KR200186760Y1 - 반도체 장비 부품 세정장치 - Google Patents

Abstract

반도체 장비 부품 세정장치에 관한 것으로, 내부에 수납공간이 형성되어 있는 프로세스 쳄버의 저면에 모터에 의하여 회전하는 스테이지를 설치하고, 상기 스테이지의 상부에 세정대상물을 안착시킴과 동시에 상기 세정 대상물에서 오염물을 제거할 부분만이 노출되도록 세정매체 선택적 투과부재를 설치하고, 세정매체 선택적 투과부재를 통하여 연마제가 포함되어 있는 세정매체가 세정대상물에 분사될 수 있도록 구성한다. 즉, 세정매체 선택적 투과부재에는 크기가 가변될 수 있는 가변 투과홈을 설치하고 그 일 측에는 고정 투과홈을 설치한다. 상기 가변 투과홈 측으로는 연마제가 포함되어 있는 세정매체를 분사하고, 상기 고정 투과홈 측으로는 연마제가 포함되어 있지 않은 세정매체를 분사하며 상기 가변 투과홈 및 고정 투과홈을 차단함과 동시에 상, 하 이동하는 차단판을 설치한다. 따라서 오염물이 붙어 있는 부분에만 선택적으로 세정매체 및 연마재가 분사되어 특정부분의 오염물 제거가 가능하고, 또한 오염물이 붙어 있지 않은 부분에 연마제가 분사되는 것을 차단하여 세정 대상물의 마모를 줄여 세정 대상물의 내구성을 증대시킴으로서 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 장비 부품 세정장치{Cleaning machine for semiconductor device}

본 고안은 반도체 장비 부품 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제작을 위한 장비로 사용되는 부품들 중 웨이퍼를 지지하는 세라믹 링 등 다수의 부품에 붙어 있는 오염물을 세정하기 위한 반도체 장비 부품 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에는 박막 증착장비, 습식 및 건식 식각 장비, 노광장비를 비롯하여 수많은 장비 및 설비가 사용된다. 이러한 장비들은 주기적으로 또는 필요에 따라 분해하여 세정함으로써 장비의 고장을 방지하고 수율 향상을 도모하고 있다. 이들 중에서 건식 식각 장비의 경우에는 식각 도중에 반도체 웨이퍼로부터 날아온 감광제가 플라스마 열의 영향으로 식각 기체와 결합하여 폴리머(polymer) 상태로 부착되어 장비를 오염시키므로 주기적인 세정의 필요성이 제기된다. 특히, 웨이퍼를 떠받치는 절연체인 세라믹 링(ceramic ring)은 웨이퍼가 안착된 면 이외의 면에 폴리머가 부착되어 절연성이 떨어진다. 따라서 상기 세라믹 링을 세정하기 위하여 한 손에 세정 대상물을 들고 다른 한손으로 드라이 아이스 등의 세정제를 분사할 수 있는 비드 분사기를 조작해서 비드(Bead) 또는 이와 유사한 성질을 가지는 연마 입자를 세정 대상물에 분사시켜서 오염물질이 표면에서 제거되도록 하는 장치들이 사용되고 있다.

상기 세라믹 링은 폴리머가 부착되어 있는 부분의 면을 집중적으로 세정할 필요가 있게 되는데, 상기와 같은 세정장치를 사용하게 되면 세정매체의 분사 거리나 세기를 일정하게 조절하지 못하여 세라믹 링이 전체적으로 분사되는 비드에 노출되고 세정매체에 포함되어 있는 연마제에 의하여 오염물질이 붙어 있지 않은 부분에도 연마가 일어나 부품의 수명을 단축시키게 된다. 이와 같이 불필요한 부분이 연마된 상태로 세정된 세라믹 링이 반도체 제조 공정 중에 사용되면 작업 도중에 파손이 발생하여 생산성을 감소시켜 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 본 고안의 목적은 반도체 장비의 부품인 세라믹 링 등의 특정 표면에 붙어 있는 오염물을 제거할 때 오염물이 붙어 있는 특정 부분에만 세정매체가 분사되도록 하여 세정대상물의 손상을 최소화시키면서 오염물을 제거하는 반도체 장비 부품 세정장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 내부에 수납공간이 형성되어 있으며, 일측에는 세정대상물의 출입을 위한 입, 출구가 설치되는 프로세스 쳄버와, 상기 프로세스 쳄버의 저면에 배치되어 모터에 의하여 회전 가능하게 배치되며 세정대상물이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 거리가 일정한 높이 만큼 띄워진 상태로 승, 하강 할 수 있도록 배치되며, 연마제가 포함된 세정매체가 인입될 수 있도록 길이가 가변되는 가변 투과홈과, 연마제가 포함되지 않은 세정매체가 인입되는 고정 투과홈을 구비한 세정매체 선택적 투과부재와, 상기 세정매체 선택적 투과부재의 상부에 위치 가변이 이루어질 수 있도록 배치되며 상기 가변 투과홈으로 연마제가 포함되어 있는 세정매체를 분사하는 제1 분사노즐과, 상기 제1 분사노즐의 일측에 배치되어 상기 고정 투과홈으로 연마제가 포함되지 않은 세정매체를 분사하는 제2 분사노즐을 포함하는 반도체 장비 부품 세정장치를 제공한다.

도 1은 본 고안에 따른 실시예를 설명하기 위한 반도체 장비 부품 세정장치의 구성도,

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 선택적 투과부재를 나타내고 있는 사시도,

도 3은 도 2의 A-A부를 절개하여 도시한 상세하게 나타내고 있는 도면,

도 4는 본 고안의 실시예에 적용되는 스테이지 및 이 스테이지에 안착되는 세정 대상물을 도시하고 있는 분해사시도,

도 5는 도 4를 결합하여 연직 방향으로 절개한 상태를 나타내고 있는 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 실시예를 설명하기 위한 반도체 장비 부품 세정장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 내부에 수납공간이 형성된 프로세스 쳄버(1)와, 세정 대상물을 안착시키는 스테이지(3) 및 복수의 분사 노즐(5, 7)을 도시하고 있다.

상기 프로세스 쳄버(1)는 청정상태로 이루어져 있으며, 측면 일측에 세정대상물(예를 들면 세라믹 링)을 출입시키기 위한 부품 출입구(9)가 마련되어 있다. 그리고 상기 부품 출입구(9)의 반대측면에는 세정 대상물을 손으로 반출시킬 수 있는 매뉴얼 반출구(11)가 마련되어 있다. 그리고 상기 프로세서 쳄버(1)의 내부 상측에는 내부 조명을 위하여 복수의 조명등(13, 15)이 설치되어 있다. 상기 프로세스 쳄버(1)는 도시하여 설명하는 것 외에도 오염물질을 배출하기 위한 배출장치(도시생략), 수분을 제거하기 위한 수분제거기(도시생략) 등이 설치될 수 있다.

또한, 상기 프로세서 쳄버(1)는 일측에 후술하는 제2 분사노즐에 의해 세정된 세정된 부품의 상태를 육안으로 관찰하기 위한 뷰 포트(2, view port)를 구비하고 있다.

상기 스테이지(3)는 모터(17)에 의하여 회전 가능하게 결합되어 있다. 상기 모터(17)는 도시를 생략하였으나, 별도로 연결되는 컨트롤러(도시생략)에 의하여 제어되도록 구성된다.

그리고 상기 스테이지(3)는 상부에 세정대상물이 안착된다. 상기 세정대상물은 반도체 장비 부품 또는 정밀 부품 등 모두가 대상이 될 수 있지만, 본 실시예에서는 편의상 반도체 제조 공정에 사용되는 장비의 부품인 세라믹 링(C)의 세정에 대하여 설명한다. 상기 세라믹 링(C)은, 도 4 및 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 원형 링으로 이루어져 있으며, 중앙부가 일정한 크기의 원형으로 관통되어 있고, 내측에 웨이퍼가 안착될 수 있도록 주변보다 낮은 높이를 가지는 턱부(19)가 형성되어 있다. 통상 상기 턱부(19)는 웨이퍼가 안착되므로 웨이퍼 제작 공정 중에 폴리머 등이 붙지 않고, 주로 프로세스(1) 쳄버에 노출되는 상면(21)이 주로 오염된다. 따라서 상기 세라믹 링(C)의 상면(21)을 주로 세정할 필요가 있게 된다. 한편 상기 세라믹 링(C)은 스테이지(3)에 직접 안착시켜 고정할 수 도 있으나, 별도의 지그(23)를 상기 스테이지(3)의 상부에 고정하고 그 위에 세라믹 링(C)을 고정할 수 있다. 이러한 경우 스테이지(3)의 형상에 따라 한 종류의 세정 대상물을 세정할 수 있도록 한정되지 않고, 지그(23)의 형상에 따라 다양한 세정 대상물을 세정할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 스테이지(3) 위 부분에는 세정매체 선택적 투과부재(25)가 배치된다. 상기 세정매체 선택적 투과부재(25)는 대략 원형의 플레이트로 이루어져 있으며, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 각각 일측에 가변 투과홈(25a) 및 고정 투과홈(25b)을 구비하고 있다.

상기 가변 투과홈(25a)은, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 일정한 길이 및 폭을 가지는 슬롯(slot)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 가변 투과홈(25a)은 크기를 조절할 수 있도록 복수의 슬라이드 부재(27, 29)가 설치되어 있다. 즉, 상기 슬라이드 부재(27, 29)는 각각 상기 가변 투과홈(25a)에 대향되는 위치에 배치되며 상기 가변 투과홈(25a)의 측면에 가이드 홈(25c)을 설치하고, 이 가이드 홈(25c)과 대응되도록 상기 슬라이드 부재(27, 29)에 돌기(27a, 29a)가 형성되어 각각 미끄럼 이동되도록 결합된다. 따라서 상기 슬라이드 부재(27, 29)는 위치를 가변시킴으로서 가이드 홈(25c)과 돌기(27a, 29a)가 미끄럼 이동하여 상기 가변 투과홈(25a)의 크기(ℓ)를 조절할 수 있는 것이다.

그리고 상기 고정 투과홈(25b)은, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 단지 일정한 크기를 가지는 홈으로 이루어져 있다.

상기 세정매체 선택적 투과부재(25)는 상기 가변 투과홈(25a) 및 고정 투과홈(25b)을 가릴 수 있도록 연직방향으로 배치되는 차단판(31)과 결합되어 있다(도 1에 도시하고 있음).

상기 차단판(31)은 프로세스 쳄버(1)의 측면에 또 다른 가이드 홈(1a)이 설치되는데, 이 가이드 홈(1a)을 따라 상, 하로 이동할 수 있도록 배치되어 있다. 상기 차단판(31)은 가이드홈(1a)이 형성되어 있는 반대편 측에는 기어(31a)가 형성되어 있고, 상기 기어(31a)와 모터(32) 축에 결합되어 있는 또 다른 기어(32a)가 치합되어 있다. 따라서 상기 차단판(31)은 모터(32)의 구동에 따라 모터 축에 연결되어 있는 기어(32a)가 회전하고, 상기 기어(32a)의 회전에 따라 승, 하강 할 수 있는 구조를 가지고 있다.

상기 차단판(31)은 상술한 바와 같이 모터(32)에 의하여 승, 하강 할 수 있는 구조를 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 구동원 예를 들면 공압실린더 등에 의하여 승, 하강할 수 있는 구조로 이루어질 수도 있고, 또한 별도의 수동 동작으로 승, 하강하는 구조를 가지는 것도 가능하다.

상기 수동 동작으로 차단판(31)이 승, 하강하는 구조는, 상기 차단판(31)의 상부에 배치되는 또 다른 차단판(도시생략)이 교차되도록 결합하고, 상기 차단판(31)에 일정한 거리를 띄워 한 쌍의 체결공(도시생략)을 형성하며, 상부에 배치되는 차단판에 상기 체결공과 대응하는 가이드 홈(도시생략)을 형성하여 상기 체결공 및 가이드 홈에 볼트 및 나비 너트 등으로 이루어지는 체결부재를 결합하여 일정한 높이로 승, 하강시킨 후, 상기 차단판(31)을 일정한 위치에 고정시킬 수 있도록 이루어질 수 있다.

상기 세정매체 선택적 투과부재(25)의 상단에는 세정매체 및 세정매체와 연마제가 혼합된 세정매체를 분사하기 위한 제1, 2 분사노즐(5, 7)이 배치된다. 상기 제1 분사노즐(5)은 연마제가 혼합된 세정매체를 분사하기 위한 것으로 상기 가변 투과홈(25a)의 상측에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제2 분사노즐(25b)은 연마제가 혼합되지 않은 세정매체를 분사하기 위한 것으로 상기 고정 투과홈(25b)의 상측에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제1, 2 분사노즐(5, 7)은 상, 하 길이 또는 위치의 가변이 이루어질 수 있도록 플랙시블 파이프로 연결되는 것이 바람직하다. 그러나 본 실시예에서는 상기 제1, 2 분사노즐(5, 7)의 위치를 가변시키기 위하여 플랙시블 파이프로 이루어지는 것을 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조로 이루어지는 것도 가능하며 단지 위치 가변 즉 높이의 가변이 이루어질 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 제1 분사노즐(5)은 세정매체를 수용하고 있는 혼합제 공급부(45)와 관로로 연결되어 있다. 그리고 혼합제 공급부(45)와 연마제 공급부(47)에서 나오는 각각의 세정매체 및 연마제를 혼합하는 혼합기(49)가 연결되어 있다. 그리고 상기 혼합기(49)는 혼합된 세정매체를 고압으로 분사할 수 있도록 압축기(51)와 연결되어 있다. 그리고 상기 압축기(51)는 제1 분사노즐(5)과 관로로 연결되어 세정 매체를 고압으로 세정 대상물에 분사할 수 있도록 구성되어 있다.

또한 상기 압축기(51) 대신에 벤츄리(venturi) 효과에 의하여 분사가 가능한 장치로 사용할 수 있다.

그리고 상기 혼합제 공급부(45)는 제2 분사노즐(7)과 관로로 연결되어 연마제가 포함되지 않은 세정매체를 고압으로 세정 대상물에 분사할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 반도체 장비 부품 세정장치는, 차단판(31) 및 세정매체 선택적 투과부재(25)가 위로 올려진 상태에서 프로세스 쳄버(1)의 부품 입출구(9)를 통하여 지그(23)를 스테이지(3)에 고정시키고, 상기 지그(23)의 상부에 세라믹 링(C) 등의 세정 대상물을 결합시킨다. 그리고 상기 세라믹 링(C)을 스테이지(3)에 올려 고정한다. 그리고 상기 슬라이드 부재(27, 29)를 이동시켜 가변 투과홈(25a)의 폭이 세라믹 링(C)의 상면(21)의 폭과 같은 크기가 되도록 조절한다.

그리고 모터(32)를 회전시키면 모터축의 기어(32a)가 회전하고 차단판(31)이 하강하여 일정한 위치에 배치된다. 이때 상기 세정매체 선택적 투과부재(25)가 적정한 위치에 배치되면 모터(32)를 정지시켜 일정한 위치에서 고정되도록 한다.

그리고 제어장치(도시생략)의 제어에 의하여 또 다른 모터(17)가 회전되도록 한다. 상기 모터(17)가 회전하면 스테이지(3) 역시 회전하게 된다. 이때 제1 분사노즐(5)은 연마제가 포함되어 있는 세정매체를 가변 투과홈(25a)으로 통과하도록 분사한다. 그리고 이와 동시에 제2 분사노즐(7)은 연마제가 포함되어 있지 않은 세정매체를 고정 투과홈(25b)으로 통과하도록 분사한다.

그러면 상기 세정매체 및 연마제는 제1 분사노즐(5)을 통하여 상기 세라믹 링(C)의 상면(21)의 폭만큼 분사되고 상면(21)에 붙어 있는 오염물질을 제거하게 된다. 그리고 제2 분사노즐(7)을 통하여 연마제가 포함되어 있지 않은 세정제를 고정 투과홈(25a)으로 통과하도록 분사한다. 그러면 세정된 후 세라믹 링(C)의 상면(21)에 남아 있던 이물질이 제거된다. 이때 작업자는 한쪽에서 연마하고 돌아나오는 부품에 연마제가 포함되지 않은 세정매체를 뿌리는 것을 뷰 포트(2)를 통하여 관찰함으로 부품의 세정된 정도를 쉽게 알 수 있다. 그리고 상기 세라믹 링(C)은 회전함에 따라 동일 원주상에 있는 상면(21)은 균일하게 세정되는 것이다. 또한, 차단판(31, 33)은 연마제가 고정 투과홈(25b)으로 인입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 그리고 상술한 역순으로 세정 대상물을 프로세스 쳄버(1)에서 제거한다.

이때 상기 세정매체로 특히 드라이아이스 등의 고체 입자를 사용하면 세라믹 링(C)의 오염부에 상기 드라이아이스가 부딪혀 오염물질을 물리적으로 떼어 내고 그후 승화되어 세정의 효과도 높이고 세정기 내에 잔류물이 남지 않는다. 즉, 찌꺼기가 남지 않는 세정을 할 수가 있다.

이와 같이 본 고안은 세정대상물에 일부분만이 노출되도록 세정매체 선택적 투과부재를 설치하여 오염물이 붙어 있는 부분에만 선택적으로 세정매체 및 연마재가 분사되도록 함으로서 특정부분의 오염물 제거가 가능하고, 또한 오염물이 붙어 있지 않은 부분에는 세정매체 및 연마제가 분사되는 것을 차단한 후 연마제가 포함되어 있지 않은 세정매체를 분사하여 세정함으로서 세정 대상물의 마모를 줄여 내구성을 증대시킴과 아울러 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 내부에 수납공간이 형성되어 있으며, 일측에는 세정대상물의 출입을 위한 입, 출구가 설치되는 프로세스 쳄버와;

   상기 프로세스 쳄버의 저면에 배치되어 모터에 의하여 회전 가능하게 배치되며 세정대상물이 안착되는 스테이지와;

   상기 스테이지의 상부에 거리가 일정한 높이 만큼 띄워진 상태로 승, 하강 할 수 있도록 배치되며, 연마제가 포함된 세정매체가 인입될 수 있도록 길이가 가변되는 가변 투과홈과, 연마제가 포함되지 않은 세정매체가 인입되는 고정 투과홈을 구비한 세정매체 선택적 투과부재와;

   상기 세정매체 선택적 투과부재의 상부에 위치 가변이 이루어질 수 있도록 배치되며 상기 가변 투과홈으로 연마제가 포함되어 있는 세정매체를 분사하는 제1 분사노즐과;

   상기 제1 분사노즐의 일측에 배치되어 상기 고정 투과홈으로 연마제가 포함되지 않은 세정매체를 분사하는 제2 분사노즐;

   을 포함하는 반도체 장비 부품 세정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 쳄버는 세정매체 선택적 투과부재의 상부에 가변 투과홈 및 고정 투과홈을 서로 분리하여 연마제가 포함된 세정매체가 상기 고정 투과홈으로 분사되는 것을 제한할 수 있도록 프로세스 쳄버 내에서 승, 하강이 이루어지는 차단판을 구비하고 있는 반도체 장비 부품 세정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 세정매체 선택적 투과부재는 일측에 가변 투과홈을 구비하고 있고, 상기 가변 투과홈에 슬라이드 가능하게 이동하여 가변 투과홈의 크기를 조절할 수 있는 복수의 슬라이드 부재를 구비하고 있는 반도체 장비 부품 세정장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는 세정대상물의 형태에 따라 상기 세정대상물을 고정할 수 있는 지그가 설치되는 반도체 장비 부품 세정장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 쳄버는 상기 제2 분사노즐에 의해 세정된 부품의 상태를 육안으로 관찰하기 위한 뷰 포트를 구비한 반도체 장비 부품 세정장치.