KR102125772B1 - 기판 상에 uv 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

UV 방사로 조사된 액체 매체를 기판 상에 도포하기 위한 장치가 개시되며, 이 장치는: 세장형 챔버(elongated chamber), 챔버로 개방되는 적어도 하나의 유입구(inlet opening), 및 챔버의 길이에 걸쳐 연장되는, 유입구 반대쪽의 적어도 하나의 슬릿 형상 유출구(slit shaped outlet opening)를 갖는 하우징; 챔버를 통해 길이 방향으로 연장되는 튜브 요소 (tube element) ― 튜브 요소는 UV 방사에 대해 적어도 부분적으로 투명하고, 튜브 요소는 튜브 요소와 챔버 벽 사이에 유동 공간이 형성되도록 챔버 내에 배열되고, 유동 공간은 챔버의 길이 방향 중심 평면에 대하여 대칭이며, 길이 방향 중심 평면은 유출구를 그 중간에서 나누고(dissecting), 그리고 튜브 요소는 하우징 내의 슬릿 형상 유출구로 연장되어 이에 의해 튜브 요소와 하우징 사이에 길이 방향으로 연장되는 2 개의 출구 슬릿들을 형성함 ― ; 및 유동 공간의 방향으로 그리고 유출구를 통해 하우징 밖으로 UV 방사를 방출하도록 배열되는, 튜브 요소 내의 적어도 하나의 UV 방사선원(radiation source)을 포함한다. 장치는, 유동 공간의 유동 단면이 적어도 하나의 유입구에 인접한 영역으로부터 출구 슬릿들을 향해 감소됨으로써 구별된다. 이로써, 사용시, 액체는 출구 슬릿들을 향해 유동 할 때 가속되며, 이는 유동의 균질화(homogenization)를 유도한다. 출구 슬릿들의 구역에서, 균질한 액체 커튼이 하우징 외측에 형성될 수 있으며, 이는 기판에 도포될 수 있다. 더욱이, 유동 단면을 감소시킴으로써, 액체 내로의 UV 방사의 보다 균질한 도입이 달성될 수 있다.

Description

기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치
본 발명은 기판을 처리하기 위해서 기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치에 관한 것으로, 여기서, UV 방사로 조사된 액체는 기판에 장치의 구역에서 국부적으로 도포되고, UV 방사는 액체 내로 계속해서 도입된다.
반도체 기술에서, 예를 들어, 포토 마스크들이, 이들의 제조 그리고 이들의 사용 양자 모두 동안 상이한 처리 단계들, 특히 세정 단계들에 노출되어야 한다는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 적어도 국부적으로 액체 막(liquid film)이 기판 상에 형성되고 UV 방사가 이 액체 막으로 도입되는 습식 세정에 포토 마스크를 노출하는 것이 공지되어 있다. 대응하는 세정 단계들은 또한 반도체 웨이퍼들의 제조 중에 반도체 웨이퍼들에 대해서도 공지되어 있다. 이 경우에, 액체 및 UV 방사는 액체 막에 라디칼들(radicals)(이는 세정을 촉진시킴)을 발생시키기 위해 액체 막에 대부분의 UV 방사가 흡수되도록 매칭된다. 특히, 예를 들어, 희석된 과산화수소수(hydrogen peroxide water) 또는 오존수(ozone water) O3-H2O에서 히드록실 라디칼들을 발생시키는 것이 공지되어 있다. 이러한 히드록실 라디칼들은 기판 표면상의 금속층들(이들이 제공된다면)을 손상시키지 않으면서 기판 표면으로부터 유기 재료들의 선택적 용해를 유발한다. 균질한(homogeneous) 처리 결과를 위해서, 액체의 균질한 도포 및 UV 방사의 균질한 도입이 요망된다.
이 목적에 적합한 장치는, 예를 들어, 본 출원과 동일한 출원인의 독일 특허 출원 DE 10 2009 058 962 A1으로부터 공지되어 있다. 특히, 본 출원은 제1 항의 전제부에 따른 장치를 나타낸다.
이 장치를 개선하기 위해, 제1 항의 전제부에 따른 장치는 제1 항의 특징 부분의 특징들을 더 포함한다.
특히, UV 방사로 조사된 액체 매체를 기판 상에 도포하기 위한 장치가 제공되며, 이 장치는: 세장형 챔버(elongated chamber), 챔버로 개방되는 적어도 하나의 유입구(inlet opening), 및 챔버의 길이에 걸쳐 연장되는, 유입구 반대쪽의 적어도 하나의 슬릿 형상 유출구(slit shaped outlet opening)를 갖는 하우징; 챔버를 통해 길이 방향으로 연장되는 튜브 요소 (tube element) ― 튜브 요소는 UV 방사에 대해 적어도 부분적으로 투명하고, 튜브 요소는 튜브 요소와 챔버 벽 사이에 유동 공간이 형성되도록 챔버 내에 배열되고, 유동 공간은 챔버의 길이 방향 중심 평면에 대하여 대칭이며, 길이 방향 중심 평면은 유출구를 그 중간에서 나누고(dissecting), 그리고 튜브 요소는 하우징 내의 슬릿 형상 유출구로 연장되어 이에 의해 튜브 요소와 하우징 사이에 길이 방향으로 연장되는 2 개의 출구 슬릿들을 형성함 ― ; 및 유동 공간의 방향으로 그리고 유출구를 통해 하우징 밖으로 UV 방사를 방출하도록 배열되는, 튜브 요소 내의 적어도 하나의 UV 방사선원(radiation source)을 포함한다. 장치는, 유동 공간의 유동 단면이 적어도 하나의 유입구에 인접한 영역으로부터 출구 슬릿들을 향해 감소 됨으로써 구별된다. 이로써, 사용시, 액체는 출구 슬릿들을 향해 유동 할 때 가속되며, 이는 유동의 균질화(homogenization)를 유도한다. 출구 슬릿들의 구역에서, 균질한 액체 커튼이 하우징 외측에 형성될 수 있으며, 이는 기판에 도포될 수 있다. 더욱이, 유동 단면을 감소시킴으로써, 액체 내로의 UV 방사의 보다 균질한 도입이 달성될 수 있다.
유동 공간의 유동 단면은 유동 내의 난류들(turbulences)을 회피하기 위해 출구 슬릿들에 대한 적어도 하나의 유입구에 인접한 영역으로부터 꾸준히 감소 할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 유입구 및 출구 슬릿들에 인접한 영역에서의 유동 공간의 유동 단면의 비율은, 액체의 각각의 가속을 제공하기 위해서 10 : 1 내지 40 : 1의 범위이고, 바람직하게는 15 : 1 내지 25 : 1의 범위이다.
유동 챔버 및 튜브 요소 각각은 실질적으로 원형 단면을 가질 수 있고, 튜브 요소의 중심 점은 유출구의 방향으로 유동 챔버의 중심 점에 대하여 오프셋되어, 유동 단면의 감소를 용이한 방식으로 달성한다. 여기서, 단면이 적어도 250 °의 각도 범위에 걸쳐 원형임을 실질적으로 설명한다. 유출구는 원형 단면을 파괴시키며, 또한 튜브 요소는, 예를 들어, 하부 평탄 부분을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 하우징은 매체 분배 채널에 유동식으로 연결되는 적어도 하나의 매체 포트를 가지며, 여기서 매체 분배 채널은 하우징 내에서 길이 방향으로 챔버에 인접하게 연장되고, 매체 분배 채널은 복수 개의 유입구들을 통해 챔버에 유동식으로 연결된다. 바람직하게는, 하우징은 매체 분배 채널의 길이 방향으로 이격된 복수 개의 매체 포트들을 포함한다. 유입구들은, 바람직하게는, 챔버의 길이 방향으로 등간격으로 이격되며, 바람직하게는, 3/100 mm 내지 12/100 mm 범위, 특히 4/100 mm 내지 10/100 mm 범위의 밀도가 제공된다. 이러한 구성들은 유동 공간에서 유동의 균질성(homogeneity)을 추가로 지지할 수 있다.
양호한 균질한 유동 분배에 대해, 유입구들의 유동 단면들의 합은, 실질적으로, 출구 슬릿들의 유동 단면들의 합과 동일하다.
다른 실시예에 따르면, 이 장치는, 이 영역에서 유동 공간의 폭을 설정하기 위해 튜브 요소와 챔버의 벽 사이에서 연장되는 복수 개의 스페이서 핀들, 및 챔버의 벽과 이에 따라 스페이서 핀들을 편향시키는 복수 개의 편향(biasing) 요소들을 포함한다. 이에 의해, 유동 공간의 양호한 조정이 달성될 수 있으며, 여기서, 편향 요소들은 챔버로 도입된 유체로 인해 발생할 수 있는 챔버의 외부 변형을 방해한다. 편향 요소들은, 특히, 액체의 도포 중에도 출구 슬릿들의 길이에 걸쳐 출구 슬릿들의 폭을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 바람직하게는, 스페이서 핀들 각각은, 그의 마지막 1/4에서 적어도 하나의 유입구와 각각의 출구 슬릿 사이의 유동 경로를 따라 배열되고, 여기에서 각각의 조정을 제공하기 위해 특히 출구 슬릿들에 인접하게 위치된다. 바람직하게는, 적어도 2 개의 편향 요소들이 제공되는데, 이들 편향 요소들은 여기서 변형의 위험이 가장 높기 때문에, 중앙의 3 분의 1에서 챔버의 길이 방향으로 배열된다. 상기 복수 개의 스페이서 핀들 중 각각 2 개는 길이 방향 중심 평면에 대해 대칭인 쌍들로 배열될 수 있고, 여기서 스페이서 핀들은 바람직하게는, 길이 방향으로 균등하게 이격되어 있다. 편향 요소들에 의해 야기되는 변형을 회피하기 위해, 편향 요소들은, 챔버의 길이 방향 연장부를 가로 질러, 스페이서 핀들과 실질적으로 동일한 평면에 배열되고, 여기서, "실질적으로"라는 용어는, 인접한 스페이서 핀들 사이의 거리의 1/10까지의 최대 편차를 규정한다.
본 발명은 도면들을 참조하여 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은, 기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 본 발명에 따른 장치를 갖는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 2는, 도 1의 II-II 선을 따라 본 발명에 따른 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은, 도 2와 유사하지만 대안의 실시예를 도시하는 도 4의 III-III 선을 따라 취한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는, 도 3의 IV-IV 선을 따라 도 3에 도시된 본 발명의 대안의 실시예의 하우징의 개략적인 길이 방향 단면도를 도시한다.
도 5는, 도 4의 하우징의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 6은, 도 4의 하우징의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 7은, 클램핑 브래킷의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는, 클램핑 브래킷들의 효과를 설명하는, 본 발명에 따른 장치의 출구 슬릿들의 구역에서의 개략적인 수평 단면도를 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명에 따른 장치의 방사 부품들의 상이한 구성들을 통해 취한 개략적인 단면도들을 도시하며, 여기서, 도 9a는 정상적인 구성을 도시하고, 도 9b 및 도 9c는, 대안의 구성들을 도시한다.
도 10a 내지 도 10c는, 추가의 대안의 실시예들의 개략적인 단면도들을 도시한다.
도 11은, 방사 부분의 추가의 대안의 구성을 통해 취한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 12는, 방사 부분의 추가의 구성의 도 11과 유사한 개략적인 단면도를 도시한다.
최상부 또는 저부, 좌측 또는 우측과 같은 다음의 설명에서 사용되는 방향 참조들은 이들이 바람직한 배열들일지라도, 도면들에서의 예시를 언급하는 것이지 적용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다음의 설명에서, "보어(bore)"라는 용어는, 길이 방향으로 연장되는 블라인드(blind) 또는 관통(through) 구멍으로 이해되어야 하며, 이는 그 제조 방식이 독립적이며, 즉 드릴링(drilling) 또는 보링(boring)의 공정에 의해 제조될 필요는 없지만, 임의의 적절한 방식으로 제조될 수 있다.
도 1은 기판(2), 특히 칩 생산을 위한 마스크들 또는 반도체 웨이퍼들의 UV 방사 향상 습식 처리를 위한 장치(1)의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서, 기판은 또한 다음 중 하나일 수 있다 : 반도체 웨이퍼들의 생산을 위한 포토마스크, 반도체 웨이퍼, 특히 Si- 웨이퍼, Ge- 웨이퍼, GaAs- 웨이퍼, InP- 웨이퍼, 플랫 패널(flat panel) 기판, 및 다층(multi-layer) 세라믹 기판. 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 장치(1)의 개략적인 단면도를 도시한다. 장치(1)는 실질적으로, 기판 홀더(4) 및 도포 유닛(6)을 포함한다. 기판 홀더(4) 및 도포 유닛(6)은, 적절한 수단에 의해 과압(overpressure) 또는 부압(negative pressure)이 발생될 수 있는, 도시되지 않은 압력 챔버 내에 수용될 수 있다.
습식 처리에서, 희석된 과산화수소수 또는 오존수 O3-H2O 또는 일부 다른, 특히 수분 함유(water-containing) 액체와 같은 액체가 기판에 도포됨에 유의해야 한다. 액체에 UV 방사를 조사함으로써, 복잡한 반응들이 일어나고, 단지 물이 액체로서 사용되더라도, 예컨대, 14 종의 상이한 종, 이를 테면, H2O, Hㆍ, HOㆍ, e-aq, HO2 ㆍ, O2 ㆍ-, H2, O2, H2O2, H2O-, H3O+, HO-, O3 ㆍ- 및 HO3 ㆍ가 발생된다. 이러한 액체 내의 반응들은 훨씬 더 복잡하고 라디칼들은 UV 방사로 조사된 가스들에서 일어나는 반응들보다 훨씬 짧은 수명들을 가지므로, 습식 처리 장치는 가스들을 사용하는 처리 장치와 쉽게 비교할 수 없다. 반응들은 파장 의존적이고, 하나 또는 다른 종들에 대한 반응의 방향은 파장 선택에 의해 영향을 받을 수 있다.
기판 홀더(4)는 도 1에 도시된 바와 같이, 직사각형 기판(2)을 또한 수용하기 위한 평탄한 직사각형 플레이트로서 묘사된다. 그러나, 기판 리셉터클(4)은, 또한, 상이한 형상들을 취하고 그리고 처리될 기판(2)의 형상에 일치할 수 있다. 기판 홀더(4)는 도포 유닛(6)을 통해 기판(2)에 도포될 수 있는 액체 매체를 위한 적어도 하나의 배수시설(drainage)(도시 생략)을 갖는다.
도포 유닛(6)은 본체 부분(main part)(8), 및 양방향 화살표들(A 및 B)에 의해 표시된 바와 같이 이동 가능한 방식으로 본체 부분(8)을 지탱하는 지지 부분(10)으로 구성된다. 특히, 지지 부재(10)는, 일단부가 본체 부분(8)에 연결되고 타단부가 도시되지 않은 구동 유닛에 연결되는, 지지 아암(12)을 갖는다. 양방향 화살표들(A 및 B)에 의해 도시된 바와 같이, 구동 유닛은, 예를 들어, 지지 아암(10) 그리고 이에 따라 본체 부분(8)의 피봇 운동 및 선형 운동 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 그 결과, 본체 부분(8)은 기판의 부분 영역들 또는 그리고 기판의 전체 표면의 처리를 허용하기 위해 기판 홀더(4) 상에 수용된 기판(2) 상에서 원하는 방식으로 이동될 수 있다. 게다가, 지지 아암(10)은 본체 부분(8)과 기판 홀더(4) 상에 수용된 기판(2)의 표면 사이의 거리를 조정할 수 있도록 리프팅 운동(lifting movement)을 수행하는 것도 가능하다.
더욱이, 기판(2)과 본체 부분(8) 사이의 상대적인 운동을 제공할 수 있도록 기판 홀더(4)를 위한 운동 메커니즘을 제공하는 것이 대안으로 또는 추가적으로 가능하다.
본체 부분(8)은 실질적으로, 하우징(14), 매체 포트들(16) 및 방사 부분(18)으로 이루어진다. 하우징(14)은 TFM, 변형된 PTFE와 같은 적절한 플라스틱으로 제조된 세장형의 직육면체 형상 본체(elongated cuboid shaped body)(20)를 갖는다. 하우징은, 또한, 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다. 재료는, 사용되는 온도들 및 매체에 대한 내성이 있도록 선택되어야 한다. 본체(20)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 길이 방향으로 연장하는 챔버(22)가 본체 내에 규정된다. 본체(20)의 길이 방향 단부에서, 도시되지 않은 커버 요소들이 챔버(22)를 길이 방향으로 범위를 정하기(delimit) 위해서 부착될 수 있다. 본체(20) 그리고 이에 따라 챔버(22)는, 본원에서 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 기판(2)의 전체 폭에 걸쳐 액체 매체를 도포할 수 있도록 기판(2)의 폭 치수보다 큰 길이를 갖는다. 그러나, 본체(20) 또는 챔버(22)가 더 작은 치수들을 갖는 것도 또한 가능하다. 챔버의 내벽(23)은, IR 방사가 본질적으로 흡수되는 반면에 특히 UV 방사에 대해 높은 반사율을 갖도록 형성될 수 있다.
챔버(22)는 실질적으로 둥근 단면을 가지는 한편, 챔버(22)는 본체(20)의 하부 면 또는 저부를 향해 개방하여, 본체(20)가 개구(21)를 향하는 (기판(2)을 향한) 하향을 규정한다. 그 결과, 챔버(22)의 내벽(23)의 단면은 단지, 반원보다 더 큰 부분 원으로 묘사되며, 바람직하게는 250° 내지 300°의 각도 범위에 걸쳐, 특히 270° 내지 290°에 걸쳐 연장된다.
챔버(22)의 상부 구역에는, 포트(16)에 유동적으로 연결되는 적어도 하나의 공급 라인(24)이 본체(20)에 제공되며, 공급 라인(24)은 개구(21)의 바로 반대편에 배열된다. 공급 라인(24), 본원에서 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 액체 매체를 챔버(22) 내로 안내할 수 있도록 챔버(22)에 유동적으로 연결된다.
도 1의 평면도에서, 3 개의 포트들(16)이 도시되며, 이들 각각은, 각각의 공급 라인(24)을 통해 챔버(22)에 유동적으로 연결될 수 있다. 그러나, 더 크거나 작은 수의 포트들이 또한 제공될 수 있다. 포트들(16)을 통해, 단일 액체 매체가 챔버(22) 내로 안내될 수 있거나, 수개의 매체가 동시에 또는 순차적으로 도입될 수 있는 챔버(22) 내로 안내될 수 있다. 특히, 상이한 매체 소스들이 포트들(16)에 연결되는 것이 가능하며, 이를 통해, 예컨대, 상이한 매체가 인-시츄 혼합물을 생성하기 위해 각각의 포트들(16)에 동시에 안내될 수 있다. 특히, 액체들이 매체를 위해 고려되고 있지만, 또한, 가스들이 공급될 수 있으며, 가스들은 예를 들어, 이들이 챔버(22) 내로 도입되기 이전에 포트(16) 및 공급 라인(24) 내에서 액체와 혼합된다.
방사 부분(18)은 실질적으로, 튜브 요소(30) 및 적어도 하나의 방사선원(32)에 의해 형성된다. 튜브 요소(30)는 세장형 형상을 가지며 챔버(22)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 본체(20)의 단부에서 도시되지 않은 커버 부재들을 통해(또는 커버 부재들 내부로) 연장될 수 있다. 튜브 요소(30)는, UV 방사에 대해 실질적으로 투명한 재료로 제조되고 둥근 단면을 갖는다. 둥근 단면을 갖는 튜브 요소(30)의 중심 점은 개구(21)의 방향으로 챔버(22)의 내벽(23)에 의해 형성된 부분 원의 중심 점에 대해 오프셋된다. 튜브 요소(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(14) 밖으로 개구(21)를 통해 부분적으로 연장된다.
이에 따라, 유동 공간이 튜브 요소(30)와 챔버(22)의 내벽(23) 사이에 형성된다. 유동 공간은 유출구(21) 및 공급 라인(24)을 중앙에서 교차하는 챔버(22)의 길이 방향 중심 평면(C)(도 3의 IV-IV 선을 참조)에 대하여 대칭이다. 유동 공간은 도 2의 단면도에 도시된 바와 같이, 좌우 분기부들(branches)을 형성한다. 분기부들 각각은 그 하부 단부에 출구 슬릿(37)을 가지며, 이 출구 슬릿은 개구(21)의 구역에서 내벽(23)의 각각의 단부와 튜브 요소(30) 사이에 형성된다. 공급 라인(24)으로부터 시작하여 각각의 출구 슬릿(37)을 향해 연장하여, 유동 공간의 분기부들 각각은 가늘어지는 유동 단면(tapering flow cross-section)을 갖는다. 특히, 각각의 분기부 내의 유동 공간의 유동 단면은, 각각의 출구 슬릿(37)의 방향으로 연속적으로 가늘어진다. 적어도 하나의 공급 라인(24) 및 출구 슬릿들(37)에 인접한 영역에서의 유동 공간의 유동 단면의 비율은, 10 : 1 내지 40 : 1의 범위이고, 바람직하게는 15 : 1 내지 25 : 1의 범위이다. 따라서, 출구 슬릿들(37)의 방향으로 유동하는 매체는 상당히 가속화된다. 매체의 각각의 가속은 한편으로는 유동의 균질화를 유도하고, 다른 한편으로는 출구 슬릿들(37)에서 높은 유속들(flow velocities)을 유도한다. 높은 유속들은, 그 아래에 배치된 기판(2) 상에 액체 막을 형성하는데 사용될 수 있는 개구(21) 아래에 액체 매체의 실질적으로 연속적인 커튼의 형성을 촉진시킨다.
도 2에서, 유동 화살표들이 나타나 있는데, 이들은 포트(16)로부터 공급 라인(24) 및 챔버(22)를 통한 하우징(14) 밖으로의 액체 매체의 유동을 도시한다.
방사선원(32)은, 예시된 구성에서, 튜브 요소(30) 내에서 중심에 배열되는 봉-형상 램프(rod-shaped lamp)이다. 봉-형상 램프(32)는, 다시, 챔버(22)의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 챔버(22)의 길이에 걸쳐 균일한 방사 분배를 제공한다. 방사선원(32)은, 주로, 소망하는 스펙트럼 범위의 UV 방사를 방출하며, 여기서, 방출된 방사는 챔버(22)의 유동 공간 내로 그리고 개구(21)를 통해 하우징(14) 밖으로 둘다 모두로 방출된다. 방사는, 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 특정 목적을 위해 특정하게 선택될 수 있다. 방사는, 또한, 유동 공간으로 방출된 방사가 개구(21) 밖으로 방출된 방사와 상이하도록 제어될 수 있다.
이러한 관형 방사선원 대신에 또는 부가하여, 후속 실시예에서 부분적으로 도시된 바와 같이, 다른 방사선원이 또한 제공될 수 있다. 특히, 둘 이상의 방사선원(32)이 튜브 요소(30) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 가스 방전(gas discharge) 램프들뿐만 아니라, 소망하는 스펙트럼 범위에서 (또한, 적어도 UV 범위에서) 방출하는 LED들 또는 다른 적절한 광원들이 방사선원(32)으로서 사용될 수 있다.
튜브 요소(30)와 방사선원(32) 사이에 형성되는 공간(40)에는, 요소들의 과열을 방지하기 위해 냉각 매체, 특히 가스 냉각 매체가 공급될 수 있다. 이 경우에, 냉각 매체는 실질적으로 UV 방사를 흡수하지 않도록 선택되어야 한다.
도 1에 따른 디바이스에서 사용될 수 있는 도포 유닛(6), 특히 대안의 본체 부분(108)의 추가의 실시예가, 이제, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 본체 부분(108)은, 실질적으로, 하우징(114), 매체 가이드(116), 및 방사 부분(118)을 갖는다.
하우징(114)은, 본체(120)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 길이 방향으로 연장되는 챔버(122)를 갖는 적절한 재료(TFM과 같음)의 세장형의 직육면체 형상 본체(120)를 다시 갖는다. 본체(120)의 길이 방향 단부들에서, 커버링 요소들(도시 생략)이 챔버(122)를 길이 방향으로 범위를 정하기 위해서 부착될 수 있다. 커버링 요소들은, 예를 들어, 해제 가능한(releasable) 연결을 제공하는 스크류들에 의해 부착될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 분리 가능한 커버링 요소들을 연결하는 다른 방법들이 대신 사용될 수 있다. 챔버(122)는, 액체 매체가 도포될 기판(2)의 폭 치수보다 큰 길이를, 다시 가질 수 있다.
다시, 챔버(122)는, 챔버(122)가 하방으로 향하는 개구(121)를 규정하도록 본체(120)의 하부 면 또는 저부(124)로 개방되는 상태에서, 실질적으로 원형 단면을 갖는다. 이에 따라, 챔버(122)의 내벽(123)은 부분 원을 다시 묘사하며, 그러나 이 부분 원은 반원보다 더 크다. 개구(121)의 개방 각도는, 바람직하게는 60° 내지 120° 범위이고, 특히 70° 내지 90° 이다.
본체(120)의 저부(124)는 본체(120)의 측벽들(128)을 향해 상방으로 경사지는 경사면(slope)을 형성하도록 구성된다. 경사면과 개구(121) 사이에는, 실질적으로 평면 구역이 형성되고, 개구(121)에 바로 인접하게, 본체(120)는 둥근 에지(126)를 갖는다. 이 둥근 에지는 저부(124)의 실질적으로 평면 부분을 챔버(122)의 원형의 내벽(123)과 연결하고, 그 정점(apex)에서, 본체(120)의 실제 개구(121)를 형성한다.
본체(120)의 측벽들(128)과 저부(124) 사이의 전이 구역에는, 복수의 경사 오목부들(예를 들어, 도시된 바와 같이, 각각의 측면 상에 5 개)이 제공된다. 이들 오목부들(130) 각각의 구역에서, 본체(120)는 챔버(122)에 관통 보어(132)를 갖는다. 관통 구멍(132)은 단차식으로 형성되어 오목부(130)를 향하는 더 넓은 구역과 챔버(122)를 향하는 더 좁은 구역을 갖는다. 오목부(130)를 향하는 더 넓은 구역에서, 관통-보어(132)에는 내부 나사산(internal thread)이 제공된다. 각각의 관통-보어(132)는 관통-보어(132)의 단차식 형상에 대응하는 단차식 형상을 갖는 조절 요소(134)를 수용하는 역할을 한다. 조절 요소(134)는 헤드 부분(136) 및 조절 부분(138)을 갖는다. 헤드 부분(136)은, 챔버(122) 내로 돌출할 수 있도록 관통-보어(132)의 좁은 구역을 통과하도록 크기가 정해진다. 조절 부분(138)은, 그 내부에 나사결합되도록 관통-보어(132)의 더 넓은 구역에서 내부 나사산과 맞물릴 수 있는 외부 나사산을 갖는다. 이 경우에, 조절 부분(138)의 맞물림 깊이는 조절 요소(134)의 헤드 부분(136)이 챔버(122) 내로 얼마나 멀리 돌출되는지를 결정한다. 조절 요소(134)는 사용되는 온도 및 매체에 대한 내성을 가지며 약간의 탄성(resiliency)을 가질 수 있는 적절한 재료로 제조된다. 특히, PFA 재료(폴리플루오로알콕실 중합체 재료)가 적합한 것으로 입증되었다. 그러나, 또한, 다른 재료들, 특히 다른 플라스틱 재료들이 사용될 수 있다.
본체(120)의 상부측(140)은 본체(120)의 길이 방향에 대해 횡방향으로 연장되는 복수의 오목부들(142)을 가지며, 이 오목부들은 본체(120)의 길이 방향으로 오목부들(130)과 정렬된다. 각각의 오목부(142)의 영역에는, 추가 오목부(144) 및 나사산 보어(146)가 제공된다. 나사산 보어(146)는 스크류를 수용하는 역할을 하며, 이 스크류를 통해서, 커버 플레이트(147)가 오목부(142)를 채우기 위해 부착될 수 있다.
오목부(144)는, 본체(120)의 길이 방향에 대해 횡방향으로 오목부(142)의 저부에서 연장되는 제1 섹션을 갖는다. 오목부(144)는 본체(120) 내로 측벽들(128)에 대해 평행한 방향으로 각각의 측벽들(128)에 바로 인접하게 연장되는 섹션들을 더 갖는다. 이에 따라, 오목부(144)는 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 실질적으로, U자 형상을 형성한다.
오목부(144)는, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 클램핑 요소(150)를 수용하는 역할을 한다. 도 7은 설치되지 않아 이에 따라 이완된(relaxed) 상태의 클램프 부재(150)의 사시도를 도시한다. 클램핑 요소(150)는, 실질적으로, U자 형상을 가지며, 여기서, U자 형상 클램프 부재(150)의 (이완된 상태에서의) 레그들(152)은 서로 접촉하지 않고 클램프 부재(150)의 베이스 부분(154)으로부터 서로를 향해 연장된다. 즉, 레그들(152)의 자유 단부들 사이의 거리는 베이스 부분(154)에서의 레그들의 거리보다 작다. 이에 따라, 클램핑 요소(150)의 레그들(152)이 U자 형상 오목부(144) 내로 삽입될 때, 이 레그들은 약간 구부러져야 하고, 그 다음에, 이들은 레그들에 인접한 본체(120)의 부분 상에 내측방으로 지향된 바이어스(bias)를 부가한다. 특히, 내측방으로 지향된 바이어스는 조정 요소들(134)의 구역에 제공된다.
전술된 매체 가이드(116)는 본체(120)에 일체로 형성되며, 본원에서 하기에 보다 상세히 설명될 것이다. 매체 가이드(116)는 본질적으로 공급 요소들(160), 매체 분배 채널(162) 및 입구 채널들(164)로 분할된다.
예시된 실시예에서, 본체(120)의 길이 방향으로 이격된 4 개의 공급 요소들(160)이 제공된다. 공급 요소들(160)은 균일하게 이격되지 않는다. 오히려, 중간 공급 요소들(160) 사이의 거리는 각각의 외부 공급 요소들(160)까지의 거리보다 더 작다. 공급 요소들(160) 각각은, 본체(120)의 최상부 표면(140) 상에 형성되고 그리고 각각 최상부 표면(140)으로부터 상방으로 연장되는 실질적으로 절두 원뿔 부분(frusto-conical portion)(166)을 갖는다. 절두 원뿔 부분(166) 위에는, 외부 공급 라인에 연결하기 위해 적합하게 적응된 환형 포트(168)가 제공된다. 절두 원뿔 부분(166)에서, 수직으로 연장하는 관통-보어(170)가 형성된다. 관통-보어는 공급 요소(160)의 절두 원뿔 부분(166)을 통해 매체 분배 채널(162) 내로 완전히 연장되며, 이는 본원에서 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.
매체 분배 채널(162)은 본체(120)의 횡단 방향 중심에 위치된 길이 방향 보어(174)에 의해 형성된다. 길이 방향 보어(174)는 본체(120)를 완전히 관통하여 연장되고 최상부 표면(140)과 챔버(122) 사이에 배치된다. 단부 구역들에서, 길이 방향 보어(174)는 도시되지 않은 적절한 단부 캡들에 의해 폐쇄될 수 있는 확장된 섹션들(176)을 갖는다. 실제 매체 분배 채널(162)은 길이 방향 보어(174)의 중앙의 폐쇄되지 않은 부분에 의해서만 형성된다. 물론, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 길이 방향 보어(174)가 본체(120)의 일 단부를 향해서만 개방될 수 있고, 이에 따라, 이 단부에서만 확장된 섹션(176)을 가지며, 이는 적절한 방식으로 폐쇄될 수 있다.
특히, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 매체 분배 채널(162)을 형성하는 길이 방향 보어(174)는 4 개의 위치들에서 보어들(170)과 유체 연통한다. 공급 요소들(160)을 통해 도입된 임의의 매체는, 다양한 위치들에서 매체 분배 채널(162)로 도입될 수 있고, 그 후, 매체 분배 채널(162) 내에서 본체(120)의 길이 방향으로 분배된다.
매체 분배 채널(162)과 챔버(122) 사이에 위치된 벽 부재(177)에서, 다수의 관통 보어들이 형성되며, 이 보어들은 매체 분배 채널(162)과 챔버(122)를 유동적으로 연결하며, 이에 따라, 입구 채널들(164)을 형성한다. 예시된 실시예에서, 12 개의 입구 채널들(164)이 제공된다. 입구 채널들(164)은 본체(120)의 길이 방향으로 보어들(170)에 대하여 오프셋된 채 배열된다. 물론, 상이한 수의 입구 채널들(164)이 제공될 수 있다. 입구 채널들(164)은, 바람직하게는, 본체(120)의 길이 방향으로 등간격으로 이격되며, 여기서, 3/100 mm 내지 12/100 mm 범위, 특히 4/100 mm 내지 10/100 mm 범위의 밀도가, 현재, 챔버(122) 내의 매체의 균질한 유동을 촉진시키는데 바람직하다.
챔버(122)를 향하는 벽 부재(177)의 측면에는, 2 개의 블라인드 보어들(178)(도 4 참조)이 제공되며, 이 보어들 각각은 스페이서(179)(도 3 참조)를 수용하는 역할을 한다. 스페이서들(179)은 사용된 온도들 및 매체에서 내구성이 있고 약간의 탄성을 갖는 적절한 재료로 제조된다. 특히, 조정 요소들(134)의 경우와 같이, PFA가 여기에 다시 사용될 수 있다. 스페이서들(179) 각각은, 블라인드 보어들(178) 및 도 3에서 볼 수 있는 절두 원뿔 본체 부분의 각각 하나에 수용되는 풋부(foot)(도시 생략)를 갖는다.
이제, 본 실시예의 방사 부분(118)이 보다 상세히 설명될 것이다. 방사 부분(118)은 튜브 요소(180) 및 적어도 하나의 방사선원(182)을 갖는다. 이들은 제1 실시예에 따른 튜브 요소(30) 및 적어도 하나의 방사선원(32)과 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 튜브 요소(180)는 둥근 단면을 갖는 세장형 형상을 가지며, 실질적으로 UV 방사에 대해 투명한 재료로 제조된다. 튜브 요소(180)는 챔버(122)의 전체 길이에 걸쳐 연장되도록 챔버에 수용되고, 그리고 원형 단면을 갖는 튜브 요소(180)의 중심은 챔버(122)의 내벽(123)의 부분 원의 중심에 대해 개구(121)를 향하여 오프셋된다. 둥근 튜브 요소(180)는 하우징(14) 밖으로 개구(121)를 통해 부분적으로 다시 연장된다. 또한, 유동 공간(184)이 튜브 요소(180)와 챔버(122)의 내벽(123) 사이에 형성되며, 유동 공간(184)은 개구(121) 및 공급 요소들(160)을 중심으로 교차하는 챔버(122)의 길이 방향 중심 평면(C)에 대해 대칭이다. 유동 공간(184)은 도 3의 횡단면도에서 알 수 있는 바와 같이 우측 및 좌측 분기부를 형성한다. 각각의 분기부는 그 하부 단부에 출구 슬릿(186)을 갖는다. 입구 채널들(164)로부터 각각의 출구 슬릿(186)으로 시작하여, 유동 챔버의 분기부 각각은 가늘어지는 유동 단면을 갖는다. 분기부들은 제1 실시예와 동일한 방식으로 가늘어진다.
도 3에 따른 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 튜브 요소(180)는 각각의 조절 요소들(134)의 헤드들(136) 상에 놓이고 그 상부 측 상에서 스페이서들(179)과 접촉한다. 이에 따라, 조절 요소들(134) 및 스페이서들(179)은 3 점 접촉을 제공하며, 이에 따라 챔버(122) 내의 튜브 요소(180)의 정확한 포지션을 규정한다. 알 수 있는 바와 같이, 출구 슬릿들(186)의 폭은 조절 요소들(134)에 의해 어느 정도 조절될 수 있다. 조절 요소들(134)의 각각의 헤드들(136)은, 헤드들 둘레에서 매체의 유동에 실질적으로 영향을 미치지 않는 포인트 서포트들을 형성하여, 실질적으로 연속적인 매체 커튼이 출구 슬릿들(186)의 구역에 형성될 수 있다. 방사선원(132)은 제1 실시예와 동일한 방식으로 튜브 부재(180) 내에 배치될 수 있다.
도 2에 따른 본체 부분(8)의 실시예와 도 3 내지 도 7에 따른 본체 부분(108)의 제2 실시예 사이의 주요 차이점은 매체 가이드의 구역에 있다. 제1 실시예에서는 매체가 공급 라인들(24)을 통해 챔버(122) 내로 직접적으로 도입되지만, 제2 실시예에서는 이는 매체 분배 채널(162)로 공급 요소들(160)을 통해 그리고 그 후, 챔버(122)로 입구 채널들(164)을 통해 발생한다. 그 결과, 본체(120)의 길이 방향으로의 액체 매체의 보다 균일한 분배가 달성된다. 이에 따라, 챔버(122)의 구역에서, 보다 균일한 유동이 유동 공간(184)에 제공된다. 특히, 유동 공간(184)의 가늘어지는 단면과 조합하여, 균일한 유동이 균일한 액체 커튼을 형성하도록 출구 슬릿들(186)에서 달성될 수 있다.
다른 차이점은, 브래킷들(150), 조정 요소들(134) 및 스페이서들(179)의 사용인데, 이는 그러나, 제1 실시예에 대응하는 방식으로 또한 사용될 수 있다. 클램프(150)는 도 8a 및 도 8b를 참조하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 챔버(122)의 구역에서 내측방으로 지향된 바이어스를 제공하는 기능을 한다.
액체 매체가 매체 가이드(116)를 통해 챔버(122) 내로 도입될 때, 챔버의 내벽들(123) 상에 외측방으로 지향된 압력이 발생된다. 특히, 본체(120)가 작은 단면을 갖는 챔버(122)의 가장 넓은 구역에서, 각각의 압력은 출구 슬릿들(186)에서의 폭이 증가할 수 있도록 본체(120)의 변형을 유도할 수 있다. 이는, 특히, 단부들에서, 커버 부재들(도시 생략)이 각각의 변형을 상쇄시키기 때문에, 본체(120)의 길이 방향으로 중간 구역에 적용된다.
특히, 도 8a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 출구 슬릿(186)의 폭은 중심 구역에서 실질적으로 증가할 수 있는데, 이는 물론, 출구 슬릿(186)으로부터 각각의 매체 유출(media outflow)을 변화시킬 수 있다. 이는, 매체의 균일한 분배를 방해(counteract)할 수 있다. 브래킷들(150)을 사용함으로써, 이는 도 8b에 도시된 바와 같이 방지될 수 있다. 브래킷들(150)은, 특히 조절 요소들(134)과 결합하여, 출구 슬릿들(186)의 균일한 폭들을 보장할 수 있다. 브래킷들(150)은, 특히 조절 요소들(134)과 결합하여, 또한, 출구 슬릿들(186)의 일정한 폭을 보장하는데, 유동 챔버의 유동 단면의 변화와 독립적으로, 유리할 수 있다.
제1 실시예의 방사 부분(18)의 상이한 구성들이, 이제, 도 9 내지 도 12를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. 그러나, 이들 구성들은 제2 실시예에서 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
도 9a는 둥근 단면을 갖는 튜브 요소(30) 및 튜브 요소(30)의 중심에 배열된 봉-형상 방사선원(32)을 갖는 도 2와 유사한 정상적인 구성을 도시한다. 적절하게는, 제1 실시예와 동일한 참조 부호들이 다음에서 사용되며, 여기서, 물론, 상이한 구성들이 제2 실시예에서 또한 사용될 수 있다.
챔버(22) 및 공급 라인(24)을 갖는 하우징(14)은 단지 개략적으로 나타낸다. 이 유닛 아래에는, 기판(2)이 개략적으로 도시되어 있다.
상이한 구성의 개략도 아래에는, 2 개의 그래프들이 도시되어 있는데, 여기서, 상부 그래프는 방사선원(32)이 작동되면서 H2O2와 같은 액체 매체가 공급 라인(24)을 통해 기판에 공급될 때, 기판(2)의 표면 상의 라디칼들의 농도의 분배(distribution of the concentration)를 나타낸다. 하부 그래프는 라디칼들에 의해 촉진되는 세정 공정에서 기판 상의 래커 층 두께의 달성 가능한 변화를 나타내며, 여기서 정적 공정 제어(stationary process control)가 가정되는데, 즉, 유닛이 기판을 가로질러 이동되는 것이 아니라 정지 상태이다. 양자 모두의 분배는 정규화된 형태(normalized form)로 도시된다.
알 수 있는 바와 같이, 라디칼 농도는 제거된 래커 층에 직접적인 영향을 미친다. 라디칼 농도는, 챔버(22)의 길이 방향 중심 평면의 구역(점선 참조)에서 가장 높고, 외측방으로 급격하게 감소한다. 이에 따라, 기판(2)의 표면 상의 라디칼 농도는 챔버(22)를 가로 지르는 방향으로 크게 상이하다. 균일한(높은) 라디칼 농도를 갖는 더 넓은 구역을 제공하기 위해, 방사 부분(18)의 상이한 구성들이 제안된다.
예를 들어, 도 9b에 따른 구성은 방사선원(32)을 갖는 튜브 요소(30)를 도시한다. 방사선원(32)은 이미 설명된 것에 대응한다. 대조적으로, 튜브 요소(30)는 주요 본체(20)의 개구(21) 아래에서 평탄한 부분을 갖는다. 이 평탄한 부분은, 정상적인 배향에서, 수평 방향으로 그리고 주요 본체의 저부에 실질적으로 평행하게 연장하도록 배열된다. 이 평탄한 부분은, 기판(2)의 표면에 대해 평행하게 튜브 요소(30)의 평탄한 하부 측의 배열을 허용한다. 이는 이 구역에서 튜브 요소(30)와 기판(2) 사이의 균일한 거리를 보장한다. 이는, 평탄한 부분의 폭에 걸쳐, 기판(2)의 표면 상의 실질적으로 균일한 라디칼 농도가 형성될 수 있는 방식으로, 튜브 부재(30)와 기판(2)의 표면 사이에 균일한 액체 막이 형성되는 것을 허용한다. 라디칼 농도는, 이 경우에, 기판(2)의 표면에 도달하는 입사광 세기(incident light intensity)에 실질적으로 비례한다.
이에 따라, 도 9a의 구성과 비교하여, 라디칼 농도가 일정하게 높은 구역이 현저하게 넓어져, 레지스트 층 두께의 변화가 큰 구역이 또한 넓어지고, 디바이스의 효율의 향상을 유발한다.
도 9c는 추가의 대안의 구성을 도시한다. 여기서, 다시, 둥근 단면을 갖는 튜브 요소(30)가 사용된다. 방사선원(32)은, 다시, 이전에 설명한 것과 동일하다. 튜브 요소(30)는, 상이한 구역들에서 상이한 투과율 특성들(transmissivity characteristics)을 갖도록 수정된다. 튜브 요소(30)는 챔버(22) 내에 놓여지는 구역에서의 제1 투과율 및 챔버(22) 외측에서의 다른 제2 투과율을 갖는다. 특히, 제1 구역은, 예를 들어, UV 방사에 대해 가장 높은 투과율을 가지며, 즉, 유동 챔버 내에서, 방사선원(32)에 의해 제공된 실질적으로 모든 UV 방사가 챔버(22) 내로 도입될 수 있다.
다른 한편으로, 챔버 외측에 위치된 튜브 요소(30)의 구역은 UV 방사의 증가된 흡수 또는 반사 때문에 낮은 투과율을 갖는다. 특히, 튜브 요소(30)는 길이 방향 중심 평면의 구역에서 가장 낮은 투과율을 가지며, 투과율은 출구 슬릿들(36)을 향하는 방향으로 점차적으로 증가한다. 결과적으로, 도 9c의 그래프들에 도시된 바와 같이, 기판(2)의 표면 상의 액체 내의 UV 광의 방사 세기는 주요 본체(20)의 개구(21)의 폭에 대해 실질적으로 균질한(homogeneous) 라디칼 농도가 달성되도록 조정될 수 있다. 따라서, 균일한 높은 저항 층 제거의 폭이 넓어진다.
대응 효과가 튜브 요소 자체의 재료에 의해, 또는 튜브 요소의 각각의 구역 상에 또는 튜브 요소의 각각의 구역에 인접한 코팅 또는 포일에 의해 달성될 수 있다. 후자의 경우에, 코팅 또는 필름은, 바람직하게는, 액체의 임의의 오염을 회피하고 그리고 또한 사용되는 매체에 대한 코팅의 내성을 무시할 수 있도록 튜브 요소 내측에 배열되어야 한다.
도 10a 내지 도 10c에는, 방사 부재(18)의 추가 구성들이 도시되어 있으며, 여기서, 각각의 경우에, 다시, 챔버(22) 및 공급 라인(24)을 갖는 하우징(14)이 단지 개략적으로 표시되어 있다. 또한, 다시, 기판(2)이 개략적으로 도시되어 있다. 도 9a 내지 도 9c에 도시된 그래프들은 도 10에는 도시되지 않는다.
도 10a에 따른 구성에서, 튜브 요소(30) 내에 수용되는 단일 방사선원(32)이 다시 제공된다. 이 구성에서, 반사 코팅은 챔버(22) 내부에 놓인 튜브 요소(30)의 부분 상에 제공된다. 이는, 예를 들어, 내측 또는 외측에 부착될 수 있는, 예를 들어, 튜브 요소에 부착된 층 또는 포일로서 설계될 수 있다. 이 포일 층은, 방사선원(32)으로부터 발산되는 방사를 위해 완전히 반사될 수 있거나 특정 파장 범위들에서만 반사될 수 있다. 이에 따라, 반사 코팅의 형상은, 사용시, 즉 매체 노출(media exposure) 동안, 개구(21)의 폭에 걸쳐 방사선원로부터 나오는 방사는 기판 상에 실질적으로 균일하게 충돌하고, 그리고 이에 따라 기판 표면 상의 매체에서 실질적으로 균일한 라디칼 농도를 발생시키도록, 설계된다. 이 목적을 위해, 출구 슬릿(36)에 인접한 구역에서 튜브 요소(30)로부터 나오는 방사의 세기는 길이 방향 중심 평면(C)의 구역에서 보다 높아야 한다.
도 10b는 반사 코팅의 또 다른 구성을 도시하며, 여기서, 상부 구역은 평탄하고 단면은 튜브 요소의 둥근 형상에 대한 현(chord)을 형성하는 반사 코팅의 다른 형상이 도시된다. 이러한 형상은, 특히, (반사 코팅 위의) 튜브 요소(30)의 상부 구역에서, 추가의 방사선원(도시 생략)을 제공하는 것을 가능하게 한다. 이러한 추가의 방사선원은, 출구 슬릿들(36)의 구역을 향하여 그리고 기판(2)의 방향으로 지향된 방사와 비교하여 유동 채널의 구역에서 상이한 방사를 제공하기 위해, 방사선원(32)과는 상이한 스펙트럼 범위로 방출할 수 있다. 라디칼 농도의 균질화에 추가하여, 파장 선택(이는 디바이스의 상이한 구역들에서, 특히 챔버(22) 내에서 그리고 본체의 외측에서 상이한 1 차 스펙트럼 범위들을 갖는 방사를 제공함)이 또한 여기에 제공될 수 있다.
이는, 또한, 반사 코팅의 선택적 반사 특성들을 통해 달성될 수 있는데, 이는, 예를 들어, 200 nm 미만의 파장에서 UV 방사가 통과하는 것을 허용하고 200 nm 초과의 파장에서 UV 방사를 실질적으로 반사시킬 수 있다. 물론, 이는 또한, 도 10a에 따른 실시예에 적용된다.
도 10a 및 도 10b에 따른 구성의 양자 모두의 경우들에, 방사선원들이 외측으로부터 챔버(22) 내로 방출하는 방식으로 추가의 방사선원을 본체(20) 내에 배열함으로써 파장 선택을 달성하는 것도 가능하다. 이 경우에, 챔버(22) 내로 방출된 방사는, 예를 들어, 주로 약 200 nm 미만의 범위, 예를 들어, 대략 185 nm의 범위일 수 있다. 개구(21)를 통해 챔버(22) 밖으로 방출되는 방사는, 특히, 주로 200 nm 초과, 예를 들어, 대략 254 nm의 범위일 수 있다. 200 nm 미만의 방사는 주로, 유동 채널에서 매체를 분해하는 역할을 할 수 있는 반면, 200 nm 초과의 방사는 주로, 라디칼들을 발생시키는 역할을 할 수 있다.
방사 세기의 특정 공간 분배에 추가하여, 추가의 파장 선택이 상기 구성들에 의해 용이하게 달성될 수 있는데, 이는 기판(2)의 방향으로 챔버로부터 방출된 방사와 비교하여 유동 챔버 내에 상이한 방사를 제공한다.
도 10c에 따른 실시예는, 또한, 유사한 효과들을 달성할 수 있다. 이 실시예에서, 방사 부분(18)은, 다시, 튜브 요소(30)를 갖는다. 튜브 요소 내에서, 제1 방사선원(32)이 제공되며, 이는 전술된 유형일 수 있다. 제1 방사선원 아래에는, 방사선원(32)에 의해 방출된 방사를 상방으로 다시 실질적으로 반사하는 오목한 상방으로 만곡된 미러 요소(200)가 제공된다. 미러 요소(200) 아래에는, 상이한 제2 방사선원들(210)의 배열이 제공된다. 특히, 7 개의 방사선원(210)이 도시된다. 이들 방사선원들(210) 각각은 상이한 세기들로 UV 범위의 광을 적어도 방출한다. 특히, 세기는 방사선원들(210)중 중간의 방사선원으로부터 방사선원(210)의 외부 방사선원까지 꾸준히 증가한다. 즉, 최외측 방사선원들(210)이 가장 높은 세기로 광을 방출한다. 이 구성에 의해, 또한, 기판 표면 상의 광의 보다 균일한 세기 분배 그리고 이에 따라 라디칼들의 보다 균일한 분배가 달성될 수 있다.
특히, 본체(20)의 개구(21)의 폭에 걸쳐, 전술한 이점들을 갖는 실질적으로 균일한 라디칼 농도가 얻어질 수 있다. 게다가, 이 구성은, 또한, 유동 공간 내로 방출된 방사가 개구(21) 밖으로 방출된 방사와 상이한 스펙트럼 범위를 가질 수 있도록 특정 파장 선택을 허용한다.
예를 들어, 제1 방사선원은, 200 nm 미만의 범위, 예를 들어, 대략 185 nm에서 다시 방출할 수 있는 반면, 방사선원(210)은, 예를 들어, 200 nm 초과의 범위, 특히 대략 254 nm에서 방사를 방출한다.
도 11 및 도 12는 방사 부분(18)의 또 다른 추가 구성들을 도시한다. 다시, 챔버(22)와 개구(21)를 갖는 본체(20) 및 기판(2)이 개략적으로 도시된다.
도 11에 따른 구성의 방사 부분(18)은 UV 방사에 대해 실질적으로 투명한 튜브 요소(30)를 다시 갖는다. 튜브 요소(30) 내에는, 2 개의 방사선원들(220 및 222)이 도시된다. 2 개의 방사선원들(220, 222)은 튜브 요소(30) 내에서 상하로(one above the other) 배열된다. 방사선원들(220, 222)은 상이한 유형들이며, 그리고 특히, 상이한 스펙트럼 범위들에서 방출한다. 이에 의해, 상부 방사선원(220)은, 예를 들어, 200 nm 미만, 예를 들어 185 nm의 스펙트럼 범위에서 주로 방사를 방출하는 한편, 하부 방사선원(222)은 200 nm 초과, 예를 들어, 254 nm의 스펙트럼 범위에서 주로 방사를 방출한다.
방사선원들(220 및 222) 사이에는, 양측에서 반사성인 곡면 반사기(curved reflector)(226)가 제공된다. 반사기는, 본질적으로, 개구(21) 밖으로 방출되는 방사로부터 유동 공간으로 방출되는 방사의 분리를 유발한다. 반사기(226)는, 방사가 상부 방사선원(220) 및 하부 방사선원(222) 양자 모두로부터 출구 슬릿들(36)에 인접한 각각의 유동 채널들의 단부 구역으로 방출되도록 배열된다.
전술된 바와 같이, 200 nm 미만의 방사가 주로, 유동 채널(flow channel) 내의 매체의 분해를 실질적으로 유발하는 역할을 하는 반면, 200 nm 초과의 방사는 라디칼들을 발생시키는 역할을 한다. 라디칼들의 발생이 이미 유동 채널의 단부 구역에서 요망되기 때문에, 도시된 바와 같은 구성이 유리하다. 반사기(126)의 하방-지시 구역(downward-pointing region)의 곡률은, 상기 설명된 바와 같이, 기판 상의 방사의 균질화된 세기 분배가 다시 달성될 수 있는 방식으로 구체적으로 선택될 수 있다.
도 12에 따른 실시예에서, 단일 방사선원(32)을 갖는 튜브 요소(30)가 다시 한번 제공된다. 튜브 요소(30)는 챔버(22) 내에서 그리고 챔버(22) 외부에서 상이한 흡수 특성을 다시 갖는다. 특히, 챔버 외부에 있는 튜브 요소(30)의 구역은 UV 방사에 대해 실질적으로 투명한 반면, 챔버(22) 내에 위치된 튜브 요소(30)의 구역은 UV 방사의 상당 비율(substantial proportion)을 흡수한다. 특히, 챔버(22) 내에 배열된 튜브 요소의 구역의 흡수 특성은 200 nm 초과의 범위에서 UV 방사가 주로 흡수되도록 조정된다. 도 12에 따른 예시에서 알 수 있는 바와 같이, 본질적으로 투명한 구역은 부분적으로 챔버(22) 내로 연장되어, 상기 언급된 바와 같이, 200 nm 초과의 UV 방사가 또한 출구 슬릿들에 인접한 챔버(22)의 단부 구역들 내로 방출되어 여기에서 원하는 라디칼들 발생을 제공한다.
챔버(22)의 단부 구역들과 튜브 요소(30)의 투명한 구역 사이의 각각의 중첩은, 튜브 요소의 중심으로부터 볼 때 20°까지의 각도 범위에 걸쳐 제공될 수 있다(즉, 40°까지의 2 개의 단부 구역들의 공통 중첩). 이는, 본 실시예뿐만 아니라 상이한 파장들의 방사가 유동 채널 내로 그리고 하우징 밖으로 선택적으로 방출되고 있는 다른 실시예들에도 적용된다. 자세하게 도시되지 않았지만, 유동 공간을 향하는 튜브 요소의 제3 구역으로부터 UV 방사가 유동 공간으로 방출되지 않게 하는 추가 수단이 제공될 수 있다. 예시로서, 추가 수단은 UV 방사에 대해 불투명하고(opaque) 적어도 하나의 방사선원과 유동 공간 사이에 배열되는 요소를 포함할 수 있다. 제3 구역은, 바람직하게는, 적어도 하나의 입구 개구를 향하여 면하고(face towards), 길이 방향 중심 평면에 대해 대칭으로 배열되고 그리고 튜브 요소의 원주 방향으로 60° 이하에 걸쳐 연장될 것이다.
이제, 디바이스(1)의 작동이 보다 상세히 설명될 것이다. 먼저, 도 1 및 2에 따른 구성이 존재한다고 가정한다. 작동은 상이한 실시예들에 대해 변경되지 않는다.
도포 유닛(6), 특히 본체 부분(8)은 기판(2)에 인접한 포지션으로 이동되며, 이 위치에서, 개구(21)로부터 나오는 액체는 기판(2) 상에 도달하지 않는다. 매체 포트들(16)을 통해, 희석된 과산화수소수 또는 오존수 O3-H2O와 같은 액체 매체가 챔버(22) 내로 도입되는 한편, 이와 동시에, 방사선원(32)이 스위치 온된다(switched on).
튜브 부재(36)와 챔버(22)의 내벽(23) 사이의 유동 챔버에서, 액체의 유동이 형성되고, 이는 출구 슬릿들(36)의 방향으로 가속된다. 특히, 액체의 속도(velocity)는 공급 라인(24)의 단부에서의 오버헤드 구역으로부터 출구 슬릿들까지 10 : 1 내지 40 : 1 범위의 배수만큼, 바람직하게는 15 : 1 내지 25 : 1 범위의 배수만큼, 대응하는 단면의 변화에 의해서, 가속화된다.
본체 부분(8) 아래에는, 본체 부분(8)의 길이의 상당한 부분에 걸쳐 균일하게 연장되는 워터 커튼(curtain of water)이 형성된다. 방사선원(32)에 의해 방출된 방사는 유동 채널 내의 액체, 즉 공급 라인(24)과 출구 슬릿(36) 사이의 액체를 분해하여 액체 내의 원치 않는 반응 종들(reactive species)을 파괴한다. 이와 동시에, 라디칼들이 방사에 의해 액체에서 발생된다. 이러한 메커니즘들은, 주로, 방사의 상이한 스펙트럼 구역들에서 일어난다. 분해를 위해, 200 nm 미만의 스펙트럼 범위의 방사가 유리하지만, 라디칼 발생을 위해, 200 nm 초과의 방사, 특히 대략 254 nm의 방사가 요망된다. 도 9 내지 도 11에 설명된 바와 같은 특별한 조치들이 없으면, 유동 채널의 구역에서 그리고 본체(20)의 외부에서 방사선원(32)으로부터 나오는 방사는 실질적으로 동일하고 그리고 일반적으로 200 nm 초과 그리고 미만 양자 모두에서 방사 성분들을 포함한다. 유동 채널에서의 유동의 가속화로 인해, 유동의 균질화가 달성되고 그리고 이에 따라 액체 커튼은 큰 폭에 걸쳐 균질하게 형성된다.
설명된 바와 같이, 유동 채널에서, 한편으로는, 액체는 분해되고 그리고 원치않는 반응성 화학종들이 파괴되는 한편, 이와 동시에, 라디칼들, 특히 히드록실 라디칼들이 발생된다. 이들 라디칼들은, 또한, 특히, 출구 슬릿들(36)의 구역에서 발생되어, 도포 유닛(6)의 본체 부분(8)이 기판(2) 위로 연속적으로 이동될 때, 기판(2)의 표면에 도달하기에 충분한 시간 동안 존재할 수 있다.
기판(2)은, 예를 들어, 세정되어야 하는 래커(lacquer) 또는 레지스트(resist)의 잔류물들을 갖는 포토 마스크일 수 있다. 이러한 세정은 포토 마스크의 전체 구역에 걸쳐 또는 단지 마스크의 특정 구역들에 걸쳐 수행될 수 있다. 도포 유닛(6)의 본체 부분(8)을 기판 위로 이동시킴으로써, 액체 커튼은 기판(2)을 가로질러 이동된다. 방사선원(32)은, 액체 내에서 라디칼들을 연속적으로 발생시키며, 여기서, 특히 출구 슬릿들의 구역에서 그리고 본체(20) 내의 개구(21) 아래의 라디칼들의 각각의 발생이 중요하며, 라디칼들의 발생은 실시예들에서 설명된 바와 같은 특정 조치들에 의해 여기서 집중될 수 있다. 이에 따라, 액체는 개구(21) 아래의 라디칼들로 충전되고, 래커 또는 레지스트의 세정을 위해 특히 효과적이다. 라디칼들이 급속하게 분해되기 때문에, 개구(21) 아래에 있지 않은 구역들의 액체는 그렇게 효과적이지 못하다.
기판 상에서 액체 커튼을 스위핑하는 속도는, 기판 상에 라디칼-충전된 액체의 충분히 긴 체류 시간들(residence times)을 달성하기 위해 요구되는 세정 성능에 부합될 수 있다. 대응하여, 마스크가 세정될 때, 매체 공급이 중단될 수 있고 방사선원이 스위치 오프될 수 있거나 다음 기판(2)이 대응 방식으로 처리될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예들에 한정되지 않으면서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 상기에 상세히 설명되었다. 특히, 실시예들의 상이한 특징들은 이들이 호환 가능하다면, 서로 자유롭게 결합되거나 교환될 수 있다. 또한, 바이어싱 요소들과 스페이서 핀들의 조합은 또한, 출구 슬릿들의 일정한 폭을 보장하기 위해, 유동 공간의 유동 단면의 변화와 독립적으로 유리할 수 있다는 것이 언급되어야 한다.

Claims (14)

  1. 기판 상에 UV 방사(radiation)로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
    세장형 챔버(elongated chamber), 상기 챔버로 개방되는 적어도 하나의 유입구(inlet opening), 및 상기 챔버의 길이에 걸쳐 연장되는, 상기 유입구 반대쪽의 적어도 하나의 슬릿 형상 유출구(slit shaped outlet opening)를 갖는 하우징;
    상기 챔버를 통해 길이 방향으로 연장되는 튜브 요소 (tube element) ― 상기 튜브 요소는 UV 방사에 대해 적어도 부분적으로 투명하고(transparent), 상기 튜브 요소는 상기 튜브 요소와 상기 챔버의 벽 사이에 유동 공간이 형성되도록 상기 챔버 내에 배열되고, 상기 유동 공간은 상기 챔버의 길이 방향 중심 평면에 대하여 대칭이며, 상기 길이 방향 중심 평면은 상기 유출구를 중간에서 나누고(dissecting), 그리고 상기 튜브 요소는 상기 하우징 내의 상기 슬릿 형상 유출구로 연장되어 이에 의해 상기 튜브 요소와 상기 하우징 사이에 상기 길이 방향으로 연장되는 출구 슬릿들을 형성함 ― ; 및
    상기 유동 공간의 방향으로 그리고 상기 유출구를 통해 상기 하우징 밖으로 UV 방사를 방출하게 배열되는, 상기 튜브 요소 내의 적어도 하나의 UV 방사선원(radiation source)을 포함하고,
    상기 유동 공간의 유동 단면은 상기 적어도 하나의 유입구에 인접한 상기 유동 공간의 영역으로부터 상기 출구 슬릿들을 향해 지속적으로(steadily) 감소하고,
    상기 챔버 및 상기 튜브 요소 각각은 실질적으로 원형 단면을 가지고, 상기 튜브 요소의 중심 점은 상기 유출구의 방향으로 상기 챔버의 중심 점에 대하여 오프셋되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유입구 및 출구 슬릿들에 인접한 영역에서의 상기 유동 공간의 유동 단면의 비율은, 10 : 1 내지 40 : 1의 범위인,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 하우징은 매체 분배 채널에 유동식으로 연결되는 적어도 하나의 매체 포트를 가지며,
    상기 매체 분배 채널은 상기 하우징 내에서 길이 방향으로 상기 챔버에 인접하게 연장되고, 상기 매체 분배 채널은 복수 개의 유입구들을 통해 상기 챔버에 유동식으로 연결되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 매체 분배 채널의 길이 방향으로 이격된 복수 개의 매체 포트들을 포함하는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 유입구들은, 상기 챔버의 길이 방향으로 등간격으로 이격되며, 3/100 mm 내지 12/100 mm 범위의 밀도가 제공되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 유입구들의 유동 단면들의 합은, 실질적으로, 상기 출구 슬릿들의 상기 유동 단면들의 합과 동일한,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 영역에서 상기 유동 공간의 폭을 설정하기 위해 상기 튜브 요소와 상기 챔버의 벽 사이에서 연장되는 복수 개의 스페이서 핀들; 및
    상기 튜브 요소를 향해 상기 챔버의 벽과 이에 따라 상기 스페이서 핀들을 편향시키는 복수 개의 편향 요소들을 더 포함하는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    스페이서 핀들 각각은, 상기 출구 슬릿들에 인접하게 위치되며, 그의 마지막 1/4에서 적어도 하나의 유입구와 각각의 출구 슬릿 사이의 유동 경로를 따라 배열되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    적어도 2 개의 편향 요소들이 제공되는데, 상기 편향 요소들은 중앙의 3 분의 1에서 상기 챔버의 길이 방향으로 배열되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 복수 개의 스페이서 핀들 중 각각 2 개는 상기 길이 방향 중심 평면에 대해 대칭인 쌍들로 배열되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 스페이서 핀들은 상기 길이 방향으로 균등하게 이격되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 편향 요소들은, 상기 챔버의 상기 길이 방향 연장부를 가로 질러, 상기 스페이서 핀들과 실질적으로 동일한 평면에 배열되는,
    기판 상에 UV 방사로 조사된 액체 매체를 도포하기 위한 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
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