KR20210065269A - 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 - Google Patents

레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210065269A
KR20210065269A KR1020190153706A KR20190153706A KR20210065269A KR 20210065269 A KR20210065269 A KR 20210065269A KR 1020190153706 A KR1020190153706 A KR 1020190153706A KR 20190153706 A KR20190153706 A KR 20190153706A KR 20210065269 A KR20210065269 A KR 20210065269A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser beam
substrate
irradiated
beam irradiation
rotation
Prior art date
Application number
KR1020190153706A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102309247B1 (ko
Inventor
강태호
이정환
권오열
윤성현
한영준
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020190153706A priority Critical patent/KR102309247B1/ko
Publication of KR20210065269A publication Critical patent/KR20210065269A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102309247B1 publication Critical patent/KR102309247B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0007—Applications not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 기재의 레이저빔 조사 장치는 기판을 지지하고, 기판을 회전시키는 지지 유닛; 회전되는 기판으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 유닛; 및 기판이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되도록 상기 레이저빔 조사 유닛과 지지 유닛을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법{Laser beam irradiation apparatus, substrate processing system including same, substrate processing method}
본 발명은 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체를 제조하는데 사용될 수 있는 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 많은 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 다양한 공정중에서 에칭 공정은 기판에 레이저빔을 조사하여 실시할 수 있다.
종래의 에칭 방법은 레이저빔을 순차적으로 조사하여 기판을 에칭할 수 있다. 매엽식 공정 조건에서 회전하고 있는 웨이퍼에 레이저빔이 일정 부분이상 중첩되도록 조사하는 경우, 레이저빔 스팟의 중첩으로 인한 열 누적은 막질의 균일성(Uniformity)나 거칠기(Roughness)에 큰 부정적 영향을 끼칠 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저빔이 기판에 순차적으로 조사되고, 기판에 열이 빠르게 누적되면서 레이저빔이 조사된 부분의 테두리 부분에서 주로 막질이 높게 형성되는 현상(Rim현상)이 발생되는 문제점이 있다. 이에 따라, 반도체 제조 과정에서 불량이 발생될 수 있다.
미국공개특허 제2007-0224768호
본 발명의 목적은 기판에 대한 에칭 품질을 향상시킬 수 있는 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저빔 조사 장치는 기판을 지지하고, 기판을 회전시키는 지지 유닛; 회전되는 기판으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 유닛; 및 기판이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되도록 상기 레이저빔 조사 유닛과 지지 유닛을 제어하는 제어부;를 포함한다.
한편, 상기 x회 회전시의 레이저빔 스팟과 x+1회 회전시의 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 하기의 수학식을 충족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, A는 레이저빔 스팟의 직경(m)이고, B는 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)이며, C는 회전 속도(m/s)이다.
한편, 상기 지지 유닛이 기판을 회전시키는 속도는 5 RPM 내지 500 RPM의 범위에 포함될 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저빔의 파장대는 150nm 내지 1200 nm의 범위에 포함될 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저빔의 형상은 원형 또는 다각형 중 선택된 어느 한 형상일 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저빔의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 또는 탑-햇(top-hat)일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 방법은 기판을 회전시키는 기판 회전 단계; 및 기판에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 단계;를 포함하고, 상기 레이저빔 조사 단계에서는 기판이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되게 한다.
한편, 상기 x회 회전시의 레이저빔 스팟과 x+1회 회전시의 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 하기의 수학식을 충족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00002
여기서, A는 레이저빔 스팟의 직경(m)이고, B는 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)이며, C는 회전 속도(m/s)이다.
한편, 상기 기판 회전 단계에서 기판을 회전시키는 속도는 5 RPM 내지 500 RPM의 범위에 포함될 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사 단계에서 기판에 조사되는 레이저빔의 파장대는 150nm 내지 1200 nm의 범위에 포함될 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사 단계에서 기판에 조사되는 레이저빔의 형상은 원형 또는 다각형 중 선택된 어느 한 형상일 수 있다.
한편, 상기 레이저빔 조사 단계에서 기판에 조사되는 레이저빔의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 또는 탑-햇(top-hat)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치는 레이저빔 조사 유닛이 비순차적으로 기판에 레이저빔을 조사하도록 레이저빔 조사 유닛과 지지 유닛을 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 기판이 1회 회전되면서 생성된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않으므로, 열 누적이 최대한으로 억제되어 언더 에칭(Under-etching)이 가능할 수 있다.
또한, 레이저빔의 가장자리(Edge)부분에서 막질 부풀림 현상(Rim현상)이 감소되어 레이저빔의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치는 다양한 레이저빔 형태 및 다양한 프로파일을 사용할 수 있다. 즉, 사용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치를 사용하여 레이저빔의 중첩률을 적절하게 조절하여 에칭 정도를 정밀하게 조절할 수 있다.
도 1은 레이저빔을 기판에 순차적으로 조사한 경우의 기판의 상태를 촬영한 사진이다.
도 2는, 도 1에서 밝게 도시된 부분을 전자현미경으로 확대하여 도시한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는, 도 3의 레이저빔 조사 장치를 도시한 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 기판이 한 바퀴씩 회전될 때 마다 기판에 생성되는 레이저빔 스팟을 도시한 도면이다.
도 5는 기판이 1회 회전되는 과정에서 기판에 생성되는 레이저빔 스팟을 도시한 도면이다.
도 6은 기판이 2회 회전되는 과정에서 기판에 생성되는 레이저빔 스팟을 도시한 도면이다.
도 7은 기판이 3회 회전되는 과정에서 기판에 생성되는 레이저빔 스팟을 도시한 도면이다.
도 8은 기판이 한 바퀴씩 회전될 때 마다 기판에 생성되는 레이저빔 스팟을 전개하여 한꺼번에 도시한 도면이다.
도 9는 레이저빔의 형상이 사각형인 상태에서 기판이 한 바퀴씩 회전될 때 마다 기판에 생성되는 레이저빔 스팟을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 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 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치(100)는 지지 유닛(110) 및 레이저빔 조사 유닛(120)을 포함한다.
지지 유닛(110)은 기판(W)을 지지하고, 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(110)은 일례로 지지 플레이트(111)와, 회전 모터(112)를 포함할 수 있다.
지지 플레이트(111)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 플레이트(111)는 기판(W)보다 상대적으로 큰 크기일 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 원형의 웨이퍼인 경우, 지지 플레이트(111)는 웨이퍼의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 원판일 수 있다.
회전 모터(112)는 지지 플레이트(111)의 아래에 위치될 수 있다. 회전 모터(112)는 지지 플레이트(111)를 회전시킬 수 있다.
기판(W)이 지지 플레이트(111)에 안착되고, 지지 플레이트(111)가 회전되면, 기판(W)도 회전될 수 있다. 이때, 약액이 기판(W)에 토출되면, 약액은 원심력에 의하여 기판(W)의 외곽까지 퍼질 수 있다.
한편, 지지 유닛(110)이 기판(W)을 회전시키는 속도는 5 RPM 내지 500 RPM의 범위에 포함될 수 있다. 지지 유닛(110)이 기판(W)을 회전시키는 속도가 5 RPM 미만으로 지나치게 느리면, 후술할 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)를 지나치게 낮춰야 함으로서, 이에 대응하는 적절한 스펙을 구현하는 레이저빔 조사 유닛(120)을 마련하기 어려울 수 있다. 일반적인 레이저빔 조사 유닛은 특정 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz) 범위 내에서 동작되도록 이루어져 있다.
그리고, 지지 유닛(110)이 기판(W)을 회전시키는 속도가 500 RPM 을 초과하면, 후술할 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)를 과도하게 증가시켜야 한다. 이에 따라, 고성능의 레이저빔 조사 유닛(120)을 마련하여야 함으로서, 제조 비용이 증가될 수 있다.
레이저빔 조사 유닛(120)은 회전되는 기판(W)으로 레이저빔(L)을 조사한다. 레이저빔 조사 유닛(120)은 기판(W)에 레이저빔(L)을 조사하여 에칭 작업을 실시할 수 있다. 이를 위한 레이저빔 조사 유닛(120)은 일례로 레이저빔 생성부(121)와 레이저빔 조사부(122)를 포함할 수 있다.
레이저빔 생성부(121)는 레이저빔(L)을 발진시킨다. 상기 레이저빔 조사 유닛(120)에서 조사되는 레이저빔의 파장대는 150nm 내지 1200 nm의 범위에 포함될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 레이저빔의 파장대는 1차 하모닉(IR: 1500 nm 내지 750 nm), 2차 하모닉(751 nm 내지 380 nm), 3차 하모닉(381 nm 내지 300 nm) 및 4차 하모닉(301 nm 내지 150 nm) 파장일 수 있다.
레이저빔 조사부(122)는 레이저빔 생성부(121)에서 생성된 레이저빔(L)을 적절한 형태와 크기로 변환하여 기판(W)에 조사한다. 기판(W)이 회전되는 상태에서 레이저빔 조사부(122)는 레이저빔(L)을 기판(W)에 시작 지점부터 조사한다.
이와 같은 레이저빔 조사 유닛(120)에서 조사되는 레이저빔의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 또는 탑-햇(top-hat)일 수 있다. 그리고, 레이저빔 조사 유닛(120)에서 조사되는 레이저빔의 형상은 원형 또는 다각형 중 선택된 어느 한 형상일 수 있다.
제어부(130)는 기판(W)이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판(W)에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되도록 상기 레이저빔 조사 유닛(120)과 지지 유닛(110)을 제어한다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 x회 회전시의 레이저빔 스팟과 x+1회 회전시의 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 하기의 수학식을 충족할 수 있다. 여기서, 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 레이저빔 스팟의 하나의 면적 대비 다른 레이저빔 스팟과 중첩되는 부분의 면적(Ln, 도 6 참조)의 비율일 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00003
여기서, A는 레이저빔 스팟의 직경(m)이고, B는 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)이다. 그리고, C는 기판(W)의 회전 속도(m/s)이다. 수학식 1에 기재된 바와 같이, 중첩률은 기판(W)의 회전 속도(C)가 증가하면 중첩률은 감소될 수 있다. 그리고, , 레이저빔 펄스 반복 주파수(B)가 증가하면 중첩률도 증가될 수 있다.
한편, 레이저빔 조사 유닛(120)의 스펙은 정해져 있는 경우가 대부분이므로, 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)는 특정 값으로 정해질 수 있다. 따라서, 사용자는 레이저빔 스팟의 직경(m)과 기판(W)의 회전 속도(m/s)를 제어부(130)에 입력시켜서 중첩률을 설계에 따라 선택적으로 변경할 수 있다.
이와 같은 수학식 1을 충족하는 제어부(130)에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치(100)가 동작됨에 따라 기판(W)에 에칭이 실시되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 기판(W)이 한바퀴 회전되는 과정에서, 레이저빔이 기판(W)에 조사될 수 있다. 여기서, 도 5의 레이저빔 스팟은 설명의 편의를 위하여 '1'라고 표기하고, 도 6의 레이저빔 스팟은 '2'이라고 표기하였으며, 도 7의 레이저빔 스팟은 '3'이라고 표기하였다.
기판(W)이 회전되는 과정에서 조사된 레이저빔은 기판(W)에 레이저빔 스팟을 생성한다. 이때, 생성된 레이저빔 스팟(L1)들은 서로 중첩되지 않고 이격된다. 이에 따라, 열이 기판(W)에 지속적으로 누적되는 것을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(W)이 다시 회전되는 과정에서, 레이저빔이 기판(W)에 계속해서 조사될 수 있다. 기판(W)이 다시 회전되는 과정에서 생성된 레이저빔 스팟(L2)은 이전에 생성된 레이저빔 스팟(L1)과 설정된 중첩률에 대응하는 중첩 면적(Ln)을 유지하면서 중첩될 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(W)이 또 다시 회전되는 과정에서, 레이저빔이 기판(W)에 계속해서 조사될 수 있다. 기판(W)이 또 다시 회전되는 과정에서 생성된 레이저빔 스팟(L3)은 이전에 생성된 레이저빔 스팟(L2)과 설정된 중첩률에 대응하는 중첩 면적(Ln)을 유지하면서 중첩될 수 있다.
도 8은 도 5 내지 도 7의 과정을 직선 형태로 전개하여 동시에 도시한 것이다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판(W)이 한바퀴 회전되는 동안에는 레이저빔 스팟이 중첩되지 않는다. 도 8의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 기판(W)의 다음번 회전되는 과정에서 생성된 레이저빔 스팟(L3)이 이전의 레이저빔 스팟(L2)과 일정 면적만큼 중첩될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 레이저빔의 단면 형상은 사각형일 수 있다. 이때, 도 9에 도시된 바와 같은 형태로 시작점을 기준으로 레이저빔 스팟이 생성되기 시작하면, (a)에 도시된 바와 같이 기판(W)이 한바퀴 회전되는 동안 레이저빔 스팟(L1)은 서로 중첩되지 않고, (b)에 도시된 바와 같이 기판(W)이 다음번 회전되는 동안 생성되는 레이저빔 스팟(L2)이 이전의 레이저빔 스팟(L1)과 일부분(Ln)만큼 중첩될 수 있다. 여기서, H는 레이저빔 스팟의 간격이다.
도 4로 되돌아가서, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치(100)는 제어부(130)를 포함한다. 제어부(130)는 레이저빔 조사 유닛(120)이 비순차적으로 기판(W)에 레이저빔을 조사하도록 레이저빔 조사 유닛(120)과 지지 유닛(110)을 제어한다.
이에 따라, 기판(W)이 1회 회전되면서 생성된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않으므로, 열 누적이 최대한으로 억제되어 과도하게 에칭되는 것을 방지하여 언더 에칭(Under-etching)을 구현할 수 있다.
한편, 레이저빔이 기판에 순차적으로 조사되어 지속적으로 중첩되는 경우, 레이저빔이 가우시안(Gaussian) 에너지 상태에서 순차적 중첩 가공하면 레이저빔의 센터의 높은 에너지로 인한 열 누적이 반드시 일어나고 이는 불균일한 가공 상태를 만들어낸다. 그러므로 반드시 에너지 분포를 탑-햇(Top-hat) 상태로 만들어야 하기 때문에 기술적 난이도도 상승하는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치(100)는 레이저빔의 가장자리(Edge)부분에서 막질 부풀림 현상이 감소되어 레이저빔의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 다양한 레이저빔 형태 및 다양한 프로파일을 사용할 수 있다. 즉, 사용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치(100)를 사용하여 레이저빔의 중첩률을 적절하게 조절하여 에칭 정도를 정밀하게 조절할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사 장치로 기판을 처리하는 기판 처리 방법(S100)을 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법(S100)은 기판 회전 단계(S110)와 레이저빔 조사 단계(S120)를 포함한다.
기판 회전 단계(S110)는 기판을 회전시킨다. 상기 기판 회전 단계(S110)에서 기판을 회전시키는 속도는 5 RPM 내지 500 RPM의 범위에 포함될 수 있다.
레이저빔 조사 단계(S120)는 기판에 레이저빔을 조사한다. 상기 레이저빔 조사 단계(S120)에서 기판에 조사되는 레이저빔의 파장대는 150nm 내지 1200 nm의 범위에 포함될 수 있다.
상기 레이저빔 조사 단계(S120)에서는 기판이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되게 한다.
상기 x회 회전시의 레이저빔 스팟과 x+1회 회전시의 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 전술한 수학식 1을 충족할 수 있다. 수학식 1에 대한 설명은 전술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 레이저빔 조사 단계(S120)에서 기판에 조사되는 레이저빔의 형상은 원형 또는 다각형 중 선택된 어느 한 형상일 수 있다. 그리고, 레이저빔 조사 단계(S120)에서 기판에 조사되는 레이저빔의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 또는 탑-햇(top-hat)일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 기판 처리 방법(S100)의 효과 및 상세한 설명은 앞서 설명한 레이저빔 조사 장치에서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 레이저빔 조사 장치
110: 지지 유닛
120: 레이저빔 조사 유닛
130: 제어부

Claims (13)

  1. 기판을 지지하고, 기판을 회전시키는 지지 유닛;
    회전되는 기판으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 유닛; 및
    기판이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되도록 상기 레이저빔 조사 유닛과 지지 유닛을 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저빔 조사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 x회 회전시의 레이저빔 스팟과 x+1회 회전시의 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 하기의 수학식을 충족하는 레이저빔 조사 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00004

    여기서, A는 레이저빔 스팟의 직경(m)이고, B는 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)이며, C는 회전 속도(m/s)이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 유닛이 기판을 회전시키는 속도는 5 RPM 내지 500 RPM의 범위에 포함되는 레이저빔 조사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저빔의 파장대는 150nm 내지 1200 nm의 범위에 포함되는 레이저빔 조사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저빔의 형상은 원형 또는 다각형 중 선택된 어느 한 형상인 레이저빔 조사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사 유닛에서 조사되는 레이저빔의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 또는 탑-햇(top-hat)인 레이저빔 조사 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 레이저빔 조사 장치를 포함하는 기판 처리 시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 레이저빔 조사 장치로 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    기판을 회전시키는 기판 회전 단계; 및
    기판에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사 단계;를 포함하고,
    상기 레이저빔 조사 단계에서는 기판이 한바퀴 회전(x회 회전)하는 동안 기판에 조사된 레이저빔 스팟이 서로 중첩되지 않고 이격되게 하고, 다시 회전(x+1회 회전)하는 동안 조사된 레이저빔 스팟이 이전(x회 회전)에 조사된 레이저빔 스팟과 일정 면적만큼 중첩되게 하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 x회 회전시의 레이저빔 스팟과 x+1회 회전시의 레이저빔 스팟 각각이 서로 중첩되는 중첩률은 하기의 수학식을 충족하는 기판 처리 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00005

    여기서, A는 레이저빔 스팟의 직경(m)이고, B는 레이저빔 펄스 반복 주파수(Hz)이며, C는 회전 속도(m/s)이다.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판 회전 단계에서 기판을 회전시키는 속도는 5 RPM 내지 500 RPM의 범위에 포함되는 기판 처리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사 단계에서 기판에 조사되는 레이저빔의 파장대는 150nm 내지 1200 nm의 범위에 포함되는 기판 처리 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사 단계에서 기판에 조사되는 레이저빔의 형상은 원형 또는 다각형 중 선택된 어느 한 형상인 기판 처리 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 레이저빔 조사 단계에서 기판에 조사되는 레이저빔의 프로파일은 가우시안(Gaussian) 또는 탑-햇(top-hat)인 기판 처리 방법.
KR1020190153706A 2019-11-26 2019-11-26 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법 KR102309247B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153706A KR102309247B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153706A KR102309247B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210065269A true KR20210065269A (ko) 2021-06-04
KR102309247B1 KR102309247B1 (ko) 2021-10-06

Family

ID=76391519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190153706A KR102309247B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102309247B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116586789A (zh) * 2023-07-13 2023-08-15 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 激光开孔方法及半导体器件的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100767116B1 (ko) * 2001-10-12 2007-10-16 삼성광주전자 주식회사 진공청소기용 흡입구 조립체

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224768A (ja) 2006-02-22 2007-09-06 Daikin Ind Ltd 圧縮機
US20070224768A1 (en) * 2006-02-24 2007-09-27 Uvtech Systems, Inc. Method and apparatus for delivery of pulsed laser radiation
KR20120016453A (ko) * 2010-08-16 2012-02-24 주식회사 이오테크닉스 레이저 조사방법
KR101557586B1 (ko) * 2014-05-19 2015-10-05 주식회사 아이엠티 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치
KR20180136271A (ko) * 2017-06-14 2018-12-24 주식회사 이오테크닉스 고속 스캐너를 이용한 가공물 절단 방법 및 절단 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007224768A (ja) 2006-02-22 2007-09-06 Daikin Ind Ltd 圧縮機
US20070224768A1 (en) * 2006-02-24 2007-09-27 Uvtech Systems, Inc. Method and apparatus for delivery of pulsed laser radiation
KR20120016453A (ko) * 2010-08-16 2012-02-24 주식회사 이오테크닉스 레이저 조사방법
KR101557586B1 (ko) * 2014-05-19 2015-10-05 주식회사 아이엠티 웨이퍼 에지 세정 방법 및 장치
KR20180136271A (ko) * 2017-06-14 2018-12-24 주식회사 이오테크닉스 고속 스캐너를 이용한 가공물 절단 방법 및 절단 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116586789A (zh) * 2023-07-13 2023-08-15 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 激光开孔方法及半导体器件的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102309247B1 (ko) 2021-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102309247B1 (ko) 레이저빔 조사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템, 기판 처리 방법
EP1586406B1 (en) Laser processing apparatus with polygon mirror
JP5615650B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP7336465B2 (ja) テレセントリックレンズ、光ビーム折り畳みアセンブリ、またはポリゴンスキャナを有するレンズ回路を含む原子層エッチングおよび原子層堆積の処理システム
JP5611212B2 (ja) 基板のアニールにおける熱量の管理
JP6585279B2 (ja) 熱処理装置、熱処理方法、レーザアニール装置、および、レーザアニール方法
JP4027930B2 (ja) ポリゴンミラーと利用したレーザー加工装置及び方法
US20130014905A1 (en) Film peeling apparatus and film peeling method
JP2018046063A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR20170070818A (ko) 기판 상의 이온 빔 입사 각 제어
KR101688001B1 (ko) 얇은 반도체 기판들을 다이싱하는 방법
US10828680B2 (en) System and method for enhanced removal of metal hardmask using ultra violet treatment
WO2008053879A1 (fr) Procédé d'aplanissement d'une surface solide avec un faisceau ionique d'agrégats gazeux, et dispositif d'aplanissement de surface solide
JP2008283054A (ja) ウエハエッジクリーナー
US20080289651A1 (en) Method and apparatus for wafer edge cleaning
JP2022506918A (ja) ハロゲン系化合物を用いて選択的にエッチングするための原子層エッチングシステム
JP6997566B2 (ja) レーザー加工装置
JP2022544395A (ja) ワークピースを加工する方法
KR102558798B1 (ko) 작업물의 선택적 프로세싱을 위한 시스템 및 방법
US9685331B1 (en) Semiconductor device manufacturing method and pattern forming method
JP5015464B2 (ja) イオン注入方法およびイオン注入装置
JP2010086824A (ja) イオン注入方法及びイオン注入装置
EP0859682A1 (en) Process and apparatus for oblique beam revolution, for the effective laser stripping of sidewalls
JP2009123810A (ja) 熱処理装置
JP2010003845A (ja) 半導体ウェーハのエッチング装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant