KR20020000188A - Method cleaning Electronic Parts and PCB using Laser and Ar ECR Plasma - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A method for cleaning an electronic device and a substrate using a laser and an Ar ECR plasma is provided to simplify a cleaning equipment, reduce a cleaning cost and shorten a cleaning time. CONSTITUTION: Electronic devices and substrates are automatically transferred to a cleaning space. A natural oxide film is removed from the transferred electronic devices and substrates by using an Ar ECR plasma, whereby metallic impurities are separated from surfaces of the electronic devices and substrates. Pollutants like a micro-contamination, such as particles, organic matters and ionic impurities adsorbed on the electronic devices and substrates are separated by emitting a laser. An inert gas is sprayed to the separated pollutants so as to discharge the pollutants to the outside and remove the pollutants. A vacuum chamber in which the laser is operated and a vacuum chamber in which the Ar ECR plasma is available are commonly used. The laser is a KrF Excimer laser. Otherwise, the laser may be an ArF Excimer laser.

Description

레이저와 에이알 이씨알 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법{Method cleaning Electronic Parts and PCB using Laser and Ar ECR Plasma}Method for Cleaning Electronic Parts and PCBs Using Laser and IAR Plasma {Method cleaning Electronic Parts and PCB using Laser and Ar ECR Plasma}

본 발명은 전자부품 및 기판류의 세정 방법에 관한 것으로서, 특히 전자부품과 PCB 기판 제조 공정에서 각 공정을 수행한 후 전자부품 및 기판류의 불량률을 줄이기 위하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 제거하게 되는 데, 이 공정을 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 자연 산화막을 제거하여 전자부품 및 기판류 표면의 금속 불순물을 분리시키는 세정 및 레이저와 질소가스를 이용하여 세정함으로써, 세정 장비의 단순화와 세정 비용의 감소 및 세정 소요시간의 단축 등을 이룰 수 있는 레이저와 Ar ECR 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning electronic components and substrates, and in particular, contaminants adsorbed on electronic components and substrates in order to reduce defect rates of electronic components and substrates after each process in the manufacturing process of electronic components and PCB substrates. This process is performed by argon ECR plasma to remove the natural oxide film to separate metal impurities on the surface of electronic parts and substrates, and by using laser and nitrogen gas to simplify and clean the cleaning equipment. The present invention relates to a method for cleaning electronic components and substrates using a laser and an Ar ECR plasma, which can reduce costs and shorten cleaning time.

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.In the process of manufacturing electronic components and substrates, contaminants such as particles, organic substances, heavy metals and ionic impurities, oxide films, and metals are adsorbed on the surface of electronic components and substrates in the process of manufacturing electronic components and substrates. Due to this, defects of the electronic components and the substrate chips may be removed, and contaminants should be removed after each process.

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.Methods of cleaning contaminants adsorbed on the surface of electronic components and substrates can be largely classified into wet and dry. Currently, dry cleaning cannot remove enough contaminants. Wet cleaning to remove material is the mainstream.

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.In the wet cleaning, the transfer robot moves the electronic components and the substrates sequentially, soaks the electronic components and the substrates in a chemical solution (acid or ammonia) tank or a washing tank, and then rotates the electronic components and the substrates to dry them.

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.In general, the cleaning equipment as described above is operated under demanding conditions, and the robot needs low oscillation, transfer reliability, high speed, and chemical resistance, and a high-performance motor is used for the reliability of the transfer or the high-speed transfer. Special chemical materials are also selected for double sealing with fluorine resin.

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.Equipment for cleaning electronic components and substrates is generally used as a wet station, which is a method of rotating electronic components and substrates, spraying pure cleaning liquid onto the surface, and cleaning particles with a brush. In some cases, by spraying pure water at high pressure to remove the particles, or by oscillating high-frequency ultrasonic wave may be used to drop the particles by the vibration force.

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.Therefore, the conventional electronic parts and substrates cleaning method as described above uses pure water or chemicals to remove contaminants in the electronic parts and substrates. By using gallon / 100mm2) or chemicals, a large amount of VOCs (IPA, Aceton), acids (fluoric acid, sulfuric acid), solvents can be generated, and problems such as wastewater treatment can be caused. There was a problem that a lot of incidental costs occur.

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 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 자연 산화막을 제거하여 전자부품 및 기판류 표면의 금속 불순물을 분리시키는 세정과 레이저와 질소 가스를 이용하여 세정함으로써, 세정장비의 단순화와 세정 비용의 감소 및 세정 소요시간의 단축 등을 이룰 수 있는 레이저와 Ar ECR 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to remove contaminants adsorbed on electronic components and substrates in order to reduce the defective rate of the electronic components and substrates after each process in the electronic components and substrates processing process of the electronic components and substrates manufacturing process. This process is performed by using argon ECR plasma to remove the natural oxide film to separate metal impurities on the surface of electronic parts and substrates, and by using laser and nitrogen gas to simplify the cleaning equipment and the cost of cleaning. The present invention provides a method for cleaning electronic components and substrates using a laser and an Ar ECR plasma, which can reduce the reduction and the time required for cleaning.

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 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 자연 산화막을 제거하여 전자부품 및 기판류 표면의 금속 불순물을 분리시키는 단계와; 레이저를 방사하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 오염물질을 분리시키는 단계; 및 상기 분리된 오염물질에 불활성 가스를 분사하여 외부로 토출 시켜 세정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.Technical method of the present invention for achieving the above object, in the process of cleaning the electronic components and substrates during the manufacturing and processing process of the electronic components and substrates, the step of automatically transferring the electronic components and substrates to the cleaning space Wow; Separating a metal oxide on the surface of the electronic component and the substrate by using an argon ECR plasma to the transferred electronic component and the substrate; Radiating a laser to separate contaminants adsorbed on electronic components and substrates; And injecting an inert gas into the separated contaminants and discharging them to the outside for cleaning.

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.The present invention is a dry process that can completely replace the wet cleaning process, it is possible to drastically reduce the use of the generation of chemicals and waste water treatment mentioned in the prior art, as well as to implement a multi-stage treatment process for removing contaminants. It can be reduced to a one-step process, minimizing contamination through materials generated in the process of removing chemicals.

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 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 자연 산화막을 제거하여 전자부품 및 기판류 표면의 금속 불순물을 분리시켜 세정하는 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 되므로써 전자부품 및 기판류의 제조 공정 상에서 발생되는 모든 오염물질을 제거하게 된다.After the photoresist is applied to the electronic components and the substrates or the development, etching, and electrode formation are performed, the electronic components and the substrates are cleaned. As described above, pure water, chemicals, and brushes are conventionally used. While removing contaminants adsorbed on electronic components and substrates using the present invention, the present invention is to remove the metal oxide on the surface of the electronic components and substrates by removing the natural oxide film using the argon ECR plasma to the electronic components and substrates In this process, the first cleaning and the laser are radiated to separate contaminants due to static electricity on electronic components and substrates, and the second cleaning is performed by blowing inert gas such as strong nitrogen gas through the nozzle. All contaminants generated in the manufacturing process of electronic components and substrates are removed.

아울러, 레이저의 다양한 파장과 주파수를 이용하면 특정 오염물질에 대해 선택적으로 제거할 수 있어 한 가지 공정으로도 모든 오염물질을 제거할 수 있는 것이다.In addition, various wavelengths and frequencies of the laser can be used to selectively remove specific contaminants, eliminating all contaminants in one process.

전자부품 및 기판류에 흡착된 입자(Paticle), 유기물(Organic) 및 이온성 불순물 등은 레이저를 이용하여 세정되며, 중금속류(Metals)와 산화막(Natrium/Chemical Oxide)은 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 자연산화막을 제거하여 전자부품 및 기판류 표면의 금속 불순물을 분리시키는 제거하게 된다.Particles, organics and ionic impurities adsorbed on electronic parts and substrates are cleaned using a laser, and heavy metals and oxides (Natrium / Chemical Oxide) are naturally cleaned using argon ECR plasma. The oxide film is removed to separate metal impurities on the surfaces of electronic components and substrates.

이러한 세정을 통하여 오염물질을 제거할 때 전자부품 및 PCB 상의 전자회로에 손상이 없어야 하고, 전자부품 및 기판류 공정에 적합한 세정가스와 레이저 파장을 이용해야 한다.In order to remove contaminants through this cleaning, there should be no damage to electronic components and electronic circuits on the PCB, and cleaning gases and laser wavelengths suitable for electronic components and substrates processes should be used.

또한, 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 세정하는 것은 전자부품 및 기판류의 특정부분에만 접촉되는 것이 아니고 전자부품 및 기판류 전체 면에 접촉되어 전자부품 및 기판류 표면의 자연 산화막을 제거함으로써 전자부품 및 기판류 표면의 금속불순물을 분리시키고, 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 토출시킨다.In addition, cleaning using an argon ECR plasma is not only in contact with a specific part of the electronic component and the substrate, but in contact with the entire surface of the electronic component and the substrate, thereby removing the natural oxide film on the surface of the electronic component and the substrate. The metal impurities on the surface are separated, and the laser is radiated to the entire surface of the electronic parts and the substrates to separate the foreign matter bound by the static electricity from the electronic parts and the substrates, and the strong nitrogen gas is ejected to the front of the electronic parts and the substrates. To discharge the foreign substance to the outside.

이물질에 레이저를 방사하면 레이저 어블레이션(Laser Ablation)효과에 의해 전자부품 및 기판류와 이물질간의 정전기 현상이 제거되어, 이물질이 전자부품 및 PCB의 표면에서 분리되는 것이다.When the laser is emitted to the foreign matter, the laser ablation effect removes the electrostatic phenomena between the electronic component, the substrate, and the foreign matter, and the foreign matter is separated from the surface of the electronic component and the PCB.

상기와 같이 아르곤 ECR 플라스마를 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 세정액으로는 HCl, HF/H₂O 또는 HF/alcohol을, 레이저로는 불화 크립톤 엑사이머(KrF Excimer)레이저를 이용하거나 불화 아르곤 엑사이머(ArF Excimer)레이저를 이용할 수 있다.Using the argon ECR plasma as described above, the minimum particle size that can be removed can be up to 0.09㎛, and the cleaning time can be within 25 seconds (200sec / 200mm2) per 200mm2. It is most preferable to use the wavelength of 248nm, and depending on the pollutant to be cleaned, HCl, HF / H₂O or HF / alcohol is used as the cleaning liquid, and KrF fluoride exemplifier (KrF Excimer) is used as the laser. Lasers or ArF fluoride (ArF Excimer) lasers can be used.

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.By cleaning electronic components and substrates in the same way as above, it is possible to drastically reduce the size of storage tanks and plumbing equipment for chemical processes, which can reduce about 50% of the cleaning space and about 50% of the basic working space. It can also reduce the number of workspaces innovatively.

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.In addition, due to the use of the minimum amount of pure water and chemicals required for the existing cleaning, it is possible to produce electronic components and PCBs that are competitive in cost by reducing production costs as well as environmental purification costs such as wastewater treatment.

따라서, 본 발명에서는 기존과 다르게 전자부품 및 기판류 제조 공정 중 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.Therefore, in the present invention, as well as using a minimum amount of pure water and chemicals in the cleaning process in the manufacturing process of electronic components and substrates, it is possible to reduce the cost of reducing the purchase cost and wastewater treatment cost of chemicals Minimal discharge of harmful substances has the effect of minimizing the cost of environmental pollution.

또한, 화학공정을 위한 저장조 및 배관설비가 축소되어 작업 공간을 혁신적으로 축소 시킬 수 있어 일정 공간내 작업 생산량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.In addition, the storage tank and plumbing equipment for the chemical process can be reduced to innovatively reduce the work space has the effect of increasing the work output in a certain space.

또한 전자부품 및 기판류 제조 공정내의 세정부문의 건식화에 성공함으로서 전자부품 및 기판류 제조공정의 건식공정화를 100% 이룰 수 있다.In addition, the success of the dry cleaning process in the electronic component and substrate manufacturing process can achieve a 100% dry process of the electronic component and substrate manufacturing process.

Claims (4)

전자부품 및 기판류 제조 공정 중 전자부품 및 기판류를 세정하는 공정에 있어서,In the process of cleaning electronic components and substrates during the manufacturing process of electronic components and substrates, 상기 전자부품 및 기판류를 세정 공간으로 자동 이송시키는 단계;Automatically transferring the electronic components and substrates to a cleaning space; 상기 이송된 전자부품 및 기판류에 아르곤 ECR 플라스마를 이용하여 자연 산화막을 제거하여 전자부품 및 기판류 표면의 금속 불순물을 분리시키는 단계;Separating metal oxides on the surface of the electronic component and the substrate by using an argon ECR plasma to the transferred electronic component and the substrate; 및 레이저를 방사하여 전자부품 및 기판류에 흡착된 입자(Paticle), 유기물(Organic) 및 이온성 불순물 등의 마이크로 콘테미네이션(Micro-contamination)과 같은 오염물질을 분리시키는 단계;Radiating a laser to separate contaminants such as micro-contamination such as particles, organics, and ionic impurities adsorbed on the electronic components and substrates; 및 상기 분리된 오염물질에 불활성 가스를 분사하여 외부로 토출 시켜 세정하는 단계를 구비한 레이저와 Ar ECR 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법.And injecting an inert gas to the separated contaminants to discharge the same to clean the cleaning process, wherein the electronic component and the substrate are cleaned using an Ar ECR plasma. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저가 동작하는 진공 챔버와 아르곤 ECR 플라스마가 가능한 진공 챔버를 공용으로 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저와 Ar ECR 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법.A method of cleaning electronic components and substrates using a laser and an Ar ECR plasma, wherein the vacuum chamber in which the laser operates and the vacuum chamber capable of argon ECR plasma are used in common. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저는 불화 크립톤 엑사이머(KrF Excimer)레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저와 Ar ECR 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법.The laser is a cleaning method for electronic components and substrates using a laser and Ar ECR plasma, characterized in that using a fluorine krypton excimer (KrF Excimer) laser. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저는 불화 아르곤 엑사이머(ArF Excimer)레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저와 Ar ECR 플라스마를 이용한 전자부품 및 기판류의 세정 방법.The laser is a method of cleaning electronic components and substrates using a laser and Ar ECR plasma, characterized in that using an argon fluoride (ArF Excimer) laser.