KR20020000203A - 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자부품의 제조 공정 중 전자부품 및 PCB 기판류 등을 세정하는 공정에 있어서, 전자부품 및 PCB 기판을 세정 공간으로 자동 이송시키는 단계와, 상기 이송된 전자부품 및 기판류에 세정액 소스를 기초로한 리모트 플라스마를 발생시켜 금속 오염 물질을 표면반응 및 에칭함으로써 제거하는 단계와, 레이저를 방사하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 분리시키는 단계, 및 상기 분리된 오염물질에 불활성가스를 분사하여 외부로 토출시키는 단계를 수행하여 세정함으로써, 본 발명에서는 기존과는 다르게 전자부품 제조공정과 PCB 기판의 세정공정에서 레이저만으로 세정이 불가능한 산화막과 중금속류의 세정에 순수와 화학약품을 소량 사용하여, 화학약품의 구매 비용과 폐수처리 비용을 줄여 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 유해물질 배출로 인한 환경오염을 감소시킬 수 있고, 아울러 화학공정을 위한 저장조 및 배관설비의 소형화로 작업 공간을 축소시킬 수 있는 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전자부품 및 기판류의 세정 방법에 관한 것으로서, 특히 전자부품 및 PCB 기판 제조 공정에서 각 공정을 수행한 후 전자부품 및 기판류의 불량률을 줄이기 위하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 제거하게 되는 데, 이 공정을 세정액 소스를 기초로 한 리모트 플라스마를 발생시켜 금속 오염 물질을 표면반응과 에칭으로 세정하는 공정 및 레이저와 질소가스를 이용하여 세정함으로써, 세정 장비의 단순화와 세정 비용의 감소 및 세정 소요시간의 단축 등을 이룰 수 있는 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법에 관한 것이다.
전자부품 및 기판류 제조 공정 중 전자부품 및 기판류를 처리하는 각 공정에서 입자, 유기물, 중금속 및 이온성 불순물, 산화막, 금속 등의 오염물질이 전자부품 및 기판류 표면에 흡착되고, 이 오염물질로 인하여 전자부품 및 기판류 칩의 불량이 발생되므로 각 공정 후 오염물질을 제거해야 한다.
전자부품 및 기판류 표면상에 흡착된 오염물질을 세정하는 방법으로는 크게 습식과 건식으로 분류할 수 있는데, 현재 건식 세정은 오염물질을 충분히 제거할 수 없기 때문에 액체 및 기체 세정제의 화학작용으로 오염물질을 제거하는 습식 세정이 주류를 이루고 있다.
상기 습식 세정은 전자부품 및 기판류를 반송 로봇이 순차적으로 이동해서 전자부품 및 기판류를 약액(산 또는 암모니아)조나 수세조에 담구어 세척한 후 전자부품 및 기판류를 회전시켜 건조한다.
개략적으로 상기와 같이 세정하는 장비는 까다로운 조건하에서 작동되며, 로봇의 저발진성, 반송신뢰성, 고속성, 내약품성 등이 필요하며, 반송의 신뢰성이나 고속 반송을 위하여 고기능의 모터를 사용하고 있고, 내약품성에 대해서도 특수한 재질을 선택하여 불소수지에 의한 이중의 봉인(Seal) 등을 하고 있다.
전자부품 및 기판류를 세정하는 장비로는 통상, 습식장치(Wet Station)이라고 불리는 장비를 사용하는 데, 전자부품 및 기판류를 회전시키며 그 표면에 순수한 세정액을 분출하여 입자를 브러시로 세척하는 방식을 사용하기도 하며, 고압에서 순수를 분사하여 입자를 제거하는 방식을 사용하기도 하며, 고주파의 초음파를 발진시켜 그 진동력으로 입자를 떨어뜨리는 방식을 사용하기도 한다.
따라서, 상기와 같은 종래의 전자부품 및 기판류 세정 방식은, 전자부품 및 기판류에 있는 오염물질을 제거하기 위하여 순수나 화학물질을 사용하고 있는 바, 그 공정에 있어서 비효율적인 순수의 사용(1,000 gallon/100㎟)이나 화학물질을 사용함으로써, 다량의 VOC류(IPA, Aceton), 산류(불산, 황산), 솔벤트 류가 발생 및폐수 처리 등의 문제를 야기할 수 있고, 공정의 복잡함에 따른 부수적인 비용이 많이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전자부품 및 기판류 제조 공정 중 전자부품 및 기판류 처리공정에서 각 공정을 수행 한 후 전자부품 및 기판류의 불량율을 줄이기 위하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 제거하게 되는데, 이 공정을 세정액 소스를 기초로 한 리모트 플라스마를 발생시켜 금속 오염 물질을 표면반응 및 에칭과 레이저와 질소 가스를 이용하여 세정함으로써, 세정장비의 단순화와 세정 비용의 감소 및 세정 소요시간의 단축 등을 이룰 수 있는 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 전자부품 및 기판류의 제조 및 처리 공정 중 전자부품 및 기판류를 세정하는 공정에 있어서, 상기 전자부품 및 기판류를 세정공간으로 자동 이송시키는 단계와; 상기 이송된 전자부품 및 기판류에 세정액 소스를 기초로 한 리모트 플라스마를 발생시켜 금속 오염 물질을 표면반응 및 에칭함으로써 제거하는 단계와; 레이저를 방사하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 분리시키는 단계; 및 상기 분리된 오염물질에 불활성 가스를 분사하여 외부로 토출시켜 세정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 습식 세정 공정을 완전히 대체할 수 있는 건식 공정으로서, 종래 기술에 언급한 화학물질의 발생 및 폐수처리 등의 사용량을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기존의 오염물질 제거를 위한 다단계 처리공정을 한 단계 공정으로 줄일 수 있고, 화학물질을 제거하는 공정에서 발생하는 물질을 통한 오염을 최소화 할 수 있는 것이다.
전자부품 및 기판류에 포토레지스트를 도포하거나 현상, 식각 및 전극을 형성하는 각 공정을 실시한 후에 전자부품 및 기판류를 세정하는 공정을 실행하게 되는데, 상술한 바와 같이 종래에는 순수나 화학물질 및 브러시를 이용하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 제거하는데 반해, 본 발명은 전자부품 및 기판류에 세정액 소스를 기초로 한 리모트 플라스마를 발생시켜 금속 오염 물질을 표면반응 및 에칭함으로써 제거하는 1차 세정과 레이저를 방사하여 정전기로 인해 결합된 오염물질을 전자부품 및 기판류 상에서 분리시킨 후 강한 질소 가스등의 불활성 가스를 노즐을 통하여 분출하여 세정하는 2차 세정을 한 공정에서 하게 되므로서 전자부품 및 기판류의 제조 공정 상에서 발생되는 모든 오염물질을 제거하게 된다.
아울러, 레이저의 다양한 파장과 주파수를 이용하면 특정 오염물질에 대해 선택적으로 제거할 수 있어 한 가지 공정으로도 모든 오염물질을 제거할 수 있는 것이다.
전자부품 및 기판류에 흡착된 입자(Paticle), 유기물(Organic) 및 이온성 불순물 등은 레이저를 이용하여 세정되며, 중금속류(Metals)와 산화막(Natrium/Chemical Oxide)은 HCl과 H₂의 소스를 기초로 한 리모트 플라스마를 발생시켜 금속 오염물질을 표면반응과 에칭함으로써 전자부품 및 기판류 표면에서 제거되어 세정되는 것이다.
이러한 세정을 통하여 오염물질을 제거할 때 전자부품 및 PCB 상의 전자회로에 손상이 없어야 하고, 전자부품 및 기판류 공정에 적합한 세정액과 레이저 파장을 이용해야 한다.
또한, 세정액 소스를 기초로 한 리모트 플라스마는 전자부품 및 기판류의 특정부분에만 접촉되는 것이 아니고 전자부품 및 기판류 전체 면에 접촉되어 전자부품 및 기판류 표면의 산화막과 금속류의 원자 결합 부분을 표면반응과 엣칭함으로써 제거시키고, 레이저는 전자부품 및 기판류의 전체 면으로 방사하여 정전기에 의해 결합된 이물질을 전자부품 및 기판류로부터 분리시킨 후 강한 질소가스를 전자부품 및 기판류 전면에 분출하여 이물질을 외부로 토출 시킨다.
이물질에 레이저를 방사하면 레이저 어블레이션(Laser Ablation)효과에 의해 전자부품 및 기판류와 이물질간의 정전기 현상이 제거되어, 이물질이 전자부품 및 PCB 표면에서 분리되는 것이다.
상기와 같이 세정액 리모트 플라스마와 레이저를 이용하면 제거할 수 있는 최소 입자의 크기가 0.09㎛까지 가능하고, 세정시간은 200㎟당 25초(25sec/200㎟)이내에 가능하여 분당 전자부품 및 기판류의 세척량을 늘릴 수 있고, 레이저의 파장은 248nm를 사용하는 것이 가장 바람직하며, 세정 대상 오염물질에 따라 세정 소스로는 HCl, H₂를, 레이저로는 불화 크립톤 엑사이머(KrF Excimer)레이저를 이용하거나 불화 아르곤 엑사이머(ArF Excimer)레이저를 이용할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 전자부품 및 기판류를 세정하면, 화학공정을 위한 저장조 및 배관설비의 규모를 획기적으로 줄일 수가 있어 세정공간의 50% 정도나 감소하는 것이 가능하고, 기본 작업 공간의 50% 정도나 줄일 수 있어 작업공간을 혁신적으로 축소시킬 수 있다.
또한, 기존 세정에 필요한 순수와 화학물질의 최소량 사용으로 인해 생산원가뿐만 아니라 폐수처리 등의 환경 정화 비용을 절감하여 가격에 있어 경쟁력 있는 전자부품 및 PCB를 생산할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에서는 기존과 다르게 전자부품 및 기판류 제조 공정중 세정공정에서 순수와 화학약품을 최소량을 사용하여, 화학약품의 구매비용과 폐수처리비용의 절감에 따른 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 유해물질의 최소배출로 환경오염에 드는 비용을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 화학공정을 위한 저장조 및 배관설비가 축소되어 작업 공간을 혁신적으로 축소 시킬 수 있어 일정 공간내 작업 생산량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
또한 전자부품 및 기판류 제조 공정내의 세정부문의 건식화에 성공함으로서 전자부품 및 기판류 제조공정의 건식공정화를 100% 이룰 수 있다.
Claims (4)
- 전자부품 및 기판류 제조 공정 중 전자부품 및 기판류를 세정하는 공정에 있어서,상기 전자부품 및 기판류를 세정 공간으로 자동 이송시키는 단계;상기 이송된 전자부품 및 기판류에 중금속류와 산화막은 HCl, H₂소스를 기초로한 리모트 플라스마로 전자부품 및 기판류의 금속오염물질을 표면반응 및 에칭함으로써 오염물질을 제거시키는 단계;및 레이저를 방사하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 입자(Paticle), 유기물(Organic) 및 이온성 불순물 등의 마이크로 콘테미네이션(Micro-contamination)과 같은 오염물질을 분리시키는 단계;및 상기 분리된 오염물질에 불활성 가스를 분사하여 외부로 토출 시켜 세정하는 단계를 구비한 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정방법.
- 제 1항에 있어서,상기 레이저가 동작하는 진공 챔버와 HCl, H₂소스를 기초로한 리모트 플라스마가 가능한 진공 챔버를 공용으로 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정방법.
- 제 1항에 있어서,상기 레이저는 불화 크립톤 엑사이머(KrF Excimer)레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정방법.
- 제 1항에 있어서,상기 레이저는 불화 아르곤 엑사이머(ArF Excimer)레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저와 리모트 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정방법.
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