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KR20200017165A - 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법 - Google Patents

마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법 Download PDF

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KR20200017165A
KR20200017165A KR1020180092440A KR20180092440A KR20200017165A KR 20200017165 A KR20200017165 A KR 20200017165A KR 1020180092440 A KR1020180092440 A KR 1020180092440A KR 20180092440 A KR20180092440 A KR 20180092440A KR 20200017165 A KR20200017165 A KR 20200017165A
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bath
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Abstract

본 발명은 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법에 관한 것으로, 복수의 배스 내부에 잔류하는 이물을 용이하게 제거할 수 있는 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법을 제공하고자 한다.
이를 구현하기 위한 본 발명의 마스크 처리 장치는, 마스크 처리가 수행되는 복수의 배스와, 상기 배스 내에 잔류하는 이물을 제거하기 위한 자성체와, 상기 자성체를 상기 복수의 배스에 이동시키기 위한 이송수단을 포함하며, 본 발명의 마스크 처리 방법은, a) 복수의 배스에 마스크가 순차로 이송되어 마스크 처리가 이루어지는 단계와, b) 복수의 배스에 자성체가 순차로 이송되어 배스 내부의 이물을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법{Apparatus for Treating Mask and the Method Thereof}
본 발명은 복수의 배스를 구비한 마스크 처리 장치 및 이를 이용하는 마스크 처리 방법에 관한 것으로서, 복수의 배스 내부에 잔류하는 이물을 용이하게 제거할 수 있는 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과, 컴퓨터와 같은 정보 매체의 대중화에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 또한, 그 기능적인 면에 있어서 반도체 장치의 소자 고집적화 경향에 따라 기판에 형성되는 개별 소자의 크기를 줄이면서 한편으로 소자 성능을 극대화시키기 위해 여러 가지 방법이 연구 개발되고 있다.
일반적으로 반도체 소자는 리소그래피(lithography), 증착(Deposition) 및 식각(etching), 감광제(Photoresist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 세정 및 건조공정 등의 복수의 기판 처리를 반복적으로 진행하여 제조된다.
리소그래피는 미세하고 복잡한 전자회로를 반도체 기판에 그려 집적회로를 형성하는 단계로, 사진 기술을 응용했다 하여 포토리소그래피(photo lithography)라고도 한다. 쿼츠(quartz)라 불리는 석영 유리기판 위에 실제 크기의 수배로 확대된 크롬 회로 패턴이 형성되는 마스크가 필름 역할을 하며, 포토 레지스트(photo resist)와 같은 감광물질이 코팅된 반도체 기판에 마스크를 통해 빛을 조사하여 마스크에 새겨진 회로 패턴이 반도체 기판상에 구현된다.
이러한 리소그래피 공정에 있어서, 마스크에 불량이 있는 경우 반도체 기판의 회로 형성에 직접적인 영향을 미치게 된다. 마스크의 불량에는 여러 원인이 있을 수 있으며, 특히 마스크에 부착된 금속 불순물, 유기물 등의 오염물질로 인해 불량이 발생하는 경우가 많다.
따라서 마스크에 부착된 오염물질을 제거하기 위한 세정공정이 중요하게 다뤄지고 있다.
마스크의 세정은 다양한 오염물질에 맞는 공정유체를 수용하는 적어도 하나의 배스에 연속적으로 마스크를 침지시켜 오염물질을 제거하는 방식으로 이루어지는 것이 일반적이다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 의한 마스크 처리 장치에 대해 서술한다.
종래 기술에 의한 마스크 처리 장치는, 마스크(미도시)를 수용하여 처리하는 배스(1)와, 상기 배스(1) 내부에 공정유체를 공급하는 공급포트(10)를 포함한다.
상기 배스(1)는 밑면과 측면이 막히고 상단이 개방된 형태로 이루어진다.
상기 공급포트(10)는 상기 배스(1)의 하부에 구비되며, 공급라인(31)을 통해 공정유체 공급부(50)에 연결되어, 상기 공정유체 공급부(50)로부터 공급되는 상기 공정유체를 상기 배스(1) 내부에서 상향분사하도록 이루어진다.
상기 공정유체는 상기 배스(1)의 하부로부터 상부로 유동하여 상기 마스크로부터 오염물질을 분리시키며, 상기 오염물질을 포함한 공정유체가 상기 배스(1)의 상단을 넘어 오버플로우되어 상기 배스(1)의 둘레에 구비되는 오버플로우부(20)에 수용된다.
상기 오버플로우부(20)는 순환라인(41)을 통해 상기 공정유체 공급부(50)에 연결되며, 상기 오버플로우부(20) 또는 상기 순환라인(41)에는 상기 공정유체로부터 상기 오염물질을 걸러내는 여과부(미도시)가 구비된다.
즉, 상기 여과부를 통해 상기 오염물질이 제거된 상기 공정유체가 상기 순환라인(41)을 통해 상기 공정유체 공급부(50)로 회수된 후 다시 상기 공급라인(31)을 통해 상기 배스(1)에 공급되는 시스템을 이룬다.
그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 마스크 처리 장치에 있어 상기 마스크로부터 분리되는 오염물질 중 비중이 큰 금속물질은 오버플로우되지 못하고 상기 배스(1) 내부에 남게 되어, 상기 금속물질을 처리하기 위한 방안을 연구할 필요성이 있었다.
상기한 바와 같은 마스크 처리 장치에 대한 선행기술의 일례로 대한민국 공개특허 10-2011-0082730호가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수의 배스 내부에 잔류하는 이물을 용이하게 제거할 수 있는 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 마스크 처리 장치는, 마스크 처리가 수행되는 복수의 배스와, 상기 배스 내에 잔류하는 이물을 제거하기 위한 자성체와, 상기 자성체를 상기 복수의 배스에 순차로 이동시키기 위한 이송수단을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 자성체는 상기 배스 내에서 처리되는 마스크의 형상을 갖는 마그넷 프레임으로 구성되며, 상기 이송수단은 지그에 상기 마스크를 결합하여 이송하는 이송로봇이고, 상기 마그넷 프레임은 상기 지그에 결합되어 이송되도록 할 수 있다.
상기 마그넷 프레임은 적어도 하나의 자석이 내장되어 이루어질 수 있다.
상기 마그넷 프레임은 상기 마스크의 처리 공정이 완료된 후 상기 복수의 배스를 순차로 이동하여 상기 금속성 부유물을 제거하도록 이루어질 수 있다.
상기 마그넷 프레임은 상기 마스크와 교대로 상기 복수의 배스를 이동하도록 이루어져 상기 배스에서 상기 마스크의 처리와 상기 이물의 제거가 번갈아 이루어지도록 할 수 있다.
상기 마스크 처리 장치를 이용하는 마스크 처리 방법은, a) 복수의 배스에 마스크가 순차로 이송되어 마스크 처리가 이루어지는 단계와, b) 복수의 배스에 자성체가 순차로 이송되어 배스 내부의 이물을 제거하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 단계 a)와 상기 단계 b)는 교대로 반복하여 이루어질 수 있으며, 상기 단계 a)와 상기 단계 b)는 동일한 운송수단에 의해 동일한 방법으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법에 의하면, 복수의 배스 내부에 잔류하는 이물을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 마스크를 이송하는 이송로봇을 이용하여 금속성 부유물을 제거하도록 함으로써 마스크 처리 장치의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 마스크를 이송하는 이송로봇을 이용하여 이물을 제거하도록 함으로써 배스 내부에서 마스크의 처리와 이물의 제거가 번갈아 이루어지도록 하여 배스 내부의 적절한 공정 환경이 유지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 자성체는 회수하여 상기 금속성 부유물을 제거한 후 다시 사용할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 마스크 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 마그넷 프레임이 이송로봇에 의해 운반되는 것을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 제1마스크가 제1배스에 이송되어 마스크의 처리가 이루어지는 것을 보여주는 도면.
도 4는 제1마스크가 제1배스에서 배출되고 제2배스에 이송되어 마스크의 처리가 이루어지고, 상기 마그넷 프레임은 제1배스에 이송되어 이물을 제거하는 것을 보여주는 도면.
도 5는 제1마스크가 제2배스에서 배출되고, 상기 마그넷 프레임은 상기 제1배스로부터 상기 제2배스에 이송되어 이물을 제거하고, 제2마스크가 제1배스에 이송되어 마스크의 처리가 이루어지는 것을 보여주는 도면
도 6은 마그넷 프레임에 적어도 하나의 자석이 내장되어 이루어지는 것을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 의한 마스크 처리 방법을 보여주는 순서도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 마스크 처리 장치는, 도 2에 나타난 바와 같이, 마스크(M)의 처리가 수행되는 복수의 배스(110,120)와, 상기 배스(110,120) 내에 잔류하는 이물을 제거하기 위한 자성체와, 상기 자성체를 상기 복수의 배스(110,120)에 이동시키기 위한 이송수단을 포함하여 이루어진다.
상기 이물은 상기 배스(110,120) 내에 잔류하는 금속성 부유물(P)일 수 있다.
상기 마스크(M)는 기판 위에 회로 패턴이 형성된 회로 원판으로, 쿼츠(quartz)라 불리는 석영 유리기판 위에 크롬 회로 패턴이 형성되어 이루어질 수 있다. 상기 마스크(M)는 반도체 기판의 수배 크기로 형성될 수 있으며, 상기 반도체 기판의 형상과 크기에 따라 원형 및 사각 형 등 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다. 상기 마스크(M)는 리소그래피(lithography) 공정의 익스포저(Exposure) 단계에서 빛이 조사되면 상기 반도체 기판에 상을 형성하는 필름 역할을 한다. 상기 반도체 기판에는 포토 레지스트(photo resist) 등의 감광물질이 코팅되며, 상기 마스크(M)를 통해 상기 반도체 기판에 조사되는 빛이 상기 포토 레지스트와 반응하여 화학변화를 일으켜 상기 반도체 기판상에 회로 패턴을 형성한다.
상기 배스(100)는 상기 마스크(M)를 수용하여 기판 처리 환경을 제공한다. 상기 배스(100)는 처리 환경을 견딜 수 있도록 소정의 두께를 갖는 재질로 구성되며, 온도의 변화를 견디기 위한 높은 내열성을 가지고 유체에 반응하여 변질되거나 부식이 일어나 기판 처리 공정에 영향을 끼치지 않도록 내화학성 및 내식성을 가지는 재질로 구성된다.
상기 조건들을 만족하는 재질로는 스테인리스강(SUS)이 있다. 스테인리스강은 강성이 높고 내열성, 내식성, 내화학성이 우수하며 접근성이 좋고 경제적인 장점이 있어 상기 배스(100)를 구성하는 데 가장 많이 이용되고 있는 재질 중 하나이다.
상기 마스크(M)에는 세정 대상물을 제거하기 위한 액체 또는 기체 상태의 세정제가 공급된다. 세정제는 처리 대상이 되는 종류에 따라 복수의 세정제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 레지스트를 제거하기 위해서는 유기용제, N2 가스가 사용될 수 있다. 또한, SiO를 제거하기 위해서는 물, 불화수소 HF, IPA 및 N2 가스 등이 사용될 수 있다. 또한, 금속을 제거하기 위해서는 염산 HCl, 오존 O3, N2 가스가 사용될 수 있다. 또한, 레지스트 이외의 유기물을 제거하기 위해서는 O3, N2 가스를 사용할 수 있다. 이외에도, 그 밖의 파티클을 제거하기 위해서는 암모니아 가수(加水) APM, N2 가스, 또는 N2 가스 혹은 아르곤 Ar을 사용할 수 있다. 또한, 불소 F, 염소 Cl, 암모니아 NH4의 이온을 제거하기 위해서는 물, IPA 및 N2 가스를 사용할 수 있다. 이러한 세정제 등을 통틀어 공정유체라 한다.
상기 복수의 배스(110,120)는 서로 다른 공정유체인 제1공정유체와 제2공정유체를 각각 수용하여 서로 다른 마스크 처리를 수행하는 제1배스(110)와 제2배스(120)를 포함한다.
상기 마스크(M)는 상기 제1배스(110)와 상기 제2배스(120)에 순차로 침지되어 상기 제1공정유체와 상기 제2공정유체에 의해 순차로 처리된다.
상기 복수의 배스(110,120)간의 상기 마스크(M)의 이송은 이송로봇에 의해 순차로 이루어지며, 상기 이송로봇은 구동부가 구비되는 로봇 본체(미도시)와, 상기 마스크(M)와 결합하여 상기 마스크(M)를 이송하는 지그(210)와, 상기 로봇 본체와 상기 지그(210)를 연결하는 로봇 암(200)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 복수의 배스(110,120)는 일정 간격으로 배열되며, 일렬로 배열될 수 있고, 원형으로 배열될 수도 있다.
상기 로봇 암(200)은, 상기 복수의 배스(110,120)가 일렬로 배열되는 경우 수직방향 및 수평방향 이동이 가능하도록 이루어질 수 있으며, 상기 복수의 배스(110,120)가 원형으로 배열되는 경우 수직방향 및 회전 이동이 가능하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1배스(110)에서 수행되는 마스크 처리가 완료되면, 상기 로봇 암(200)은, 상기 제1배스(110)에 침지된 마스크(M)를 지지하여 상기 마스크(M)가 상기 제1공정유체로부터 완전히 벗어나도록 상승시키는 제1운송단계(S1)와, 상기 제 2배스(120)의 상측으로 수평이동하는 제2운송단계(S2)와, 하강하여 상기 마스크(M)를 상기 제2배스(120)의 상기 제2공정유체에 침지시키는 제3운송단계(S3)를 순차로 수행하여 상기 마스크(M)를 이송한다.
상기 자성체는, 상기 마스크(M)의 형상을 갖는 마그넷 프레임(300)으로 이루어질 수 있으며, 상기 이송수단은 상기 이송로봇일 수 있다.
즉, 상기 마그넷 프레임(300)은 상기 지그(210)에 결합되어 상기 로봇 암(200)에 의해 운반되며, 상기 제1운송단계(S1)와 상기 제2운송단계(S2)와 상기 제3운송단계(S3)를 거쳐 상기 복수의 배스(110,120)에 순차로 침지되어 상기 금속성 부유물(P)을 제거하도록 이루어질 수 있다.
상기 마그넷 프레임(300)은 상기 복수의 배스(110,120)에서 상기 마스크(M)의 처리 공정이 완료된 후 상기 복수의 배스(110,120)를 순차로 이동하며 상기 금속성 부유물(P)을 수거하도록 이루어질 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 마스크(M) 복수 개가 열을 지어 상기 이송로봇에 의해 상기 복수의 배스(110,120)에 순차로 운송되어 침지되는 마스크 처리 장치에서, 상기 복수의 마스크(M)가 이루는 열의 중간에 상기 마그넷 프레임(300)이 구비되도록 할 수 있다.
설명을 위해 상기 열에서 상기 마그넷 프레임(300)의 바로 앞에 구비되는 상기 마스크(M)를 제1마스크(M1)라 하고, 상기 마그넷 프레임(300)의 바로 뒤에 구비되는 상기 마스크(M)를 제2마스크(M2)라 하자.
우선, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 이송로봇은 상기 제1마스크(M1)를 상기 제1배스(110)로 이송하여 상기 제1공정유체에 의해 상기 제1마스크(M1)의 처리가 이루어지도록 한다.
이후, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 이송로봇은 상기 제1마스크(M1)를 상기 제2배스(120)로 이송하며 상기 마그넷 프레임(300)을 상기 제1배스(110)로 이송하여, 상기 제2공정유체에 의한 상기 제1마스크(M1)의 처리와 상기 마그넷 프레임(300)에 의한 상기 제1배스(110) 내부의 금속성 부유물(P)을 제거를 동시에 진행한다.
이후, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 이송로봇은 상기 제1마스크(M1)를 상기 제2배스(120)로부터 배출하며 상기 마그넷 프레임(300)을 상기 제2배스(120)로 이송하고 상기 제2마스크(M2)를 상기 제1배스(110)로 이송하여, 상기 마그넷 프레임(300)에 의한 상기 제2배스(120) 내부의 금속성 부유물(P)을 제거와 상기 제1공정유체에 의한 상기 제2마스크(M2)의 처리를 동시에 진행한다.
즉, 상기 마스크와 상기 마그넷 프레임이 교대로 상기 복수의 배스에 침지되어, 상기 복수의 배스에서 상기 마스크의 처리와 상기 금속성 부유물(P)의 수거가 교대로 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 도 6를 참조하면, 상기 마그넷 프레임은 적어도 하나의 자석(310)이 내장되어 이루어질 수 있다.
도 7을 참조하여 본 발명에 의한 마스크 처리 장치에 의한 마스크 처리 방법에 대해 서술한다.
단계 S10은, 복수의 배스(110,120)에 마스크(M)가 순차로 이송되어 마스크 처리가 이루어지는 단계이다.
상기 마스크(M)는 구동부가 구비되는 로봇 본체(미도시)와, 상기 마스크(M)를 지지하여 운반하는 지그(210)와, 상기 로봇 본체와 상기 지그(210)를 연결하는 로봇 암(200)을 포함하는 이송로봇에 의해 이송된다.
본 단계는, 상기 마스크(M)가 상승하여 상기 제1배스(110)에 수용된 상기 제1공정유체로부터 분리되는 제1운송단계(S1)와, 상기 마스크(M)가 수평방향으로 이동하여 상기 제2배스(120)의 상측으로 이동하는 제2운송단계(S2)와, 상기 마스크(M)가 하강하여 상기 제2배스(120)에 수용된 상기 제2공정유체에 침지되는 제3운송단계(S3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
단계 S20은, 상기 복수의 배스(110,120)에 자성체가 순차로 이송되어 배스 내부의 이물을 제거하는 단계이다.
상기 이물은 상기 배스 내에 잔류하는 금속성 부유물(P)일 수 있다.
상기 자성체는 상기 마스크(M)의 형상을 갖는 마그넷 프레임(300)으로 이루어져, 상기 마스크(M)와 같이 상기 이송로봇에 의해 이송될 수 있다.
즉, 상기 마그넷 프레임은 상기 지그(210)에 결합되어 상기 로봇 암(200)에 의해 이송되며, 상기 제1운송단계(S1)와 상기 제2운송단계(S2)와 상기 제3운송단계(S3)를 통해 상기 복수의 배스(110,120)에 운반된다.
상기 단계 S10과 S20은 교대로 반복하여 이루어지도록 하여, 상기 복수의 배스(110,120) 내부에서 상기 마스크(M)의 처리와 상기 금속성 부유물(P)의 제거가 반복해서 이루어지도록 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 마스크 처리 장치 및 마스크 처리 방법에 의하면, 복수의 배스(110,120) 내부에 잔류하는 금속성 부유물을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 마스크(M)를 이송하는 이송로봇을 이용하여 상기 복수의 배스(110,120) 내부의 금속성 부유물(P)을 제거하도록 함으로써 마스크 처리 장치의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 상기 마스크(M)를 이송하는 이송로봇을 이용하여 상기 금속성 부유물(P)을 제거하도록 함으로써 배스 내부에서 상기 마스크(M)의 처리와 금속성 부유물(P)의 제거가 번갈아 이루어지도록 하여 배스 내부의 적절한 공정 환경이 유지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 자성체는 회수하여 상기 금속성 부유물(P)을 제거한 후 다시 사용할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하고, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
M : 마스크 110 : 제1배스
120 : 제2배스 200 : 로봇 암
210 : 지그 300 : 마그넷 프레임
310 : 자석 S1 : 제1운송단계
S2 : 제2운송단계 S3 : 제3운송단계

Claims (10)

  1. 마스크 처리가 수행되는 복수의 배스;
    상기 배스 내에 잔류하는 이물을 제거하기 위한 자성체;
    상기 자성체를 상기 복수의 배스에 이동시키기 위한 이송수단;
    을 포함하는 마스크 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 배스 내에서 처리되는 마스크의 형상을 갖는 마그넷 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이송수단은 상기 복수의 배스에 상기 마스크를 순차로 이동시키는 이송로봇인 것을 특징으로 하는 마스크 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이송로봇은, 구동부가 구비되는 로봇 본체와, 마스크를 지지하여 운반하는 지그와, 상기 로봇 본체와 상기 지그를 연결하는 로봇 암을 포함하여 이루어지고;
    상기 마스크 프레임은 상기 지그에 결합되어 이송되는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 마그넷 프레임은 적어도 하나의 자석이 내장되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 마그넷 프레임은 상기 마스크의 처리 공정이 완료된 후 상기 복수의 배스를 순차로 이동하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 이송로봇은 복수의 상기 마스크가 열을 지어 상기 복수의 배스에 순차로 운송되도록 하고;
    상기 열의 중간에 상기 마그넷 프레임이 구비되어;
    상기 마스크와 상기 마그넷 프레임이 교대로 상기 복수의 배스에 침지되어, 상기 복수의 배스에서 상기 마스크의 처리와 상기 이물의 수거가 교대로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 장치.
  8. a) 복수의 배스에 마스크가 순차로 이송되어 마스크 처리가 이루어지는 단계;
    b) 복수의 배스에 자성체가 순차로 이송되어 배스 내부의 이물을 제거하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 마스크 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계 a)와 상기 단계 b)가 교대로 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 마스크의 형상을 갖는 마그넷 프레임이고;
    상기 단계 a)와 상기 단계 b)는 동일한 운송수단에 의해 동일한 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 처리 방법.
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