline cleaning solution (S200).
다음으로, 설비부품상에 잔류하는 금속성분을 제거하기 위하여 산 세정액에 해당 설비부품을 침지시켜 산 세정을 실시한다(S202). Next, in order to remove metal components remaining on the equipment parts, the equipment parts are immersed in an acid cleaning solution to perform acid cleaning (S202).
이어서, 설비부품을 산 세정액으로부터 꺼낸 후 초순수로 린스한다(S204).Subsequently, the equipment parts are taken out of the acid cleaning liquid and then rinsed with ultrapure water (S204).
다음으로, 설비부품상에 얼룩 등의 형태로 미량 남아있는 오염물질을 태워서 제거하기 위하여 해당 설비부품을 초단파 가열장치내에 넣고 고온 열처리하며(S206), 이때 설비부품 표면의 가열온도가 약 600℃를 유지하도록 한 상태에서 3시간 동안 가열한 후 노냉한다. Next, in order to burn and remove the traces of contaminants remaining in the form of stains on the equipment parts, the equipment parts are placed in a microwave heating apparatus and subjected to high temperature heat treatment (S206), where the heating temperature of the surface of the equipment parts is about 600 ° C. After heating for 3 hours in a state of maintaining, the furnace is cooled.
이어서, 설비부품을 초단파 가열장치로부터 꺼낸 후 초순수로 2차 린스하고(S208), 마지막으로 린스에 따라 설비부품상에 잔존하는 수분을 제거하기 위해 오븐을 이용하여 가열 건조한다(S210). Subsequently, the equipment parts are removed from the microwave heating apparatus, and then secondly rinsed with ultrapure water (S208), and finally heated and dried using an oven to remove moisture remaining on the equipment parts according to the rinsing (S210).
이로써, 설비부품에 대한 오염물질의 제거과정을 완료하고, 해당 설비부품들을 검사해 본 결과, 오염물질이 완전하게 제거된 것을 확인할 수 있었다. As a result, the contaminant removal process for the equipment parts was completed, and the inspection of the equipment parts confirmed that the contaminants were completely removed.
한편, 제 2 실시예로서, 다른 조건들은 모두 실시예 1과 동일하게 하고, 초단파 열처리시 설비부품 표면의 가열온도를 약 500℃로 유지하면서 5시간 동안 가열하였다. On the other hand, as the second embodiment, all other conditions were the same as in Example 1, and was heated for 5 hours while maintaining the heating temperature of the surface of the equipment parts at about 500 ℃ during microwave heat treatment.
그 결과, 마찬가지로 오염물질이 완전하게 제거된 것을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that the contaminants were completely removed as well.
이로써, 고온 열처리 단계(S206)에서 초단파 가열방식을 이용하게 되면, 가열시간을 종래의 1/3 이하, 그리고 표면온도도 보다 낮게 하여도 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 확인하였으며, 이에 따라 에너지 소비량을 대폭 줄이고 처리시간 단축에 따른 생산성 향상의 효과를 볼 수 있었다. Thus, when the microwave heating method is used in the high temperature heat treatment step (S206), it was confirmed that the contaminant can be effectively removed even if the heating time is lower than the conventional 1/3 and the surface temperature is lower. The productivity was improved by reducing consumption and processing time.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the foregoing description, it should be understood that those skilled in the art can make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 반도체 제조용 설비부품에 대한 오염물질 제거가 단시간내에 완료될 수 있게 되므로, 에너지 소비량을 줄여 제조원가를 절감할 수 있고, 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다. According to the present invention, since the removal of contaminants on the components for manufacturing semiconductors can be completed in a short time, the effect of reducing energy consumption and reducing manufacturing costs and greatly improving productivity can be achieved.
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