(57)【要約】  レーザーを利用した半導体基板の処理システム及び方法が開示される。保存装置には半導体基板がローディングされるスロットに対して設定された処理工程についての制御データが保存される。工程制御装置は、半導体基板がローディングされているスロットの識別情報を検出し、保存装置でから検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを読み取って半導体基板の処理工程を制御する。基板処理装置は、読み取られた制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで半導体基板を処理する。本発明によれば、多様な特性を持つ半導体基板に加わる多様な処理工程を一つの装置内で別途の操作なしに行える。
2008516417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板がローディングされるスロットに対して設定された処理工程についての制御データが保存される保存手段と、
前記半導体基板がローディングされているスロットの識別情報を検出し、前記保存手段から前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを読み取って前記半導体基板の処理工程を制御する工程制御手段と、
前記読み取られた制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理する基板処理手段とを備えることを特徴とするレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項２】
前記工程制御手段は、
前記スロットに付与された識別情報を検出する検出部と、
前記保存手段から前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを読み取って、前記半導体基板の処理工程を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項３】
前記工程制御手段は、操作者により前記半導体基板がローディングされるスロットに対して処理工程を設定されるユーザーインターフェース部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項４】
前記検出部は、前記それぞれのスロットに実装される前記半導体基板を整列するアライナーに備えられることを特徴とする請求項２または３に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項５】
半導体基板に対して設定された処理工程についての制御データが保存される第１保存手段と、
前記半導体基板に対する処理工程別映像データが保存される第２保存手段と、
前記半導体基板を撮影して撮影映像を出力する撮影手段と、
前記撮影手段から伝送された撮影映像を前記第２保存部に保存されている映像データと比較して、前記半導体基板に対する処理工程を決定し、前記保存手段から前記半導体基板に対して決定された処理工程に対応する制御データを読み取って、前記半導体基板の処理工程を制御する工程制御手段と、
前記読み取られた制御データにより、所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理する基板処理手段とを備えることを特徴とするレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項６】
前記工程制御手段は、
前記撮影映像に基づいて前記半導体基板に形成されているパターンと、前記第２保存手段に保存されている映像データのパターンとを比較して、前記半導体基板に対する処理工程を決定する決定部と、
前記半導体基板に対して決定された処理工程に対応する制御データを第１保存手段から読み取り、読み取られた制御データにより前記半導体基板の処理工程を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項７】
前記工程制御手段は、操作者により前記第１保存手段に保存される制御データを入力されるか、前記第２手段装置に保存される映像データを入力されるユーザーインターフェース部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項８】
前記撮影手段は、カセットに形成された複数のスロットに実装された前記半導体基板を整列するアライナーに備えられることを特徴とする請求項５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項９】
前記撮影手段は、前記半導体基板から放出される光を所定の電気的信号に変換する光電変換素子を含むことを特徴とする請求項５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１０】
前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される半導体基板の処理工程に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１または５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１１】
前記半導体基板の処理工程は、エッチング、イオン注入、平坦化及び蒸着のうち少なくとも一つを含む第１工程及び前記第１工程に対応するストリッピング、ポリシング、クリーニング、及びアニーリングのうち少なくとも一つを含む第２工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１２】
前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される前記半導体基板に形成される素子の種類または前記半導体基板を形成する物質の種類に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１または５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１３】
前記素子の種類は、メモリ素子、非メモリ素子、ＲＦ素子、ディスプレイ素子のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１２に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１４】
前記基板処理手段は、
前記レーザービームを発振するレーザー発生部と、
前記レーザービームを前記半導体基板に伝達する光学部と、
前記半導体基板がローディングされるチャックと、
前記半導体基板が実装されたカセットから処理対象半導体基板を前記チャックへ移送する移送部とを備えることを特徴とする請求項１または５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１５】
前記基板処理手段は、
内部にローディングされた前記半導体基板を処理するための真空雰囲気またはガス雰囲気を組成する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内へ流れ込んで前記ガス雰囲気を組成する反応性ガスまたはパージガスが保管されるガスボックスと、
前記真空チャンバの内部大気を排出させるポンピングラインを備えるポンピングシステムとをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１６】
前記基板処理手段は、モーターの駆動力を伝達されて駆動されてレーザービームを前記半導体基板の全面に照射させるステージをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１７】
前記基板処理手段は、前記チャックを支持するステージをさらに備え、
前記ステージにより支持されるチャックが駆動されて、前記レーザービームを前記半導体基板の全面に照射させることを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１８】
前記光学部は、
前記レーザー発生部から出力されるレーザービームのエネルギー量を調節するアッテネーターと、
前記レーザービームのエネルギー分布を均一化するホモジナイザーと、
前記半導体基板に照射されるレーザービームの均一なビームプロファイルを持つように調節するフィールドレンズとダブレットレンズとを備えるレンズアレイと、
前記レーザービームが前記半導体基板に照射されるように経路を変換するミラーと、を備えることを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項１９】
前記移送部は、
前記半導体基板が実装される複数のスロットを備えたカセットと、
前記カセットに備えられたスロットに実装される前記半導体基板を整列するアライナーと、
加熱された半導体基板を冷却させるクーリングステージと、
前記カセットに備えられたスロットに実装されている前記半導体基板を前記真空チャンバ内のチャックへ移送する移送ロボットとを備えることを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項２０】
前記撮影手段は、前記移送部に備えられることを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項２１】
前記レーザー発生部は、前記半導体基板に存在する異物の除去に必要なエネルギーより大きいエネルギーを持つレーザービームを発振することを特徴とする請求項１４に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理システム。
【請求項２２】
半導体基板がローディングされるスロットに対して処理工程についての制御データを設定するステップと、
前記半導体基板がローディングされているスロットの識別情報を検出し、前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データに基づいて、前記半導体基板の処理工程を制御するステップと、
前記制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理するステップと、を含むことを特徴とするレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２３】
前記工程制御ステップは、
前記スロットに付与された識別情報を検出するステップと、
前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データに基づいて、前記半導体基板の処理工程を制御するステップと、を含むことを特徴とする請求項２２に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２４】
前記検出ステップは、前記それぞれのスロットに実装される前記半導体基板を整列するアライナーにより行われることを特徴とする請求項２２に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２５】
半導体基板に対して設定された処理工程についての制御データを設定するステップと、
前記半導体基板に対する処理工程別映像データを保存するステップと、
前記半導体基板を撮影して撮影映像を出力するステップと、
前記撮影手段から伝送された撮影映像を前記保存されている映像データと比較して前記半導体基板に対する処理工程を決定するステップと、
前記半導体基板に対して決定された処理工程に対応する制御データに基づいて前記半導体基板の処理工程を制御するステップと、
前記制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理するステップと、を含むことを特徴とするレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２６】
前記工程決定ステップは、前記撮影映像に基づいて前記半導体基板に形成されているパターンと前記保存されている映像データのパターンとを比較して、前記半導体基板に対する処理工程を決定することを特徴とする請求項２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２７】
前記撮影ステップは、カセットに形成された複数のスロットに実装された前記半導体基板を整列するアライナー、または前記半導体基板を移送する移送装置に備えられた撮影装置により行われることを特徴とする請求項２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２８】
前記撮影ステップは、前記半導体基板から放出される光を所定の電気的信号に変換するステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項２９】
前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される半導体基板の処理工程に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項２２または２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３０】
前記半導体基板の処理工程は、エッチング、イオン注入、平坦化及び蒸着のうち少なくとも一つを含む第１工程及び前記第１工程に対応するストリッピング、ポリシング、クリーニング、及びアニーリングのうち少なくとも一つ以上を含む第２工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３１】
前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される前記半導体基板に形成される素子の種類または前記半導体基板を形成する物質の種類に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項２２または２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３２】
前記素子の種類は、メモリ素子、非メモリ素子、ＲＦ素子、ディスプレイ素子のうち少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項３１に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３３】
前記基板処理ステップは、
前記半導体基板が実装されたカセットから処理対象の半導体基板をヒーティングチャックへ移送するステップと、
レーザー発振器により発振されたレーザービームを前記半導体基板に伝達するステップとを含むことを特徴とする請求項２２または２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３４】
前記基板処理ステップは、真空チャンバの内部にローディングされた前記半導体基板を処理するための真空雰囲気またはガス雰囲気を組成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３５】
前記基板処理ステップは、前記半導体基板がローディングされる真空チャンバを駆動して、前記レーザービームを前記半導体基板の全面に照射させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３６】
前記基板処理ステップは、前記半導体基板がローディングされるチャックを駆動して、前記レーザービームを前記半導体基板の全面に照射させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【請求項３７】
前記レーザー発振器により発振されたレーザービームは、前記半導体基板に存在する異物の除去に必要なエネルギーより大きいエネルギーを持つことを特徴とする請求項２２または２５に記載のレーザーを利用した半導体基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーを利用した半導体基板の処理システム及び方法に係り、より詳細には、レーザーを利用して半導体基板についての相異なる処理工程を行うか、相異なる特性を持つ半導体基板を処理するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板は、酸化（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、感光液の塗布（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ）、露光（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、現像（Ｄｅｖｅｌｏｐｅｍｅｎｔ）、エッチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）、イオン注入（Ｉｏｎ−Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）、平坦化（Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）、蒸着（Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、金属配線（Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）などの工程を経て製造される。また、それぞれの工程でストリッピング、ポリシング、クリーニング、アニーリングなどの処理が行われる。このような半導体基板の処理に当って、半導体基板から形成される素子の種類及び半導体基板を構成する物質によって相異なる工程が行われる。一方、それぞれの工程、素子の種類、基板の特性によってレーザーの特性、スキャニング速度、チャンバ内に注入されるガスの種類が変わる。
【０００３】
このような半導体基板の製造工程が持つ複雑性のため、従来の半導体製造装置は既定の工程のみを行って半導体基板を処理している。したがって、従来の半導体製造装置により新たな工程を行うか、既存に処理した半導体基板と相異なる特性を持つ半導体基板を処理するためには、半導体製造装置を再設定せねばならず、これは直ちに、作業の複雑性、再設定にかかる時間による処理遅延などの問題をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、多様な特性を持つ半導体基板に対して加わる多様な処理工程を一つの装置内で別途の操作なしに行えるレーザーを利用した半導体基板の処理システム及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の技術的課題を達成するための本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムの望ましい一実施形態は、半導体基板がローディングされるスロットに対して設定された処理工程についての制御データが保存される保存手段と、前記半導体基板がローディングされているスロットの識別情報を検出し、前記保存手段から前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを読み取って前記半導体基板の処理工程を制御する工程制御手段と、前記読み取られた制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理する基板処理手段と、を備える。
【０００６】
望ましくは、前記工程制御手段は、前記スロットに付与された識別情報を検出する検出部と、前記保存手段から前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを読み取って、前記半導体基板の処理工程を制御する制御部と、を備える。前記工程制御手段は、操作者により前記半導体基板がローディングされるスロットに対して処理工程を設定されるユーザーインターフェース部をさらに備えることが望ましい。
【０００７】
望ましくは、前記検出部は、前記それぞれのスロットに実装される前記半導体基板を整列するアライナーに備えられる。
【０００８】
前記の技術的課題を達成するための本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムの望ましい他の実施形態は、半導体基板に対して設定された処理工程についての制御データが保存される第１保存手段と、前記半導体基板に対する処理工程別映像データが保存される第２保存手段と、前記半導体基板を撮影して撮影映像を出力する撮影手段と、前記撮影手段から伝送された撮影映像を前記第２保存部に保存されている映像データと比較して、前記半導体基板に対する処理工程を決定し、前記保存手段から前記半導体基板に対して決定された処理工程に対応する制御データを読み取って、前記半導体基板の処理工程を制御する工程制御手段と、前記読み取られた制御データにより、所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理する基板処理手段と、を備える。
【０００９】
望ましくは、前記工程制御手段は、前記撮影映像に基づいて前記半導体基板に形成されているパターンと、前記第２保存手段に保存されている映像データのパターンとを比較して、前記半導体基板に対する処理工程を決定する決定部と、前記半導体基板に対して決定された処理工程に対応する制御データを第１保存手段から読み取り、読み取られた制御データにより前記半導体基板の処理工程を制御する制御部とを備える。
【００１０】
望ましくは、前記撮影手段は、カセットに形成された複数のスロットに実装された前記半導体基板を整列するアライナーに備えられ、前記撮影手段は、前記半導体基板から放出される光を所定の電気的信号に変換する光電変換素子を含む。
【００１１】
望ましくは、前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される半導体基板の処理工程に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含む。選択的に、前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される前記半導体基板に形成される素子の種類または前記半導体基板を形成する物質の種類に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含む。
【００１２】
望ましくは、前記半導体基板の処理工程は、エッチング、イオン注入、平坦化及び蒸着のうち少なくとも一つを含む第１工程及び前記第１工程に対応するストリッピング、ポリシング、クリーニング、及びアニーリングのうち少なくとも一つを含む第２工程を含む。
【００１３】
望ましくは、前記素子の種類は、メモリ素子、非メモリ素子、ＲＦ素子、ディスプレイ素子のうち少なくとも一つ以上を含む。
【００１４】
望ましくは、前記基板処理手段は、前記レーザービームを発振するレーザー発生部と、前記レーザービームを前記半導体基板に伝達する光学部と、前記半導体基板がローディングされるチャックと、前記半導体基板が実装されたカセットから処理対象半導体基板を前記チャックへ移送する移送部と、を備える。さらに、前記基板処理手段は、内部にローディングされた前記半導体基板を処理するための真空雰囲気またはガス雰囲気を組成する真空チャンバと、前記真空チャンバ内へ流れ込んで前記ガス雰囲気を組成する反応性ガスまたはパージガスが保管されるガスボックスと、前記真空チャンバの内部大気を排出させるポンピングラインを備えるポンピングシステムと、をさらに備えることが望ましい。
【００１５】
望ましくは、前記基板処理手段は、モーターの駆動力を伝達されて駆動されてレーザービームを前記半導体基板の全面に照射させるステージをさらに備え、選択的に、前記チャックを支持するステージをさらに備え、前記ステージにより支持されるチャックが駆動されて、前記レーザービームを前記半導体基板の全面に照射させる。
【００１６】
望ましくは、前記光学部は、前記レーザー発生部から出力されるレーザービームのエネルギー量を調節するアッテネーターと、前記レーザービームのエネルギー分布を均一化するホモジナイザーと、前記半導体基板に照射されるレーザービームの均一なビームプロファイルを持つように調節するフィールドレンズとダブレットレンズとを備えるレンズアレイと、前記レーザービームが前記半導体基板に照射されるように経路を変換するミラーと、を備える。
【００１７】
望ましくは、前記移送部は、前記半導体基板が実装される複数のスロットを備えたカセットと、前記カセットに備えられたスロットに実装される前記半導体基板を整列するアライナーと、加熱された半導体基板を冷却させるクーリングステージと、前記カセットに備えられたスロットに実装されている前記半導体基板を前記真空チャンバ内のチャックへ移送する移送ロボットと、を備える。
【００１８】
望ましくは、前記レーザー発生部は、前記半導体基板に存在する異物の除去に必要なエネルギーより大きいエネルギーを持つレーザービームを発振する。
【００１９】
前記の技術的課題を達成するための本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムの望ましい一実施形態は、半導体基板がローディングされるスロットに対して処理工程についての制御データを設定するステップと、前記半導体基板がローディングされているスロットの識別情報を検出し、前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データに基づいて、前記半導体基板の処理工程を制御するステップと、前記制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理するステップと、を含む。
【００２０】
望ましくは、前記工程制御ステップは、前記スロットに付与された識別情報を検出するステップと、前記検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データに基づいて、前記半導体基板の処理工程を制御するステップと、を含む。
【００２１】
望ましくは、前記検出ステップは、前記それぞれのスロットに実装される前記半導体基板を整列するアライナーにより行われる。
【００２２】
前記他の技術的課題を達成するための本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムの望ましい他の実施形態は、半導体基板に対して設定された処理工程についての制御データを設定するステップと、前記半導体基板に対する処理工程別映像データを保存するステップと、前記半導体基板を撮影して撮影映像を出力するステップと、前記撮影手段から伝送された撮影映像を前記保存されている映像データと比較して前記半導体基板に対する処理工程を決定するステップと、前記半導体基板に対して決定された処理工程に対応する制御データに基づいて前記半導体基板の処理工程を制御するステップと、前記制御データにより所定のエネルギーを持つレーザービームで前記半導体基板を処理するステップと、を含む。
【００２３】
望ましくは、前記工程決定ステップは、前記撮影映像に基づいて前記半導体基板に形成されているパターンと前記保存されている映像データのパターンとを比較して、前記半導体基板に対する処理工程を決定する。
【００２４】
望ましくは、前記撮影ステップは、カセットに形成された複数のスロットに実装された前記半導体基板を整列するアライナー、または前記半導体基板を移送する移送装置に備えられた撮影装置により行われる。
【００２５】
望ましくは、前記撮影ステップは、前記半導体基板から放出される光を所定の電気的信号に変換するステップを含む。
【００２６】
望ましくは、前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される半導体基板の処理工程に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含む。
【００２７】
望ましくは、前記半導体基板の処理工程は、エッチング、イオン注入、平坦化及び蒸着のうち少なくとも一つを含む第１工程及び前記第１工程に対応するストリッピング、ポリシング、クリーニング、及びアニーリングのうち少なくとも一つ以上を含む第２工程を含む。
【００２８】
望ましくは、前記制御データは、前記スロットそれぞれに装着される前記半導体基板に形成される素子の種類または前記半導体基板を形成する物質の種類に対応する前記レーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、及び反応性ガスの注入速度のうち少なくとも一つ以上を含む。
【００２９】
望ましくは、前記素子の種類は、メモリ素子、非メモリ素子、ＲＦ素子、ディスプレイ素子のうち少なくとも一つ以上を含む。
【００３０】
望ましくは、前記基板処理ステップは、前記半導体基板が実装されたカセットから処理対象の半導体基板をヒーティングチャックへ移送するステップと、レーザー発振器により発振されたレーザービームを前記半導体基板に伝達するステップとを含む。
【００３１】
望ましくは、前記基板処理ステップは、真空チャンバの内部にローディングされた前記半導体基板を処理するための真空雰囲気またはガス雰囲気を組成するステップをさらに含む。
【００３２】
望ましくは、前記基板処理ステップは、モータの駆動力により前記半導体基板がローディングされる真空チャンバを駆動して、前記レーザービームを前記半導体基板の全面に照射させるステップをさらに含むか、選択的に、モータの駆動力により前記半導体基板がローディングされるチャックを駆動して、前記レーザービームを前記半導体基板の全面に照射させるステップをさらに含む。
【００３３】
望ましくは、前記レーザー発振器により発振されたレーザービームは、前記半導体基板に存在する異物の除去に必要なエネルギーより大きいエネルギーを持つ。
【００３４】
これにより、多様な特性を持つ半導体基板に対して加わる多様な処理工程を一つの装置内で別途の操作なしに行える。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システム及び方法によれば、半導体基板が実装されるスロットまたは半導体基板の映像から判断された処理工程についての制御データにより半導体基板を処理するので、新たな工程を行うか、既存に処理した半導体基板と相異なる特性を持つ半導体基板を処理するために半導体製造装置の再設定過程を行う必要がないので速かに基板処理作業を進めることができ、一つの半導体基板の処理システムにより多様な特性を持つ半導体基板及び多様な工程を行える。また、真空チャンバ内に装着されたそれぞれのチャックに一つのポンピングシステムと連結された排出ポートを配置することによって、石英ウィンドウの汚染を発生させる異物を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付された図面を参照して本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システム及び方法について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムについての一実施形態の構成を示すブロック図である。図１を参照するに、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムは、保存装置１１０、工程制御装置１２０、及び基板処理装置１３０を備える。
【００３８】
保存装置１１０には、半導体基板がローディングされるスロットに対して設定された半導体基板の処理工程についての制御データが保存される。保存装置１１０は、工程制御装置１２０内に備えられうる。半導体基板の処理工程は、エッチング、イオン注入、平坦化、蒸着などの上位工程に区分され、それぞれの上位工程はストリッピング、ポリシング、クリーニング、アニーリングなどの下位工程を持つ。保存装置１１０に保存される制御データは、それぞれの上位工程及び下位工程に適用されるレーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、反応性ガスの注入速度などを決定するためのデータである。
【００３９】
一方、保存装置１１０には、それぞれの上位工程及び下位工程により半導体基板に形成される素子の種類、半導体基板を構成する物質の種類によって相異なって適用されるレーザービームの制御パラメータ、スキャニング速度、反復率、減衰角度、反応性ガスの種類、反応性ガスの注入速度などを決定するための制御データが保存されうる。この時、半導体基板に形成される素子の種類はメモリ素子、非メモリ素子、ＲＦ素子、ディスプレイ素子などがあり、半導体基板を構成する物質の種類はＡｌ、ＳｉＯ２、Ｓｉなどがある。図２には、保存装置１１０に保存される制御データのＤＢ構造が図示されている。
【００４０】
工程制御装置１２０は、半導体基板がローディングされているスロットの識別情報を検出し、保存装置１１０から検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを読み取って半導体基板の処理工程を制御する。図３には、工程制御装置１２０についての一実施形態の構成が図示されている。
【００４１】
図３を参照するに、工程制御装置１２０は、検出部１２２、制御部１２４、及びユーザーインターフェース部１２６で構成される。検出部１２２は、半導体基板が実装されるスロットに付与された識別情報を検出する。半導体基板は、カセットに形成されたスロットに実装されて移送される。それぞれのスロットには固有の識別情報が付与される。検出部１２２は、スロットに実装された半導体基板を整列するアライナーまたは半導体基板を移送する移送装置に備えられる。検出部１２２は、半導体基板をスロットから脱着させて処理する前に検出したスロットの識別情報を制御部１２４に伝送する。
【００４２】
制御部１２４は、検出部１２２により検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを保存装置１１０から読み取って、半導体基板の処理工程を制御する。制御部１２４から出力される制御信号は基板処理装置１３０に入力される。
【００４３】
ユーザーインターフェース部１２６は、操作者から保存装置１１０に保存される制御データを入力されるか、それぞれのスロットに対応する処理工程を入力される手段である。制御部１２４は、ユーザーインターフェース部１２６を通じて入力された制御データまたはそれぞれのスロットに対応する処理工程を保存装置１１０に保存する。
【００４４】
このような工程制御装置１２０の動作についてさらに詳細に説明すれば、工程制御装置１２０は、特定スロットに対する工程進行命令を基板処理装置１３０に伝送して工程を制御する。一例として、カセットの１番スロットに実装された半導体基板に対して半導体基板から形成される素子の種類がＤＲＡＭであり、処理工程がエッチングのストリッピングであり、半導体基板を構成する物質はＡｌと設定されているならば、検出部１２２が１番スロットの識別情報を検出すれば、制御部１２４は、保存装置１１０から１番スロットに対して設定されている制御データにより基板処理装置１３０を制御して、１番スロットに実装されている半導体基板に対する処理工程を進ませる。次に、検出部１２２が２番スロットの識別情報を検出すれば、同じ方式により２番スロットに実装されている半導体基板についての処理工程が進む。一例として、２番スロットに対しては半導体基板から形成される素子の種類がＤＲＡＭであり、処理工程がエッチングのストリッピングであり、該当半導体基板を構成する物質はＳｉに設定できる。
【００４５】
基板処理装置１３０は、読み取られた制御データによりそれぞれの処理工程に対応するエネルギーを持つレーザービームで半導体基板を処理する。基板処理装置１３０の詳細な構成が図４に図示されている。
【００４６】
図４を参照するに、基板処理装置１３０は、レーザー発生器４１０、光学部４２０、真空チャンバ４３０、ガスボックス４４０、チャック４５０、ステージ４６０、ポンピングシステム４７０、及び移送部４８０を備える。
【００４７】
レーザー発生器４１０は、工程制御装置１２０から入力されるレーザービームの制御パラメータに対応するエネルギーを持つレーザービームを発振する。レーザー発生器４１０から放出されるレーザービームのエネルギーとパルス反復率は、工程制御装置１２０から出力される制御信号により調整される。これにより、工程制御装置１２０から出力される制御信号により調整されるステージの移動速度と共に、半導体基板１４０の特定領域に照射されるレーザービームのパルス数が正確に制御される。レーザー発生器４１０で発生するレーザービームはガウスプロファイルを持つが、ガウスプロファイルを持つビームは、半導体基板１４０の処理時に半導体基板１４０の領域別に不均一な効果を表す。光学部４２０に備えられるホモジナイザーは、半導体基板１４０に照射されるレーザービームが半導体基板１４０の特定領域に対して時間的にかつ空間的に均一なエネルギー分布を持つようにする。以上でレーザー発生器４１０として、パルス形態のレーザービームを発振する装置が例示されたが、連続波形態のレーザービームを放出する装置も採用でき、レーザービームは、フォトンエネルギーを持つあらゆるレーザーが採用されうる。
【００４８】
光学部４２０は、レーザー発生器４１０から発振されたレーザービームを真空チャンバ４３０内のチャック４５０に載置された半導体基板１４０に照射されるようにレーザービームの経路を変換するか、レーザービームを分割するか、レーザービームの強度を調節する。
【００４９】
光学部４２０は、アッテネーター４２２、ホモジナイザー（図示せず）、ビームスプリッタ（図示せず）、フィールドレンズとダブレットレンズ（図示せず）、ミラー４２４、エネルギー検出器（図示せず）、そしてビームプロファイラ（図示せず）などで構成され、選択的に各種レンズ（図示せず）が備えられる。アッテネーター４２２は、レーザー発生部４１０から放出されたレーザービームのエネルギー量を調節する。ホモジナイザーは、レーザービームのエネルギー分布を均一にする。ホモジナイザーは、ビームスプリッタの前端に設置されるが、選択的にビームスプリッタの後端に設置されうる。ビームスプリッタは選択的に備えられてチャック４５０上にレーザービームが照射されるようにレーザービームを分割する。フィールドレンズとダブレットレンズは、処理対象半導体基板上に照射されるレーザービームが均一なビームプロファイルを持つように調節する。ミラー４２４は、レーザービームの経路を変更する。エネルギー検出器は、処理対象半導体基板上に照射されるエネルギーを測定してレーザーエネルギー密度を計算する。ビームプロファイラはレーザービームの均一性を測定する。光学部４２０によるレーザービームの経路変換、分割、強度調節は工程制御装置１２０から入力される制御パラメータにより制御される。
【００５０】
真空チャンバ４３０は、半導体基板１４０の処理が行われる場所である。半導体基板１４０は、移送部４８０により真空チャンバ４３０の内部にローディングされる。真空チャンバ４３０は、スリットドア４３２、石英ウィンドウ（図示せず）、チャック４５０、支持台４３６、ステージ４６０、石英フォーカスリング（図示せず）、ピンアップ／ピンダウンシステム（図示せず）、バラトロンゲージ（図示せず）、及びノズル（図示せず）を備える。スリットドア４３２は、処理対象半導体基板が進入または進出する通路の開閉を担当する。石英ウィンドウは高い透過度を持つ材質である石英で製作され、処理対象半導体基板上にレーザーを照射させる。真空チャンバ４３０は、内部の人為的な洗浄や管理の便宜のために、石英ウィンドウが置かれている真空チャンバ４３０の上部層が分離される構造を持つ。
【００５１】
真空チャンバ４３０は、スキャニング方式によってステージ４６０の位置が変わる。チャンバスキャニング方式の場合に、チャック４５０の外部に照射されうるレーザーがチャック４５０の下部に照射される時に防御壁の役割を行う石英板と、真空チャンバ４３０の内部に対して均一なポンピングを行うためのオリフィスが備えられる。これと異なって、チャックスキャニング方式の場合には、レーザー照射により発生するパーチクルをさらに効果的に取り出すための排気チューブが備えられる。
【００５２】
チャンバスキャニング方式は、ステージ４６０が真空チャンバ４３０の外部に設置されて真空チャンバ４３０全体を動かして、レーザービームを半導体基板１４０の全体に照射させる方式であり、チャックスキャニング方式は、ステージ４６０が真空チャンバ４３０の内部に装着されてステージ４６０の上部に位置したチャック４５０を駆動する方式である。チャンバスキャニング方式の特徴は、レーザービームが入射される石英ウィンドウの大きさが基板を固定するチャック４５０に該当する大きさを持ち、スキャニングを行えるステージ４６０が真空チャンバ４３０の下部に装着されているという点である。
【００５３】
一方、チャックスキャニング方式は、レーザービームが入射される石英ウィンドウの大きさがレーザービームの大きさより大きく形成される。チャックスキャニング方式は、ステージ４６０が真空チャンバ４３０の内部に装着されるので、真空チャンバ４３０の大きさがチャンバスキャニング方式に比べて大きい。そして、内部に装着されているステージ４６０によるパーチクルソースを防止するために、モーターは真空チャンバ４３０の外部に備えられ、真空チャンバ４３０の内部に露出されている線形運動ガイドはベローズにより遮蔽される。
【００５４】
ガスボックス４４０は、半導体基板１４０の処理効率を高めるように手伝う反応性ガスとパージガスとを供給する。ガスボックス４４０は、真空チャンバ４３０に流れ込まれるガスの流量を調節するＭＦＣ（Ｍａｓｓ
Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、真空チャンバ４３０内にのガス流入を開始または遮断するエアー弁、エアー弁を駆動するソレノイド弁、有害ガスのパージのためのスリーウェイ弁、逆流を防止するチェック弁、パーチクル流入を防止するフィルター、手動でガス開閉を調節できるマニュアル弁、ガスの圧力を調節するレギュレーター、及びその他のガス配管で構成される。
【００５５】
チャック４５０はステージ４６０により支持され、チャック４５０上に半導体基板１４０が位置する。チャックは、支持部材４３６によりステージ４６０に連結される。チャック４５０には付加的に半導体基板１４０を加熱できる加熱手段が備えられうる。ステージ４６０は、半導体基板１４０を回転させてマルチスキャニングを可能にする。ステージ４６０は真空チャンバ４３０の内部に装着され、処理対象半導体基板１４０に対して全面にわたってレーザービームを照射するためのモジュールである。半導体基板１４０に照射されるレーザービームの大きさは幅方向に、または幅と長手方向に基板の直径より小さい。したがって、真空チャンバ４３０内に位置したステージ４６０が流動されて、ステージ４６０の上側に位置した半導体基板１０の全体にレーザービームを照射させる。ステージ４６０はＸまたはＹ軸で構成されるか、場合によってはＺ軸が追加され、さらに、Ｘ−Ｙの両軸を考慮して構成されることもある。ステージ４６０はモーター（図示せず）により駆動される。
【００５６】
石英フォーカスリングは、半導体基板１４０を正確にホールディングさせ、基板ではないヒーティングチャック部分にレーザーが照射されないように防止する。ピンアップ／ピンダウンシステムは、ロボットがヒーティングチャック上に載置された半導体基板１４０を容易に把持できるようにウェーハを持ち上げる。バラトロンゲージは真空チャンバ４３０内の真空度を測定する。ノズルは反応性ガス及びパージ用ガス流入を開始または遮断する。排出口は、真空チャンバ４３０に真空状態を形成するか、発生した異物を排出するためにポンピングシステム４７０と連結される。真空チャンバ４３０にガスを流入させるノズルは、パージ用ガスや反応性ガスがレーザーの照射される領域に対して均一な分布を維持するように、処理対象半導体基板１４０の近くに設置されることが望ましい。また、パージ用ガスの不活性ガスを半導体基板１４０の処理中に流入させれば、発生する異物の石英ウィンドウ付着を防止でき、異物の除去に物理的な効果を得ることができる。
【００５７】
ポンピングシステム４７０は真空チャンバ４３０内部の大気を排出させるための通路を提供するポンピングライン４７２を備える。ポンピングシステム４７０は、真空チャンバ４３０の排出口と加圧防止のためのチェック弁、ポンピング量を調節するためのバタフライ弁（スロットル弁）、及びゲート弁で構成される。ゲート弁は、ポンピングを遅く行うためのソフト弁とポンピングを速く行うためのラフィング弁とで構成される。ポンピングライン４７２は、真空ポンプに連結されて真空チャンバ４３０に真空計の形成を誘導する。
【００５８】
移送部４８０は、半導体基板１４０をチャック４５０上に移送させる。すなわち、移送部４８０は、内蔵されたカセットに実装されている半導体基板１４０を真空チャンバ４３０内に供給し、処理された半導体基板１４０を真空チャンバ４３０の外部に引き出す。移送部４８０は、カセットが載せられるカセットステージ、半導体基板１４０を整列させるアライナー、工程中に加熱された半導体基板１４０を冷却させるクーリングステージ、半導体基板１４０を移送するロボット、及び大気中のホコリのようなパーチクルの付着を抑制するＦＦＵ（ファン  フィルター  ユニット）を備える。移送部４８０には、カセットに実装されている半導体基板１４０を撮影し、撮影された映像を制御部１２２に提供する検出部１２４が備えられる。このような検出部１２４はアライナーに装着されることが望ましいが、移送部４８０内で半導体基板１４０の撮影が可能な位置に装着されうる。
【００５９】
前述した基板処理装置１３０の各構成要素は、工程制御装置１２０から入力される制御信号により制御される。工程制御装置１２０は、保存装置１１０からスロットの識別情報に対応する制御データを読み取り、読み取られた制御データに対応する制御信号を基板処理装置１３０の各構成要素に提供する。
【００６０】
一方、図４を参照して説明したものと異なり、基板処理装置１３０はチャンバを備えない構造を持つことができる。この場合、真空チャンバ４３０、ガスボックス４４０、ポンピングシステム４７０などの真空雰囲気またはガス雰囲気を組成するための構成要素は除去される。しかし、半導体基板１４０を処理するために、レーザー発生器４１０、光学部４２０、チャック４５０、ステージ４６０、移送部４８０及びレーザー処理後に発生した異物を排出するために真空チャンバ４３０に不活性ガスを注入するノズルと異物及び不活性ガスを排出するフードは必須に備えられねばならない。
【００６１】
図５は、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムについての他の実施形態の構成を示すブロック図である。図５を参照するに、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムは、第１保存装置５１０、第２保存装置５２０、撮影装置５３０、工程制御装置５４０、及び基板処理装置５５０で構成される。第１保存装置５１０及び基板処理装置５５０の構成及び機能は、図１を参照して説明した保存装置１１０及び基板処理装置１３０の構成及び機能と実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００６２】
第２保存装置５２０には、半導体基板１４０に対する処理工程別映像データが保存される。映像データは、半導体基板１４０から形成される素子、半導体基板１４０の構成物質、及び半導体基板１４０に対して行われる工程に対応して事前に撮影された基準映像である。
【００６３】
撮影装置５３０は、カセットに形成された複数のスロットに実装される半導体基板１４０を整列するアライナーに備えられる。このような撮影手段５３０は、半導体基板１４０から放出される光を電気的信号に変換する光電変換素子により具現され、撮影装置５３０により撮影された映像は工程制御装置５４０に入力される。
【００６４】
図６は、工程制御装置５４０の詳細な構成を示すブロック図である。図６を参照するに、工程制御装置５４０は、決定部５４２、制御部５４４、及びユーザーインターフェース部５４６で構成される。決定部５４２は、撮影装置５３０から入力された撮影映像により把握された半導体基板１４０に形成されているパターンと第２保存装置５２０に保存されている映像データのパターンとを比較して、半導体基板１４０についての処理工程を決定する。
【００６５】
制御部５４４は、半導体基板１４０に対して決定された処理工程に対応する制御データを第１保存装置５１０から読み取り、読み取られた制御データにより半導体基板１４０の処理工程を制御する。制御部５４４から出力される制御信号は基板処理装置５５０に入力される。
【００６６】
ユーザーインターフェース部５４６は、操作者から第１保存装置５１０に保存される制御データを入力されるか、第２保存装置５２０に保存される映像データを入力される手段である。制御部５４４は、ユーザーインターフェース部５４６を通じて入力された制御データまたは映像データを第１保存装置５１０または第２保存装置５２０に保存する。
【００６７】
図７は、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理方法についての一実施形態の実行過程を示すフローチャートである。図７を参照するに、操作者はユーザーインターフェース部１２６を通じて、保存装置１１０に半導体基板１４０がローディングされるスロットに対して設定された半導体基板１４０の処理工程についての制御データを入力する（Ｓ７００）。入力された制御データは保存装置１１０に保存される（Ｓ７０５）。次に、半導体基板１４０がカセットのスロットに実装される（Ｓ７１０）。それぞれのスロットには固有の識別情報が電気的または電子的に認識されうる形態（例えば、バーコード、ＩＤカードなど）で付着または印刷される。さらに、それぞれのスロットにはスロット情報に対応して視覚的に認識可能な工程情報、半導体基板から形成される素子の種類、半導体基板を構成する物質の種類についての情報が記録されうる。
【００６８】
移送部４８０は、半導体基板１４０が実装されたカセットをステージ４６０に移送する（Ｓ７１５）。カセットがステージ４６０から一定地点離隔された識別情報検出位置に到達すれば、アライナーに備えられた検出部１２２はスロットの識別情報を検出する（Ｓ７２０）。検出部１２２により検出されたスロットの識別情報は制御部１２４に入力される。制御部１２４は、検出部１２２により検出されたスロットの識別情報に対して設定されている制御データを保存装置１１０から読み取る（Ｓ７２５）。次に、制御部１２４は、読み取られた制御データに対応する制御信号を基板処理装置１３０に出力する（Ｓ７３０）。
【００６９】
移送部４８０は、カセットがステージ４６０から一定地点離隔された基板脱着位置に到達すれば、スロットから半導体基板１４０を脱着してチャック４５０上に移送する（Ｓ７３５）。レーザー発生器４１０は、チャック４５０上に移送された半導体基板１４０の処理工程に対応するエネルギー、パルス数、反復率、パルス幅などを持つレーザービームを発生させる（Ｓ７４０）。光学部４２０は、チャック４５０上に移送された半導体基板１４０の処理工程に対応する光分割、光路変更、減衰角度設定などを行って、レーザー発生器４１０から発生したレーザービームを半導体基板１４０に照射させる（Ｓ７４５）。チャック４５０またはステージ４６０は、チャック４５０上に移送された半導体基板１４０の処理工程に対応するスキャニング速度で駆動される（Ｓ７５０）。以上の過程は、それぞれのスロットに実装されている半導体基板１４０に対して反復的に行われる。
【００７０】
図８は、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理方法についての他の実施形態の実行過程を示すフローチャートである。図８を参照するに、操作者はユーザーインターフェース部１２６を通じて半導体基板１４０の処理工程についての制御データ及び半導体基板１４０から形成される素子、半導体基板１４０の構成物質、及び半導体基板１４０に対して行われる工程に対応して、事前に撮影された基準映像を入力する（Ｓ８００）。入力された制御データ及び基準映像は、それぞれ第１保存装置５１０及び第２保存装置５２０に保存される（Ｓ８０５）。次に、半導体基板１４０がカセットのスロットに実装される（Ｓ８１０）。カセットに実装された半導体基板１４０を整列するアライナーに備えられた撮影装置５３０は、半導体基板１４０の実装が完了すれば、それぞれのスロットに実装された半導体基板１４０を撮影して撮影映像を工程制御装置５４０に提供する（Ｓ８１５）。
【００７１】
工程制御装置５４０に備えられた決定部５４２は、撮影装置５３０から入力された撮影映像により半導体基板１４０のパターンを認識する（Ｓ８２０）。次に、決定部５４２は、認識されたパターンを第２保存装置５２０に保存されている映像データのパターンと比較して、半導体基板１４０に対する処理工程を決定する（Ｓ８２５）。工程制御装置５４０に備えられた制御部５４４は、半導体基板１４０に対して決定された処理工程に対応する制御データを第１保存装置５１０から読み取る（Ｓ８３０）。制御部５４４から出力される制御信号は基板処理装置５５０に入力される。
【００７２】
移送部４８０は、カセットがステージ４６０から一定地点離隔された基板脱着位置に到達すれば、スロットから半導体基板１４０を脱着してチャック４５０上に移送する（Ｓ８３５）。レーザー発生器４１０は、チャック４５０上に移送された半導体基板１４０の処理工程に対応するエネルギー、パルス数、反復率、パルス幅などを持つレーザービームを発生させる（Ｓ８４０）。光学部４２０は、チャック４５０上に移送された半導体基板１４０の処理工程に対応する光分割、光路変更、減衰角度設定などを行って、レーザー発生器４１０から発生したレーザービームを半導体基板１４０に照射させる（Ｓ８４５）。チャック４５０またはステージ４６０は、チャック４５０上に移送された半導体基板１４０の処理工程に対応するスキャニング速度で駆動される（Ｓ８５０）。以上の過程は、それぞれのスロットに実装されている半導体基板１４０に対して反復的に行われる。
【００７３】
一方、基板処理装置１３０に真空チャンバ４３０、ガスボックス４４０、及びポンピングシステム４７０が備えられた場合に、これら構成要素は、制御部１２４から入力された制御信号により真空チャンバ４３０内に真空雰囲気またはガス雰囲気を形成するように制御される。
【００７４】
以下で、本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システム及び方法を適用して、クリーニング、ストリッピング、ポリシング、及びアニーリング工程に対する実験結果を提示する。実験で使われたレーザーはＫｒＦエクシマーレーザーであり、２３ｎｓのレーザーパルス長を持ち、パルス数、パルス反復率、雰囲気などを考慮して実験を進めた。
【００７５】
まず、レーザーを利用したフォトマスクの異物（パーチクル）除去過程についての実験結果を提示する。
【００７６】
フォトマスクは露光工程を目的に石英材質の透明基板上に、ウェーハに形成させようとするパターンの形態を同じ形態にＣｒ系やＭｏＳｉ系などの物質を利用して作ったものであり、石英基板上に蒸着された物質のパターン形成工程中に異物が発生する。異物は素子の信頼性に直接的な影響を及ぼすので、必ず除去されねばならない。本実験に利用されたフォトマスクは横縦６インチの大きさを持ち、遮光膜はＣｒとＭｏＳｉＯＮとがパターニングされており、その上にパターニング形成工程後に付着された異物（パーチクル）が付着されている。サンプルに付着された異物をレーザーを利用して除去し、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ装備を利用して実験結果を測定した。
【００７７】
表１には、レーザーの多様な変数による実験結果が記載されている。表１に記載されているように、Ｃｒの場合１００ｍＪ／cm2と９０ｍＪ／cm2のレーザーエネルギー密度でそれぞれ３パルスと１０パルスとが与えられる時、Ｃｒの損傷なしに異物が除去できる。そして、ＭｏＳｉＯＮの場合、１００ｍＪ／cm2、１２０ｍＪ／cm2、１４０ｍＪ／cm2のレーザーエネルギー密度でそれぞれ１０パルスが与えられる時、ＭｏＳｉＯＮの損傷なしに異物を除去できる。
【００７８】
【表１】
2008516417.tif 000003
次に、レーザーを利用したＤＲＡＭ工程中にストレージノードのエッチング後にフォトレジスト及びポリマー除去過程についての実験結果を提示する。
【００７９】
ＤＲＡＭ工程中にストレージノード電極として次世代に利用される電極のうち一つであるＲｕ（ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ）をエッチングした後、ホール内部にはフォトレジスト及びポリマーが存在する。ここで発生したポリマーは金属性ポリマーで除去し難く、素子特性に重大な影響を及ぼす。本実験に利用されたストレージノードサンプルは、ＣＤ（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が０．２５μmであり、深さ（ｄｅｐｔｈ）が０．５μmである。そして、その内部にフォトレジスト及びポリマーが存在する。前記のサンプルに対してレーザーを利用してフォトレジストとポリマーとを同時に除去し、ＳＥＭ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）装備を利用して測定した。その結果が表２に記載されている。表２を参照するに、１３０ｍＪ／cm2のレーザーエネルギー密度で３パルスが与えられる時、Ｒｕの損傷なしにフォトレジストとポリマーとが同時に除去されることが分かる。
【００８０】
【表２】
2008516417.tif 000004
次に、レーザーを利用したＬｉＴａＯ３基板のポリシング過程についての実験結果を提示する。
【００８１】
ＬｉＴａＯ３基板は、ＲＦ素子に利用される基板であり、素子を製造するための工程のうちエッチング工程後にＬｉＴａＯ３基板のオーバーエッチングによりラインパターン状の段差が発生し、ＬｉＴａＯ３基板の表面粗度も悪くなる。これらは、素子の失敗を発生させる原因になる。本実験に利用されたＬｉＴａＯ３基板としては４インチのウェーハが利用され、ラインパターン形態の段差が形成されており、表面粗度はＲｐ−ｖが約５００Å、ＲＭＳが約５０Åであった。前記サンプルに対してレーザーを利用して平坦化を行い、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）装備を利用して測定した。その結果が表３に記載されている。表３を参照するに、１５０ｍＪ／cm2のレーザーエネルギー密度でそれぞれ１０パルス、１５パルス、２０パルスが与えられる時、微細平坦化程度は改善されるということが分かる。
【００８２】
【表３】
2008516417.tif 000005
次に、レーザーを利用したＧａＮアニーリング過程についての実験結果を提示する。
【００８３】
ＧａＮは、ＬＤ（レーザーダイオード）やブルーＬＥＤ（ライト  エミッティングダイオード）に適用するために活発に研究されている物質であり、多結晶石英（ＳｉＯ２）上に蒸着される。石英上に蒸着されたポリクリスタリンＧａＮは、ＰＬ（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）測定時にＧａＮのバンドギャップに該当するバンド  エッジ  エミッション（ｂａｎｄ  ｅｄｇｅ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）（ＢＥ、概略３．４ｅＶに該当））ピーク以外に、エキシトンやフォノンによる類似準位ピーク（ｒｅｐｌｉｃａ）、不純物準位による多様なピークが観測され、グレーン境界によるイエロー  エミッション（ｙｅｌｌｏｗ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ（ＹＬ、概略２．２ｅＶに該当））ピークが光学的効率を低下させる主要原因として作用する。したがって、ポリクリスタリンＧａＮの特性を向上させるためには、アニーリングにより不要な類似準位ピークを除去し、グレーン境界を通じたｙｅｌｌｏｗ  ｅｍｉｓｓｉｏｎピークを除去せねばならない。
【００８４】
本実験では、ＧａＮのレーザーによるアニーリングを通じて多結晶ＧａＮの特性を向上させ、ＰＬ装備を利用して測定した。実験結果は表４に記載されている。表４を参照すれば、４００ｍＪ／cm2、４５０ｍＪ／cm2のレーザーエネルギー密度で１００と２００レーザーパルスが照射される時に不要なピークの除去効果を奏し、５００ｍＪ／cm2のレーザーエネルギー密度で１００レーザーパルスが照射される時もやはり改善効果を奏した。
【００８５】
【表４】
2008516417.tif 000006
本実験に使われたサンプルはそれぞれ異なる種類、異なる工程処理を目的とするものであり、それぞれのサンプルに対するレシピは異なる。本実験結果は本発明の一実施形態であり、多様な素子の各工程に対してレーザーが適用されうる工程についてのレシピがデータベースに保存されて半導体基板の製造工程の制御に使われうる。そして、本実験から分かるように、半導体基板の形状やサイズの異なる形態を持つ。本発明は異なる種類、異なる工程処理を要求するサンプルに対してレシピをデータベースとして、一つの装置で容易に半導体基板を処理できるだけでなく異なるサイズまたは異なる形態を持つサンプルに対しても、ハードウェア及びソフトウェア的に処理できる。
【００８６】
一方、本発明で使われるレーザービームはライン形態を持つことが望ましいが、異なる形態（例えば、四角ビーム）を持つことができる。この時、四角ビームを持つ場合、ビームサイズは処理対象半導体基板よりかなり小さいために、数回のスキャニングにより全体ウェーハ処理がなされる。このような形態のビームを形成する場合、レーザービームは長手方向に小さいために、光学システムに備えられるレンズが大きくなくてもよく、石英ウィンドウのサイズも小さくなり、ウェーハに隣接して設置される排出口のサイズも小さくなるという長所がある。
【００８７】
この場合、数回のスキャニングにより処理対象半導体ウェーハ全体が処理されるので、長手方向にレーザービームが重畳して照射される部分に対する正確な制御がなされねばならない。したがって、レーザーが重畳して照射される部分に対する正確な制御のためには、ステージをさらに正確な精密度で駆動する必要がある。さらに、このような形態のビームを採択する場合、スキャニング方式ではないステップ方式でステージを駆動してレーザービームを半導体基板に照射させることが解決方案になりうる。
【００８８】
ステップ方式を使用する場合、半導体基板の一つまたはそれ以上のチップが生成されうる特定面積に対して、その特定面積に合わせてレーザービームのサイズを調節して照射する。この時、レーザービームを特定面積に照射して一定間隔移動した後、次の特定面積に照射する方式で処理対象半導体基板を処理する。このようなステップ方式は、不要なレーザービームエネルギーを照射しなくて高効率であり、スキャニング方式と異なって長手方向ではない幅方向に重畳する部分が少ないだけでなく、重畳する部分に対してもチップの生成に問題にならない部分に設定されるので、スキャニング方式の重畳により発生しうる問題を解決できる。しかし、ステップ方式のためには半導体ウェーハにチップが生成される部分についての情報とマッピングが先行されねばならず、精密なステージ駆動が要求される。
【００８９】
本発明は、基本的にレーザーを利用して半導体基板を処理するシステム及び方法に関するものであるが、当業者ならば本発明の技術的思想の範囲内で半導体基板外の素子の処理が可能であるということを理解できるであろう。
【００９０】
本発明によるレーザーを利用した処理過程の実行時、半導体基板に損傷を加えない程度のエネルギーを持つレーザーを照射して除去対象である異物を除去する。一方、レーザー処理過程の実行時、除去対象物質以外に半導体基板自体の物理化学的特性を変化させうる程度に十分のエネルギーを持つレーザービームを利用して、異物の除去と半導体基板の特性向上を同時に達成できる。一例として、十分のエネルギーを持つレーザービームを利用した平坦化過程の実行後、フォトレジストストリッピングとアニーリングとを同時に処理できる。この時、レーザービームは、半導体基板に損傷を与えずに異物の除去及び半導体基板の特性向上を達成できる程度のエネルギーを持たねばならない。
【００９１】
このような方法による半導体基板に対する融解、アニーリング、研磨を通じて半導体基板の結晶構造、密度、伝導性などが改善される。また、パーチクルの除去に必要なエネルギーよりより大きいエネルギーを持つレーザービームを照射することによって処理対象物質を除去すると同時に効率と密接な関係があるレーザーパルスの数を低減できる。また、処理対象物質の下部の半導体ウェーハの不安定な構造の安定及び融解のような表面粗度改善の効果を同時に奏することができて、一工程で２つ以上の改善効果を持つことができる。
【００９２】
以上で本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は前述した特定の望ましい実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せずに当業者ならば多様な変形実施が可能であるということは言うまでもなく、それと同じ変更は特許請求の範囲に記載の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理システムについての一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】保存装置に保存される制御データのＤＢ構造を示す図である。
【図３】工程制御装置についての一実施形態の構成を示す図である。
【図４】基板処理装置についての一実施形態の詳細な構成を示す図である。
【図５】基板処理装置についての他の実施形態の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】工程制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理方法についての一実施形態の実行過程を示すフローチャートである。
【図８】本発明によるレーザーを利用した半導体基板の処理方法についての他の実施形態の実行過程を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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