JP2020203314A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Ohyeol Kwon
ケン アン,ジュン
Jun Keon Ahn
ケン アン,ジュン
ヨン パク,スー
Soo Young Park
ヨン パク,スー
ファン リー,ジュン
Jung Hwan Lee
ファン リー,ジュン
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Abstract

【課題】基板の上の膜質除去効率が高い基板処理方法及び基板処理装置を提供する。【解決手段】本発明は基板を処理する方法を提供する。基板を処理する方法は、回転する前記基板にパルスレーザーを照射して前記基板の上の膜質を除去し、除去しようとする前記膜質の厚さを測定し、測定された前記膜質の厚さ値に基づいて前記パルスレーザーのパルスエネルギーを選択することができる。【選択図】図4

Description

本発明は基板処理方法及び基板処理装置に係る。
基板、例えば半導体ウエハ又はフラットパネルディスプレイを製造するのに使用されることのようなガラスパネルを処理する時、塗布、写真、蒸着、アッシング、蝕刻、及びイオン注入等のような多様な工程が遂行される。基板に対する処理工程が遂行されながら、基板の表面には硬化された薄膜がコーティング又は蒸着される。そして、基板の縁、即ち、基板のエッジ(Edge)で生産収率を高めるためにエッジビーズ除去(Edge Bead Removal)工程が要求される。エッジビーズ除去(Edge Bead Removal)工程は基板のエッジ領域で不要な薄膜と付着された副産物ポリマーを除去する。
図1は一般的な基板処理装置でエッジビーズ除去工程を遂行する形態を示す図面である。図1を参照すれば、一般的な基板処理装置1は回転チャック2及びノズル4を有する。回転チャック2は基板Wを支持及び回転させる。ノズル4は基板Wのエッジ領域にケミカルCを噴射する。ノズル4は基板Wの上部及び下部に各々提供されて基板Wの上面及び底面にケミカルCを噴射する。噴射されたケミカルCは基板Wのエッジ領域上に提供された薄膜Fを除去する。しかし、ケミカルCを噴射してエッジビーズ除去工程を遂行する場合、基板Wのエッジ領域での薄膜Fの除去が適切に遂行されない。例えば、図2に図示されたように基板Wのエッジ領域での膜Fは基板Wの半径方向に行くほど、下方に傾くように除去されることができる。これは、基板Wが回転される状態で液状のケミカルCが供給されるためである。基板Wのエッジ領域での薄膜Fの除去が適切に遂行されなければ、生産工程の収率を低下させる。また、工程の後、基板Wの表面にピンマーク(Pin Mark)が生成されて追加的に汚染される恐れがある。
日本国特許公開第2019−506730号公報
本発明の目的は基板の上の膜質除去効率が高い基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
また、本発明の目的はパルスレーザーを基板の上の膜質に照射して膜質除去効率を高めることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
また、本発明の目的はパルスレーザーを基板の上の膜質に照射して膜質除去領域を微細化することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
また、本発明の目的は基板の上の膜質の厚さ値に応じて膜質が完全に除去されるようにして基板処理効率を高めることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
また、本発明の目的は基板の上の膜質を除去しながら、オーバーエッチ(Over etch)によって基板が損傷されるか、或いはアンダーエッチ(Under etch)によって膜質が適切に除去されないことを最小化することができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
本発明の目的はここに制限されなく、言及されないその他の目的は下の記載から当業者に明確に理解されるべきである。
本発明は基板を処理する方法を提供する。基板を処理する方法は、回転する前記基板にパルスレーザーを照射して前記基板の上の膜質を除去し、除去しようとする前記膜質の厚さを測定し、測定された前記膜質の厚さ値に基づいて前記パルスレーザーのパルスエネルギーを選択することができる。
一実施形態によれば、前記膜質の厚さ値に応じて前記膜質が完全に除去されるアブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを選択することができる。
一実施形態によれば、前記パルスエネルギーは前記アブレーションエネルギーに対応することができる。
一実施形態によれば、前記膜質は、第1膜、及び前記第1膜と異なる膜質である第2膜を含み、前記第1膜と前記第2膜は互いに積層され、前記第1膜を除去する時、前記第1膜の厚さ値に応じて前記第1膜が完全に除去される第1アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを選択し、前記第2膜を除去する時、前記第2膜の厚さ値に応じて前記第2膜が完全に除去される第2アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを選択することができる。
一実施形態によれば、前記第1膜を除去する時、前記第1アブレーションエネルギーに対応する前記パルスエネルギーを選択し、前記第2膜を除去する時、前記第2アブレーションエネルギーに対応する前記パルスエネルギーを選択することができる。
一実施形態によれば、前記パルスレーザーの出力及び/又は反復率を制御して前記パルスエネルギーを調節することができる。
一実施形態によれば、前記パルスレーザーが照射される領域は前記基板のエッジ領域である。
一実施形態によれば、前記膜質の厚さを測定する領域は前記基板のエッジ領域である。
一実施形態によれば、前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射は順次的に遂行されることができる。
一実施形態によれば、前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射は同時に遂行されることができる。
また、本発明は基板を処理する装置を提供する。基板を処理する装置は、内部空間を有するハウジングと、前記内部空間で基板を支持し、回転させる支持ユニットと、前記支持ユニットに支持された基板の上の膜質を除去するパルスレーザーを照射するレーザーユニットと、基板の上の膜質の厚さを測定する測定ユニットと、 前記レーザーユニットと前記測定ユニットを制御する制御器と、を含み、前記制御器は、基板の上の膜質を除去するための処理条件が記録されたレシピ記憶部と、前記処理条件を読み出し、読み出された処理条件に基づいて前記パルスレーザーのパルスエネルギーを制御する制御信号を出力する実行部と、を含み、 前記実行部は、前記測定ユニットが測定した前記膜質の厚さ値に応じて前記処理条件を前記レシピ記憶部から読み出し、前記レシピ記憶部から読み出された前記処理条件に基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力することができる。
一実施形態によれば、前記実行部は、前記処理条件の中で前記測定ユニットが測定した前記膜質の厚さ値に応じて前記膜質が完全に除去されるアブレーションエネルギーを前記レシピ記憶部から読み出し、前記レシピ記憶部で読み出された前記アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力することができる。
一実施形態によれば、前記実行部は、前記パルスエネルギーが前記アブレーションエネルギーに対応するエネルギーを有するように制御信号を出力することができる。
一実施形態によれば、前記膜質は、第1膜、及び前記第1膜と異なる膜質である第2膜を含み、前記第1膜と前記第2膜は互いに積層され、前記実行部は、前記第1膜を除去する時、前記処理条件の中で前記測定ユニットが測定した前記第1膜の厚さ値に応じて前記第1膜が完全に除去される第1アブレーションエネルギーを前記レシピ記憶部から読み出し、 前記レシピ記憶部が読み出した前記第1アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力し、前記第2膜を除去する時、前記処理条件の中で前記測定ユニットが測定した前記第2膜の厚さ値に応じて前記第2膜が完全に除去される第2アブレーションエネルギーを前記レシピ記憶部から読み出し、 前記レシピ記憶部が読み出した前記第2アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力することができる。
一実施形態によれば、前記実行部は、前記第1膜を除去する時、前記パルスエネルギーが前記第1アブレーションエネルギーに対応するエネルギーを有するように制御信号を出力し、前記第2膜を除去する時、前記パルスエネルギーが前記第2アブレーションエネルギーに対応するエネルギーを有するように制御信号を出力することができる。
一実施形態によれば、前記実行部は、前記パルスレーザーの出力及び/又は反復率を制御する制御信号を出力して前記パルスエネルギーを調節することができる。
一実施形態によれば、前記制御器は、前記パルスレーザーが基板のエッジ領域に照射されるように前記レーザーユニットを制御することができる。
一実施形態によれば、前記制御器は、前記膜質の厚さを測定する領域が基板のエッジ領域がされるように前記測定ユニットを制御することができる。
一実施形態によれば、前記制御器は、前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射が順次的に遂行されるように前記レーザーユニットと前記測定ユニットを制御することができる。
一実施形態によれば、前記制御器は、前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射が同時に遂行されるように前記レーザーユニットと前記測定ユニットを制御することができる。
一実施形態によれば、前記レーザーユニットは、前記パルスレーザーを照射するレーザー光源と、基板のエッジ領域を撮像して、前記パルスレーザーの照射位置と設定位置との間のオフセット(Offset)値を測定するビジョン部材と、前記オフセット値に基づいて前記照射位置を変更する調節部と、を含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、膜質除去効率を極大化することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、複数の単位パルスレーザーを基板の上の膜質に照射して膜質除去効率を高めることがきる。
また、本発明の一実施形態によれば、膜質除去領域を微細化し、膜質除去領域を多様に変形することができる。
また、本発明は基板の上の膜質の厚さ値に応じて膜質が完全に除去されるようにして基板処理効率を高めることがきる。
また、本発明は基板の上の膜質を除去しながら、オーバーエッチ(Over etch)で基板が損傷されるか、或いはアンダーエッチ(Under etch)で膜質が適切に除去されないことを最小化することができる。
本発明の効果が上述した効果によって限定されることはなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。
一般的な基板処理装置でエッジビーズ除去工程を遂行する形態を示す図面である。 図1の‘A’領域を拡大して示す図面である。 本発明の一実施形態による基板処理設備を示す平面図である。 図3の基板処理装置を示す断面図である。 図4の測定ユニットが基板の上の膜質の厚さを測定する形態を示す図面である。 図4のレーザーユニットを示す断面図である。 図6のビジョン部材が基板のエッジ領域を撮像する映像の一例を示す図面である。 図4の制御器の構成を示す図面である。 本発明の一実施形態に係る処理条件の一例を図示する表である。 パルスレーザーのパルスエネルギーに応じて基板の上の膜質が除去される深さが変化される関係を示す表である。 本発明の一実施形態による基板処理方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による基板処理方法を示す図面である。 本発明の他の実施形態による基板処理方法を示す図面である。 本発明の他の実施形態に係る基板処理方法を示す図面である。 本発明の他の実施形態に係る基板処理方法を示す図面である。 本発明の他の実施形態に係る基板処理方法を示す図面である。 本発明のその他の実施形態による基板処理方法を示す図面である。
下では添付した図面を参考として本発明の実施形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。また、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明することにおいて、関連された公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすることができていると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。また、類似な機能及び作用をする部分に対しては図面全体に亘って同一な符号を使用する。
ある構成要素を‘含む’ということは、特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。具体的に、“含む”又は“有する”等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることがであり、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は部が可能性を予め排除しないことと理解されなければならない。
単数の表現は文脈の上に明確に異なりに表現しない限り、複数の表現を含む。また、図面で要素の形状及びサイズ等はより明確な説明のために誇張されることができる。
以下、図3乃至図17を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図3は本発明の実施形態による基板処理設備を示す平面図である。図3を参照すれば、基板処理設備10はインデックスモジュール100と工程処理モジュール200を有する。インデックスモジュール100はロードポート120及び移送フレーム140を有する。ロードポート120、移送フレーム140、及び工程処理モジュール200は順次的に一列に配列される。以下、ロードポート120、移送フレーム140、及び工程処理モジュール200が配列された方向を第1の方向12とし、上部から見る時、第1の方向12と垂直になる方向を第2方向14がとし、第1の方向12と第2方向14を含む平面と垂直である方向を第3方向16とする。
ロードポート120には基板Wが収納されたキャリヤー130が安着される。ロードポート120は複数が提供され、これらは第2方向14に沿って一列に配置される。ロードポート120の数は工程処理モジュール200の工程効率及びフットプリント条件等に応じて増加するか、又は減少してもよい。キャリヤー130には基板がWを地面に対して水平に配置した状態に収納するための多数のスロット(図示せず)が形成される。キャリヤー130として前面開放一体型ポッド(Front Opening Unifed Pod;FOUP)が使用されることができる。
工程処理モジュール200はバッファユニット220、移送チャンバー240、液処理チャンバー260、及びレーザー処理チャンバー280を含む。移送チャンバー240はその横方向が第1方向12と平行に配置される。移送チャンバー240の両側には各々液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー280が配置される。移送チャンバー240の一側及び他側で液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー260は移送チャンバー240を基準に対称されるように提供される。移送チャンバー240の一側には複数の液処理チャンバー260が提供される。液処理チャンバー260の中で一部は移送チャンバー240の横方向に沿って配置される。また、液処理チャンバー260の中で一部は互いに積層されるように配置される。即ち、移送チャンバー240の一側には液処理チャンバー260がAXBの配列に配置されることができる。ここで、Aは第1の方向12に沿って一列に提供された液処理チャンバー260の数であり、Bは第3方向16に沿って一列に提供された液処理チャンバー260の数である。移送チャンバー240の一側に液処理チャンバー260が4つ又は6つが提供される場合、液処理チャンバー260は2X2又は3X2の配列に配置されることができる。液処理チャンバー260の数は増加するか、又は減少してもよい。また、レーザー処理チャンバー280は液処理チャンバー260と類似な方式に移送チャンバー240の他側に配置されることができる。上述したことと異なりに、液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー280の配置は多様な方式に変形されることができる。例えば、液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー280は移送チャンバー240の一側のみに提供されることができる。また、液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー280は移送チャンバー240の一側及び両側に単層に提供されることができる。
バッファユニット220は移送フレーム140と移送チャンバー240との間に配置される。バッファユニット220は移送チャンバー240と移送フレーム140との間に基板Wが搬送される前に基板Wが留まる空間を提供する。バッファユニット220の内部には基板Wが置かれるスロット(図示せず)が提供される。スロット(図示せず)は相互間に第3方向16に沿って離隔されるように複数が提供される。バッファユニット220は移送フレーム140と対向する面及び移送チャンバー240と対向する面が開放される。
移送フレーム140はロードポート120に安着されたキャリヤー130とバッファユニット220との間に基板Wを搬送する。移送フレーム140にはインデックスレール142とインデックスロボット144が提供される。インデックスレール142はその横方向が第2方向14と並んで提供される。インデックスロボット144はインデックスレール142上に設置され、インデックスレール142に沿って第2方向14に直線移動される。インデックスロボット144はベース144a、本体144b、及びインデックスアーム144cを有する。ベース144aはインデックスレール142に沿って移動可能するように設置される。本体144bはベース144aに結合される。本体144bはベース144a上で第3方向16に沿って移動可能するように提供される。また、本体144bはベース144a上で回転可能するように提供される。インデックスアーム144cは本体144bに結合され、本体144bに対して前進及び後進移動可能するように提供される。インデックスアーム144cは複数に提供されて各々個別に駆動されるように提供される。インデックスアーム144cは第3方向16に沿って互いに離隔された状態に積層されるように配置される。インデックスアーム144cの中で一部は工程処理モジュール200からキャリヤー130に基板Wを搬送する時に使用され、その他の一部はキャリヤー130から工程処理モジュール200に基板Wを搬送する時に使用されることができる。これはインデックスロボット144が基板Wを搬入及び搬出する過程で工程処理前の基板Wから発生されたパーティクルが工程処理後の基板Wに付着されることを防止することができる。
移送チャンバー240はバッファユニット220と液処理チャンバー260との間に、バッファユニット220とレーザー処理チャンバー280との間に、液処理チャンバー260との間に、レーザー処理チャンバー280との間に、そして液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー280との間に基板Wを搬送する。即ち、移送チャンバー240は基板を搬送する搬送ユニットとして提供される。移送チャンバー240にはガイドレール242とメーンロボット244が提供される。ガイドレール242はその横方向が第1の方向12と並んで配置される。メーンロボット244はガイドレール242上に設置され、ガイドレール242上で第1の方向12に沿って直線移動される。メーンロボット244はベース244a、本体244b、及びメーンアーム244cを有する。ベース244aはガイドレール242に沿って移動可能するように設置される。本体144bはベース144aに結合される。本体144bはベース144a上で第3方向16に沿って移動可能するように提供される。また、本体144bはベース144a上で回転可能するように提供される。メーンアーム244cは本体244bに結合され、これは本体244bに対して前進及び後進移動可能するように提供される。メーンアーム244cは複数に提供されて各々個別に駆動されるように提供される。メーンアーム244cは第3方向16に沿って互いに離隔された状態に積層されるように配置される。
液処理チャンバー260は基板Wに対して処理液を供給して液処理する工程を遂行する。処理液はケミカル、リンス液、及び有機溶剤である。ケミカルは酸又は塩基性質を有する液である。ケミカルは硫酸(HSO)、リン酸(P)、フッ酸(HF)、及び水酸化アンモニウム(NHOH)を含むことができる。ケミカルはDSP(Diluted Sulfuric acid Peroxide)混合液である。リンス液は純水(H0)である。有機溶剤はイソプロピルアルコール(IPA)液である。
液処理チャンバー260は洗浄工程を遂行することができる。液処理チャンバー260に提供される基板処理装置は遂行する洗浄工程の種類に応じて異なる構造を有することができる。これと異なりに、各々の液処理チャンバー260に提供される基板処理装置は同一な構造を有することができる。選択的に液処理チャンバー260は複数のグループに区分されて、同一なグループに属する液処理チャンバー260内の基板処理装置は互いに同一であり、互いに異なるグループに属する液処理チャンバー260内に提供された基板処理装置の構造は互いに異なりに提供されることができる。また、液処理チャンバー260は写真、アッシング、及び蝕刻等の多様な工程を遂行することもできる。
レーザー処理チャンバー280は基板Wにレーザーを照射して基板を処理する工程を遂行することができる。また、レーザー処理チャンバー280には基板処理装置300が提供されることができる。基板処理装置300は基板W上にレーザーを照射することができる。基板処理装置300は基板Wのエッジ領域にレーザーを照射することができる。基板処理装置300は基板Wのエッジ領域にレーザーを照射して、基板W上の膜質を除去する工程を遂行することができる。
以下には、レーザー処理チャンバー280に提供される基板処理装置300に対して詳細に説明する。図4は図3の基板処理装置を示す断面図である。図4を参照すれば、基板処理装置300はハウジング310、支持ユニット320、測定ユニット330、レーザーユニット400、及び制御器600を含むことができる。
ハウジング310は内部空間312を有する。内部空間312は基板Wが処理される空間に提供されることができる。ハウジング310の一側には開口(図示せず)が形成される。開口は基板Wが搬出入される入口として機能する。開口にはドア(図示せず)が設置され、ドアは開口を開閉する。ドアは基板処理工程が進行されれば、開口を遮断してハウジング310の内部空間312を密閉する。ハウジング310の底面には排気口314が形成される。排気口314は排気ライン316と連結される。このため、内部空間312で基板Wが処理されながら、発生される副産物を基板処理装置300の外部に排気することができる。また、ハウジング310には内部空間312にガスを供給するガス供給ライン(図示せず)が連結されることができる。ガスは窒素等の非活性ガスである。ガス供給ラインが供給するガスは内部空間312に気流を提供することができる。内部空間312に提供される気流は基板Wが処理されながら、発生される副産物をさらに効率的に排気するようにする。
支持ユニット320は基板Wを支持及び回転させる。支持ユニット320は支持板322及び回転軸326を含むことができる。支持板322は基板を支持する。支持板322は円形の板形状を有するように提供される。支持板322は上面が底面より大きい直径を有することができる。支持板322の上面及び底面をつなぐ側面は中心軸に近くなるほど、下方に傾いた方向に向かうことができる。支持板322の上面は基板Wが安着される案着面として提供される。安着面は基板Wより小さい面積を有する。一例によれば、安着面の直径は基板Wの半径より小さいことができる。安着面は基板Wの中心領域を支持する。案着面には複数の吸着ホール323が形成される。吸着ホール323は案着面に置かれる基板Wを減圧して基板を吸着させるホールである。吸着ホール323には真空部材325が連結される。真空部材325は吸着ホール323を減圧するポンプである。しかし、真空部材325はポンプであることに限定されることではなく、吸着ホール323に減圧を提供する公知の装置等に多様に変形されることができる。
回転軸326はその横方向が上下方向に向かう筒形状を有するように提供される。回転軸326は支持板322の底面に結合される。駆動器(図示せず)は回転軸326に回転力を伝達する。回転軸326は駆動器から提供された回転力によって中心軸を中心に回転可能である。支持板322は回転軸326と共に回転可能である。回転軸326は駆動器によってその回転速度が調節されて基板Wの回転速度を調節可能である。例えば、駆動器はモーターである。しかし、駆動器はモーターであることに限定されることではなく、回転軸326に回転力を提供する公知の機材等で多様に変形されることができる。
測定ユニット330は基板W上の膜質の厚さを測定することができる。例えば、測定ユニット330は基板W上のエッジ領域に提供される膜質Fの厚さを測定することができる。測定ユニット330は基板W上の膜質Fの厚さを測定し、測定された膜質Fの厚さ値を後述する制御器600に伝達することができる。測定ユニット330は支持ユニット320に支持される基板Wの上部に配置されることができる。一例として、測定ユニット330は支持ユニット320に支持される基板Wのエッジ領域上部に配置されることができる。また、測定ユニット330が提供される位置は多様に変更されることができる。例えば、測定ユニット330は水平方向及び/又は垂直方向に多様に位置が変更されることができる。
図5は図4の測定ユニットが基板の上の膜質の厚さを測定する形態を示す図面である。図5を参照すれば、測定ユニット330は基板Wのエッジ領域上部に配置されることができる。測定ユニット330は基板W上のエッジ領域に設定された波長を有する光を照射することができる。測定ユニット330は基板W上のエッジ領域に照射された光が反射される程度に基づいて基板W上の膜質Fの厚さ値を測定することができる。また、測定ユニット330が基板W上のエッジ領域の厚さを測定する時、支持ユニット320は基板Wを回転させることができる。このため、測定ユニット330の位置を変更させなくとも基板Wのエッジ領域全体の厚さ値を測定することができる。また、測定ユニット330は膜質Fの厚さ値と共に膜質Fの種類も測定することができる。
上述した例では、測定ユニット330が設定された波長を有する光を照射して基板W上の膜質Fの厚さ値を測定することを例として説明したが、これに限定されることではない。例えば、測定ユニット330は基板W上の膜質Fの厚さを測定する公知の機材等で多様に変形されることができる。
図6は図4のレーザーユニットを示す断面図である。図6を参照すれば、レーザーユニット400は支持ユニット320に支持された基板W上にレーザーを照射することができる。レーザーユニット400は基板W上にパルスレーザーを照射することができる。また、レーザーユニット400は基板W上のエッジ領域にパルスレーザーを照射することができる。レーザーユニット400が照射するパルスレーザーは基板Wのエッジ領域に提供された膜質Fを除去することができる。レーザーユニット400はレーザー光源410、調節部420、及びビジョン部材430を含むことができる。
レーザー光源410はパルスレーザーを照射することができる。レーザー光源410は基板Wに照射されるレーザーLのソース(Source)である。また、レーザー光源410はパルスレーザーLの波長を多様に変更することができる。例えば、レーザー光源410はパルスレーザーLが150nm乃至1200nm範囲の波長を有するようにパルスレーザーL波長を変更することができる。パルスレーザーLが150nm以下の波長を有する場合、基板W上の膜質Fのみならず、基板Wまで蝕刻され、1200nm以上の波長を有する場合、基板W上の膜質Fが除去されないためである。
また、レーザー光源410が照射するパルスレーザーは極超短パルスレーザーである。例えば、パルスレーザーはそのパルス幅が数十ns〜数百fsであるレーザーである。極超短パルスレーザーが非熱−非接触式工程で基板W上の膜質に照射されれば、膜質に即刻的なアブレーション(ablation)現象が発生されることができる。このため、基板Wのエッジ領域で不必要な部分での膜質除去が可能である。
また、レーザー光源410はパルスレーザーLの形状を変更することができる。例えば、レーザー光源410はパルスレーザーLが円形状を有するように変更することができる。また、レーザー光源410はレーザー光源410で照射されるパルスレーザーLが方形状を有するように変更することができる。四角形状は正方形、又は長方形の形状を有することができる。また、レーザー光源410はパルスレーザーLが角部分がラウンド(Round)になった方形状を有するように変更することができる。
調節部420はレーザー光源410で照射するパルスレーザーLの照射位置を変更することができる。調節部420は後述するビジョン部材430が測定するオフセット(Offset)値に基づいてパルスレーザーLの照射位置を変更することができる。調節部420はボディー421、光反射部422、光スプリッタ423、駆動機材424、及び照明部425を含むことができる。
ボディー421の内部には光反射部422が提供されることができる。光反射部442はレーザー光源410で照射されるパルスレーザーの照射方向を変更することができる。例えば、光反射部422はレーザー光源410で照射されるパルスレーザーの照射方向とビジョン部材430の撮像方向を銅軸に変更することができる。また、光反射部422は複数に提供されてパルスレーザーの照射方向をより精密に制御することができる、 例えば、光反射部422は第1光反射部422−1と第2光反射部422を含むことができる。第1光反射部422−1はレーザー光源410で照射されるパルスレーザーが伝達されることができる。第1光反射部422−1が伝達されたパルスレーザーは、第1光反射部422−1によって反射されて第2光反射部422−2に伝達されることができる。第2光反射部422−2が伝達されたパルスレーザーは、第2光反射部422−2によって反射されて基板W上のエッジ領域に伝達されることができる。
光スプリッタ363は特定波長の光を透過させ、他の波長の光は反射させることができる。一例として、光スプリッタ423はレーザー光源410で照射されるパルスレーザーを透過させて光反射部422に伝達することができる。
ボディー421の下部には照明部425が提供されることができる。照明部425は基板Wのエッジ領域に光Bを照射することができる。照明部425は発光ダイオード(LED)で提供されることができる。しかし、これに限定されることではなく、光Bを照射する多様な公知の機材に変形されることができる。また、照明部425の中央には光Bを集積させるためのレンズ426が配置されることができる。照明部425はリング形状に提供されて、レンズ426の周辺を囲むように提供されることができる。
照明部425で照射する光Bは基板Wと衝突して反射されることができる。基板Wから反射された光Bは光反射部422に伝達されることができる。光反射部422に伝達された光Bは光スプリッタ423に伝達されることができる。照明部425で照射する光Bは光スプリッタ423で反射させる波長を有することができる。このため、光スプリッタ423に伝達された光はビジョン部材430に伝達されることができる。
図7は図6のビジョン部材が基板のエッジ領域を撮像する映像Vの一例を示す図面である。図7を参照すれば、ビジョン部材430は照明部425で照射された光Bを受光することができる。上述したように、照明部425で照射した光Bは、光反射部422、光スプリッタ423に順次的に伝達されることができる。光スプリッタ423に伝達された光Bはビジョン部材430に伝達されることができる。これによって、ビジョン部材430は基板Wのエッジ領域を撮像することができる。また、ビジョン部材430は照射位置P1と設定位置P2との間のオフセット(Offset)値を測定することができる。照射位置P1はレーザー光源410が照射したパルスレーザーLが照射される位置であり、設定位置P2はパルスレーザーLの照射が要求される位置を意味する。即ち、ビジョン部材430は照射位置P1と設定位置P2との間のオフセット(Offset)値を測定し、測定されたオフセット(Offset)値を制御器600に伝達することができる。オフセット(Offset)値が制御器600に伝達されれば、制御器600は駆動機材424を制御する制御信号を出力することができる。制御信号が伝達される駆動機材424はボディー421の位置を移動させることができる。また、制御信号が伝達された駆動機才424はボディー421の勾配を変化させることができる。このため、照射位置P1と設定位置P2を一致させることができる。照射位置P1と設定位置P2が一致されれば、レーザーユニット400は基板W上にパルスレーザーLを照射することができる。
再び図4を参照すれば、制御器600は基板処理設備10を制御することができる。例えば、制御器600は液処理チャンバー260の間に、レーザー処理チャンバー280の間に、液処理チャンバー260とレーザー処理チャンバー280との間に基板Wが搬送されることを制御することができる。また、制御器600は基板処理装置300を制御することができる。例えば、制御器600は支持ユニット320、測定ユニット330、及びレーザーユニット400を制御することができる。また、制御器600はパルスレーザーが基板の上のエッジ領域に照射されるようにレーザーユニット400を制御することができる。また、制御器600は測定ユニット330が基板のエッジ領域に提供される膜質の厚さを測定するように測定ユニット330を制御することができる。また、制御器600は後述する膜質除去方法又は基板処理方法を遂行できるように基板処理装置300を制御することができる。
図8は図4の制御器600の構成を示す図面である。図8を参照すれば、制御器600はレシピ記憶部610、及び実行部620を含むことができる。
レシピ記憶部610には図9に図示されたように基板W上の膜質Fを除去するための処理条件が記録されていることができる。例えば、レシピ記憶部610に記録された処理条件は膜質Fの種類、及び膜質Fの厚さ値に応じるアブレーションエネルギーのサイズである。ここで、アブレーションエネルギーは膜質Fの種類、及び膜質Fの厚さ値に応じて膜質Fが完全に除去されるのに要求されるエネルギーを意味することができる。一例として、基板W上に提供された膜質が第1膜F1であり、第1膜F1の厚さが第1厚さD1である場合、第1膜F1が完全に除去されるのに要求されるアブレーションエネルギーは第1−1アブレーションエネルギーE11である。その他の例として、基板W上に提供された膜質が第2膜F2であり、第2膜F2の厚さが第3厚さD3である場合、第2膜F2が完全に除去されるするのに要求されるアブレーションエネルギーは第2−3アブレーションエネルギーE23である。また、レシピ記憶部610に記録されたアブレーションエネルギー値は多数の実験に基づいて予めレシピ記憶部610に記録された処理条件である。
実行部620は制御信号を出力することができる。実行部620が出力する制御信号は基板処理装置300の構成を制御することができる。また、実行部620はレシピ記憶部610に記録された処理条件を読み出し、読み出された処理条件に基づいて基板処理装置300を制御する制御信号を出力することができる。
以下では実行部620が制御信号を出力する一例を説明する。測定ユニット330が基板W上の膜質Fの種類、膜質Fの厚さ値を測定すれば、測定値を制御器600に伝達することができる。測定ユニット330が測定した測定値が制御器600に伝達されれば、実行部620はレシピ記憶部610に記録された処理条件の中で適切な処理条件を読み出すことができる。そして、実行部620は処理条件に対応する制御信号を出力することができる。一例として、測定ユニット330が膜質Fの種類を第1膜F1として測定し、第1膜F1の厚さを第1厚さD1として測定した場合、実行部620はレシピ記憶部610に記録されたアブレーションエネルギーの中で第1−1アブレーションエネルギーE11を読み出すことができる。その後、実行部620はレーザーユニット400が照射するパルスレーザーが第1−1アブレーションエネルギーE11に対応するパルスエネルギーを有するようにレーザーユニット400を制御することができる。実行部620が制御信号を出力することは上述した例に限定されることではなく、基板W上に提供される膜質Fの種類、及び膜質Fの厚さに応じて多様に変形されることができる。
以下には実行部620が出力する制御信号によってパルスエネルギーを制御する方法に対して詳細に説明する。図10はパルスレーザーのパルスエネルギーに応じて基板の上の膜質が除去される深さが変化される関係を示す表である。図10を参照すれば、基板Wに照射されるパルスレーザーのパルスエネルギーが大きくなるほど、基板W上に提供される膜質Fが蝕刻され、深さが大きくなる。即ち、除去しようとする膜質Fの厚さが大きいほど、基板W上に照射されるパルスレーザーのパルスエネルギーを大きくしなければならない。
パルスエネルギー、パルスレーザーの出力、及び単位パルス間の反復率の関係は次の通りである。
Figure 2020203314
即ち、実行部620は基板W上で除去しようとする膜質Fの厚さが大きいほど、パルスエネルギーを大きくする制御信号を出力することができる。例えば、パルスレーザーのパルスエネルギーを大きくしようとする場合、実行部620はパルスレーザーの出力を大きくする制御信号を出力することができる。また、パルスレーザーのパルスエネルギーを大きくしようとする場合、パルスレーザーの反復率を小さくする制御信号を出力することができる。また、実行部620はパルスレーザーの出力及び反復率を制御する制御信号を出力してパルスレーザーのパルスエネルギーを調節することができる。
以下では本発明の一実施形態による基板を処理する方法に対して詳細に説明する。基板を処理する方法は基板W上のエッジ領域に複数の単位パルスレーザーを照射して基板W上の膜質を除去する方法である。基板W上の膜質は蒸着工程で形成された膜質である。例えば、基板W上の膜質はTiN、SiN、SiO、タングステン、オキサイド等である。しかし、本発明の一実施形態による基板処理方法は、膜質を除去する方法であることに限定されることではなく、レーザーを基板Wに照射して基板を処理する多様な処理方法にも同様に適用されることができる。
図11は本発明の一実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートであり、図12と図13は本発明の一実施形態に係る基板処理方法を示す図面である。図11乃至図13を参照すれば、本発明の一実施形態に係る基板処理方法は膜質厚さ測定段階(S10)、レシピ読出し段階(S20)、及びレーザー照射段階(S30)を含むことができる。膜質厚さ測定段階(S10)、レシピ読出し段階(S20)、及びレーザー照射段階(S30)は順次的に遂行されることができる。
膜質厚さ測定段階(S10)は基板W上に提供される膜質Fの厚さを測定する段階である。例えば、膜質厚さ測定段階(S10)は図12に図示されたように測定ユニット330が基板Wのエッジ領域の上部に位置されることができる。厚さ測定段階(S10)には測定ユニット330が基板W上に設定波長を有する光を照射して、基板W上に提供される膜質Fの厚さを測定することができる。また、厚さ測定段階(S10)には支持ユニット320が基板Wを回転させることができる。また、厚さ測定段階(S10)には基板W上に提供される膜質Fの種類も検出することができる。
レシピ読出し段階(S20)は膜質厚さ測定段階(S10)で測定された測定値に基づいて、基板Wを処理するのに適切な処理条件を読み出す段階である。例えば、レシピ読出し段階(S20)には膜質厚さ測定段階(S10)で測定した膜質Fの厚さ値に応じて膜質Fが完全に除去されるアブレーションエネルギーに対する条件を読み出すことができる。
レーザー照射段階(S30)はレシピ読出し段階(S20)で読み出された処理条件に基づいて、基板Wにパルスレーザーを照射する段階である。レーザー照射段階(S30)ではレシピ読出し段階(S20)で読み出したアブレーションエネルギーに基づいてパルスレーザーのパルスエネルギーを選択することができる。例えば、レーザー照射段階(S30)ではレシピ読出し段階(S20)で読み出したアブレーションエネルギーに対応するパルスエネルギーを選択することができる。また、レーザー照射段階(S30)は図13に図示されたようにレーザーユニット400が基板Wのエッジ領域の上部に位置されることができる。また、レーザー照射段階(S30)では基板Wのエッジ領域にレーザーが照射される間に、支持ユニット320が基板Wを回転させることができる。また、レーザー照射段階(S30)では基板Wの半径方向に沿ってパルスレーザーLの照射位置を変更することができる。このため、基板Wで膜質Fが除去される縁領域を拡張するか、又は縮小する等に変更することができる。
一般的に基板の縁領域にケミカル等の薬液を噴射して膜質を除去する場合、膜質除去が適切に行われない。一例として、基板の上の膜質は基板の半径方向に沿って下方に傾くように除去されることができる。これは膜質を除去する薬液の不均一な選択比によることである。このように膜質の除去が適切に行われない場合、半導体素子の生産収率を低下させる。また、基板の表面にピンマーク(Pin Mark)等が形成されて追加的な汚染可能性を発生させる。しかし、本発明の一実施形態によれば、基板Wに対してパルスレーザーを照射して基板W上の膜質を除去する。このため、基板W上の膜質の即刻的なアブレーションが発生して均一であり、高い選択比に膜質を除去することができる。また、本発明の一実施形態によれば、パルスレーザーを利用して基板W上の膜質を除去するので、基板Wで膜質が除去される領域を多様に変更することができる。また、基板Wで膜質が除去される領域をさらに微細化することができる。膜質が除去される領域を多様に変更することができ、さらに微細化することは最近、基板エッジで膜質が除去される領域を縮小しようとする最近の傾向にも合致する。
また、パルスレーザーを照射して基板W上の膜質Fを除去する場合、オーバーエッチ(Over Etch)又はアンダーエッチ(Under Etch)現象が発生されることができる。オーバーエッチ(Over Etch)現象は膜質Fと共に基板Wが蝕刻されて基板Wが損傷される現象である。オーバーエッチ(Over Etch)現象はパルスレーザーのパルスエネルギーがアブレーションエネルギーを超過して基板Wに照射される時に発生する。アンダーエッチ(Under Etch)現象は基板W上に提供される膜質Fが完全に除去されなく、基板W上に残留する現象である。アンダーエッチ(Under Etch)現象はパルスレーザーのパルスエネルギーがアブレーションエネルギーより小さいサイズに基板Wに照射される時に発生する。即ち、オーバーエッチ(Over Etch)又はアンダーエッチ(Under Etch)現象は基板Wを損傷させるか、或いは基板W処理効率を低下させる。しかし、本発明の一実施形態によれば、基板W上に提供される膜質Fの厚さを測定し、測定値に基づいてパルスレーザーのパルスエネルギーを選択する。即ち、パルスエネルギーがアブレーションエネルギーに対応するエネルギーに基板W上に照射されるので、オーバーエッチ(Over Etch)又はアンダーエッチ(Under Etch)現象が発生されることを最小化することができる。
以下では本発明の他の実施形態に係る基板処理方法に対して説明する。以下では上述した本発明の一実施形態と相違点を中心に説明し、同一又は類似な事項に対しては説明を省略する。図14乃至図16は本発明の他の実施形態に係る基板処理方法を示す図面である。図14乃至図16を参照すれば、基板W上に提供される膜質Fは第1膜F1、及び第2膜F2を含むことができる。第1膜F1と第2膜F2は互いに異なる膜質である。また、第1膜F1と第2膜F2は互いに積層されるように提供されることができる。本発明の他の実施形態に係る基板処理方法によれば、測定ユニット330は基板Wのエッジ領域に光を照射して、第1膜F1、及び第2膜F2の厚さ値を測定することができる。また、測定ユニット330は第1膜F1、及び第2膜F2の種類を検出することができる。測定ユニット330が第1膜F1、及び第2膜F2に対する情報を測定又は検出すれば、測定ユニット330は測定又は検出した情報を制御器600に伝達することができる。第1膜F1を除去する時、制御器600は、レーザーユニット400が照射するパルスレーザーL1が第1アブレーションエネルギーに対応するパルスエネルギーを有するように制御信号を出力することができる。第1アブレーションエネルギーは第1膜F1の厚さ値に応じて第1膜F1が完全に除去されるのに要求されるエネルギーを意味する。また、第2膜F2を除去する時、制御器600は、レーザーユニット400が照射するパルスレーザーL2が第2アブレーションエネルギーに対応するパルスエネルギーを有するように制御信号を出力することができる。第2アブレーションエネルギーは第2膜F2の厚さ値に応じて第2膜F2が完全に除去されるのに要求されるエネルギーを意味する。本発明の他の実施形態によれば、基板W上に多様な種類の膜質Fが提供されても、各々の膜質Fを除去するのに適切なパルスレーザーを照射することができるので、基板処理効率をさらに高くすることがきる。
上述した例では、膜質厚さ測定段階(S10)、レシピ読出し段階(S20)、及びレーザー照射段階(S30)が順次的に遂行されることを例として説明したが、これに限定されることではない。例えば、図17に図示されたように膜質厚さ測定段階(S10)、レシピ読出し段階(S20)、及びレーザー照射段階(S30)は同時に遂行されることができる。
上述した例では、測定ユニット330、レーザーユニット400がレーザー処理チャンバー280に提供されることを例として説明したが、これに限定されることではない。例えば、測定ユニット330とレーザーユニット400は液処理チャンバー260に提供されることができる。この場合、液処理チャンバー260では基板Wに対する液処理とレーザー処理を共に遂行することができるので、基板処理設備10のフットプリント(Foot−print)を最小化することができる。
以上の詳細な説明は本発明を例示することである。また、前述した内容は本発明の好ましい実施形態を例として説明することであり、本発明は多様な他の組合、変更、及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び/又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施形態は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むこととして解析されなければならない。
300 基板処理装置
310 ハウジング
320 支持ユニット
400 レーザーユニット
410 レーザー光源
420 調節部
430 ビジョン部材
S10 膜質厚さ測定段階
S20 レシピ読出し段階
S30 レーザー照射段階

Claims (20)

  1. 基板を処理する方法において、
    回転する前記基板にパルスレーザーを照射して前記基板の上の膜質を除去し、
    除去しようとする前記膜質の厚さを測定し、測定された前記膜質の厚さ値に基づいて前記パルスレーザーのパルスエネルギーを選択する基板処理方法。
  2. 前記膜質の厚さ値に応じて前記膜質が完全に除去されるアブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを選択する請求項1に記載の基板処理方法。
  3. 前記パルスエネルギーは、前記アブレーションエネルギーに対応する請求項2に記載の基板処理方法。
  4. 前記膜質は、
    第1膜、及び前記第1膜と異なる膜質である第2膜含み、
    前記第1膜と前記第2膜は、互いに積層され、
    前記第1膜を除去する時、前記第1膜の厚さ値に応じて前記第1膜が完全に除去される第1アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを選択し、
    前記第2膜を除去する時、前記第2膜の厚さ値に応じて前記第2膜が完全に除去される第2アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを選択する請求項1に記載の基板処理方法。
  5. 前記第1膜を除去する時、前記第1アブレーションエネルギーに対応する前記パルスエネルギーを選択し、
    前記第2膜を除去する時、前記第2アブレーションエネルギーに対応する前記パルスエネルギーを選択する請求項4に記載の基板処理方法。
  6. 前記パルスレーザーの出力及び/又は反復率を制御して前記パルスエネルギーを調節する請求項1乃至請求項5のいずれかの一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記パルスレーザーが照射される領域は、前記基板のエッジ領域である請求項1乃至請求項5のいずれかの一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記膜質の厚さを測定する領域は、前記基板のエッジ領域である請求項1乃至請求項5のいずれかの一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射は、順次的に遂行される請求項1乃至請求項5のいずれかの一項に記載の基板処理方法。
  10. 前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射は、同時に遂行される請求項1乃至請求項5のいずれかの一項に記載の基板処理方法。
  11. 基板を処理する装置において、
    内部空間を有するハウジングと、
    前記内部空間で基板を支持し、回転させる支持ユニットと、
    前記支持ユニットに支持された基板の上の膜質を除去するパルスレーザーを照射するレーザーユニットと、
    基板の上の膜質の厚さを測定する測定ユニットと、
    前記レーザーユニットと前記測定ユニットを制御する制御器と、を含み、
    前記制御器は、
    基板の上の膜質を除去するための処理条件が記録されたレシピ記憶部と、
    前記処理条件を読み出し、読み出された処理条件に基づいて前記パルスレーザーのパルスエネルギーを制御する制御信号を出力する実行部と、を含み、
    前記実行部は、
    前記測定ユニットが測定した前記膜質の厚さ値に応じて前記処理条件を前記レシピ記憶部から読み出し、
    前記レシピ記憶部から読み出された前記処理条件に基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力する基板処理装置。
  12. 前記実行部は、
    前記処理条件の中で前記測定ユニットが測定した前記膜質の厚さ値に応じて前記膜質が完全に除去されるアブレーションエネルギーを前記レシピ記憶部から読み出し、
    前記レシピ記憶部で読み出された前記アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力する請求項11に記載の基板処理装置。
  13. 前記実行部は、
    前記パルスエネルギーが前記アブレーションエネルギーに対応するエネルギーを有するように制御信号を出力する請求項12に記載の基板処理装置。
  14. 前記膜質は、
    第1膜、及び前記第1膜と異なる膜質である第2膜含み、
    前記第1膜と前記第2膜は、互いに積層され、
    前記実行部は、
    前記第1膜を除去する時、前記処理条件の中で前記測定ユニットが測定した前記第1膜の厚さ値に応じて前記第1膜が完全に除去される第1アブレーションエネルギーを前記レシピ記憶部から読み出し、前記レシピ記憶部が読み出した前記第1アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力し、
    前記第2膜を除去する時、前記処理条件の中で前記測定ユニットが測定した前記第2膜の厚さ値に応じて前記第2膜が完全に除去される第2アブレーションエネルギーを前記レシピ記憶部から読み出し、前記レシピ記憶部が読み出した前記第2アブレーションエネルギーに基づいて前記パルスエネルギーを制御する制御信号を出力する請求項11に記載の基板処理装置。
  15. 前記実行部は、
    前記第1膜を除去する時、前記パルスエネルギーが前記第1アブレーションエネルギーに対応するエネルギーを有するように制御信号を出力し、
    前記第2膜を除去する時、前記パルスエネルギーが前記第2アブレーションエネルギーに対応するエネルギーを有するように制御信号を出力する請求項14に記載の基板処理装置。
  16. 前記実行部は、
    前記パルスレーザーの出力及び/又は反復率を制御する制御信号を出力して前記パルスエネルギーを調節する請求項12乃至請求項15のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
  17. 前記制御器は、
    前記パルスレーザーが基板のエッジ領域に照射されるように前記レーザーユニットを制御する請求項12乃至請求項15のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
  18. 前記制御器は、
    前記膜質の厚さを測定する領域が基板のエッジ領域がされるように前記測定ユニットを制御する請求項12乃至請求項15のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
  19. 前記制御器は、
    前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射が順次的に遂行されるように前記レーザーユニットと前記測定ユニットを制御する請求項12乃至請求項15のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
  20. 前記制御器は、
    前記膜質の厚さ測定と前記パルスレーザーの照射が同時に遂行されるように前記レーザーユニットと前記測定ユニットを制御する請求項12乃至請求項15のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
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