KR101690804B1 - 유전체 재료 처리 시스템 및 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

본원에는, 기판 상의 저 유전상수(low-k) 유전체 막을 경화시키기 위한 시스템이 기술되어 있으며, 이 경우 저 유전상수 막의 유전상수 값은 약 4 미만이다. 상기 시스템은 저 유전상수 유전체 막을 자외선 및 적외선 등과 같은 전자기(EM) 방사선에 노출시키도록 구성된 하나 이상의 프로세스 모듈을 포함한다.

Description

유전체 재료 처리 시스템 및 작동 방법{DIELECTRIC MATERIAL TREATMENT SYSTEM AND METHOD OF OPERATING}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2005년 11월 9일자로 "MULTI-STEP SYSTEM AND METHOD FOR CURING A DIELECTRIC FILM"이란 명칭으로 출원된 계류중인 미국 특허 출원 제11/269,581호와, 2006년 9월 8일자로 "THERMAL PROCESSING SYSTEM FOR CURING DIELECTRIC FILMS"이란 명칭으로 출원된 계류중인 미국 특허 출원 제 11/269,581호와 관련된 것이다. 또한, 본 출원은 2008년 9월 16일자로 "DIELECTRIC TREATMENT MODULE USING SCANNING IR RADIATION SOURCE"이란 명칭으로 출원된 공동 계류중인 미국 특허 출원 제12/211,640호(TDC-013)와, 2008년 9월 16일자로 "IR LASER OPTICS SYSTEM FOR DIELECTRIC TREATMENT MODULE"이란 명칭으로 출원된 공동 계류중인 미국 특허 출원 제12/211,675호(TDC-014), 그리고 2008년 9월 16일자로 "DIELECTRIC TREATMENT PLATFORM FOR DIELECTRIC FILM DEPOSITION AND CURING"이란 명칭으로 출원된 공동 계류중인 미국 특허 출원 제12/211,681호(TDC-015)와 관련된 것이다. 이들 출원의 모든 내용은 본원에 참조로 인용되어 있다.
본 발명은 유전체 막을 처리하기 위한 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 저 유전상수(low-k) 유전체 막을 전자기(EM) 방사선으로 처리하기 위한 시스템에 관한 것이다.
반도체 분야의 당업자에게 알려져 있듯이, 상호접속 지연은 드라이브에 있어서 집적 회로(IC)의 속도 및 성능의 향상을 제한하는 주요 요인이다. 상호접속 지연을 최소화하는 한 가지 방법은, IC 디바이스 내 금속 와이어를 위한 절연 유전체로서 저 유전상수(low-k) 재료를 사용함으로써 상호접속 정전용량을 줄이는 것이다. 따라서, 최근에는, 이산화규소와 같은 비교적 유전상수가 높은 절연 재료를 대체하기 위해 저 유전상수 재료가 개발되고 있다. 특히, 반도체 디바이스 내 금속 와이어 간의 층간(inter-level) 및 층내(intra-level) 유전체층에 대하여 저 유전상수 막이 이용되고 있다. 또한, 절연 재료의 유전상수를 더 줄이기 위해서, 재료 막에 세공을 형성하여, 즉 다공성 저 유전상수 유전체 막을 형성한다. 이러한 저 유전상수 막은 포토레지스트의 도포와 유사한 스핀-온 유전체(SOD) 방법, 또는 화학적 기상 증착(CVD)에 의해 증착될 수 있다. 따라서, 저 유전상수 재료의 사용은 기존의 반도체 제조 프로세스에 용이하게 적용될 수 있다.
저 유전상수 재료는 종래의 이산화규소보다 덜 강고하며, 다공성의 도입으로 그 기계적 강도는 더 저하된다. 다공성 저 유전상수 막은 플라즈마 처리 동안에 쉽게 손상될 수 있어, 기계적 강화 프로세스가 요망된다. 다공성 저 유전상수 유전체를 성공적으로 집적화하는 데에는, 다공성 저 유전상수 유전체의 재료 강도의 향상이 필요한 것으로 이해되고 있다. 기계적 강화를 목적으로 하여, 다공성 저 유전상수 막을 더 강고하게 만들고 집적화에 보다 적합하게 만드는 다른 경화 기술이 검토되고 있다.
폴리머의 경화는, 예컨대 스핀-온 증착 또는 기상 증착(화학적 기상 증착 등)을 이용하여 증착된 박막이 그 박막 내에 교차 결합을 일으키도록 처리되는 프로세스를 포함한다. 경화 프로세스 동안에는, 유리기(遊離基) 중합이 교차 결합의 주요 루트인 것으로 이해된다. 폴리머 사슬이 교차 결합되므로, 기계적 특성, 예컨대 영률, 막 경도, 파괴 인성 및 계면 접착 등이 향상되어, 저 유전상수 막의 제조 로버스트성이 향상된다.
초저 유전상수를 갖는 다공성 유전체 막을 형성하는 데에는 여러 전략이 있기 때문에, 예컨대 수분 제거, 용매 제거, 다공성 유전체 막에 세공을 형성하는 데 사용된 포로젠(porogen)의 소각, 상기 막의 기계적 특성의 개선 등을 비롯한, 증착후 처리(경화)의 목적은 막마다 다를 수 있다.
통상적으로, 저 유전상수(low-k) 재료는 CVD 막의 경우 300℃ 내지 400℃의 범위의 온도에서 열 경화된다. 예를 들어, 노(爐) 경화는 약 2.5 보다 큰 유전상수를 갖는 강하고 치밀한 저 유전상수 막을 만들어내기에 충분하였다. 그러나, 높은 레벨의 다공성을 갖는 다공성 유전체 막(예컨대 초저 유전상수 막)을 처리할 때, 열처리(또는 열경화)로 달성할 수 있는 교차 결합도는, 강고한 상호접속 구조에 적합한 강도의 막을 만들어내기에는 더 이상 충분하지 않다.
열 경화 동안에는, 적절량의 에너지가 유전체 막을 파손시키는 일 없이 유전체 막에 전달된다. 그러나, 관심 온도 범위 내에서는, 소량의 유리기만이 생성될 수 있다. 기판에 대한 열 결합에서 잃게 되는 열에너지와 주변 환경에서의 열 손실로 인하여, 실제로는 소량의 열에너지만이 저 유전상수 막에 흡수될 수 있다. 따라서, 통상적인 저 유전상수 노 경화에는 높은 온도와 긴 경화 시간이 요구된다. 그러나, 높은 열 수지(收支)를 갖더라도, 열 경화시 개시제 생성의 부족과, 증착된 상태의 저 유전상수 막에서의 다량의 메틸 말단(termination)의 존재로 인하여, 소기의 교차 결합도 달성이 매우 어려워질 수 있다.
본 발명의 과제는 저 유전상수(low-k) 유전체 막을 경화하기 위한 시스템과, 저 유전상수 유전체 막을 전자기(EM) 방사선으로 처리하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 유전체 막을 처리하기 위한 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 저 유전상수(low-k) 유전체 막을 경화하기 위한 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 저 유전상수 유전체 막을 전자기(EM) 방사선으로 처리하기 위한 시스템에 관한 것이다.
일 실시예에 따르면, 기판 상의 저 유전상수(low-k) 유전체 막을 경화시키기 위한 시스템이 기술되어 있으며, 이 실시예에서 저 유전상수 막의 유전상수 값은 약 4 미만이다. 상기 시스템은, 저 유전상수 유전체 막을 적외선 및 자외선에 노출시키기 위해, 적외선(IR) 방사원 및 자외선(UV) 방사원을 포함한다.
다른 실시예에 따라, 기판 상의 유전체 막을 처리하기 위한 프로세스 모듈을 기술한다. 상기 프로세스 모듈은, 프로세스 챔버; 이 프로세스 챔버에 연결되어 있고 기판을 지지하도록 되어 있는 기판 홀더; 및 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 유전체 막을 전자기(EM) 방사선에 노출시키도록 구성되어 있는 방사원을 포함하고, 상기 방사원은 복수의 적외선(IR) 공급원, 또는 복수의 자외선(UV) 공급원, 또는 복수의 적외선(IR) 공급원과 복수의 자외선(UV) 공급원 모두를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전자기(EM) 방사선을 이용해 기판 상의 유전체 막을 보다 효과적으로 경화 처리할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 유전체 막 처리 방법을 보여주는 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 처리 시스템에서의 이송 시스템을 개략적으로 보여주는 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 이송 시스템을 개략적으로 보여주는 평면도.
도 4는 다른 실시예에 따른 처리 시스템에서의 이송 시스템을 개략적으로 보여주는 측면도.
도 5는 다른 실시예에 따른 처리 시스템에서의 이송 시스템을 개략적으로 보여주는 평면도.
도 6은 다른 실시예에 따른 경화 시스템의 개략적인 단면도.
도 7은 다른 실시예에 따른 경화 시스템의 개략적인 단면도.
도 8a는 일 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 8b는 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 9는 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 광학 시스템에 사용하는 광학 창 어셈블리를 보여주는 도면.
도 11은 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 12는 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 13은 도 12에 도시된 광학 시스템에서의 스캔 기술을 보여주는 도면.
도 14는 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 15a 및 도 15b는 일 실시예에 따라 전자기 스펙트럼의 서로 다른 두 영역으로부터의 전자기 방사선에 기판을 노출시키는 광학 패턴을 보여주는 도면.
도 16a 및 도 16b는 다른 실시예에 따라 전자기 스펙트럼의 서로 다른 두 스펙트럼 영역으로부터의 전자기 방사선에 기판을 노출시키는 광학 패턴을 보여주는 도면.
도 17은 또 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템의 개략도.
도 18a 및 도 18b는 다른 실시예에 따라 전자기 스펙트럼의 서로 다른 두 스펙트럼 영역으로부터의 전자기 방사선에 기판을 노출시키는 경화 시스템의 단면도.
이하의 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 용이하게 하기 위해서, 또한 설명을 목적으로 하나 제한적이지 않게, 처리 시스템의 특정 기하학적 구조와 여러 구성 요소 및 프로세스 등의 구체적인 상세한 사항을 기술한다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 상세한 사항으로부터 벗어난 다른 실시예로 실시될 수도 있음은 물론이다.
발명자들은, 대안적인 경화 방법이 열 경화만을 행한 경우의 부족한 점의 일부를 해결한다는 것을 인식하였다. 예를 들면, 대안적인 경화 방법은 열 경화 프로세스에 비하여 에너지 전달에 있어서 더 효율적이고, 가속 전자, 이온, 또는 중성자와 같은 고에너지 입자의 형태, 또는 고에너지 광자의 형태로 발견된 보다 높은 에너지 준위가 저 유전상수 막 내에서 전자를 쉽게 여기시킬 수 있으므로, 효율적으로 화학 결합을 파괴시키고 측기(側基)를 분리시킨다. 이들 대안적인 경화 방법은, 교차 결합 개시제(유리기)의 발생을 조장하여, 실제 교차 결합에 요구되는 에너지 전달을 개선시킬 수 있다. 결과적으로, 열 수지가 낮아지면서 교차 결합도가 증가될 수 있다.
또한, 발명자들은, 저 유전상수 유전체 막 및 초저 유전상수(ULK) 유전체 막(유전상수가 약 2.5 미만)의 집적화에 있어서 막 강도가 큰 문제가 되는 경우, 대안적인 경화 방법이 이러한 막의 기계적 특성을 개선시킬 수 있다는 것을 알게 되었다. 예컨대, 전자 빔(EB), 자외(UV)선, 적외(IR)선 및 마이크로파(MW) 방사선은, 유전체 특성 및 막 소수성(疎水性)을 희생시키지 않으면서, 기계적 강도를 개선시키도록, 저 유전상수 막 및 초저 유전상수 막을 경화시키는데 사용될 수 있다.
그러나, EB, UV, IR, 및 MW 경화는 모두 자신들만의 장점이 있지만, 이들 기술은 또한 한계를 갖는다. EB 및 UV 경화와 같은 고에너지 경화원은, 교차 결합에 필요한 것 이상의 교차 결합 개시제(유리기)를 생성하는 높은 에너지 준위를 제공하며, 이로 인해 보완적으로 기판을 가열하는 조건 하에서 기계적 특성이 훨씬 더 개선될 수 있다. 한편, 전자 및 UV 광자는, 화학 결합의 무차별적 해리를 야기할 수 있고, 이는 소수성의 감소, 잔류막 응력의 증가, 세공 구조의 붕괴, 막 치밀화 및 유전상수의 증가 등과 같은 바람직한 물리적 및 전기적 특성을 불리하게 저하시킬 수 있다. 또한, MW 경화 등과 같은 저에너지 경화원은, 대개 열 전달 효율성에서 상당한 개선을 제공할 수 있지만, 한편으로 예컨대 아크 발생 또는 트랜지스터 손상 등과 같은 부작용을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판 상의 저 유전상수(low-k) 유전체 막을 경화시키기 위한 방법이 기술되어 있으며, 이 실시예에서 저 유전상수 막의 유전상수 값은 약 4 미만이다. 이 방법은, 저 유전상수 유전체 막을 자외선 및 적외선을 비롯한 비전리(非電離) 전자기(EM) 방사선에 노출시키는 단계를 포함한다. UV 노출은 복수의 UV 노출을 포함하며, 각 UV 노출은 강도, 출력, 출력 밀도, 또는 파장 범위, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합이 서로 다를 수도 있고, 혹은 그렇지 않을 수도 있다. IR 노출은 복수의 IR 노출을 포함하며, 각 IR 노출은 강도, 출력, 출력 밀도, 또는 파장 범위, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합이 서로 다를 수도 있고, 혹은 그렇지 않을 수도 있다.
UV 노출 동안에는, 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 600℃ 범위의 UV 열온도까지 높이는 것을 통해, 저 유전상수 유전체 막이 가열될 수 있다. 별법으로서, UV 열온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위이다. 별법으로서, UV 열온도는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위이다. 기판 열가열은, 전도 가열, 대류 가열, 또는 방사 가열, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에 의해 행해질 수 있다.
IR 노출 동안에는, 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 600℃ 범위의 IR 열온도까지 높이는 것을 통해, 저 유전상수 유전체 막이 가열될 수 있다. 별법으로서, IR 열온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위이다. 별법으로서, IR 열온도는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위이다. 기판 열가열은, 전도 가열, 대류 가열, 또는 방사 가열, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에 의해 행해질 수 있다.
또한, 열가열은, UV 노출 이전, UV 노출 도중, 또는 UV 노출 이후, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에서 일어날 수 있다. 또한, 열가열은, IR 노출 이전, IR 노출 도중, 또는 IR 노출 이후, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에서 일어날 수 있다. 열가열은, 전도 가열, 대류 가열, 또는 방사 가열, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에 의해 행해질 수 있다.
또한, IR 노출은, UV 노출 이전, UV 노출 도중, 또는 UV 노출 이후, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에서 일어날 수 있다. 또한, UV 노출은, IR 노출 이전, IR 노출 도중, 또는 IR 노출 이후, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에서 일어날 수 있다.
UV 노출과 IR 노출 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 앞서, 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 600℃ 범위의 사전 열처리 온도까지 높이는 것을 통해, 저 유전상수 유전체 막이 가열될 수 있다. 별법으로서, 사전 열처리 온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위이고, 바람직하게는 상기 사전 열처리 온도는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위이다.
UV 노출과 IR 노출 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 뒤이어, 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 600℃ 범위의 사후 열처리 온도까지 높이는 것을 통해, 저 유전상수 유전체 막이 가열될 수 있다. 별법으로서, 사후 열처리 온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위이고, 바람직하게는 상기 사후 열처리 온도는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위이다.
이제 도 4를 참조하여, 다른 실시예에 따라, 기판 상의 유전체 막을 처리하는 방법을 설명한다. 상기 처리 대상 기판은, 반도체, 금속 전도체, 또는 상기 유전체 막이 그 위에 형성될 임의의 다른 기판일 수 있다. 유전체 막은, 약 4인 SiO2의 유전상수(예컨대, 열 이산화규소에 대한 유전상수는 3.8 내지 3.9임)보다 낮은 유전상수 값을 (건조 및/또는 경화의 이전에, 이후에, 또는 이전과 이후에) 가질 수 있다. 본 발명의 여러 실시예에서, 유전체 막은 3.0 미만의 유전상수, 2.5 미만의 유전상수, 2.2 미만의 유전상수, 또는 1.7 미만의 유전상수를 (건조 및/또는 경화의 이전과, 건조 및/또는 경화의 이후 중 어느 한 경우, 또는 두 경우 모두에) 가질 수 있다.
유전체 막은 저 유전상수 막 또는 초저 유전상수 막으로서 기술될 수도 있다. 유전체 막은 유기 재료, 무기 재료, 및 무기-유기 하이브리드 재료 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 또한, 유전체 막은 다공성 또는 비다공성일 수도 있다.
유전체 막은, 예컨대 구조 형성 물질과 다공 생성 물질을 포함하는 단상 혹은 이중상의 다공성 저 유전상수 막을 포함할 수 있다. 구조 형성 물질은, 구조 형성 전구체로부터 파생된 원자, 분자, 또는 분자의 조각을 포함할 수 있다. 다공 생성 물질은, 다공 생성 전구체(예컨대, 포로젠)로부터 파생된 원자, 분자, 또는 분자의 조각을 포함할 수 있다. 단상 또는 이중상의 다공성 저 유전상수 막의 유전상수는, 다공 생성 물질의 제거 이후보다는 다공 생성 물질의 제거 이전에 더 크다.
예를 들어, 단상의 다공성 저 유전상수 막의 형성은, 다공 생성 분자 측기가 약하게 결합된 구조 형성 분자를 기판의 표면 상에 증착하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 이중상의 다공성 저 유전상수 막의 형성은, 구조 형성 분자와 다공 생성 분자를 기판의 표면 상에서 공중합시키는 것을 포함할 수 있다.
또한, 유전체 막은, 건조 및/또는 경화 이후보다는 건조 및/또는 경화 이전의 유전상수를 더 높게 만드는 수분, 물, 및/또는 그 밖의 오염물을 가질 수 있다.
유전체 막은, Tokyo Electron Limited(TEL)에서 시판하고 있는 Clean Track ACT 8 SOD 및 ACT 12 SOD 코팅 시스템에서 제공되는 것과 같은, 화학적 기상 증착(CVD) 기술, 또는 스핀-온 유전체(SOD) 기술을 사용하여 형성될 수 있다. Clean Track ACT 8(200 mm) 및 ACT 12(300 mm) 코팅 시스템은 SOD 재료에 대한 코팅, 베이킹 및 경화 툴을 제공한다. 상기 Clean Track 코팅 시스템은 100 mm, 200 mm, 300 mm 및 그 이상의 기판 사이즈를 처리하도록 구성될 수 있다. 스핀-온 유전체 기술과 CVD 유전체 기술 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 기판 상에 유전체 막을 형성하기 위한 다른 시스템 및 방법은 본 발명에 적합하다.
예를 들면, 유전체 막은, CVD 기술을 사용하여 증착된, 산화 유기실란(또는 유기실록산) 등과 같은 무기 규산염계 재료를 포함할 수 있다. 이러한 막의 예로는, Applied Materials, Inc.에서 시판하고 있는 Black DiamondTM CVD 유기실리케이트 유리(OSG) 막, 또는 Novellus Systems에서 시판하고 있는 CoralTM CVD 막 등이 있다.
또한, 예를 들면, 다공성 유전체 막은, 작은 공극(또는 세공)을 생성하도록 경화 프로세스 동안에 교차 결합을 억제하는 말단 유기 측기를 갖는 산화규소계 모재 등의, 단상 재료를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들면, 다공성 유전체 막은, 경화 프로세스 동안에 분해되어 증발되는 유기 재료(예컨대, 포로젠)의 함유물을 갖는 산화규소계 모재 등의, 이중상 재료를 포함할 수 있다.
별법으로서, 유전체 막은, SOD 기술을 사용하여 증착된 수소 실세스퀴옥산(HSQ) 또는 메틸 실세스퀴옥산(MSQ) 등의, 무기 실리케이트계 재료를 포함할 수 있다. 이러한 막의 예로는, Dow Corning에서 시판하고 있는 FOx HSQ, Dow Corning에서 시판하고 있는 XLK 다공성 HSQ, 및 JSR Microelectronics에서 시판하고 있는 JSR LKD-5109 등이 있다.
또한 별법으로서, 상기 유전체 막은 SOD 기술을 사용하여 증착된 유기 재료를 포함할 수 있다. 이러한 막의 예로는, Dow Chemical에서 시판하고 있는 SiLK-I, SiLK-J, SiLK-H, SiLK-D, 다공성 SiLK-T, 다공성 SiLK-Y 및 다공성 SiLK-Z 반도체 유전체 수지와, Honeywell에서 시판하고 있는 FLARETM 및 Nano-glass? 등이 있다.
본 방법은, 제1 처리 시스템에서 기판 상의 유전체 막을 선택적으로 건조시키는 단계 20으로 시작되는 흐름도(10)를 포함한다. 제1 처리 시스템은, 유전체 막에서 하나 이상의 오염물, 예컨대 수분, 물, 용매, 다공 생성 물질, 잔여 다공 생성 물질, 다공 생성 분자, 다공 생성 분자의 조각, 또는 이후의 경화 프로세스를 방해할 수 있는 임의의 다른 오염물 등을, 제거하거나 혹은 부분적으로 제거하도록 구성된 건조 시스템을 포함할 수 있다.
단계 30에서는, 유전체 막이 자외선에 노출된다. UV 노출은 제2 처리 시스템에서 수행될 수 있다. 제2 처리 시스템은, 예컨대 유전체 막의 기계적 특성을 개선시키기 위하여, 유전체 막 내에 교차 결합을 일으키거나 부분적으로 일으킴으로써 유전체 막의 UV 보조 경화를 수행하도록 구성된 경화 시스템을 포함한다. 건조 프로세스 이후에, 기판은 오염을 최소화하기 위하여 진공 하에서 제1 처리 시스템으로부터 제2 처리 시스템으로 이송될 수 있다.
유전체 막의 자외선에 대한 노출은, 하나 이상의 UV 램프, 하나 이상의 UV LED(발광 다이오드), 또는 하나 이상의 UV 레이저, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로부터의 자외선에 유전체 막을 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 자외선의 파장은 약 100 나노미터(㎚) 내지 약 600 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 150 ㎚ 내지 약 400 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 150 ㎚ 내지 약 300 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 170 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 200 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위일 수 있다.
유전체 막의 자외선에 대한 노출 동안에, 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 600℃ 범위의 UV 열온도까지 높이는 것을 통해, 유전체 막이 가열될 수 있다. 별법으로서, UV 열온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위일 수 있다. 별법으로서, UV 열온도는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위일 수 있다. 별법으로서, 유전체 막의 자외선에 대한 노출의 이전에, 이후에, 또는 이전과 이후에, 기판의 온도를 높이는 것을 통해, 유전체 막이 가열될 수 있다. 기판의 가열은, 전도 가열, 대류 가열, 또는 방사 가열, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
선택적으로, 유전체 막의 자외선에 대한 노출 동안에, 유전체 막이 적외선에 노출될 수 있다. 유전체 막의 적외선에 대한 노출은, 하나 이상의 IR 램프, 하나 이상의 IR LED(발광 다이오드), 또는 하나 이상의 IR 레이저, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로부터의 적외선에 유전체 막을 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 적외선의 파장은 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 2 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 14 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 12 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위일 수 있다.
단계 40에서는, 유전체 막이 적외선에 노출된다. 유전체 막의 적외선에 대한 노출은, 하나 이상의 IR 램프, 하나 이상의 IR LED(발광 다이오드), 또는 하나 이상의 IR 레이저, 또는 이들 중 2 이상의 조합으로부터의 적외선에 유전체 막을 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 적외선의 파장은 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 2 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 14 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 12 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위일 수 있다. 또한, IR 노출은, UV 노출 이전, UV 노출 도중, 또는 UV 노출 이후, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합에서 일어날 수 있다.
또한, 유전체 막의 적외선에 대한 노출 동안에, 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 600℃ 범위의 IR 열처리 온도까지 높이는 것을 통해, 유전체 막이 가열될 수 있다. 별법으로서, IR 열처리 온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위일 수 있다. 별법으로서, IR 열처리 열온도는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위일 수 있다. 별법으로서, 유전체 막의 적외선에 대한 노출의 이전에, 이후에, 또는 이전과 이후에, 기판의 온도를 높이는 것을 통해, 유전체 막이 가열될 수 있다. 기판의 가열은, 전도 가열, 대류 가열, 또는 방사 가열, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, IR 노출 동안에, 유전체 막은 IR 에너지의 흡수를 통해 가열될 수 있다. 그러나, 상기 가열은, 기판을 기판 홀더 상에 놓고 가열 장치를 이용해 기판 홀더를 가열함으로써, 기판을 전도 가열하는 것을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 장치는 저항 가열 요소를 포함할 수 있다.
발명자들은, 경화 프로세스의 여러 단계 동안에, 전달되는 에너지 준위(hv)가 바뀔 수 있다는 것을 인식하였다. 경화 프로세스는, 수분 및/또는 오염물의 제거, 다공 생성 물질의 제거, 다공 생성 물질의 분해, 교차 결합 개시제의 생성, 유전체 막의 교차 결합 및 교차 결합 개시제의 확산을 위한 메카니즘을 포함할 수 있다. 각각의 메카니즘에서 필요로 하는, 에너지 준위와 유전체 막에 대한 에너지 전달율은 서로 다를 수 있다.
예를 들어, 다공 생성 물질의 제거 동안에, 제거 프로세스는 IR 파장에서의 광자 흡수에 의해 조장될 수 있다. 발명자들은, IR 노출이 열가열 또는 UV 노출보다 효율적으로 다공 생성 물질의 제거를 돕는다는 것을 발견하였다.
또한, 예를 들어, 다공 생성 물질의 제거 동안에, 다공 생성 물질의 분해가 제거 프로세스를 도울 수 있다. 제거 프로세스는 UV 노출에 의해 보완된 IR 노출을 포함할 수 있다. 발명자들은, 다공 생성 물질(예컨대, 다공 생성 분자 및/또는 다공 생성 분자의 조각)과 구조 형성 물질 사이의 결합을 해리시키는 것을 통해, UV 노출이 IR 노출을 포함하는 제거 프로세스를 도울 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 제거 및/또는 분해 프로세스는 UV 파장(예컨대, 약 300 ㎚ 내지 약 450 ㎚)에서의 광자 흡수의 도움을 받을 수 있다.
또한 예를 들면, 교차 결합 개시제를 생성하는 동안에, 개시제 생성 프로세스는, 구조 형성 물질 내에서의 광자 및 음향자 유발 결합 해리를 이용함으로써 조장될 수 있다. 발명자들은, 교차 결합 개시제 생성 프로세스가 UV 노출에 의해 조장될 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 결합 해리는 약 300 ㎚ 내지 400 ㎚ 이하의 파장을 갖는 에너지 준위를 필요로 할 수 있다.
또한 예를 들면, 교차 결합 동안에, 교차 결합 프로세스는, 결합의 형성 및 재조직에 충분한 열에너지에 의해 조장될 수 있다. 발명자들은, 교차 결합이 IR 노출, 열가열, 또는 양자 모두에 의해 조장될 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 결합의 형성 및 재조직은, 예컨대 실록산계 유기실리케이트 저 유전상수 재료에서의 주 흡광도 피크에 대응하는 약 9 ㎛의 파장을 갖는 에너지 준위를 필요로 할 수 있다.
유전체 막의 건조 프로세스, 유전체 막의 IR 노출 및 유전체 막의 UV 노출은 동일한 처리 시스템에서 수행될 수도 있고, 각각이 별개의 처리 시스템에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 건조 프로세스는 제1 처리 시스템에서 수행되고, IR 노출과 UV 노출은 제2 처리 시스템에서 수행될 수 있다. 별법으로서, 예를 들어 유전체 막의 IR 노출은 UV 노출과는 다른 처리 시스템에서 수행될 수 있다. 유전체 막의 IR 노출은 제3 처리 시스템에서 수행될 수 있고, 이 경우 기판은 오염을 최소화하기 위하여 진공 하에서 제2 처리 시스템으로부터 제3 처리 시스템으로 이송될 수 있다.
또한, 선택적인 건조 프로세스, UV 노출 프로세스 및 IR 노출 프로세스 이후에, 유전체 막은 경화된 유전체 막을 개질하도록 구성된 사후 처리 시스템에서 선택적으로 사후 처리될 수도 있다. 예를 들어, 사후 처리는 유전체 막을 열가열하는 것을 포함할 수 있다. 별법으로서 예를 들면, 사후 처리는, 후속의 막에 대한 부착성을 촉진시키거나 소수성을 개선시키기 위해서, 유전체 막 상에 다른 막을 스핀 코팅하거나 기상 증착하는 것을 포함할 수 있다. 별법으로서 예를 들면, 사후 처리 시스템에서 유전체 막에 이온을 가볍게 충돌시킴으로써 부착 촉진이 달성될 수 있다. 또한, 사후 처리는, 유전체 막 상에 다른 막을 증착하는 것, 유전체 막을 세정하는 것, 또는 유전체 막을 플라즈마에 노출시키는 것 중 하나 이상을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2와 도 3은 기판 상의 유전체 막을 처리하기 위한 프로세스 플랫폼(100)의 측면도와 평면도를 각각 제공한다. 프로세스 플랫폼(100)은 제1 프로세스 모듈(110) 및 제2 프로세스 모듈(120)을 포함한다. 제1 프로세스 모듈(110)은 경화 시스템을 포함할 수 있고, 제2 프로세스 모듈(120)은 건조 시스템을 포함할 수 있다.
건조 시스템은, 유전체 막에서 하나 이상의 오염물, 다공 생성 물질, 및/또는 교차 결합 개시제를, 구체적으로는 예컨대 수분, 물, 용매, 오염물, 다공 생성 물질, 잔여 다공 생성 물질, 구조 형성 물질에 약하게 결합된 측기, 다공 생성 분자, 다공 생성 분자의 조각, 교차 결합 개시제, 교차 결합 개시제의 조각, 또는 경화 시스템에서 수행되는 경화 프로세스를 방해할 수 있는 임의의 다른 오염물 등을, 제거하거나 혹은 충분한 수준까지 감소시키도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 건조 프로세스 이전부터 건조 프로세스 이후까지, 유전체 막 내에 존재하는 특정 오염물의 충분한 감소는, 특정 오염물의 약 10% 내지 약 100%의 감소를 포함할 수 있다. 오염물 감소 레벨은 푸리에 변환 적외(FTIR) 분광기 또는 질량 분광기를 사용하여 측정될 수도 있다. 별법으로서 예를 들면, 유전체 막 내에 존재하는 특정 오염물의 충분한 감소는 약 50% 내지 약 100%의 범위일 수 있다. 별법으로서 예를 들면, 유전체 막 내에 존재하는 특정 오염물의 충분한 감소는 약 80% 내지 약 100%의 범위일 수 있다.
도 2를 더 참조해 보면, 예를 들어 유전체 막의 기계적 특성을 개선시키기 위하여, 경화 시스템은 유전체 막 내에 교차 결합을 일으켜서 혹은 부분적으로 일으켜서 유전체 막을 경화하도록 구성될 수 있다. 또한, 경화 시스템은 교차 결합 개시, 다공 생성 물질의 제거, 다공 생성 물질의 분해 등을 일으켜서 혹은 부분적으로 일으켜서 유전체 막을 경화하도록 구성될 수 있다. 경화 시스템은, 유전체 막을 갖는 기판을 복수의 EM 파장의 EM 방사선에 노출시키도록 구성된 하나 이상의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 방사원은 적외(IR) 방사원 및 자외(UV) 방사원을 포함할 수 있다. 자외선 및 적외선에 대한 기판의 노출은 동시에, 순차적으로, 또는 부분적으로 서로 겹쳐서 수행될 수 있다. 순차적 노출 동안에는, 자외선에 대한 기판의 노출이, 예컨대 적외선에 대한 기판의 노출에 앞서서, 혹은 적외선에 대한 기판의 노출에 뒤이어, 혹은 적외선에 대한 기판의 노출의 앞뒤 모두에 행해질 수 있다. 또한, 순차적 노출 동안에는, 적외선에 대한 기판의 노출이, 예컨대 자외선에 대한 기판의 노출에 앞서서, 혹은 자외선에 대한 기판의 노출에 뒤이어, 혹은 자외선에 대한 기판의 노출의 앞뒤 모두에 행해질 수 있다.
예를 들면, 적외선은 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛ 범위의 IR 방사원을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, 적외선은 약 2 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 범위, 약 8 ㎛ 내지 약 14 ㎛ 범위, 약 8 ㎛ 내지 약 12 ㎛ 범위, 혹은 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 범위일 수 있다. 또한 예를 들면, 자외선은 약 100 나노미터(㎚) 내지 약 600 ㎚ 범위의 방사선을 생성하는 UV 주파수대 공급원을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, 자외선은 약 150 ㎚ 약 400 ㎚ 범위, 약 150 ㎚ 내지 약 300 ㎚ 범위, 약 170 ㎚ 내지 약 240 ㎚ 범위, 혹은 약 200 ㎚ 내지 약 240 ㎚ 범위일 수 있다.
별법으로서, 제1 프로세스 모듈(110)은 기판을 자외선에 노출시키도록 구성된 제1 경화 시스템을 포함할 수 있고, 제2 프로세스 모듈(120)은 기판을 적외선에 노출시키도록 구성된 제2 경화 시스템을 포함할 수 있다.
기판의 IR 노출은 제1 프로세스 모듈(110), 제2 프로세스 모듈(120), 또는 별도의 프로세스 모듈(도시 생략)에서 수행될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 프로세스 모듈(110) 및 제2 프로세스 모듈(120)에 기판을 반입/반출하고, 기판을 다요소 제조 시스템(140)과 교환하기 위하여, 이송 시스템(130)이 제2 프로세스 모듈(120)에 연결될 수 있다. 이송 시스템(130)은, 진공 환경을 유지하면서, 기판을 제1 프로세스 모듈(110) 및 제2 프로세스 모듈(120)에 반입/반출할 수 있다.
제1 프로세스 모듈(110), 제2 프로세스 모듈(120) 및 이송 시스템(130)은, 예를 들면 다요소 제조 시스템(140) 내의 처리 요소를 포함할 수 있다. 이송 시스템(130)은 제1 프로세스 모듈(110), 제2 프로세스 모듈(120) 및 다요소 제조 시스템(140) 사이에서 하나 이상의 기판을 이동시키는 전용 기판 핸들러(160)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전용 기판 핸들러(160)는 프로세스 모듈[제1 프로세스 모듈(110) 및 제2 프로세스 모듈(120)]과 다요소 제조 시스템(140) 사이에서 하나 이상의 기판을 이송하는 용도로만 사용되지만, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 다요소 제조 시스템(140)은 에칭 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 계측 시스템 등과 같은 장치를 포함하는 처리 요소에의 기판의 반입/반출을 허용할 수 있다. 예로서, 증착 시스템은 유전체 막을 기판에 증착하도록 각각 구성된 하나 이상의 기상 증착 시스템을 포함하며, 이 경우 유전체 막은 다공성 유전체 막, 비다공성 유전체 막, 저 유전상수 막, 또는 초저 유전상수 막이다. 제1 및 제2 시스템에서 일어나는 프로세스를 분리하기 위하여, 분리 어셈블리(150)가 각 시스템을 연결하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 분리 어셈블리(150)는 열적 분리를 제공하는 열 분리 어셈블리, 및 진공 분리를 제공하는 게이트 밸브 어셈블리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 프로세스 모듈(110), 제2 프로세스 모듈(120) 및 이송 시스템(130)은 임의의 순서로 배치될 수 있다.
도 3은 하나 이상의 기판을 처리하는 도 2에 도시된 프로세스 플랫폼(100)의 평면도이다. 본 실시예에서, 기판(142)은 제1 프로세스 모듈(110)과 제2 프로세스 모듈(120)에서 처리된다. 도 3에서 각 처리 시스템에 단 하나의 기판이 도시되어 있지만, 각 프로세스 모듈에서는 2 이상의 기판이 동시에 처리될 수 있다.
도 3을 다시 참조해 보면, 프로세스 플랫폼(100)은 다요소 제조 시스템(140)에서 나와 서로 동시에 작동하도록 구성된 제1 공정 요소(102) 및 제2 공정 요소(104)를 포함할 수 있다. 도 2와 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 공정 요소(102)는 제1 프로세스 모듈(110) 및 제2 프로세스 모듈(120)을 포함할 수 있고, 이 경우 이송 시스템(130)은 전용 기판 핸들러(160)를 이용하여 기판(142)을 제1 공정 요소(102)에 대해 반입/반출한다.
별법으로서, 도 4는 다른 실시예에 따라 하나 이상의 기판을 처리하는 프로세스 플랫폼(200)의 측면도이다. 프로세스 플랫폼(200)은 기판 상의 유전체 막을 처리하도록 구성될 수 있다.
프로세스 플랫폼(200)은 제1 프로세스 모듈(210)과 제2 프로세스 모듈(220)을 포함하고, 이 경우 제1 프로세스 모듈(210)은 도시된 바와 같이 제2 프로세스 모듈(220)의 위에 놓여 있다. 제1 프로세스 모듈(210)은 경화 시스템을 포함할 수 있고, 제2 프로세스 모듈(220)은 건조 시스템을 포함할 수 있다. 별법으로서, 제1 프로세스 모듈(210)은 기판을 자외선에 노출시키도록 구성된 제1 경화 시스템을 포함할 수 있고, 제2 프로세스 모듈(220)은 기판을 적외선에 노출시키도록 구성된 제2 경화 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 도 4에 예시된 바와 같이, 이송 시스템(230)은 제1 프로세스 모듈(210)에 기판을 반입/반출하기 위하여 제1 프로세스 모듈(210)에 연결될 수 있고, 제2 프로세스 모듈(220)에 기판을 반입/반출하기 위하여 제2 프로세스 모듈(220)에 연결될 수 있다. 이송 시스템(230)은 제1 프로세스 모듈(210), 제2 프로세스 모듈(220) 및 다요소 제조 시스템(240) 사이에서 하나 이상의 기판을 이동시키는 전용 핸들러(260)를 포함할 수 있다. 전용 핸들러(160)는 프로세스 모듈[제1 프로세스 모듈(210) 및 제2 프로세스 모듈(220)]과 다요소 제조 시스템(240) 사이에서 기판을 이송하는 용도로만 사용되지만, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전달 시스템(230)은 하나 이상의 기판 카세트(도시되지 않음)와 기판을 교환할 수 있다. 도 4에는 단지 두 개의 프로세스 모듈이 예시되어 있으나, 다른 프로세스 모듈이 이송 시스템(230), 또는 에칭 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 계측 시스템 등과 같은 장치를 포함하는 다요소 제조 시스템(240)에 액세스할 수 있다. 예로서, 증착 시스템은 유전체 막을 기판에 증착하도록 각각 구성된 하나 이상의 기상 증착 시스템을 포함하며, 이 경우 유전체 막은 다공성 유전체 막, 비다공성 유전체 막, 저 유전상수 막, 또는 초저 유전상수 막이다. 제1 및 제2 프로세스 모듈에서 일어나는 프로세스를 분리하기 위하여, 분리 어셈블리(250)가 각 프로세스 모듈을 연결하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 분리 어셈블리(250)는 열적 분리를 제공하는 열 분리 어셈블리, 및 진공 분리를 제공하는 게이트 밸브 어셈블리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, 전달 시스템(230)은 분리 어셈블리(250)의 일부로서 기능할 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따라 복수의 기판을 처리하는 프로세스 플랫폼(300)의 평면도이다. 프로세스 플랫폼(300)은 기판 상의 유전체 막을 처리하도록 구성될 수 있다.
프로세스 플랫폼(300)은 제1 프로세스 모듈(310)과, 제2 프로세스 모듈(320), 그리고 제1 이송 시스템(330) 및 선택적인 제2 이송 시스템(330')에 연결된 선택적인 보조 프로세스 모듈(370)을 포함한다. 제1 프로세스 모듈(310)은 경화 시스템을 포함할 수 있고, 제2 프로세스 모듈(320)은 건조 시스템을 포함할 수 있다. 별법으로서, 제1 프로세스 모듈(310)은 기판을 자외선에 노출시키도록 구성된 제1 경화 시스템을 포함할 수 있고, 제2 프로세스 모듈(320)은 기판을 적외선에 노출시키도록 구성된 제2 경화 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 도 5에 예시된 바와 같이, 제1 이송 시스템(330)과 선택적인 제2 이송 시스템(330')은, 제1 프로세스 모듈(310)과 제2 프로세스 모듈(320)에 연결되어 있고, 하나 이상의 기판을 제1 프로세스 모듈(310)과 제2 프로세스 모듈(320)에 반입/반출하며 하나 이상의 기판을 다요소 제조 시스템(340)과 교환하도록 구성되어 있다. 다요소 제조 시스템(340)은 기판의 카세트가 주위 조건과 저압 조건 사이에서 순환할 수 있게 하는 로드락 요소를 포함할 수 있다.
제1 프로세스 모듈(310), 제2 프로세스 모듈(320), 제1 이송 시스템(330) 및 선택적인 제2 이송 시스템(330')은, 예를 들면 다요소 제조 시스템(340) 내의 처리 요소를 포함할 수 있다. 제1 이송 시스템(330)은 제1 전용 핸들러(360)를 포함할 수 있고, 선택적인 제2 이송 시스템(330')은 제1 프로세스 모듈(310), 제2 프로세스 모듈(320), 선택적인 보조 프로세스 모듈(370) 및 다요소 제조 시스템(340) 사이에서 하나 이상의 기판을 이동시키는 선택적인 제2 전용 핸들러(360')를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 다요소 제조 시스템(340)은, 에칭 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 계측 시스템 등과 같은 장치를 포함하는 처리 요소에의 기판의 반입/반출을 허용할 수 있다. 또한, 다요소 제조 시스템(340)은 보조 프로세스 모듈(370)에의 기판의 반입/반출을 허용할 수 있고, 이 경우 보조 프로세스 모듈(370)은 에칭 시스템, 증착 시스템, 코팅 시스템, 패터닝 시스템, 측량 시스템 등을 포함할 수 있다. 예로서, 증착 시스템은 유전체 막을 기판에 증착하도록 각각 구성된 하나 이상의 기상 증착 시스템을 포함하며, 이 경우 유전체 막은 다공성 유전체 막, 비다공성 유전체 막, 저 유전상수 막, 또는 초저 유전상수 막이다.
제1 및 제2 프로세스 모듈에서 일어나는 프로세스를 분리하기 위하여, 분리 어셈블리(350)가 각 프로세스 모듈을 연결하는데 이용되고 있다. 예를 들면, 분리 어셈블리(350)는 열적 분리를 제공하는 열 분리 어셈블리, 및 진공 분리를 제공하는 게이트 밸브 어셈블리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론, 프로세스 모듈(310 및 320)과 이송 시스템(330 및 330')은 임의의 순서로 배치될 수 있다.
이제 도 6을 참조해 보면, 기판 상의 유전체 막을 처리하도록 구성된 다른 실시예에 따른 프로세스 모듈(400)이 도시되어 있다. 예로서, 프로세스 모듈(400)은 유전체 막을 경화시키도록 구성될 수 있다. 프로세스 모듈(400)은, 기판 홀더(420) 상에 안치된 기판(425)을 경화시키기 위한 청정하고 오염없는 환경을 만들도록 구성된 프로세스 챔버(410)를 포함한다. 프로세스 모듈(400)은 유전체 막을 갖는 기판(425)을 EM 방사선에 노출시키도록 구성된 방사원(440)을 더 포함한다.
EM 방사선은 특정 방사 주파수대로만 제공되며, 이 특정 방사 주파수대 내의 단일, 복수, 협대역, 또는 광대역 EM 파장을 포함한다. 예를 들면, 방사원(440)은 IR 스펙트럼의 EM 방사선을 생성하도록 구성된 IR 방사원을 포함할 수 있다. 별법으로서 예를 들면, 방사원(440)은 UV 스펙트럼의 EM 방사선을 생성하도록 구성된 UV 방사원을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 기판(425)의 IR 처리 및 UV 처리는 별개의 프로세스 모듈에서 수행될 수 있다.
IR 방사원은 광대역(예컨대, 다색) IR 공급원을 포함할 수 있고, 또는 협대역(예컨대, 단색) IR 공급원을 포함할 수 있다. IR 방사원은 하나 이상의 IR 램프, 하나 이상의 IR LED, 또는 하나 이상의 [연속파(CW), 튜너블(tunable), 또는 펄스] IR 레이저, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. IR 출력 밀도는 약 20 W/cm2 이하의 범위일 수 있다. 예를 들어, IR 출력 밀도는 약 1 W/cm2 내지 약 20 W/cm2의 범위일 수 있다. 적외선의 파장은 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 14 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 12 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위일 수 있다. 예를 들어, IR 방사원은 CO2 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, IR 방사원은, 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛ 범위의 분광 출력을 갖는, 예컨대 세라믹 요소 또는 탄화규소 요소 등의 IR 요소를 포함할 수 있고, 또는 IR 방사원은 반도체 레이저(다이오드), 또는 광 파라메트릭 증폭을 갖는 이온, Ti:사파이어, 혹은 색소 레이저를 포함할 수 있다.
UV 방사원은 광대역(예컨대, 다색) UV 공급원을 포함할 수 있고, 또는 협대역(예컨대, 단색) UV 공급원을 포함할 수 있다. UV 방사원은 하나 이상의 UV 램프, 하나 이상의 UV LED, 또는 하나 이상의 [연속파(CW), 튜너블, 또는 펄스] UV 레이저, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 자외선은, 예를 들면 마이크로파 공급원, 아크 방전, 유전체 배리어 방전, 또는 전자 충돌 발생을 통해 생성될 수 있다. UV 출력 밀도는 약 0.1 mW/cm2 내지 약 2000 mW/cm2의 범위일 수 있다. 자외선의 파장은 약 100 나노미터(㎚) 내지 약 600 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 150 ㎚ 내지 약 400 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 150 ㎚ 내지 약 300 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 170 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 200 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위일 수 있다. 예를 들면, UV 방사원은 약 180 ㎚ 내지 약 500 ㎚ 범위의 분광 출력을 갖는 듀테륨(D2) 램프 등과 같은 직류(DC) 혹은 펄스 램프를 포함할 수 있고, 또는 UV 방사원은 반도체 레이저(다이오드), (질소) 가스 레이저, 3배(혹은 4배) 주파수 Nd:YAG 레이저, 또는 구리 증기 레이저를 포함할 수 있다.
IR 방사원, 또는 UV 방사원, 또는 양자 모두는 출력 방사의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 방사원은 광학 필터, 광학 렌즈, 빔 확대기, 빔 콜리메이터(beam collimators) 등을 더 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
기판 홀더(420)는 기판(425)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 이 온도 제어 시스템은 열처리 장치(430)의 일부분일 수 있다. 기판 홀더(420)는 기판 홀더(420)에 내장되어 있고 전원 및 온도 제어기에 연결되어 있는 하나 이상의 전도 가열 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 가열 요소는 전력을 공급하도록 구성된 전원에 연결되어 있는 저항 가열 요소를 포함할 수 있다. 기판 홀더(420)는, 하나 이상의 방사 가열 요소를 선택적으로 포함할 수 있다. 기판(425)의 온도는, 예컨대 약 20℃ 내지 약 600℃의 범위일 수 있고, 바람직하게는 기판의 온도는 약 100℃ 내지 약 600℃의 범위일 수 있다. 예를 들어, 기판(425)의 온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위일 수 있고, 또는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위일 수 있다.
기판 홀더(420)는 기판 홀더(420)를 병진시키거나, 회전시키거나, 또는 병진 및 회전시켜, 기판(425)을 방사원(440)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템(435)을 더 포함할 수 있다.
또한, 기판 홀더(420)는 기판(425)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(420)는 기판(425)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
도시되어 있지는 않지만, 기판 홀더(420)는 복수의 기판을 지지하도록 구성될 수 있다.
도 6을 다시 참조해 보면, 프로세스 모듈(400)은, 프로세스 챔버(410)에 연결되어 있고 프로세스 챔버(410)에 퍼지 가스를 도입하도록 구성되어 있는 가스 주입 시스템(450)을 더 포함할 수 있다. 퍼지 가스는, 예를 들면 희가스 또는 질소와 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 별법으로서, 퍼지 가스는 다른 가스, 예컨대 O2, H2, NH3, CxHy, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 프로세스 모듈(400)은, 프로세스 챔버(410)에 연결되어 있고 프로세스 챔버(410)를 배기하도록 구성되어 있는 진공 펌핑 시스템(455)을 더 포함할 수 있다. 경화 프로세스 동안에, 기판(425)은 진공 조건을 갖는 혹은 갖지 않는 퍼지 가스 환경하에 있을 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 프로세스 모듈(400)은 프로세스 챔버(410), 기판 홀더(420), 열처리 장치(430), 구동 시스템(435), 방사원(440), 가스 주입 시스템(450) 및 진공 펌핑 시스템(455)에 연결된 제어기(460)를 포함할 수 있다. 제어기(460)는 마이크로프로세서와, 메모리, 그리고 프로세스 모듈(400)과의 통신 및 입력 기동을 행할 뿐만 아니라 프로세스 모듈(400)로부터의 출력을 모니터링하기에 충분한 제어 전압을 발생시킬 수 있는 디지털 I/O 포트를 포함한다. 메모리에 저장된 프로그램은 저장된 프로세스 레시피에 따라 프로세스 모듈(400)과 상호 작용하는 데 사용된다. 제어기(460)는 다수의 처리 요소(410, 420, 430, 435, 440, 450, 또는 455)를 구성하는 데 사용될 수 있고, 제어기(460)는 처리 요소로부터의 데이터를 수집하고, 제공하며, 처리하고, 저장하며, 디스플레이할 수 있다. 제어기(460)는 하나 이상의 처리 요소를 제어하기 위한 다수의 애플리케이션을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(460)는, 사용자로 하여금 하나 이상의 처리 요소를 모니터 및/또는 제어할 수 있게 하는 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 구성 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다.
이제 도 7을 참조해 보면, 기판 상의 유전체 막을 처리하도록 구성된 다른 실시예에 따른 프로세스 모듈(500)이 도시되어 있다. 예로서, 프로세스 모듈(500)은 유전체 막을 경화시키도록 구성될 수 있다. 프로세스 모듈(500)은 도 6에 도시된 프로세스 모듈과 동일한 요소를 다수 포함한다. 프로세스 모듈(500)은, 기판 홀더(420) 상에 안치된 기판(425)을 경화시키기 위한 청정하고 오염없는 환경을 만들도록 구성된 프로세스 챔버(410)를 포함한다. 프로세스 모듈(500)은 유전체 막을 갖는 기판(425)을 EM 방사선의 제1 방사원 그룹에 노출시키도록 구성된 제1 방사원(540)을 포함한다.
프로세스 모듈(500)은 유전체 막을 갖는 기판(425)을 EM 방사선의 제2 방사원 그룹에 노출시키도록 구성된 제2 방사원(545)을 더 포함한다. EM 방사선의 각 그룹은 특정 방사 주파수대로만 제공되며, 이 특정 방사 주파수대 내의 단일, 복수, 협대역, 또는 광대역 EM 파장을 포함한다. 예를 들면, 제1 방사원(540)은 IR 스펙트럼의 EM 방사선을 생성하도록 구성된 IR 방사원을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, 제2 방사원(545)은 UV 스펙트럼의 EM 방사선을 생성하도록 구성된 UV 방사원을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 기판(425)의 IR 처리 및 UV 처리는 단일 프로세스 모듈에서 수행될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 프로세스 모듈(500)은 프로세스 챔버(410), 기판 홀더(420), 열처리 장치(430), 구동 시스템(435), 제1 방사원(540), 제2 방사원(545), 가스 주입 시스템(450) 및 진공 펌핑 시스템(455)에 연결된 제어기(560)를 포함할 수 있다. 제어기(560)는 마이크로프로세서와, 메모리, 그리고 프로세스 모듈(500)과의 통신 및 입력 기동을 행할 뿐만 아니라 프로세스 모듈(500)로부터의 출력을 모니터링하기에 충분한 제어 전압을 발생시킬 수 있는 디지털 I/O 포트를 포함한다. 메모리에 저장된 프로그램은 저장된 프로세스 레시피에 따라 프로세스 모듈(500)과 상호 작용하는 데 사용된다. 제어기(560)는 다수의 처리 요소(410, 420, 430, 435, 540, 545, 450, 또는 455)를 구성하는 데 사용될 수 있고, 제어기(560)는 처리 요소로부터의 데이터를 수집하고, 제공하며, 처리하고, 저장하며, 디스플레이할 수 있다. 제어기(560)는 하나 이상의 처리 요소를 제어하기 위한 다수의 애플리케이션을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(560)는, 사용자로 하여금 하나 이상의 처리 요소를 모니터 및/또는 제어할 수 있게 하는 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 구성 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다.
이제 도 8a를 참조해 보면, 일 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템(600)이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(600)은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판(625)에 EM 방사선을 조사(照射)하도록 구성되어 있는 방사원(630) 및 광 어셈블리(635)를 포함한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 방사원(630)은 EM 방사선의 빔(670)을 생성하도록 구성되어 있고, 광 어셈블리(635)는 기판(625) 상의 적어도 한 영역을 부분적으로 또는 전체적으로 조명하는 식으로 EM 방사선의 빔(670)을 조작하도록 구성되어 있다.
방사원(630)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한, 방사원(630)은 복수의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사원(630)은 하나 이상의 IR 레이저, 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다.
광 어셈블리(635)는 EM 방사선의 빔(670)의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치(640)를 포함할 수 있다. 또한, 광 어셈블리(635)는 EM 방사선의 빔(670)의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치(650)를 포함할 수 있다. 빔 사이징 장치(640) 혹은 빔 셰이핑 장치(650), 또는 양자 모두는 EM 방사선의 빔(670)의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 장치는 광학 필터, 광학 렌즈, 광학 거울, 빔 확대기, 빔 콜리메이터 등을 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(600)은, 기판(625)의 전체 상면을 투광 조명하기 위하여, EM 방사선의 빔(670)의 사이즈 혹은 모양, 또는 양자 모두를 설정하도록 구성되어 있다. EM 방사선의 빔(670)은 광학 창(660)을 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(610)을 지나 기판(625)에 전달된다. 기판(625)의 전체적인 조명이 도시되어 있지만, EM 방사선의 빔(670)은 기판(625)의 상면의 일부분에만 조사될 수 있다.
예로서, IR 전송의 경우, 광학 창(660)은 사파이어, CaF2, BaF2, ZnSe, ZnS, Ge, 또는 GaAs로 제조될 수 있다. 또한 예를 들어, UV 전송의 경우, 광학 창(660)은 석영, 용융 실리카, 유리 등과 같은 SiOX-함유 재료, 사파이어, CaF2, MgF2 등으로 제조될 수 있다. 예를 들어, IR 전송 및 UV 전송의 경우, 광학 창(660)은 KCl로 제조될 수 있다. 또한, 광학 창(660)에는 반사 방지 코팅이 피복될 수 있다.
기판(625)은 프로세스 모듈에서 기판 홀더(620) 상에 안치된다. 기판 홀더(620)는 기판(625)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 기판 홀더(620)는 기판 홀더(620)를 상하 및/또는 좌우로 병진시키거나[좌우(x-y) 병진은 도면부호 622로 나타내어져 있음], 회전시키거나(회전은 도면부호 621로 나타내어져 있음), 또는 병진 및 회전시켜, 기판(625)을 EM 방사선의 빔(670)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(620)는 동작 제어 시스템을 포함할 수 있는데, 이 동작 제어 시스템은 구동 시스템에 연결되어 있고, 기판(625)의 위치 모니터링, 기판(625)의 위치 조정, 또는 기판(625)의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
또한, 기판 홀더(620)는 기판(625)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(620)는 기판(625)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 8b를 참조해 보면, 다른 실시예에 따라 기판을 전자기 방사선에 노출시키는 광학 시스템(600')이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(600')은, 도 8a에 도시된 바와 같이 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판(625)에 제1 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 제1 방사원(630) 및 제1 광 어셈블리(635)를 포함한다. 광학 시스템(600')은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 기판(625)에 제2 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 제2 방사원(630') 및 제2 광 어셈블리(635')를 더 포함한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 방사원(630)은 제1 EM 방사선의 빔(670A)을 생성하도록 구성되어 있고, 제1 광 어셈블리(635)는 기판(625) 상의 제1 영역(680A)을 조명하는 식으로 제1 EM 방사선의 빔(670A)을 조작하도록 구성되어 있으며, 제2 방사원(630')은 제2 EM 방사선의 빔(670B)을 생성하도록 구성되어 있고, 제2 광 어셈블리(635')는 기판(625) 상의 제2 영역(680B)을 조명하는 식으로 제2 EM 방사선의 빔(670B)을 조작하도록 구성되어 있다.
제1 방사원(630)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한, 제1 방사원(630)은 복수의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 방사원(630)은 하나 이상의 IR 레이저, 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다. 제2 방사원(630')은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한, 제2 방사원(630')은 복수의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 방사원(630')은 하나 이상의 IR 레이저, 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 광 어셈블리(635')는 제2 EM 방사선의 빔(670B)의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치(640')를 포함할 수 있다. 제2 광 어셈블리(635')는 제2 EM 방사선의 빔(670B)의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치(650')를 포함할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(600')은, 기판(625)의 상면을 조명하기 위하여, 제1 EM 방사선의 빔(670A) 및 제2 EM 방사선의 빔(670B)의 사이즈 혹은 모양, 또는 양자 모두를 설정하도록 구성되어 있다. 제1 EM 방사선의 빔(670A)은 광학 창(660)을 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(610)을 지나 기판(625)의 제1 영역(680A)에 전달된다. 제2 EM 방사선의 빔(670B)은 광학 창(660)을 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(610)을 지나 기판(625)의 제2 영역(680B)에 전달된다. 제1 및 제2 EM 방사선의 빔(670A, 670B)에 의한 기판(625)의 전체적인 조명이 도시되어 있지만, 제1 및 제2 EM 방사선의 빔(670A, 670B)은 기판(625)의 상면의 일부분에만 조사될 수 있다. 또한, 제1 영역(680A)과 제2 영역(680B)은 겹친 곳이 없는 별개의 영역으로서 도시되어 있지만, 제1 영역(680A)과 제2 영역(680B)은 겹쳐있을 수도 있다.
하나의 광학 창(660)만이 도시되어 있지만, 복수의 광학 창이 사용될 수 있고, 이들 광학 창을 통해 제1 및 제2 EM 방사선의 빔(670A, 670B)이 전달될 수 있다. 또한, 광학 시스템(600')은 기판(625)에 2 이상의 EM 방사선의 빔을 조사하도록 구성될 수 있다.
이제 도 9를 참조해 보면, 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 광학 시스템(700)이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(700)은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판(725)에 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 방사원(730) 및 광 어셈블리(735)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(700)은, 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 생성하고 각 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 기판(725) 상의 서로 다른 영역에 조사하는 식으로 조작하도록 구성되어 있다.
방사원(730)은 하나 이상의 EM 방사선의 빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 방사원(730)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 방사원(730)은 하나 이상의 IR 레이저 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(700)은 방사원(730)에서 출력된 하나 이상의 원(原) EM 방사선 중 적어도 하나를 분할하여 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 생성하도록 구성된 하나 이상의 빔 분할 장치(732)를 포함할 수 있다. 또한, 광학 시스템(700)은 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 기판(725)의 적어도 한 부분을 향하게 결합시키도록 구성된 하나 이상의 빔 결합 장치(734)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 빔 분할 장치(732)와 하나 이상의 빔 결합 장치(734)는 광학 렌즈, 광학 거울, 빔 조리개 등을 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
또한, 광학 시스템(700)은, 복수의 EM 방사선의 빔 중 하나의 사이즈를 설정하도록 각각 구성된 복수의 빔 사이징 장치(740, 741, 742, 743)를 포함한다. 또한, 광학 시스템(700)은, 복수의 EM 방사선의 빔 중 하나의 모양을 설정하도록 각각 구성된 복수의 빔 셰이핑 장치(750, 751, 752, 753)를 포함한다. 빔 사이징 장치(740, 741, 742, 743) 혹은 빔 셰이핑 장치(750, 751 ,752, 753), 또는 양자 모두는 출력 방사선의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 장치는 광학 필터, 광학 렌즈, 광학 거울, 빔 확대기, 빔 콜리메이터 등을 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
도 9 및 도 10a에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 빔 결합 장치(734)는 기판(725)의 복수의 장소(781, 782, 783, 784)에 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 조사하도록 구성되어 있고, 이 경우 복수의 장소(781, 782, 783, 784)는 실질적으로 서로 인접해 있으며, 기판(725)의 거의 전체 상면이 조명된다. 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)의 사이즈 및/또는 모양은 복수의 빔 사이징 장치(740, 741, 742, 743)와 복수의 빔 셰이핑 장치(750, 751 ,752, 753)를 이용하여 조정될 수 있다.
별법으로서, 하나 이상의 빔 결합 장치(734)는 기판(725)의 실질적으로 동일한 장소를 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 조사하도록 구성되어 있다. 또 다른 별법으로서, 하나 이상의 빔 결합 장치(734)는 기판(725)의 복수의 장소를 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 조사하도록 구성되어 있고, 이 경우 복수의 장소 중 적어도 두 장소가 서로 겹쳐져 있다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(700)은, 기판(725)의 상면을 조명하기 위하여, 각 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)의 사이즈 혹은 모양, 또는 양자 모두를 설정하도록 구성되어 있다. 각 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)은 광학 창 어셈블리(760)의 광학 창(761, 762, 763, 764)을 각각 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(710)을 지나 기판(725)의 기판 영역(781, 782, 783, 784)에 전달된다. 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)에 의한 기판(725)의 전체적인 조명이 도시되어 있지만, 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)은 기판(725)의 상면의 일부분에만 조사될 수 있다. 또한, 기판 영역(781, 782, 783, 784)은 겹친 곳이 없는 별개의 영역으로서 도시되어 있지만, 기판 영역(781, 782, 783, 784)은 겹쳐있을 수도 있다.
각 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)이 개별 광학 창(761, 762, 763, 764) 각각을 통해 전달되는 것으로 도시되어 있지만, 단 하나의 광학 창을 사용하고 이 광학 창을 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)이 통과할 수도 있다. 별법으로서, 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)을 전달하는 데 하나 이상의 광학 창이 사용될 수 있다.
기판(725)은 프로세스 모듈에서 기판 홀더(720) 상에 안치된다. 기판 홀더(720)는 기판(725)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 기판 홀더(720)는 기판 홀더(720)를 상하 및/또는 좌우로 병진시키거나[좌우(x-y) 병진은 도면부호 722로 나타내어져 있음], 회전시키거나(회전은 도면부호 721로 나타내어져 있음), 또는 병진 및 회전시켜, 기판(725)을 복수의 EM 방사선의 빔(770, 771, 772, 773)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(720)는 동작 제어 시스템을 포함할 수 있는데, 이 동작 제어 시스템은 구동 시스템에 연결되어 있고, 기판(725)의 위치 모니터링, 기판(725)의 위치 조정, 또는 기판(725)의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
또한, 기판 홀더(720)는 기판(725)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(720)는 기판(725)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 11을 참조해 보면, 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 광학 시스템(800)이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(800)은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판(825)에 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 방사원(830) 및 광 어셈블리(835)를 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(800)은, EM 방사선의 시트(870)를 생성하고 EM 방사선의 시트(870)를 기판(825) 상의 영역(880)에 조사하는 식으로 조작하도록 구성되어 있다. EM 방사선의 시트는 EM 방사선의 슬릿, 또는 EM 방사선의 바아 빔(bar beam)을 포함할 수 있다.
방사원(830)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한, 방사원(830)은 복수의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 방사원(830)은 하나 이상의 IR 레이저, 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다.
광 어셈블리(835)는 EM 방사선의 시트(870)의 사이즈를 설정하도록 구성된 시트 사이징 장치(840)를 포함할 수 있다. 또한, 광 어셈블리(835)는 EM 방사선의 시트(870)의 모양을 설정하도록 구성된 시트 셰이핑 장치(850)를 포함할 수 있다. 또한, 광 어셈블리(835)는 EM 방사선의 시트(870)를 필터링하도록 구성된 시트 필터링 장치(855)를 포함할 수 있다. 시트 사이징 장치(840), 시트 셰이핑 장치(850), 또는 시트 필터링 장치(855), 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합은 EM 방사선의 시트(870)의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 장치는 광학 필터, 광학 렌즈, 광학 거울, 빔 확대기, 빔 콜리메이터 등을 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
도 11에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(800)은, 기판(825)의 상면의 일부분을 조명하기 위하여, EM 방사선의 시트(870)의 사이즈 설정, 모양 설정, 또는 필터링, 또는 사이즈 및 모양 설정을 행하도록 구성되어 있다. EM 방사선의 시트(870)는 광학 창(860)을 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(810)을 지나 기판(825)에 전달된다. EM 방사선의 시트(870)는 기판(825)의 직경에 걸쳐 있도록 도시되어 있지만, EM 방사선의 시트(870)는 기판(825)의 직경 또는 측방 치수의 일부분에만 조사될 수 있다.
기판(825)은 프로세스 모듈에서 기판 홀더(820) 상에 안치된다. EM 방사선의 시트(870)는 기판(825)에 대해 병진 또는 회전할 수 있다. 별법으로서, 기판 홀더(820)는 EM 방사선의 시트(870)에 대해 병진 또는 회전할 수 있다.
기판 홀더(820)는 기판 홀더(820)를 상하 및/또는 좌우로 병진시키거나[좌우(x-y) 병진은 도면부호 822로 나타내어져 있음], 회전시키거나(회전은 도면부호 821로 나타내어져 있음), 또는 병진 및 회전시켜, 기판(825)을 EM 방사선의 시트(870)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(820)는 동작 제어 시스템을 포함할 수 있는데, 이 동작 제어 시스템은 구동 시스템에 연결되어 있고, 기판(825)의 위치 모니터링, 기판(825)의 위치 조정, 또는 기판(825)의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
기판 홀더(820)는 기판(825)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(820)는 기판(825)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(820)는 기판(825)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 12를 참조해 보면, 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 광학 시스템(900)이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(900)은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판(925)에 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 방사원(930) 및 광 어셈블리(935)를 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(900)은, EM 방사선의 빔(971)을 래스터 스캔하여 EM 방사선의 시트(970)를 생성하고 기판(925) 상의 영역(980)에 조사하는 식으로 EM 방사선의 빔(971)을 조작하도록 구성되어 있다.
방사원(930)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한, 방사원(930)은 복수의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사원(930)은 하나 이상의 IR 레이저, 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다.
광 어셈블리(935)는 EM 방사선의 빔(971)을 스캔하여 EM 방사선의 시트(970)를 생성하도록 구성된 래스터 스캔 장치(955)를 포함할 수 있다. 래스터 스캔 장치(955)는, EM 방사선의 빔(971)을 위치 A에서 위치 B까지 기판(925)을 가로지르게 스캔하여 EM 방사선의 시트(970)를 형성하는 회전형 다면 거울을 포함할 수 있다. 별법으로서, 래스터 스캔 장치(955)는 회전형 반투명 디스크를 포함할 수 있는데, 이 래스터 스캔 장치는 회전형 반투명 디스크 내에서의 내부 반사를 통해 EM 방사선의 빔(971)을 기판(925)을 가로지르게 스캔하여 EM 방사선의 시트(970)를 형성한다.
또한, 광 어셈블리(935)는 EM 방사선의 빔(971)의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치(940)를 포함할 수 있다. 또한, 광 어셈블리(935)는 EM 방사선의 빔(971)의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치(950)를 포함할 수 있다. 빔 사이징 장치(940) 혹은 빔 셰이핑 장치(950), 또는 양자 모두는 EM 방사선의 시트(970)의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 장치는 광학 필터, 광학 렌즈, 광학 거울, 빔 확대기, 빔 콜리메이터 등을 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
도 12에 도시된 바와 같이, EM 방사선의 시트(970)는 광학 창(960)을 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(910)을 지나 기판(925)에 전달된다. EM 방사선의 시트(970)는 기판(925)의 직경에 걸쳐 있도록 도시되어 있지만, EM 방사선의 시트(970)는 기판(925)의 직경 또는 측방 치수의 일부분에만 조사될 수 있다.
기판(925)은 프로세스 모듈에서 기판 홀더(920) 상에 안치된다. EM 방사선의 시트(970)는 기판(925)에 대해 병진 또는 회전할 수 있다. 별법으로서, 기판 홀더(920)는 EM 방사선의 시트(970)에 대해 병진 또는 회전할 수 있다. 예로서, 도 13은 기판(925)을 래스터 스캔하는 방법을 보여준다. EM 방사선의 빔(971)이 제1 좌우 방향(972)으로 기판 영역(980)을 따라 스캔되고, 이 경우 EM 방사선의 빔(971)은 기판(925) 상의 패턴(982)을 일순간 조사한다. EM 방사선의 빔(971)을 스캔할 때, 기판 홀더는 제1 좌우 방향에 실질적으로 직교하는 제2 좌우 방향(922)으로 기판(925)을 병진시킬 수 있다.
기판 홀더(920)는 기판 홀더(920)를 상하 및/또는 좌우로 병진시키거나[좌우(x-y) 병진은 도면부호 922로 나타내어져 있음], 회전시키거나(회전은 도면부호 921로 나타내어져 있음), 또는 병진 및 회전시켜, 기판(925)을 EM 방사선의 시트(970)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(920)는 동작 제어 시스템을 포함할 수 있는데, 이 동작 제어 시스템은 구동 시스템에 연결되어 있고, 기판(925)의 위치 모니터링, 기판(925)의 위치 조정, 또는 기판(925)의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
기판 홀더(920)는 기판(925)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(920)는 기판(925)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(920)는 기판(925)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 14를 참조해 보면, 또 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 광학 시스템(1000)이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(1000)은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판(1025)에 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 방사원(1030) 및 광 어셈블리(1035)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(1000)은, EM 방사선의 빔(1070)을 생성하고 EM 방사선의 빔(1070)을 기판(1025) 상의 영역(1080)에 조사하는 식으로 조작하도록 구성되어 있다.
방사원(1030)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한, 방사원(1030)은 복수의 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사원(1030)은 하나 이상의 IR 레이저, 또는 하나 이상의 UV 레이저를 포함할 수 있다.
광 어셈블리(1035)는 EM 방사선의 빔(1070)을 스캔하도록 구성된 방사선 스캔 장치(1090)를 포함할 수 있다. 방사선 스캔 장치(1090)는 EM 방사선의 빔(1070)을 좌우 방향(1084)으로 스캔하기 위해 하나 이상의 거울 검류계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 거울 검류계는 Cambridge Technology, Inc.에서 시판하고 있는 6200 시리즈 고속 검류계를 포함할 수 있다. 또한, 광 어셈블리(1035)는 스캔 동작 제어 시스템을 포함할 수 있는데, 이 스캔 동작 제어 시스템은 방사선 스캔 장치(1090)에 연결되어 있고, EM 방사선의 빔(1070)의 위치 모니터링, EM 방사선의 빔(1070)의 위치 조정, 또는 EM 방사선의 빔(1070)의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
또한, 광 어셈블리(1035)는 EM 방사선의 빔(1070)의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치(1040)를 포함할 수 있다. 또한, 광 어셈블리(1035)는 EM 방사선의 빔(1070)의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치(1050)를 포함할 수 있다. 빔 사이징 장치(1040) 혹은 빔 셰이핑 장치(1050), 또는 양자 모두는 EM 방사선의 빔(1070)의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 장치는 광학 필터, 광학 렌즈, 광학 거울, 빔 확대기, 빔 콜리메이터 등을 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
도 14에 도시된 바와 같이, EM 방사선의 빔(1070)은 광학 창(1060)을 통과하여 프로세스 모듈에 들어가고, 프로세스 공간(1010)을 지나 기판(1025)에 전달된다. 도 14에 도시된 바와 같이, EM 방사선의 빔(1070)은 기판(1025)의 소정 영역(1080) 상의 패턴(1082)에 일순간 조사된다.
기판(1025)은 프로세스 모듈에서 기판 홀더(1020) 상에 안치된다. EM 방사선의 빔(1070)은 기판(1025)에 대해 스캔된다. 또한, 기판 홀더(1020)는 EM 방사선의 빔(1070)에 대해 병진 또는 회전할 수 있다. 기판 홀더(1020)는 기판 홀더(1020)를 상하 및/또는 좌우로 병진시키거나[좌우(x-y) 병진은 도면부호 1022로 나타내어져 있음], 회전시키거나(회전은 도면부호 1021로 나타내어져 있음), 또는 병진 및 회전시켜, 기판(1025)을 EM 방사선의 빔(1070)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(1020)는 동작 제어 시스템을 포함할 수 있는데, 이 동작 제어 시스템은 구동 시스템에 연결되어 있고, 기판(1025)의 위치 모니터링, 기판(1025)의 위치 조정, 또는 기판(1025)의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있다.
기판 홀더(1020)는 기판(1025)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 또한, 기판 홀더(1020)는 기판(1025)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(1020)는 기판(1025)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 15a를 참조해 보면, 또 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 소정의 순간에, 기판(1125)의 네 영역(1131, 1132, 1133, 1134)이 4개의 원 EM 방사선에 노출된다. 예로서, 영역(1131 및 1133)은 적외선에 노출되는 한편, 영역(1132 및 1134)은 자외선에 노출될 수 있다. 기판(1125)이 방위각 방향(1126)으로 회전될 때, 기판(1125)의 상면 상의 소정 지점이 적외선과 자외선에 교대로 노출된다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 광학 창 어셈블리(1160)는 광학 창의 어레이(1161, 1162, 1163, 1164)를 포함할 수 있고, 이 경우 각 광학 창의 조성은 이들 광학 창을 통해 전달되는 EM 방사선의 스펙트럼에 맞춰 정해진다. 예로서, 광학 창(1161 및 1163)의 조성은 IR 전송에 맞춰 정해질 수 있고, 광학 창(1162 및 1164)의 조성은 UV 전송에 맞춰 정해질 수 있다. 예를 들어, IR 전송에는 사파이어, CaF2, BaF2, ZnSe, ZnS, Ge, 또는 GaAs가 가장 적합할 수 있다. 또한 예를 들어, UV 전송에는 석영, 용융 실리카, 유리 등과 같은 SiOX-함유 재료, CaF2, MgF2 등이 가장 적합할 수 있다. 또한 예를 들어, IR 전송 및 UV 전송에는 KCl이 가장 적합할 수 있다. 또한, 광학 창(1161, 1162, 1163, 1164)에는 반사 방지 코팅이 피복될 수 있다.
이제 도 16a를 참조해 보면, 또 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 소정의 순간에, 기판(1225)의 두 영역(1231, 1232)이 2개의 원 EM 방사선(1271, 1272)에 노출된다. 예로서, 영역(1231)은 적외선에 노출되는 한편, 영역(1232)은 자외선에 노출될 수 있다. 기판(1225)이 좌우 방향(1226)으로 병진될 때, 기판(1225)의 상면이 적외선과 자외선 모두에 노출된다. 또한, 기판(1225)은 회전될 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 광학 창 어셈블리(1260)는 광학 창의 어레이(1261, 1262)를 포함할 수 있고, 이 경우 각 광학 창의 조성은 이들 광학 창을 통해 전달되는 EM 방사선의 스펙트럼에 맞춰 정해진다. 예로서, 광학 창(1261)의 조성은 IR 전송에 맞춰 정해질 수 있고, 광학 창(1262)의 조성은 UV 전송에 맞춰 정해질 수 있다. 예를 들어, IR 전송에는 사파이어, CaF2, BaF2, ZnSe, ZnS, Ge, 또는 GaAs가 가장 적합할 수 있다. 또한 예를 들어, UV 전송에는 석영, 용융 실리카, 유리 등과 같은 SiOX-함유 재료, CaF2, MgF2 등이 가장 적합할 수 있다. 또한 예를 들어, IR 전송 및 UV 전송에는 KCl이 가장 적합할 수 있다. 또한, 광학 창(1261, 1262)에는 반사 방지 코팅이 피복될 수 있다.
이제 도 17을 참조해 보면, 또 다른 실시예에 따라 기판을 EM 방사선에 노출시키는 광학 시스템(1300)이 개략적으로 도시되어 있다. 광학 시스템(1300)은, 프로세스 모듈에 연결되어 있고 프로세스 모듈 내에 배치된 기판에 EM 방사선을 조사하도록 구성되어 있는 복수의 방사원(1310, 1312, 1314, 1316) 및 광 어셈블리(1335)를 포함한다.
각 방사원(1310, 1312, 1314, 1316)은 IR 방사원 또는 UV 방사원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 방사원(1310, 1312, 1314, 1316)은 IR 레이저 또는 UV 레이저를 포함할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(1300)은, 복수의 방사원(1310, 1312, 1314, 1316)으로부터 복수의 EM 방사선의 빔(1320)을 받아 복수의 EM 방사선의 빔(1320) 중 2 이상을 집단 빔(1330)으로 결합하도록 구성되어 있는 듀얼 빔 결합기(1322)의 어레이를 포함한다. 듀얼 빔 결합기(1322)는 역으로 사용되는 편광 빔 분할기를 포함할 수 있다.
예로서, 광학 시스템(1300)은, 복수의 방사원(1310, 1312, 1314, 1316)으로부터 복수의 EM 방사선의 빔(1320)을 받아, 복수의 EM 방사선의 빔(1320) 모두를 집단 빔(1330)으로 결합하여, 이 집단 빔(1330)을 프로세스 모듈 내의 기판의 적어도 일부분에 조사하도록 구성될 수 있다. 광 어셈블리를 이용하여 집단 빔(1330)의 사이즈 및/또는 모양을 정하고, 이 집단 빔을 프로세스 챔버 내의 기판의 적어도 일부분을 향해 보낼 수 있다.
이제 도 18a 및 도 18b를 참조해 보면, 기판 상의 유전체 막을 처리하도록 구성된 또 다른 실시예에 따른 프로세스 모듈(1400)이 도시되어 있다. 예로서, 프로세스 모듈(1400)은 유전체 막을 경화시키도록 구성될 수 있다. 프로세스 모듈(1400)은, 기판 홀더(1420) 상에 안치된 기판(1425)을 경화시키기 위한 청정하고 오염없는 환경을 만들도록 구성된 프로세스 챔버(1410)를 포함한다. 프로세스 모듈(1400)은 유전체 막을 갖는 기판(1425)을 EM 방사선의 제1 방사원 그룹에 노출시키도록 구성된 제1 방사원(1440)을 포함한다.
프로세스 모듈(1400)은 유전체 막을 갖는 기판(1425)을 EM 방사선의 제2 방사원 그룹에 노출시키도록 구성된 제2 방사원(1445)을 더 포함한다. EM 방사선의 각 그룹은 특정 방사 주파수대로만 제공되며, 이 특정 방사 주파수대 내의 단일, 복수, 협대역, 또는 광대역 EM 파장을 포함한다. 예를 들면, 제1 방사원(1440)은 UV 스펙트럼의 EM 방사선을 생성하도록 구성된 UV 방사원을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, 제2 방사원(1445)은 IR 스펙트럼의 EM 방사선을 생성하도록 구성된 IR 방사원을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 기판(1425)의 IR 처리 및 UV 처리는 단일 프로세스 모듈에서 수행될 수 있다.
IR 방사원은 광대역(예컨대, 다색) IR 공급원을 포함할 수 있고, 또는 협대역(예컨대, 단색) IR 공급원을 포함할 수 있다. IR 방사원은 하나 이상의 IR 램프, 하나 이상의 IR LED, 또는 하나 이상의 [연속파(CW), 튜너블, 또는 펄스] IR 레이저, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, IR 방사원은 도 8a, 도 8b, 도 9, 도 11, 도 12, 도 14 및 도 17에 기술된 광학 시스템 중의 어느 하나와 함께 사용되는 하나 이상의 IR 레이저를 포함할 수 있다.
IR 출력 밀도는 약 20 W/cm2 이하의 범위일 수 있다. 예를 들어, IR 출력 밀도는 약 1 W/cm2 내지 약 20 W/cm2의 범위일 수 있다. 적외선의 파장은 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 14 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 8 ㎛ 내지 약 12 ㎛의 범위일 수 있다. 별법으로서, 적외선의 파장은 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위일 수 있다. 예를 들어, IR 방사원은 CO2 레이저 시스템을 포함할 수 있다. 또한 예를 들면, IR 방사원은, 약 1 ㎛ 내지 약 25 ㎛ 범위의 분광 출력을 갖는, 예컨대 세라믹 요소 또는 탄화규소 요소 등의 IR 요소를 포함할 수 있고, 또는 IR 방사원은 반도체 레이저(다이오드), 또는 광 파라메트릭 증폭을 갖는 이온, Ti:사파이어, 혹은 색소 레이저를 포함할 수 있다.
UV 방사원은 광대역(예컨대, 다색) UV 공급원을 포함할 수 있고, 또는 협대역(예컨대, 단색) UV 공급원을 포함할 수 있다. UV 방사원은 하나 이상의 UV 램프, 하나 이상의 UV LED, 또는 하나 이상의 [연속파(CW), 튜너블, 또는 펄스] UV 레이저, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, UV 방사원은 하나 이상의 UV 램프를 포함할 수 있다.
자외선은, 예를 들면 마이크로파 공급원, 아크 방전, 유전체 배리어 방전, 또는 전자 충돌 발생을 통해 생성될 수 있다. UV 출력 밀도는 약 0.1 mW/cm2 내지 약 2000 mW/cm2의 범위일 수 있다. 자외선의 파장은 약 100 나노미터(㎚) 내지 약 600 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 150 ㎚ 내지 약 400 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 150 ㎚ 내지 약 300 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 170 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위일 수 있다. 별법으로서, 자외선의 파장은 약 200 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위일 수 있다. 예를 들면, UV 방사원은 약 180 ㎚ 내지 약 500 ㎚ 범위의 분광 출력을 갖는 듀테륨(D2) 램프 등과 같은 직류(DC) 혹은 펄스 램프를 포함할 수 있고, 또는 UV 방사원은 반도체 레이저(다이오드), (질소) 가스 레이저, 3배(혹은 4배) 주파수 Nd:YAG 레이저, 또는 구리 증기 레이저를 포함할 수 있다.
IR 방사원, 또는 UV 방사원, 또는 양자 모두는 출력 방사의 하나 이상의 특성을 조정하기 위한 다수의 광학 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 방사원은 광학 필터, 광학 렌즈, 빔 확대기, 빔 콜리메이터 등을 더 포함할 수 있다. 광 및 전자기파 전파 분야의 당업자에 알려져 있는 이러한 광학적 조작 장치가 본 발명에 적합하다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, EM 방사선의 제1 방사원 그룹은 제1 광학 창(1441)을 통해 프로세스 챔버(1410)에 들어간다. EM 방사선의 제2 방사원 그룹은 제2 광학 창(1441)을 통해 프로세스 챔버(1410)에 들어간다. 전술한 바와 같이, 광학 창의 조성은 각 EM 방사선의 전달을 최적화하도록 선택될 수 있다.
기판 홀더(1420)는 기판(1425)의 온도의 승강 및/또는 제어를 행하도록 구성될 수 있는 온도 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 이 온도 제어 시스템은 열처리 장치(1430)의 일부분일 수 있다. 기판 홀더(1420)는 기판 홀더(1420)에 내장되어 있고 전원 및 온도 제어기에 연결되어 있는 하나 이상의 전도 가열 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 각 가열 요소는 전력을 공급하도록 구성된 전원에 연결되어 있는 저항 가열 요소를 포함할 수 있다. 기판 홀더(1420)는, 하나 이상의 방사 가열 요소를 선택적으로 포함할 수 있다. 기판(1425)의 온도는, 예컨대 약 20℃ 내지 약 600℃의 범위일 수 있고, 바람직하게는 기판의 온도는 약 100℃ 내지 약 600℃의 범위일 수 있다. 예를 들어, 기판(1425)의 온도는 약 300℃ 내지 약 500℃의 범위일 수 있고, 또는 약 350℃ 내지 약 450℃의 범위일 수 있다.
기판 홀더(1420)는 기판 홀더(1420)를 상하 병진 및 회전시켜, 기판(1425)을 피스톤 부재(1432)를 통하여 제1 방사원(1440)에 대해 상대 이동시키도록 구성된 구동 시스템(1430)을 더 포함할 수 있다. 기판 홀더(1420)는 프로세스 챔버(1410)에 고정 부착된 리프트 핀의 세트(1422)를 더 포함한다. 기판 홀더(1420)가 상하 병진할 때, 리프트 핀의 세트(1422)가 기판 홀더(1420)를 통과해 나와 기판(1425)을 기판 홀더(1420)의 상면에 대해 승강시킬 수 있다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(1420)는 제1 위치로 상하 병진될 수 있고, 이 경우 기판(1425)은 기판 홀더(1420)의 상면으로부터 들어올려질 수 있다. 제1 위치에서, 기판(1425)은 EM 방사선의 제2 방사원 그룹에 노출될 수 있다. 별법으로서, 기판(1425)은 EM 방사선의 제2 방사원 그룹에의 노출을 위한 임의의 위치로 상하 병진될 수 있다. 또한, 제1 위치에서, 기판(1425)은 반송 개구(1412)를 통하여 프로세스 챔버(1410)에 대해 반입/반출될 수 있다.
도 18b에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(1420)는 제2 위치로 상하 병진될 수 있고, 이 경우 리프트 핀의 세트(1422)는 더 이상 기판 홀더(1420)를 통과해 나와 있지 않다. 제2 위치에서, 기판(1425)은 EM 방사선의 제1 방사원 그룹에 노출될 수 있다. 또한, 기판(1425)은 노출 동안에 회전될 수 있다. 또한, 기판(1425)은 EM 방사선의 제1 방사원 그룹에의 노출 이전, 동안, 또는 이후에 가열될 수 있다. 별법으로서, 기판(1425)은 EM 방사선의 제1 방사원 그룹에의 노출을 위한 임의의 위치로 상하 병진될 수 있다.
또한, 기판 홀더(1420)는 기판(1425)을 클램프하도록 구성될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면, 기판 홀더(1420)는 기판(1425)을 기계적 또는 전기적으로 클램프하도록 구성될 수도 있다.
도 18a 및 도 18b를 다시 참조해 보면, 프로세스 모듈(1400)은, 프로세스 챔버(1410)에 연결되어 있고 프로세스 챔버(1410)에 퍼지 가스를 도입하도록 구성되어 있는 가스 주입 시스템(1450)을 더 포함할 수 있다. 퍼지 가스는, 예를 들면 희가스 또는 질소와 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 별법으로서, 퍼지 가스는 다른 가스, 예컨대 O2, H2, NH3, CxHy, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 프로세스 모듈(1400)은, 프로세스 챔버(1410)에 연결되어 있고 프로세스 챔버(1410)를 배기하도록 구성되어 있는 진공 펌핑 시스템(1455)을 더 포함할 수 있다. 경화 프로세스 동안에, 기판(1425)은 진공 조건을 갖는 혹은 갖지 않는 퍼지 가스 환경하에 있을 수 있다.
프로세스 모듈(1400)은, 프로세스 챔버(1410)에 연결되어 있고 기판(1425) 상의 유전체 막의 특성을 측정하도록 구성되어 있는 인시츄 계측 시스템(도시 생략)을 더 포함할 수 있다. 인시츄 계측 시스템은 레이저 간섭계를 포함할 수 있다.
또한, 도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 프로세스 모듈(1400)은 프로세스 챔버(1410), 기판 홀더(1420), 열처리 장치(1435), 구동 시스템(1430), 제1 방사원(1440), 제2 방사원(1445), 가스 주입 시스템(1450) 및 진공 펌핑 시스템(1455)에 연결된 제어기(1460)를 포함할 수 있다. 제어기(1460)는 마이크로프로세서와, 메모리, 그리고 프로세스 모듈(1400)과의 통신 및 입력 기동을 행할 뿐만 아니라 프로세스 모듈(1400)로부터의 출력을 모니터링하기에 충분한 제어 전압을 발생시킬 수 있는 디지털 I/O 포트를 포함한다. 메모리에 저장된 프로그램은 저장된 프로세스 레시피에 따라 프로세스 모듈(1400)과 상호 작용하는 데 사용된다. 제어기(1460)는 다수의 처리 요소(1410, 1420, 1430, 1435, 1440, 1445, 1450, 또는 1455)를 구성하는 데 사용될 수 있고, 제어기(1460)는 처리 요소로부터의 데이터를 수집하고, 제공하며, 처리하고, 저장하며, 디스플레이할 수 있다. 제어기(1460)는 하나 이상의 처리 요소를 제어하기 위한 다수의 애플리케이션을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(1460)는, 사용자로 하여금 하나 이상의 처리 요소를 모니터 및/또는 제어할 수 있게 하는 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 구성 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다.
다른 예에 따라, 기판 상에 다공성 저 유전상수 유전체 막을 마련하는 방법을 기술한다. 이 방법은, 디에톡시메틸실란(DEMS) 및 다공 생성 물질을 사용한 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스를 이용하여 기판 상에 SiCOH-함유 유전체 막을 형성하는 단계; 실질적으로 다공 생성 물질을 제거하기에 충분한 길이의 제1 시간 동안에 SiCOH-함유 유전체 막을 적외선에 노출시키는 IR 노출 단계; IR 노출 이후에 제2 시간 동안 SiCOH-함유 유전체 막을 자외선에 노출시키는 UV 노출 단계; 및 상기 제2 시간의 일부 또는 전부 동안에 SiCOH-함유 유전체 막을 가열하는 단계를 포함한다.
SiCOH-함유 유전체 막을 적외선에 노출시키는 IR 노출 단계는, 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위(예컨대, 9.4 ㎛)의 파장을 갖는 적외선의 방사를 포함할 수 있다. SiCOH-함유 유전체 막을 자외선에 노출시키는 UV 노출 단계는, 약 170 ㎚ 내지 약 240 ㎚의 범위(예컨대, 222 ㎚)의 파장을 갖는 자외선의 방사를 포함할 수 있다. SiCOH-함유 유전체 막을 가열하는 단계는, 기판을 약 300℃ 내지 약 500℃ 범위의 온도까지 가열하는 것을 포함할 수 있다.
IR 노출과 UV 노출은 별개의 프로세스 챔버에서 수행될 수 있거나, 또는 IR 노출과 UV 노출은 동일한 프로세스 챔버에서 수행될 수 있다.
다공 생성 물질은 테르펜; 노르보넨; 5-디메틸-1, 4-사이클로옥타디엔; 데카히드로나프탈렌; 에틸벤젠; 또는 리모넨; 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다공 생성 물질은 알파-테르피넨(ATRP)을 포함할 수 있다.
표 1은 약 2.2 내지 2.25의 유전상수를 갖도록 되어 있는 다공성 저 유전상수 유전체 막에 대한 데이터를 제공한다. 다공성 저 유전상수 유전체 막은, 디에톡시메틸실란(DEMS)을 포함하는 구조 형성 물질과 알파-테르피넨(ATRP)을 포함하는 다공 생성 물질을 이용한 CVD 프로세스를 통해 형성된 SiCOH-함유 유전체 막을 포함한다. 호칭 두께(옹스트롬, A)와 굴절률(n)을 갖는 "Pristine" SiCOH-함유 유전체 막을 먼저 적외선에 노출시키면, 그 결과 "IR 노출후" 두께(A)와 "IR 노출후 굴절률(n)"이 얻어진다. 그 후에, "IR 노출후"의 SiCOH-함유 유전체 막을 열로 가열하면서 자외선에 노출시키면, 그 결과 "UV 노출+가열후" 두께(A)와 "UV 노출+가열후 굴절률(n)"이 얻어진다.
Figure 112011028165132-pct00001
계속해서 표 1을 참조해 보면, IR 노출후와 UV 노출+가열후의 막 두께의 수축률(%)이 제공된다. 또한, UV 파장과 UV 노출 시간(분)이 제공된다. 또한, 결과적으로 얻어지는 경화된 다공성 저 유전상수 유전체 막의 유전상수(k) 및 탄성률(E)(GPa)이 제공된다. 표 1에 나타내어진 바와 같이, 자외선에 앞서 적외선을 이용하면, 유전상수가 2.3 미만이 되고 2.09까지 낮아진다. 또한, 저 유전상수, 즉 k=2.11이 달성될 수 있는 동시에, 용납 가능한 수준의 기계적 특성, 즉 E=4.44 GPa도 달성될 수 있다.
비교를 목적으로, 동일한 CVD 프로세스를 이용하여 형성된 SiCOH-함유 유전체 막을 적외선에의 노출 없이 경화시켰다. IR 노출 단계를 행하지 않는 경우, "UV 노출+가열후"의 굴절률이 약 1.408 내지 약 1.434의 범위이며, 이는 표 1에 제공된 결과보다 상당히 크다. 이와 같이 굴절률이 크다는 것은, 다공 생성 물질이 과도하게 막에 남아있다는 것을 나타내며, 예컨대 막의 다공도 및/또는 막의 산화도가 낮다는 것을 나타낸다.
또 다른 예에 따라, 기판 상에 다공성 저 유전상수 유전체 막을 마련하는 방법을 기술한다. 이 방법은, 디에톡시메틸실란(DEMS) 및 다공 생성 물질을 사용한 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스를 이용하여 기판 상에 SiCOH-함유 유전체 막을 형성하는 단계; 실질적으로 다공 생성 물질을 제거하기에 충분한 길이의 제1 시간 동안에 SiCOH-함유 유전체 막을 제1 적외선에 노출시키는 제1 IR 노출 단계; 제1 IR 노출 이후에 제2 시간 동안 SiCOH-함유 유전체 막을 자외선에 노출시키는 UV 노출 단계; UV 노출 이후에 제3 시간 동안 SiCOH-함유 유전체 막을 제2 적외선에 노출시키는 제2 IR 노출 단계; 및 UV 노출 이후에 제4 시간 동안 SiCOH-함유 유전체 막을 제3 적외선에 노출시키는 제3 IR 노출 단계를 포함한다.
이 방법은, 상기 제2 시간의 일부 또는 전부 동안에 SiCOH-함유 유전체 막을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 시간은 제2 시간과 일치할 수 있다.
SiCOH-함유 유전체 막을 제1 적외선에 노출시키는 제1 IR 노출 단계는, 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위(예컨대, 9.4 ㎛)의 파장을 갖는 적외선의 방사를 포함할 수 있다. SiCOH-함유 유전체 막을 자외선에 노출시키는 UV 노출 단계는, 약 170 ㎚ 내지 약 230 ㎚의 범위(예컨대, 222 ㎚)의 파장을 갖는 자외선의 방사를 포함할 수 있다. SiCOH-함유 유전체 막을 제2 적외선에 노출시키는 제2 IR 노출 단계는, 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위(예컨대, 9.4 ㎛)의 파장을 갖는 적외선의 방사를 포함할 수 있다. SiCOH-함유 유전체 막을 제3 적외선에 노출시키는 제3 IR 노출 단계는, 약 9 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 범위(예컨대, 9.4 ㎛)의 파장을 갖는 적외선의 방사를 포함할 수 있다. SiCOH-함유 유전체 막을 가열하는 단계는, 기판을 약 300℃ 내지 약 500℃ 범위의 온도까지 가열하는 것을 포함할 수 있다.
다공 생성 물질은 테르펜; 노르보넨; 5-디메틸-1, 4-사이클로옥타디엔; 데카히드로나프탈렌; 에틸벤젠; 또는 리모넨; 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다공 생성 물질은 알파-테르피넨(ATRP)을 포함할 수 있다.
표 2는 약 2.2 내지 2.25의 유전상수를 갖도록 되어 있는 다공성 저 유전상수 유전체 막에 대한 데이터를 제공한다. 다공성 저 유전상수 유전체 막은, 디에톡시메틸실란(DEMS)을 포함하는 구조 형성 물질과 알파-테르피넨(ATRP)을 포함하는 다공 생성 물질을 이용한 CVD 프로세스를 통해 형성된 SiCOH-함유 유전체 막을 포함한다. 호칭 두께(옹스트롬, A)와 굴절률(n)을 갖는 "Pristine" SiCOH-함유 유전체 막은 두 프로세스, 즉 (1) 통상의 UV/열 프로세스(즉, IR 노출 없음); 및 (2) Pristine 막을 적외선(9.4 ㎛)에 노출시키고나서, 적외선(9.4 ㎛) 및 자외선(222 ㎚)에 노출시킨 후, 적외선(9.4 ㎛)에 노출시키는 경화 프로세스를 이용하여 경화된다.
Figure 112011028165132-pct00002
표 2는 통상의 UV/열 프로세스에 대한 "UV/열 프로세스 이후"의 두께(A) 및 "UV/열 프로세스 이후"의 굴절률(n)과, "IR+UV/IR+IR" 프로세스에 대한 "IR+UV/IR+IR 이후"의 두께(A) 및 "IR+UV/IR+IR 이후"의 굴절률(n)을 제공한다. 또한, UV/열 프로세스 이후와 IR+UV/IR+IR 이후의 막 두께의 수축률(%)이 제공된다. 또한, 결과적으로 얻어지는 경화된 다공성 저 유전상수 유전체 막의 유전상수(k), 탄성률(E)(GPa) 및 경도(H)(GPa)가 제공된다. 표 2에 나타내어진 바와 같이, 자외선 및 가열에 선행하여, 또한 UV 노출 동안과 이후에, 적외선을 이용하면, 유전상수가 2.1 미만이 된다. 또한, 저 유전상수, 즉 k=2.1이 달성될 수 있는 동시에, 용납 가능한 수준의 기계적 특성, 즉 E=4.71 GPa 및 H=0.46 GPa도 달성될 수 있다. 비교해서 말하면, IR+UV/IR+IR 경화 프로세스를 통해, 막 두께의 수축률이 낮아지고 유전상수(k=2.1)가 낮아진다. 또한, 기계적 특성(E 및 H)은 두 경화 프로세스에 있어서 거의 동일하다.
그 결과, IR 노출 및 UV 노출을 통해, 약 2.1 이하의 유전상수, 약 1.31 이하의 굴절률, 약 4 GPa 이상의 탄성률 및 약 0.45 GPa 이상의 경도를 갖는 디에톡시메틸실란(DEMS)계 다공성 유전체 막이 형성될 수 있다.
표 3은 약 2의 유전상수를 갖도록 되어 있는 다공성 저 유전상수 유전체 막에 대한 데이터를 제공한다. 다공성 저 유전상수 유전체 막은, 디에톡시메틸실란(DEMS)을 포함하는 구조 형성 물질과 알파-테르피넨(ATRP)을 포함하는 다공 생성 물질을 이용한 CVD 프로세스를 통해 형성된 SiCOH-함유 유전체 막을 포함한다. Pristine SiCOH-함유 유전체 막은 세 프로세스, 즉 (1) 통상의 UV/열 프로세스(즉, IR 노출 없음); (2) Pristine 막을 적외선(9.4 ㎛)에만 노출시키는 경화 프로세스; (3) Pristine 막을 적외선(9.4 ㎛)에 노출시킨 후, 통상의 UV/열 프로세스를 행하는 경화 프로세스; 및 (4) Pristine 막을 적외선(9.4 ㎛)에 노출시키고나서, 적외선(9.4 ㎛) 및 자외선(222 ㎚)에 노출시킨 후, 적외선(9.4 ㎛)에 노출시키는 경화 프로세스를 이용하여 경화된다.
Figure 112011028165132-pct00003
표 3은 각 경화 프로세스의 이후에 결과적으로 얻어지는 굴절률(n), 수축률(%), 유전상수(k), 탄성률(E)(GPa) 및 경도(H)(GPa)를 제공한다. 표 3에 나타내어진 바와 같이, (자외선과 함께 혹은 자외선 없이) 적외선을 이용하면, 유전상수가 (1.9보다 커지는 것과 대조적으로) 1.7 미만이 된다. Prinstine 막을 경화하는 데 적외선만을 이용하는 경우, 저 유전상수, 즉 k=1.66이 달성될 수 있는 동시에, 용납 가능한 수준의 기계적 특성, 즉 E=1.2 GPa 및 H=0.1 GPa도 달성될 수 있다. Prinstine 막을 경화하는 데 적외선 및 자외선을 이용하는 경우, 저 유전상수, 즉 k=1.68이 달성될 수 있는 동시에, 향상된 기계적 특성, 즉 E=2.34 GPa 및 H=0.28 GPa도 달성될 수 있다. 또한, 적외선을 이용한 경화 프로세스를 통해, 막 두께의 수축률이 낮아지고 유전상수(k=1.66 내지 1.68)가 낮아진다. 또한, 적외선을 사용하는 경우, 기계적 특성(E와 H)은 자외선의 사용을 통해 향상될 수 있다.
그 결과, IR 노출 및 UV 노출을 통해, 약 1.7 이하의 유전상수, 약 1.17 이하의 굴절률, 약 1.5 GPa 이상의 탄성률 및 약 0.2 GPa 이상의 경도를 갖는 디에톡시메틸실란(DEMS)계 다공성 유전체 막이 형성될 수 있다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시예만을 앞에서 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 신규한 교시 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고서 예시적인 실시예에 많은 변경을 실시할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 이러한 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것이다.

Claims (80)

  1. 기판 상의 유전체 막을 처리하기 위한 프로세스 모듈로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 기판을 지지하도록 구성되어 있는 기판 홀더;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 유전체 막을 전자기(EM) 방사선에 노출시키도록 구성되어 있는 방사원으로서, 상기 방사원은 복수의 적외선(IR) 공급원, 또는 복수의 자외선(UV) 공급원, 또는 복수의 적외선(IR) 공급원과 복수의 자외선(UV) 공급원 모두를 포함하는 것인, 방사원; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있는 방사선 스캔 장치로서, 상기 방사선 스캔 장치는 복수의 적외선(IR) 공급원, 또는 복수의 자외선(UV) 공급원, 또는 복수의 적외선(IR) 공급원과 복수의 자외선(UV) 공급원 모두로부터 하나 이상의 빔을 상기 기판을 가로지르게 스캔하도록 구성되고, 하나 이상의 거울 검류계를 포함하는 것인, 방사선 스캔 장치
    를 포함하는 프로세스 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 홀더는 복수의 기판을 지지하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판 홀더에 연결되어 있고, 상기 기판 홀더를 병진시키거나, 회전시키거나, 또는 병진 및 회전시키도록 구성되어 있는 구동 시스템; 및
    상기 구동 시스템에 연결되어 있고, 상기 기판의 위치 모니터링, 상기 기판의 위치 조정, 또는 상기 기판의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 동작 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방사원은 8 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 IR 주파수대 공급원을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방사원은 복수의 CO2 레이저를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방사원은, 복수의 EM 방사선의 빔을 상기 방사원으로부터 받고, 상기 방사원으로부터의 상기 복수의 EM 방사선의 빔 중 2 이상을 집단 빔으로 결합하며, 상기 집단 빔을 상기 프로세스 챔버 내의 상기 기판의 적어도 일부분에 조사(照射)하도록 구성되어 있는 광학 시스템을 더 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 시스템은, 상기 복수의 EM 방사선의 빔을 상기 방사원으로부터 받고, 상기 방사원으로부터의 상기 복수의 EM 방사선의 빔 모두를 상기 집단 빔으로 결합하며, 상기 집단 빔을 상기 프로세스 챔버 내의 상기 기판의 적어도 일부분에 조사하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광학 시스템은, 상기 복수의 EM 방사선의 빔 중의 적어도 하나와 상기 집단 빔 중 어느 하나 혹은 양자 모두의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치; 또는 상기 복수의 EM 방사선의 빔 중의 적어도 하나와 상기 집단 빔 중 어느 하나 혹은 양자 모두의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치를 더 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학 시스템은, 상기 기판을 전체적으로 투광 조명하기 위하여, 상기 집단 빔의 사이즈와 모양 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 설정하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 방사원은, 복수의 EM 방사선의 빔을 상기 방사원으로부터 받고, 상기 복수의 EM 방사선의 빔을 상기 프로세스 챔버 내의 상기 기판 상의 복수의 장소에 조사하도록 구성되어 있는 광학 시스템을 더 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  11. 제5항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 유전체 막을 자외선에 노출시키도록 구성되어 있는 UV 방사원을 더 포함하고,
    상기 UV 방사원은 150 ㎚ 내지 400 ㎚ 범위의 발광을 행하는 UV 주파수대 공급원을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 UV 방사원은 하나 이상의 UV 램프를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  13. 제11항에 있어서, 하나 이상의 창을 더 포함하고, 상기 적외선과 상기 자외선 중 어느 하나 혹은 양자 모두는 상기 창을 통과하여 상기 프로세스 챔버에 들어가 상기 기판을 조사하는 것인 프로세스 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 창은 사파이어, CaF2, ZnS, Ge, GaAs, ZnSe, KCl, 또는 SiO2, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  15. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판의 온도를 제어하도록 구성되어 있는 온도 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 온도 제어 시스템은 상기 기판 홀더에 연결되어 있는 저항 가열 요소를 포함하고, 상기 온도 제어 시스템은 상기 기판의 온도를 100℃ 내지 600℃ 범위의 온도값까지 높이도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  17. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버에 프로세스 가스를 도입하도록 구성되어 있는 가스 공급 시스템; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성되어 있는 진공 펌핑 시스템을 더 포함하며,
    상기 가스 공급 시스템은 반응성 가스와 불활성 가스 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 상기 프로세스 챔버에 공급하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  18. 제17항에 있어서, 상기 가스 공급 시스템은 상기 프로세스 챔버에 질소 가스를 공급하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  19. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판 상의 상기 유전체 막의 특성을 측정하도록 구성되어 있는 인시츄 계측 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 상기 인시츄 계측 시스템은 레이저 간섭계를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  21. 기판 상의 유전체 막을 처리하기 위한 프로세스 모듈로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 기판을 지지하도록 구성되어 있는 기판 홀더; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 유전체 막을 적외선에 노출시키도록 구성되어 있는 IR 방사원; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 IR 방사원으로부터의 하나 이상의 IR 빔을 상기 기판을 가로지르게 스캔하도록 구성되어 있는 방사선 스캔 장치
    를 포함하고,
    상기 IR 방사원은 하나 이상의 IR 레이저를 포함하는 것이고, 상기 방사선 스캔 장치는 하나 이상의 거울 검류계를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  22. 제21항에 있어서, 상기 기판 홀더는 복수의 기판을 지지하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  23. 제21항에 있어서, 상기 기판 홀더에 연결되어 있고, 상기 기판 홀더를 병진시키거나, 회전시키거나, 또는 병진 및 회전시키도록 구성되어 있는 구동 시스템; 및
    상기 구동 시스템에 연결되어 있고, 상기 기판의 위치 모니터링, 상기 기판의 위치 조정, 또는 상기 기판의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 동작 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  24. 제21항에 있어서, 상기 IR 방사원은 8 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 IR 주파수대 공급원을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  25. 제21항에 있어서, 상기 IR 방사원은 하나 이상의 CO2 레이저를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  26. 제21항에 있어서, 상기 방사선 스캔 장치에 연결되어 있고 상기 하나 이상의 IR 빔의 위치 모니터링, 상기 하나 이상의 IR 빔의 위치 조정, 또는 상기 하나 이상의 IR 빔의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 스캔 동작 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  27. 제21항에 있어서, 상기 IR 방사원은, 복수의 IR 레이저; 및 복수의 IR 빔을 상기 복수의 IR 레이저로부터 받고, 상기 복수의 IR 레이저로부터의 상기 복수의 IR 빔 중 2 이상을 집단 IR 빔으로 결합하며, 상기 집단 IR 빔을 상기 프로세스 챔버 내의 상기 기판의 적어도 일부분에 조사하도록 구성되어 있는 IR 광학 시스템을 더 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  28. 제27항에 있어서, 상기 IR 광학 시스템은, 상기 하나 이상의 IR 빔 중의 적어도 하나의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치; 또는 상기 하나 이상의 IR 빔 중의 적어도 하나의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치를 더 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  29. 제28항에 있어서, 상기 IR 광학 시스템은, 상기 하나 이상의 IR 빔이 IR 시트를 이루게 상기 하나 이상의 IR 빔의 사이즈와 모양 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 설정하도록 구성되어 있고, 상기 방사선 스캔 장치는 상기 IR 시트를 상기 기판을 가로지르게 스캔하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 제21항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 유전체 막을 자외선에 노출시키도록 구성되어 있는 UV 방사원을 더 포함하고, 상기 UV 방사원은 150 ㎚ 내지 400 ㎚ 범위의 발광을 행하는 UV 주파수대 공급원을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  33. 제32항에 있어서, 상기 UV 방사원은 하나 이상의 UV 램프를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  34. 제32항에 있어서, 하나 이상의 창을 더 포함하고, 상기 적외선과 상기 자외선 중 어느 하나 혹은 양자 모두는 상기 창을 통과하여 상기 프로세스 챔버에 들어가 상기 기판을 조사하는 것인 프로세스 모듈.
  35. 제34항에 있어서, 상기 하나 이상의 창은 사파이어, MgF2, BaF2, CaF2, ZnS, Ge, GaAs, ZnSe, KCl, 또는 SiO2, 또는 이들 중 2 이상의 임의의 조합을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  36. 제21항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판의 온도를 제어하도록 구성되어 있는 온도 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  37. 제36항에 있어서, 상기 온도 제어 시스템은 상기 기판 홀더에 연결되어 있는 저항 가열 요소를 포함하고, 상기 온도 제어 시스템은 상기 기판의 온도를 100℃ 내지 600℃ 범위의 온도값까지 높이도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  38. 제21항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버에 프로세스 가스를 도입하도록 구성되어 있는 가스 공급 시스템; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성되어 있는 진공 펌핑 시스템을 더 포함하며,
    상기 가스 공급 시스템은 반응성 가스와 불활성 가스 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 상기 프로세스 챔버에 공급하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  39. 제38항에 있어서, 상기 가스 공급 시스템은 상기 프로세스 챔버에 질소 가스를 공급하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  40. 제21항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판 상의 상기 유전체 막의 특성을 측정하도록 구성되어 있는 인시츄 계측 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  41. 기판 상의 유전체 막을 처리하기 위한 프로세스 모듈로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 기판을 지지하도록 구성되어 있는 기판 홀더;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 유전체 막을 적외선에 노출시키도록 구성되어 있는 IR 방사원; 및
    IR 광학 시스템
    을 포함하고, 상기 IR 방사원은, 하나 이상의 IR 레이저를 이용하여 하나 이상의 IR 빔을 생성하며,
    상기 IR 광학 시스템은,
    상기 하나 이상의 IR 빔 중의 적어도 하나를 분할하여 복수의 IR 빔을 생성하도록 구성되어 있는 하나 이상의 빔 분할 장치;
    상기 복수의 IR 빔을 상기 기판의 적어도 일부분을 향하게 결합시키도록 구성된 하나 이상의 빔 결합 장치; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있는 하나 이상의 방사선 스캔 장치로서, 상기 방사선 스캔 장치는 상기 IR 방사원으로부터의 상기 복수의 IR 빔을 상기 기판을 가로지르게 스캔하도록 구성되고, 하나 이상의 거울 검류계를 포함하는 것인 방사선 스캔 장치
    를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  42. 제41항에 있어서, 상기 기판 홀더는 복수의 기판을 지지하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  43. 제41항에 있어서, 상기 기판 홀더에 연결되어 있고, 상기 기판 홀더를 병진시키거나, 회전시키거나, 또는 병진 및 회전시키도록 구성되어 있는 구동 시스템; 및
    상기 구동 시스템에 연결되어 있고, 상기 기판의 위치 모니터링, 상기 기판의 위치 조정, 또는 상기 기판의 위치 제어 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 동작 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  44. 제41항에 있어서, 상기 IR 방사원은 8 ㎛ 내지 14 ㎛ 범위의 IR 주파수대 공급원을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  45. 제41항에 있어서, 상기 IR 방사원은 하나 이상의 CO2 레이저를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  46. 제41항에 있어서, 상기 IR 광학 시스템은, 상기 하나 이상의 IR 빔 중의 적어도 하나의 사이즈를 설정하도록 구성된 빔 사이징 장치; 또는 상기 하나 이상의 IR 빔 중의 적어도 하나의 모양을 설정하도록 구성된 빔 셰이핑 장치를 더 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  47. 제41항에 있어서, 상기 빔 결합 장치는, 상기 복수의 IR 빔을 상기 기판 상의 동일한 장소를 향해 조사하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  48. 제41항에 있어서, 상기 빔 결합 장치는, 상기 복수의 IR 빔을 복수의 장소를 향해 조사하여 상기 기판을 전체적으로 조사하도록 구성되어 있고, 상기 복수의 장소는 서로 인접해 있는 것인 프로세스 모듈.
  49. 제41항에 있어서, 상기 빔 결합 장치는, 상기 복수의 IR 빔을 복수의 장소를 향해 조사하도록 구성되어 있고, 상기 복수의 장소 중 적어도 두 장소가 서로 겹쳐져 있는 것인 프로세스 모듈.
  50. 제41항에 있어서, 상기 IR 방사원은 복수의 IR 레이저를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  51. 제41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 유전체 막을 자외선에 노출시키도록 구성되어 있는 UV 방사원을 더 포함하고, 상기 UV 방사원은 150 ㎚ 내지 400 ㎚ 범위의 발광을 행하는 UV 주파수대 공급원을 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  52. 제51항에 있어서, 상기 UV 방사원은 하나 이상의 UV 램프를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  53. 제51항에 있어서, 하나 이상의 광학 창을 더 포함하고, 상기 적외선과 상기 자외선 중 어느 하나 혹은 양자 모두는 상기 광학 창을 통과하여 상기 프로세스 챔버에 들어가 상기 기판을 조사하는 것인 프로세스 모듈.
  54. 제53항에 있어서, 상기 하나 이상의 광학 창은 사파이어, BaF2, MgF2, CaF2, ZnSe, ZnS, Ge, GaAs, KCl, 또는 SiO2를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  55. 제41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판의 온도를 제어하도록 구성되어 있는 온도 제어 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  56. 제55항에 있어서, 상기 온도 제어 시스템은 상기 기판 홀더에 연결되어 있는 저항 가열 요소를 포함하고, 상기 온도 제어 시스템은 상기 기판의 온도를 100℃ 내지 600℃ 범위의 온도값까지 높이도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  57. 제41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버에 프로세스 가스를 도입하도록 구성되어 있는 가스 공급 시스템; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 프로세스 챔버를 배기하도록 구성되어 있는 진공 펌핑 시스템을 더 포함하며,
    상기 가스 공급 시스템은 반응성 가스와 불활성 가스 중 어느 하나 혹은 양자 모두를 상기 프로세스 챔버에 공급하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  58. 제57항에 있어서, 상기 가스 공급 시스템은 상기 프로세스 챔버에 질소 가스를 공급하도록 구성되어 있는 것인 프로세스 모듈.
  59. 제41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판 상의 상기 유전체 막의 특성을 측정하도록 구성되어 있는 인시츄 계측 시스템을 더 포함하는 프로세스 모듈.
  60. 제59항에 있어서, 상기 인시츄 계측 시스템은 레이저 간섭계를 포함하는 것인 프로세스 모듈.
  61. 삭제
  62. 삭제
  63. 삭제
  64. 삭제
  65. 삭제
  66. 삭제
  67. 삭제
  68. 삭제
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  75. 삭제
  76. 삭제
  77. 삭제
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  79. 기판 상의 유전체 막을 처리하기 위한 프로세스 모듈로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 기판을 지지하도록 구성되어 있는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더에 연결되어 있고 상기 기판 홀더를 상하 병진 및 회전시키도록 구성되어 있는 구동 시스템;
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있고 상기 기판을 상기 기판 홀더의 상면에 대해 승강시키도록 구성되어 있는 리프트 핀 세트;
    상기 기판을 EM 방사선의 제1 방사원 그룹에 노출시키도록 구성된 제1 방사원;
    상기 기판을 EM 방사선의 제2 방사원 그룹에 노출시키도록 구성된 제2 방사원; 및
    상기 프로세스 챔버에 연결되어 있는 방사선 스캔 장치로서, 상기 방사선 스캔 장치는 상기 제1 방사원이나 상기 제2 방사원으로부터의 하나 이상의 빔을 상기 기판을 가로지르게 스캔하도록 구성되고, 하나 이상의 거울 검류계를 포함하는 것인, 방사선 스캔 장치
    를 포함하는 프로세스 모듈.
  80. 삭제
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