KR20070045535A - 기판 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 표면에 포토레지스트를 도포한 후 가장자리 부분만을 별도로 노광 처리하는 기판 가장자리 노광 장치에 관한 것이다. 본 발명의 노광 장치는 기판 노광 장치는 하우징과; 상기 하우징 내부에 설치되는 광을 발산하는 램프, 램프의 주위를 둘러싸는 형태로 배치되어 램프에서 발산되는 광을 집광하기 위한 타원형상의 집광경, 집광경에 의해 모아진 빛이 빠져나가는 출구 및 집광경의 내주면으로 퍼지용가스가 흐르도록 집광경의 내주면으로 퍼지용 가스를 분사하는 제1가스분사구들을 갖는 클린분사부를 포함한다.

Description

기판 노광 장치{APPARATUS FOR EXPOSING OF WAFER}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 가장자리 노광 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 광원부의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 광원부의 요부 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 척
120 : 척 회전부
130 : 노광부
200 : 광원부
210 : 하우징
220 : 램프
230 : 집광경
240 : 클린분사부
본 발명은 노광 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판 표면에 포토레지스트를 도포한 후 가장자리 부분만을 별도로 노광 처리하는 기판 가장자리 노광 장치에 관한 것이다.
반도체 장치 제조 공정에는 기판에 물질막을 적층하고 패터닝을 실시하는 단계가 반복적으로 이루어진다. 패터닝은 통상 물질막 위에 식각 마스크로서 포토레지스트 패턴을 형성하는 포토리소그래피(photo lithograph) 공정과 식각 마스크가 형성된 기판에 식각물질을 작용시켜 부분적으로 물질막을 제거하는 식각 공정으로 이루어진다. 포토리소그래피를 위해서 포토레지스트막을 물질막 위에 형성하고 포토 마스크를 통해 기판을 칩(chip)별로 광원의 빛에 노출시키는 노광 공정은 스탭퍼(stepper)나 스캐너(scanner)에서 이루어진다. 기타 포토리소그래피를 위한 포토레지스트막 적층, 베이크, 현상, 세정은 스피너(Spinner) 장비에서 이루어진다. 스피너 장비의 일부에는 별도로 기판의 주변부를 일정 폭으로 노광시키는 기판 가장자리 노광(wafer edge exposure) 유닛이 구비된다. 기판 가장자리 노광은 기판 가장자리에 잔류된 포토레지스트막이 후속 공정을 통해 파티클원이 되는 것을 방지하기 위함이다.
기판 가장자리 노광을 위한 장치는 빛을 발생시키는 램프부와, 램프부에서 발생한 빛을 유도하여 기판 가장자리로 인도하는 광 화이버 그리고 기판의 가장자리에 광 상태로 조사하도록 상기 광 화이버의 끝단에 설치되는 렌즈부로 구성된다.
그러나 기존 노광 장치의 램프부는 램프 하우징 내부에 존재하는 그리고 외부로부터 유입되는 미세 먼지 및 퓸(fume)이 집광경에 부착되어 집광경을 오염시킴 으로써, 집광경의 반사율을 떨어뜨리고 광도를 약화시켜 조사량을 현저하게 떨어뜨리는 현상이 발생되고 있다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 집광경의 오염을 최소화할 수 있는 새로운 형태의 기판 가장자리 노광 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 목적은 집광경의 표면을 먼저 및 퓸으로부터 보호하고 클리닝할 수 있는 새로운 형태의 기판 가장자리 노광 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 목적은 집광경의 램프의 열을 적정 온도로 유지시킬 수 있는 새로운 형태의 기판 가장자리 노광 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 기판 노광 장치는 하우징과; 상기 하우징 내부에 설치되는 광을 발산하는 램프; 상기 램프의 주위를 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 램프에서 발산되는 광을 집광하기 위한 타원형상의 집광경; 상기 집광경에 의해 모아진 빛이 빠져나가는 출구; 및 상기 집광경의 내주면으로 퍼지용가스가 흐르도록 상기 집광경의 내주면으로 퍼지용 가스를 분사하는 제1가스분사구들을 갖는 클린분사부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 클린분사부는 상기 집광경의 끝단부 테두리를 따라 설치되는 그리고 외부로부터 퍼지용가스를 제공받는 내부 공간을 갖는 환형의 제1노즐을 포함하되; 상기 제1노즐에는 상기 제1가스분사구들이 상기 집광경의 내주면을 향하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 클린분사부는 상기 제1노즐의 안쪽면에 서로 대향되도록 형성되어, 상기 집광경에 직각이 되도록 퍼지용가스를 분사하는 제2가스분사구들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 노광 장치는 상기 하우징 내부 온도를 낮추기 위해 상기 하우징 내부로 쿨링에어를 공급하는 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 노광 장치는 상기 집광경에서 상기 출구로 모아지는 나팔형태의 광영역을 상기 쿨링에어로부터 차단하기 위해 상기 출구에서 상기 집광경의 끝단부 방향으로 퍼지용 가스를 분사하는 제2노즐을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2노즐은 나팔모양으로 퍼지용 가스를 분사하는 제3가스분사구들을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 클린분사부는 상기 하우징 내부의 온도를 측정하는 온도 센서와; 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도 값에 따라 상기 제1노즐로 공급되는 퍼지용가스의 양을 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
본 발명의 기본적인 의도는 집광경의 오염을 방지할 수 있는 노광 장치를 제공하는데 있으며, 이를 달성하기 위하여 본 발명의 노광 장치는 집광경의 표면으로 퍼지용 가스를 분사하는 클린분사부를 갖는데 그 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 가장자리 노광 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 광원부의 단면도이다. 도 3 및 도 4는 광원부의 요부 확대도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 가장자리 노광 장치(100)는, 척(chuck)(110), 척 회전부(chuck rotating part)(120), 그리고 노광부(exposure part)(130)를 가진다.
척(110)은 공정이 수행되는 기판(W)이 안착되는 부분이며 원판의 형상을 가진다. 척(110) 아래에는 척(110)을 지지하는 지지대(112) 및 지지대(112)를 회전시키는 스테핑 모터(stepping motor)와 같은 척 회전부(120) 위치된다. 지지대(112) 내에는 기판(W)를 척(110) 상에 흡착하기 위한 진공라인이 형성될 수 있다. 이와 달리 기판은 기계적인 수단으로 척 상에 고정될 수 있다.
노광부(130)는 척(110)에 안착된 기판(W)의 가장자리 포토레지스트(PR) 부분을 노광하는 부분으로 빛을 발생시키는 광원부(light source part)(200), 광 화이버(light fiber)(134), 그리고 빛을 광 화이버(134)로부터 전달받아 기판(w)의 가 장자리 부분에 조사하는 렌즈부(lens part)(140)로 구성된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 광원부(200)는 하우징(210), 램프, 집광경, 출구 그리고 클린분사부를 포함한다.
하우징(210)은 외부와 격리된 내부 공간을 제공한다. 하우징(210) 내부에는 소정의 파장을 가지는 광을 발생시키는 램프(220)가 설치되며, 집광경(230)은 램프(220)의 주위를 둘러싸는 형태로 배치된다. 램프(220)에서 발생되는 광은 집광경(230)에 의해 집광되어 하우징 바닥면(212)에 설치된 출구(214)로 안내되며, 출구(214)로 안내되는 광은 출구에 결합된 광 화이버(134)를 통해 렌즈부(140)로 제공되게 된다. 출구(214)에는 집광경(230)에 의해 집광 유도된 상태의 광을 선택적으로 차단하도록 셔터부(218)가 설치된다.
일반적으로 램프(220)는 동작시에 중심 부분이 약 700도 정도의 고온으로 올라가며, 양단의 램프 연결부위는 약 200도 정도의 온도까지 올라가게 된다. 따라서, 노광 공정을 안정적으로 진행하고 발생된 광의 직진성을 향상시키기 위해서는 집광경(230)의 오염 방지 뿐만 아니라 램프(220) 및 집광경(230)이 과열되지 않도록 제어하는 것도 매우 중요하다.
클린분사부(240)는 집광경(230)의 오염 방지 및 램프(220) 및 집광경(230)의 과열 방지를 위한 구성이다. 클린분사부(240)는 제1노즐(242)과 제2노즐(246) 그리고 제1,2노즐로 퍼지용 가스를 공급하는 공급부(248) 그리고 제1,2노즐로 공급되는 퍼지용 가스를 제어하는 제어부(249)로 크게 이루어진다.
제1노즐(242)은 형상이 링 타입으로 집광경(230)의 끝단 테두리에 설치된다. 제1노즐은 가스공급라인으로부터 퍼지용 가스를 제공받는 내부공간(242a)과, 이 내부공간(242a)의 퍼지용 가스가 분사되는 제1,2가스분사구(244a,244b)들을 제공한다. 제1가스분사구(244a)들은 퍼지용 가스가 집광경(230)의 내주면으로 흐르도록 집광경(230)의 내주면을 향하도록 형성되며, 제2분사구(244b)들은 집광경(230)에 직각이 되도록 제1노즐(242)의 안쪽면에 서로 대향되도록 형성된다.
제1가스분사구(144a)들을 통해 분사되는 퍼지용 가스는 먼지 및 퓸으로부터 집광경(230)의 반사표면을 보호 및 클리닝해줄 뿐만 아니라, 집광경(230)이 램프(220)에 의해 가열되어 열화되는 현상을 억제해주는 냉각 효과도 얻게 된다. 그리고 집광경(230)의 반사표면으로 분사된 퍼지용 가스는 램프(220)와 집광경(230) 사이의 중앙 틈새(232)를 통해 외부로 배출된다. 한편, 제2가스분사구(144b)들을 통해 분사되는 퍼지용 가스는 집광경(230)의 전면에 걸쳐 에어 커튼 효과를 제공하여 주변의 먼지 및 퓸이 집광경(230) 안쪽 공간으로 유입되는 것을 사전에 차단해주는 역할을 한다.
제2노즐(246)은 출구(214)에 인접하게 설치된다. 제2노즐(246)은 출구(214)에서 집광경(230)의 끝단부 방향(제1노즐 방향)으로 퍼지용 가스를 분사하기 위한 제3가스분사구(246a)들을 갖는다. 도면에서 보여주는 바와 같이, 제3가스분사구(246a)들을 통해 나팔 모양으로 분사되는 퍼지용 가스는 집광경(230)에서 출구로 모아지는 나팔형태의 광-영역(광 경로)(도 2에 점 모양의 해칭으로 도시함)을 광-영역 주변과 차단하기 위한 에어 커튼 효과로 작용된다. 이렇게 제3가스분사구(146a)를 통해 분사되는 퍼지용 가스는 광-영역의 자외선과 퓸의 반응을 차단하게 된다.
한편, 하우징(210)에는 내부 온도를 낮추기 위한 쿨링에어 공급부(290)가 설치된다. 쿨링에어 공급부(290)는 하우징(210)의 하단 일측에 형성된 에어주입구(292)와, 외부의 에어(쿨링 에어)를 에어주입구(292)를 통해 하우징(210) 내부로 강제 공급해주기 위한 팬(294)을 포함한다. 하우징(210)에는 내부 온도보다 낮은 상온의 에어가 에어주입구(292)를 통해 지속적으로 유입되면서 간접적으로 하우징 내부 온도를 떨어뜨리게 된다.
클린분사부(240)는 하우징(210) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(250)를 포함한다. 온도센서(250)는 집광경(230) 또는 램프(220) 또는 하우징(210) 내부 온도를 측정하게 된다. 이렇게 온도센서(250)에서 측정된 값은 제어부(249)로 제공되며, 제어부(249)에서는 사전에 설정된 값과 측정된 값을 비교한 후, 측정값의 높고 낮음에 따라 퍼지용 가스의 공급량을 제어하게 된다. 이렇게, 클린분사부(240)는 제1노즐(242)과 제2노즐(246)을 통해 분사되는 퍼지용 가스의 공급량을 하우징(210) 내부의 온도 변화에 따라 조절함으로써, 하우징(210) 내부의 온도를 일정하게 유지시켜 안정적인 광을 제공하도록 하였다.
여기서 사용될 수 있는 퍼지용 기체는 질소가스, 헬륨가스 등이 있다.
이처럼, 본 발명의 기판 가장자리 노광 장치(100)는 클린분사부(240)에 의해 광원부(200)의 집광경(230)의 오염 및 고온으로 인한 열화 현상을 방지할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 가장자리 노광 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발 명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명의 노광 장치는 제1분사구들을 통해 퍼지용 가스가 집광경의 반사표면으로 고르게 분사되어 미세 먼지와 퓸이 집광경 표면에 달라붙는 것을 방지해주는 각별한 효과를 갖는다. 본 발명의 노광 장치는 하우징 내부의 온도 변화에 따라 제1,2노즐로 공급되는 퍼지용 가스의 공급량을 조절하여 광원부 내부의 온도를 안정적으로 유지시켜줄 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 본 발명의 노광장치는 광원부의 생산성에 결정적으로 영향을 주는 집광경의 열화 현상을 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 집광경의 수명 연장, 노광 공정의 안정성 및 발생광의 직진성을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 기판 노광 장치에 있어서:
    하우징과;
    상기 하우징 내부에 설치되는 광을 발산하는 램프;
    상기 램프의 주위를 둘러싸는 형태로 배치되어 상기 램프에서 발산되는 광을 집광하기 위한 타원형상의 집광경;
    상기 집광경에 의해 모아진 빛이 빠져나가는 출구; 및
    상기 집광경의 내주면으로 퍼지용가스가 흐르도록 상기 집광경의 내주면으로 퍼지용 가스를 분사하는 제1가스분사구들을 갖는 클린분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클린분사부는
    상기 집광경의 끝단부 테두리를 따라 설치되는 그리고 외부로부터 퍼지용가스를 제공받는 내부 공간을 갖는 환형의 제1노즐을 포함하되;
    상기 제1노즐에는 상기 제1가스분사구들이 상기 집광경의 내주면을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클린분사부는
    상기 제1노즐의 안쪽면에 서로 대향되도록 형성되어, 상기 집광경에 직각이 되도록 퍼지용가스를 분사하는 제2가스분사구들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 노광 장치는
    상기 하우징 내부 온도를 낮추기 위해 상기 하우징 내부로 쿨링에어를 공급하는 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판 노광 장치는
    상기 집광경에서 상기 출구로 모아지는 나팔형태의 광영역을 상기 쿨링에어로부터 차단하기 위해 상기 출구에서 상기 집광경의 끝단부 방향으로 퍼지용 가스를 분사하는 제2노즐을 더 포함하여, 상기 제2노즐에서 분사되는 퍼지용가스에 의해 상기 광영역 주변에 에어커튼이 형성되어 상기 광영역으로 쿨링에어가 흐르는 것을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2노즐은 나팔모양으로 퍼지용 가스를 분사하는 제3가스분사구들을 갖 는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 클린분사부는
    상기 하우징 내부의 온도를 측정하는 온도 센서와;
    상기 온도 센서에 의해 측정된 온도 값에 따라 상기 제1노즐로 공급되는 퍼지용가스의 양을 조절하는 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 노광 장치.
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