KR20150048806A - 기판 방사선 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판들을 방사선 처리하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 챔버 내에서 처리될 기판들을 설치하기 위한 기판 홀더들 위에 적어도 하나의 방사선원을 포함하고, 상기 챔버는 적어도 하나의 가스 유입구 및 적어도 하나의 가스 유출구를 갖는 챔버 내에서 가스 스트림을 유지하기 위한 수단들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스 유입구를 통해 유입되는 가스가 곧바로 그리고/또는 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환한 후에 상기 가스 유출구를 통해 다시 상기 챔버를 떠나기 전에 먼저 상기 기판 홀더들을 순환하도록, 상기 적어도 하나의 가스 유입구가 상기 기판 홀더의 영역에서 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

기판 방사선 처리 시스템 {SYSTEM FOR THE RADIATION TREATMENT OF SUBSTRATES}
본 발명은 예컨대 기판들을 건조하기 위한 적외선(IR-radiation) 및/또는 자외선 경화성 래커(lacquer)를 가교하기 위한 자외선(UV-radiation)과 같은 전자기 방사선으로 기판을 조사(irradiation)하기 위한 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 시스템들은 예를 들면 래커링 시스템(lacquering system)들의 구성 부품으로서 사용된다. 이러한 래커링 시스템들의 경우, 기판 표면은 전형적으로 제 1 단계에서 세정된다. 이러한 기판 표면 세정 작업은 예를 들면 공기압을 이용하여 그리고/또는 표면을 이온화하기 위한 수단들을 이용하여 이루어지거나, 또는 물 또는 수성(aqueous) 내지 알코올성(alcoholic) 또는 용제형(solvent based) 용액과 같은 액상 매체 또는 블라스팅 물질(blasting material) 또는 CO2와 같은 고체를 표면에 조사하거나 경우에 따라서는 초음파 또는 마이크로파와 같은 파장의 영향하에서 기판들을 수성 내지 알코올성 또는 용제형 용액 내에 침지함으로써 이루어질 수 있다.
액상 매체들을 이용하여 세정하는 경우에는, 후속하는 건조 시에 이미 적외선 열방사가 사용될 수 있다.
이러한 경우 제 2 단계에서는 원래의 래커 층이 예를 들면 래커 분무액 분사에 의해 도포된다. 이미 래커링 된 기판이 완전히 구워지는 일 단계가 이어진다. 상기 굽기 공정은 예를 들면 50 내지 80℃에서 공기 순환식 가열에 의해 그리고/또는 적외선(IR) 공급에 의해 이루어질 수 있다. 기본적으로 이러한 경우에는 대체로 래커 분무액 속에 존재하는 용매가 증발된다. 오늘날 매우 폭넓게 보급된 자외선 경화성 래커의 경우, 즉 자외선 광에 의해 가교되는 래커의 경우, 상기와 같은 경화는 용매 증발 단계 다음에 이어지는 일 단계에서 이루어진다. 적용예에 상응하게 이러한 공정 단계들에서는 IR 및/또는 UV 램프들이 사용된다. 본 명세서에서는 적외선을 이용한 건조 공정 및/또는 자외선을 이용한 가교 공정이 통일적으로 방사선 처리로서 명명된다.
용매가 주변 또는 작업 환경 내로 자유 증발되는 것을 방지하기 위해, 종래 기술에 따르면 상기와 같은 공정들은 처리 챔버들 내에서 실시된다. 이러한 경우에는 예를 들어 기판 환경 내에서 용매 농도를 낮게 유지하고 또한 건조 및/또는 가교 공정을 가속화하기 위해 지속적인 가스 교환이 보장되어야만 한다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따르면, 상기와 같은 방사선 처리는 밀폐된 챔버(1) 내에서 실시된다. 이 경우 상기 챔버(1)의 상부에는 방사선원(9, 9', 9")(radiation source)들이 제공되고, 하부에는 기판들이 설치될 기판 홀더(11, 11')(substrate holder)들이 배치된다. 도 1에는 기판 홀더로서 2개의 스핀들이 도시되어 있는데, 이러한 2개의 스핀들에는 방사선 조사될 컴포넌트들이 설치될 수 있다. 방사선원(9, 9', 9")들을 기판 홀더(11, 11') 하부에 배치하는 것도 가능하지만, 이러한 배치는 기판들로부터 떨어지는 래커 잔류물로 인해 상기 방사선원(9, 9', 9")들이 오염될 위험을 방지하기 위해서 일반적으로는 기피된다.
종래 기술에 따르면, 챔버 덮개에 유입 영역(7)이 제공되고, 예를 들면 공기와 같이 유입구(3)로부터 공급되는 가스는 상기 유입 영역을 통해 챔버 내로 유입된다. 상기 가스는 종래 기술에 따르면 방사선원(9, 9', 9")들 및 연이어서 기판(11, 11')들을 지나 챔버 하부 영역으로 흐르고, 이 챔버 하부 영역에서 상기 가스는 유출구(5)를 통해 챔버(1)로부터 배출된다. 종래 기술에 따른 이러한 구조로 인해 유동과 중력이 상호 작용함으로써, 결과적으로 예를 들면 더스트(dust) 및 또한 용매와 같은 오염물이 효과적으로 흡인 여과된다. 도 1에는 가스 스트림(gas stream) 및 이러한 가스 스트림의 방향이 화살표로 개략적으로 지시되어 있다.
그러나 종래 기술에 따른 구조에서 나타나는 단점은, 기판들을 지나는 가스 스트림이 먼저 방사선원들을 통과할 수밖에 없다는 것이다. 작동 중에는 상기 방사선원들이 일반적으로 뜨거운데, 이러한 상황은 가스 흐름의 가열을 통제할 수 없게끔 한다. 이와 같은 상황은, 규정되지 않은 온도를 갖고, 심지어는 기판 홀더들의 폭에 걸쳐 온도 기울기(temperature gradient)를 발생시킬 수 있는 가스 스트림이 기판 홀더(11, 11')들에 공급된다는 것을 의미한다. 하지만, 건조 및/또는 가교 공정은 우세한 온도에 의해서 상당한 영향을 받는다. 그렇기 때문에 규정되지 않은 온도 조건들은 재빠르게 통제 불가능한 공정을 유도한다. 특히 온도 기울기가 존재할 경우에는 불균일성이 발생한다. 이와 같은 문제는 방사선원들 자체가 일반적으로 온도 안정화되어 있지 않음으로써 더욱 심화된다. 방사선원들은 초기 단계에서는 오히려 차갑지만, 오랜 작동 후에는 확연하게 뜨거워진다(heating-up). 이러한 문제는 방사선원들의 명확한 냉각 조치를 통해 해결될 수도 있다. 그러나 이와 같은 조치는 상당한 기술적 복잡성과 연계되어 많은 비용을 유발한다.
앞서 기술한 바에 근거하면, 종래 기술의 전술한 문제점들을 완화하고, 특히 상기 문제점들을 완전히 극복할 수 있는 방사선 처리 시스템을 제공하는 것이 요구될 수 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 상기와 같은 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 전술한 문제점들은 청구항 1의 시스템에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 기술한다. 기본적으로 본 발명에 따르면 상기 문제점들은 챔버로 유입된 후 곧바로 기판들을 지나는 가스 스트림이 챔버 내에 형성됨으로써 해결된다. 상기 가스 스트림이 경우에 따라 열을 방출하는 방사선원들을 사전에 지나지 않기 때문에, 상기 가스 스트림의 온도는 명확하게 규정되고, 또한 상기 가스 스트림의 온도는 간단한 방식으로 원하는 안정된 값으로 조절될 수 있다.
이제 본 발명과 본 발명의 바람직한 실시예들은 도면들을 참조하여 예를 통해서 상세하게 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 기판 방사선 처리 시스템을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 방사선 처리 시스템을 도시한 도면이며, 그리고
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 방사선 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시스템을 보여준다. 도면에는 챔버(201)가 도시되어 있고, 상기 챔버 내에는 방사선원(9, 9', 9")들 및 방사선 조사될 기판(11, 11')들이 배치되어 있다. 상기 챔버의 하부에는 상기 기판(11, 11')들에 인접하게 가스 유입구(203)가 제공되어 있다. 본 실시예에 따르면, 챔버 덮개 영역에는 가스 유출구(205)가 제공되어 있고, 상기 가스 유출구 앞에는 덮개 챔버(207)가 설치될 수 있다. 그래서 상기 시스템의 작동 중에는, 가스가 챔버 내부로 유입된 후, 방사선원(9, 9', 9")들을 순환하고 선택적인 상기 덮개 챔버(207)를 지나 가스 유출구(205)를 통해 배출되기 전에 먼저 기판(11, 11')들을 지난다. 이러한 방식에 의해 기판(11, 11')들을 지나는 가스의 온도가 명확하게 규정되고, 공정은 정확히 사전 설정된 그리고 안정된 온도 조건에서 실행될 수 있다. 챔버의 가장자리 영역들에는 집진기(dust catcher)로서 작용할 수 있는 몰딩(209)(molding)들이 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시예는 도 3에 도시되어 있다. 이 경우 기판(11, 11')들 위에 배치된 방사선원(9, 9', 9")들을 갖는 챔버(301)에는, 챔버 하부 영역에 있는, 즉 기판(11, 11')들 아래에 있는 제 1 유입구(303) 및 챔버 상부 영역에 있는, 즉 방사선원(9, 9', 9")들 위에 있는 제 2 유입구(305) 모두를 통해 가스 스트림이 공급된다. 특히 챔버의 절반 높이에는 유출구(311, 311')들이 제공되어 있는데, 이러한 유출구들은 바람직하게 대칭적으로 배치되어 있다. 상기 두 가지 가스 스트림은 도면에서 화살표로 지시된 바와 같이 본 실시예에서 거의 절반 높이에서 만나는데, 다시 말해 방사선원(9, 9', 9")들과 기판(11, 11')들 사이에서 만나 측면에 배치된 유출구(311, 311')들을 통해 챔버 내부를 빠져나간다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예가 갖는 장점은, 가스 스트림 내에서 함께 운반되는 더스트 입자가 챔버 가장자리로 운반되는 경향이 있다는 것이다. 이러한 경우 챔버 가장자리에 집진기로서 작용할 수 있는 몰딩(309)들이 제공되어 있으면, 경우에 따라서는 챔버 내에 존재하고 주로 유출구(311, 311')들 방향으로 운반되지만 운반 도중에 가스 스트림으로부터 분리되는 더스트가 주로 집진기들 내부에 쌓이게 된다. 특히 바람직한 일 실시예에 따르면, 몰딩(309)들 내에 각각 분리 가능한 용기(313)가 제공되어 있음으로써, 결과적으로 상기 용기 내부에는 더스트가 모아지고, 이러한 더스트는 용기 분리 및 비움 작업을 통해 간단히 분리될 수 있다. 물론 상기와 같은 용기는 본 발명의 다른 실시예들에서도 유리하게 사용될 수 있다.
본 출원서에는 기판들을 방사선 처리하기 위한 시스템이 공개되어 있으며, 상기 시스템은 챔버 내에서 처리될 기판들을 설치하기 위한 기판 홀더들 위에 적어도 하나의 방사선원을 포함하고, 상기 챔버는 적어도 하나의 가스 유입구 및 적어도 하나의 가스 유출구를 갖는 챔버 내에서 가스 스트림을 유지하기 위한 수단들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스 유입구를 통해 유입되는 가스가 곧바로 그리고/또는 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환한 후에 상기 가스 유출구를 통해 다시 상기 챔버를 떠나기 전에 먼저 상기 기판 홀더들을 순환하도록, 상기 적어도 하나의 가스 유입구가 상기 기판 홀더의 영역에서 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 시스템에서는, 상기 기판들을 순환한 후 상기 가스가 상기 가스 유출구를 통해 상기 챔버를 떠나기 전에 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환하도록, 상기 가스 유출구가 상기 적어도 하나의 방사선원의 영역에 제공될 수 있다.
상기 가스 유출구는 기판 홀더와 적어도 하나의 방사선원 사이에 소정의 높이로 제공될 수 있다.
상기 적어도 하나의 방사선원의 영역에는 제 2 가스 유입구가 제공되어 있고, 이 경우에 상기 제 2 가스 유입구를 통해 유입되는 가스는, 상기 기판 홀더들로부터 유입되는 가스와 만나 이 가스와 함께 상기 가스 유출구를 통해 상기 챔버로부터 유출되기 전에 먼저 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환하도록 설계될 수 있다.
챔버의 하부 가장자리에는, 상기 몰딩들의 영역에서 유동이 감소하고 그에 상응하게 상기 몰딩들이 집진기로서 작용하도록, 몰딩들이 제공될 수 있다.
상기 몰딩들 내에는 분리 가능한 용기들이 제공될 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판들을 방사선 처리하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은 챔버 내에서 처리될 기판들을 설치하기 위한 기판 홀더(substrate holder)들 위에 적어도 하나의 방사선원(radiation source)을 포함하고, 상기 챔버는 적어도 하나의 가스 유입구 및 적어도 하나의 가스 유출구를 갖는 챔버 내에서 가스 스트림(gas stream)을 유지하기 위한 수단들을 포함하는, 기판들을 방사선 처리하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가스 유입구를 통해 유입되는 가스가 곧바로 그리고/또는 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환한 후에 상기 가스 유출구를 통해 다시 상기 챔버를 떠나기 전에 먼저 상기 기판 홀더들을 순환하도록, 상기 적어도 하나의 가스 유입구가 상기 기판 홀더의 영역에 배치된 것을 특징으로 하는, 기판 방사선 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스가 상기 기판 홀더들을 순환한 후 상기 가스 유출구를 통해 상기 챔버를 떠나기 전에 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환하도록, 상기 가스 유출구가 상기 적어도 하나의 방사선원의 영역에 제공된 것을 특징으로 하는, 기판 방사선 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가스 유출구가 기판 홀더와 적어도 하나의 방사선원 사이에 소정의 높이로 제공된 것을 특징으로 하는, 기판 방사선 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사선원의 영역에 제 2 가스 유입구가 제공되어 있고, 상기 제 2 가스 유입구를 통해 유입되는 가스는, 상기 기판 홀더들로부터 유입되는 가스와 만나 이 가스와 함께 가스 유출구를 통해 챔버로부터 배출되기 전에 먼저 상기 적어도 하나의 방사선원을 순환하도록 설계된 것을 특징으로 하는, 기판 방사선 처리 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    챔버의 하부 가장자리에는, 상기 몰딩들의 영역에서 유동이 감소하고 그에 상응하게 상기 몰딩들이 집진기로서 작용하도록, 몰딩들이 제공된 것을 특징으로 하는, 기판 방사선 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    적어도 부분적으로 상기 몰딩들 내에는 분리 가능한 용기들이 제공된 것을 특징으로 하는, 기판 방사선 처리 시스템.
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