JP7275068B2 - 膜質除去方法、基板処理方法、及び基板処理装置 - Google Patents

膜質除去方法、基板処理方法、及び基板処理装置 Download PDF

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Description

本発明は膜質除去方法、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の製造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膜質除去方法、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膜質除去方法、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領域を微細化することができる膜質除去方法、基板処理方法、及び基板処理装置を提供することをことにある。
また、本発明の目的は熱累積によって基板又は基板の縁領域上の膜質以外の膜質形状が変形されることを最小化する膜質除去方法、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。
本発明は基板の上の縁領域に複数の単位パルスレーザーを照射して前記基板の上の膜質を除去する方法を提供する。膜質除去方法は、回転する前記基板上に複数の前記単位パルスレーザーを照射する第１照射段階と、前記第１照射段階で前記単位パルスレーザーが照射されない領域に複数の前記単位パルスレーザーを照射する第２照射段階と、を含むことができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階と前記第２照射段階は順次的に遂行され、前記第２照射段階は前記第１照射段階が完了された後、設定時間が経過され、遂行されることができる。
一実施形態によれば、前記単位パルスレーザーは前記膜質のアブレーション閾値以下の波長を有することができる。
一実施形態によれば、前記単位パルスレーザーは１５０ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長を有することができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階及び／又は前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは円形状を有することができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階及び／又は前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは四角形状を有することができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階では、前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われることができる。
一実施形態によれば、前記第２照射段階では、前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われることができる。
また、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複数の単位パルスレーザーを照射して前記基板を処理する第１照射段階、及び第２照射段階を順次的に遂行し、前記第１照射段階では前記基板で前記単位パルスレーザーが照射される領域が互いに重畳されないようにパルス幅が設定され、前記第２照射段階では前記第１照射段階で前記単位パルスレーザーが照射された領域の中で互いに隣接する照射領域の間の領域に前記単位パルスレーザーを照射することができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階では、前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われることができる。
一実施形態によれば、前記第２照射段階では、前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われることができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階と前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは円形状を有することができる。
一実施形態によれば、前記第１照射段階と前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは角部分がラウンドになった四角形状を有することができる。
一実施形態によれば、前記処理は、前記レーザーによって前記基板の上の膜質を除去する処理である。
一実施形態によれば、前記レーザーによって除去される前記膜質は前記基板の縁領域に提供された膜質である。
一実施形態によれば、前記第２照射段階は前記第１照射段階が完了された後、設定時間が経過され、遂行されることができる。
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に複数の単位パルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットと、前記支持ユニットと前記レーザー照射ユニットを制御する制御器と、を含み、前記制御器は、前記支持ユニットに支持された基板を回転させ、前記支持ユニットに支持されて回転する基板に前記単位パルスレーザーを照射し、前記単位パルスレーザーが照射される領域が互いに重畳されないようにパルス幅が設定される第１照射段階と、前記第１照射段階で前記単位パルスレーザーが照射された領域の中で互いに隣接する領域の間に前記単位パルスレーザーを照射する第２照射段階が遂行されるように前記支持ユニットと前記レーザー照射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、前記第２照射段階が前記第１照射段階が完了された後、設定時間が経過され遂行されるように前記支持ユニットと前記レーザー照射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、前記単位パルスレーザーが前記支持ユニットに支持された基板上に塗布された膜質のアブレーション閾値以下の波長を有するように前記レーザー照射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、前記単位パルスレーザーが１５０ｎｍ乃至１２００ｎｍ以下の波長を有するように前記レーザー照射ユニットを制御することができる。
一実施形態によれば、前記レーザー照射ユニットは、前記単位パルスレーザーを照射するレーザー光源と、前記レーザー光源で照射された単位パルスレーザーを前記支持ユニットに支持された基板に照射するレーザー照射部材と、前記基板上に前記単位パルスレーザーが照射される領域が前記基板の半径方向に沿って変更されるように前記レーザー照射部材を移動させる駆動部材を含むことができる。
一実施形態によれば、前記制御器は、前記単位パルスレーザーを前記支持ユニットに支持された基板の縁領域に照射するように前記レーザー照射部材を制御することができる。
一実施形態によれば、前記レーザー照射ユニットは、前記レーザー光源で照射された単位パルスレーザーの波長を変更する波長調節部材と、前記レーザー光源で照射された単位パルスレーザーの形状を変更する形状調節部材をさらに含むことができる。
一実施形態によれば、前記形状調節部材は、前記単位パルスレーザーの形状を円形状に変更することができる。
一実施形態によれば、前記形状調節部材は、前記単位パルスレーザーの形状を四角形状に変更することができる。
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、本発明の一実施形態によれば熱累積によって基板又は基板の縁領域上の膜質以外の膜質形状が変形される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。 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。 レーザー照射ユニットが基板にレーザーを照射する一例を示す図面である。 図６の第１照射段階が遂行された基板の縁領域を示す拡大図である。 図６の第２照射段階が遂行された基板の縁領域を示す拡大図である。 基板の縁領域を処理する一般的な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付加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１３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でキャリヤー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で工程処理モジュール２００に基板Ｗを搬送する時、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、及び液処理チャンバー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に提供される。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２４４ｂはベース２４４ａに結合される。本体２４４ｂはベース２４４ａ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２４４ｂはベース２４４ａ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（Ｈ２ＳＯ４）、リン酸（Ｐ２Ｏ５）、フッ酸（ＨＦ）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）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（Ｈ２０）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の縁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の縁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、レーザー照射ユニット４００、及び制御器（図示せず）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装置等に多様に変形されることができる。
レーザー照射ユニット４００は支持ユニット３２０に支持された基板ＷにレーザーＬを照射することができる。レーザー照射ユニット４００は支持ユニット３２０に支持された基板Ｗに複数の単位パルスレーザーＬを照射することができる。レーザー照射ユニット４００は基板Ｗ上の縁領域にレーザーＬを照射することができる。レーザー照射ユニット４００はレーザーＬを照射して基板Ｗ上の縁領域に提供された膜質を除去することができる。レーザー照射ユニット４００はレーザー光源４１０、波長調節部材４２０、形状調節部材４３０、及びレーザー照射部材４４０を含むことができる。
レーザー光源４１０はレーザーＬ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。レーザー光源４１０はレーザーＬを複数の単位パルスレーザー方式に照射することができる。
波長調節部材４２０はレーザー光源４１０で照射されたレーザーＬの波長を変更することができる。例えば、波長調節部材４２０はレーザーＬの波長を変更する光学素子で提供されることができる。波長調節部材４２０はレーザーＬが１５０ｎｍ乃至１２００ｎｍ範囲の波長を有するようにレーザーＬの波長を変更することができる。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上の膜質が除去されないためである。また、波長調節部材４２０はレーザーＬが多様な範囲の波長を有するようにレーザーＬの波長を調節することができる。例えば、波長調節部材４２０はレーザーＬが７５０ｎｍ乃至１２００ｎｍの第１範囲、３８０ｎｍ乃至７４９ｎｍの第２範囲、３００ｎｍ乃至３７９ｎｍの第３範囲、１５０ｎｍ乃至２９９ｎｍの第４範囲の中で選択されたいずれか１つの波長を有するようにレーザーＬの波長を変更することができる。
形状調節部材４３０はレーザー光源４１０で照射されるレーザーＬの形状を変更することができる。例えば、形状調節部材４３０はレーザー光源４１０で照射されるレーザーＬが円形状を有するように変更することができる。また、形状調節部材４３０はレーザー光源４１０で照射されるレーザーＬが四角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、形状調節部材４３０はレーザー光源４１０で照射されるレーザーＬが角部分がラウンド（Ｒｏｕｎｄ）になった四角形状を有するように変更することができる。
レーザー照射部材４４０はレーザーＬを支持ユニット３２０に支持された基板ＷにレーザーＬを照射することができる。一例として、レーザー光源４１０で照射されたレーザーＬは波長調節部材４２０、及び形状調節部材４３０を経る。そして、波長調節部材４２０と形状調節部材４３０で波長及び形状が調節されたレーザーＬがレーザー照射部材４４０に伝達されることができる。レーザー照射部材４４０はスキャナ４４２、レンズ４４４、及び駆動部材４４６を含むことができる。スキャナ４４２は波長調節部材４２０、及び形状調節部材４３０を経たレーザーＬの照射方向を変更することができる。レンズ４４４はスキャナ４４２を経るレーザーＬが基板Ｗ上に集中されて照射されるようにする。駆動部材４４６はスキャナ４４２及び／又はレンズ４４４を移動させることができる。駆動部材４４６はスキャナ４４２及び／又はレンズ４４４を移動させる駆動力を伝達することができる。駆動部材４４６はスキャナ４４２及び／又はレンズ４４４を水平又は垂直方向に移動させることができる。このため、駆動部材４４６は複数の単位パルスレーザーＬが基板Ｗ上の縁領域に照射されるようにすることができる。また、駆動部材４４６は複数の単位パルスレーザーＬが基板Ｗ上に照射される領域が基板Ｗの半径方向に沿って変更されるようにすることができる。
制御器（図示せず）は基板処理設備１０を制御することができる。例えば、制御器は液処理チャンバー２６０との間に、レーザー処理チャンバー２８０との間に、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、制御器は基板処理装置３００を制御することができる。制御器は以下で説明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。
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上の縁領域に複数の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、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５は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。図５を参照すれば、基板処理方法は第１照射段階（Ｓ１０）と第２照射段階（Ｓ２０）を含むことができる。第１照射段階（Ｓ１０）と第２照射段階（Ｓ２０）は順次的に遂行されることができる。一例として、第２照射段階（Ｓ２０）は第１照射段階（Ｓ１０）の後に遂行されることができる。第１照射段階（Ｓ１０）と第２照射段階（Ｓ２０）では基板Ｗ上の縁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ことができる。複数の単位パルスレーザーは極超短パルスレーザーである。例えば、複数の単位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の縁領域で不必要な部分での膜質除去が可能である。
また、第１照射段階（Ｓ１０）及び／又は第２照射段階（Ｓ２０）で照射される単位パルスレーザーは基板Ｗ上の膜質のアブレーション閾値（ａｂｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）以下の波長を有するレーザーである。例えば、第１照射段階（Ｓ１０）及び／又は第２照射段階（Ｓ２０）で照射される単位パルスレーザーは１５０ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長を有するレーザーである。膜質のアブレーション閾値（ａｂｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を超過する波長のレーザーが基板Ｗに照射される場合、基板Ｗ上の膜質のみならず、基板Ｗが蝕刻され、オーバーエッチ（Ｏｖｅｒ ｅｔｃｈ）現象が発生することができるためである。このため、本発明の一実施形態では、第１照射段階（Ｓ１０）及び／又は第２照射段階（Ｓ２０）で基板Ｗ上の膜質のアブレーション閾値（ａｂｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）以下の波長を有するレーザーを照射して、完全な膜質除去又は膜質が数ｎｍの水準に残存するようにする（Ｕｎｄｅｒ ｅｔｃｈ）。
また、第１照射段階（Ｓ１０）及び／又は第２照射段階（Ｓ２０）では図６に図示されたように、基板Ｗの回転によって基板Ｗの円周方向に沿って単位パルスレーザーＬの照射が行われることができる。また、第１照射段階（Ｓ１０）及び／又は第２照射段階（Ｓ２０）では基板Ｗの半径方向に沿って単位パルスレーザー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、又は縮小する等変更することができる。
図７は図６の第１照射段階が遂行された基板の縁領域を示す拡大図であり、図８は図６の第２照射段階が遂行された基板の縁領域を示す拡大図である。
図７と図８を参照すれば、第１照射段階（Ｓ１０）には回転する基板の上の縁領域に複数の単位パルスレーザーを照射することができる。第１照射段階（Ｓ１０）では基板Ｗで単位パルスレーザーが照射される領域Ｂ１が互いに重畳されないようにパルス幅及び／又は基板Ｗの回転速度が設定されることができる。また、第１照射段階（Ｓ１０）で単位パルスレーザーはレーザーが照射される領域Ｂ１が互いに隣接するように照射されることができる。また、第１照射段階（Ｓ１０）では回転する基板Ｗに単位パルスレーザーを照射して膜質Ｆを除去し、その後、基板Ｗの半径方向に沿って単位パルスレーザーの照射位置を変更して膜質Ｆを除去することができる。また、第１照射段階（Ｓ１０）で照射される単位パルスレーザーは円形状を有することができる。
第２照射段階（Ｓ２０）は第１照射段階（Ｓ１０）で基板Ｗの縁領域に対する処理が完了された後、設定時間が経過され、遂行されることができる。第２照射段階（Ｓ２０）には第１照射段階（Ｓ１０）で単位パルスレーザーが照射されない領域Ｂ２にレーザーを照射することができる。例えば、第２照射段階（Ｓ２０）では第１照射段階（Ｓ１０）で単位パルスレーザーが照射された領域Ｂ１の中で隣接する照射領域Ｂ１の間の領域Ｂ２に単位パルスレーザーを照射することができる。また、第２照射段階（Ｓ２０）では回転する基板Ｗに単位パルスレーザーを照射して膜質Ｆを除去し、その後、基板Ｗの半径方向に沿って単位パルスレーザーの照射位置を変更して膜質Ｆを除去することができる。また、第２照射段階（Ｓ２０）で照射される単位パルスレーザーは円形状を有することができる。
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。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、単位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、複数の単位パルスレーザーを照射して基板の上の膜質を除去する場合、熱累積（ａｂｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）が発生することができる。例えば、図９に図示されたように、単位パルスレーザーが照射される領域Ｂが連続して重畳される場合、基板Ｗ上の膜質Ｆには熱累積（ａｂｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）が発生する。膜質Ｆに発生された熱累積は基板Ｗ又は基板Ｗの縁領域上の膜質以外の膜質を変形させることができる。このため、本発明の一実施形態によれば、第１照射段階（Ｓ１０）では複数の単位パルスレーザーが互いに重畳されないように基板Ｗ上に照射される。このため、基板Ｗ上のような領域に連続に単位パルスレーザーが照射されない。このため、膜質に熱累積が発生することを最小化することができる。また、第２照射段階（Ｓ２０）は第１照射段階（Ｓ１０）が遂行が完了された後、設定された時間が経過され、遂行されることができる。即ち、第１照射段階（Ｓ１０）が遂行され、膜質が冷却される時間を置いた後、第２照射段階（Ｓ２０）を遂行する。このため、膜質に熱累積が発生することを最小化することができる。また、膜質が冷却される時間は第１照射段階（Ｓ１０）が遂行された膜質の温度を測定し、膜質の温度測定値に基づいて設定されることができる。
上述した実施形態では、第１照射段階（Ｓ１０）と第２照射段階（Ｓ２０）で照射される単位パルスレーザーが円形状を有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、図１０と図１１に図示されたように、第１照射段階（Ｓ１０）と第２照射段階（Ｓ２０）で照射される単位パルスレーザーは角がラウンド（Ｒｏｕｎｄ）された正四角形状を有することができる。また、図１２と図１３に図示されたように第１照射段階（Ｓ１０）と第２照射段階（Ｓ２０）で照射される単位パルスレーザーは角がラウンド（Ｒｏｕｎｄ）になった長方形状を有することができる。
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 レーザー照射ユニット
４１０ レーザー光源
４２０ 波長調節部材
４３０ 形状調節部材
４４０ レーザー照射部材

Claims (25)

  1. 基板の上の縁領域に複数の単位パルスレーザーを照射して前記基板の上の膜質を除去する方法において、
    前記基板で前記単位パルスレーザーが照射される領域が互いに重畳されないようにパルス幅が設定され、回転する前記基板上に複数の前記単位パルスレーザーを照射する第１照射段階と、
    前記第１照射段階で前記単位パルスレーザーが照射された領域の中で互いに隣接する照射領域の間の領域に複数の前記単位パルスレーザーを照射する第２照射段階と、を含む膜質除去方法。
  2. 前記第１照射段階と前記第２照射段階は、順次的に遂行され、前記第２照射段階は、前記第１照射段階が完了された後、設定時間が経過され、遂行される請求項１に記載の膜質除去方法。
  3. 前記単位パルスレーザーは、前記膜質のアブレーション閾値以下の波長を有する請求項１に記載の膜質除去方法。
  4. 前記単位パルスレーザーは、１５０ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長を有する請求項３に記載の膜質除去方法。
  5. 前記第１照射段階及び／又は前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは、円形状を有する請求項１乃至請求項４のいずれかの一項に記載の膜質除去方法。
  6. 前記第１照射段階及び／又は前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは、四角形状を有する請求項１乃至請求項４のいずれかの一項に記載の膜質除去方法。
  7. 前記第１照射段階では、
    前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、
    前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われる請求項１乃至請求項４のいずれかの一項に記載の膜質除去方法。
  8. 前記第２照射段階では、
    前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、
    前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われる請求項１乃至請求項４のいずれかの一項に記載の膜質除去方法。
  9. 基板を処理する方法において、
    回転する前記基板に複数の単位パルスレーザーを照射して前記基板を処理する第１照射段階、及び第２照射段階を順次的に遂行し、
    前記第１照射段階では前記基板で前記単位パルスレーザーが照射される領域が互いに重畳されないようにパルス幅が設定され、
    前記第２照射段階では前記第１照射段階で前記単位パルスレーザーが照射された領域の中で互いに隣接する照射領域の間の領域に前記単位パルスレーザーを照射する基板処理方法。
  10. 前記第１照射段階では、
    前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、
    前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われる請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 前記第２照射段階では、
    前記基板の回転によって前記基板の円周方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射が行われ、
    前記基板の半径方向に沿って前記単位パルスレーザーの照射位置を変更して前記単位パルスレーザーの照射が行われる請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記第１照射段階と前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは、円形状を有する請求項９に記載の基板処理方法。
  13. 前記第１照射段階と前記第２照射段階で前記基板に照射される前記単位パルスレーザーは、角部分がラウンドになった四角形状を有する請求項９に記載の基板処理方法。
  14. 前記処理は、
    前記レーザーによって前記基板の上の膜質を除去する処理である請求項９乃至請求項１３のいずれかの一項に記載の基板処理方法。
  15. 前記レーザーによって除去される前記膜質は、前記基板の縁領域に提供された膜質である請求項１４に記載の基板処理方法。
  16. 前記第２照射段階は、前記第１照射段階が完了された後、設定時間が経過され、遂行される請求項１５に記載の基板処理方法。
  17. 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に複数の単位パルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットと、
    前記支持ユニットと前記レーザー照射ユニットを制御する制御器と、を含み、
    前記制御器は、
    前記支持ユニットに支持された基板を回転させ、
    前記支持ユニットに支持されて回転する基板に前記単位パルスレーザーを照射し、前記単位パルスレーザーが照射される領域が互いに重畳されないようにパルス幅が設定される第１照射段階と、
    前記第１照射段階で前記単位パルスレーザーが照射された領域の中で互いに隣接する領域の間に前記単位パルスレーザーを照射する第２照射段階が遂行されるように前記支持ユニットと前記レーザー照射ユニットを制御する基板処理装置。
  18. 前記制御器は、
    前記第２照射段階が、前記第１照射段階が完了された後、設定時間が経過され、遂行されるように前記支持ユニットと前記レーザー照射ユニットを制御する請求項１７に記載の基板処理装置。
  19. 前記制御器は、
    前記単位パルスレーザーが前記支持ユニットに支持された基板上に塗布された膜質のアブレーション閾値以下の波長を有するように前記レーザー照射ユニットを制御する請求項１
    ７に記載の基板処理装置。
  20. 前記制御器は、
    前記単位パルスレーザーが１５０ｎｍ乃至１２００ｎｍ以下の波長を有するように前記レーザー照射ユニットを制御する請求項１９に記載の基板処理装置。
  21. 前記レーザー照射ユニットは、
    前記単位パルスレーザーを照射するレーザー光源と、
    前記レーザー光源で照射された単位パルスレーザーを前記支持ユニットに支持された基板に照射するレーザー照射部材と、
    前記基板上に前記単位パルスレーザーが照射される領域が前記基板の半径方向に沿って変更されるように前記レーザー照射部材を移動させる駆動部材と、を含む請求項１７乃至請求項２０のいずれかの一項に記載の基板処理装置。
  22. 前記制御器は、
    前記単位パルスレーザーを前記支持ユニットに支持された基板の縁領域に照射するように前記レーザー照射部材を制御する請求項２１に記載の基板処理装置。
  23. 前記レーザー照射ユニットは、
    前記レーザー光源で照射された単位パルスレーザーの波長を変更する波長調節部材と、
    前記レーザー光源で照射された単位パルスレーザーの形状を変更する形状調節部材と、をさらに含む請求項２１に記載の基板処理装置。
  24. 前記形状調節部材は、
    前記単位パルスレーザーの形状を円形状に変更する請求項２３に記載の基板処理装置。
  25. 前記形状調節部材は、
    前記単位パルスレーザーの形状を四角形状に変更する請求項２４に記載の基板処理装置。
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