KR101271259B1

KR101271259B1 - 기판의 이물질 제거장치

Info

Publication number: KR101271259B1
Application number: KR1020110052607A
Authority: KR
Inventors: 도광회
Original assignee: 도광회
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2013-06-07
Also published as: KR20120133776A

Abstract

본 발명은 기판의 이물질 제거장치에 관한 것으로, 에어 나이프(10)는 콘베어 벨트에 놓여 이송되는 기판(50)의 이동통로 상부에 상기 기판(50)의 수평면에 대해 일정한 각도로 경사지게공기를 분사할 수 있도록 설치된다. 에어 나이프(10)는 콤프레서(30)에서 공급되는 압축공기 또는 질소를 동력원으로 하여 주변 공기를 대량으로 분출하기 위하여 코안다(COANDA) 효과를 이용한다. 보텍스 튜브(20)가 콤프레서(30)에서 공급되는 압축공기 또는 질소를 냉각하여 에어 나이프(10)의 공기 공급포트(11)에 공급하여 냉각된 공기 또는 질소가 기판(50)에 분사된다. 냉각된 공기 또는 질소가 스퍼터링 작업이 완료된 웨이퍼 또는 기판의 윗면에 분사됨으로써 기판의 윗면에 부착된 이물질을 냉각시킴과 동시에 이물질을 제거할 수 있도록 함으로써 냉각작업과 세척작업을 동시에 실시하여 반도체 및 엘시디 제조작업을 단순화하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

기판의 이물질 제거장치{apparatus for removing particles on a wafer}

본 발명은 기판의 이물질 제거장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 반도체 웨이퍼, 엘시디 평판 유리, 강판, 인쇄회로기판, PCB 공정 등의 제조공정에 있어서 반도체 웨이퍼, 평판 유리기판, 아연도금강판, 인쇄회로기판, PCB 공정 등에 부착되는 이물질을 제거하기 위하여 에어 나이프에 보텍스 튜브를 통해 냉각된 압축공기 또는 질소를 공급하고 에어 나이프로 반도체 웨이퍼나 평판 유리기판에 냉각된 공기 또는 질소를 분사하여 냉각시킨 후 반도체 웨이퍼, 평판 유리기판, 아연도금강판, 인쇄회로기판, PCB 공정 등에서 이물질을 분리하고 덕트를 이용하여 이물질을 제거하기 위한 기판의 이물질 제거장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정 또는 엘시디 평판 유리기판의 제조공정에서 이물질 입자가 반도체 웨이퍼 또는 평판유리기판에 부착되어 제조되는 경우 제조된 반도체 소자 또는 엘시디 소자의 특성이 설계값에서 벗어나서 제조된 제품이 동작불량이 되게 하는 직접적인 원인이 된다.

이러한 이물질을 제거하기 위해 공정과 공정 사이의 이동 중에 반도체 웨이퍼 또는 평판유리기판 등에 부착된 이물질을 제거하여야 한다.

일반적으로 반도체 제조공정중 웨이퍼 박막을 증착하는 스퍼터링 공정과 포토레지스트 패턴을 형성하는 과정에서 높은 온도로 가열된 웨이퍼를 상온 부근으로 낮추어 주는 냉각 공정이 수반된다.

그런데, 종래에는 이러한 냉각 공정이 웨이퍼를 상온의 대기에 노출시킴으로써 이루어질 뿐이어서, 그 냉각 시간이 오래 걸리고 먼지를 제거한 클린룸 내부에서 냉각시키지만 먼지가 없을 수 없으므로 클린룸이라도 오랜 시간 공기중에 노출시키는 것은 공기중의 먼지와 가스성분에 의해 반도체 웨이퍼가 오염되어 반도체 소자가 제조 공정의 생산성이 저하될 우려가 있다

따라서 반도체 웨이퍼의 냉각작업을 완료한 다음 별도의 세척작업을 실시하여야 반도체 소자의 불량률을 낮출 수 있다. 그러나 냉각작업을 완료한 후 다시 별도의 세척작업을 실시하는 것은 생산공정이 늘어나게 되므로 생산성 향상에 악영향을 주는 문제점이 있었다

이와 같은 문제를 해결하기 위해 한국공개실용 1999-0038724호에 반도체 웨이퍼를 냉각시킴과 동시에 이물질을 제거하는 반도체 웨이퍼 냉각장치가 개시된다.

도 1에 종래의 기술에 의한 반도체 웨이퍼 냉각장치의 구성을 보이는 종단면도가 도시된다.

이 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼 냉각장치는 내측에 일정크기의 공간부(1)가 형성되어 있고, 전,후측에 도어(미도시)가 설치되어 있는 직육면 박스체인 공정챔버(2)와, 그 공정챔버(2)의 내측하부에 모터(미도시)에 의하여 회전가능하게 설치됨과 아울러 상면에 웨이퍼(W)를 고정시키기 위한 클램프(13)가 설치되어 있는 웨이퍼 척(4)과, 그 웨이퍼 척(4)의 상면에 설치되는 웨이퍼(W)의 상면을 향하도록 설치되는 아르곤가스 분사노즐(5)과, 상기 공정챔버(2)의 외측 하단부에 연결설치되는 펌핑라인(6)으로 구성되어 있다.

이 종래기술에 의한 반도체 웨이퍼 냉각장치는 아르곤 가스를 반도체 웨이퍼 윗면에 분사시키고 공정챔버의 내부 공기를 펌핑라인으로 외부로 배출시키는 것에 의해 이물질을 제거하여 아르곤 가스의 분사에 의해 반도체 웨이퍼의 윗면에서 분리된 이물질이 펌핑라인으로 완전히 배출되지 않아 다시 반도체 웨이퍼에 부착되거나 챔버의 도어를 열게되면 챔버 밖으로 이물질이 확산되는 문제점이 있었다.

또한, 반도체 부품, LCD 기판, PDP 기판, PCB 기판 등의 제조공정에서 모든 공정이 끝난 후, 최종적으로 검사공정에 들어가는데 종래에는 최종검사공정에 들어가기 전에 세척공정만을 수행하여 최종적으로 이물질을 제거하는 공정이 없었기 때문에 최종 검사공정에서 불량율이 높게 되거나 또는 전자제품 사용시 작동상의 오류가 발생하게 된다.

따라서, 반도체 부품, LCD 기판, PDP 기판, PCB 기판 등을 제조함에 있어, 기판에 유입·적층된 각종 이물질을 제거하기 위해 최종검사공정 전에 세척공정과 함께 이물질제거공정을 거치는 것이 필요하다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 스퍼터링 증착이 완료된 반도체 웨이퍼 또는 평판유리기판에 냉각된 고속의 압축공기 또는 질소를 분사시켜 냉각과 동시에 이물질을 제거하여 이물질 제거공정을 추가하는 것 없이 반도체 웨이퍼 또는 평판유리기판에 부착되어 있는 이물질 을 제거할 수 있는 기판의 이물질 제거장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조공정중에 가열된 반도체 웨이퍼 또는 평판유리기판에 냉각된 고속의 압축공기 또는 질소를 분사시켜 냉각과 동시에 이물질을 제거하는 기판의 이물질 제거장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 에어 나이프에 보텍스 튜브를 연결하여 에어 나이프에 냉각 공기 또는 질소를 공급하여 기판을 냉각시키면서 분사되는 에어를 이용하여 반도체 웨이퍼 또는 평판유리기판에서 이물질을 분리하고 덕트로 흡입하여 제거하는 기판의 이물질 제거장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 콘베어 벨트에 놓여 이송되는 기판의 이동통로 상부에 상기 기판의 수평면에 대해 일정한 각도로 경사지게 공기를 분사할 수 있도록 설치되는 에어 나이프와; 상기 에어 나이프에 냉각 공기 또는 질소를 공급하는 보텍스 튜브와; 상기 보텍스 튜브에 압축공기 또는 질소를 공급하는 콤프레서와; 상기 에어 나이프에서 배출되는 냉각공기 또는 질소에 의해 상기 기판에서 분리된 이물질을 제거하는 덕트로 구성된다.

본 발명의 일실시예에 의하면 에어 나이프의 슬릿노즐은 기판을 향하여 아래로 돌출되고, 아래로 갈수록 단면이 작아지고, 슬릿노즐을 중심으로 좌측 노즐부가 우측 노즐부보다 슬릿노즐의 폭 w 만큼 들어가게 형성하고 좌측 노즐부는 직경 R의 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 에어 나이프의 좌측 노즐부에 형성되는 직경 R의 값은 슬릿노즐의 폭w 가 0.2∼0.4㎜ 일 때, 1.2∼2.4㎜ 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 에어나이프의 공기 공급포트에 연결되는 보텍스 튜브는 상기 공기공급 포트에 공급되는 공기용량이 800∼1200 ℓ/min 가 되도록 하고, 온도범위는 -20∼-30°C 가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 보텍스 튜브는 콤프레서로부터 압축공기를 공급하는 압축공기 호스가 연결되는 공기 주입구와; 주입된 압축공기를 냉각시키는 보텍스 실과; 상기 보텍스 실의 일단에 형성되고 상기 보텍스 실에 주입된 압축공기가 고속회전되어 온기와 냉기로 분리된 후 냉기가 배출되는 냉기 배출구와; 상기 보텍스 실의 타단에 형성되고 상기 보텍스 실에서 분리된 열기가 배출되는 열기 배출구와; 상기 열기 배출구에서 발생하는 배출소음을 제거하는 소음기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 콤프레서에서 공급되는 압축공기 또는 질소를 보텍스 튜브에 의해 냉각시켜 에어 나이프에 공급하여 스퍼터링 작업이 완료된 웨이퍼 또는 기판의 윗면에 부착된 이물질을 냉각시킴과 동시에 이물질을 제거할 수 있도록 함으로써 냉각작업과 세척작업을 동시에 실시하여 반도체 및 엘시디 제조작업을 단순화하고 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 웨이퍼 냉각장치의 구성을 보이는 종단면도.
도 2는 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치의 구성을 나타내는 모식도,
도 3은 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 사용되는 에어나이프의 좌측면도,
도 4는 본 발명에 의한 에어 나이프를 도 2의 A-A'선을 따라 자른 측단면도,
도 5는 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 적용되는 보텍스 튜브의 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 적용되는 보텍스 튜브의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2에 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치의 구성을 나타내는 모식도가 도시된다.

본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치는 콘베어 벨트(미도시)에 놓여 이송되는 기판(50)의 이동통로 상부에 상기 기판(50)의 수평면에 대해 일정한 각도로 경사지게 공기를 분사할 수 있도록 설치되는 에어 나이프(10)와; 상기 에어 나이프(10)에 냉각 공기 또는 질소를 공급하는 보텍스 튜브(20)와; 상기 보텍스 튜브(20)에 압축공기 또는 질소를 공급하는 콤프레서(30)와; 상기 에어 나이프(10)에서 배출되는 냉각공기 또는 질소에 의해 상기 기판(50)에서 분리된 이물질을 제거하는 덕트(40)로 구성된다.

덕트(40)는 기판에서 분리된 이물질을 흡입하거나, 기판에서 분리된 이물질을 외부로 방출시키는 것에 의하여 이물질 제거 기능을 수행한다.

에어 나이프(10)는 기판(50)의 폭보다 약간 길게 구성하여 콘베어 벨트(도시 생략)를 따라 진행하는 기판(50)의 윗면에 압축공기 또는 질소를 분사한다. 상기 에어 나이프(10)는 콤프레서(30)에서 공급되는 압축공기 또는 질소를 동력원으로 하여 주변 공기를 대량으로 분출하기 위하여 코안다(COANDA) 효과를 이용한다.

도 3에 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 사용되는 에어나이프의 좌측면도가 도시된다.

본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 사용되는 에어 나이프(10)는 좌측면에 마련된 공기 공급포트(12)에 콤프레서(30)와 연결된 압축공기 공급파이프를 연결하여 압축공기 또는 질소를 공급받는다.

에어 나이프(10)의 슬릿노즐(12)은 기판(50)을 향하여 아래로 돌출되고, 아래로 갈수록 단면이 작아지고, 슬릿노즐(12)을 중심으로 도 4의 측단면도에 도시된 바와 같이 좌측 노즐부(12a)가 우측 노즐부(12b)보다 슬릿노즐(12)의 폭 w 만큼 들어가게 형성하고 좌측 노즐부(12a)는 직경 R의 곡면을 형성한다.

도 4에 본 발명에 의한 에어 나이프를 도 2의 A-A'선을 따라 자른 측단면도가 도시된다.

본 발명에 의한 에어 나이프(10)의 슬릿노즐(12)은 아래로 갈수록 단면이 작아져서 베르누이 정리에 의해 콤프레서(30)에서 공급되는 압축공기 또는 질소가 슬릿노즐(12)에서 고속으로 분사되도록 하고 거기에 더하여 공기가 분사되는 방향의 좌측 노즐부(12a)에 볼록하게 직경 R의 곡면을 형성함으로써 코안다(COANDA) 효과에 의해 고속으로 분사되는 공기가 직경 R의 곡면을 따라 흐르면서 에너지를 잃지 않고 멀리까지 분사되도록 한다.

즉, 에어 나이프(10)와 기판(50) 사이의 간격을 좀더 멀게 하여도 상기 에어 나이프(10)의 슬릿노즐(12)에서 분사되는 공기가 속도를 잃지 않고 고속으로 기판(50)에 닿아서 기판(50)의 표면에 부착된 이물질이 기판(50)의 표면으로부터 쉽게 분리되도록 할 수 있다.

여기서 직경 R의 길이는 노즐의 폭 w 가 0.2∼0.4㎜ 일 때, 1.2∼2.4㎜ 가 적당하다. 슬릿노즐(12)에서 공기의 분사속도가 100 m/s 일때 20 ㎜ 정도 간격으로 떨어져 있는 기판(50)의 표면에서의 공기의 속도는 80∼90 m/s 까지 유지시킬 수 있다.

본 발명에 의한 에어나이프(10)의 공기공급 포트(11)에는 도 2에 도시된 바와 같이 보텍스 튜브(20)가 연결되어 콤프레서(30)에서 공급되는 압축공기 또는 질소를 냉각시켜 에어 나이프(10)에 공급하게 된다.

본 발명에 의한 보텍스 튜브(20)는 상기 에어 나이프(10)의 공기공급 포트(11)에 공급되는 공기용량이 800∼1200 ℓ/min 가 되도록 하고, 온도범위는 -20∼-30°C 가 되도록 한다.

상기와 같은 공기용량과 온도범위를 갖는 보텍스 튜브(20)를 고안하기 위한 변수는 보텍스 튜브의 직경, 전장, 원통의 면적과 냉온 공기의 출구의 면적비, 유량, 유속, 접선방향의 유입각도 등의 크기와 길이나 형상을 고려하여 기판의 이물질 제거장치에 알맞은 보텍스 튜브를 적용한다.

도 5에 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 적용되는 보텍스 튜브의 분해 사시도가 도시된다.

본 발명에 의한 보텍스 튜브(20)는 콤프레서(30)로부터 압축공기를 공급하는 압축공기 호스가 연결되는 공기 주입구(22)와; 주입된 압축공기를 냉각시키는 보텍스 실(25)과; 상기 보텍스 실(25)의 일단에 형성되고 상기 보텍스 실(25)에 주입된 압축공기가 고속회전되어 온기와 냉기로 분리된 후 냉기가 배출되는 냉기 배출구(21)와; 상기 보텍스 실(25)의 타단에 형성되고 상기 보텍스 실(25)에서 분리된 열기가 배출되는 열기 배출구(23)와; 상기 열기 배출구(23)에서 발생하는 배출소음을 제거하는 소음기(26)로 구성된다.

보텍스 실(25)은 공기 주입구(22)에서 공급되는 압축공기가 주입되면, 구심성 나선형의 유동을 하게 하여 일정한 분율로 회전반경이 감소하는 나선유동의 공기 흐름이 발생되게 한다.

이러한 나선유동이 일어나게 되면 온도가 낮아지고, 발생한 현열은 부분적으로 원주쪽의 더운공기 출구로 향하여 에너지 분리가 일어나게 된다.

도 6에 본 발명에 의한 기판의 이물질 제거장치에 적용되는 보텍스 튜브의 단면도가 도시된다.

콤프레서(30)에 의해 5기압 내지 7기압으로 압축된 압축공기가 보텍스 튜브(20)의 공기 주입구(22)에 공급된다. 상기 공기 주입구(22)에 공급된 압축공기는 보텍스 실(25)을 따라 진행하면서 회전하게 된다.

이때 회전공기 일부는 온도 조절노브(24)에 의해 공기 주입구(22)의 방향으로 되돌아 오게 되고, 이렇게 되돌아온 회전공기는 보텍스 실(25)을 따라 진행하는 회전 공기에 열을 잃고 차가운 공기가 되어 냉기 배출구(21)를 통하여 에어나이프(10)의 공기공급 포트(11)에 공급된다.

온도조절노브(24)의 조절노브를 적게 열면 공기의 유량은 많아지지만 냉기의 온도가 높아지고, 반대로 조절노브를 많이 열면 공기의 유량은 줄어들지만 대신 냉기의 온도는 더욱 낮아지게 된다. 이로써, 앞서 설명한 -20∼-30°C의 온도범위내로 온도조절노브(24)가 온도조절하게 된다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시 예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 첨부한 청구범위 및 도면에 의해 파악되는 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형, 수정 및 개선이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

10: 에어나이프 11: 공기 공급포트
12: 슬릿 노즐 20: 보텍스 튜브
21: 냉기 배출구 22: 공기 주입구
23: 열기 배출구 24: 온도조절노브
25: 보텍스 실 26: 소음기
30:콤프레서 40: 덕트
50: 기판

Claims

냉각공기 또는 질소를 분사하는 슬릿 형태의 토출구인 슬릿노즐(12)를 구비하고, 콘베어 벨트(미도시)에 놓여 이송되는 기판(50)의 이동통로 상부에 상기 기판(50)의 수평면에 대해 일정한 각도로 경사지게 하여 상기 냉각공기 또는 질소를 분사할 수 있도록 설치되는 에어 나이프(10)와;
상기 에어 나이프(10)에 냉각 공기 또는 질소를 공급하는 보텍스 튜브(20)와;
상기 보텍스 튜브(20)에 압축공기 또는 질소를 공급하는 콤프레서(30)와;
상기 에어 나이프(10)에서 배출되는 냉각공기 또는 질소에 의해 상기 기판(50)에서 분리된 이물질을 제거하는 덕트(40);를 포함하고,
상기 보텍스 튜브(20)는,
콤프레서(30)로부터 압축공기를 공급하는 압축공기 호스가 연결되는 공기 주입구(22)와; 주입된 압축공기를 냉각시키는 보텍스 실(25)과; 상기 보텍스 실(25)의 일단에 형성되고 상기 보텍스 실(25)에 주입된 압축공기가 고속회전되어 온기와 냉기로 분리된 후 냉기가 배출되는 냉기 배출구(21)와; 상기 보텍스 실(25)의 타단에 형성되고 상기 보텍스 실(25)에서 분리된 열기가 배출되는 열기 배출구(23)와; 상기 열기 배출구(23)에서 발생하는 배출소음을 제거하는 소음기(26); 및 상기 보텍스 실(25)의 내부에 구비되어 공기의 양을 조절하는 온도조절노브(24)를 포함하고,
상기 보텍스 튜브(20)는, 상기 에어나이프(10)의 공기공급 포트(11)에 공급되는 공기용량이 800∼1200 ℓ/min 가 되도록 하고, 상기 온도조절노브(24)를 열고 담음 정도에 따라 상기 공기의 양을 조절하여 -20∼-30°C의 온도범위내로 상기 냉기 배출구(21)로 배출되는 냉기의 온도가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 기판의 이물질 제거장치.
제1항에 있어서, 상기 에어 나이프(10)의 슬릿노즐(12)은 기판(50)을 향하여 아래로 돌출되고, 아래로 갈수록 단면이 작아지고, 슬릿노즐(12)을 중심으로 좌측 노즐부(12a)가 우측 노즐부(12b)보다 슬릿노즐(12)의 폭 w 만큼 들어가게 형성하고 좌측 노즐부(12a)는 직경 R의 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판의 이물질 제거장치.
제2항에 있어서, 상기 에어 나이프(10)의 좌측 노즐부(12a)는 직경 R의 값은 슬릿노즐(12)의 폭w 가 0.2∼0.4㎜ 일 때, 1.2∼2.4㎜ 인 것을 특징으로 하는 기판의 이물질 제거장치.
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