KR102163298B1 - 반도체 기판 플럭스 세정 방법 - Google Patents

반도체 기판 플럭스 세정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 로더에 의해 복수개의 기판들이 기판이송장치에 로딩되는 단계와; 기판이송장치에 의해 기판들이 복수개의 세정용 챔버로 공급되고 세정용 챔버들을 통과하면서 세정액 분사장치에 의해 기판들이 세정되는 단계와; 상기 기판 세정 공정과 동시에, 세정용 챔버로부터 세정용 챔버 내부에 분사된 세정액 중 기화된 기체가 세정액 액화회수장치에 의해 흡입 및 액화된 후 회수되는 단계와; 기판이송장치에 의해 이동되는 세정이 완료된 기판들이 기판건조장치에 의해 소정 온도에서 건조되어 수분이 제거되는 단계와; 기판이송장치에 의해 이동되는 건조된 기판들이 언로더에 의해 언로딩되는 단계를 포함하며, 세정액은, 에이치에프이(HFE)계 세정액인 반도체 기판 플럭스 세정 방법이 제공된다.

Description

반도체 기판 플럭스 세정 방법{Flux cleaning method for semiconductor wafer}
본 발명은 반도체 기판 플럭스 세정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에이치에프이(HFE:HydroFluoroEther)계 세정액을 이용하여 플럭스를 세정하는 시스템에 있어서 세정액의 균일한 분사를 가능하게 하고 회수율을 향상시켜 반도체 기판의 플럭스 세정 효율이 향상되도록 할 수 있는 반도체 기판 플럭스 세정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop & Bake), 식각 공정(Etching), 화학기상증착 공정(Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있다.
또한, 위와 같은 각각의 공정들을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 오염물 및 파티클을 제거하기 위하여 세정 공정(Wet Cleaning Process)이 진행된다.
세정 공정은, 웨이퍼 등의 기판들을 로딩하는 로더, 로더에 의해 로딩된 기판들이 이동 및 위치되는 공간을 제공하는 복수개의 세정용 챔버, 각 세정용 챔버에 구성되고 기판들에 대하여 세정액을 분사하는 세정액 분사장치, 세정이 완료된 기판들에 순수를 분사하여 세정액이 세척되도록 하는 린스장치, 린스가 완료된 기판들에 미세 거품과 스팀 및 에어를 분사시키는 MBSA장치, MBSA 공정 이후의 기판들에 고온의 순수를 분사시키는 고온순수린스장치, 고온의 순수가 분사된 기판들을 소정 온도에서 건조시키는 복수개의 기판건조장치 및 건조 공정 이후의 기판들을 언로딩하는 언로더 등의 장치에 의해 이루어진다.
그러나 종래의 세정 공정은, 세정액으로 일반적인 약액(Chemical) 또는 순수(Deionized Water)를 이용하기 때문에, 세정액 분사 공정 이후 기판에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키는 공정이, 상기와 같이 린스장치, MBSA장치 및 고온순수린스장치 등의 공정을 포함하고 있다.
그러나 상기와 같은 공정들을 포함하고 있음에도 불구하고, 기판 상에 물반점이 발생되는 현상이 현저하게 감소되지 않아 반도체 소자의 고집적화 및 기판의 대구경화하는 경향에서 고려할 때 많은 문제점이 있다.
한편, 최근에는 오존파괴지수(ODP)가 전혀 없고 온실가스지수(GWP)가 낮아 환경 친화적인 비수계 화합물이 개발되어 세정액으로 사용되고 있다. 이와 같은 비수계 화합물은 HFE 등과 같은 불화에테르계 화합물로서, 환경 친화적이고 세정 및 건조성능이 우수하지만, 가격이 고가인 단점이 있다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국공개특허 제2002-0048911호와 대한민국등록특허 제10-1226241호 등에, 에이치에프이계 세정액을 이용하는 화학 필름의 세정 및 건조 시스템이 개시된 바 있다.
그러나 종래의 반도체 기판의 플럭스 세정 시스템은, 세정용 챔버로부터 세정액을 회수하는 세정액 회수장치의 세정액 회수율이 낮은 구성을 가지고 있어, 오히려 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
또한, 세정용 챔버에 세정액을 분사시키는 분사장치의 경우 기판들의 개수에 대응된 다수개의 분사노즐을 가지고 있기 때문에, 세정액이 각 분사노즐에 균일한 양이 공급 및 분사되는 구조를 가져야 하는데, 이러한 구성을 가지고 있지 않아 기판 마다 균일한 세정액 분사가 불가능하고 이에, 세정 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 세정액을 분사하는 분사장치의 매니폴드에 연결되는 분사플레이트의 내부에 세정액을 다수개의 노즐에 균일하게 분산시키는 볼(Ball) 형상을 가지는 다수개의 세정액분산체가 충전되어 세정액의 균일한 분사를 가능하게 하여 반도체 기판의 플럭스 세척 효율이 향상되도록 할 수 있는 반도체 기판 플럭스 세정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 에이치에프이(HFE:HydroFluoroEther)계 세정액을 이용하여 플럭스를 세정하는 시스템에 있어서 세정장치의 챔버로부터 세정액을 회수하는 회수장치의 내부에 열전도율이 높고 볼(Ball) 형상을 가지는 다수개의 세정액액화체가 충전되어 세정액의 회수율을 향상시킬 수 있는 반도체 기판 플럭스 세정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 높은 증발력을 가지는 에이치에프이계 세정액을 이용하여 기판을 세정함에 따라 린스장치, MBSA장치 및 고온순수린스장치의 공정을 생략하여 비용을 절감하고 세정시간도 절약할 수 있는 반도체 기판 플럭스 세정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 로더에 의해 복수개의 기판들이 기판이송장치에 로딩되는 단계와; 기판이송장치에 의해 기판들이 복수개의 세정용 챔버로 공급되고 세정용 챔버들을 통과하면서 세정액 분사장치에 의해 기판들이 세정되는 단계와; 상기 기판 세정 공정과 동시에, 세정용 챔버로부터 세정용 챔버 내부에 분사된 세정액 중 기화된 기체가 세정액 액화회수장치에 의해 흡입 및 액화된 후 회수되는 단계와; 기판이송장치에 의해 이동되는 세정이 완료된 기판들이 기판건조장치에 의해 소정 온도에서 건조되어 수분이 제거되는 단계와; 기판이송장치에 의해 이동되는 건조된 기판들이 언로더에 의해 언로딩되는 단계를 포함하며, 세정액은, 에이치에프이(HFE)계 세정액인 반도체 기판 플럭스 세정 방법이 제공된다.
여기서, 세정액 액화회수장치를 통한 세정액 회수 단계는, 챔버의 상부와 연결된 기체흡입부에 의해 챔버 내부로 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하는 단계와; 기체흡입부를 통해 흡입된 기체가 기체액화부에 의해 액화되는 단계와; 기체액화부에서 액화된 세정액이 회수부에 의해 회수되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 기체액화부를 통한 액화 단계는, 액화챔버의 내부에 구성된 냉각코일관에 의해 액화챔버의 내부가 냉각되는 단계와; 기체흡입부의 기체회수관에 연결된 액화챔버에 기체가 유입되는 단계와; 액화챔버의 내부에 충전된 다수개의 세정액액화체가 냉각코일관에 의해 냉각된 상태에서 액화챔버로 유입되는 기체와 접촉되어 기체가 냉각 결로되면서 액화되는 단계를 포함하고, 세정액액화체는, 백금이나 알루미늄 재질을 가지고 기체의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 세정액 분사장치를 통한 세정액 분사 단계는, 챔버의 상측에 설치된 매니폴드관에 세정액탱크로부터 세정액이 공급되는 단계와; 매니폴드관의 지관에 각각 연결된 분사플레이트에 매니폴드관으로부터 세정액이 공급되는 단계와; 분사플레이트에 충전된 다수개의 세정액분산체에 의해 세정액이 분사플레이트의 내부 전면적에 고르게 분산된 상태에서 다수개의 분사노즐로부터 각각 일정한 양의 세정액이 분사되는 단계를 포함하고, 세정액분산체는, 세정액의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가지는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 세정액을 분사하는 분사장치의 매니폴드에 연결되는 분사플레이트의 내부에 세정액을 다수개의 노즐에 균일하게 분산시키는 볼(Ball) 형상을 가지는 다수개의 세정액분산체가 충전되어 세정액의 균일한 분사를 가능하게 하여 반도체 기판의 플럭스 세정 효율이 향상되도록 할 수 있다.
또한, 에이치에프이(HFE:HydroFluoroEther)계 세정액을 이용하여 플럭스를 세정하는 시스템에 있어서 세정장치의 챔버로부터 세정액을 회수하는 회수장치의 내부에 열전도율이 높고 볼(Ball) 형상을 가지는 다수개의 세정액액화체가 충전되어 세정액의 회수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 높은 증발력을 가지는 에이치에프이계 세정액을 이용하여 기판을 세정함에 따라 린스장치, MBSA장치 및 고온순수린스장치의 공정을 생략하여 비용을 절감하고 세정 시간도 절약할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판 플럭스 세정 시스템의 구성을 나타낸 도면;
도 2와 도 3은 도 1의 반도체 기판 플럭스 세정 시스템을 나타낸 도면;
도 4와 도 5는 각각 도 1의 반도체 기판 플럭스 세정 시스템에 있어서 세정액 분사장치를 나타낸 도면; 및
도 6 내지 도 8은 각각 도 1의 반도체 기판 플럭스 세정 시스템에 있어서 세정액 회수장치의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 8에 도시된 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 기판 플럭스 세정 시스템은, 기판들을 기판이송장치(20)에 로딩하는 로더(10), 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 기판들이 위치되는 공간을 제공하는 복수개의 세정용 챔버(30), 각 세정용 챔버(30)에 구성되고 기판들에 대하여 세정액을 기판들 각각에 균일 분사하는 세정액 분사장치(200), 세정용 챔버(30)로부터 세정용 챔버(30) 내부에 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하고 액화시켜 액화된 세정액을 회수하는 세정액 액화회수장치(100), 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 세정이 완료된 기판들을 소정 온도에서 건조시켜 수분을 제거하는 기판건조장치(40) 및 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 건조된 기판들을 언로딩하는 언로더(50) 등을 포함한다.
여기서, 로더(10), 기판이송장치(20), 세정용 챔버(30), 기판건조장치(40) 및 언로더(50)는, 공지의 구성을 가질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 세정액은, 에이치에프이(HFE)계 세정액으로서, 일반적으로 증기압이 높고 표면장력이 커 밀도가 물보다 높으며, 이로 인하여 증발성이 높고 물과 혼합시 물 아래로 가라앉는 성질을 가진다(CFC 대체 산업세정제로의 HFEs의 적용 가능성 연구 논문 참조: Clean Technology, Vol. 14, No.3, September 2008, pp. 184-192).
세정액 분사장치(200)는, 복수개의 세정용 챔버(30)에 각각 구성된 상태에서 기판들에 대하여 세정액을 기판들 각각에 균일 분사하여 기판들이 세척되도록 하는 수단으로서, 챔버(30)의 상측에 설치되고 세정액탱크(미도시)로부터 세정액이 공급되는 매니폴드관(210), 매니폴드관(210)의 지관에 각각 연결되고 매니폴드관(210)으로부터 공급되는 세정액이 다수개의 분사노즐(230)들을 통해 분사되도록 하는 분사플레이트(240) 및 분사플레이트(240)의 내부에 충전되어 분사플레이트(240)의 내부로 유입되는 세정액과 접촉되는 것을 통하여 세정액이 분사플레이트(240)의 내부 전면적(全面的)에 고르게 분산되도록 하여 분사플레이트(240)의 하부에 일정 간격으로 배열되는 다수개의 분사노즐(230)로부터 각각 일정한 양의 세정액이 분사되도록 하여 기판의 세정 효율이 향상되도록 하는 다수개의 세정액분산체(250) 등을 포함한다.
여기서, 세정액 분사장치(200)와 세정용 챔버(30)는, 기판이송장치(20)의 기판 이동 속도와 세정액의 증발속도에 따라 그 개수가 결정되며, 상기와 같이 세정액이 에이치에프이계 세정액인 경우에는 3개의 개수를 가지고, 이때의 기판 이동 속도는 첫 번째 세정용 챔버(30)와 세정액 분사장치(200)에 입장한 후부터 세 번째 세정용 챔버(30)와 세정액 분사장치(200)를 퇴장할 때까지의 통과 시간이 2분 30초 내지 3분인 것으로 설정되며, 이를 통하여, 기판의 세정 효율이 가장 높도록 하는 것이 바람직하다.
매니폴드관(210)은, 세정액탱크(미도시)로부터 공급되는 세정액이 지관을 통해 분산되도록 하는 구조를 가진다.
분사플레이트(240)는, 한 쌍 또는 복수개로 매니폴드관(210)에 연결되는 구성을 가질 수 있으며, 다수개의 분사노즐(230)은 기판이송장치(20)로부터 이동되는 기판들의 개수에 대응되는 개수를 가질 수 있다.
세정액분산체(250)는, 분사플레이트(240)의 내부에 충전된 상태에서 분사플레이트(240)의 상측 중앙부에 공급되는 세정액의 이동을 억제하면서 세정액이 분사플레이트(240)의 내부 전면적에 고르게 분산되도록 하는 수단으로서, 세정액의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가진다.
여기서, 세정액분산체(250)는, 상기와 같이 볼 타입의 형상을 가지는 것을 통하여, 육면체 형상을 가지는 것에 비해 세정액의 접촉시 표면을 따라 분사플레이트(240)의 측면 및 하부로 흐르면서 분산되도록 하여 다수개의 분사노즐(230) 중 어느 하나에 집중되지 않고 모든 분사노즐(230)에 균일한 양이 공급되도록 할 수 있으며, 이를 통하여, 세정액의 유량과 압력 속도가 균일하도록 할 수 있다.
또한, 세정액분산체(250)는, 세정액의 분산을 보다 향상시킬 수 있도록 볼 타입의 몸체를 관통하는 하나 또는 복수개의 관통공을 더 가지는 것이 바람직하다.
따라서 세정액 분사장치(200)에 의하면, 세정액탱크(미도시)로부터 공급되는 세정액이 다수개의 세정액분산체(250)들에 의해 분사플레이트(240)의 전면적에 고르게 분산됨으로써, 다수개의 분사노즐(230) 각각으로부터 균일한 양과 속도로 세정액이 분사되고 이에, 기판의 세정 효율이 극대화될 수 있다.
여기서, 세정액 분사장치(200)는, 세정액이 저장되는 세정액탱크(미도시), 세정액탱크(미도시)로부터 매니폴드관(210)을 연결하는 공급관, 상기 공급관에 구성되는 펌프 및 상기 공급관에 연결되는 제어밸브 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 세정용 챔버(30)에는, 챔버(30) 내부에 분사된 세정액을 회수하는 세정액회수장치(미도시)와, 세정액회수장치(미도시)에 회수된 세정액을 세정액탱크(미도시)로 리턴시키는 세정액리턴장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 세정액회수장치(미도시)와 세정액리턴장치(미도시)는, 공지의 구성을 가질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
세정액 액화회수장치(100)는, 챔버(30)로부터 챔버(30) 내부에 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하고 액화시켜 액화된 세정액을 회수하는 수단으로서, 챔버(30)의 상부와 연결되어 챔버(30) 내부로 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하는 기체흡입부(110), 기체흡입부(110)를 통해 흡입된 기체를 액화시키는 기체액화부(120) 및 기체액화부(120)에서 액화된 세정액을 세정액회수장치(미도시)나 세정액탱크(미도시)로 회수시키는 회수부(미도시) 등을 포함한다.
본 발명의 세정액 액화회수장치(100)는, 기체흡입부(110)와 기체액화부(120)가 하나의 프레임에 콤팩트하게 위치되도록 하는 공간을 제공하는 마운트부(140)를 더 포함한다.
여기서, 마운트부(140)는, 육면체 형상을 가지는 프레임이 상하 공간으로 구획되고, 상측부에 기체흡입부(110)가 구성되고 하측부에 기체액화부(120)가 구성되어 세정액 액화회수장치(100)가 콤팩트한 구성을 가지도록 할 수 있고, 하단부에 복수개의 캐스트가 구성되어 원하는 장소로 일예로, 소정의 부피를 가지는 회수부(미도시)의 분리조 근처로 간편하게 이동되도록 하는 것이 좋다.
기체흡입부(110)는, 챔버(30)의 상부와 연결되어 챔버(30) 내부로 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하여 기체액화부(120)로 이동시키는 수단으로서, 챔버(210)의 상부와 기체액화부(120)를 연결하는 기체회수관(111)과, 기체회수관(111)에 구성되어 흡입 유동을 발생시켜 기체가 챔버(210)로부터 기체액화부(120)로 이동되도록 하는 송풍팬(113) 등을 포함한다.
기체액화부(120)는, 기체흡입부(110)를 통해 흡입되는 기체를 액화시키는 수단으로서, 기체흡입부(110)의 기체회수관(111)에 연결되고 기체가 유입되는 액화챔버(121), 액화챔버(121)의 내부에 구성되어 액화챔버(121)의 내부를 냉각시키는 냉각코일관(122), 냉각코일관(122)에 냉기를 공급하여 냉각용칠러(123) 및 액화챔버(121)의 내부에 충전되고 냉각코일관(122)에 의해 냉각되어 액화챔버(121)로 유입되는 기체의 이동을 억제하면서 기체와 접촉되는 것을 통하여 기체가 냉각 결로되면서 액화되도록 하는 다수개의 세정액액화체(124) 등을 포함한다.
액화챔버(121)는, 보다 바람직하게는, 마운트부(140)의 하측부 공간에 복수개가 직렬로 연결되도록 구성될 수 있으며, 이를 통하여, 마운트부(140)에 액화챔버(121)가 콤팩트하게 구성되더라도 높은 액화율이 제공되도록 하는 것이 좋다.
또한, 액화챔버(121)는, 내부에 냉각코일관(122)이 지그재그 구조로 절곡 구성되는 것이 바람직하고, 이때, 다수개의 격벽이 지그재그 구조로 기체 이동유로를 제공하여 기체가 충분히 액화되도록 하는 것이 좋다.
또한, 액화챔버(121)는, 내부에서 결로(응축)를 통해 액화되지 않은 기체가 외부로 배기되도록 하는 배기관(125)을 포함한다.
냉각용칠러(123)는, 증발기의 기능을 제공하는 냉각코일관(122)과 함께 냉동사이클장치를 구성하는 수단으로서, 압축기, 응축기 및 팽창밸브의 구성을 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 냉각용칠러(123)와 냉각코일관(122)의 내부에 순환되는 냉기는 R-22 등과 같은 공지의 냉각용 냉매(또는 냉각수)와 함께 냉매 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부를 가지는 열전도율이 높은 백금가루에 의해 제공되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 냉기가 냉매 100 중량부를 기준으로 백금가루가 5 내지 10 중량부를 가지는 것을 통하여 제공되도록 하는 것은, 백금가루가 상기 중량부를 미만하는 경우에는 열전도율의 상승 효과가 미비하고, 백금가루가 상기 중량부를 초과하는 경우에는 열전도율은 높아지지만 상변화를 가지는 냉매에 비해 입자의 구조를 가지는 백금가루가 냉매의 상변이 상태에 따라 침전되거나 이동 속도가 저하되는 등의 문제점이 발생되므로, 상기와 같은 임계적 의의를 가지는 것이 좋다.
세정액액화체(124)는, 액화챔버(121)의 내부에 냉각코일관(122)에 의해 냉각된 상태에서 기체의 이동을 억제하면서 기체와 충분히 접촉되어 기체가 냉각 및 결로되면서 액화되도록 하는 수단으로서, 열전도율이 높고 가벼운 백금이나 알루미늄 재질을 가지고 기체의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가진다.
여기서, 세정액액화체(124)는, 상기와 같이 열전도율이 높은 재질과 볼 타입의 형상을 가지는 것을 통하여, 육면체 형상을 가지는 것에 비해 기체의 접촉시 결로되어 액화되는 세정액이 중력에 의해 표면을 따라 액화챔버(121)의 하단으로 흐르면서 침강되도록 하여 집수 효율이 극대화될 수 있다.
또한, 세정액액화체(124)는, 기체의 이동을 보다 향상시키면서도 접촉면적을 증대시켜 기체의 액화율을 향상시킬 수 있도록 볼 타입의 몸체를 관통하는 하나 또는 복수개의 관통공을 더 가지는 것이 바람직하다.
따라서 기체액화부(120)에 의하면, 기체흡입부(110)를 통해 흡입되는 기체의 액화율이 다수개의 세정액액화체(124)들에 의해 극대화되어 세정액 회수율이 극대화될 수 있다.
회수부(미도시)는, 기체액화부(120)에서 액화된 세정액을 세정액회수장치(미도시)나 세정액탱크(미도시)로 회수시키는 회수수단으로서, 기체액화부(120)로부터 세정액이 회수되는 액화액회수관, 액화액회수관에 연결되어 회수되는 세정액과 물을 분리하는 분리조, 분리조와 세정액회수장치(미도시) 또는 세정액탱크(미도시)를 연결하는 리턴관, 리턴관에 결합되는 펌프 및 리턴관에 구성되는 제어밸브 등을 포함한다.
여기서, 액화액회수관의 일단은 액화챔버(121)의 하면에 연결되고 타단은 분리조의 상부에 연결되어 액화챔버(121)의 하단에 침강 및 집수된 세정액이 분리조로 유입되도록 한다.
또한, 리턴관의 일단은 분리조의 하부에 연결되고 타단은 세정액회수장치(미도시) 또는 세정액탱크(미도시)에 연결된다.
또한, 분리조의 상부에는 물이 배수되는 물배수관이 연결되는 것이 바람직하다.
따라서 세정액 액화회수장치(100)에 의하면, 기판에 분사후 기화된 세정액 기체가 액화된 뒤 회수되는 구성을 통하여, 기판을 건조시키기 위해 기판에 분사된 고가의 에이치에프이계 세정액의 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 세정액의 기체가 세정액 액화회수장치(100)에서 액화시 기체가 액화챔버(121)의 내부에 충전된 다수개의 세정액액화체(124)를 거치면서 액화되어 기체의 액화 효율이 향상되고 액화된 세정액의 침강 및 집수 효율이 극대화되도록 하여 세정액의 손실을 최소화할 수 있다.
이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 반도체 기판 플럭스 세정 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 로더(10)에 의해 복수개의 기판들이 기판이송장치(20)에 로딩된다.
이후, 기판이송장치(20)에 의해 기판들이 복수개의 세정용 챔버(30)로 공급되고 세정용 챔버(30)들을 통과하면서 세정액 분사장치(200)에 의해 기판들이 세정된다.
여기서, 세정액 분사장치(200)를 통한 기판 세정 공정은, 챔버(30)의 상측에 설치된 매니폴드관(210)에 세정액탱크(미도시)로부터 세정액이 공급되는 단계와, 매니폴드관(210)의 지관에 각각 연결된 분사플레이트(240)에 매니폴드관(210)으로부터 세정액이 공급되는 단계와, 분사플레이트(240)에 충전된 다수개의 세정액분산체(250)에 의해 세정액이 분사플레이트(240)의 내부 전면적에 고르게 분산된 상태에서 다수개의 분사노즐(230)로부터 각각 일정한 양의 세정액이 분사되는 단계를 포함하고, 세정액분산체(250)는, 세정액의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가지며, 이를 통하여, 기판의 세정 효율이 극대화된다.
한편, 세정액은, 에이치에프이(HFE)계 세정액으로서, 일반적으로 증기압이 높고 표면장력이 커 밀도가 물보다 높으며, 이로 인하여 증발성이 높고 물과 혼합시 물 아래로 가라앉는 성질을 가진다(CFC 대체 산업세정제로의 HFEs의 적용 가능성 연구 논문 참조: Clean Technology, Vol. 14, No.3, September 2008, pp. 184-192).
또한, 세정액 분사장치(200)와 세정용 챔버(30)는, 상기와 같이 세정액이 에이치에프이계 세정액인 경우에는 3개의 개수를 가지고, 이때의 기판 이동 속도는 첫 번째 세정용 챔버(30)와 세정액 분사장치(200)에 입장한 후부터 세 번째 세정용 챔버(30)와 세정액 분사장치(200)를 퇴장할 때까지의 통과 시간이 2분 30초 내지 3분인 것으로 설정되는 것이 바람직하다.
이후, 상기 기판 세정 공정과 동시에, 세정용 챔버(30)로부터 세정용 챔버(30) 내부에 분사된 세정액 중 기화된 기체가 세정액 액화회수장치(100)에 의해 흡입 및 액화된 후 회수된다.
여기서, 세정액 액화회수장치(100)를 통한 세정액 회수 공정은, 챔버(30)의 상부와 연결된 기체흡입부(110)에 의해 챔버(30) 내부로 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하는 단계와, 기체흡입부(110)를 통해 흡입된 기체가 기체액화부(120)에 의해 액화되는 단계와, 기체액화부(120)에서 액화된 세정액이 회수부(미도시)에 의해 세정액회수장치(미도시)나 세정액탱크(미도시)로 회수되는 단계를 포함하며, 이때, 세정액의 기체가 액화시 기체가 액화챔버(121)의 내부에 충전된 다수개의 세정액액화체(124)를 거치면서 액화되어 기체의 액화 효율이 향상되고 액화된 세정액의 침강 및 집수 효율이 극대화되어 세정액의 손실을 최소화된다.
이때, 기체액화부(120)를 통한 액화 단계는, 액화챔버(121)의 내부에 구성된 냉각코일관(122)에 의해 액화챔버(121)의 내부가 냉각되는 단계와, 기체흡입부(110)의 기체회수관(111)에 연결된 액화챔버(121)에 기체가 유입되는 단계와, 액화챔버(121)의 내부에 충전된 다수개의 세정액액화체(124)가 냉각코일관(122)에 의해 냉각된 상태에서 액화챔버(121)로 유입되는 기체와 접촉되어 기체가 냉각 결로되면서 액화되는 단계를 포함하고, 세정액액화체(124)는, 백금이나 알루미늄 재질을 가지고 기체의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가진다.
이후, 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 세정이 완료된 기판들이 기판건조장치(40)에 의해 소정 온도에서 건조되어 수분이 제거된다.
이후, 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 건조된 기판들이 언로더(50)에 의해 언로딩된다.
따라서 상술한 바에 의하면, 세정액을 분사하는 세정액 분사장치(200)의 매니폴드관(210)에 연결되는 분사플레이트(240)의 내부에 세정액을 다수개의 분사노즐(230)에 균일하게 분산시키는 볼(Ball) 형상을 가지는 다수개의 세정액분산체(250)가 충전됨으로써, 세정액의 균일한 분사를 가능하게 하여 반도체 기판의 플럭스 세정 효율이 향상되도록 할 수 있다.
또한, 에이치에프이(HFE:HydroFluoroEther)계 세정액을 이용하여 플럭스를 세정하는 시스템에 있어서 세정용 챔버(30)로부터 세정액을 회수하는 세정액 액화회수장치(100)의 내부에 열전도율이 높고 볼(Ball) 형상을 가지는 다수개의 세정액액화체(124)가 충전되어 세정액의 회수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 높은 증발력을 가지는 에이치에프이계 세정액을 이용하여 기판을 세정함으로써, 종래와 같이 린스장치, MBSA장치 및 고온순수린스장치의 공정을 생략할 수 있어 세정 비용을 절감하고 세정 시간도 절약할 수 있다.
상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 로더(10)에 의해 복수개의 기판들이 기판이송장치(20)에 로딩되는 단계와; 기판이송장치(20)에 의해 기판들이 복수개의 세정용 챔버(30)로 공급되고 세정용 챔버(30)들을 통과하면서 세정액 분사장치(200)에 의해 기판들이 세정되는 단계와; 상기 기판 세정 공정과 동시에, 세정용 챔버(30)로부터 세정용 챔버(30) 내부에 분사된 세정액 중 기화된 기체가 세정액 액화회수장치(100)에 의해 흡입 및 액화된 후 회수되는 단계와; 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 세정이 완료된 기판들이 기판건조장치(40)에 의해 소정 온도에서 건조되어 수분이 제거되는 단계와; 기판이송장치(20)에 의해 이동되는 건조된 기판들이 언로더(50)에 의해 언로딩되는 단계를 포함하고,
    세정액은,
    에이치에프이(HFE)계 세정액이며,
    세정액 액화회수장치(100)를 통한 세정액 회수 단계는,
    챔버(30)의 상부와 연결된 기체흡입부(110)에 의해 챔버(30) 내부로 분사된 세정액 중 기화된 기체를 흡입하는 단계와; 기체흡입부(110)를 통해 흡입된 기체가 기체액화부(120)에 의해 액화되는 단계와; 기체액화부(120)에서 액화된 세정액이 회수부(미도시)에 의해 회수되는 단계를 포함하고,
    기체액화부(120)를 통한 액화 단계는,
    액화챔버(121)의 내부에 구성된 냉각코일관(122)에 의해 액화챔버(121)의 내부가 냉각되는 단계와; 기체흡입부(110)의 기체회수관(111)에 연결된 액화챔버(121)에 기체가 유입되는 단계와; 액화챔버(121)의 내부에 충전된 다수개의 세정액액화체(124)가 냉각코일관(122)에 의해 냉각된 상태에서 액화챔버(121)로 유입되는 기체와 접촉되어 기체가 냉각 결로되면서 액화되는 단계를 포함하며,
    세정액액화체(124)는,
    백금이나 알루미늄 재질을 가지고 기체의 이동을 가능하게 하는 공극을 제공하는 볼(Ball) 타입을 가지고,
    냉각코일관(122)의 내부에 순환되는 냉매는,
    냉각수와 함께 냉각수 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부를 가지는 백금가루를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 플럭스 세정 방법.
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