KR100226326B1 - 기판용 자외선 조사장치 및 기판처리시스템 및 기판을 자외선으로 조사하는 방법 - Google Patents
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Abstract
유전체장벽 방전 엑시머램프(dielectric barrier discharge excimerlamp)는 자외선을 방사하기 위한 램프로서 이용되고, 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프는 자외선에너지의 규정된 양을 기판으로 공급하기 위한 작업기간보다 짧은 시간동안 켜진다. 작업기간이 변화하더라도, 기판에 자외선 에너지가 규정된 양에 도달할 때 유전체장벽 방전 엑시머램프가 꺼짐으로써, 일정한 레벨로 자외선 에너지를 유지하여 조사장치의 내부에서 지나친 온도상승이 발생되지 않는다. 유전체장벽 방전 엑시머램프의 이용에 기인하여 램프가 반복적으로 온/오프(on/off)되더라도 램프가 켜진 후에 짧은 시간에 출력을 안정화시킬 수 있으므로 전체 처리 단계를 위한 피치(pitch)가 감소된다.
Description
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리 시스템을 나타내는 사시도.
제2도는 본 실시예에 따른 기판처리 시스템의 제어블록도.
제3도는 마스터 CPU로 처리된 예로서 제1절차테이블을 나타내고,
제4도는 자외선 조사장치 CPU로 처리된 예로서 제2절차테이블을 나타내고,
제5도는 자외선 조사장치 CPU로 처리된 예로서 제3절차테이블을 나타내고,
제6도는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 자외선 조사장치의 제어블록도,
제7도는 본 발명에 따른 기판처리 시스템의 작동을 나타내는 흐름도.
제8도는 기판의 복수개의 막종류에 대한 적정 조사시간과 사이클 기간의 관계를 나타내는 시간도.
제9도는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 자외선 조사장치의 제어블록도.
제10도는 자외선 조사장치 CPU로 처리된 예로서 제3절차테이블을 나타내고,
제11도는 제1자외선 조사장치의 평면도.
제12도는 자외선 조사장치를 나타내는 단면도.
제13도는 유전체장벽장전 엑시머 램프(dielectric barrier discharge eximer lamp)의 램프 출력 특성을 나타내는 그래프.
제14도는 자외선 조사장치의 작동을 나타내고,
제15도는 제2 자외선 조사장치를 나타내는 단면도.
제16도는 글래스(glass) 기판의 조립단계를 나타내는 흐름도.
제17도 ~ 제19도는 세정단계를 나타내고,
제20도는 처리액 도포단계를 나타내고,
제21도는 현상단계를 나타내고,
제22도는 저압수은 램프의 램프출력 특성을 나타내는 그래프,
제23도는 기판에 대한 자외선 조사장치의 적정 조사시간과 사이클 기간의 관계를 나타내는 시간도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 인덱스부 2 : 표면처리부
3 : 반송부 4 : 제어부
11 : 카세트 12 : 카세트 수납부
21 : 열처리부 22 : 스핀세척기
23 : 자외선 조사장치 24, 24a : 기판상자
25 : 지지핀 27 : 램프상자
28 : 공기실린더 31 : 개인 컴퓨터 시스템
32 : 마스터CPU 33 : 로컬지역망(LAN)
34~37 : 로컬CPU 38 : 반송로보트CPU
39 : 주패널 41, 41a : 유전체장벽 방전 엑시머램프
42, 42a : 램프전원 조절부 43, 43a : 램프전원
45 : 조도계 47 : 램프조절부
53 : 건조 유니트 61, 62 : 로보트핸드
71 : 롤러
본 발명은 기판처리에 이용되는 자외선 조사장치, 자외선 조사장치를 구비하는 기판처리 시스템 및 기판을 자외선으로 조사하는 방법에 관한 것이다.
종래에 잘 알려진 바와 같이, 액정 표시장치, 플라즈마 표시장치, EL표시장치, 반도체장치 등의 평면 패널 표시장치에 대한 조립공정에 있어서, 글래스(glass) 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 정밀한 전자기판(이하, 간단히 기판이라 함)에는 여러가지 처리가 실시된다. 기판의 표면에 부착하는 유기물을 분해하는 저압 수은 램프에 의해 기판을 자외선으로 조사하는 자외선 조사장치와 같은 건식처리유니트와, 그 후에 기판을 회전시켜 기판표면을 세정하기 위해 그 표면에 세정액을 공급하는 스핀 세척기와 같은 습식처리유니트 등이 이 목적에 이용된다.
이들 장치에서, 자외선 조사장치는 기판표면의 유기물을 구성하는 원자들 사이의 결합을 깨뜨리고 또 표면근방에 오존(ozone)을 발생시키도록 기판을 자외선으로 조사한다. 이 오존은 결합이 깨진 유기물을 분해하여 제거해서 기판표면을 친수성 상태로 변환시켜 추후의 세정단계에서 세정효과를 향상시킨다.
한편, 복수개의 상기 처리유니트는 일련의 처리를 연속해서 실시하는 기판처리 시스템을 형성하도록 서로 결합될 수 잇다. 이 경우에, 기판처리 시스템은 복수의 처리유니트를 동시에 구동하도록 형성되어, 시스템에서 연속적으로 순환적으로 기판을 반송하는 반송로보트가 각각의 처리 유니트에서 이동가능한데, 어떤 처리 유니트(U1)에서 인출된 기판(W1)을 다른 처리유니트(U2)로 가져가고, 처리유니트(U2)에서 처리된 기판 (W2)을 인출하며, 상기 운반된 기판(W1)을 이 처리유니트(U2)로 반입하고, 상기 기판(W2)을 또 다른 처리유니트(U3)로 반송하며 이러한 연속적인 반송으로써 각각의 기판에 일련의 처리를 실시한다.
건식 처리유니트로는 상기의 자외선 조사장치이외에도 하트플레이트(hot plate ), 쿨플레이트(cool plate)장치 등이 해당되며, 처리액의 공급없이 기판 표면상에 표면처리를 실시하는 유니트부이고, 습식 처리유니트로는 상기의 스핀 세척기뿐 아니라 초음파세정, 브러시(brush)세정, 맑은 물 세정, 스핀도포장치, 스핀 현상장치, 에칭유니트나 또는 분리 장치 등의 여러가지 유형의 세정용 장치가 해당되며, 기판 표면을 규정된 처리액의 공급으로 처리하는 유니트부이다.
어떤 기판에 상기의 자외선 조사장치로 자외선 조사를 실시하는 경우에, 광원의 조도, 광원과 기판사이의 거리, 조사시간 등에 영향을 받는 도스(dose, 조사량)는 처리 결과의 양호도를 결정하는 값이며, 조도 및 거리가 일정할 때에는 상기 도스는 조사시간 따라 변하는 값이다. 일반적으로, 기판의 표면에 형성되는 박막의 종류에 따라서 최적처리결과용 적정 도스(조명 및 거리가 일정할 때의 적정 조사시간)값도 다르므로 이를 적절히 제어해주는 것이 필요하다.
한편, 상기의 기판처리 시스템에서, 단일 기판을 처리하는 전체 시간 즉, 반송 로보트가 각각의 처리유니트를 지나 원래 위치로 오는 전체주기, 즉, 사이클 기간은 반송 로보트가 기판을 반송하는데 필요한 시간을 고려하지 않는다면, 처리유니트들의 작업주기중에서 가장 오래 걸리는 작업 주기가 된다.와, 상기 작업 주기를 갖는 처리유니트가 기판처리 시스템의 속도를 결정한다. 최장시간을 필요로 하는 하트 플레이트에서의 처리에 100초가 필요하고 자외선 조사장치내에서의 적정 조사시간이 50초라하면, 예를 들어 사이클 기간은 상기 최장 시간 즉, 100초로 된다. 이 경우에, 반송 로보트는 어던 기판(W2)을 자외선 조사장치로 반입하고, 다음 기판(W1)을 가져오고, 상기 처리된 기판(W2)을 반출한후 상기 기판(W1)을 반입하기 위해 상기 자외선 조사장치로 돌아오는데 100초가 필요하다. 따라서, 자외선 조사장치에서 50초의 적정 조사시간의 경과후 반송 로보트로 즉시 기판을 반출할 수 없으므로, 기판은 상기 사이클 기간의 경과 때까지 자외선 조사장치에서 대기상태로 남아있다.
종래의 자외선 조사장치에서는, 자외선용 광원인 저압 수은 램프가 규칙적으로 켜진다. 도22 도에 나타난 바와 같이, 저압 수은 램프는 일시적으로 꺼지고 시각(T3)에서 다시 켜진 후 그의 출력을 안정화시키는데 장시간(△t)이 필요함으로 사이클 기간은 길어지게 된다. 이것은 방출가스가 수은 증기이기 때문으로 램프가 순간적으로 꺼지고 다시 켜질 때 램프를 데우고, 어떤 일정한 증기압을 이루기 위해 램프튜브(tube)의 수은을 증발시키며, 정상 상태에서 출력을 안정화하는데 장시간을 필요로 하기 때문이다. 그런데, 자외선 조사의 처리단계에서 최적 처리결과를 얻기 위한 자외선의 적정 도스는 제료나 처리된 표면에 박막이 형성되어 있는지 안되어 있는지, 상기에서 설명한 것처럼 형성되어 있다면 막의 종류, 막두께 등의 여러 조건에 따라 변하는 성질의 값이므로, 어떤 박막으로 제공된 기판의 경우에 예를 들면, 과다 조사시간 등으로 인해 규정 도스를 초과하는 자외선 광 조사시에 기판이 하얗게 되거나 기판에 형성될 트랜지스터의 특성이 변화되는 공정상 단점이 발생되어 불량품을 만들게 된다.
한편, 상기에서 설명된 바와 같이 복수개의 처리유니트로 결합되어 형성된 기판처리 시스템에서는, 사이클 기간은 일반적으로 자외선 조사장치 이외의 다른 조건으로 결정된다. 자외선용 광원을 규칙적으로 연속 턴온시키는 일반적인 자외선 조사 장치가 상기의 기판처리 시스템에 사용되는 경우에는 기판처리 시스템의 사이클 기간이 상기 처리된 기판에 대해 최적의 조건을 형성하는 적정 조사시간에 일치하는 때만 최적의 조사처리 결과가 겨우 얻어진다. 상기에서 설명한 바와 같이 자외선 조사장치에서 최적 조건의 적정 조사시간은 50초이고, 사이클 기간이 100초라면, 예를 들면 기판을 반송하는 반송 로보트는 사이클 기간이 경과할 때까지 자외선 조사장치로 돌아오지 않으므로, 기판은 조사장치에서 자외선으로 계속해서 조사받으면서 사이클 기간의 경과 때까지 대기 상태로 있어야 만 하기 때문에 공정 중 단점을 발생시킨다.
제 23 도에 나타난 바와 같이, Tw는 사이클 기간이라 하고, TR은 기판을 자외선 조사장치로/에서 반입/반출하는 시간이고, TT는 적정 조사시간이라고 하면, 예를 들면, 기판은 적정 조사시간(Tr)의 경과 후 시간(TR)동안에도 자외선으로 조사된다. 따라서 적정 조사시간(TT)을 지나 초과 시간(T1, T2)동안 기판은 자외선으로 조사되어 공정 중 단점이 발생된다. 상기에서 각각의 처리유니트에 따라 순환하는 반송 로보트가 제공된 기판 처리 시스템을 참조해서 사이클 기간이 설명되었는데, 사이클 기간은 반송장치가 복수개의 처리유니트 사이에 전용적으로 배열되어 있는 소위 인라인(in-line)기판처리 시스템에서도 유사하게 생각할 수 있다.
저압 수은 램프가 이용될 때, 램프 출력은 장시간 사용에 의한 시간 변화 때문에 감소된다. 결과적으로, 램프가 계속해서 켜있더라도 기판에 공급되는 자외선 에너지는 감소되어, 불충분한 노광에 기인하여 소망하는 처리가 실시되지 않는 문제가 발생된다.
저압 수은 램프가 규칙적으로 켜질 때, 조사장치 내부의 온도가 자외선과 동시에 방사되는 열광선에 기인하여 증가하여, LCD등에 필요한 글래스 기판을 휘게 하여 단점이 된다. 결과적으로 반송 고장, 불완전한 위치 맞춤, 불완전한 척킹(chucking)등의 기계고장이 발생되며, 기계척킹에서 불완전한 척킹이 야기된 경우 기판이 스핀종류의 세정유니트(스핀세척기)로 반송된 때 회전시 조각으로 분해되는 심각한 문제를 초래한다. 중량감소를 이루기 위하여 최근에 액정 표시장치에 크기증가 및 비용감소가 요구되며, 특히, 글래스 기판의 두께감소, 크기증가, 저가의 알칼리 글래스나 또는 저알칼리 글래스등의 높은 열팽창계수를 갖는 재료로의 변환이 필요하고, 기판의 휘는 문제는 더욱 중요시된다.
본 발명은 자외선으로 기판을 조사하는 자외선 조사장치에 대해 설명된다.
본 발명에 따라서 상기 조사장치는 기판을 자외선으로 조사하는 광원과, 이 광원을 제어하는제어수단을 구비한다. 제어수단은 기판에 대해 자외선의 사이한 도스를 나타내는 복수의 값을 저장하는 저장수단과, 복수의 값에서 단일 값을 선택하는 선택수단과, 단일 값에 상응하여 광원에 의한 기판에의 자외선 조사를 변화시키는 조사 제어수단을 제공한다.
본 발명의 한 측면에서, 선택수단은 기판에 대한 복수의 처리 종류 중에서 단일 종류를 지정하는 지정수단과, 단일 종류에 상응하는 단일 값을 선택하는 수단을 제공한다.
본 발명에 따른 조사장치는 예를 들면 기판의 표면을 세정하는데 사용된다.
바람직하게 광원은 유전체장벽방전 엑시머 램프(dielectric barrier discharge excimer lamp)이다.
또한, 본발명은 상기의 자외선 조사장치를 사용하는 기판처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 대표적인 바람직한 사용에 있어서, 기판은 글래스 기판이다.
따라서, 본 발명의 목적은 여러 가지 기판처리에 따라 기판을 자외선으로 적정 조사하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작업기간의 변화에 의해 영향이 미치지 않는 자외선 조사를 실시하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 램프의 시간 변화에 의해 영향이 미치지 않는 자외선 조사를 실시하는 것이다.
본 발명의 목적은 조사장치의 내부의 온도 상승에 의해 발생되는 글래스 기판의 휘어짐을 방지하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 모양 및 이점은 다음의 참조도면과 함께 하는 상세한 설명으로 더욱 명확해질 것이다.
[전체구조 및 제어]
제 1 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리 시스템을 나타내는 사시도이다,
이 기판처리 시스템은 LCD용 글래스 기판으 세정하는 시스템으로서 인덱스부(1), 표면처리부(2), 반송부(3), 제어부(4)(제 2 도)로 형성된다.
제 1 도에 나타난 바와 같이 인덱스부(1)는 기판공급 및 반출부로서 이용한다. 복수개의 기판을 저장할 수 있는 3개의 카세트(11)가 카세트수납부(12)에 배치되어, 반송부(3)가 기판을 카세트(11)에서 인출 및 카세트(11)에 저장할 수 있도록 한다. 카세트(11)는 가압부(depressed part)(13)를 통해 AGV(automatic guided vehicle:자동반송로보트)(나타나지 않음)로 인덱스부(1)로/에서 이송된다.
표면처리부(2)에서, 기판을 각각 가열 및 냉각하는 하트플레이트(hot plate)(21a) 및 쿨플레이트(cool plate)(21b)로 이뤄지는 열처리부(21) 및 기판을 회전하면서 세정액을 공급하여 기판 세정하는 스핀 세척기(이하 스핀부라 함)(22)는 카세트(11)의 배치방향과 거의 평행하게 마주하여 배치되며, 인덱스부(1)에서 일정한 거리로 분리되어 있다. 한편, 산소대기 중에서 기판의 표면을 자외선으로 조사하여, 오존(ozone)을 발생시키기 위해 자외선 조사장치(23)가 열처리부(21)위에 배치됨으로써, 기판 표면상의 유기물을 물 및 탄산가스로 분리하는 세정처리 즉, 건식세정을 실시한다. 따라서, 표면처리부(2)는 복수의 표면 처리유니트(이하, 하트플레이트(21a), 쿨플레이트(21b), 스핀부(22) 및 자외선 조사장치(23)를 총칭함.)를 제공하여, 나중에 설명될 반송로보트(3a)에 의해 기판들을 적절한 순서로 이들 표면 처리유니트 사이에서 반송하도록 하여 상기 표면 처리유니트들에 의해 기판을 세정한다.
반송부(3)는 인덱스부(1)와 표면처리부(2) 사이의 반송 통행부(3b)에서 왕복 운동하는 반송 로보트(3a)를 구비하여, 반송 통행부(3b)의 바닥 부분에 고정된 가이드레일(나타나지 않음)을 따라 로보트 구동기구(나타나지 않음)에 의해 이동하여, 표면 처리 유니트와 인덱스부(1) 사이에서 순환하도록 해서, 연속적으로 기판을 반송하도록 한다.
처방이라 칭하는 소정의 절차에 따라 주로 표면처리부(2) 및 반송부(3)를 제어하는 데 적용되는 제어부(4)는 데이터를 입력/출력하기 위해 작동자용 개인 컴퓨터시스템(이하 간단히 PC시스템이라 함)에 연결된 마스터 CPU(32)와, 자외선 조상장치 CPU(34), 스핀부 CPU(35), 하트플레이트 CPU(36), 쿨플레이트 CPU(37)등의 복수개의 로컬 CPU를 구비한다. 이들 로컬 CPU(34~37)는 표면 처리유니트들 중의 해당 유니트들의 제어작동에 적용되고, 로컬 지역망(이하 간단히 LAN이라 함)을 통해 마스터 CPU(32)에 연결된다. PC시스템(31)은 여러가지 데이타를 입력하는 작동자를 위해 입력/출력 유니트로서 이용되면서 여러가지 데이터를 표시하는 주패널(main panel)(39)에 연결된다.
마스터 CPU(32)는 복수의 절차의 내용을 나타내는 제 1 절차 테이블을 저장하는 내부 메모리(32a)를 구비한다. 제 3 도는 제 1 절차테이블을 나타낸다. 이 제 1 절차테이블을 참조하여, 절차번호(이하 처방 No라 함)는 각각의 절차에 할당되며, 각각의 표면처리 유니트에서 실행되어질 처리의 내용을 나타내는 데이터(이하 프로세스 데이터 No라 함)가 각각의 절차에 대해 저장된다. 본 실시예에 따라서 처리된 기판의 표면에 형성된 박막의 종류에 적정 처리의 내용을 나타내는 제 1 절차 테이블의 각각의 절차는 실험적으로나 또는 경험적으로 미리 결정, 입력 및 저장된다.
각각의 로컬 CPU는 로컬 CPU에 상응하는 표면 처리유니트에서 실행되어질 처리의 내용을 나타내는 제 2 및 제 3 절차 테이블을 저장하는 내부메모리를 구비한다. 제 4 도 및 제 5 도는 각각 제 2 및 제 3 절차 테이블의 예를 나타내며, 특히 자외선 조사장치 CPU(34)의 내부메모리 (34a)에 저장된다. 상기 로컬 CPU로 분할되고 LAN(33)을 통해 전송된 마스터 CPU(32)의 내부메모리(32a)에 저장된 제 1 절차테이블의 내용을 저장하는 제 2 절차테이블은 처방 No와 이 처방 No에 상응하는 상기 표면 처리유니트에서 실행되어질 처리내용을 나타내는 프로세스 데이터 No로 구성된다. 한편, 제 2 절차테이블의 프로세스 데이터 No의 지정으로 이에 상응하여 표면 처리유니트에서 실행되어질 처리의 내용을 나타내는 제 3 절차테이블은 각각의 프로세스 데이터 No의 처리내용에 상응하는 자외선 조사장치(23)에서의 적정 조사시간을 저장한다. 제 5 도에 나타난 절차테이블은 적정 조사시간만을 정의하지만, 광원과 각각의 기판사이의 거리가 조절될 수 있으면 조사거리에 관한 데이터도 부가될 수 있고, 광원의 조도가 조절될 수 있다면 조도에 관한 데이터도 부가될 수 있다. 제 5 도는 자외선 조사장치 CPU(34)에 관한 절차테이블만을 나타내며, 회전수, 회전 스피드 등의 적정 처리조건의 데이터가 예를 들면 각각의 프로세스 데이터 No에 상응하는 스핀부 CPU(35)에 관한 것처럼 나머지 CPU의 절차테이블에 저장된다.
제 6 도는 자외선 조사장치(23)의 구조를 나타내는 제어블록 도면이다. 유전체장벽 방전(dielectric barrier discharge)을 사용하는 램프인 유전체장벽방전 엑시머램프(41)는 자외선 조사장치(23)의 자외선 조사 광원으로 이용된다. 유전체장벽방전 엑시머램프(41)는 비교적 단시간에 온/오프(on/off)작동을 실시할 수 있음로써 기판의 상이한 막 종류에 대해 온/오프(on/off)시간을 조절하여 소망하는 적정 값으로 도스를 정확하게 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 필라멘트 램프는 온/오프(on/off)작동을 하는데 약 10초가 필요하고 또한 작동을 안정시키는데에 또 10~15초가 필요하지만, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)는 온/오프(on/off)작동을 안정화 시키는데 약 1 초의 시간이 필요하다. 그러므로, 필요 작업기간이 5 또는 6초로 비교적 짧아도 도스의 에러는 무시한다. 자외선 조사장치(23)에는 반송부(3)의 반송 로보트(3a)를 위한 기판 이송위치(제 6 도에 점선으로 나타남)와 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에 근접하고 자외선 조사에 적절한 자외선 조사위치(제 6 도에 실선으로 나타남)와의 사이에 각각의 기판(W)을 이동하는 공기 실린더(28) 및 실린더(28)를 제어하는 기판 이동 제어부(48)로 구비되는 기판이동기구를 포함한다. 자외선 조사장치 CPU(34)는 각각의 기판(W)을 자외선 조사에 적정위치로 이동하기 위해 기판 이동 제어부(48)를 통해 기판이동기구(28)를 구동하게 형성되며, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 온/오프(on/off)작동을 제어하기 위해 상기 얻어진 필요 작업기간에 상응하는 시간에 램프 전원 조절부(42)를 통해 램프 전원(43)의 온/오프(on/off)를 스위치한다. 제어시간은 나중에 상세하게 설명한다.
상기 구조를 갖는 기판처리 시스템의 작동을 이제 설명한다. 본 실시예에 따라서, 기판은 자외선 조사에 의해 건식 세정되며, 습식세정, 가열 및 냉각순으로 처리되면서 세척된다. 각각의 처리는 자외선 조사장치(23), 스핀부(22), 하트플레이트(21a), 및 쿨플레이트(21b)로 실시되며 따라서 인덱스부(1)의 카세트(11)에서 인출된 기판은 이 순서로 반송 로보트(3a)에 의해 각각의 표면 처리유니트 사이에 연속해서 반송된다.
동시에 각각의 표면 처리유니트는 기판의 처리를 실시함으로, 결과적으로 복수개의 기판이 동시에 처리된다. 상기 반송순서는 작동자에 의해 PC시스템(31)에 미리 입력되어 마스터 CPU(32)에 저장되어 반송 로보트(3a)가 마스터 CPU(32)에 의해 상기 순서대로 반송하기 위한 명령을 통해 반송 로보트CPU(38)에 의해 제어되도록 한다.
상기 기판처리 시스템을 사용하는 작동자는 세척되어질 기판의 표면상의 박막의 유/무, 그의 종류 등의 처리 조건을 고려하면서 처방 No로 주패널(39)을 작동하는 것에 의해 PC시스템(31)을 통해 마스터 CPU(32)에 기판처리 조건을 입력한다. 기판의 최적 처리조건은 상기 처방 No의 입력에 의해 저장된다. 각각의 처리유니트에 따른 로컬 CPU는 상기 처방 No를 받아서, 표면 처리유니트가 처방 No에 의해 지정된 처방에 상응하는 프로세스 데이터 No에 의해 지정된 내용의 처리를 실행하도록 한다.
이제 자외선 조사장치(23)를 주로해서, 제 7 도에 나타난 흐름도에 따라 설명한다. 첫째, 인덱스부(1)에서 각각의 기판을 수납하는 반송 로보트(3a)는 자외선 조사장치(23)로 기판을 반송한다. 동시에 마스터 CPU(32)는 제 1 절차테이블(제 3 도)의 처리를 위해 LAN(33)을 통해 자외선 조사장치 CPU(34)로 처방 No을 전송한다. 자외선 조사장치(23)는 반송 로보트(3a)에서 기판을 수납하면서, 동시에 자외선 조사장치 CPU(34)는 처방 No을 받는다(단계S1).
자외선 조사장치 CPU(34)는 받은 처방 No을 조회하여 제 2 절차테이블(제 4 도)에서 그에 따른 프로세스 데이터 No를 판독한단(단계S2). 그 다음, CPU(34)는 프로세스 데이터 No를 조회하여 내부메모리(34a)에 미리 저장된 제 3 절차테이블(제 5 도)에서 상응하는 적정조사시간을 판독한다(단계S3).
다음, CPU(34)는 기판이동 제어부(48)에 의해 공기 실린더(28)를 구동하여 기판을 자외선 조사장치(23)의 규정된 자외선 조사위치에 이동시킨다.(단계S4). 다음, CPU(34)는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 켜고 (단계S5), 단계(S3)에서 판독된 적정조사시간의 경과까지 자외선 조사를 실시한다. (단계S6). 즉, 자외선 조사장치(23)에서 적정 조사시간은 광원인 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 적정 온(on) 시간으로 처리된다. 적정 조사시간(적정 온(on)시간)의 경과 후, CPU(34)는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 끄기 위해 램프 전원 조절부(42)를 통해 램프전원(43)을 끔으로써, 기판의 지나친 자외선 조사를 방지한다.(단계 S7).
이 경우에, 본 실시예에서는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 자외선 조사용 광원으로 이용되므로, 램프(41)는 저압 수은 램프를 이용하는 종래의 기술과 비교해서 켜진 후에 아주 단시간에 안정화 될 수 잇다. 또한 본 발명은 자외선의 필요 작업기간이 5~6초로 짧은 경우에 적용되므로, 온/오프(on/off)작동을 안정화시키는데 필요한 시간은 아주 짧아서 실제 노광이 필요노광과 아주 다르게 되는 경우를 방지할 수 있다. 즉, 노광의 정확도를 향상시켜 기판처리의 수준을 향상시킨다.
그 후에, CPU(34)는 기판이동기구(28)에 의해 기판이동 제어부(48)를 구동하여 기판이송 위치로 기판을 이동시키고(단계S8), 반송로보트(3a)로 이송시켜(단계 S9), 다음 단계로 기판을 반송한다. 다음, CPU(34)는 단계(S1)로 되돌아가서, 다음 기판을 수납하도록 한다.
따라서, 단시간에 온/오프(on/off)를 할수 있는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 자외선 조사 광원으로 사용되고, 적정 도스로 자외선 조사를 수행하기 위해 각각의 기판의 표면에 박막의 막 종류에 상응하는 적정 자외선 조사시간이 절차테이블에서 얻어짐으로, 제 8 도에 나타난 바와 같이 상이한 적정 조사시간(TT)을 갖는 상이한 박막 종류(A, B, C)의 박막으로 제공된 기판은 각각의 적정 조사시간(TT)동안 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 켜고 기판 반입/반출시간(TR)동안 및 적정 조사시간(TT) 경과후(제 8 도의 빗금부분)에 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 끄는 것에 의해 자외선의 적정 도스로 조사될 수 있다. 따라서 어떤 막 종류에 대해서도 지나친 자외선 조사를 쉽게 방지할 수 있다. 그러므로, 기판의 백화(whitening) 및 형성되어질 트랜지스터의 특성 변화 등의 불완전한 프로세스의 발생을 방지할 수 있음으로써, 기판 처리의 질을 향상 시킬 수 있다. 또한. 램프(41)를 필요한 작업기간에만 켤 수 있음으로, 규칙적으로 광원을 켜는 경우와 비교해서 광원의 노화를 지연시킬 수 있어, 광원의 수명을 연장할 수 있다. 자외선 조사장치(23)이외의 처방 유니트에서 처리조건의 변화로 사이클 기간이 다양화되어도, 자외선 조사장치(2)에서 자외선의 도스는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 적정 조사시간 동안 켜는 것에 의해 적절하게 설정될 수 있다.
기판을 세정하는 기판처리 시스템을 설명해왔지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않을뿐만 아니라, 레지스트를 사용하고, 현상을 실시하는 등의 기판처리 시스템에도 물론 적용될 수 있다.
제 1 도는 3개의 카세트(11)를 나타내지만, 카세트(11)의 수량은 3개로 제한되지 않으며, 반송 통행부(3b)의 배치와 모양 및 반송 로보트(3a)의 수량 역시 제 1도에 나타난 것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 표면 처방 유니트 및 다른 기판 처방 유니트는 단일 또는 복수의 반송 로보트에 의해 기판을 이송하도록 반송 통행부(3b)의 양단에 배치될 수 있다.
온/오프(on/off) 작동을 하는데 있어 저압 수은 램프를 안정화시키는 데에는 시간이 필요하기 때문에, 상기의 설명에서는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 광원으로 이용되어 적정 조사시간에 대한 에러의 감소를 고려할 수 있다. 하지만, 막 종류에 기인하여 적정 조사시간이 아주 길어질 수 있어, 온/오프(on/off) 작동에서 저압 수은 램프를 안정화시키는데 시간이 필요하더라도 적정 조사시간에 대한 에러가 무시될 수 있을 정도라면 저압 수은 램프가 광원으로 이용될 수 있다. 선택적으로, 막 종류에 기인하여 노광의 에러를 허용할 수도 있고, 또한 이 경우에 저압 수은 램프를 이용할 수 있다.
기판용 자외선의 도스를 제어하기 위해 광원을 켜는 시간을 적정값으로 제어하지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않고 광원을 계속해서 켠 상태로 어던 개폐기를 제공하거나 각각의 기판과 광원사이의 거리를 변화시키거나, 광원의 조도를 조절함으로서 적정 도스를 얻을 수 있다.
상기 설명은 각 기판의 단일 표면만을 조사하기 위ㅎ나 자외선 조사장치만을 다뤄왔지만, 조사장치는 선택적으로 기판의 양면을 자외선으로 조사할 수 있다. 적정 도스는 기판의 표면 및 이면의 상태에 따라 여러 가지로 될 수 있고, 이 경우에 이들 표면에 대한 적정 조사시간의 정보는 제 1 ~ 제 3 절차테이블에 포함될 수 있다. 제 9 도 및 제 10 도는 상기 구조의 또 다른 실시예에 따른 자외선 조사장치를 나타내는 제어블록도 및 제 3 절차테이블의 도면이다.
본 실시예에 따라서, 각 기판(W)의 아래에 제공되어 기판(W)의 하부면을 자외선으로 조사하기 위한 유전체장벽방전 엑시머램프(41a)와, 이를 위한 램프 전원(43a) 및 램프 전원 조절부(42a)가 기판(W)위에 제공되어 기판의 상면을 자외선으로 조사하기 위한 유전체장벽방전 엑시머램프(41)와 이를 위한 램프전원(43) 및 램프전원 조절부(42)에 부가적으로 제공된다. 본 실시예에서 로보트 핸드(28a)는 상기 실시예의 공기 실린더(28)에 따른 구조로 제공되어, 기판(W)의 양면을 자외선으로 조사하도록 한다. 이 로보트 핸드(28a)는 기판(W)의 둘레 단부만을 지지하는데 적용되어, 기판(W)이 자외선으로 조사되는 것을 방해하지 않도록 한다. 본 실시예에 나머지 구조는 상기 실시예와 동일하다. 자외선 조사장치 CPU(34)의 내부메모리(34a)는 제 10 도에 나타난 제 3 절차테이블을 저장한다. 제 3 절차테이블은 프로세스 데이터 No에 상응하는 상부 및 하부면에 대한 유전체장벽방전 엑시머램프(41, 41a)의 온시간의 조합을 저장한다. 기판(W)의 양면에 적정 도스를 이루기 위한 온시간이 자외선으로 조사되어질 기판(W)에 대한 처리조건에 상응하는 처방 No의 절차에서 프로세스 데이터 No에 의해 지정되면, 제 3 절차테이블에서 자외선의 적정 도스를 얻게 된다. 적정 도스는 유전체장벽방전 엑시머램프(41, 41a)의 온시간에 의해 상기 처리된 기판(W)에 대한 처리조건에 상응한다. 기판(W)의 처리에 있어서, 기판의 상부 및 하부를 향한 유전체장벽방전 엑시머램프(41, 41a)가 각각의 표면에 적정 조사시간으로 켜진다. 따라서 기판의 표면 및 이면에 대한 적정 조사시간인 서로 다른 기판 또는 그의 표면에만 자외선 조사를 필요로 하는 기판 등의 경우에도 동일한 자외선 조사장치를 통해 적정 도스만큼 자외선으로 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 조사장치 및 기판처리 시스템은 상기 건식세정용으로 이용되지만, 본 발명은 예를 들면 자외선 조사에 의한 포토레지스트막의 경화처리에도 사용될수 있다.
상기 실시예에서는 , 광원으로는 유전체장벽방전 엑시머램프(41, 41a), 조명기구로는 이들 광원, 공기 실린더(28) 및 로보트 핸드(28a), 입력 수단으로는 주패널(39), 저장 수단으로는 내부메모리(32a, 34a), 제어 수단으로는 제어부(4)가 상응된다.
[제 1 자외선 조사장치]
제 11 도는 제 1 자외선 조사장치(23)를 나타내는 평면도이고, 제 12 도는 자외선 조사장치(23)의 부분도이다. 기판상자(24)의 바닥면부분을 지나서 상방으로 돌출하는 복수의 지지핀(25)을 구비한 자외선 조사장치(23)는 공기 실린더에 의해 수직으로 이동할 수 있어서, 상기 지지핀(25)이 각각의 기판(W)을 지지하도록 한다. 따라서, 본 예에서는 복수의 지지핀(25)이 기판(W)을 지지하기 위한 지지수단으로 이용된다. 하지만, 기판(W)을 지지하는 방법은 여기에 제한되지 않고, 예를 들면 선택적으로 진공흡입척 (chuck)에 의해 기판(W)을 지지할 수도 있다.
기판상자(24)는 그 상부면에 지지핀(25)으로 지지된 기판(W)보다 크기가 큰개구(26a)가 제공된다.
그의 바닥면부분에 개구(26a)와 크기에 있어서 실제로 동일한 개구(26b)를 가지는 램프상자(27)는 기판(24)위에 배치되어 개구(26a, 26b)가 서로 마주하도록 되어있다. 석영판(29a)이 개구(26b)를 차단하기 위해 램프상자(27)내에 배치됨으로써, 램프공간(SPL)이 만들어진다. 또한, 8개의 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 석영판(29a)의 상부 위치에 서로 정렬된다. 그러므로 나중에 설명하게 될 시간에 램프전원(43)에서 공급되는 전력은 전원 릴레이상자(44)를 통해 유전체장벽방전 엑시머램프(41)로 인가되어, 램프(4 1)를 켜도록 한다. 따라서, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)는 하방으로 자외선을 방사하여, 석영판(29a)을 지나 지지핀(25)에 의해 지지된 기판(W)의 표면상에 조사된다.
이 램프상자(27)에서, 반사장치(29b)는 램프상자(27)의 상부면과 유전체장벽방전 엑시머램프(41)사이에 배치되어, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에서 기판(W)으로 자외선을 효과적으로 가이드하도록 한다. 제 12 도에 나타난 바와 같이 질소가스용 도입부(27a)가 램프상자(27)의 왼쪽부분에 제공되어 질소가스 공급부(나타나지 않음)로부터 질소가스가 램프상자(27) 및 석영판(29a)에 의해 만들어지는 램프공간(SPL)으로 도입되도록 한다. 한편, 질소가스용 배기부(27b)는 램프박스(27)의 오른쪽 부분에 제공되어, 질소 가스가 배기부(27b)와 연결된 배기시스템이나 배기펌프 등의 배기수단(나타나지 않음)에 의해 램프공간(SPL)으로부터 배기되도록 한다. 그러므로, 램프공간(SPL)에서 주로 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에서 나오는 자외선을 흡수/약화시키는 산소가 제거되면서, 자외선의 약화에 영향을 미치지 않는 질소가스가 채워짐으로써 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에서의 자외선이 효과적으로 기판(W)에 조사될 수 있다. 본 실시예에서는 램프공간(SPL)을 만들기 위해 석영판(29a)을 이용했지만, 공간(SPL)을 만드는 수단은 자외선을 투과하는 판부재로 형성될 수 있으며, 상기 석영판에 제한되지 않는다.
한편 배기시스템이나 배기펌프 같은 배기수단(나타나지 않음)은 기판상자(24)위에도 연결되어 기판상자(24)와 석영판(29a)으로 이뤄진 기판처리공간(SPT)을 배기하도록 한다. 제 11 도에 나타난 바와 같이 기판처리공간(SPT)에서는 조도계(45)가 기판(W)과 간섭하지 않은 위치에 배치되어, 석영판(29a)을 통해 기판(W)에 가해지는 자외선을 받도록 함으로써 기판(W)상의 자외선의 조도를 측정하도록 한다. 이 조도계(45)는 조사시간 연산부(46a)와 전기적으로 연결되어서 조도계에서 측정된 조명이 조사시간 연산부에 공급되도록 한다.
조사시간 연산부(46a)는 조도계(45)에서 공급되는 조도 변화에 의거하여 유전체장벽방전 엑시머램프의 켜는 시간을 얻는다. 기판(W)에 공급되는 자외선 에너지는 기판(W)의 조도를 조사시간에 곱해서 얻어진 총 조사량(dose)으로 결정된다. 그러므로, 이 예에서 기판(W)의 조도변화에 따라 변화된 조도로 자외선을 가지고 기판(W)을 조사하는 경우에 기판에 공급되는 자외선 에너지가 소정의 양에 도달하는데에 필요한 시간은 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 켜져있는 시간으로 얻어져 간주된다.
조사시간 연산부(46a)는 전체 조사기를 제어하기 위한 제어부(4)에 전기적으로 연결되어, 상기의 방법으로 얻어진 온 시간에 관계된 신호가 제어부(4)에 공급된다. 이신호를 받은 제어부(4)는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 온/오프(on/off) 스위치하기 위한 스위치수단으로 이용되는 램프전원 조절부(42)를 통해 램프전원(43)으로부터의 유전체장벽방전 엑시머램프(41)로의 전력공급을 제어하여, 램프(41)의 켜는 시간을 제어하는 것에 의해 기판(W)에 공급되는 자외선 에너지를 조절하도록 한다.
이제 제 13 도 및 제 14도를 참조하여 기판처리 단계를 설명한다. 여기에서, 작업기간 이 t2라고 가정한다. 여기서 이용된 단어 작업기간은 복수개의 기판을 연속적으로 교환하고 반송하기 위해 복수개의 유니트 사이에서 반송 로보트가 순환함으로써 처리하는 경우에 반송 로보트가 각각의 유니트를 통해 순환하는데 필요한 시간을 나타내며, 이 단어는 기판을 유니트내로/에서 반입/반출하는데 필요한 시간을 포함하여, 기판을 각 유니트내로/에서 반입/반출하는 시간을 나타낸다.
첫째, 처리되어질 기판(W)이 기판 도입/도출구(27c)를 (제 11 도) 통해 기판 처리공간(SPT)내로 반입되어 지지핀(25)에 배치되며, 이는 기판을 규정된 거리로 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에 접근시키기 위해 상방으로 이동된다. 그 다음 램프전원(43)은 제어부(4)로부터 프로세스 시작 명령에 따라 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에 전력을 공급하여 기판(W)에 자외선 조사를 시작하도록 한다. 이 경우에 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 출력(제 13 도의 램프출력)은 전력 공급으로부터 일정시간(△t)의 경과 후 안정한 상태에 이르며, 이 시간 (△t)은 종래 저압수은램프의 것(제 18 도의 △t)과 비교해서 현저하게 감소하여, 온/오프 작동을 각각 40, 20 초로 반복하는 경우에 저압수은램프의 △t가 몇 분인 반면에 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 △t는 1초를 넘지 않아서 실제 이용하는데 있어 순간적으로 안정화될 수 있다.
유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 켜지면, 기판의 표면은 예를 들어 100의 적정 조도의 자외선으로 조사되어, 규정된 표면처리가 시작된다. 유전체장벽방전 엑시머램프 ( 41)는 작업기간 (t2)보다 짧은 일정 시간(t1)만큼 켜진 상태를 유지하고, 그후 램프 전원(43)으로부터 유전체장벽방전 엑시머램프(41)로의 전력 공급을 제어부(4)로부터의 멈춤명령에 상응하는 시간(T1)에서 멈추어 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 꺼지도록 한다. 따라서 기판(W)은 적정 양의 자외선 에너지가 공급된다(제 14 도에서 사선부분(R1)의 100 ×t1 영역에 해당). 꺼짐 작동 후 꺼진 상태는 작업기간(t2)의 경과 후까지 유지되어 제 14 도에 나타난 바와 같이 기판(W)에 자외선 조사는 시간 T2까지 제로이다. 기판(W)의 반출과 다음 기판의 반입은 제 14 도에서 나타난 작업기간(t2) 중 마지막 시간(t4)동안 수행되어서 다음 기판이 그 후에 다음 작업기간 동안 처리된다.
제 14 도는 시간 0으로서 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 켜는 시간을 보여주고 시간(t4)으로서 작업시간(t2)에 마지막 기판을 반출/반입하는 시간을 보여주지만, 단일 기판의 처리를 유의하면서 시간(t4)내에서 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 켜는 작동에 앞서 기판 반입시간이 있게 된다.
상기에서 설명된 것처럼 이 실시예에 따라 유전체장벽방전 엑시머램프(41)는 적정양의 자외선 에너지를 기판(W)에 공급하기 위해 작업기간(t2)보다 짧은 시간(t1)만큼 켜짐으로써, 기판(W)에의 자외선 에너지는 작업기간이 변화하더라도 규정양(제 14 도의 사선 부분(R1)의 100 ×t1 면적에 해당)에 도달할 때 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 끔으로 조절된다. 또한 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 자외선 램프로 사용되어 램프가 반복적으로 온/오프(on/off)되더라도 그의 출력은 램프가 꺼진 후 짧은 시간 안에 안정화 될 수 있다. 따라서, 전체 처리단계의 작업기간을 증가시키는 램프의 꺼짐 상태를 안정화하는 데 긴 시간이 걸리던 저압 수은 램프의 상기 문제점을 해결할 수 있다.
상기 실시예에서 조도계(45)는 지지핀(25)으로 지지된 기판(W)의 표면에 조도를 측정하고, 조사시간 연산부(46a)에 공급하여, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 꺼짐 시간에 따른 조도 변화에 근거하여 자외선을 변화된 조명에서 기판에 조사하는 경우 기판에 공급되는 자외선 에너지가 규정양에 도달하는 데에 필요한 시간을 얻도록 제공된다. 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 램프출력이 장시간 사용으로 인한 시간변화로 감소될 때 예를 들면 기판(W)의 표면의 자외선 조도는 제 14 도에서처럼 줄어든다.
만일 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 상기 조도의 감소의 변화 전처럼 같은 시간(t1)동안 켜진다면 기판(W)에 공급되는 자외선 에너지는 규정된 양 이하로 줄어든다.
그러므로 이 실시예에 따라 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 켜짐시간(t3)(1.25×t1)은 변화조도(예, 80)에 따라 조사시간 연산부(46a)에 의해 얻어져 상기 켜짐 시간( t3)만큼 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 켜게 되므로, 기판(W)의 표면에 공급된 자외선 에너지는 변화전과 동일하다. 그러므로, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 시간 변화등으로 램프출력이 변화되더라도 램프 켜짐 시간은 자동으로 수정됨으로써, 기판은 규칙적으로 정정 자외선 에너지를 공급받는다.
[자외선 조사장치의 제 2 실시예]
제 15 도는 제 2 자외선 조사장치(23)를 나타내는 단면도이다. 이 자외선 조사장치(23)는 전력연산부(46b)의 프로세스내용이 다르고, 또한 램프조절부(47)가 전력 연산부(46b)의 처리결과에 따라 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에 공급되는 전력을 변화시키고 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 램프출력을 조절하기 위해 제공된다는 점에서 상기의 제 1 실시예(제 12 도)와 현저하게 다르다. 본 실시예의 다른 구조는 제 12 도와 동일하다.
본 실시예에서 전력 연산부(46b)는 조도계(45)로 측정된 조도 변화를 감지한다. 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 장시간 사용될 때, 예를 들면 그 램프출력은 감소되고 기판(W)의 표면의 조도는 상기에서 설명한 것처럼 시간 변화 등으로 감소된다. 기판(W)이 이 상태에서 변화전과 동일한 시간(t1)동안 자외선이 조사되므로, 기판(W)에 공급되는 자외선에너지는 규정된 양 이하로 감소된다. 이 경우 유전체장벽방전 엑시머램프(41)는 이에 공급되는 전력을 적절히 증가시켜 원래 램프출력으로 동라올수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 변화되지 않은 조도로 자외선을 기판에 조사하기 위해 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에 공급되어질 전력의 변화량이 얻어진다. 얻어진 변화량에 따른 신호는 제어부(4)에 공급되고, 램프 조절부(47)는 제어부(4)로부터의 명령에 근거하여 램프전원(43)을 제어하여, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)에 공급된 전력은 상기 변화량만큼 증가된다. 따라서, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)로부터의 램프출력은 일정 레벨에서 기판(W)에 조도를 유지하기 위해 조절되고 그러므로 규칙적으로 적정 양의 자외선에너지를 기판(W)에 공급한다.
유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 램프출력이 줄어들 때, 램프(41)에 공급된 전력은 이 예제에서 원래 램프출력과 동일한 값으로 되돌아 오도록 증가된다. 그러므로 사용시작의 초기 단계에서는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)가 최대 능력보다 낮은 능력을 공급하도록 유전체장벽방전 엑시머램프에 공급되는 전력을 낮은 수준으로 미리 설정하는 것이 바람직하다.
기판(W)이 각각 상기의 실시예에서 적정 양의 자외선 에너지로 규칙적으로 공급받기 위해서 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 시간 변화 등으로 램프출력이 변화될 때 램프 출력이나 또는 램프 켜짐 시간을 자동으로 정정하기 위해 조도계(45)가 조사시간 연산부(46a)나 전력 연산부(46b)에 연결되지만, 상기 구조는 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 시간 변화 등을 고려할 필요가 없거나 그렇게 필요하지 않는다면 필수적이지는 않다.
조도계(45)는 각각의 상기 제 1 및 제 2 자외선 조사장치에서 기판(W)의 표면의 조도를 직접 측정하도록 사용된지만 예를 들면 연산으로 기판(W)의 표면의 조도를 간접적으로 연산하기 위해 다른 부분상의 조도를 대신 측정할 수 있다.
상기의 각각의 실시예에서는 8개의 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 통해 기판(W)을 자외선으로 조사하지만, 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 수는 임의로 선택될 수 있다.
[다양한 기판처리 시스템의 응용]
제 16 도는 액정 표시장치등을 위한 글래스 기판의 제조 단계를 개략적으로 설명한다. 제 16 도에서 나타난 바와 같이 제조단계는 세정단계, 현상단계, 에칭단계, 레지스트분리단계를 포함한다. 제 17 도 ~ 제 21 도는 이 단계들에서 본 발명에 따른 자외선 조사장치(23)를 이용하는 기판처리 시스템모드(mode)를 나타낸다.
제 17 도 ~ 제 18 도는 세정단계에서 자외선 조사장치(23)를 이용하는 모드를 나타낸다. 제 17 도를 참조하면 기판은 스핀종류 세정유니트기구(51)의 세정처리를 실시하기 전에 유전체장벽방전 엑시머램프(41)를 이용하는 자외선 조사장치로 자외선이 조사됨으로써, 기판표면의 유기물을 자외선이나 자외선으로 발생된 오존으로 분해할 수 있거나, 기판 표면을 후의 세정단계에서 세정 효과를 향상시키기 위해 친수성 상태로 변화시킬 수 있다. 건식 세정을 받은 기판(W)은 로보트핸드(61, 62)를 통해 스핀종류 세정유니트(51)에 반송되어 습식 세정을 받도록 한다. 한편, 제 18 도를 참조하면, 기판(W)은 롤러(roller)(71)의 회전으로 반송되어 자외선 조사장치(23)에서 건식 세정을 받고, 그후에 롤러 반송종류 세정유니트(52)에서 습식 세정을 받도록 한다.
자외선 조사를 빠르게 온/오프(on/off)할 수 있고, 작업기간의 변화에 의한 아무 영향없이 자외선의 적정량을 기판에 조사할 수 있고, 기판의 백화(whitening)방지와 트랜지스터 성질의 변화 방지등의 품질의 안정화를 이룰 수 있고 습식 세정에 앞서 건식 세정에서 유전체장벽방전 엑시머램프로부터 나오는 자외선을 이용하여 자외선으로 조사장치 내부에서 방사된 열선의 양을 제한할 수 있으므로써, 조사장치의 내부의 온도증가도 방지할 수 있고, 결과적으로 글래스 기판이 휘는 것을 방지할 수 있어서 반송이나 척킹(chucking)의 문제를 방지할 수 있게 된다.
상기 휨을 방지하는 효과는 특히 0.7mm이하의 두께와 30에서 50×10-7/℃의 열팽창계수를 가지는 무알칼리성 글래스나 1.1mm이하의 두께와 50×10-7/℃이상의 열팽창계수를 가지는 알칼리나 저 알칼리성 글래스에서 성취될 수 있다. 특별히 상기의 것보다 작은 두께, 예를 들면 0.3mm 두께를 가진 휘기 쉬운 글래스기판에서도 휨의 발생이 현저하게 감소될 수 있고 기판의 반송 및 처리가 안정적으로 성취될 수 있다. 상기에서 설명한 열팽창계수는 액정표시장치나 반도체 장치를 위한 포토리소그래피 (phot olithography)단계 등에서 작업온도 범위에서의 값을 나타내고 있고, 본 상태에서는 0℃~300℃의 값을 나타낸다.
자외선을 이용하는 건식세정을 이행하는데는 200 mm 파장의 자외선이 필요하며, 예를 들면 제논(Xenon)을 이용하는 172mm의 파장의 유전체장벽방전 엑시머램프를 이용하여 이뤄진다.
건식세정은 습식세정전에 상기의 각각의 모드로 실시되지만, 자외선 조사장치에 의한 건식세정은 스핀종류 세정유니트나 롤러 반송종류 세정유니트에 의한 습식세정 후에 실시될 수도 있다. 제 19 도는 스핀종류 세정유니트(51)에 서 습식세정을 실시하여, 로보트핸드(62, 61)에 의해 직접방식 하트플레이트를 이용하여 건조 유니트(53)에서 기판을 건조한 후에 로보트핸드(61)에 의해 자외선 조사장치(23)로 건식세정을 실시하는 것을 나타낸다. 따라서 습식세정에서는 세척할 수 없었던 유기물 등을 제거할 수 있다. 또한 직접방식 하트플레이트 대신에 건조유니트(51)로서 적외선 조사오븐을 이용할수 있다.
상기 설명은 세정단계에서 자외선 조사장치(23)를 이용하는 모드를 참조해서 이뤄졌지만 에칭 및 레지스트 분리단계에서 이용될 수도 있다. 제 20 도는 이들 이용 모드를 나타낸다. 습식 에칭 유니트나 레지스트 분리유니트등의 처리액 도포유니트(54)에서 처리액 도포 및 세정을 실시한 후에, 로보트핸드(61, 62))에 의해 자외선 조사장치(23)에서 건식세정을 실시한다. 또한 이 경우에 목적은 유기물 등을 제거하는 것이고, 기판의 품질의 안정화 및 기판의 휘어짐의 방지 등의 효과가 달성된다.
또한, 유전체장벽 방전 엑시머램프를 이용하는 본 발명의 자외선 조사장치는 건식세정뿐아니라 레지스트층을 경화시키는데도 사용될 수 있다. 제 21 도는 스핀 종류 현상유니트(55)에서 현상된 기판(W)의 표면상의 레지스트층을 로보트핸드(61, 62)를 통해 자외선 조사장치(23)의 유전체장벽방전 엑시머램프(41)의 자외선으로 조사하여 레지스트를 경화시킨 후, 로보트핸드(61)를 통해 직접방식 하트플레이트를 이용하여 건조유니트(53)에서 건조를 실시하도록 하는 이용모드를 나타낸다.
상기 모드에서 이용되는 자외선은 적어도 300mm의 장파장을 가지고 있으며, 이것은 예를 들면 제논-플루오르(xenon-fluorine)를 이용하는 유전체장벽방전 엑시머램프를 이용하여 시행된다. 또한 상기의 경우에는 건식세정과 동일하게 자외선 도스의 최적화에 의한 품질의 안정화 및 조사장치의 내부에서 온도상승의 방지에 의한 기판의 휘어짐을 방지하는 효과를 달성할 수 있다.
여러 가지 처리유니트를 구비하는 유니트그룹 및 자외선 조사장치가 상기의 각각의 모드에서 기판처리 시스템을 만들지만, 상기 시스템은 부가적인 처리유니트를 구비할 수도 있다.
본 발명을 상세하게 나타내고 설명했지만, 상기의 설명은 모든 측면에서 예시적이고 제한적이지 않으므로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 많은 변형예 및 변경이 고안될 수 있다.
Claims (31)
- a)기판을 자외선으로 조사하기 위한 광원과, b-1) 상기 기판에 대한 상기 자외선의 상이한 조사량(dose)을 나타내는 복수의 값을 저장하기 위한 저장수단과, b-2) 상기 복수의 값에서 단일값을 선택하기 위한 선택수단과, b-3) 상기 단일값에 따라 상기 광원에 의해 상기 자외선으로 상기 기판의 조사를 변화시키기 위한 조사 제어수단이 제공되는 b) 상기 광원을 제어하기 위한 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판을 자외선으로 조사하기 위한 자외선 조사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 선택수단에는, b-2-1) 상기 기판에 대한 복수개의 처리종류 중에서 단일 종류를 지정하기 위한 지정수단과, b-2-2) 상기 단일 종류에 응하여 상기 단일값을 선택하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제2항에 있어서. 박막은 상기 기판의 표면에 형성되고, 상기 자외선은 상기 기판의 상기 표면에 작용하며, 상기 기판에 대한 복수개의 처리의 종류는 복수개의 상기 박막의 종류에 각각 상응하는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제2항에 있어서, 상기 복수개의 값은 상기 기판에 대한 상기 자외선의 복수개의 조사기간을 나타내고, 상기 조사 제어수단에는,b-3-1) 상기 단일값에 따라 상기 상응하는 기간동안에 상기 광원을 점등하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제2항에 있어서, 상기 복수개의 값은 상기 기판에 대한 상기 자외선의 복수개의 조사시작 시간을 나타내고, 상기 조사제어수단에는, b-3-2) 상기 단일값에 상응하는 조사 시작 시간에 상기 광원을 점등하기위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광원은 유전체장벽 방전 엑시머램프(dielectric barrier discharge excimer lamp)인 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 조사 제어수단은 상기 광원의 온/오프(on/off)작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- a) 기판을 자외선으로 조사하기 위한 자외선 조사장치와, b) 상기 기판에 규정된 처리를 실시하기 위한 처리유니트 그룹과, c) 상기 자외선 조사장치와 상기 처리유니트 그룹사이에서 상기 기판을 반송하기 위한 반송수단을 구비하고, 상기 자외선 조사장치에는 a-1) 상기 기판을 자외선으로 조사하기 위한 광원과, a-2-1) 상기 기판에 대한 상기 자외선의 상이한 조사량(dose)을 나타내는 복수의 값을 저장하기 위한 저장수단과, a-2-2) 상기 복수개의 값에서 단일 값을 선택하기 위한 선택수단과, a-2-3) 상기 단일값에 따라 상기 광원에 의해 상기 자외선으로 상기 기판의 조사를 변화시키기 위한 조사제어수단이 제공되는 a-2) 상기 광원을 제어하기 위한 제어수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판에 일련의 처리를 실시하기 위한 기판 처리 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 광원은 유전체장벽방전 엑시머램프인 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 처리유니트 그룹에는, b-1) 상기 기판을 습식세정하기 위한 습식세정 유니트가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 반송수단에는, c-1) 상기 자외선 조사장치에서 상기 습식세정 유니트로 상기 기판을 반송하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 반송수단에는, c-2)상기 습식세정 완료 후에 상기 기판을 상기 자외선 조사장치로 반송하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 처리유니트 그룹에는, b-2) 상기 기판에 규정된 처리액을 도포하기 위한 도포유니트가 제공되고, 상기 반송수단에는, c-3) 상기 처리액의 도포완료 후에 상기 기판을 상기 자외선 조사장치로 반송하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 처리유니트 그룹에는, b-3) 상기 기판의 표면에 도포되는 레지스트층을 현상하기 위한 현상유니트와, b-4)상기 기판을 건조하기 위한 건조유니트가 제공되고, 상기 반송수단에는, c-4) 상기 레지스트층의 현상완료 후에 상기 기판을 상기 자외선 조사장치로 반송하기 위한 수단과, c-5) 상기 자외선 조사장치에서, 상기 자외선으로 조사를 완료한 후에 상기 기판을 상기 건조 유니트로 반송하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 처리유니트 그룹에는, b-5) 상기 기판의 표면에 형성된 막을 분리하기 위한 분리유니트가 제공되고,상기 반송수단에는, c-6) 상기 막의 분리완료 후에 상기 기판을 상기 자외선 조사장치로 반송하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 처리유니트 그룹에는, b-6) 상기 기판의 표면을 에칭하기 위한 에칭 유니트가 제공되고, 상기 반송수단에는, c-7) 상기 에칭완료 후에 상기 기판을 상기 자외선 조사장치로 반송하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 반송수단에는, c-8) 규정된 사이클로 상기 자외선 조사장치 및 상기 처리유니트 그룹을 따라 순환하는 순환수단이 제공되고, 각각의 상기 규정된 사이클보다 짧은 기간동안에 상기 광원을 작동시키기 위한 수단이 제공되는 상기 조사 제어수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
- a) 기판을 자외선으로 조사하기 위한 자외선을 방사하는 유전체장벽 방전 엑시머램프와, b) 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프의 구동을 제어하기 위한 제어수단과, c) 상기 기판의 표면상의 조도를 측정하기 위한 조도계를 구비하고, 상기 제어수단에는, b-1) 상기 조도의 측정값에 따라 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프의 구동을 제어하기 위한 피드백(feed back)제어수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판을 자외선으로 조사하기 위한 자외선 조사장치.
- a) 기판을 자외선으로 조사하기 위한 자외선을 방사하는 유전체장벽 방전 엑시머램프와, b) 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프의 구동을 제어하기 위한 제어수단을 구비하며 상기 제어수단에는, b-1) 상기 기판에 공급되는 자외선 에너지가 규정된 조사량에 도달하는데 필요한 시간을 구하기 위한 계산수단과, b-2) 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프를 작동시키기 위한 능동화 수단, 및 b-3) 상기 필요한 시간이 경과된 후에 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프를 소등시키기 위한 소등수단(deactivator)이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판을 자외선으로 조사하기 위한 자외선 조사장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제어수단에는, b-2) 상기 조도로부터 상기 기판에 공급되는 자외선 에너지가 규정된 양에 도달하는데 필요한 시간을 얻기위한 수단과, b-3) 상기 필요한 시간에 상응하는 기간동안에 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프를 작동시키기 위한 수단이 더 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제어수단에는, b-4) 상기 조도로부터 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프로 공급되어질 전력을 얻기 위한 수단과, b-5) 상기 전력을 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프로 공급하기 위한 수단이 더 제공되는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프의 온/오프(on/off) 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제18항에 있어서, 상기 기판은 글래스(glass)기판인 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제23항에 있어서, 상기 글래스 기판은 0.3~0.7mm의 두께 및 30 에서 50×10-7/℃의 열팽창계수를 가지는 무알칼리 글래스기판인 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- 제23항에 있어서, 상기 글래스 기판은 저 알칼리 글래스 기판이나 알칼리 글래스 기판이고, 상기 글래스 기판은 0.3~1.1mm의 두께 및 50×10-7/℃이상의 열팽창계수를 가지는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.
- a) 기판에 대한 자외선의 상이한 조사량(dose)을 나타내는 복수개의 값에서 단일값을 선택하는 단계와, b) 상기 단일값에 따라 상기 광원에 의해 상기 기판을 상기 자외선으로 조사하는 단계를 구비하며, 상기 복수개의 값은 상기 기판에 대한 상기 자외선의 복수개의 조사 기간을 나타내고, 상기 b)단계는, b-1) 상기 단일값에 상응하는 기간동안에 상기 광원을 점등하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 광원에 의해 기판을 자외선으로 조사하는 방법.
- a) 기판에 대한 자외선의 상이한 조사량(dose)을 나타내는 복수개의 값에서 단일값을 선택하는 단계와, b) 상기 단일값에 따라 상기 광원에 의해 상기 기판을 상기 자외선으로 조사하는 단계를 구비하며, 상기 복수개의 값은 상기 기판에 대한 상기 자외선의 복수개의 조사 시간을 나타내고, 상기 b)단계는, b-2) 상기 단일값에 상응하는 조사시작 시간에 상기 광원을 점등하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 광원에 의해 기판을 자외선으로 조사하는 방법
- 제26항 또는 27항에 있어서, 상기 광원은 유전체장벽 방전 엑시머램프인 것을 특징으로 하는 조사방법.
- a) 기판의 표면상의 조도를 측정하는 단계와, b) 상기 조도의 측정값에 따라 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프의 구동을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전체장벽 방전 엑시머램프에 의해 기판을 자외선으로 조사하는 방법.
- 상기 b)단계는 b-1) 상기 조도로부터 상기 기판에 공급되는 자외선 에너지가 규정된 양에 도달하는데 필요한 시간을 얻는 단계와, b-2) 상기 필요한 시간에 상응하는 기간동안에 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프를 작동시키는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 조사방법.
- 제29항에 있어서, 상기 b)단계는 b-3) 상기 조도로부터 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프에 공급될 전력을 얻는 단계와, b-4) 상기 유전체장벽 방전 엑시머램프에 상기 전력을 공급하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 조사방법.
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