KR102182301B1 - Heating apparatus for heating target material using laser beam and method of indirect heating using laser beam - Google Patents

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Abstract

레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치는 상기 대상 물질이 재치되는 스테이지, 레이저 빔을 발생하여 출력하는 레이저 모듈 및 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 빔을 반사하여 상기 대상 물질에 입사시키는 복수의 반사면을 가지는 폴리곤 미러를 포함한다. 대상 물질은 금속을 함유하는 제 1 물질 및 상기 제 1 물질과 인접하여 배치된 무기질을 함유하는 제 2 물질을 포함하고, 상기 레이저 빔이 상기 제 1 물질에 조사되어 상기 제 1 물질이 직접 가열됨으로써 상기 제 1 물질과 인접한 상기 제 2 물질이 간접 가열된다.A heating device that heats a target material using a laser beam includes a stage on which the target material is placed, a laser module that generates and outputs a laser beam, and a plurality of units that are rotated around a rotation axis and reflect the laser beam to enter the target material. It includes a polygon mirror having a reflective surface of. The target material includes a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material disposed adjacent to the first material, and the first material is directly heated by irradiating the laser beam to the first material. The second material adjacent to the first material is heated indirectly.

Description

레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치 및 레이저를 이용한 간접 가열 방법{HEATING APPARATUS FOR HEATING TARGET MATERIAL USING LASER BEAM AND METHOD OF INDIRECT HEATING USING LASER BEAM}A heating device that heats a target material using a laser beam and an indirect heating method using a laser {HEATING APPARATUS FOR HEATING TARGET MATERIAL USING LASER BEAM AND METHOD OF INDIRECT HEATING USING LASER BEAM}

본 발명은 레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치 및 레이저를 이용한 간접 가열 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heating apparatus for heating a target material using a laser beam and an indirect heating method using a laser.

대상 물질에 레이저를 조사함으로써, 대상 물질을 가열 처리할 수 있다. 도 1은 종래의 레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 가열 장치를 통해 형성된 레이저 빔을 도시한 도면이다.By irradiating the target material with a laser, the target material can be heat treated. 1 is a view showing a heating device for heating a target material using a conventional laser beam, Figure 2 is a view showing a laser beam formed through the conventional heating device.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 가열 장치는 레이저 모듈(100), 옵틱(110; optic), 반사 미러(120), 대상 물질(140)을 재치하는 스테이지(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a conventional heating device may include a laser module 100, an optic 110, a reflective mirror 120, and a stage 130 for placing the target material 140. .

레이저 모듈(100)에서 출력된 레이저는 옵틱(110)을 통과하여 막대 모양의 빔(200)으로 형성된다. 이 때, 막대 모양의 빔(200)에서 긴방향을 빔 길이(Beam Length)라고 하며, 짧은 방향을 빔 폭(Beam Width)이라고 한다.The laser output from the laser module 100 passes through the optics 110 and is formed into a rod-shaped beam 200. In this case, in the rod-shaped beam 200, the long direction is referred to as a beam length, and the short direction is referred to as a beam width.

한편, 대상 물질(140)이 레이저에 장시간 노출될 경우, 대상 물질(140)의 특정 상에서의 그레인 사이즈가 커지게 되고, 이에 따라 저항이 감소하여, 누설 전류가 높아진다. 이 특성으로 인해 저항이 커야 할 필요성이 있는 산업 용도로 사용하기 어렵다는 문제점이 있다.On the other hand, when the target material 140 is exposed to the laser for a long time, the grain size of the specific phase of the target material 140 increases, and accordingly, the resistance decreases, thereby increasing the leakage current. Due to this characteristic, there is a problem in that it is difficult to use for industrial applications requiring large resistance.

이와 관련하여, 대상 물질(140)의 노출 시간(Dwell Time)은 수학식 1과 같이 정의된다(Dwell time 공식).In this regard, the exposure time (Dwell Time) of the target material 140 is defined as in Equation 1 (Dwell time formula).

Dwell Time (DT) = BW/VStage (수학식 1)Dwell Time (DT) = BW/V Stage (Equation 1)

종래의 가열 장치를 이용하여 대상 물질을 가열하는 방법에 있어서 노출 시간을 줄이기 위해서는 빔 폭을 줄이는 방법과 스테이지(130)의 속도를 높이는 방법이 존재한다.In a method of heating a target material using a conventional heating apparatus, there are a method of reducing the beam width and a method of increasing the speed of the stage 130 in order to reduce the exposure time.

하지만, 일반적으로 레이저의 최소 선폭을 정교한 옵틱을 사용하더라도 70~80 um 이하로 제어하기는 어려우며, 스테이지(130)의 속도를 일정 수준 이상으로 높이기도 어렵다. 스테이지(130)의 무게로 인해 현재 상용되는 모터의 성능으로는 그 속도를 0.5m/s 이상 높이는데 한계를 가지고 있다. 실제 가감속구간(take-off time)을 높여주면 그 이상으로 높일 수 있지만, 이 또한 스캔마다 처리 시간을 증가시키기 때문에 실제 공정에 적용하기는 용이하지 않다.However, in general, it is difficult to control the minimum line width of the laser to be less than 70 to 80 um even when using sophisticated optics, and it is difficult to increase the speed of the stage 130 to a certain level or more. Due to the weight of the stage 130, there is a limit to increasing the speed of the motor by 0.5m/s or more in terms of the performance of the currently used motor. Increasing the actual take-off time can increase it beyond that, but it is not easy to apply it to the actual process because this also increases the processing time for each scan.

이러한 이유로, 종래의 가열 장치에 따르면 수학식 2와 같이 140us 의 최소 노출 시간이 도출된다.For this reason, according to the conventional heating device, a minimum exposure time of 140us is derived as shown in Equation 2.

70um/(0.5m/s)=140us (수학식 2)70um/(0.5m/s)=140us (Equation 2)

따라서, 종래의 가열 장치는 140us 수준의 노출 시간으로 인해 비교적 큰 그레인 사이즈가 요구되는 대상 물질에만 이용될 수 있다. 즉, 종래의 가열 장치를 이용하여 비교적 작은 그레인 사이즈가 요구되는 대상 물질을 가열할 경우, 대상 물질의 그레인 사이즈가 커지게 되어 누설 전류가 발생하는 문제점이 있다.Therefore, the conventional heating device can be used only for a target material requiring a relatively large grain size due to an exposure time of about 140us. That is, when a target material requiring a relatively small grain size is heated by using a conventional heating device, the grain size of the target material increases, resulting in a leakage current.

선행 기술 문헌 : 특허 공개 공보 제10-2017-0000385호Prior art literature: Patent Publication No. 10-2017-0000385

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열함에 있어서, 노출 시간을 줄임으로써 대상 물질의 그레인 사이즈를 줄이고 이에 따라 누설 전류를 줄이는 가열 장치 및 간접 가열 방법을 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.The present invention aims to solve the above-described problems, and provides a heating device and an indirect heating method to reduce the grain size of the target material by reducing the exposure time and thereby reduce the leakage current in heating a target material using a laser beam. I want to. However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치에 있어서, 상기 대상 물질이 재치되는 스테이지, 레이저 빔을 발생하여 출력하는 레이저 모듈 및 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 빔을 반사하여 상기 대상 물질에 입사시키는 복수의 반사면을 가지는 폴리곤 미러를 포함하고, 상기 대상 물질은 금속을 함유하는 제 1 물질 및 상기 제 1 물질과 인접하여 배치된 무기질을 함유하는 제 2 물질을 포함하고, 상기 레이저 빔이 상기 제 1 물질에 조사되어 상기 제 1 물질이 직접 가열됨으로써 상기 제 1 물질과 인접한 상기 제 2 물질이 간접 가열될 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, an embodiment of the present invention is a heating apparatus for heating a target material using a laser beam, a stage on which the target material is placed, and a laser generating and outputting a laser beam A module and a polygon mirror having a plurality of reflective surfaces that are rotated about a rotation axis and reflect the laser beam to be incident on the target material, and the target material is a first material containing a metal and adjacent to the first material. And a second material containing an inorganic material disposed as described above, and the first material is directly heated by irradiating the laser beam onto the first material, thereby indirectly heating the second material adjacent to the first material.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 대상 물질이 재치되는 스테이지, 레이저 빔을 발생하여 출력하는 레이저 모듈, 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 빔을 반사하여 상기 대상 물질에 입사시키는 복수의 반사면을 가지는 폴리곤 미러를 포함하는 가열 장치에서 수행되는 레이저를 이용한 간접 가열 방법에 있어서, 상기 대상 물질로서 금속을 함유하는 제 1 물질 및 무기질을 함유하는 제 2 물질을 인접하여 배치하는 단계 및 상기 레이저 빔을 상기 제 1 물질에 조사하여 상기 제 1 물질을 직접 가열함으로써 상기 제 1 물질에 인접한 상기 제 2 물질을 간접 가열하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, another embodiment of the present invention has a stage on which a target material is placed, a laser module that generates and outputs a laser beam, and has a plurality of reflective surfaces that are rotated around a rotation axis and reflect the laser beam to enter the target material. In the indirect heating method using a laser performed in a heating device including a polygon mirror, the step of adjacently disposing a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material as the target material, and the laser beam It may include the step of indirectly heating the second material adjacent to the first material by irradiating the first material to directly heat the first material.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열함에 있어서, 노출 시간을 줄임으로써 대상 물질의 그레인 사이즈를 줄이고 이에 따라 누설 전류를 줄이는 가열 장치 및 간접 가열 방법을 제공할 수 있다.According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, in heating a target material using a laser beam, a heating device and an indirect heating method that reduce the grain size of the target material by reducing the exposure time and thereby reduce leakage current Can provide.

도 1은 종래의 레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 가열 장치를 통해 형성된 레이저 빔을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝티브 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 가이드 모듈을 도시한 도면이다.
도 6은 레이저 빔이 복수의 반사면 중 인접하는 두 반사면이 만나는 경계면에 의해서 산란되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 간접 가열 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a view showing a heating device for heating a target material using a conventional laser beam.
2 is a diagram showing a laser beam formed through a conventional heating device.
3 is a view showing a heating device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a projective system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a beam guide module according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating that a laser beam is scattered by an interface where two adjacent reflective surfaces meet among a plurality of reflective surfaces.
7 is a flowchart illustrating an indirect heating method using a laser according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, and one or more other features, not excluding other components, unless specifically stated to the contrary. It is to be understood that it does not preclude the presence or addition of any number, step, action, component, part, or combination thereof.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In the present specification, the term "unit" includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Further, one unit may be realized using two or more hardware, or two or more units may be realized using one hardware.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 장치를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 가열 장치는 스테이지(10), 레이저 모듈(20), 폴리곤 미러(30), 입사각 제어 모듈(40), 빔 가이드 모듈(50) 및 프로젝티브 시스템(60)을 포함할 수 있다.3 is a view showing a heating device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the heating device may include a stage 10, a laser module 20, a polygon mirror 30, an incidence angle control module 40, a beam guide module 50, and a projective system 60. have.

스테이지(10)에는 대상 물질(70)이 재치되어 있다. 대상 물질(70)은 금속을 함유하는 제 1 물질 및 제 1 물질과 인접하여 배치된 무기질을 함유하는 제 2 물질을 포함할 수 있다.The target material 70 is placed on the stage 10. The target material 70 may include a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material disposed adjacent to the first material.

제 1 물질은 예를 들어, 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 규화티타늄(TiSi), 탄탈륨(Ta), 질화탄탈륨(TaN), 코발트(Co), 규화코발트(CoSi), 니켈(Ni), 규화니켈(NiSi), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 규화텅스텐(WSi), 구리(Cu), 레늄(Re), 몰리브데넘(Mo), 나이오븀(Nb), 크롬(Cr)중 어느 하나를 포함할 수 있다. The first material is, for example, titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium silicide (TiSi), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), cobalt (Co), cobalt silicide (CoSi), nickel (Ni ), nickel silicide (NiSi), ruthenium (Ru), tungsten (W), tungsten silicide (WSi), copper (Cu), rhenium (Re), molybdenum (Mo), niobium (Nb), chromium (Cr) ) May include any one of.

제 2 물질은 예를 들어, 산화하프늄(HfO2), 하프늄실리콘옥사이드(HfSiO4), 산화지르코늄(ZrO2), 지르코늄실리콘옥사이드(ZrSiO4), 산화란타넘(La2O3), 란타늄알루미네이트(LaAlO3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화탄탈륨(Ta2O5), 산화이트늄(Y2O3), 이산화티타늄(TiO2), 스트론튬타이타늄(SrTiO3), 산화루테늄(RuO2), 스트론튬루테네이트(SrRuO3), 이산화티타늄(TiO2), 티탄산바륨(BaTiO3) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The second material is, for example, hafnium oxide (HfO 2 ), hafnium silicon oxide (HfSiO 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zirconium silicon oxide (ZrSiO 4 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), lanthanum aluminum Nate (LaAlO 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), strontium titanium (SrTiO 3 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), strontium ruthenate (SrRuO 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ) may contain any one of.

스테이지(10)는 대상 물질(70)의 전체가 레이저 빔에 의해 스캔되도록 적어도 한 방향으로 움직인다.The stage 10 moves in at least one direction so that the entire target material 70 is scanned by the laser beam.

레이저 모듈(20)은 레이저 빔을 발생하여 출력한다. 레이저 모듈(20)은 예를 들어, CO2 레이저, YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The laser module 20 generates and outputs a laser beam. The laser module 20 may include, for example, any one of a CO2 laser, a YAG laser, a diode laser, and a fiber laser.

레이저 빔은 예를 들어, 1 um 내지 11um, 바람직하게는 10 um 내지 11 um 영역의 파장을 가질 수 있다.The laser beam may have a wavelength in the range of 1 um to 11 um, preferably 10 um to 11 um, for example.

레이저 빔은 예를 들어 제 1 물질에 조사될 수 있다. 이에 따라 제 1 물질에 인접하여 배치된 제 2 물질이 간접 가열될 수 있다.The laser beam can be irradiated to the first material, for example. Accordingly, the second material disposed adjacent to the first material may be indirectly heated.

일반적으로 금속은 자유전자가 상대적으로 많아 레이저에 의해 매우 높은 온도(예를 들어, 2000도 내지 3000도)로 가열될 수 있다. 이에 반하여, 레이저를 통해 무기질(예를 들어, SiO2, Si, Si3N4)을 함유하는 물질을 가열시키는 것은 상대적으로 어렵다.In general, metals have relatively high free electrons and can be heated to very high temperatures (for example, 2000 to 3000 degrees) by a laser. On the other hand, it is relatively difficult to heat a material containing inorganic materials (eg, SiO 2 , Si, Si 3 N 4 ) through a laser.

본 발명은 이러한 특성을 이용하여, 금속을 함유하는 제 1 물질과 무기질을 함유하는 제 2 물질을 인접하여 배치(예컨대, 서로 접촉하여 배치)한 후에, 레이저 빔을 제 1 물질에 직접 조사하여 제 2 물질을 간접 가열함으로써 제 2 물질을 효과적으로 가열할 수 있다.The present invention utilizes these properties, after placing a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material adjacent to each other (for example, placing them in contact with each other), and then directly irradiating a laser beam to the first material to produce a The second material can be heated effectively by indirect heating the second material.

폴리곤 미러(30)는 회전축을 중심으로 회전하며 레이저 빔을 반사하는 복수의 반사면을 가진다.The polygon mirror 30 rotates about a rotation axis and has a plurality of reflective surfaces that reflect the laser beam.

폴리곤 미러(30)의 회전으로 인해 레이저 빔은 수 m/s에서 수백 m/s(예컨대 2m/s 내지 180m/s)의 속도를 가질 수 있다. 이 때, 노출 시간(Dwell Time)은 빔 폭과 레이저 빔의 속도를 통해 정의될 수 있다.Due to the rotation of the polygon mirror 30, the laser beam may have a speed of several m/s to several hundred m/s (eg, 2 m/s to 180 m/s). In this case, the exposure time (Dwell Time) may be defined through the beam width and the speed of the laser beam.

즉, 수학식 1에서 스테이지의 속도 대신 레이저 빔의 속도를 대입할 경우(빔 폭은 동일하다고 가정함), 수백 ns 내지 수 us(예컨대, 0.39 us 내지 35 us) 레이저 빔의 속도는 2m/s 내지 180m/s의 노출 시간이 도출된다.That is, in the case of substituting the speed of the laser beam instead of the speed of the stage in Equation 1 (assuming that the beam width is the same), the speed of the laser beam is 2 m/s from several hundred ns to several us (eg, 0.39 us to 35 us). To 180 m/s exposure times are derived.

이와 같이, 본 발명의 가열 장치에 따르면, 종래의 가열 장치에 비해 최소 4배에서 최대 200배의 적은 노출 시간을 갖게 할 수 있다.As described above, according to the heating apparatus of the present invention, it is possible to provide a minimum exposure time of at least 4 times to at most 200 times as compared to a conventional heating apparatus.

따라서, 본 발명의 가열 장치는 비교적 작은 그레인 사이즈가 요구되는 대상 물질을 가열할 수 있으며, 그레인 사이즈가 커짐에 따라 발생하는 누설 전류를 줄일 수 있다.Accordingly, the heating apparatus of the present invention can heat a target material requiring a relatively small grain size, and can reduce a leakage current generated as the grain size increases.

입사각 제어 모듈(40)은 폴리곤 미러(30)의 반사면에 반사된 레이저 빔이 대상 물질(70)에 입사되는 입사각을 제어한다.The incidence angle control module 40 controls an incidence angle at which the laser beam reflected on the reflective surface of the polygon mirror 30 is incident on the target material 70.

입사각 제어 모듈(40)은 대상 물질(70)에 입사되는 입사각을 대상 물질(70)의 브루스터 각(Brewster Angle)에 기초하여 제어할 수도 있다. 예를 들어, 입사각 제어 모듈(40)은 제 1 물질과 제 2 물질의 브루스터 각의 차이에 따라 제 1 물질과 제 2 물질의 경계면에서 발생하는 반사가 최소화되는 각도로 제어할 수 있다.The incident angle control module 40 may control the incident angle incident on the target material 70 based on the Brewster Angle of the target material 70. For example, the incidence angle control module 40 may control the angle at which reflection occurring at the interface between the first material and the second material is minimized according to the difference between the Brewster angles of the first material and the second material.

입사각 제어 모듈(40)을 이용하여 대상 물질(70)에 입사되는 입사각을 자유롭게 제어함으로써 특정 막질 혹은 여러 막질의 복합막으로 조성된 막에 적용되는 브루스터각(Brewster angle)의 사용뿐만 아니라, 반도체에서 사용되는 통상적인 구조 혹은 그러한 구조가 여러 배열로 적층되어 있는 공정에서 최적의 공정을 만들 수 있는 수단을 제공할 수 있다. 그 예로 입사각의 개념을 브루스터각과는 다르게 적용되어야 하는 깊은 깊이의 트렌치 구조에서도 최적의 입사각을 설정함으로써 다양한 공정에서 적용될 수 있다.By freely controlling the incident angle incident on the target material 70 using the incident angle control module 40, not only the use of the Brewster angle applied to a film composed of a specific film quality or a composite film of several films, but also the use of It is possible to provide a means to create an optimal process in a conventional structure used or in a process in which such structures are stacked in several arrangements. For example, the concept of an incidence angle can be applied in various processes by setting an optimal incidence angle even in a trench structure with a depth that must be applied differently from the Brewster angle.

예를 들어, 이 발명의 일 실시예인 DRAM의 capacitor의 경우 원통(cylinder) 모양의 capacitor node가 금속으로 수um 형성되어 있다. 이때 입사파의 Brewster angle의 기준점은 Si의 표면이 아닌 수um로 이루어진 구조체의 표면이 되어야 할 것이다. For example, in the case of a capacitor of a DRAM according to an embodiment of the present invention, a capacitor node having a cylindrical shape is formed of metal. At this time, the reference point of the Brewster angle of the incident wave should be the surface of the structure made of several μm, not the surface of Si.

또 다른 일실시예인 Vertical NAND flash의 channel 혹은 고유전막(high-k)의 열처리에도 동일한 이유가 적용될 수 있다.The same reason may be applied to heat treatment of a channel of a vertical NAND flash or a high-k film according to another embodiment.

이와는 별도로 금속을 가열함으로서 간접 heating을 하는 본래의 목적상, 적용하는 공정에서 어스펙트 레이시오(A/R)가 클 경우, 레이저 빔이 먼저 도달하는 대상체의 표면부터 가열되고, 표면으로 멀리 떨어질수록 레이저로 인한 직접 가열이 아닌, 금속막간 열전도(thermal conduction)의에 의한 가열이 될 것이다. 이렇게 열전도에 의한 가열은 대상물질의 상부와 하부간의 온도 불균일을 초래할 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 어스펙트 레이시오(A/R)를 고려하여, 구조체의 상부부터 하단까지 레이저 파워가 거의 동시에 도달할 수 있는 범위의 입사각을 사용하여야 할 필요가 있을 수 있다. 이때 입사각을 목적 및 결과에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.Separately, for the original purpose of indirect heating by heating metal, if the aspect ratio (A/R) is large in the applied process, the laser beam is heated from the surface of the object that arrives first, and the farther away from the surface, the more It will be heating by thermal conduction, not by direct heating by laser. In this way, heating by thermal conduction may cause a temperature non-uniformity between the upper and lower portions of the target material. To prevent this, in consideration of the aspect ratio (A/R), it may be necessary to use an incidence angle in a range in which the laser power can reach almost simultaneously from the top to the bottom of the structure. At this time, the angle of incidence can be freely adjusted according to the purpose and result.

프로젝티브 시스템(60)은 폴리곤 미러(30)와 대상 물질(70)의 사이에 배치된다. 프로젝티브 시스템(60)은 레이저 빔의 궤적의 길이에 따른 레이저 빔의 균일성(uniformity)을 최적화시킬 수 있다. 도 4는 프로젝티브 시스템(60)을 확대하여 나타내고 있다.The projective system 60 is disposed between the polygon mirror 30 and the target material 70. The projective system 60 may optimize the uniformity of the laser beam according to the length of the trajectory of the laser beam. 4 is an enlarged view of the projective system 60.

도 5를 함께 참조하면, 빔 가이드 모듈(50)은 폴리곤 미러(30)와 입사각 제어 모듈(40) 사이에 배치되며, 레이저 빔이 대상 물질(70)에 입사되는 입사 범위를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 5 together, the beam guide module 50 is disposed between the polygon mirror 30 and the incidence angle control module 40, and may control an incidence range in which the laser beam is incident on the target material 70.

잠시 도 6을 참조하면, 폴리곤 미러의 복수의 반사면 중 인접하는 두 반사면이 만나는 경계면에 의해서 레이저 빔이 산란되고, 산란된 레이저 빔이 대상 물질의 특정 위치에 도달하여 대상 물질을 변화시킬 수 있다. Referring to FIG. 6 for a moment, a laser beam is scattered by an interface where two adjacent reflective surfaces of a plurality of reflective surfaces of a polygon mirror meet, and the scattered laser beam reaches a specific position of the target material to change the target material. have.

따라서, 산란된 레이저 빔이 대상 물질에 도달하지 못하게 할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to prevent the scattered laser beam from reaching the target material.

도 6은 폴리곤 미러의 복수의 반사면에 반사되는 레이저 빔을 도시하고 있다. 특히, 도 6의 (c)는 복수의 반사면 중 인접하는 두 반사면이 만나는 경계면에 의해서 산란된 레이저 빔이 대상 물질의 특정 위치에 도달하는 것을 나타내고 있다.6 shows a laser beam reflected on a plurality of reflective surfaces of a polygon mirror. In particular, (c) of FIG. 6 shows that the laser beam scattered by the interface where two adjacent reflective surfaces meet among the plurality of reflective surfaces reaches a specific position of the target material.

다시 도 5로 돌아오면, 빔 가이드 모듈(50)은 소정의 거리만큼 떨어져 레이저 빔의 입사 범위를 결정하는 복수의 빔 덤프(51,52)를 포함한다.Returning to FIG. 5 again, the beam guide module 50 includes a plurality of beam dumps 51 and 52 that determine the incidence range of the laser beam apart by a predetermined distance.

복수의 빔 덤프(51,52)는 복수의 반사면 중 인접하는 두 반사면이 만나는 경계면에 의해 산란된 레이저 빔(53)을 차단한다.The plurality of beam dumps 51 and 52 block the scattered laser beam 53 by an interface where two adjacent reflective surfaces meet among the plurality of reflective surfaces.

이에 따라, 복수의 반사면 중 인접하는 두 반사면이 만나는 경계면에 의해서 산란된 레이저 빔이 대상 물질(70)의 특정 위치에 도달하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent the laser beam scattered from reaching a specific position of the target material 70 due to an interface where two adjacent reflective surfaces of the plurality of reflective surfaces meet.

본 발명의 가열 장치는 수직형 낸드(VNAND) 구조체에서 채널막을 가열하는 공정에서 사용될 수 있다.The heating device of the present invention can be used in a process of heating a channel film in a vertical NAND (VNAND) structure.

예를 들어, 예를 들어, 수직형 낸드 구조체는 소자 구조체에 구현된 트렌치 내에 절연막을 형성한 후 트렌치 내의 절연막 상에 상기 제 2 물질 구조체로서 제 2 물질로 이루어진 채널막을 형성하는 단계; 채널막을 형성한 후에 상기 제 1 물질 구조체로서 트렌치 내의 나머지 빈 공간을 충전하는 제 1 물질로 이루어진 심부 및 상기 소자 구조체 상면에 심부와 연결되도록 제 1 물질로 이루어진 레이저 수용패드를 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 이때 고온가열에 따른 제 1 물질과 2 물질간의 반응 혹은 상호확산(interdiffusion)이 발생할 수 있는데, 이를 방지할 수 있는 하나 이상의 제 3 물질을 제 1 물질과 제 2 물질 사이에 포함시킬 수도 있다. 왜냐하면, 반응 혹은 상호확산이 발생하게 되면, 후속의 제 1 물질을 제거하는 단계에서 제 1 물질의 제거가 용이하지 않을 수 있기 때문이다. 제 3 물질은 예를 들어, SiO2 막, Si3N4, 폴리실리콘(Polysilicon) 및 비정질실리콘(Amorphous Si)중 하나를 포함할 수 있다.For example, in the vertical NAND structure, forming an insulating layer in a trench embodied in a device structure, and then forming a channel layer made of a second material as the second material structure on the insulating layer in the trench; After forming the channel layer, forming the first material structure as a core made of a first material that fills the remaining empty space in the trench and a laser receiving pad made of a first material to be connected to the core on the upper surface of the device structure Can be. At this time, a reaction or interdiffusion between the first material and the second material may occur due to high-temperature heating, and at least one third material capable of preventing this may be included between the first material and the second material. This is because, when a reaction or interdiffusion occurs, it may not be easy to remove the first material in the subsequent step of removing the first material. The third material is, for example, a SiO 2 film, Si 3 N 4 , It may include one of polysilicon (Polysilicon) and amorphous silicon (Amorphous Si).

여기서, 채널막의 저항을 낮추기 위하여 레이저 수용패드 상에 상기 레이저를 조사하여 상기 제2 물질을 가열(heating) 또는 용융(melting)시킬 수 있다.Here, in order to lower the resistance of the channel layer, the second material may be heated or melted by irradiating the laser onto the laser receiving pad.

소자 구조체는 수직형 낸드(VNAND) 구조체를 포함하고, 상기 제 2 물질은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 절연막은 실리콘질화물로 이루어진 트랩층(12), 산화알루미늄으로 이루어진 블로킹 산화물층, 산화실리콘으로 이루어진 HQ 산화물층으로 구성될 수 있다.The device structure may include a vertical NAND (VNAND) structure, and the second material may include polysilicon. The insulating layer may include a trap layer 12 made of silicon nitride, a blocking oxide layer made of aluminum oxide, and an HQ oxide layer made of silicon oxide.

기존의 레이저를 통해서는, 수직형 낸드(VNAND) 구조체의 채널층인 폴리실리콘 전체(4 내지 5 마이크로미터 깊이)를 가열(heating) 또는 용융(melting)시키는데 한계가 있었으나, 제 1 물질로 갭필(Gap-fill) 혹은 마카로니필(macaroni fill)을 한 후, CO2 레이저, YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저를 이용하여 어닐(anneal)을 진행하면 제 1 물질을 가열시키고 이와 접촉하고 있는 제 2 물질인 폴리실리콘으로 이루어진 채널층을 가열(heating) 또는 용융(melting)시켜 저항을 낮춤으로서 채널의 전류를 높일 수 있다. 이후 제공된 제 1 물질의 갭필(Gap-fill) 혹은 마카로니필(macaroni fill)은 적당한 방법으로 제거된다. 수직형 낸드(VNAND) 구조체의 스택(stack) 수가 많아질수록 채널막의 저항을 줄여 전류를 높이는 것이 매우 중요한 관건인데, 본 실시예에서는 상술한 제 1 물질 구조체를 채널막 주변에 형성한 후에 CO2 레이저, YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저를 통해 어닐을 통해 구현할 수 있다.With conventional lasers, there was a limit to heating or melting the entire polysilicon (4 to 5 micrometers depth), which is a channel layer of a vertical NAND (VNAND) structure, but a gap fill ( Gap-fill) or macaroni fill, and then annealing using a CO2 laser, YAG laser, diode laser, or fiber laser heats the first material and 2 By heating or melting a channel layer made of polysilicon, which is a material, the resistance is lowered to increase the current of the channel. The gap-fill or macaroni fill of the provided first material is then removed by a suitable method. It is very important to increase the current by reducing the resistance of the channel film as the number of stacks of the vertical NAND (VNAND) structure increases.In this embodiment, after forming the first material structure around the channel film, the CO2 laser , YAG laser, diode laser, fiber (fiber) laser can be implemented through annealing.

한편, 채널막(19)을 간접 가열하기 위하여 좁은 단면적을 가지는 심부에 CO2 레이저 YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저를 직접 조사하는 것은 용이하지 않기 때문에 심부와 연결되면서 상대적으로 넓은 단면적을 가지는 레이저 수용패드를 형성하고 레이저 수용패드에 CO2 레이저, YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저를 조사하는 것이 효과적이다.Meanwhile, in order to indirectly heat the channel film 19, it is not easy to directly irradiate a CO2 laser, YAG laser, a diode laser, or a fiber laser into a deep portion having a narrow cross-sectional area. It is effective to form a laser receiving pad and irradiate the laser receiving pad with CO2 laser, YAG laser, diode laser, and fiber laser.

또한, 본 발명의 가열 장치는 제 2 물질로 이루어진 유전체막 및 제 1 물질로 이루어진 상부전극을 포함하는 디램 커패시터 구조체에서 상부전극을 가열하여 유전체막을 간접 가열하는 공정에서 사용될 수 있다.In addition, the heating apparatus of the present invention can be used in a process of indirectly heating the dielectric film by heating the upper electrode in a DRAM capacitor structure including a dielectric film made of a second material and an upper electrode made of the first material.

예를 들어, 디램 커패시터 구조체는 소자 구조체에 구현된 트렌치 내에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 트렌치 내의 상기 하부전극 상에 상기 제 2 물질 구조체로서 제 2 물질로 이루어진 유전체막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 물질 구조체로서 상기 트렌치 내의 상기 유전체막 상에 제 1 물질로 이루어진 상부전극 및상기 소자 구조체 상면에 상기 상부전극과 연결되도록 제 1 물질로 이루어진 레이저 수용패드를 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다.For example, in the DRAM capacitor structure, forming a lower electrode in a trench implemented in a device structure, forming a dielectric film made of a second material as the second material structure on the lower electrode in the trench; And forming an upper electrode made of a first material on the dielectric film in the trench as the first material structure and a laser receiving pad made of a first material to be connected to the upper electrode on the upper surface of the device structure. I can.

여기서, 상기 유전체막의 유전상수를 높이기 위하여 상기 레이저 수용패드 상에 상기 레이저를 조사하여 상기 제 2 물질을 가열(heating) 또는 용융(melting)시킬 수 있다.Here, in order to increase the dielectric constant of the dielectric layer, the second material may be heated or melted by irradiating the laser onto the laser receiving pad.

상기 소자 구조체는 디램(DRAM)의 커패시터 구조체를 포함하고, 상기 제 1 물질은 질화티타늄(TiN)또는 루테늄(Ru)을 포함하고, 상기 제 2 물질은 HfO2, HfSiO4, ZrO2, ZrSiO4, La2O3, LaAlO3, Al2O3, Ta2O5, Y2O3, TiO2, SrTiO3 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 유전체막은 비정질(amorphous) 구조, 모노클리닉(monoclinic) 구조, 테트라고날(tetragonal) 구조, 큐빅(cubic)구조로 순차적으로 상변태되며, 이로써, 충분히 높은 유전율을 가지는 유전체막을 구현할 수 있다. 즉, CO2 레이저, YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저를 이용하여 상대적으로 높은 온도에서 상이 변하는 HfO2, HfSiO4, ZrO2, ZrSiO4, La2O3, LaAlO3, Al2O3, Ta2O5, Y2O3, TiO2, SrTiO3 중 어느 하나에서 높은 유전율(permittivity)이 보장되는 테트라고날(tetragonal) 상, 오소로믹(orthoromic)상 또는 큐빅(cubic) 상을 얻어냄으써 더 높은 유전특성을 구현할 수 있다.The device structure includes a capacitor structure of a DRAM, the first material includes titanium nitride (TiN) or ruthenium (Ru), and the second material is HfO 2 , HfSiO4, ZrO 2 , ZrSiO 4 , La 2 O 3 , LaAlO 3 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , TiO 2 , may include any one of SrTiO 3 . In this case, the dielectric layer is sequentially phase-transformed into an amorphous structure, a monoclinic structure, a tetragonal structure, and a cubic structure, whereby a dielectric layer having a sufficiently high dielectric constant can be implemented. In other words, HfO 2 , HfSiO 4 , ZrO 2 , ZrSiO 4 , La 2 O 3 , LaAlO 3 , Al 2 O 3 that change phase at relatively high temperature using CO2 laser, YAG laser, diode laser, and fiber laser , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , TiO 2 , SrTiO 3 A tetragonal phase, an orthoromic phase, or a cubic phase that guarantees high permittivity in any one of Higher dielectric properties can be realized by odor.

또한, 본 발명의 가열 장치는 금속 및 폴리실리콘을 포함하는 메모리 소자의 트랜지스터 구조에서 금속을 가열하여 폴리실리콘을 간접 가열하는 공정에서 사용될 수 있다.In addition, the heating device of the present invention can be used in a process of indirectly heating polysilicon by heating a metal in a transistor structure of a memory device including metal and polysilicon.

예를 들어, 메모리 소자는 메모리 소자의 트랜지스터 구조체를 형성하는 단계로서 게이트 산화막을 형성하는 단계; 상기 게이트 산화막 상에 상기 제 2 물질 구조체로서 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 상기 폴리실리콘막 상에 상기 제 1 물질 구조체로서 질화티타늄(TiN)막, 질화텅스텐(WN)막, 실리콘텅스텐(WSi)막 또는 질화탄탈륨(TaN)막을 먼저 형성하고 텅스텐(W)막을 순차적으로 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 이때 고온가열에 따른 제 1 물질과 제 2 물질간 반응 혹은 상호확산(interdiffusion)이 발생할 수 있는데, 이를 방지할 수 있는 하나 이상의 제 3 물질을 제 1 물질과 제 2 물질 사이에 포함시킬 수도 있다. 왜냐하면, 반응 혹은 상호확산이 발생하게 되면, 후속의 제 1 물질을 제거하는 단계에서 제 1 물질의 제거가 용이하지 않을 수 있기 때문이다. 제 3 물질은 예를 들어, SiO2 막, Si3N4, 폴리실리콘(Polysilicon) 및 비정질실리콘(Amorphous Si)중 하나를 포함할 수 있다.For example, the memory device may include forming a gate oxide film as a step of forming a transistor structure of the memory device; Forming a polysilicon layer as the second material structure on the gate oxide layer; A titanium nitride (TiN) film, a tungsten nitride (WN) film, a silicon tungsten (WSi) film, or a tantalum nitride (TaN) film is first formed on the polysilicon film as the first material structure, and then a tungsten (W) film is sequentially formed. It can be formed by the step of. At this time, a reaction or interdiffusion between the first material and the second material may occur due to high-temperature heating, and at least one third material capable of preventing this may be included between the first material and the second material. This is because, when a reaction or interdiffusion occurs, it may not be easy to remove the first material in the subsequent step of removing the first material. The third material is, for example, a SiO 2 film, Si 3 N 4 , It may include one of polysilicon (Polysilicon) and amorphous silicon (Amorphous Si).

여기서, 트랜지스터의 등가산화막두께(EOT)를 낮추기 위하여 상기 텅스텐막 상에 상기 레이저를 조사하여 상기 폴리실리콘막의 적어도 일부를 가열(heating) 또는 용융(melting)시킬 수 있다.Here, in order to lower the equivalent oxide film thickness (EOT) of the transistor, at least a portion of the polysilicon film may be heated or melted by irradiating the laser onto the tungsten film.

즉, DRAM(또는 FLASH)의 트랜지스터 구조는 Gate oxide / Polysilicon / Metal(TiN/W)으로 이루어져 있다. 이때, Metal의 가열이 용이하기 때문에, 그와 접촉이 되어 있는 Polysilicon의 국부적인 가열(heating) 또는 용융(melt)을 유도하여, B 혹은 P의 activation을 강화함으로써, polysilicon depletion을 감소시켜 EOT를 줄일 수 있다. 즉, Metal gate에서의 polysilicon depletion을 Metal assisted heating으로 고온에 짧은 시간동안 polysilicon depletion을 없앨 정도의 activation이 가능하다.That is, the transistor structure of DRAM (or FLASH) is composed of Gate oxide / Polysilicon / Metal (TiN/W). At this time, since the metal is easily heated, local heating or melting of the polysilicon in contact with the metal is induced to enhance the activation of B or P, thereby reducing polysilicon depletion and reducing EOT. I can. In other words, activation of polysilicon depletion at the metal gate to the extent that polysilicon depletion is eliminated for a short time at high temperature by metal assisted heating is possible.

또한, 본 발명의 가열 장치는 제 1 물질로서 TiN(or TaN)/W 및 제 2 물질로서 High-k 물질을 포함하는 로직 소자의 트랜지스터 구조체에서 제 1 물질을 직접 가열함으로써 제 2 물질을 간접 가열하는 공정에서 사용될 수 있다.In addition, the heating device of the present invention indirectly heats the second material by directly heating the first material in the transistor structure of the logic element including TiN (or TaN)/W as the first material and the High-k material as the second material. It can be used in the process of doing.

예를 들어, 로직 소자의 트랜지스터 구조체는 상기 제 2 물질 구조체로서 비정질 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 및 상기 비정질 폴리실리콘막 상에 상기 제 1 물질 구조체를 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다.For example, the transistor structure of a logic device may include forming an amorphous polysilicon film as the second material structure; And forming the first material structure on the amorphous polysilicon layer.

여기서, 상기 제 1 물질 구조체 상에 상기 레이저를 조사하여 상기 비정질 폴리실리콘막의 적어도 일부를 가열(heating) 또는 용융(melting)시킴으로써 상기 제 2 물질 구조체의 저항을 낮출 수 있다.Here, by irradiating the laser on the first material structure to heat or melt at least a portion of the amorphous polysilicon layer, the resistance of the second material structure may be lowered.

폴리실리콘(또는 비정질실리콘)의 저항을 낮추는 방법 중 일반적인 그레인 크기를 키우는 쉬운 방법으로 poly melt 방법이 있다. 폴리실리콘(또는 비정질실리콘)과 metal을 접속시키고 CO2 레이저, YAG 레이저, 다이오드 레이저, 파이버(fiber)레이저를 사용함으로서 metal의 heating에 의한 폴리실리콘(또는 비정질실리콘)의 melting을 구현할 수 있다.Among the ways to lower the resistance of polysilicon (or amorphous silicon), there is a poly melt method as an easy way to increase the general grain size. By connecting polysilicon (or amorphous silicon) and metal and using CO2 laser, YAG laser, diode laser, and fiber laser, melting of polysilicon (or amorphous silicon) by heating of metal can be realized.

또한, 본 발명의 가열 장치는 포토리소피 공정 진행 시, 메탈막을 포토레지스트 아래에 코팅함으로서, 코팅 후 베이크 혹은 노광 후 베이크 시 포토레지스트 간 광원에 노출된 부분과 노출되지 않은 부분간의 산호 확산(interdiffusion)되는 것을 방지함으로써 LER(Line Edge Roughness)나 WER(Width Edge Roughness) 등이 개선되도록 할 수 있다. 이때 고온가열에 따른 포토레지스트와 메탈막간의 반응 혹은 상호확산(interdiffusion)이 발생할 수 있는데, 이를 방지할 수 있는 하나 이상의 제 3 물질을 제 1 물질과 제 2 물질 사이에 포함시킬 수도 있다. 왜냐하면, 반응 혹은 상호확산이 발생하게 되면, 후속의 포토레지스트를 제거하는 단계에서 포토레지스트의 제거가 용이하지 않을 수 있기 때문이다. 제 3 물질은 예를 들어, SiO2 막, Si3N4, 폴리실리콘(Polysilicon) 및 비정질실리콘(Amorphous Si)중 하나를 포함할 수 있다.In addition, the heating device of the present invention coats the metal film under the photoresist during the photolithography process, so that interdiffusion between the exposed and unexposed portions between the photoresist and the photoresist during baking after coating or baking after exposure. ), LER (Line Edge Roughness) or WER (Width Edge Roughness) can be improved. In this case, a reaction or interdiffusion between the photoresist and the metal film may occur due to high temperature heating, and at least one third material capable of preventing this may be included between the first material and the second material. This is because, when reaction or interdiffusion occurs, it may not be easy to remove the photoresist in the subsequent step of removing the photoresist. The third material is, for example, a SiO 2 film, Si 3 N 4 , It may include one of polysilicon (Polysilicon) and amorphous silicon (Amorphous Si).

이 밖에서, 본 발명의 가열 장치는 다양한 공정에서 적용이 가능하다.Besides this, the heating device of the present invention can be applied in various processes.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 간접 가열 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart showing an indirect heating method using a laser according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 단계 S900에서 대상 물질로서 금속을 함유하는 제 1 물질 및 무기질을 함유하는 제 2 물질을 인접하여 배치할 수 있다. 이때 고온가열에 따른 제 1 물질과 제 2 물질간의 반응 혹은 상호확산(interdiffusion)이 발생할 수 있는데, 이를 방지할 수 있는 하나 이상의 제 3 물질을 제 1 물질과 제 2 물질 사이에 포함시킬 수 있다. 제 3 물질은 예를 들어, SiO2 막, Si3N4, 폴리실리콘(Polysilicon) 및 비정질실리콘(Amorphous Si)중 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, in step S900, a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material may be disposed adjacent to each other as a target material. In this case, a reaction or interdiffusion between the first material and the second material may occur due to high temperature heating, and at least one third material capable of preventing this may be included between the first material and the second material. The third material is, for example, a SiO 2 film, Si 3 N 4 , It may include one of polysilicon (Polysilicon) and amorphous silicon (Amorphous Si).

단계 S910에서 레이저 빔을 제 1 물질에 조사하여 제 1 물질을 직접 가열함으로써 제 1 물질에 인접한 제 2 물질을 간접 가열할 수 있다.In operation S910, the second material adjacent to the first material may be indirectly heated by directly heating the first material by irradiating a laser beam onto the first material.

도시하지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 간접 가열 방법은 대상 물질에 입사되는 입사각을 대상 물질의 브루스터 각(Brewster Angle)에 기초하여 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.Although not shown, the indirect heating method using a laser according to an embodiment of the present invention may further include controlling an incidence angle incident on a target material based on a Brewster angle of the target material.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

10: 스테이지
20: 레이저 모듈
30: 폴리곤 미러
40: 입사각 제어 모듈
50: 빔 가이드 모듈
51, 52: 빔 덤프
60: 프로젝티브 시스템
70: 대상 물질
10: stage
20: laser module
30: polygon mirror
40: Incidence angle control module
50: beam guide module
51, 52: beam dump
60: Projective system
70: target substance

Claims (13)

레이저 빔을 이용하여 대상 물질을 가열하는 가열 장치에 있어서,
상기 대상 물질이 재치되는 스테이지;
레이저 빔을 발생하여 출력하는 레이저 모듈;
회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 빔을 반사하여 상기 대상 물질에 입사시키는 복수의 반사면을 가지는 폴리곤 미러; 및
상기 레이저 빔이 상기 대상 물질에 입사되는 입사 범위를 제어하는 빔 가이드 모듈을 포함하고,
상기 빔 가이드 모듈은 상기 폴리곤 미러의 상기 복수의 반사면 중 인접한 두 반사면이 만나는 경계면에 의해 산란된 레이저 빔은 차단하고 상기 경계면이 아닌 상기 반사면의 영역에서 반사된 레이저 빔은 통과시키도록 구성되며,
상기 대상 물질은 금속을 함유하는 제 1 물질 및 상기 제 1 물질과 인접하여 배치된 무기질을 함유하는 제 2 물질을 포함하고,
상기 레이저 빔이 상기 제 1 물질에 조사되어 상기 제 1 물질이 직접 가열됨으로써 상기 제 1 물질과 인접한 상기 제 2 물질이 간접 가열되는 것인, 가열 장치.
In a heating device for heating a target material using a laser beam,
A stage on which the target material is placed;
A laser module generating and outputting a laser beam;
A polygon mirror having a plurality of reflective surfaces that are rotated about a rotation axis and reflect the laser beam to be incident on the target material; And
A beam guide module for controlling an incidence range in which the laser beam is incident on the target material,
The beam guide module is configured to block a laser beam scattered by an interface where two adjacent reflective surfaces meet among the plurality of reflective surfaces of the polygon mirror, and to pass the laser beam reflected in an area of the reflective surface other than the interface. And
The target material includes a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material disposed adjacent to the first material,
The heating device, wherein the laser beam is irradiated to the first material to directly heat the first material to indirectly heat the second material adjacent to the first material.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 대상 물질은 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질 사이에 배치된 하나 이상의 제 3 물질을 더 포함하는 것인, 가열 장치.
The method of claim 1,
Wherein the target material further comprises at least one third material disposed between the first material and the second material.
제 1 항에 있어서,
상기 대상 물질은,
소자 구조체의 트렌치 내의 절연막 상에 형성되며, 상기 제 2 물질로 이루어진 채널막;
상기 트렌치 내의 나머지 공간에 형성되며, 상기 제 1 물질로 이루어진 심부; 및
상기 소자 구조체의 상면에서 상기 심부와 연결되며, 상기 제 1 물질로 이루어진 레이저 수용패드를 더 포함하는 수직형 낸드(VNAND)인 것인, 가열 장치.
The method of claim 1,
The target material,
A channel layer formed on the insulating layer in the trench of the device structure and made of the second material;
A core portion formed in the remaining space in the trench and made of the first material; And
The heating device is a vertical NAND (VNAND) connected to the core on the upper surface of the device structure and further comprising a laser receiving pad made of the first material.
제 1 항에 있어서,
상기 대상 물질은,
소자 구조체의 트렌치 내의 하부전극 상에 형성되며, 상기 제 2 물질로 이루어진 유전체막;
상기 트렌치 내의 상기 유전체막 상에 형성되며, 상기 제 1 물질로 이루어진 상부전극; 및
상기 소자 구조체의 상면에서 상기 상부전극와 연결되며, 상기 제 1 물질로 이루어진 레이저 수용패드를 더 포함하는 디램 커패시터 구조체인 것인, 가열 장치.
The method of claim 1,
The target material,
A dielectric film formed on the lower electrode in the trench of the device structure and made of the second material;
An upper electrode formed on the dielectric layer in the trench and made of the first material; And
The heating device is a DRAM capacitor structure connected to the upper electrode on the upper surface of the device structure and further comprising a laser receiving pad made of the first material.
제 1 항에 있어서,
상기 대상 물질은,
게이트 산화막 상에 형성되며, 상기 제 2 물질로 이루어진 폴리실리콘막;
상기 폴리실리콘막 상에 형성되고, 상기 제 1 물질로 이루어진 메탈; 및
상기 폴리실리콘막 및 메탈 사이에 형성되며, SiO2 막, Si3N4, 폴리실리콘(Polysilicon) 및 비정질실리콘(Amorphous Si) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 제 3 물질을 포함하는 메모리 소자의 트랜지스터인 것인, 가열 장치.
The method of claim 1,
The target material,
A polysilicon film formed on the gate oxide film and made of the second material;
A metal formed on the polysilicon layer and made of the first material; And
A transistor of a memory device including a third material formed between the polysilicon layer and the metal, and formed of at least one of a SiO 2 layer, Si 3 N 4 , polysilicon and amorphous Si Phosphorus, heating device.
제 1 항에 있어서,
상기 대상 물질은,
상기 제 1 물질로서 TiN 또는 TaN;
상기 제 2 물질로서 High-k 물질을 포함하는 로직 소자의 트랜지스터 구조체인 것인, 가열 장치.
The method of claim 1,
The target material,
TiN or TaN as the first material;
The second material is a transistor structure of a logic device including a high-k material.
대상 물질이 재치되는 스테이지;
레이저 빔을 발생하여 출력하는 레이저 모듈;
회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 빔을 반사하여 상기 대상 물질에 입사시키는 복수의 반사면을 가지는 폴리곤 미러; 및
상기 레이저 빔이 상기 대상 물질에 입사되는 입사 범위를 제어하는 빔 가이드 모듈을 포함하고, 상기 빔 가이드 모듈은 상기 폴리곤 미러의 상기 복수의 반사면 중 인접한 두 반사면이 만나는 경계면에 의해 산란된 레이저 빔은 차단하고 상기 경계면이 아닌 상기 반사면의 영역에서 반사된 레이저 빔은 통과시키도록 구성된, 가열 장치에서 수행되는 레이저를 이용한 간접 가열 방법에 있어서,
상기 대상 물질로서 금속을 함유하는 제 1 물질 및 무기질을 함유하는 제 2 물질을 인접하여 배치하는 단계; 및
상기 레이저 빔을 상기 제 1 물질에 조사하여 상기 제 1 물질을 직접 가열함으로써 상기 제 1 물질에 인접한 상기 제 2 물질을 간접 가열하는 단계
를 포함하는 것인, 레이저를 이용한 간접 가열 방법.
A stage on which the target material is placed;
A laser module generating and outputting a laser beam;
A polygon mirror having a plurality of reflective surfaces that are rotated about a rotation axis and reflect the laser beam to be incident on the target material; And
And a beam guide module for controlling an incidence range in which the laser beam is incident on the target material, and the beam guide module is a laser beam scattered by an interface where two adjacent reflection surfaces of the plurality of reflection surfaces of the polygon mirror meet In the indirect heating method using a laser performed in a heating device configured to block and pass the laser beam reflected in the region of the reflective surface other than the interface,
Adjoining a first material containing a metal and a second material containing an inorganic material as the target material; And
Indirectly heating the second material adjacent to the first material by irradiating the laser beam to the first material to directly heat the first material
That includes, indirect heating method using a laser.
제 9 항에 있어서,
상기 대상 물질은 상기 제 2 물질로서 High-k 물질을 포함하고,
상기 제 2 물질을 형성하고, 상기 제 2 물질과 인접한 상기 제 1 물질을 형성한 후, 상기 제 1 물질을 직접 가열함으로써 상기 제 1 물질에 인접한 상기 제 2 물질을 간접 가열하는, 레이저를 이용한 간접 가열 방법.
The method of claim 9,
The target material includes a High-k material as the second material,
Indirect heating using a laser to indirectly heat the second material adjacent to the first material by forming the second material, forming the first material adjacent to the second material, and then directly heating the first material Heating method.
제 9 항에 있어서,
상기 대상 물질은 상기 제 2 물질로서 비정질 실리콘을 포함하고,
상기 제 2 물질을 형성하고, 상기 제 2 물질과 인접한 상기 제 1 물질을 형성한 후, 상기 제 1 물질을 직접 가열함으로써 상기 제 1 물질에 인접한 상기 제 2 물질을 간접 가열하는, 레이저를 이용한 간접 가열 방법.
The method of claim 9,
The target material includes amorphous silicon as the second material,
Indirect heating using a laser to indirectly heat the second material adjacent to the first material by forming the second material, forming the first material adjacent to the second material, and then directly heating the first material Heating method.
삭제delete 삭제delete
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