KR20120097104A - 자외선 세정 장치 및 이를 이용한 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

자외선 세정 장치는 하우징 및 하우징을 덮는 챔버 커버를 포함하며, 챔버 커버에서 자외선을 조사하고 하우징의 내부에 위치한 포토마스크가 형성된 기판 표면의 잔류 유기물을 제거하는 공정이 수행되는 공정 챔버를 포함한다. 기판을 안착시키는 웨이퍼 척을 포함한다. 기판의 상면으로 세정 가스를 분사시키기 위한 분사 노즐을 포함한다. 챔버 커버의 내부에서 기판의 상면으로 자외선을 조사하는 자외선 램프들을 포함한다. 자외선 램프들의 하부에 위치하여 자외선 램프들로부터 발산되는 자외선이 포토마스크 상으로 조사되지 않도록 반사시키는 반사판을 포함한다. 자외선 세정 장치를 사용하여 포토마스크의 세정을 효율적으로 수행하면서도 원치 않는 영역으로의 UV 조사로 인한 포토마스크의 성능 저하를 방지할 수 있다.

Description

자외선 세정 장치 및 이를 이용한 세정 방법{Cleaning apparatus using ultraviolet rays and method for cleaning using the same}
본 발명은 자외선 세정 장치 및 이를 이용한 세정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토마스크가 형성된 기판의 잔류 유기물을 세정하기 위한 자외선을 이용한 세정 장치 및 이를 이용한 세정 방법에 관한 것이다.
노광 설비에 사용되는 포토마스크의 세정 공정으로는 세정 용제를 건조시키는 건조 공정이나 진공 장치가 필요없고, 제품의 손상이 적은 자외선 세정 방법이 널리 사용되고 있다. 자외선 세정은 파장이 짧은 자외선을 이용하여 세정 표면의 분자결합을 절단시킨다. 또한, 공기 중의 산소를 활성산소로 변환시켜 표면에 OH, COOH, COH와 같은 친수성 라디칼이 생성되어 포토레지스트 표면을 활성화시킬 수 있다.
종래의 포토마스크의 세정을 위한 자외선 세정 장치에서는 세정 장치 내부의 자외선 램프에서 포토마스크의 전면으로 자외선을 조사시키는 구조로 형성되어 있어, 자외선에 노출된 전체 표면을 활성화한 후 세정액 분사에 의해 유기물질을 제거하고 있다. 하지만, 종래와 같이 자외선 램프가 자외선을 전면으로 조사할 경우에는 상기 자외선이 불필요한 샷(shot) 영역도 활성화시켜 패턴의 직경(critical dimension; CD)을 변화시키거나, 웨이퍼의 에지 부위에서 광학밀도(optical density); OD)의 차이에 의한 샷 에지(shot edge) 불량을 발생시키고 있으며, 자외선 잔사 결함을 유발하는 문제도 발생하고 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 목적은 포토마스크가 형성된 기판의 세정 공정시 자외선을 선택적으로 조사하면서 잔류 유기물을 제거할 수 있는 자외선 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 자외선 세정 장치를 사용하여 포토마스크가 형성된 기판을 세정하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 따른 자외선 세정 장치는, 하우징 및 상기 하우징을 덮는 챔버 커버를 포함하며, 상기 챔버 커버의 내부에 자외선을 조사하고 상기 하우징의 내부에 위치한 포토마스크가 형성된 기판 표면의 잔류 유기물을 제거하는 세정 공정이 수행되는 공정 챔버를 포함한다. 상기 하우징 내부에 위치하여 상기 기판을 안착시키는 웨이퍼 척을 포함한다. 상기 웨이퍼 척의 상측에 연결되어 상기 기판의 상면으로 세정 가스를 분사시키기 위한 분사 노즐을 포함한다. 상기 챔버 커버의 내부에 위치하여 상기 기판의 상면으로 자외선을 조사하는 자외선 램프들을 포함한다. 상기 자외선 램프들의 하부에 위치하여 상기 자외선 램프들로부터 발산되는 자외선이 상기 포토마스크 상으로 조사되지 않도록 반사시키는 반사판을 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판은 기울기가 반대인 복수 개의 반사 평판들이 직면으로 연결되어 상기 자외선 램프들로부터의 광을 외측으로 발산시키는 형태를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판은 상기 자외선 램프들의 면적보다 작은 면적을 가지며, 상기 기판의 상기 패턴 영역과 대응되도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 자외선 램프들 사이의 공간에 배치되어 발산되는 광을 상기 기판의 상면을 향해 반사시키기 위한 반사거울과, 상기 자외선 램프들의 후면에 배치되어 상기 자외선 램프들의 온도를 낮추기 위한 냉각라인 및 상기 자외선 램프들의 전면에 배치되어 발산되는 광을 통과시키는 석영 윈도우를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판과 동일선상의 가장자리에 이웃한 반사판과 반대되는 기울기를 갖는 보조 반사판을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판의 측부에 연결되며, 상기 반사판을 좌우로 이동시키는 수평이동수단을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판은 평판 형상을 가지고, 상면에 상기 자외선 램프들로부터 발산되는 자외선을 차단시키는 차단면을 가질 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 실시예들에 따른 자외선 세정 방법은, 공정 챔버에 세정 공정이 수행될 포토마스크가 형성된 기판을 로딩한다. 상기 공정 챔버의 자외선 램프들 하부에 상기 포토마스크가 형성된 패턴 영역과 대응되도록 반사판을 배치시킨다. 상기 기판의 포토마스크 주변의 잔류 유기물이 존재하는 표면 활성화를 위하여 상기 자외선 램프들을 작동한다. 상기 자외선 램프들을 끈다. 상기 기판 상에 처리유체를 공급하여 세정한다. 상기 세정에 사용된 처리유체의 주입을 차단한 후 상기 기판을 상기 공정 챔버로부터 언로딩한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판을 배치시킨 후에, 상기 반사판과 동일선상의 가장자리에 보조 반사판을 추가로 배치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사판은 기울기가 반대인 복수 개의 반사 평판들이 직면으로 연결되어 상기 자외선 램프들로부터의 광을 외측으로 발산시키는 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 세정 장치는 자외선 램프들의 하부에 이동가능한 반사판 또는 차단판을 설치함으로써, 상기 반사판과 차단판을 조절하여 UV를 포토마스크 주변의 접착제 잔류 유기물이 존재하는 세정 영역에만 조사시켜 표면을 활성화시킨 후 세정액을 통한 세정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 포토마스크의 세정을 효율적으로 수행하면서도 원치 않는 영역으로의 UV 조사로 인한 포토마스크 패턴의 직경 변화, 광학밀도 차이로 인한 웨이퍼의 샷 에지 영역의 불량 및 UV 잔사 결함 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 포토마스크의 성능 저하를 방지하여 웨이퍼의 불량 발생도 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 자외선 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반사판 및 보조 반사판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자외선 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 자외선 세정 장치를 이용하는 자외선 세정 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 대상체, 기판, 각 층(막), 영역, 전극 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 대상체나 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 자외선 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 본 발명의 실시예들에 따른 자외선 세정 장치는 기판 상에 형성된 포토마스크 주변의 접착제가 잔류된 표면에만 자외선을 선택적으로 조사하여, 상기 자외선에 의해 표면 활성화된 유기물을 효율적으로 제거할 수 있는 자외선 세정 장치이다. 도 2는 도 1에 도시된 반사판 및 보조 반사판을 설명하기 위한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자외선 세정 장치(100)는 반도체 기판(이하, '웨이퍼'라 한다)(W)의 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 하우징(104)과 상기 하우징(104)을 덮는 챔버 커버(106)를 포함하는 공정 챔버(110), 하우징(104) 내에 위치되어 포토마스크(M)가 형성된 웨이퍼(W)를 안착시켜 회전하기 위한 웨이퍼 척(wafer chuck, 120), 웨이퍼 척(120)의 상측에 연결되어 웨이퍼(W)의 상면으로 처리유체를 분사시키기 위한 분사 노즐(130), 챔버 커버(106)의 내부에 위치되어 웨이퍼(W)의 상면으로 자외선을 조사할 수 있는 자외선 램프들(140), 자외선 램프들(140)과 일정한 거리로 이격되게 배치되어 있어, 자외선을 웨이퍼(W)의 패턴 형성부위로 조사되지 않도록 반사시키는 반사판(150) 및 반사판(150)의 측부에 연결되어 반사판(150)을 수평이동시키는 수평이동수단(160)을 포함한다.
또한, 자외선 세정 장치(100)의 챔버 커버(106)는 자외선 램프들(140) 사이의 공간에 배치되어 발산되는 광을 웨이퍼(W)를 향해 반사시키기 위한 반사거울(142), 자외선 램프들(140)의 후면에 배치되어 자외선 램프들(140)의 온도를 낮추기 위한 냉각라인(144) 및 자외선 램프들(140)의 전면에 배치되어 자외선을 기판(102)의 상면으로 통과시키는 석영 윈도우(146)를 더 포함한다.
공정 챔버(110)는 하우징(104)과, 하우징(104)을 덮는 챔버 커버(106)를 포함한다.
하우징(104)은 내부에 웨이퍼(W) 표면에 잔류하는 접착제 잔류 유기물(R)을 광분해시키고, 분해된 유기물질을 제거하기 위한 세정 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 상기 공간에는 분사 노즐(130)을 통하여 세정용 처리유체가 유입된다. 또한, 하우징(104)은 포토마스크(M)가 형성된 웨이퍼(W)의 패턴 영역을 UV 조사 없이 세정하는 공정이 수행되는 공간도 제공한다. 이 경우, 웨이퍼(W) 상에 형성되어 세정되는 포토마스크(M)는 차광막 상에 감광성을 갖는 레지스트가 도포되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 포토마스크(M)는 크롬, 산화크롬, 실리콘, 몰리브덴 실리사이드 등이 사용된 차광막 상에 포토레지스트 패턴이 적층되어 형성될 수 있다.
하우징(104)은 상부가 개방된 원통 형상 또는 직사각형 형상을 가진다. 하우징(104)의 개방된 상부는 세정 공정시 웨이퍼(W)의 출입이 이루어지는 기판 출입구로 사용된다.
웨이퍼 척(120)은 세정 공정시 하우징(104) 내부에서 웨이퍼(W)를 안착시켜 지지한다. 웨이퍼 척(120)은 안착된 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 웨이퍼 척(120)은 스핀헤드(spin head, 122) 및 회전축(124)을 포함한다. 스핀헤드(122)는 하우징(104) 내부에서 회전가능하도록 설치된다. 회전축(124)은 스핀헤드(122)를 회전시키기 위하여, 상단은 스핀헤드(122)의 하부 중앙에 결합되고, 하단은 구동부재(126)에 결합된다. 스핀헤드(122)의 상부에는 웨이퍼(W)를 웨이퍼 척(120) 상으로 로딩(loading)하거나 언로딩(unloading)시키는 리프트 핀들(도시되지 않음)이 설치되어 있다. 상기 리프트 핀들은 스핀헤드(122)의 상부면 가장자리를 따라 수직 방향으로 배치되어 있다. 상기 리프트 핀들은 세정 공정 수행시 웨이퍼(W) 가장자리 일부를 척킹(chucking)하여 스핀헤드(122) 상에 웨이퍼(W)를 고정시킨다. 스핀헤드(122)의 저면에는 웨이퍼 척(120) 상에 지지되는 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(도시되지 않음)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 히터로는 램프 방식의 히터 또는 열선 방식의 히터가 이용될 수 있다.
분사 노즐(130)은 세정 공정시 스핀헤드(122)에 놓여진 웨이퍼(W)의 상면으로 처리유체를 분사한다. 처리유체는 웨이퍼(W) 표면에 잔류하는 이물질의 제거를 위한 세정액, 웨이퍼(W) 표면에 잔류하는 세정액을 제거하기 위한 린스액, 웨이퍼(W) 표면을 건조하기 위한 건조 가스 및 세정액과 린스액을 이송시켜 웨이퍼(W) 표면에 기체 상태로 분사시키기 위한 캐리어 가스를 포함한다. 이러한 처리유체들을 분사하기 위해 분사 노즐(130)은 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 세정액을 분사하는 세정노즐, 린스액을 분사하는 린스노즐, 건조 가스를 분사하는 건조노즐 및 캐리어 가스를 분사하는 이송노즐을 각각 구비할 수 있다.
여기서, 제1 및 제 2 약액은 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하는 유기물질을 제거하기 위한 처리액이고, 린스액은 웨이퍼(W) 표면에 잔류하는 세정액을 제거하기 위한 처리액이다. 그리고, 건조 가스는 웨이퍼(W) 표면을 건조하기 위한 가스이며, 캐리어 가스는 세정액 및 린스액을 이송시켜 웨이퍼(W)의 표면에 기체 상태로 분사시키기 위한 가스이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 약액으로 황산이 사용되고, 상기 제2 약액으로 과산화수소수가 사용되어 황산과 과산화수소수가 혼합한 SPM(Sulfuric Peroxide Mixture) 약액이 세정액으로서 사용된다. 상기 린스액으로는 순수(DIW)가 사용되고, 캐리어 가스로는 질소(N2) 가스가 사용된다.
분사 노즐(130)에는 이송암(transfer arm)(도시되지 않음)이 연결되어 있어 세정 공정시 노즐의 위치를 조절한다. 예컨대, 상기 이송암은 웨이퍼(W)의 세정이 수행되기 전에, 하우징(110) 외부에서 대기하는 분사 노즐(130)을 이동시켜 처리유체를 분사하기 위한 위치에 위치시킨다. 또한, 분사 노즐(130)이 처리유체를 분사하는 경우에 분사 노즐(130)을 회전운동 및 좌우 이동시켜 웨이퍼(W)의 상면 전반에 고르게 처리유체를 분사시킨다.
챔버 커버(106)는 하우징(104) 상부에 위치하며, 저면이 투명한 석영 윈도우(146)로 이루어져 있어, 자외선 램프들(140)로부터 발산되는 자외선은 석영 윈도우(146)를 통과하여 상기 포토마스크(M)가 형성된 웨이퍼(W)의 상면으로 제공될 수 있다.
자외선 램프들(140)은 챔버 커버(106)의 내부에 배치되며, 웨이퍼 척(120)의 상부에서 자외선을 발생시켜 세정 공정시 웨이퍼(W)의 상면으로 자외선을 조사한다. 자외선 램프들(140)의 전면에 대응되는 챔버 커버(106)의 하부면은 석영 윈도우(146)로 이루어져 있어, 자외선을 웨이퍼(W)의 전면으로 제공할 수 있다.
자외선 램프들(140)의 사이에는 자외선 램프들(140)로부터 발산되는 자외선을 웨이퍼 척(120)의 상면으로만 향하도록 반사시키는 반사거울(142)이 연결되어 있다. 반사거울(142)은 자외선 램프들(140) 양측에 자외선 램프(140)를 중심으로 외측으로 갈수록 경사가 작아지는 직사각형 형상으로 형성되며, 각각의 반사거울(142)은 직면으로 이어져 형성되어 있어, 자외선 램프들(140)에서 나오는 광을 웨이퍼(W)가 놓여져 있는 하부로 반사시키게 된다. 반사거울(142)은 반사가 잘 되도록 표면 가공 후 반사막이 코팅된 것을 사용한다.
자외선 램프들(140)의 후면에는 자외선 램프들(140)의 온도를 낮추기 위한 냉각라인(144)이 부착되어 있다. 냉각라인(144)은 냉각수 주입구 및 냉각수 배출구를 가지고 자외선 램프들(140)의 전면에 고르게 분포되어 있어, 냉각수가 자외선 램프들(140)의 전면으로 균일하게 흐른다.
챔버 커버(106)의 측면에는 퍼지가스 주입구(148) 및 퍼지가스 방출구(149)가 형성되어 있다. 퍼지가스 주입구(148) 및 퍼지가스 방출구(149)를 통해 퍼지 가스를 주입함으로써, 자외선 램프들(140)의 내부에 먼지 등의 입자들에 의해 자외선의 발산이 균일하지 않은 것을 방지할 수 있다.
반사판(150)은 자외선 램프들(140)의 하부에 석영 윈도우(146)의 내면 상에 형성되며, 자외선 램프들(140)의 형상을 따라 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 다른 예로서, 반사판(150)은 자외선 램프들(140) 하부에 석영 윈도우(146)의 외측에 부착되도록 형성될 수도 있다.
반사판(150)은 자외선 램프들(140)의 하부에 자외선 램프들(140)의 면적보다 작은 면적을 갖도록 형성되며, 포토마스크(M)가 형성된 웨이퍼(W)의 패턴 영역과 대응되도록 형성된다. 이에 따라, 반사판(150)은 자외선 램프들(140)로부터 웨이퍼(W)의 상기 패턴 영역으로 조사되는 자외선광을 반사시킬 수 있다.
반사판(150)은 반사판(150)에 의해 반사되는 광이 외측으로 퍼지도록 자외선 램프(140)를 중심으로 외측으로 갈수록 경사가 점차적으로 작아지는 반사면을 가진다. 상기 반사면은 거울이 부착되어 있거나, 반사가 잘 되도록 은과 같은 광반사 소재가 코팅되어 있다.
반사판(150)은 자외선 램프들(140)의 하부에 기울기가 반대인 반사 평판들이 직면으로 연결되어 자외선 램프들(140)로부터의 광을 외측으로 발산시키는 형태로 형성된다. 이로써, 자외선 램프들(140)로부터 아래로 수직하게 발산되는 광이 상기 반대의 기울기에 의해 외측으로 반사되고, 반사거울(146)에 의해 더욱 외측으로 반사된 후 반사판(150)이 없는 영역에서 웨이퍼(W)가 로딩된 하부로 광이 발산하는 형태가 된다.
반사판(150)과 동일선상의 가장자리에는 반사판(150)과 반대되는 기울기를 가진 보조 반사판(152)이 더 포함된다. 보조 반사판(152)도 석영 윈도우(146)의 내면 상에 형성되며, 자외선 램프들(140)의 가장자리 형상을 따라 내부가 빈 직사각형 형상을 가진다. 보조 반사판(152)은 반사거울(146)의 가장자리보다 외측으로 발산되는 광을 내측으로 반사시키는 형태로 형성된다.
반사판(150)은 웨이퍼(W)의 상기 패턴 영역으로 조사되는 자외선을 반사시키고, 보조 반사판(152)이 웨이퍼(W)의 가장자리 영역으로 향하는 자외선을 반사시킴으로써, 웨이퍼(W)의 패턴 주변의 접착제 잔류 유기물(R)을 제거하는 세정 영역에만 집중적으로 자외선을 이용하여 표면 활성화시킬 수 있으며, 상기 패턴 영역으로의 자외선 조사에 의한 포토마스크(M)의 패턴 직경 변화, 광학밀도 차이로 인한 웨이퍼의 샷 에지 영역의 불량 및 UV 잔사 결함 발생 문제를 방지할 수 있다.
반사판(150) 및 보조 반사판(152)의 일측에는 수평이동이 가능한 수평이동수단(160)이 연결되어 있어 세정 공정시 반사판(150)을 자외선 램프들(140) 하부에 위치시킬 수 있다. 수평이동수단(160)은 반사판(150)의 저면의 일면 또는 전면에 부착되는 고정판(162) 및 수평이동실린더(164)를 포함한다. 수평이동실린더(164)는 고정판(162)을 수평이동시키기 위하여, 고정판(162)의 일단에 연결되어 있다. 즉, 수평이동수단(160)은 반사판(150) 및 보조 반사판(152)을 수평이동시킴으로써 세정 공정시 웨이퍼(W)의 패턴 영역 상부로는 자외선이 제공되지 않도록 차단시킬 수 있다. 예컨대, 수평이동수단(160)은 웨이퍼(W)가 로딩되기 이전에는 공정 챔버(110) 외부에서 반사판(150) 및 보조 반사판(152)을 대기시키고, 웨이퍼(W)의 포토마스크(M) 주변의 표면을 활성화를 위하여 자외선을 사용하기 전에, 공정 챔버(110) 외부에서 대기하는 반사판(150) 및 보조 반사판(152)을 이동시켜 웨이퍼(W)의 패턴 영역 상부에 위치시킨다.
상술한 구성을 갖는 자외선 세정 장치(100)는 자외선 램프들(140)의 전면에 이동가능한 반사판(150)을 설치함으로써, 자외선을 기판의 패턴 주변의 접착제 등의 잔류 유기물(R)이 존재하는 세정 영역에만 조사시킬 수 있어 세정액 분사 이전의 전처리 과정으로서 선택적인 표면 활성화를 수행할 수 있다. 따라서, 포토마스크(M) 주변의 잔류 유기물(R)의 세정 공정시 원치 않은 영역으로의 UV 광 조사로 인한 포토마스크(M)의 패턴 변화 및 광학밀도 차이로 인한 불량 발생을 방지할 수 있으므로 기판 상의 포토마스크 제조 공정에서의 세정 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자외선 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 도 3에 있어서, 자외선 조사를 이용한 세정 장치(200)는 반사판 및 보조 반사판 대신에 차단판(250) 및 보조 차단판(252)을 구비한다는 점을 제외하면, 도 1을 참조하여 설명한 자외선 세정 장치(100)와 실질적으로 유사한 구성을 가진다.
도 3을 참조하면, 자외선 세정 장치(200)는 하우징(204), 챔버 커버(206), 공정 챔버(210), 웨이퍼 척(220), 분사 노즐(230), 자외선 램프들(240), 반사거울(242), 냉각라인(244), 석영 윈도우(246) 및 수평이동수단(260)을 구비한다.
이러한 자외선 세정 장치(200)에 있어서, 석영 윈도우(246)의 내부에 자외선 램프들(240)의 전면에서 자외선이 웨이퍼(W)의 세정 공정시 패턴 영역으로 조사되는 것을 차단시키는 차단면을 가지는 차단판(250) 및 보조 차단판(252)이 구비된다. 차단판(250)은 자외선 램프들(240)의 하부에 석영 윈도우(246)의 내면 상에 형성되며, 자외선 램프들(240)의 형상을 따라 긴 직사각형의 평판 형상을 가진다.
다른 예로서, 차단판(250)은 자외선 램프들(240)의 하부에 석영 윈도우(246)의 외측에 구비될 수도 있다.
차단판(250)은 자외선 램프들(240)의 면적보다 작은 면적을 갖도록 형성되며, 포토마스크(M)가 형성된 웨이퍼(W)의 패턴 영역과 정확히 대응되도록 배치된다. 차단판(250)은 반사판(150)과 달리, 평판 형상을 가지며, 상면에 광차단 소재를 코팅시켜 형성된다. 이에 따라, 차단판(250)은 자외선 램프들(240)로부터 웨이퍼(W)의 상기 패턴 영역으로 조사되는 자외선광을 차단시킬 수 있다.
다만, 차단판(250)을 사용한 경우는 웨이퍼(W)의 상기 패턴 영역으로 조사되는 자외선은 완전히 차단되고, 웨이퍼(W)의 패턴 주변의 세정 영역 상부의 자외선 램프들(240)만 노출되어 자외선이 조사됨으로써, 반사판(150)을 사용한 경우에 비해 조사되는 광의 세기가 다소 감소될 수 있다. 그러나, 차단판(250)을 사용한 경우에도 웨이퍼(W)의 패턴 주변의 잔류 유기물(R)의 분자 결합을 절단하는 동안 포토마스크(M)의 표면을 손상시키는 것을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
차단판(250)과 동일선상의 가장자리에는 차단판(250)과 반대되는 기울기를 가진 보조 차단판(252)이 더 포함된다. 보조 차단판(252)도 석영 윈도우(246)의 내면 상에 형성되며, 자외선 램프들(240)의 가장자리 형상을 따라 내부가 빈 직사각형 형상의 평판으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 차단판(250)과 보조 반사판(152)을 함께 배치시켜 자외선 조사 영역을 한정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 보조 차단판(252)과 반사판(150)을 함께 배치시켜 자외선 조사 영역을 한정할 수도 있다.
차단판(250) 및 보조 차단판(252)에는 수평이동수단(260)이 연결되어 있어 세정 공정시 차단판(250) 및 보조 차단판(252)의 위치를 조절한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 패턴 주변의 잔류 유기물(R)을 세정할 경우에, 차단판(250) 및 보조 차단판(252)에 의해 웨이퍼(W)의 패턴 영역으로는 자외선이 완전히 차단함으로써, 포토마스크(M) 주변의 표면을 활성화시키는 동안 원치 않은 영역으로의 UV 광으로 인한 포토마스크(M)의 패턴 변화 및 광학밀도 차이로 인한 불량 발생을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 1에 도시된 자외선 세정 장치(100)를 사용하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 포토마스트(M) 주변의 잔류 유기물(R)을 제거하는 자외선을 이용한 세정 방법에 대해 설명한다.
도 4는 도 1에 도시된 자외선 세정 장치를 이용하는 자외선 세정 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 공정 챔버(110) 내로 세정 공정이 수행될 포토마스크(M)가 형성된 웨이퍼(W)를 로딩시킨다(단계 S110). 웨이퍼(W)는 공정 챔버(110)의 하우징(104) 내에 배치된 웨이퍼 척(120) 상에 위치한다. 포토마스크(M)는 크롬막 상에 포토레지스트 패턴을 증착하여 형성할 수 있다.
공정 챔버(110)의 자외선 램프들(140) 하부에 웨이퍼(W)의 포토마스크(M)가 형성된 패턴 영역과 대응되도록 반사판(150)을 배치시킨다(단계 S120). 반사판(150)은 웨이퍼(W)의 포토마스크(M)가 형성된 패턴 영역으로 자외선이 조사되지 않도록 반사시키는 역할을 한다. 반사판(150)은 수평이동수단(160)에 의해 공정 챔버(110) 외부에 대기하고 있다가 내부로 이동되어 배치되며, 기울기가 반대인 반사 평판들이 직면으로 연결되어 자외선 램프들(140)로부터의 광을 외측으로 발산시키는 형태를 가진다. 이때, 반사판(150)과 동일선상의 가장자리에는 이웃한 반사판(150)과 반대되는 기울기를 갖는 보조 반사판(152)도 배치되어, 최외측으로 반사된 광을 내측으로 반사시킬 수 있다.
웨이퍼(W)의 잔류 유기물(R)이 존재하는 표면 활성화를 위하여 자외선 램프들(140)을 작동시킨다(단계 S130). 예를 들면, 자외선 램프(140)로는 저압 수은램프를 사용하며, 193nm의 파장 영역에서 정점을 이루는 것을 사용한다. 자외선 램프들(140)로부터 자외선을 조사하는 동안 퍼지가스 주입구(148)를 통해 퍼지 가스로 질소 가스가 주입된다. 상기 자외선은 반사판(150)과 보조 반사판(152)에 의해 웨이퍼(W)의 잔류 유기물(R)이 존재하는 세정 영역으로만 집중되도록 조사된다. 자외선 램프들(140)이 작동되는 동안에, 자외선 램프들(140)로부터 발산되는 UV에 의해 세정 영역의 잔류 유기물(R)의 분자 결합이 절단된다.
자외선 램프들(140)을 끄고(단계 S140), 공정 챔버(110) 내부의 웨이퍼(W) 상에 세정액 및 캐리어 가스를 포함한 처리유체를 공급하여 세정 공정을 수행한다(단계 S150). 상기 세정 공정시 웨이퍼(W)의 상부에 분사노즐(130)을 위치시키고, 분사노즐(130)을 통해 상기 처리유체를 고르게 분사시킬 수 있다. 상기 세정액으로는 웨이퍼(W) 표면에 잔류하는 유기물(R)을 제거하기 위하여 황산과 과산화수소수가 혼합한 SPM(Sulfuric Peroxide Mixture) 약액이 사용되고, 상기 캐리어 가스로는 질소(N2) 가스가 사용된다.
상기 세정 공정을 통해 상기 자외선 조사에 의해 상기 분자 결합이 절단된 유기물을 제거할 수 있다. 또한, 포토마스크(M)의 상면도 UV 조사에 의한 결함 없이 세정할 수 있다.
이후에, 상기 세정 공정에 사용된 상기 처리유체의 주입을 차단하고(단계 S160), 공정 챔버(110) 내부의 세정 가스 및 반응 생성물을 펌핑하여 진공 상태로 형성한 후, 세정 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 공정 챔버(110)로부터 언로딩한다(단계 S170).
상술한 바와 같이, 상기 자외선 램프들의 하부에 이동가능한 반사판을 위치시킨 후 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선이 포토마스크가 형성된 주변의 표면을 활성화시켜 잔류 유기물의 분자결합을 절단하고, 상기 분자결합이 절단된 유기물은 세정액에 의해 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면, 자외선 세정 장치는 자외선 램프들의 하부에 이동가능한 반사판 또는 차단판을 설치함으로써, 상기 반사판과 차단판을 조절하여 UV를 포토마스크 주변의 접착제 잔류 유기물이 존재하는 세정 영역에만 조사시켜 표면을 활성화시킨 후 세정액을 통한 세정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 포토마스크의 세정을 효율적으로 수행하면서도 원치 않는 영역으로의 UV 조사로 인한 포토마스크 패턴의 직경 변화, 광학밀도 차이로 인한 웨이퍼의 샷 에지 영역의 불량 및 UV 잔사 결함 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 포토마스크의 성능 저하를 방지하여 웨이퍼의 불량 발생도 크게 감소시킬 수 있다.
100, 200 : 자외선 세정 장치 104, 204: 하우징
106, 206: 챔버 커버 110, 210: 공정 챔버
120, 220: 웨이퍼 척 122, 222: 스핀헤드
124, 224: 회전축 130, 230: 분사 노즐
140, 240: 자외선 램프들 142, 242: 반사거울
144, 244: 냉각라인 146, 246: 석영 윈도우
150: 반사판 152: 보조 반사판
160: 수평이동수단 162: 고정판
164: 수평이동실린더 250: 차단판
252: 보조 차단판 W: 웨이퍼

Claims (10)

  1. 하우징 및 상기 하우징을 덮는 챔버 커버를 포함하며, 상기 챔버 커버에서 자외선을 조사하고 상기 하우징의 내부에 위치한 포토마스크가 형성된 기판 표면의 잔류 유기물을 제거하는 세정 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 하우징 내부에 위치하여 상기 기판을 안착시키는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척의 상측에 연결되어 상기 기판의 상면으로 세정 가스를 분사시키기 위한 분사 노즐;
    상기 챔버 커버의 내부에 위치하여 상기 기판의 상면으로 자외선을 조사하는 자외선 램프들; 및
    상기 자외선 램프들의 하부에 위치하여 상기 자외선 램프들로부터 발산되는 자외선이 상기 포토마스크 상으로 조사되지 않도록 반사시키는 반사판을 포함하는 자외선 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사판은 기울기가 반대인 복수 개의 반사 평판들이 직면으로 연결되어 상기 자외선 램프들로부터의 광을 외측으로 발산시키는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사판은 상기 자외선 램프들의 면적보다 작은 면적을 가지며, 상기 기판의 상기 패턴 영역과 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자외선 램프들 사이의 공간에 배치되어 발산되는 광을 상기 기판의 상면을 향해 반사시키기 위한 반사거울;
    상기 자외선 램프들의 후면에 배치되어 상기 자외선 램프들의 온도를 낮추기 위한 냉각라인; 및
    상기 자외선 램프들의 전면에 배치되어 발산되는 광을 통과시키는 석영 윈도우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사판과 동일선상의 가장자리에 이웃한 반사판과 반대되는 기울기를 갖는 보조 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사판의 측부에 연결되며, 상기 반사판을 좌우로 이동시키는 수평이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반사판은 평판 형상을 가지고, 상면에 상기 자외선 램프들로부터 발산되는 자외선을 차단시키는 차단면을 가지는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 장치.
  8. 공정 챔버에 세정 공정이 수행될 포토마스크가 형성된 기판을 로딩하는 단계;
    상기 공정 챔버의 자외선 램프들 하부에 상기 포토마스크가 형성된 패턴 영역과 대응되도록 반사판을 배치시키는 단계;
    상기 기판의 포토마스크 주변의 잔류 유기물이 존재하는 표면에 자외선 조사하기 위하여 상기 자외선 램프들을 작동하는 단계;
    상기 자외선 램프들을 끄는 단계;
    상기 기판 상에 처리유체를 공급하여 세정하는 단계;
    상기 세정에 사용된 처리유체의 주입을 차단하는 단계; 및
    상기 기판을 상기 공정 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반사판을 배치시킨 후에, 상기 반사판과 동일선상의 가장자리에 보조 반사판을 추가로 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 반사판은 기울기가 반대인 복수 개의 반사 평판들이 직면으로 연결되어 상기 자외선 램프들로부터의 광을 외측으로 발산시키는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 세정 방법.
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