KR100327880B1 - Apparatus irradiating ultraviolet light - Google Patents
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Abstract
자외선 조사장치는 웨이퍼 또는 유리기판과 같은 피조사물의 인입 및 배출을 위한 인입구 및 배출구가 형성된 챔버와, 챔버 내의 램프하우징과, 상기 램프하우징 내에서 그 내부에 자외선 램프를 포함하는 원통형 석영관과, 상기 피조사물을 유지 및 반송하는 에어베어링유닛 등을 포함하여 이루어진다.The ultraviolet irradiating apparatus includes a chamber having an inlet and an outlet for inlet and outlet of an irradiated object such as a wafer or a glass substrate, a lamp housing in the chamber, a cylindrical quartz tube including an ultraviolet lamp in the lamp housing, And an air bearing unit for holding and conveying the irradiated object.
더욱, 자외선 램프에 의해 생성된 오존 가스의 외부 유출을 억제하고, 자외선 램프 부근은 일정한 오존 농도를 유지하도록, 인입구→공기 또는 질소 주입구→배기구→산소 또는 공기주입구가 부착된 램프하우징→배기구→공기 또는 질소주입구→배출구로 구성된다.Furthermore, inlet → air or nitrogen inlet → exhaust port → lamp housing with oxygen or air inlet port is installed so as to suppress the outflow of ozone gas generated by the ultraviolet lamp and maintain a constant ozone concentration near the ultraviolet lamp. Or nitrogen inlet → outlet.
Description
본 발명은 자외선 조사장치에 관한 것으로, 특히 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조에 이용되는 엑시머 자외선 조사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultraviolet irradiation device, and more particularly to an excimer ultraviolet irradiation device used in the manufacture of a semiconductor device or a display device.
반도체 또는 디스플레이 장치의 경우 라인 및 공정 처리 상에서 발생되는 유기물의 처리 능력에 따라 수율에 지대한 영향을 미치게 된다. 이러한 이유로 유기물 처리는 매우 중요한 공정 중의 하나이고, 그러한 요구에 부응하여 드라이 방식의 자외선 램프를 활용한 연구가 활발하였고, 최근에는 단파장의 소스를 활용한 엑시머 자외선 램프가 개발되었다.In the case of a semiconductor or display device, the yield can be profoundly influenced by the processing capability of organic matter generated in the line and process treatments. For this reason, organic material treatment is one of the very important processes, and in response to such demands, studies using dry UV lamps have been actively conducted, and recently, excimer UV lamps using short wavelength sources have been developed.
도 1은 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조에 이용되는 일반적인 자외선 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면으로서, 도시하는 바와 같이, 종래의 자외선 조사장치(10)는, 램프하우징(21) 내의 다수의 자외선 램프(23)와, 상기 자외선 램프(23)로 부터 발생된 자외선을 투과하는 석영창(25)과, 반도체 웨이퍼 또는 표시장치용 유리기판과 같은 피조사물을 이동시키는 이동장치(27)와, 도면으로 나타내지 않은 제어부 등을 포함하여 이루어진다.1 is a view showing a schematic configuration of a general ultraviolet irradiation device used in the manufacture of a semiconductor device or a display device. As shown in the drawing, the conventional ultraviolet irradiation device 10 includes a plurality of ultraviolet rays in the lamp housing 21. A lamp 23, a quartz window 25 that transmits ultraviolet rays generated from the ultraviolet lamp 23, a moving device 27 for moving an irradiated object such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a display device, and a drawing Control unit and the like not shown.
이하, 상기 자외선 조사장치를 이용하여 표시소자용 유리기판에 자외선을 조사하는 공정을 개략적으로 알아본다.Hereinafter, a process of irradiating ultraviolet rays to the glass substrate for display device using the ultraviolet irradiation device will be described.
먼저, 외부의 이송기구(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼 또는 유리기판과 같은 피조사물(29)이 진공챔버(20) 내부로 인입되어 피조사물 이동장치(27)에 안착된다.First, an irradiated object 29 such as a wafer or a glass substrate is introduced into the vacuum chamber 20 by an external transfer mechanism (not shown) and seated on the irradiated object moving device 27.
계속해서, 피조사물(29)은 피조사물 이동장치(27)에 의해 램프(23)로 부터 소정 거리 이격된다. 그리고, 램프(23)를 통해 자외선이 조사되면 발생된 자외선은석영창(25)을 통하여 피조사물(29)의 표면에 조사된다.Subsequently, the irradiated object 29 is spaced apart from the lamp 23 by the irradiated object moving device 27 by a predetermined distance. When ultraviolet rays are irradiated through the lamp 23, the generated ultraviolet rays are irradiated onto the surface of the irradiated object 29 through the quartz window 25.
이러한 종래의 엑시머 자외선 조사장치는 램프의 효율을 최대화하기 위한 방안으로 램프수의 증대와 더불어 챔버의 밀폐를 통한 챔버 내의 오존 분위기 극대화 등을 도모하였다. 그러나, 광효율이 석영창을 통해 수직방향으로만 통과하고, 석영창을 통한 광이 산소 분위기에 의해 투과율이 떨어진다라는 문제점이 있었다.The conventional excimer ultraviolet irradiation device is to increase the number of lamps to maximize the efficiency of the lamp and to maximize the ozone atmosphere in the chamber through the sealing of the chamber. However, there is a problem that the light efficiency passes only in the vertical direction through the quartz window, and the light transmitted through the quartz window is deteriorated by the oxygen atmosphere.
또한, 다수의 램프를 사용하므로써 램프수 증대에 의한 장치 유지비의 증가 및 석영창과 웨이퍼 또는 유리기판 등의 피조사물 간격을 최소화 하기 위한 기구적 대응에 의해 장치 투자비가 증가한다는 문제점이 있었다.In addition, by using a plurality of lamps, there is a problem that the device investment cost increases due to an increase in the device maintenance cost by increasing the number of lamps and a mechanical response for minimizing the interval between irradiated objects such as quartz windows and wafers or glass substrates.
즉, 자외선 조사장치의 전체적인 구성이 복잡해지고 이에 따라 비용의 상승을 초래하였다.In other words, the overall configuration of the ultraviolet irradiation device is complicated, resulting in an increase in cost.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 자외선 램프와 그 외부를 감싸는 원통형의 석영관이 일체화된 구조를 취하므로써 단순 구조의 엑시머 자외선 조사장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to take the structure of the excimer UV irradiation apparatus of a simple structure by taking a structure in which one ultraviolet lamp and a cylindrical quartz tube surrounding the outside is integrated. To provide.
본 발명의 다른 목적은 상기 엑시머 자외선 조사장치에서 웨이퍼 또는 유리기판의 연속 투입 및 연속 처리가 가능하도록 개방형 구조를 취하는 것이다.Another object of the present invention is to take an open structure to enable the continuous input and continuous processing of the wafer or glass substrate in the excimer ultraviolet irradiation device.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 웨이퍼 또는 유리기판의 유지 및 반송을 에어베어링유닛을 통하여 수행하므로써 기계적 접촉에 의한 물리적 손상을 방지하고 상기 원통형 석영관과의 간격을 일정하게 유지시키는 것이다.Still another object of the present invention is to maintain and convey the wafer or glass substrate through an air bearing unit, thereby preventing physical damage due to mechanical contact and maintaining a constant distance from the cylindrical quartz tube.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 엑시머 자외선 조사장치에서는 내부가 질소 분위기하에서 유지되고, 내면에 반사막이 형성된 원통형의 석영관 및 석영관 내부에 자외선 램프를 제공하고, 피조사물의 투입 및 방출을 위한 입출구가 개방되어 있으며, 투입된 피조사물이 기계적인 접촉없이 조사처리 되도록 피조사물의 배면으로부터 에어를 분사하는 에어베어링유닛이 제공된다.In order to achieve the above object of the present invention, in the excimer ultraviolet irradiation device according to the present invention, the inside is maintained in a nitrogen atmosphere, and the inner surface of the cylindrical quartz tube and the quartz tube provided with a reflective film, the ultraviolet lamp is provided, An inlet and outlet for input and discharge are open, and an air bearing unit is provided for injecting air from the back side of the irradiated object so that the injected irradiated object is irradiated without mechanical contact.
도 1은 반도체 장치 또는 디스플레이 장치의 제조에 이용되는 일반적인 자외선 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows schematic structure of the general ultraviolet irradiation apparatus used for manufacture of a semiconductor device or a display apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 개방형 엑시머 자외선 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.2 is a view showing a schematic configuration of an open excimer ultraviolet irradiation device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 내부에 자외선 램프가 제공된 원통형 석영관의 상세 단면도.3 is a detailed cross-sectional view of a cylindrical quartz tube provided with an ultraviolet lamp in accordance with the present invention.
도 4는 도 3의 측면도.4 is a side view of FIG. 3;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 ----- 개방형 엑시머 자외선 조사장치 100a ----- 인입구100 ----- open excimer UV irradiation device 100a ----- inlet
100b ----- 배출구 113 ----- 램프하우징100b ----- outlet 113 ----- lamp housing
115 ----- 원통형 석영관 115a ----- 반사막115 ----- Cylindrical Quartz Tube 115a ----- Reflective Film
117 ----- 자외선 램프 117a ----- 외부전극117 ----- UV lamp 117a ----- External electrode
117b ----- 내부전극 117c ----- 램프전원117b ----- Internal Electrode 117c ----- Lamp Power
119 ----- 유리기판 121 ----- 에어베어링유닛119 ----- Glass Substrate 121 ----- Air Bearing Unit
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 개방형 엑시머 자외선 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면으로서, 본 발명에 따른 자외선 조사장치(100)는 웨이퍼 또는 유리기판과 같은 피조사물(119)의 인입 및 배출을 위한 인입구(100a) 및 배출구(100b)가 형성된 개방형 챔버와, 챔버 내의 램프하우징(113)과, 상기 램프하우징(113) 내에서 그 내부에 자외선 램프(117)를 포함하는 원통형 석영관(115)과, 상기 피조사물(119)을 유지 및 반송하는 에어베어링유닛(121) 및 도면으로 나타내지 않은 제어부 등을 포함하여 이루어진다.2 is a view showing a schematic configuration of an open excimer UV irradiation apparatus according to the present invention, the UV irradiation apparatus 100 according to the present invention is the inlet for the inlet and discharge of the irradiated object 119, such as a wafer or glass substrate A cylindrical quartz tube 115 including an open chamber in which a 100a and an outlet 100b are formed, a lamp housing 113 in the chamber, and an ultraviolet lamp 117 inside the lamp housing 113; And an air bearing unit 121 for holding and conveying the irradiated object 119 and a control unit not shown in the drawing.
더욱, 본 발명에서는 자외선 램프(117)에 의해 생성된 오존 가스의 외부 유출을 억제하고, 자외선 램프(117) 부근은 일정한 오존 농도를 유지하도록, 바람직하게 50∼500ppm, 인입구→공기 또는 질소 주입구→배기구→산소 또는 공기주입구가 부착된 램프하우징→배기구→공기 또는 질소주입구→배출구로 구성된다.Further, in the present invention, it is preferable to suppress the outflow of ozone gas generated by the ultraviolet lamp 117, and to maintain a constant ozone concentration in the vicinity of the ultraviolet lamp 117, preferably from 50 to 500 ppm, inlet → air or nitrogen inlet → It consists of an exhaust port → a lamp housing with an oxygen or air inlet → an exhaust port → an air or nitrogen inlet → an exhaust port.
도면의 부호 116은 N2가스 주입구를 나타내고, 도면의 화살표 중 A는 에어의 주입방향을, O는 배기방향을 나타낸다. 한편, A와 상응하여 상기에어베어링유닛(121) 상의 화살표는 상기 피조사물(119)을 부양시키기 위한 에어의 배출방향을 나타낸다.Reference numeral 116 in the drawing represents an N 2 gas inlet, A of the arrows in the figure represents the air injection direction, and O represents the exhaust direction. On the other hand, the arrow on the air bearing unit 121 corresponding to A indicates the discharge direction of air for supporting the irradiated object 119.
도 3은 내부에 자외선 램프가 제공된 원통형 석영관의 상세 단면도, 도 4는 도 3의 측면도이다.3 is a detailed cross-sectional view of a cylindrical quartz tube provided with an ultraviolet lamp therein, and FIG. 4 is a side view of FIG. 3.
도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 석영관(115)는 그 내부 중심에 자외선 램프(117)가 배설되고, 내면 일측에는 반사막(115a)이 형성되어 있는 바, 이러한 구조는 자외선 램프(117)로부터 방출되는 광을 피조사물(119) 방향으로 집중시켜 광효율을 높이고자 함이다. 이때, 반사막(115a)은 광반사특성을 갖는 물질을 도포하여 형성할 수도 있고, 반사판의 형태로 제공되는 것도 가능하다.As shown, in the cylindrical quartz tube 115 according to the present invention, an ultraviolet lamp 117 is disposed at an inner center thereof, and a reflective film 115a is formed at one side of an inner surface thereof. This is to increase the light efficiency by concentrating the light emitted from the irradiated object 119 direction. In this case, the reflective film 115a may be formed by coating a material having light reflection characteristics, or may be provided in the form of a reflective plate.
또한, 원통형 석영관(115)의 일측에는 N2가스 주입구가 형성되어 자외선 램프(117)의 외부 관내를 N2가스 분위기로 유지하는데, 이는 자외선 영역의 광이 피조사물(119)에 도달하는 과정에서 산소에 의한 흡수를 최소화할 수 있도록 하기 위함이다.In addition, an N 2 gas inlet is formed at one side of the cylindrical quartz tube 115 to maintain the inside of the outer tube of the ultraviolet lamp 117 in an N 2 gas atmosphere, which is a process in which light in the ultraviolet region reaches the irradiated object 119. This is to minimize the absorption by oxygen in the.
자외선 램프(117)는 상기 원통형 석영관(115)의 형태를 따라 중심으로부터 일정 거리 이격된 다수의 외부전극(117a)과, 그 내부에서 외부전극(117a)과 함께 전계를 형성하는 내부전극(117b)으로 이루어지고, 내부전극(117b)의 일측에는 램프전원(117c)이 제공되어 자외선 램프(117)를 온/오프한다. 외부전극(117a)은 도 3에 나타내는 바와 같이 영역 S를 제외하고 제공되는데, 이는 광사용 효율을 높이기 위함이다.The ultraviolet lamp 117 has a plurality of external electrodes 117a spaced a predetermined distance from the center along the shape of the cylindrical quartz tube 115, and internal electrodes 117b for forming an electric field together with the external electrodes 117a therein. ) And a lamp power source 117c is provided at one side of the internal electrode 117b to turn on / off the ultraviolet lamp 117. The external electrode 117a is provided except for the region S as shown in FIG. 3, in order to increase light use efficiency.
도 3에서 피조사물(119)은 도면의 좌측으로부터 우측으로(도면의 점선 화살표 방향) 이동하고, 도 4에서는 지면을 뚫고 나오는 방향으로 이동한다.In FIG. 3, the irradiated object 119 moves from the left side to the right side of the drawing (in the direction of the dashed arrow in the drawing), and in FIG.
이하, 본 발명에 따른 엑시머 자외선 조사장치를 이용하여 표시소자용 유리기판에 자외선을 조사하는 공정을 알아본다.Hereinafter, the process of irradiating ultraviolet rays to the glass substrate for display element using the excimer ultraviolet irradiation device according to the present invention.
먼저, 외부의 이송기구(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼 또는 유리기판과 같은 피조사물(119)이 인입구(100a)를 통해 챔버 내부로 인입되면 피조사물(119)은 에어베어링유닛(121)이 배출하는 에어에 의해 기계적 접촉없이 부유상태로 유지된다. 이때, 배출되는 에어의 세기를 조절하여 요구되는 광조사 수준에 적합하도록 램프하우징(113)과의 적절한 간격을 유지한다.First, when an irradiated object 119 such as a wafer or a glass substrate is introduced into the chamber through an inlet 100a by an external transfer mechanism (not shown), the irradiated object 119 is discharged from the air bearing unit 121. Air is kept in a suspended state without mechanical contact. At this time, by adjusting the intensity of the air discharged to maintain a proper distance from the lamp housing 113 to suit the required level of light irradiation.
계속해서, 램프하우징(113) 내로 에어가 인입되고, 질소주입구(116)를 통해 원통형 석영관(115)내로 N2가스가 주입된다. 그후, 자외선 램프(117)의 광원 구동용 전원(117c)이 턴온되면 두 전극(117a, 117b) 사이에는 전계가 형성되어 그 결과 자외선 광이 방출된다. 이때, 바람직하게는 램프(117)의 발광효율을 높일 목적으로 전원(117c)의 주파수를 광원 내부 주입가스(Xe, Kr, Rn)의 준안정 상태와 일치하도록 20kHz∼200kHz로 한다.Subsequently, air is introduced into the lamp housing 113, and N 2 gas is injected into the cylindrical quartz tube 115 through the nitrogen inlet 116. Thereafter, when the light source driving power source 117c of the ultraviolet lamp 117 is turned on, an electric field is formed between the two electrodes 117a and 117b, and as a result, ultraviolet light is emitted. At this time, preferably, the frequency of the power source 117c is set to 20 kHz to 200 kHz so as to coincide with the metastable state of the injection gas Xe, Kr, Rn in the light source for the purpose of increasing the luminous efficiency of the lamp 117.
자외선 램프(117)를 통하여 방출된 자외선 광의 일부는 램프(117)를 둘러싼 원통형 석영관(115)을 투과하여 피조사물(119)의 표면에 조사되고, 나머지 자외선 광의 일부는 원통형 석영관(115) 내면의 반사막(115a)으로부터 반사되어 원통형 석영관(115)을 투과하여 피조사물(119)의 표면에 조사된다.Some of the ultraviolet light emitted through the ultraviolet lamp 117 passes through the cylindrical quartz tube 115 surrounding the lamp 117 and is irradiated onto the surface of the irradiated object 119, and some of the remaining ultraviolet light is transmitted into the cylindrical quartz tube 115. The light is reflected from the inner reflection film 115a and transmitted through the cylindrical quartz tube 115 to be irradiated onto the surface of the irradiated object 119.
소망의 조사가 완료된 후, 에어베어링유닛(121) 상의 피조사물(119)은 다음 공정을 위하여 배출구(100b)를 통해 챔버 외부로 배출된다.After the desired irradiation is completed, the irradiated object 119 on the air bearing unit 121 is discharged out of the chamber through the outlet 100b for the next process.
본 발명에 따르면, 하나의 자외선 램프와 그 외부를 감싸는 원통형의 석영관이 일체화된 구조를 취하므로써 단순 구조의 엑시머 자외선 조사장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, an excimer ultraviolet irradiation device having a simple structure can be provided by taking a structure in which an ultraviolet lamp and a cylindrical quartz tube surrounding the outside thereof are integrated.
또한, 상기 원통형의 석영관을 피조사물 상부에 두고 자외선 램프를 통해 광조사 하므로써, 인입구 및 배출구를 통하여 피조사물의 연속 투입 및 연속 처리가 가능하며, 상기 피조사물의 유지 및 반송을 에어베어링유닛을 통하여 수행하므로써 기계적 접촉에 의한 물리적 손상을 방지하는 것이 가능하다.In addition, by placing the cylindrical quartz tube on the upper part of the irradiated object and irradiating light through an ultraviolet lamp, it is possible to continuously input and continuously process the irradiated object through an inlet and an outlet, and to maintain and convey the irradiated object through an air bearing unit. By doing so, it is possible to prevent physical damage by mechanical contact.
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