KR101749625B1 - N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 uv 조사장치 - Google Patents

N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 uv 조사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 공정 중 반도체 웨이퍼에 UV를 조사하는 과정에서 정전기의 발생이 방지되는 환경을 구현하는 기술로서, 반도체 웨이퍼의 하면에 UV를 조사하는 UV 램프 플레이트와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 질소 가스를 플로우시켜 퍼지함에 따라 애초 UV 램프 플레이트와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 존재하는 공기층을 제거하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, UV 조사 기판부와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 질소 가스를 플로우시킴에 따라 UV 조사 기판부와 반도체 웨이퍼 사이 공간의 불순물을 제거함으로써 반도체 웨이퍼 공정의 UV 조사에 있어서는 진공상태와 유사한 환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치 {ultraviolet lighting device for maintaining vacuum condition using purging nitrogen gas}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 공정 중 반도체 웨이퍼에 UV를 조사하는 과정에서 정전기의 발생이 방지되는 환경을 구현하는 기술에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 하면에 UV를 조사하는 UV 램프 플레이트와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 질소 가스를 플로우시켜 퍼지함에 따라 애초 UV 램프 플레이트와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 존재하는 공기층을 제거하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정 중에 반도체 웨이퍼의 일면에 회로 패터닝된 마스크를 부착한 후, UV(ultraviolet) 조사 과정을 거치면 마스크를 통하여 마스크의 패터닝된 부분과 패터닝되지 않은 부분에 선택적으로 빛을 투과시킴으로써 특정 모양의 회로 패턴이 반도체 웨이퍼에 조각된다.
이렇게 UV 조사 과정을 거쳐 반도체 웨이퍼에 회로 패턴이 조각되면 이전에 부착한 박막의 마스크를 떼어내는 식각 공정을 거치게 된다.
그런데, 마스크가 반도체 웨이퍼 접착된 상태로 UV를 조사할 때 UV 조사부와 반도체 웨이퍼 사이 공간에서 정전기가 발생하면 이후 식각 공정에서 반도체 웨이퍼로부터 마스크의 제거가 완벽하게 이루어지지 않아 반도체 웨이퍼의 불량률을 높이는 문제점이 발생한다.
또한, 반도체 웨이퍼에 마스크가 부착된 상태로 UV를 조사하는 과정에서 정전기가 발생하면 마스크의 패터닝된 부분과 그렇지 않은 부분의 경계선상에서 정확한 선택적 조사가 이루어지지 않아 결국 반도체 웨이퍼에 형성된 회로 패턴도 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
결국, 마스크가 부착된 반도체 웨이퍼의 일면에 UV를 조사하는 과정에서 정전기가 발생하면 반도체 웨이퍼의 수율이 낮아지는데, UV 조사 과정에서 정전기가 발생하는 원인으로는 UV 조사부와 반도체 웨이퍼 사이의 공기층에 섞인 불순물로 알려져 있다.
이러한 불순물은 UV 조사 과정의 빛을 미세하게 산란시켜 굴절시킴에 따라 빛의 직진성을 교란시키는 것으로 알려져 있지만, 무엇보다도 UV 조사부와 반도체 웨이퍼 사이 공간의 불순물이 섞인 공기층을 퍼지하면 UV 조사 과정에서 정전기가 발생하지 않는다는 것은 분명하다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 UV 조사부와 반도체 웨이퍼 사이 공간의 공기층을 퍼지함에 따라 UV 조사 과정에서 정전기의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 기술의 구현이 요구된다.
대한민국 특허출원 10-2006-0138468호 "듀얼 UV 조사 장치" 대한민국 특허출원 10-2007-7008211호 "웨이퍼 다이싱 과정 중 또는 다이싱 과정 이후 에칭에 의해 다이 강도를 증가시키는 방법" 대한민국 특허출원 10-2006-0000865호 "웨이퍼 다이싱 방법 및 그 방법을 이용하여 제조된 다이" 대한민국 특허출원 10-2009-0064280호 "웨이퍼 다이싱 방법" 대한민국 특허출원 10-2002-0007130호 "UV조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법" 대한민국 특허출원 10-2002-0009338호 "마스크 고정장치 및 그를 이용한 UV조사장치" 대한민국 특허출원 10-2005-0057602호 "편광시스템 및 그를 이용한 UV조사장치" 대한민국 특허출원 10-2012-00021038호 "기판 처리를 위한 UV 조사의 조작 방법과, UV 광에 의한 기판 처리 방법 및 기판 처리를 위한 UV 유닛"
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 UV 조사 과정에서 정전기의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치를 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치는 납작한 플레이트 형태로 이루어져 반도체 웨이퍼와 수평으로 이격 배치된 상태에서 반도체 웨이퍼의 일면에 UV를 조사하고 반도체 웨이퍼와의 이격 공간에 외부로부터 공급되는 질소 가스의 주입이 가능하도록 하는 UV 램프 플레이트; 속이 빈 박스 형태로 이루어지고 상면에는 반도체 웨이퍼의 하면 테두리가 걸쳐진 상태에서 UV 램프 플레이트로부터 조사되는 UV가 반도체 웨이퍼의 하면에 조사되도록 하는 UV 개구부가 형성되고, 내벽이 UV 램프 플레이트의 테두리에 밀착 연결됨에 따라 UV 램프 플레이트와 UV 개구부에 안착된 반도체 웨이퍼 사이에 밀폐된 공간을 제공하는 몸체 프레임;을 포함하여 구성된다.
이때, 몸체 프레임은, 몸체 프레임의 상면을 개폐 가능하도록 몸체 프레임의 상면에 안착되며. UV 개구부에 반도체 웨이퍼가 안착된 상태에서 반도체 웨이퍼의 하면 테두리가 UV 개구부의 테두리 상면에 밀착되도록 하는 덮개부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, UV 램프 플레이트는, UV 개구부에 안착된 반도체 웨이퍼의 하면에 UV를 조사하는 UV 조사 기판부; UV 조사 기판부의 외곽 테두리에 일체로 연결되며 몸체 프레임의 내벽에 밀착 연결됨에 따라 UV 램프 플레이트를 기준으로 몸체 프레임의 내부 공간을 상하부로 구획하도록 하는 UV 기판 고정부;를 포함하여 구성되고, 바람직하게는 UV 기판 고정부와 인접하는 UV 조사 기판부의 테두리에 상하방향으로 관통하는 질소 가스 주입부가 형성된다.
한편, 질소 가스 주입부는 UV 조사 기판부 상에서 전후좌우 대칭되도록 복수 개 형성됨이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 질소 가스 주입부를 통해 UV 조사 기판부의 상부에 인입된 질소 가스는 UV 조사 기판부의 중앙부를 향해 흐르도록 구성되고, UV 조사 기판부의 중앙부에는 질소 가스 주입부를 통해 주입된 질소 가스가 배출되도록 하는 드레인부가 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, UV 조사 기판부와 반도체 웨이퍼 사이 공간의 공기층을 퍼지함으로써 UV 조사 과정에서 정전기의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, UV 조사 기판부와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 질소 가스를 플로우시킴에 따라 UV 조사 기판부와 반도체 웨이퍼 사이 공간의 불순물을 제거함으로써 반도체 웨이퍼 공정의 UV 조사에 있어서는 진공상태와 유사한 환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정전기 방전(ESD) 현상에 기인하는 반도체 웨이퍼의 불량 및 UV 조사장치 자체의 손상도 정전기를 방지함에 따라 예방할 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정전기 방전(ESD) 현상에 기인하는 UV 조사장치 자체의 Latch-up 현상과 그로 인한 전자기 간섭 현상도 정전기를 방지함에 따라 예방할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, UV 조사 기판부와 반도체 웨이퍼 사이 공간에 질소 가스를 플로우시킴에 따라 UV 조사의 침투율을 고르게 할 수 있는 장점도 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치를 도시한 예시도,
[도 2]는 본 발명에 따른 UV 개구부에 반도체 웨이퍼가 걸쳐진 상태를 도시한 예시도,
[도 3]은 본 발명에 따른 UV 램프 플레이트와 반도체 웨이퍼를 도시한 예시도,
[도 4]는 본 발명에 따른 UV 개구부에 반도체 웨이퍼가 안착된 상태로 UV 램프 플레이트와 근접하여 배치된 상태를 도시한 예시도,
[도 5]는 본 발명에 따른 UV 램프 플레이트의 상면에서 질소 가스가 흐르는 상태를 개략적으로 도시한 예시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[도 1]은 본 발명에 따른 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치를 도시한 예시도이고, [도 2]는 본 발명에 따른 UV 개구부에 반도체 웨이퍼가 걸쳐진 상태를 도시한 예시도이다.
[도 1]과 [도 2]를 참조하면, 본 발명은 UV 조사 과정에서 UV 램프 플레이트(100)와 반도체 웨이퍼(W) 사이 공간에 질소 가스를 플로우시킴으로써 반도체 웨이퍼의 불량 원인 중 하나인 정전기를 방지하는 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치로서, 바람직하게는 UV 램프 플레이트(100)와 몸체 플레이트(200)로 구성된다.
UV 램프 플레이트(100)는 납작한 플레이트 형태로 이루어져 반도체 웨이퍼(W)와 수평으로 이격 배치된 상태에서 반도체 웨이퍼(W)의 일면에 UV를 조사하고 반도체 웨이퍼(W)와의 이격 공간에 외부로부터 공급되는 질소 가스의 주입이 가능하도록 한다.
이를 위해, UV 램프 플레이트(100)는 UV 조사 기판부(110), 질소 가스 주입부(111), UV 기판 고정부(120)를 포함하여 구성된다.
UV 조사 기판부(110)는 상면에 복수 개의 UV 조사 램프가 일체로 부착되며 몸체 프레임(200)의 내측에 배치된 상태로 UV 개구부(210)에 안착된 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 UV를 조사하도록 구성된다.
UV 기판 고정부(120)는 중공부가 UV 조사 기판부(110)의 외곽 테두리에 일체로 연결되며, 테두리의 측벽부는 몸체 프레임(200)의 내벽에 밀착 연결됨에 따라 UV 램프 플레이트(100)를 기준으로 몸체 프레임(200)의 내부 공간을 상하부로 구획하도록 한다.
질소 가스 주입부(111)는 UV 기판 고정부(120)와 인접하는 UV 조사 기판부(110)의 테두리에 상하방향으로 관통 형성되며, 몸체 플레이트(200)의 측벽을 관통하여 설치되는 질소 가스 주입관(230)과 연통되도록 연결됨에 따라 외부로부터 질소 가스 주입관(230)을 통해 인입되는 질소 가스를 UV 램프 플레이트(100)의 상면에 플로우시킨다.
이를 통해, UV 개구부(210)에 안착된 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 대해 UV 조사 기판부(110)로부터 UV가 조사될 때, 공기 중의 불순물(예: 산소)에 따라 형성되는 정전기의 발생을 방지할 수 있다.
몸체 프레임(200)은 [도 1]과 [도 2]에서와 같이 속이 빈 박스 형태로 이루어지고 상면에는 반도체 웨이퍼(W)의 하면 테두리가 걸쳐진 상태에서 UV 램프 플레이트(100)로부터 조사되는 UV가 반도체 웨이퍼(W)의 하면에 조사되도록 하는 UV 개구부(210)가 형성된다.
그리고, 몸체 프레임(200)은 내벽이 UV 램프 플레이트(100)의 테두리에 밀착 연결됨에 따라 UV 램프 플레이트(100)와 UV 개구부(210)에 안착된 반도체 웨이퍼(W) 사이에 밀폐된 공간을 제공한다.
또한, 몸체 프레임(200)은 바람직하게는 상부에 연결되는 덮개부(220)를 구비한다. 이 덮개부(220)는 몸체 프레임(200)의 상면을 개폐 가능하도록 몸체 프레임(200)의 상면에 안착되며, UV 개구부(210)에 반도체 웨이퍼(W)가 안착된 상태에서 반도체 웨이퍼(W)의 하면 테두리가 UV 개구부(210)의 테두리 상면에 밀착되도록 반도체 웨이퍼(W)의 상면을 가압하도록 구성된다.
상세하게, 덮개부(220)는 [도 1]과 [도 2]에서와 같이 일단부가 몸체 프레임(200)의 상면 일측부에 회동축에 의해 회동 가능하게 연결되며, 그 회동축을 기준으로 UV 개구부(210)를 오픈한 상태에서 그 UV 개구부(210)에 반도체 웨이퍼(W)가 안착되면 그 회동축을 기준으로 다시 UV 개구부(210)를 덮어 반도체 웨이퍼(W)의 상면을 가압함에 따라 몸체 프레임(200)의 내부로부터 UV 개구부(210)를 통한 기밀유지가 가능하도록 한다.
이를 위해, 덮개부(220)는 저면이 탄성력을 갖도록 설계됨이 바람직하다. 즉, 덮개부(220)가 반도체 웨이퍼(W)의 상면을 가압할 때 덮개부(220)의 하면과 몸체 프레임(200)의 상면 사이를 통해 질소 가스를 포함한 기밀 유지가 가능하도록 할 수 있다.
다른 한편, UV 개구부(210)의 상면 테두리는 반도체 웨이퍼(W)의 두께 대응하여 소정 높이 하방으로 쳐진 단턱부를 형성함이 바람직하다.
즉, UV 개구부(210)에 반도체 웨이퍼(W)가 안착된 상태에서 반도체 웨이퍼의 상면이 몸체 프레임(200)의 상면과 동일한 수준을 유지하도록 하여 몸체 프레임(200)의 내부로부터 UV 개구부(210)를 통한 기밀 유지가 보다 정교하게 이루어질 수 있다.
[도 3]은 본 발명에 따른 UV 램프 플레이트와 반도체 웨이퍼를 도시한 예시도이고, [도 4]는 본 발명에 따른 UV 개구부에 반도체 웨이퍼가 안착된 상태로 UV 램프 플레이트와 근접하여 배치된 상태를 도시한 예시도이고, [도 5]는 본 발명에 따른 UV 램프 플레이트의 상면에서 질소 가스가 흐르는 상태를 개략적으로 도시한 예시도이다.
[도 3] 내지 [도 5]에서와 같이, UV 기판 고정부(120)와 연접하는 UV 조사 기판부(110)에 형성되는 질소 가스 주입부(111)는 UV 조사 기판부(110) 상에서 전후좌우 대칭되도록 복수 개 형성된다.
이때, 질소 가스 주입부(111)는 질소 가스 주입부(111)를 통해 UV 조사 기판부(110)의 상부에 인입된 질소 가스가 UV 조사 기판부(110)의 중앙부를 향해 흐르도록 구성됨이 바람직하다.
이처럼, 질소 가스가 UV 조사 기판부(110)의 중앙부를 향해 상호 대칭적으로 골고루 플로우함에 따라 UV 램프 플레이트(100)와 UV 개구부(210)에 안착된 반도체 웨이퍼(W) 사이 공간에 질소 가스가 효과적으로 분산될 수 있으며, 이를 통해, 미세한 정전기의 발생도 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
여기서, UV 램프 플레이트(100)와 UV 개구부(210)에 안착된 반도체 웨이퍼(W) 사이 공간에 충분히 채워지면, 외부로부터 공급되는 질소 가스의 주입을 잠시 중단할 수 있다.
여기서, 질소 가스 주입부(111)를 통해 UV 램프 플레이트(100)와 반도체 웨이퍼(W) 사이 공간에 주입되는 질소의 주입량은 분당 1 내지 10리터까지 주입할 수 있도록 함이 바람직하다.
즉, 반도체 웨이퍼(W)의 작업 환경에 따라 질소 가스의 주입량을 조절할 수 있도록 설계함이 바람직하다.
한편, UV 램프 플레이트(100)와 UV 개구부(210)에 안착된 반도체 웨이퍼(W) 사이 공간에 충분히 채워진 상태에서도 외부로부터 공급되는 질소 가스의 주입을 연속적으로 수행하고 UV 조사 기판부(110)의 중앙부에 드레인부(미도시)를 구비함으로써, 이 드레인부를 통해 질소 가스 주입부를 통해 주입된 질소 가스가 배출되도록 구성될 수도 있다.
100 : UV 램프 플레이트
110 : UV 조사 기판부
111 : 질소 가스 주입부
120 : UV 기판 고정부
200 : 몸체 플레이트
210 : UV 개구부
220 : 덮개부
230 : 질소 가스 주입관
W : 반도체 웨이퍼

Claims (5)

  1. 납작한 플레이트 형태로 이루어져 수평으로 배치된 상태에서 자신의 상부에 위치하는 반도체 웨이퍼의 하면에 UV를 조사하고 상기 반도체 웨이퍼와의 이격 공간에 외부로부터 공급되는 질소 가스를 주입시키는 UV 램프 플레이트(100);
    속이 빈 박스 형태로 이루어지고 상면에는 상기 반도체 웨이퍼의 하면 테두리가 걸쳐진 상태에서 상기 UV 램프 플레이트로부터 조사되는 UV가 상기 반도체 웨이퍼의 하면에 조사되도록 하는 UV 개구부(210)가 형성되고, 내벽이 상기 UV 램프 플레이트의 테두리에 밀착 연결됨에 따라 상기 UV 램프 플레이트와 상기 UV 개구부에 안착된 반도체 웨이퍼 사이에 밀폐된 공간을 제공하는 몸체 프레임(200);
    을 포함하여 구성되고,
    상기 UV 램프 플레이트(100)는,
    상기 몸체 프레임의 내측에 배치되어 상기 UV 개구부에 안착된 상기 반도체 웨이퍼의 하면에 UV를 조사하는 UV 조사 기판부(110);
    상기 UV 조사 기판부의 외곽 테두리를 감싸는 형태로 상기 UV 조사 기판부에 일체로 연결되며 자신의 외곽테두리가 상기 몸체 프레임의 내벽에 밀착 연결됨에 따라 상기 UV 램프 플레이트를 기준으로 상기 몸체 프레임의 내부 공간을 상하부로 구획하도록 하는 UV 기판 고정부(120);
    상기 UV 조사 기판부의 상하방향으로 관통하여 형성되고 상기 UV 기판 고정부와 인접하는 상기 UV 조사 기판부의 테두리를 따라 형성되어 외부로부터 공급되는 질소 가스를 상기 UV 램프 플레이트의 상면에서 상기 UV 조사 기판부의 중앙부로 플로우시키는 복수 개의 질소 가스 주입부(111);
    상기 질소 가스 주입부로부터 분사된 후 상기 UV 조사 기판부의 중앙부를 향해 흐르는 질소 가스를 외부로 배기하는 드레인부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체 프레임(200)은,
    상기 몸체 프레임의 상면을 개폐 가능하도록 상기 몸체 프레임의 상면에 안착되며. 상기 UV 개구부에 상기 반도체 웨이퍼가 안착된 상태에서 상기 반도체 웨이퍼의 하면 테두리가 상기 UV 개구부의 테두리 상면에 밀착되도록 하는 덮개부(220);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 질소 가스 주입부(111)는 상기 UV 조사 기판부 상에서 전후좌우 대칭되도록 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 N2 퍼지를 이용한 진공상태 유지타입 UV 조사장치.
  5. 삭제
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