KR20070066846A

KR20070066846A - 주변 노광용 광원 장치

Info

Publication number: KR20070066846A
Application number: KR1020060091304A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 고토
Original assignee: 아크 테크 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2007-06-27
Also published as: JP2007194583A

Abstract

(과제) 환경을 배려한 콤팩트하고 또한 양산 효율이 높은 주변 노광용 광원 장치를 제공하는 것이다.

(해결수단) 반도체 제조 공정의 웨이퍼의 주변 노광에 사용하는 주변 노광용 광원 장치로서, 웨이퍼의 주변 표면에 근접하여 배치된 발광 피크 파장이 240㎚∼380㎚ 인 복수개의 자외선 발광 다이오드로 이루어지는 LED 유닛과, 그 LED 유닛을 구성하는 개개의 자외선 발광 다이오드의 발광 파워 및 온/오프를 제어하는 제어 수단을 구비하여 구성한다.

주변 노광, 광원 장치

Description

주변 노광용 광원 장치{LIGHT SOURCE DEVICE FOR PERIPHERAL EXPOSURE}

도 1 은, 종래의 자외선 광원 장치의 개략 구성도이다.

도 2 는, 본 발명 실시형태의 주변 노광용 광원 장치의 개략 구성도이다.

도 3 은, 주변 노광된 웨이퍼의 평면도이다.

도 4 는, 전기 회로의 실시형태 블록도이다.

도 5 는, UV-LED 유닛의 상세함을 나타내는 단면도이다.

도 6 은, 주변 노광·박리 후의 레지스트막의 단면을 나타내는 도면이다.

도 7 은, UV-LED 유닛에 대한 마스크 배치의 방법을 나타내는 설명도이다.

도 8 은, 도 7 의 마스크 배치 위치에 따른 상승 부분의 자외선 강도 분포를 나타내는 도면이다.

도 9 는, 본 발명 제 2 실시형태의 주변 노광용 광원 장치의 개략 구성도이다.

도 10 은, 광학계를 사용하지 않는 경우와 사용한 경우의 레지스트의 흘러내림 폭을 측정한 결과의 일례를 나타내는 도면이다.

부호의 설명

18 웨이퍼

20 포토 레지스트

22 회전 스테이지

24 마스크

26 UV-LED 유닛

28 전원부

56#1∼56#N UV-LED

56a, 56b UV-LED

60#1∼60#N 정전류 구동 회로

62 냉각 블록

66 기판

76 창

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2000-294884호 공보

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2002-303988호 공보

본 발명은, 반도체 제조 공정의 웨이퍼의 주변 노광에 사용하는 주변 노광용 광원 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 프로세스의 전처리 공정으로서, 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼표면에 포토 레지스트 (이하, 레지스트로 약칭한다) 를 코팅하는 공정이 있다. 이 공정에서는, 레지스트는 주변부를 포함한 웨이퍼의 전체면 상에 코팅되게 된다.

웨이퍼의 핸들링을 위해, 웨이퍼의 주변을 유지할 필요가 있는데, 웨이퍼의 주변부까지 레지스트가 코팅되어 있으면, 웨이퍼의 핸들링시에 레지스트가 벗겨져버리고, 파티클이 발생하여 수율의 저하를 초래하게 된다. 따라서, 파티클의 발생을 억제하기 위해, 사전에 웨이퍼 주변부를 노광하여, 웨이퍼 주변부의 불필요한 레지스트를 약액으로 현상하여 제거할 필요가 있다.

일반적으로, 웨이퍼의 주변 노광용에는, 도 1 에 나타내는 바와 같은 자외선 광원 장치 (이하, 광원 장치로 약칭한다) 가 사용되고 있다. 자외선을 발광하는 광원으로서, 수은과 불활성 가스가 봉입된 방전 램프 (2) 가 사용된다.

광원 장치는, 방전 램프 (2) 를 점등시키기 위한 전원부 (4) 와, 방전 램프 (2) 로부터 발광한 자외선을 집광하기 위한 타원 미러 (6) 와, 자외선을 조사, 차광하기 위한 셔터 (8) 와, 자외선의 광량을 기계적으로 조정하기 위한 스로틀 (10) 과, 광원 장치의 내부 온도를 컨트롤하기 위한 팬 (12) 등으로 구성된다.

전원부 (4) 는 일련의 제어를 실시하기 위한 제어 회로를 포함하고 있다. 타원 미러 (6) 에서 집광된 자외선은, 복수개의 광섬유로 구성되는 석영제 화이버 어레이 (14) 로 전송되고, 광학계 (16) 를 통과하여 거의 균일한 자외광으로 변환된다.

미리 레지스트 (20) 가 도포된 웨이퍼 (18) 는, 따로 형성된 구동부를 갖는 회전 스테이지 (22) 상에 배치되어, 소정의 속도로 회전된다. 균일화된 자외광은, 소정의 형상을 갖는 마스크 (24) 를 통하여, 회전하고 있는 웨이퍼 (18) 상의 레지스트 (20) 주변부 표면에 조사되어, 레지스트 (20) 의 주변 노광이 실시된다. 노광된 부분의 레지스트는, 약액에 의해 현상되어 웨이퍼 (18) 상으로부터 박리된다.

상기 서술한 바와 같은 광원 장치는, 반도체 제조 공정 중에서 24시간 연속적으로 사용된다. 그 때문에, 웨이퍼 1장당 드는 생산 비용을 저감시키고, 또한 양산 효율을 높이고 싶다는 요구가 많았다.

그런데, 광원 장치에 탑재되어 있는 방전 램프에는 수명이 있어, 정기적으로 교환하지 않을 수 없고, 그때마다 반도체 제조 라인 자체를 정지시켜, 약 1시간 정도 소비하여 방전 램프의 교환 작업을 실시할 필요가 있었다.

그 때문에, 장치가 정지하고 있는 사이에는 웨이퍼의 처리도 중단해버려, 양산 효율이 저하하고 있었다. 또한, 방전 램프를 점등시키기 위한 전원은 고전압을 갖고, 방전 램프를 상시 점등시켜 놓지 않으면 안되는 것이나, 램프의 발광 효율이 별로 좋지 않는 것도 있어, 결과적으로 대전력을 소비해버려, 런닝 코스트에 크게 영향을 주고 있었다.

또한, 양산 효율을 올리기 위해서는, 고에너지의 광을 조사하는 것이나, 웨이퍼 주변 상의 복수 지점을 동시에 처리하는 것을 생각할 수 있는데, 전자는 레지스트의 특성상, 열을 흡수하여 레지스트 내부의 질소 가스가 발포해버린다는 문제가 있어, 고에너지의 광을 조사할 수 없었다.

후자에 대해서는, 복수 대의 광원 장치와 복수 조의 석영 화이버 어레이가 필요해지기 때문에, 비용적인 문제나 점유 스페이스의 문제가 있어, 실용적이지 않다.

반도체 제조 장치를 소형화하려는 요구가 높아지고 있는 가운데, 광원 장치를 구성하는 부품에 있어서는, 광학적인 관계로부터 형상에 제약이 있어, 방전 램프를 사용한 광원 장치 자체의 소형화에는 한계가 있다. 또한, 광원 장치를 구성하는 부품 자체가 특유한 것으로서, 고가의 부품이 다수 사용되고 있다.

그 중에서도, 광원 장치 본체로부터 자외선을 전송하기 위한 석영제 화이버는 대단히 고가이며, 종래의 광원 장치에서는 필수적인 것이다. 또한, 방전 램프에는 수은이 봉입되어 있고, 사용이 끝난 방전 램프를 폐기하는 경우에는, 환경상 처리 방법이 제한되는 것도 문제시되고 있다. 이상과 같이, 방전 램프를 사용한 종래의 웨이퍼 주변 노광용 광원 장치는, 반도체 제조 공정 중에서 여러가지 문제를 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은, 반도체 제조 공정인 웨이퍼의 주변 노광에 있어서, 환경을 배려한 컴팩트하고 또한 양산 효율이 높은 주변 노광용 광원 장치를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

청구항 1 기재의 발명에 의하면, 반도체 제조 공정의 웨이퍼의 주변 노광에 사용하는 주변 노광용 광원 장치로서, 웨이퍼의 주변 표면에 근접하여 배치된 발광 피크 파장이 240㎚∼380㎚ 인 복수개의 자외선 발광 다이오드로 이루어지는 UV-LED 유닛과, 그 UV-LED 유닛을 구성하는 개개의 자외선 발광 다이오드의 발광 파워 및 온/오프를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 주변 노광용 광원 장치가 제공된다.

청구항 2 기재의 발명에 의하면, 청구항 1 기재의 발명에 있어서, 상기 UV-LED 유닛을 웨이퍼의 원주 방향으로 개략 등간격 이간하여 복수개 형성한 것을 특징으로 하는 주변 노광용 광원 장치가 제공된다.

청구항 3 기재의 발명에 의하면, 청구항 1 또는 2 기재의 발명에 있어서, 상기 UV-LED 유닛과 상기 웨이퍼의 사이에, 상기 UV-LED 유닛으로부터의 출사광의 상기 웨이퍼에 대한 수직 성분의 광을 증강하는 광학계를 배치한 것을 특징으로 하는 주변 노광용 광원 장치가 제공된다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 이하에 기재된 실시형태는, 본 발명의 기술적인 내용을 예시하는 것으로서, 본 발명은 이하의 내용에 특정되는 것이 아니다.

도 2 는 본 발명 실시형태의 주변 노광용 광원 장치의 개략 구성도이다. 주변 노광용 광원 장치는, 복수의 자외선 발광 다이오드 (UV-LED) 가 내장된 UV-LED 유닛 (26) 과, 제어 회로를 포함한 전원부 (28) 와, 탑재된 웨이퍼 (18) 를 회전시키기 위한 구동부를 갖는 회전 스테이지 (22) 로 구성된다. UV-LED 유닛 (26) 과 전원부 (28) 는 전기 케이블 (30) 로 접속되어 있다. 24 는 마스크이다.

도 3 은 주변 노광을 실시한 웨이퍼 (18) 의 평면도이다. UV-LED 유닛 (26) 으로부터 조사되는 자외선에 의해 웨이퍼 (18) 의 주변 부분이 노광되고, 약액에 의해 현상되어, 노광된 주변 부분의 레지스트 (20) 가 제거된다. 제거되는 레지스트 폭 (W) 은 2∼3㎜ 이다. 웨이퍼 (18) 의 주변 부분의 레지스트 (20) 를 제거하는 것은, 반도체 제조 프로세스의 다음 공정에서의 웨이퍼 (18) 의 핸들링 때문이다.

도 4 는 전기 회로의 구성예를 나타내는 블록도이다. AC 전원 인렛 (32) 으로부터 공급되는 상용 전원이, 라인 노이즈 필터 (34), 퓨즈 (36) 및 전원 스위치 (38) 를 통해 전원 블록 (40) 에 공급된다. 전원 블록 (40) 은 UV-LED 구동용 주전원 (42) 과, 제어 회로용 보조 전원 (44) 을 포함하고 있다.

제어 회로용 보조 전원 (44) 이 생성하는 직류 안정화 전압이, 제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 에 공급된다. 제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 에는, 통신용 커넥터 (48) 와, 외부 제어 입출력 커넥터 (50) 와, 프론트 패널 (52) 과, 알람 검출 회로 (54) 가 접속되어 있다.

UV-LED 구동 회로 블록 (58) 은, 복수의 정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 를 포함하고 있고, UV-LED 구동용 주전원 (42) 이 생성하는 직류 안정화된 전압이 이들의 정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 에 공급된다.

UV-LED 구동 회로 블록 (58) 에는, 제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 도 접속되고, 제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 에 의해 정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 의 구동이 제어된다.

UV-LED 유닛 (26) 은, 복수개의 UV-LED (56#1∼56#N) 를 포함하고 있고, 각 UV-LED (56#1∼56#N) 를 점등하기 위한 전원은, UV-LED 구동 회로 블록 (58) 에 배치되어 있는 정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 에서 공급된다.

UV-LED 유닛 (26) 은, 조사 강도 및 조사 면적에 따라 N개 (예를 들어 8개)의 UV-LED (56#1∼56#N) 가 바람직한 배열을 갖고 배치 구성된다.

제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 은, 마이크로 컴퓨터나 각종 메모리 (EEPROM 등) 를 구비하고 있고, 미리 기억하고 있는 프로그램을 실행함으로써, UV-LED (56#1∼56#N) 를 각각 개별로 조사 강도와 조사 타이밍이 제어 가능하고, UV-LED 유닛 (26) 으로서의 조사 분포의 제어가 가능하다.

제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 은, 상위 시스템 장치나 PLC (프로그래머블·논리·컨트롤러) 및 PC 와 외부 제어 입출력 커넥터 (50) 또는 통신용 커넥터 (48) 를 경유하여 접속되고, 외부 기기로부터의 기능 제어 및 RS232C 등의 통신이 가능하다.

제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 은, 알람 검출 회로 (54) 로부터 주어지는 신호에 의해, 안전성 및 보수성을 확보하는 것이 가능하다.

프론트 패널 (52) 에는 조작 신호 및 설정값을 입력하는 스위치와, 액정 패널 등의 표시기와, UV-LED (56#1∼56#N) 구동용의 설정값을 입력하는 볼륨 등이 배치되어 있고, UV-LED (56#1∼56#N) 에 대하여 개별로 조사 강도와 조사 타이밍 및 UV-LED 유닛 (26) 으로서의 조사 분포의 설정이 가능하다.

UV-LED 구동 회로 블록 (58) 에 배치된 정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 는, UV-LED (56#1∼56#N) 를 발광시키는 전류량을, 제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 으로부터 제어 신호로서 주어진 임의의 설정 전류값으로 유지하는 기능과, 동일하게 제어 회로 및 기억 회로 블록 (46) 으로부터 제어 신호로서 주어진 임의의 타이밍으로써, UV-LED (56#1∼56#N) 의 점등 및 소등을 가능하게 한다.

정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 는, 접속되는 UV-LED (56#1∼56#N) 의 점등 직후에 과도적으로 발생하는 돌입 전류를 억제하는 소프트 스타트 기능을 구비하고, UV-LED (56#1∼56#N) 에 대한 전기적 스트레스를 저감하여, 사용 시간에 대한 조사 강도 유지율의 향상에 기여하는 기능을 갖고 있다.

UV-LED 구동 회로 블록 (58) 에 배치하는 정전류 구동 회로 (60#1∼60#N) 의 설치 수 및 결선을 포함하는 구성은, UV-LED 유닛 (26) 에 배치되어 있는 UV-LED (56#1∼56#N) 의 결선 (애노드 커먼 결선, 캐소드 커먼 결선, 커먼을 가지지 않는 결선, 또는 이들 결선의 혼합 결선) 의 구성에 따라 결정된다.

도 5 는 UV-LED 유닛 (26) 의 상세함을 나타내는 단면도이다. UV-LED 유닛 (26) 의 케이싱은 개략 직육면체 형상이고, 알루미늄 등의 금속 또는 플라스틱 또는 세라믹 등의 절연물로 형성되어 있다.

애노드측 기판 (66) 상에, 예를 들어 발광 피크 파장 365㎚ 의 UV-LED (56a, 56b) 가 탑재되어 있다. 그러나, UV-LED (56a, 56b) 의 발광 피크 파장은 상기 서술한 값에 한정되는 것이 아니라, 발광 피크 파장이 240㎚∼380㎚ 인 UV-LED를 채용할 수 있다.

애노드측 기판 (66) 은 냉각 플레이트 (64) 상에 탑재되고, 냉각 플레이트 (64) 는 냉각 블록 (62) 상에 탑재되어 있다. 68 은 캐소드측 플레이트이고, 애노드측 기판 (66) 과 캐소드측 플레이트 (68) 는 절연 재료로 형성된 플레이트 (70) 로 절연되어 있다.

72a, 72b 는 애노드측 와이어, 74a, 74b 는 캐소드측 와이어이다. 창 (76) 은 예를 들어 석영 유리 등으로 형성되어 있고, 자외선을 투과 가능함과 함께 웨이퍼 처리시에 발생하는 레지스트의 승화물로부터 UV-LED (56a, 56b) 를 보호한다. 창 (76) 은 블록 (78) 으로 지지되어 있다.

냉각 블록 (62) 은, 자연 공냉, 강제 공냉, 또는 냉각 매체를 사용한 냉각 방법에 의해 냉각된다. 어느 쪽의 냉각 방법을 채용하는지는, UV-LED 유닛 (26) 내에 배치되는 UV-LED 의 수에 의해서 결정된다.

창 (76) 의 표면에는, 레지스트의 승화물에 의한 더러움 방지를 위해, 산화 티탄 박막이 코팅되어 있어도 된다. 이 산화 티탄 박막은 UV-LED (56a, 56b) 로부터 발광하는 자외선에 의해 광촉매 효과를 발휘한다.

또한, UV-LED 유닛 (26) 의 근방에 질소 등의 불활성 가스를 블로우할 수 있는 노즐을 형성하여, 조사 분위기에 기류의 흐름을 만들어, 더러움을 방지하는 방법을 취하는 것도 가능하다.

UV-LED (56a, 56b) 로부터 발광한 자외선은 창 (76) 을 투과하고, 소정의 형상을 갖는 마스크 (24 ; 도 2 참조) 를 통과한다. 그리고, 구동부를 갖는 회전 스테이지 (22) 상에 배치된 웨이퍼 (18) 표면의 레지스트 (20) 에 조사되어, 레지스트 (20) 의 주변 노광이 실행된다.

UV-LED (56a, 56b) 에서 발광되는 피크 파장 365㎚ 의 자외선은, 반도체의 주변 노광에 사용되는 수은을 사용한 방전 램프의 발광 스펙트럼 (i 선) 과 동일하고, 반도체 제조에서 사용되고 있는 i 선 레지스트로의 적용이 가능해진다.

또는, 그 밖의 발광 피크 파장을 갖는 질화물 반도체 발광 다이오드를 사용하면, 그 밖의 레지스트에 대해서도 대응이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

이상 설명한 것과 같이, 본 발명에 의하면, 현재 사용되어 있는 수은 방전 램프를 이용한 반도체 주변 노광용 광원 장치에 치환 가능한 광원의 제공이 가능하고, 주변 노광용 광원 장치 이외의 종래의 주변 설비가 그대로 사용이 가능하다.

실시예 1

웨이퍼의 주변 노광 공정에서는, 레지스트막의 제거 각도 (이하, 흘러내림 폭으로 칭한다) 가 중요시된다. 도 6 에 주변 노광 및 레지스트 박리 후의 레지스트막 (20) 의 단면 형상을 나타낸다.

80a 와 같이 웨이퍼 (18) 에 대하여 레지스트막 (20) 이 수직으로 제거되는 것이 바람직하지만, 자외선에 의해 노광된 부분이 약액에 의해 현상되기 때문에, 80b 와 같이 레지스트막 (20) 의 끊어짐에 의해 적지않게 흘러내리게 된다. 그 때문에, 레지스트막 (20) 표면에 조사되는 자외선의 분포가 중요해진다.

도 7 은 UV-LED 유닛 (26) 의 UV-LED (56#1∼56#6) 의 배열의 일례를 나타낸 것이다. 82 는 마스크이다. 이번 평가에 사용한 마스크 (82) 는 실제의 주변 노광에 사용되는 사이즈 (4×2.5×0.2㎜) 와 동일한 형상의 것을 사용하였다.

도 7a 는 마스크 (82) 의 개구 엣지를 c 의 위치에 배치하고, 도 7b 는 마스 크 (82) 의 개구 엣지를 UV-LED (56#1 및 56#4) 의 절반이 걸쳐지는 d 의 위치에 배치하였다.

이와 같이, 마스크 (82) 를 c 의 위치에 배치한 경우와, d 의 위치에 배치한 경우의 워크 디스턴스 0.5㎜ 에 있어서의, 도 7 중의 Y 방향의 자외선 강도를 0.1㎜ 간격으로 측정하였다.

측정에는 자외선 강도계 (우시오 전기 제조 UIT-101, UVD-365SD) 의 수광부에 직경 O.1mm 의 마스크를 부착한 것을 사용하고, 상승부의 자외선 강도 분포를 측정하였다. 그 결과를 도 8 에 나타낸다.

도 8 의 횡축은 수광부를 도 7 중의 Y 방향으로 이동시켰을 때의 거리를 나타내고, 0 은 도 7 중의 c 및 d 의 직하에 자외선 강도계의 수광부의 중심을 배치하였을 때의 위치이다. 마스크 (82) 의 차광부를 마이너스, 개구부를 플러스로 나타냈다. 또한, 종축은 자외선 강도의 최대값을 100 퍼센트로 한 경우의 상대 강도로서 나타냈다.

도 8 의 그래프로부터, 도 7b 에 나타내는 마스크 위치 d 쪽이 도 7a 에 나타내는 마스크 위치 c 에 비해, 자외선 강도의 상승이 급준하게 되어있는 것을 알 수 있다.

자외선 강도 분포의 상승 각도가 레지스트막의 흘러내림 폭에 크게 영향을 준다. 조사된 광의 각도가 커질수록, 흘러내림 폭은 커지고, 반대로 웨이퍼에 대하여 광의 각도가 수직에 가까워질수록 흘러내림 폭은 작아진다.

즉, 수직으로 들어오는 광의 성분을 가능한 한 레지스트막의 엣지 부분에 투 광시킬 필요가 있다. 따라서, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (82) 의 개구 엣지가 UV-LED (56#1 및 56#4) 와 중첩되는 d 의 위치에 마스크 (82) 를 배치하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 주변 노광용 광원 장치에 있어서, i선 레지스트를 사용하여 주변 노광을 실시하였다. 발광 중심 파장 365㎚ 의 자외선의 강도를 종래의 1000mW/㎠ 의 3배 (3000mW/㎠) 로 설정한 바, 레지스트의 발포가 없고, 종래의 광원 장치를 사용한 경우의 약 어느 정도의 시간에서 처리할 수 있는 것이 확인되었다.

이와 같이 자외선의 강도를 높게 할 수 있는 이유는, 발광 중심 파장 365㎚ 의 UV-LED 가 단일 파장 광원이고, 다른 파장 성분을 거의 포함하고 있지 않기 때문에, 피처리물 자체에 끼치는 열적인 영향을 저감 가능하기 때문이다.

실시예 2

중심 발광 파장 365㎚ 의 UV-LED 유닛 (26) 을 2개 웨이퍼 주변 상의 대면, 즉 원주 방향으로 180도 이간하여 배치하였다. 365㎚ 의 자외선의 강도를 종래와 동일하게 1000mW/㎠ 로 설정하여, 주변 노광을 실시하였다.

그 결과, 종래 웨이퍼를 1회전 (360도) 시켜야 했었던 바, 대략 반회전 (180도) 시킴으로써, 웨이퍼의 주변 노광을 완료할 수 있는 것이 확인되었다.

또한, UV-LED 유닛 (26) 을 웨이퍼 주변 상에 3개 이상 등간격으로 배치함으로써, 추가로 웨이퍼의 회전 각도를 작게 하는 것이 가능해지고, 처리 시간을 단축할 수 있다.

실시예 3

도 2 에 나타내는 주변 노광용 광원 장치를 대신하여 도 9 에 나타내는 바와 같은 주변 노광용 광원 장치로 웨이퍼 (18) 의 주변 노광을 실시하였다. 도 9 에 나타낸 주변 노광용 광원 장치는, UV-LED 유닛 (26) 과 마스크 (24) 의 사이에 UV-LED 유닛 (26) 으로부터의 출사광의 웨이퍼 (18) 에 대한 수직 성분의 광을 증강하는 광학계 (27) 를 배치한 것이다.

광학계 (27) 는 각 (angle) 로드 렌즈 (29) 와, 군 렌즈 (31) 를 포함하고 있다. UV-LED 유닛 (26) 의 UV-LED (56a, 56b) 는 각 로드 렌즈 (29) 의 횡단면 내에 배치된다. UV-LED (56a, 56b) 에서 출사된 자외선은 각 로드 렌즈 (29) 내에 입사되고, 일부의 자외선은 각 로드 렌즈 (29) 내에서 전체 반사를 하면서 각 로드 렌즈 (29) 를 출사하여, 군 렌즈 (31) 를 통과함으로써, 웨이퍼 (18) 에 대한 수직 성분의 자외선이 증강된다.

도 10 에 도 2 에 나타낸 주변 노광용 광원 장치로 웨이퍼 (18) 를 노광한 경우와, 도 9 에 나타낸 광학계 (27) 를 갖는 주변 노광용 광학 장치로 웨이퍼 (18) 를 노광한 경우의, 레지스트 (20) 의 흘러내림 폭을 측정한 결과의 일례를 나타낸다.

도 10 에서 횡축은 레지스트의 흘러내림 폭, 종축은 레지스트의 두께를 나타낸다. W1 는 광학계 (27) 를 갖는 도 9 에 나타낸 주변 노광용 광학 장치로 노광한 경우의 레지스트의 흘러내림 폭, W2 는 도 2 에 나타내는 주변 노광용 광학 장치로 노광한 경우의 레지스트의 흘러내림 폭을 각각 나타낸다.

복수 지점에서 레지스트의 흘러내림 폭을 측정한 바, 광학계 (27) 를 사용한 경우의 레지스트의 흘러내림 폭은 약 50∼100㎛, 광학계 (27) 를 갖지 않는 도 2 에 나타낸 주변 노광용 광학 장치로 노광한 경우의 레지스트의 흘러내림 폭은 약 150∼200㎛ 였다.

이상의 결과로부터, 복수의 렌즈로 이루어지는 광학계를 사용하여, 웨이퍼 (18) 에 대하여 조사하는 자외선의 각도를 더욱 수직에 가깝도록 함으로써, 레지스트 (20) 의 흘러내림 폭을 최소로 억제하는 것이 가능해진다.

본원 발명은, 반도체 주변 노광용 광원 장치의 광원에 자외선 발광 다이오드 (UV-LED) 를 사용하고, 또한 웨이퍼 표면에 근접시켜 배치함으로써, 종래의 광원 장치에 비해 이하에 열거하는 여러가지 이점을 갖고 있다.

(1) 제어 수단에 의해 자외선 발광 다이오드의 발광 파워 및 온/오프를 개별로 제어할 수 있기 때문에, UV-LED 유닛으로서의 발광 파워의 균일화가 용이함과 함께, 필요에 따라 발광 파워를 UV-LED 마다 상이하게 하는 것도 가능하다.

(2) 수은을 사용하지 않기 때문에, 환경 부하를 저감할 수 있다.

(3) UV-LED 자체의 수명이 길기 때문에, LED 유닛을 교환하지 않고 광원 장치의 장기간 사용이 가능해진다.

(4) 점등시의 전력 저감화에 부가하여, 순간적인 온/오프가 가능하기 때문에, 소비 전력을 대폭 저감할 수 있다.

(5) 실점등 시간을 저감할 수 있고, UV-LED 의 사용 시간을 장기화할 수 있 기 때문에, 러닝 코스트를 대폭 저감할 수 있다.

(6) LED 는 순간적인 점등이 가능하기 때문에, 광원 장치로서의 점등 시간이 불필요해진다.

(7) 열선을 포함하지 않기 때문에, 피조사물에 대한 데미지를 저감할 수 있다.

(8) 석영 화이버나, 차광, 광량 조정을 위한 기계적인 구조물 등이 필요없어 장치의 컴팩트화를 도모할 수 있다.

(9) 청구항 2 기재의 발명에 의하면, 복수개의 UV-LED 유닛을 웨이퍼의 주변에 원주 방향으로 개략 등간격 배치함으로써, 스루풋을 향상할 수 있다.

(10) 청구항 3 기재의 발명에 의하면, UV-LED 유닛과 웨이퍼의 사이에, UV-LED 유닛으로부터의 출사광의 웨이퍼에 대한 수직 성분의 광을 증강하는 광학계를 배치함으로써, 노광시의 레지스트의 흘러내림 폭을 최소로 억제할 수 있다.

Claims

반도체 제조 공정의 웨이퍼의 주변 노광에 사용하는 주변 노광용 광원 장치로서,

웨이퍼의 주변 표면에 근접하여 배치된 발광 피크 파장이 240㎚∼380㎚ 인 복수개의 자외선 발광 다이오드로 이루어지는 UV-LED 유닛; 및

상기 UV-LED 유닛을 구성하는 상기 개개의 자외선 발광 다이오드의 발광 파워 및 온/오프를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 주변 노광용 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 UV-LED 유닛을 상기 웨이퍼의 원주 방향으로 개략 등간격 이간하여 복수개 형성한 것을 특징으로 하는 주변 노광용 광원 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 UV-LED 유닛과 상기 웨이퍼의 사이에, 상기 UV-LED 유닛으로부터의 출사광의 상기 웨이퍼에 대한 수직 성분의 광을 증강하는 광학계를 배치한 것을 특징으로 하는 주변 노광용 광원 장치.