KR102562236B1 - 기판 처리 설비 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 설비 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 설비를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 설비는. 기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛을 포함하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버의 상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기를 포함한다.

Description

기판 처리 설비 및 기판 처리 방법{FACILITY FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 설비 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 식각 공정 또는 세정 공정은 기판 상에 형성된 박막 중 불필요한 영역을 제거하는 공정으로, 박막에 대한 높은 선택비, 높은 식각률 및 식각 균일성이 요구되며, 반도체 소자의 고집적화에 따라 점점 더 높은 수준의 식각 선택비 및 식각 균일성이 요구되고 있다.
일반적으로 기판의 식각 공정 또는 세정 공정은 크게 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계가 순차적으로 수행된다. 케미칼 처리 단계에는 기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하거나 기판 상의 이물을 제거하기 위한 케미칼을 기판으로 공급하고, 린스 처리 단계에는 기판 상에 순수와 같은 린스액이 공급된다. 이 같이 유체를 통한 기판의 처리에 기판의 가열이 수반될 수 있다.
본 발명은 식각 성능이 향상될 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판의 온도 승온 및 하강이 신속하게 진행되어 기판의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 레이저 빔 광으로 조사하여 가열하되, 광 분포(distribution)를 효과적으로 조절할 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 레이저 빔 광으로 조사하여 가열하되, 광의 광도(intensity)를 효과적으로 조절할 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판 상에서 영역별 에치 레이트(ER) 감소의 요인인 온도 감소를 보상할 수 있는 기판 처리 설비를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 설비를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 설비는. 기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛을 포함하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버의 상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 환형 빔 조사 유닛은, 한 쌍의 렌즈로 제공되어 상기 환형의 레이저 빔의 직경을 조절하는 환형 빔 크기 조절 모듈과; 상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 환형 빔 크기 조절 모듈을 이루는 상기 한 쌍의 렌즈는 엑시콘 렌즈(axicon lens)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 환형 빔 조사 유닛은, 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하는 이동 모듈을 더 포함하고, 상기 환형의 레이저 빔의 상기 직경의 조절은 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 레이저 빔 생성기는, 외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와; 상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 트렁케이티드 가우시안 빔 또는 플랫탑 빔으로 변환하는 빔 쉐이퍼와; 상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 챔버는, 상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 환형 빔 조사 유닛은, 레이저 빔 전달 부재에 의해 상기 레이저 빔 생성기와 광학적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 레이저 빔 전달 부재는 광섬유로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 공정 챔버는: 상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치를 더 포함하고, 상기 환형 빔 조사 유닛은: 한 쌍의 엑시콘 렌즈와; 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하여 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 상기 환형의 레이저 빔의 직경의 조절하는 이동 모듈과; 상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고, 상기 레이저 빔 생성기는: 외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와; 상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프로 변환하는 빔 쉐이퍼와; 상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하고, 상기 제어기는 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 이동 모듈의 이동에 의한 상기 환형 레이저 빔의 직경, 상기 레이저 소스부의 출력, 상기 빔 쉐이퍼에 의한 레이저 빔의 형상 및 빔 익스펜더에 의한 상기 쉐이핑된 레이저 빔의 직경 중 하나 이상을 피드백 제어할수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 챔버는, 상기 기판을 지지하고, 상기 기판을 회전시키는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판에 대하여 약액을 토출하는 약액 토출 노즐을 포함하는 액 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛은, 상기 레이저 빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저 빔이 투과 가능한 소재로 제공되고, 상기 기판의 하부에 제공되는 윈도우 부재와; 상기 기판의 측부를 지지하며 상기 윈도우 부재와 상기 기판을 소정 간격 이격 시키는 척핀과; 상기 윈도우 부재와 결합되고 상하 방향으로 관통되어 상기 레이저 빔이 전달되는 경로를 제공하는 스핀 하우징과; 상기 스핀 하우징을 회전시키는 구동 부재를 포함하고, 상기 환형 빔 조사 유닛은 상기 윈도우 부재의 하부에 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 액 공급 유닛에서 토출되는 약액은 인산을 포함하는 액일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 공정 챔버는, 상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛과; 상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치를 더 포함하고, 상기 기판에 대하여 상기 약액을 공급하는 제1 공정과; 상기 기판을 상기 전면 레이저 빔으로 가열하는 제2 공정을 수행하고; 상기 제어기는, 상기 제어기는 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 환형 레이저 빔의 프로파일을 피드백 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 챔버는, 상기 환형 빔 조사 유닛과 상기 기판과 거리 조절 가능하게 상기 환형 빔 조사 유닛을 승하강시키는 스테이지를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전면 빔 조사 유닛은, 하나 이상의 렌즈부를 포함하여, 상기 전면 레이저 빔을 굴절시켜서 상기 기판에 대응되는 형상으로 상기 전면 레이저 빔을 가공하는 렌즈 모듈을 포함하고, 상기 렌즈 모듈에 상기 전면 레이저 빔을 전달하는 레이저 빔 전달 부재의 단부와 상기 렌즈부는 거리 조절 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 레이저 빔 전달 부재는 광섬유로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 방법은, 기판을 매엽식으로 처리하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛과; 상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치와; 상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기를 포함하고, 상기 환형 빔 조사 유닛은: 한 쌍의 엑시콘 렌즈와; 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하여 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 상기 환형의 레이저 빔의 직경의 조절하는 이동 모듈과; 상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고, 상기 레이저 빔 생성기는: 외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와; 상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프로 변환하는 빔 쉐이퍼와; 상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하고, 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 이동 모듈의 이동에 의한 상기 환형 레이저 빔의 직경, 상기 레이저 소스부의 출력, 상기 빔 쉐이퍼에 의한 레이저 빔의 형상 및 빔 익스펜더에 의한 상기 쉐이핑된 레이저 빔의 직경 중 하나 이상을 피드백 제어할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 챔버는, 상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛을 더 포함하고, 상기 기판에 대하여 상기 약액을 공급하는 제1 공정과; 상기 기판을 상기 전면 레이저 빔으로 가열하는 제2 공정을 수행하되; 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 환형 레이저 빔의 프로파일을 피드백 제어하여 상기 전면 레이저 빔에 의한 상기 기판의 가열을 보정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 약액은 인산을 포함하는 액일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 설비는 기판을 매엽식으로 처리하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판을 지지하고, 상기 기판을 회전시키는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판에 대하여 인산을 포함하는 약액을 토출하는 약액 토출 노즐을 포함하는 액 공급 유닛과; 상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛과; 상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛과; 상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치와; 상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기와; 제어기를 포함하고, 상기 환형 빔 조사 유닛은: 한 쌍의 엑시콘 렌즈와; 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하여 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 상기 환형의 레이저 빔의 직경의 조절하는 이동 모듈과; 상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고, 상기 레이저 빔 생성기는: 외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와; 상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프으로 변환하는 빔 쉐이퍼와; 상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하고, 상기 제어기는 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 이동 모듈의 이동에 의한 상기 환형 레이저 빔의 직경, 상기 레이저 소스부의 출력, 상기 빔 쉐이퍼에 의한 레이저 빔의 형상 및 빔 익스펜더에 의한 상기 쉐이핑된 레이저 빔의 직경 중 하나 이상을 피드백 제어한다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 식각 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 온도 승온 및 하강이 신속하게 진행되어 기판의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 레이저 빔 광으로 조사하여 가열하되, 광 분포(distribution)를 효과적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 레이저 빔 광으로 조사하여 가열하되, 광의 광도(intensity)를 효과적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에서 영역별 에치 레이트(ER) 감소의 요인인 온도 감소를 보상할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비(1)를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 공정 챔버(260)에 제공된 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(300)를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 공정 챔버(260)에 레이저 빔을 제공하는 레이저 빔 생성기(500)의 개략적인 모식도이다.
도 4은 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)의 측면도이다.
도 5는 도 4의 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)의 제1 사용 상태에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6는 도 4의 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)의 제2 사용 상태에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 레이저 빔 전달 부재(443)의 단부와 렌즈부(442b) 사이의 거리 조절에 따른 레이저 빔 인텐시티 변화를 도시한 것이다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-2)의 측면도이다.
도 9는 전면 빔 조사 유닛(400)과 타겟(Target)(일 예로, 웨이퍼)에 대한 거리 조절에 따른 레이저 빔 인텐시티 변화를 도시한 것이다.
도 10는 도 1의 공정 챔버(260)에 제공된 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1300)를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환형 빔 조사 유닛(700)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 12은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판(W)의 가열에 있어서 피드백 제어 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 13는 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사하는 레이저 빔의 에너지 분포를 나타낸 것이다.
도 14은 도 13의 레이저 빔이 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사되었을 경우에, 환형 빔 크기 조절 모듈(710)에 의해 환형 빔의 직경이 조절되는 사항을 비교하여 나타낸 표이다.
도 15는 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사되는 레이저 빔의 쉐이프에 및 크기에 환형 빔 크기 조절 모듈(710)에 의해 조절되는 빔 프로파일을 비교하여 나타낸 표이다.
도 16는 본 발명의 제1 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 제2 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 제3 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 19은 본 발명의 제4 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 20는 본 발명의 제5 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함한다'는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에는 처리액을 이용하여 기판을 식각 처리하는 공정을 일 예로 설명한다. 그러나 본 실시예는 식각 공정에 한정되지 않고, 세정 공정, 애싱 공정 및 현상 공정 등과 같이, 액을 이용한 기판 처리 공정에서 다양하게 적용 가능하다.
여기서, 기판은 반도체 소자나 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 및 그 밖에 박막에 회로패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념이다. 이러한 기판(W)의 예로는, 실리콘 웨이퍼, 유리기판, 유기기판 등이 있다.
이하, 도 1 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비(1)를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 포함한다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다.
이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 하며, 제1 방향(12)과 제2 방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3 방향(16)이라 칭한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(18)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 포함한다.
이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 또는 양측에는 복수개의 공정 챔버(260)가 배치될 수 있다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 복수개의 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공될 수 있다. 복수개의 공정 챔버(260) 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 복수개의 공정 챔버(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)가 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3 방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 복수개의 공정 챔버(260)는 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3 방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2 방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2 방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 포함한다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1 방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 포함한다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 액 처리 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 복수개의 공정 챔버(260)는 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 공정 챔버(260)에 제공된 제1 실시 예에 따른 기판 처리 장치(300)를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 기판 지지 유닛(340), 승강유닛(360), 액 공급 유닛(390), 그리고 제어기(미도시)를 포함한다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 포함한다. 처리 용기(320)는 제1 회수통(321) 및 제2 회수통(322)을 포함한다. 각각의 회수통(321, 322)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 제1 회수통(321)은 기판 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 제2 회수통(322)은 기판 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 제1 회수통(321)은 제2 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 제2 회수통(322)은 제1 회수통(321)에 삽입되어 제공될 수 있다. 제2 회수통(322)의 높이는 제1 회수통(321)의 높이 보다 높을 수 있다. 제2 회수통(322)은 제1 가드부(326)와 제2 가드부(324)를 포함할 수 있다. 제1 가드부(326)는 제2 회수통(322)의 최상부에 제공될 수 있다. 제1 가드부(326)는 기판 지지 유닛(340)을 향해 연장되어 형성되며, 제1 가드부(326)는 기판 지지 유닛(340) 방향으로 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다. 제2 회수통(322)에서 제2 가드부(324)는 제1 가드부(326)에서 하부로 이격된 위치에 제공될 수 있다. 제2 가드부(324)는 기판 지지 유닛(340)을 향해 연장되어 형성되며, 제2 가드부(324)는 기판 지지 유닛(340) 방향으로 향할수록 상향 경사지게 형성될 수 있다. 제1 가드부(326)와 제2 가드부(324)의 사이에는 처리액이 유입되는 제1유입구(324a)로 기능한다. 제2 가드부(324)의 하부에는 제2 유입구(322a)가 제공된다. 제1 유입구(324a)와 제2 유입구(322a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 제2 가드부(324)에는 홀(미도시)이 형성되어 제1 유입구(324a)로 유입된 처리액이 제2 회수통(322)의 하부에 제공된 제2 회수 라인(322b)로 흐르도록 구성할 수 있다. 제2 가드부(324)의 홀(미도시)은 제2 가드부(324)에서 가장 높이가 낮은 위치에 형성될 수 있다. 제1 회수통(321)으로 회수된 처리액은 제1 회수통(321)의 저면에 연결된 제1 회수 라인(321b)로 흐르도록 구성된다. 각각의 회수통(321, 322)에 유입된 처리액들은 각각의 회수라인(321b, 322b)을 통해 외부의 처리액재생시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
승강유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 일예로, 승강유닛(360)은 처리 용기(320)의 제2 회수통(322)과 결합되어 제2 회수통(322)을 상하로 이동시킴에 따라 기판 지지 유닛(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경될 수 있다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 포함한다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정 결합된다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 로딩되거나, 기판 지지 유닛(340)로부터 언로딩될 때 기판 지지 유닛(340)의 상부가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록, 구체적으로 제1 가드부(326) 보다 높게 돌출되도록 처리 용기(320)의 제2 회수통(322)이 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(321, 322)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절된다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 처리 용기(320)를 대신하여 기판 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수도 있다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 처리 용기(320)의 전체를 상하 방향으로 승하강 가능하게 이동시킬 수도 있다. 승강유닛(360)은 처리 용기(320)와 기판 지지 유닛(340)의 상대 높이를 조절하기 위해 제공되는 것으로, 처리 용기(320)와 기판 지지 유닛(340)의 상대 높이를 조절할 수 있는 구성이라면, 처리 용기(320)와 승강유닛(360)의 실시예는 설계에 따라 달리 다양한 구조와 방법으로 제공될 수 있다.
기판 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다.
기판 지지 유닛(340)은 윈도우 부재(348), 스핀 하우징(342), 척핀(346), 구동 부재(349)를 포함한다.
윈도우 부재(348)는 기판(W)의 하부에 위치된다. 윈도우 부재(348)는 기판(W)과 대체로 대응되는 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(S)이 원형의 웨이퍼인 경우, 윈도우 부재(348)는 대체로 원형으로 제공될 수 있다. 윈도우 부재(348)는 기판(W)과 동일한 직경을 갖거나, 기판(W)보다 더 작은 직경을 갖거나, 기판(W)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 윈도우 부재(348)는 레이저 빔이 투과되어 기판(W)으로 도달하도록 하며, 약액으로부터 기판 지지 유닛(340)의 구성을 보호하는 구성으로서, 설계에 따라 다양한 크기와 형상으로 제공될 수 있다. 지지 부재(113)는 웨이퍼의 직경보다 큰 직경으로 이루어질 수 있다.
윈도우 부재(348)는 투광성이 높은 소재로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 전면 빔 조사 유닛(400)에서 조사되는 레이저 빔이 윈도우 부재(348)를 투과할 수 있다. 윈도우 부재(348)는 약액과 반응하지 않도록 내식성이 우수한 소재일 수 있다. 이를 위한 윈도우 부재(348)의 소재는 일례로, 석영, 유리 또는 사파이어(Sapphire) 등 일 수 있다.
스핀 하우징(342)은 윈도우 부재(348)의 저면에 제공될 수 있다. 스핀 하우징(342)은 윈도우 부재(348)의 가장자리를 지지한다. 스핀 하우징(342)은 내부에 회전 부재(111)는 상하 방향으로 관통된 빈 공간을 제공한다. 스핀 하우징(342)이 형성하는 빈 공간은 전면 빔 조사 유닛(400)이 인접한 부분으로부터 윈도우 부재(348)로 갈수록 내경이 증가하게 형성될 수 있다. 스핀 하우징(342)은 하단에서 상단으로 갈수록 내경이 증가되는 원통 형상일 수 있다. 스핀 하우징(342)은 내부의 빈 공간에 의해 후술할 전면 빔 조사 유닛(400)에서 생성된 레이저 빔이 스핀 하우징(342)에 의해 간섭되지 않고 기판(W)까지 조사될 수 있다. 기판(W)에 공급된 약액이 전면 빔 조사 유닛(400) 방향으로 침투하지 않도록 스핀 하우징(342)과 윈도우 부재(348)의 연결 부분은 밀폐 구조일 수 있다.
구동 부재(349)는 스핀 하우징(342)과 결합되어, 스핀 하우징(342)을 회전시킬 수 있다. 구동 부재(349)는 스핀 하우징(342)을 회전시킬 수 있는 것이면, 어느 것이든 사용될 수 있다. 일 예로 구동 부재(349)는 중공 모터로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면 구동 부재(349)는 고정자(349a)와 회전자(349b)를 포함한다. 고정자(349a)는 일 위치에 고정되어 제공되고, 회전자(349b)는 스핀 하우징(342)과 결합된다. 도시된 일 실시 예에 의하면, 회전자(349b)가 내경에 제공되고, 고정자(349a)가 외경에 제공된 중공 모터를 도시하였다. 도시된 에에 의하면, 스핀 하우징(342)의 저부는 회전자(349b)와 결합되어 회전자(349b)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 구동 부재(349)로서 중공 모터가 이용될 경우 스핀 하우징(342)의 저부가 좁게 제공될수록 중공 모터의 중공을 작은 것으로 선택할 수 있음에 따라, 제조 단가를 감소시킬 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 구동 부재(349)의 고정자(349a)는 처리 용기(320)가 지지되는 지지면에 고정 결합되어 제공될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 구동 부재(349)를 약액으로부터 보호하는 커버 부재(343)를 더 포함할 수 있다.
액 공급 유닛(390)은 기판(W) 상부에서 기판(W)으로 약액을 토출하기 위한 구성으로, 하나 이상의 약액 토출 노즐을 포함할 수 있다. 액 공급 유닛(390)은 저장 탱크(미도시)에 저장된 약액을 펌핑하여 이송하여 약액 토출 노즐을 통해 기판(W)에 약액을 토출할 수 있다. 액 공급 유닛(390)은 구동부를 포함하여 기판(W) 중앙 직상방의 공정 위치와 기판(W)을 벗어난 대기 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
액 공급 유닛(390)에서 기판(W)으로 공급되는 약액은 기판 처리 공정에 따라 다양할 수 있다. 기판 처리 공정이 실리콘 질화막 식각 공정인 경우, 약액은 인산(H3PO4)을 포함하는 약액일 수 있다. 액 공급 유닛(390)은 식각 공정 진행 후 기판 표면을 린스하기 위한 탈이온수(DIW) 공급 노즐, 린스 후 건조 공정을 진행하기 위한 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol) 토출 노즐 및 질소(N2) 토출 노즐을 더 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 액 공급 유닛(390)은 약액 토출 노즐을 지지하고, 약액 토출 노즐을 이동시킬 수 있는 노즐 이동 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 노즐 이동 부재(미도시)는 지지축(미도시), 아암(미도시), 그리고 구동기(미도시)를 포함할 수 있다. 지지축(미도시)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(미도시)은 그 길이 방향이 제3 방향을 향하는 로드 형상을 포함한다. 지지축(미도시)은 구동기(미도시)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 아암(미도시)은 지지축(미도시)의 상단에 결합된다. 아암(미도시)은 지지축(미도시)으로부터 수직하게 연장될 수 있다. 아암(미도시)의 끝단에는 약액 토출 노즐이 고정 결합된다. 지지축(미도시)이 회전됨에 따라 약액 토출 노즐은 아암(미도시)과 함께 스윙 이동 가능하다. 약액 토출 노즐은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로, 지지축(미도시)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 또한 아암(미도시)은 그 길이 방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다.
전면 빔 조사 유닛(400)은 기판(W)으로 레이저 빔을 조사하기 위한 구성이다. 전면 빔 조사 유닛(400)은 기판 지지 유닛(340)에서 윈도우 부재(348)보다 저면에 위치될 수 있다. 전면 빔 조사 유닛(400)은 기판 지지 유닛(340) 상에 위치된 기판(W)을 향하여 레이저 빔을 조사할 수 있다. 전면 빔 조사 유닛(400)에서 조사된 레이저 빔은 기판 지지 유닛(340)의 윈도우 부재(348)를 통과하여 기판(W)에 조사될 수 있다. 이에 따라 기판(W)은 설정 온도로 가열될 수 있다.
전면 빔 조사 유닛(400)은 기판(W) 전면에 균일하게 레이저 빔을 조사할 수 있도록 구성될 수 있다. 전면 빔 조사 유닛(400)은 기판(W)의 전면에 균일하게 레이저 빔을 조사할 수 있으면 충분하지만, 후술하는 도 4 내지 도 6에서 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)을, 도 8에서 제2 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-2)을 설명한다.
레이저 빔 생성기(500)는 레이저 빔을 생성할 수 있다. 레이저 빔 생성기(500)는 기판(W)이 용이하게 흡수할 수 있는 파장의 레이저 빔을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 레이저 빔 생성기(500)는 4kW 내지 5kW의 고 출력 장치로 제공될 수 있다.
도 3은 도 1의 공정 챔버(260)에 레이저 빔을 제공하는 레이저 빔 생성기(500)의 개략적인 모식도이다. 도 3을 참조하면, 레이저 빔 생성기(500)는 레이저 소스부(510)와 빔 쉐이퍼(520)와 빔 익스펜더(530)를 포함할 수 있다. 레이저 소스부(510)는 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력한다. 빔 쉐이퍼(520)는 레이저 소스부(510)로부터 출력된 레이저 빔의 프로파일을 변환한다. 예컨대, 빔 쉐이퍼(520)는 인풋된 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프로 쉐이핑한다. 실시예에 있어서, 빔 쉐이퍼(520)에 가우시안 빔(Gaussian beam) 형태의 레이저 빔을 인풋하고, 평행한 플랫탑 빔(flattop beam) 또는 트렁케이티드 가우시안 빔(truncated Gaussian beam) 등으로 변환할 수 있다. 빔 익스펜더(530)는 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 역할을 담당한다. 예컨대, 빔 익스펜더(530)는 복수개의 렌즈로 구성되어 레이저 빔의 직경을 변경할 수 있다. 레이저 소스부(510)에서 발생된 빔은 빔 쉐이퍼(520) 및/또는 빔 익스펜더(530)를 통과하여 출력될 수 있다. 예컨대, 레이저 소스부(510)에서 발생된 빔은 빔 쉐이퍼(520) 및 빔 익스펜더(530)를 통과하거나, 빔 쉐이퍼(520)만을 통과하거나, 빔 익스펜더(530)만을 통과할 수 있다. 또한, 일 예에 의하면, 환형 빔 조사 유닛(700)이 레이저 빔 생성기(500)로부터 생성된 환형의 레이저 빔을 입사 받으면, 환형 빔 조사 유닛(700)에서 레이저 빔을 환형으로 쉐이핑하지 않아도 됨에 따라, 환형 빔 크기 조절 모듈(710)은 환형의 레이저 빔의 직경을 조절을 위한 상술한 예와 상이한 방식으로 제공될 수도 있다. 도 4 내지 도 6를 참조하여 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)을 설명한다. 도 4은 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)의 측면도이다. 도 4을 참조하면, 전면 빔 조사 유닛(400-1)은 렌즈 모듈(442)을 포함할 수 있다. 전면 빔 조사 유닛(400-1)은 레이저 빔 전달 부재(443)로부터 레이저 빔을 전달받을 수 있다. 도 5는 도 4의 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)의 제1 사용 상태에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5를 더 참조하면, 렌즈 모듈(442)은 렌즈부(442b)와 렌즈부(442b)를 지지하고 수용하는 경통부(442a)를 포함한다. 렌즈부(442b)는 복수개의 렌즈의 조합으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 일예로, 렌즈부(442b)는 제1 렌즈(442b-1)와 제2 렌즈(442b-2)와 제3 렌즈(442b-3)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(442b-1)는 상면이 오목면으로 제공되어 레이저 빔을 발산시킬 수 있다. 제2 렌즈(442b-2)는 상면이 볼록면으로 제공되고 하면이 오목면으로 제공되어 레이저 빔을 발산시킬 수 있다. 제3 렌즈(442b-3)는 하면이 볼록면으로 제공되어 레이저 빔을 발산시킬 수 있다. 도면에는 3개의 렌즈의 조합으로 렌즈부(442b)를 구성하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 기판 처리 장치(300)의 설계에 따라서 렌즈부(442b)를 이루는 렌즈의 개수 및 종류는 다양하게 선택될 수 있다.
레이저 빔 전달 부재(443)는 레이저 빔 생성기(500)로부터 발생된 레이저 빔을 렌즈 모듈(442)으로 전달하는 구성이다. 레이저 빔 전달 부재(443)는 일례로 광섬유일 수 있다. 레이저 빔 전달 부재(443)는 단부가 체결 부재(441)에 결합되어 체결 부재(441)를 통해 렌즈 모듈(442)과 결합될 수 있다. 체결 부재(441)는 레이저 빔 전달 부재(443)의 단부와 렌즈부(442b) 사이의 거리를 조절할 수 있도록 제공된다.
도 6는 도 4의 제1 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-1)의 제2 사용 상태에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 6를 참조하면, 레이저 빔 전달 부재(443)의 단부와 렌즈부(442b) 사이의 거리는 도 5의 제1 사용 상태와 비교하여 더 멀게 제공된다. 도 6와 같은 제2 사용 상태에 따르면, 도 5의 제1 사용 상태보다 레이저 빔이 더 넓게 분포될 수 있으며, 레이저 빔의 인텐시티(intensity)가 조정될 수 있다.
도 7은 레이저 빔 전달 부재(443)의 단부와 렌즈부(442b) 사이의 거리 조절에 따른 레이저 빔 인텐시티 변화를 도시한 것이다. Y축(세로축)은 인텐시티의 크기를 나타내고, X축(가로축)은 300mm 웨이퍼에 대한 레이저 빔의 위치를 나타낸다. 레이저 빔 전달 부재(443)의 단부가 이동하여 렌즈부(442b)와 가까워질수록 기판 에지 영역의 인텐시티 크기는 커지고 기판 중심 영역의 인텐시티 크기는 작아진다. 실험예로 타겟(Target)(일 예로, 웨이퍼)에 대한 거리가 4mm 가까워지는 -4mm로 도시한 그래프가, 타겟(Target)(일 예로, 웨이퍼)에 대한 거리가 4mm 멀어지는 +4mm로 도시한 그래프보다 기판 에지 영역의 인텐시티의 크기는 커지고, 기판 중심 영역의 인텐시티 크기는 작아지는 것을 확인할 수 있다.
실시 예로 도시하지 않ㅁ았으나, 렌즈부(442b)를 이루는 복수의 렌즈간의 상대 거리를 변화시킬 수 있도록 제공함으로써, 조사 영역과 영역별 인텐시티를 조절하도록 구성할 수도 있다.
도 8에서 제2 실시 예에 따른 전면 빔 조사 유닛(400-2)을 설명한다. 도 8을 참조하면, 전면 빔 조사 유닛(400-2)은 선택적으로 반사부(445), 촬상부(446), 감지부(447) 및 콜리메이터(448)를 포함할 수 있다. 반사부(445)는 레이저 빔 생성기(500)에서 생성되어 레이저 빔 전달 부재(443)를 통해 전달된 레이저 빔의 일부는 렌즈 모듈(442) 방향으로 반사시키고, 나머지는 통과시킬 수 있다. 이를 위해 반사부(445)는 45도 각도로 설치된 반사 미러(145a)를 포함할 수 있다.
촬상부(446)는 반사부(445)에 결합되고, 반사부(445)를 통과하는 레이저 빔을 촬영하여 이미지 데이터로 변환할 수 있다. 촬상부(446)는 설계한 대로의 레이저 빔이 레이저 빔 생성기(500)에서 출력되는지 그리고 설계한대로의 레이저 빔이 레이저 빔 전달 부재(443)를 통해 전달되었는지 이미지 데이터를 분석하여 검사할 수 있다.
감지부(447)는 반사부(445) 결합되고, 반사부(445)에 입사되는 레이저 빔의 강도를 감지할 수 있다. 감지부(447)는 일례로 포토 디텍터(Photo detector)일 수 있다. 레이저 빔의 강도가 과도한 경우, 기판(W)이 급격하게 가열될 수 있다. 그리고, 레이저 빔의 강도가 지나치게 약한 경우, 기판(W)이 가열되기까지 오랜 시간이 소요될 수 있다. 감지부(447)는 레이저 빔의 강도가 적정값인지를 판단할 수 있다.
이상에서는 전면 빔 조사 유닛(400)이 기판(W)의 하방에 배치되어 기판(W)의 뒷면으로 레이저 빔을 조사하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 레이저 빔 조사 유닛은 기판(W)의 상방에 배치되어 기판(W) 상면으로 레이저 빔을 조사하도록 구성될 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 전면 빔 조사 유닛(400)은 X, Y, Z 스테이지(380)에 결합되어 제공될 수 있다. X, Y, Z 스테이지(380)는 승강 구동부(381)와 연결되어 전면 빔 조사 유닛(400)과 결합되는 결합부(382)를 포함할 수 있다. 전면 빔 조사 유닛(400)은 X, Y, Z 스테이지(380)를 통해 기판(W)에 대하여 위치가 조정될 수 있다. 또한, 승강 구동부(381)를 통해 전면 빔 조사 유닛(400)과 기판(W) 간의 거리를 조절하여 레이저 빔 인텐시티를 조절할 수도 있다.
도 9는 전면 빔 조사 유닛(400)과 타겟(Target)(일 예로, 웨이퍼)에 대한 거리 조절에 따른 레이저 빔 인텐시티 변화를 도시한 것이다. Y축(세로축)은 인텐시티의 크기를 나타내고, X축(가로축)은 300mm 웨이퍼에 대한 레이저 빔의 위치를 나타낸다. 레이저 빔 전달 부재(443)의 단부가 이동하여 렌즈부(442b)와 가까워질수록 인텐시티의 크기는 커지고, 조사 영역은 좁아진다. 실험예로 타겟(Target)(일 예로, 웨이퍼)에 대한 거리가 4mm 가까워지는 -4mm로 도시한 그래프가, 타겟(Target)(일 예로, 웨이퍼)에 대한 거리가 4mm 멀어지는 +4mm로 도시한 그래프보다 인텐시티의 크기는 커지고, 조사 영역은 좁아지는 것을 확인할 수 있다.한편, 일 실시 예에 의하면, 레이저 빔 생성기(500)는 펄스 제너레이터의 신호를 받아 펄스 형태의 레이저 빔을 생성할 수 있다. 이때 펄스 형태는 레이저 빔이 온/오프(ON/OFF)되는 형태일 수 있고, 또는 레이저 빔의 강도(Intensity)가 제1 강도와 제2 강도로 주기적으로 반복되는 형태일 수도 있다.
도 10는 도 1의 공정 챔버(260)에 제공된 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1300)를 보여주는 단면도이다. 도 10를 참조하면, 기판 처리 장치(1300)를 설명하되, 도 2에서 설명한 구성과 상이한 구성을 중심으로 설명하고, 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 제공함으로써, 도 2의 설명으로 대신한다. 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1300)는 도 2의 제1 실시 예와는 달리 전면 빔 조사 유닛(400)이 아닌 환형 빔 조사 유닛(700)이 제공될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환형 빔 조사 유닛(700)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 11을 더 참조하여 환형 빔 조사 유닛(700)에 대하여 상세하게 설명한다. 일 실시 예에 따른 환형 빔 조사 유닛(700)은 하우징의 내부에 환형 빔 크기 조절 모듈(710)과 빔 확장 렌즈(720)와 윈도우 부재(730)를 포함할 수 있다. 환형 빔 크기 조절 모듈(710)은 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens)로 제공될 수 있다. 제1 엑시콘 렌즈(711)는 레이저 빔을 환형으로 쉐이핑하면서, 제1 엑시콘 렌즈(711)를 통과하여 레이저 빔이 진행될수록 환형이 커지도록 형성할 수 있다. 제2 엑시콘 렌즈(712)는 환형의 레이저 빔을 평행광으로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제2 엑시콘 렌즈(712)는 이동 모듈(750)에 결합되어 이동 가능하게 제공될 수 있다. 제2 엑시콘 렌즈(712)의 이동에 의해 환형의 레이저 빔의 직경이 변화될 수 있다.
빔 확장 렌즈(720)는 제2 엑시콘 렌즈(712)를 통과한 환형의 레이저 빔을 확장시킨다. 빔 확장 렌즈(720)를 통과한 환형의 레이저 빔은 진행될수록 환형이 커지면서 기판(W)에 도달한다.
윈도우 부재(730)는 레이저 빔은 통과시키면서 환형 빔 조사 유닛(700)에 제공되는 렌즈들을 외부로 환경으로부터 보호한다.도 12은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판(W)의 가열에 있어서 피드백 제어 방법을 설명하기 위한 구성도이다. 일 실시 예에 의하면, 기판(W)의 상면에 인산 퍼들(미도시)을 형성하고, 레이저 빔을 조사하여 기판(W)을 가열한다. 기판(W)의 가열은 열 감지 장치(920)에 의해 실시간 감지될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 열 감지 장치(920)는 열화상 카메라 또는 파이로미터 등 비접촉식 온도 센서로 제공될 수 있다.
열 감지 장치(920)에 의해 감지된 기판(W)의 온도는 실시간으로 제어기(910)에 전달되고, 제어기(910)는 기판(W)의 위치별 실시간 온도를 기반으로 환형 레이저 빔의 직경과, 환형 레이저 빔의 폭과 레이저 빔의 출력을 조절할 수 있다.
레이저 빔 생성기(500)는 레이저 소스부(510)와 빔 쉐이퍼(520)와 빔 익스펜더(530)를 포함할 수 있다. 레이저 소스부(510)는 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력한다. 빔 쉐이퍼(520)는 레이저 소스부(510)로부터 출력된 레이저 빔의 프로파일을 환형으로 변환하고, 빔 익스펜더(530)가 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 역할을 담당하면서, 환형을 이루는 빔의 폭을 조절할 수 있도록 구성된다.
일 실시 예에 있어서, 제어기(910)는 환형 레이저 빔의 직경을 제어하기 위하여 이동 모듈(750)의 위치를 이동하도록 제어하거나, 환형 레이저 빔의 폭을 제어하기 위하여 빔 쉐이퍼(520) 또는 빔 익스펜더(530)의 렌즈 간격을 제어하거나, 레이저 소스부(510)의 출력을 변화시키는 등의 방법으로 환형의 레이저 빔의 크기나 분포를 변경할 수 있다.
도 13는 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사하는 레이저 빔의 에너지 분포를 나타낸다. 입사되는 레이저 빔은 트렁케이티드 가우시안 빔(truncated Gaussian beam)으로 제공될 수 있다. 도 14은 도 13의 레이저 빔이 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사되었을 경우에, 환형 빔 크기 조절 모듈(710)에 의해 환형 빔의 직경이 조절되는 사항을 비교하여 나타낸다. 도 14의 A행에서부터 D행으로 갈수록 제2 엑시콘 렌즈(712)가 제1 엑시콘 렌즈(711)로부터 점점 멀어지는 사항을 도시한다. 일 실시 예에 있어서, 환형 빔 크기 조절 모듈(710)을 이루는 제2 엑시콘 렌즈(712)가 제1 엑시콘 렌즈(711)로부터 멀어질수록 환형 빔의 직경은 커진다.
도 15는 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사되는 레이저 빔의 쉐이프에 및 크기에 환형 빔 크기 조절 모듈(710)에 의해 조절되는 빔 프로파일을 비교하여 나타낸 표이다. 도 15를 참조하여, 빔 익스펜더(530)를 통해 가우시안 빔의 크기를 변환한 경우와 빔 쉐이퍼(520)를 통해 레이저 빔을 플랫탑 빔으로 변환시킨 경우를 비교한다. A와 B는 트렁케이티드 가우시안 빔을 빔 익스펜더(530)를 통해 빔의 크기를 변화시킨 것이고, C와 D는 플랫탑 빔을 빔 익스펜더(530)를 통해 빔의 크기를 변화시킨 것이다. A와 B의 비교, 및 C와 D의 비교에서 파악되는 바와 같이 빔 익스펜더(530)를 이용하여 빔을 크게 할 경우에는 환형의 레이저 빔의 폭이 상이해지는 것으로, 입사되는 레이저 빔의 직경이 클수록 레이저 빔의 폭이 두꺼워진다. 그리고 A와 C의 비교, 및 B와 D의 비교에서 파악되는 바와 같이 빔의 쉐이프가 상이해지면 기판에 도달하는 환형의 레이저 빔의 프로파일이 상이해진다. 이러한 차이점을 고려하여 환형 빔 조사 유닛(700)에 입사되는 레이저 빔을 조절하여 기판(W)의 영역별 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 이로서, 기판(W) 상에서 영역별 에치 레이트(ER) 감소의 요인인 온도 감소를 보상할 수 있다.
도 16는 본 발명의 제1 응용 실시 예를 개략적으로 도시한다. 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 환형 빔 조사 유닛(700)에 의한 환형 레이저 빔이 기판(W)의 직경보다 크도록 설정하고, 링 형상의 반사경(790)을 기판(W)의 둘레에 배치하여, 환형 레이저 빔을 반사시킴으로서, 기판(W)의 에지 영역을 직접 가열 할 수 있다.
도 17는 본 발명의 제2 응용 실시 예를 개략적으로 도시한다. 도 17를 참조하면, 기판(W)의 상면에 인산 퍼들(미도시)을 형성하고, 기판(W)의 상면에서 환형 빔 조사 유닛(700)을 이용하여 기판(W)을 환형으로 영역별로 가열하고, 기판(W)의 하면에서 전면 빔 조사 유닛(400)을 이용하여 기판의 전면을 가열할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제3 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다. 도 18을 참조하면, 기판(W)의 상면에 인산 퍼들(미도시)을 형성하고, 기판(W)의 하면에서 환형 빔 조사 유닛(700)을 이용하여 기판(W)을 환형으로 영역별로 가열하고, 기판(W)의 상면에서 전면 빔 조사 유닛(400)을 이용하여 기판의 전면을 가열할 수 있다.
도 19은 본 발명의 제4 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다. 도 19을 참조하면, 기판(W)의 상면에 인산 퍼들(미도시)을 형성하고, 기판(W)의 하면에서 환형 빔 조사 유닛(700)을 이용하여 기판(W)을 환형으로 영역별로 가열하고, 기판(W)의 하면에서 전면 빔 조사 유닛(400)을 이용하여 기판의 전면을 가열할 수 있다. 환형 빔 조사 유닛(700)과 전면 빔 조사 유닛(400)은 위치가 겹치지 않도록 배치되고, 추가의 반사경을 이용하여 기판(W)에 레이저 빔을 전달할 수도 있다.
도 20은 본 발명의 제5 응용 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다. 도 20을 참조하면, 기판(W)의 상면에 인산 퍼들(미도시)을 형성하고, 기판(W)의 하면에서 환형 빔 조사 유닛(700)이 광학계(950)에 환형 레이저 빔을 입사시키고, 광학계(950)가 환형 레이저 빔을 기판(W)으로 전달하여 기판(W)을 환형으로 영역별로 가열한다. 그리고 기판(W)의 하면에서 전면 빔 조사 유닛(400)이 광학계(950)에 전면 레이저 빔을 입사시키고 광학계(950)가 전면 레이저 빔을 기판(W)으로 전달하여 기판(W)의 전면을 가열할 수 있다.
상술한, 도 17 내지 도 20에서 설명되는 환형 레이저 빔과 전면 레이저 빔의 조합에 의하면, 기판(W)을 레이저 빔을 이용하여 전면 가열하는데 있어서, 기판(W)의 영역 별 온도 차이를 환형 레이저 빔을 이용하여 보상할 수 있으며, 이로서 기판(W)의 영역별 ER 산포가 균일하게 이루어질 수 있다. 또한, 가열에 따른 기판(W)의 온도 변화를 실시간으로 추적함에 따라 공정 변수에 대응하여, 기판(W)의 온도 변화에 따른 ER 산포 균일하게 개선할 수 있다.
이상으로 본 발명의 다양한 실시예를 도시하였다. 그러나 상술하여 기재되지 않은 환형의 레이저 빔과 전면의 레이저 빔을 조합하는 더욱 다양한 방법이 존재할 것이며, 본 발명에서 의미하는 환형의 레이저 빔이란, 환형으로 특정 부분의 에너지를 타 영역보다 높임으로써, 특정 부분을 더 가열하고자 하는 목적을 달성하면 충분하고 것이므로, 환형의 레이저 빔과 또 다른 레이저 빔이 조합된 조합빔을 기판(W)에 조사함에 따라, 환형으로 에너지 강도가 더 높은 것도 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 예컨대, 도 21을 참조하여 설명한다. Y축(세로축)은 인텐시티의 크기를 나타내고, X축(가로축)은 300mm 웨이퍼에 대한 레이저 빔의 위치를 나타낸다. 도 21에서 도시하는 바와 같이 그래프a의 영역별 인텐시티를 갖는 레이저에서, 그래프b의 영역별 인텐시티를 갖는 레이저로, 또한, 그래프c의 영역별 인텐시티를 갖는 레이저로 변화 가능하게 조합된 형상의 조합빔을 형성하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 목적을 달성할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 기판(W)을 가열하는 등의 기판(W)을 처리하기 위한 고출력의 환형의 레이저 빔을 이용하는, 다양한 적용예로 변형될 수 있을 것이다. 공정 챔버는 세정 또는 식각을 위한 챔버가 아닌 가열을 행하는 상이한 챔버일 수 있다. 예컨대, 공정 챔버는 어닐 챔버일 수도 있다.
한편, 상술한 실시 예들에 따른 제어기의 구성, 저장 및 관리는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다. 제어기를 이루는 파일 데이터 및/또는 상기 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM(Read Only Memory) 등과 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM(Random Access Memory), 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD(Compact Disk), DVD(Digital Versatile Disc), 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있음은 물론이다.

Claims (20)

  1. 기판 처리 설비에 있어서,
    기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛을 포함하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버의 상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기를 포함하되,
    상기 환형 빔 조사 유닛은,
    한 쌍의 렌즈로 제공되어 상기 환형의 레이저 빔의 직경을 조절하는 환형 빔 크기 조절 모듈과;
    상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고,
    상기 환형 빔 크기 조절 모듈을 이루는 상기 한 쌍의 렌즈는 엑시콘 렌즈(axicon lens)로 제공되고,
    상기 한 쌍의 렌즈는,
    레이저 빔을 환형으로 쉐이핑하면서 렌즈를 통과하여 레이저 빔이 진행될수록 환형이 커지도록 형성하는 제1 엑시콘 렌즈; 및
    환형의 레이저 빔을 평행광으로 변환하는 제2 엑시콘 렌즈;로 구성되는 기판 처리 설비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 환형 빔 조사 유닛은,
    상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하는 이동 모듈을 더 포함하고,
    상기 환형의 레이저 빔의 상기 직경의 조절은 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 이루어지는 기판 처리 설비.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔 생성기는,
    외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와;
    상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 트렁케이티드 가우시안 빔 또는 플랫탑 빔으로 변환하는 빔 쉐이퍼와;
    상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하는 기판 처리 설비.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛을 더 포함하는 기판 처리 설비.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 환형 빔 조사 유닛은,
    레이저 빔 전달 부재에 의해 상기 레이저 빔 생성기와 광학적으로 연결되는 기판 처리 설비.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 레이저 빔 전달 부재는 광섬유로 제공되는 기판 처리 설비.
  9. 제1 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 공정 챔버는:
    상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치를 더 포함하고,
    상기 환형 빔 조사 유닛은:
    한 쌍의 엑시콘 렌즈와;
    상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하여 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 상기 환형의 레이저 빔의 직경의 조절하는 이동 모듈과;
    상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고,
    상기 레이저 빔 생성기는:
    외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와;
    상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프로 변환하는 빔 쉐이퍼와;
    상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 이동 모듈의 이동에 의한 상기 환형의 레이저 빔의 직경, 상기 레이저 소스부의 출력, 상기 빔 쉐이퍼에 의한 레이저 빔의 형상 및 빔 익스펜더에 의한 상기 쉐이핑된 레이저 빔의 직경 중 하나 이상을 피드백 제어하는 기판 처리 설비.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 기판을 지지하고, 상기 기판을 회전시키는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판에 대하여 약액을 토출하는 약액 토출 노즐을 포함하는 액 공급 유닛을 더 포함하는 기판 처리 설비.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 환형 빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저 빔이 투과 가능한 소재로 제공되고, 상기 기판의 하부에 제공되는 윈도우 부재와;
    상기 기판의 측부를 지지하며 상기 윈도우 부재와 상기 기판을 소정 간격 이격 시키는 척핀과;
    상기 윈도우 부재와 결합되고 상하 방향으로 관통되어 상기 레이저 빔이 전달되는 경로를 제공하는 스핀 하우징과;
    상기 스핀 하우징을 회전시키는 구동 부재를 포함하고,
    상기 환형 빔 조사 유닛은 상기 윈도우 부재의 하부에 제공되는 기판 처리 설비.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛에서 토출되는 약액은 인산을 포함하는 액인 기판 처리 설비.
  13. 제10 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 공정 챔버는,
    상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛과;
    상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치를 더 포함하고,
    상기 기판에 대하여 상기 약액을 공급하는 제1 공정과;
    상기 기판을 상기 전면 레이저 빔으로 가열하는 제2 공정을 수행하고;
    상기 제어기는,
    상기 제어기는 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 환형의 레이저 빔의 프로파일을 피드백 제어하는 기판 처리 설비.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 환형 빔 조사 유닛과 상기 기판과 거리 조절 가능하게 상기 환형 빔 조사 유닛을 승하강시키는 스테이지를 더 포함하는 기판 처리 설비.
  15. 제6 항에 있어서,
    상기 전면 빔 조사 유닛은,
    하나 이상의 렌즈부를 포함하여, 상기 전면 레이저 빔을 굴절시켜서 상기 기판에 대응되는 형상으로 상기 전면 레이저 빔을 가공하는 렌즈 모듈을 포함하고,
    상기 렌즈 모듈에 상기 전면 레이저 빔을 전달하는 레이저 빔 전달 부재의 단부와 상기 렌즈부는 거리 조절 가능하게 제공되는 기판 처리 설비.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 레이저 빔 전달 부재는 광섬유로 제공되는 기판 처리 설비.
  17. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    기판을 매엽식으로 액 처리하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛과;
    상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치와;
    상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기를 포함하고,
    상기 환형 빔 조사 유닛은:
    한 쌍의 엑시콘 렌즈와;
    상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하여 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 상기 환형의 레이저 빔의 직경의 조절하는 이동 모듈과;
    상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고,
    상기 레이저 빔 생성기는:
    외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와;
    상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프로 변환하는 빔 쉐이퍼와;
    상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하고,
    상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 이동 모듈의 이동에 의한 상기 환형의 레이저 빔의 직경, 상기 레이저 소스부의 출력, 상기 빔 쉐이퍼에 의한 레이저 빔의 형상 및 빔 익스펜더에 의한 상기 쉐이핑된 레이저 빔의 직경 중 하나 이상을 피드백 제어하되,
    상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈는,
    레이저 빔을 환형으로 쉐이핑하면서 렌즈를 통과하여 레이저 빔이 진행될수록 환형이 커지도록 형성하는 제1 엑시콘 렌즈; 및
    환형의 레이저 빔을 평행광으로 변환하는 제2 엑시콘 렌즈;로 구성되는 기판 처리 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛을 더 포함하고,
    상기 기판에 대하여 약액을 공급하는 제1 공정과;
    상기 기판을 상기 전면 레이저 빔으로 가열하는 제2 공정을 수행하되;
    상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 환형의 레이저 빔의 프로파일을 피드백 제어하여 상기 전면 레이저 빔에 의한 상기 기판의 가열을 보정하는 기판 처리 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 약액은 인산을 포함하는 액인 기판 처리 방법.
  20. 기판 처리 설비에 있어서,
    기판을 매엽식으로 처리하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판을 지지하고, 상기 기판을 회전시키는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 상기 기판에 대하여 인산을 포함하는 약액을 토출하는 약액 토출 노즐을 포함하는 액 공급 유닛과;
    상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판에 환형의 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 환형 빔 조사 유닛과;
    상기 기판의 전면에 전면 레이저 빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 전면 빔 조사 유닛과;
    상기 공정 챔버에 제공되어 상기 기판의 영역별 온도를 실시간으로 감지하는 열 감지 장치와;
    상기 환형 빔 조사 유닛을 통해 상기 기판에 공급되는 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 생성기와;
    제어기를 포함하고,
    상기 환형 빔 조사 유닛은:
    한 쌍의 엑시콘 렌즈와;
    상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 상대 이동 가능하도록 하여 상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈(axicon lens) 간의 이격 거리를 조절함으로써 상기 환형의 레이저 빔의 직경의 조절하는 이동 모듈과;
    상기 환형의 레이저 빔의 광경로에 따른 하류에 배치되어 상기 환형의 레이저 빔을 상기 기판으로 확산시키는 빔 확장 렌즈를 포함하고,
    상기 레이저 빔 생성기는:
    외부의 전력으로부터 얻는 에너지로부터 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스부와;
    상기 레이저 소스부에서 출력된 상기 레이저 빔을 설정된 빔 쉐이프로 변환하는 빔 쉐이퍼와;
    상기 빔 쉐이퍼에 의해 쉐이핑된 레이저 빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 빔 익스펜더를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 열 감지 장치에 의해 감지되는 실시간 데이터로부터 상기 이동 모듈의 이동에 의한 상기 환형의 레이저 빔의 직경, 상기 레이저 소스부의 출력, 상기 빔 쉐이퍼에 의한 레이저 빔의 형상 및 빔 익스펜더에 의한 상기 쉐이핑된 레이저 빔의 직경 중 하나 이상을 피드백 제어하되,
    상기 한 쌍의 엑시콘 렌즈는,
    레이저 빔을 환형으로 쉐이핑하면서 렌즈를 통과하여 레이저 빔이 진행될수록 환형이 커지도록 형성하는 제1 엑시콘 렌즈; 및
    환형의 레이저 빔을 평행광으로 변환하는 제2 엑시콘 렌즈;로 구성되는 기판 처리 설비.
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