特開 2024-7350 基板処理モジュール及びレーザ提供方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007350

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】基板処理モジュール及びレーザ提供方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240110BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240110BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

C23C16/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091742

(22)【出願日】2023-06-02

(31)【優先権主張番号】10-2022-0080848

(32)【優先日】2022-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】520236767

【氏名又は名称】サムス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、カン リュル

(72)【発明者】

【氏名】キム、ユンサン

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030FA03

4K030KA23

5F004AA06

5F004BA04

5F004BB03

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004BB29

5F004BD04

5F004CA04

5F004EA28

5F045AA08

5F045AA15

5F045DP03

5F045DQ17

5F045EB03

5F045EB08

5F045EC03

5F045EC05

5F045EF05

5F045EH14

5F045EJ03

5F045EJ04

5F045EJ09

5F045EK07

5F045EK12

5F045EK17

5F045EK29

5F045EM05

5F045EM07

5F045EM09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】レーザを用いて基板を加熱する過程でレーザ装備を効率的に使用して基板を加熱する基板処理モジュール及びレーザ提供方法を提供する。
【解決手段】複数の基板処理装置５０を含む基板処理モジュールであって、各基板処理装置は、内部に処理空間を有する工程チャンバ１００と、処理空間内で基板Ｗを支持する支持ユニット２００と、処理空間内に処理ガスを供給するガス供給ユニット３００と、処理空間内に供給された処理ガスからプラズマを発生させるプラズマソース４００と、基板にレーザＬを照射して前記基板を加熱するレーザユニット６００と、を含む。基板処理モジュールは、レーザを生成するレーザ生成部と、レーザ生成部からレーザの伝達を受け、複数の基板処理装置のレーザユニットに時間差を置いてレーザを分配するレーザ分配ユニットと、をさらに含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板処理装置を含む基板処理モジュールであって、
それぞれの前記基板処理装置は、
内部に処理空間を有する工程チャンバと、
前記処理空間内で基板を支持する支持ユニットと、
前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理空間内に供給された処理ガスからプラズマを発生させるプラズマソースと、
前記基板にレーザを照射して前記基板を加熱するレーザユニットと、を含み、
前記基板処理モジュールは、
レーザを生成するレーザ生成部と、
前記レーザ生成部からレーザの伝達を受け、前記複数の基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配するレーザ分配ユニットと、をさらに含む、基板処理モジュール。

【請求項2】

前記レーザ分配ユニットは、前記複数の基板処理装置のうちの少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配する、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項3】

前記レーザ分配ユニットを複数個含み、
それぞれのレーザ分配ユニットは、前記複数の基板処理装置のうちの少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配する、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項4】

前記レーザ生成部を複数個含み、
それぞれのレーザ分配ユニットは、同一または異なる個数の前記少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配する、請求項３に記載の基板処理モジュール。

【請求項5】

前記レーザ生成部内に前記レーザ分配ユニットが含まれる、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項6】

前記レーザはパルス（ｐｕｌｓｅ）レーザである、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項7】

前記レーザ分配ユニットで前記複数の基板処理装置の前記レーザユニットにレーザをそれぞれ分配する時間は１ナノ秒～１００ミリ秒である、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項8】

前記プラズマソースの少なくとも１つの電極は透明電極であり、
前記レーザは、前記透明電極を通過して前記基板上に照射される、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項9】

前記基板処理装置は、熱を用いたＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＡＬＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で用いられる、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項10】

前記熱を用いたＡＬＥまたはＡＬＤ工程の１サイクルは５秒～６０秒であり、
前記１サイクルの間に、前記レーザ分配ユニットで前記基板処理装置の前記レーザユニットにレーザを分配する、請求項９に記載の基板処理モジュール。

【請求項11】

それぞれの前記基板処理装置で前記１サイクルの開始時間がシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行される、請求項１０に記載の基板処理モジュール。

【請求項12】

前記１サイクルの時間は、一つの前記基板処理装置にレーザが分配される時間と前記基板処理装置の数の積よりも長い、請求項１０に記載の基板処理モジュール。

【請求項13】

前記レーザ分配ユニットは、
モジュールハウジングと、
前記モジュールハウジングの内側に配置され、入射した入射レーザを第１経路または第２経路に分配する分配部材と、を含む、請求項１に記載の基板処理モジュール。

【請求項14】

前記分配部材は、入射レーザを第１経路または第２経路に全部反射するミラーとして提供される、請求項１３に記載の基板処理モジュール。

【請求項15】

複数の分配部材を含み、
前記入射レーザは、前記分配部材の数よりも少なくとも１つ多い経路にレーザを分配する、請求項１４に記載の基板処理モジュール。

【請求項16】

前記レーザ生成部を複数個含み、それぞれの前記レーザ生成部が生成するレーザを一つの前記基板処理装置に照射し、
第１レーザ生成部で生成された第１パルスレーザの第１パルス領域と第２パルス領域との間に、第２レーザ生成部が生成する第１パルスレーザの第１パルス領域が位置するように前記パルスレーザを照射する、請求項６に記載の基板処理モジュール。

【請求項17】

熱を用いたＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＡＬＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で用いられる複数の基板処理装置にレーザを提供する方法であって、
パルスレーザを生成するレーザ生成部からレーザの伝達を受け、パルスレーザを前記複数の基板処理装置に分配するレーザ分配ユニットを提供し、
前記レーザ分配ユニットは、前記複数の基板処理装置のレーザユニットに時間差を置いてパルスレーザを分配する、レーザ提供方法。

【請求項18】

複数の前記レーザ分配ユニットを提供し、
それぞれのレーザ分配ユニットは、同一または異なる少なくとも２つの前記基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いて前記パルスレーザを分配する、請求項１７に記載のレーザ提供方法。

【請求項19】

前記ＡＬＥまたはＡＬＤ工程の１サイクルは５秒～６０秒であり、
それぞれの前記基板処理装置で前記１サイクルの開始時間がシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行され、前記１サイクルの間に、前記レーザ分配ユニットで前記基板処理装置の前記レーザユニットに前記パルスレーザを分配する、請求項１７に記載のレーザ提供方法。

【請求項20】

熱を用いたＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＡＬＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で用いられる複数の基板処理装置を含む基板処理モジュールであって、
それぞれの前記基板処理装置は、
内部に処理空間を有する工程チャンバと、
前記処理空間内で基板を支持する支持ユニットと、
前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理空間内に供給された処理ガスからプラズマを発生させるプラズマソースと、
前記基板にパルス（ｐｕｌｓｅ）レーザを照射して前記基板を加熱するレーザユニットと、を含み、
前記基板処理モジュールは、
パルスレーザを生成するレーザ生成部と、
前記レーザ生成部からパルスレーザの伝達を受け、前記複数の基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてパルスレーザを分配するレーザ分配ユニットと、をさらに含み、
前記熱を用いたＡＬＥまたはＡＬＤ工程の１サイクルは５秒～６０秒であり、
それぞれの前記基板処理装置で前記１サイクルの開始時間がシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行され、前記１サイクルの間に、前記レーザ分配ユニットで前記基板処理装置の前記レーザユニットに前記パルスレーザを分配する、基板処理モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関し、より詳細には、プラズマエッチングに用いられる基板処理モジュール及びレーザ提供方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマは、イオンや電子、ラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）などからなるイオン化されたガス状態であり、プラズマは、非常に高い温度、強い電界または高周波電磁場（ＲＦ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ）によって生成され得る。プラズマ処理装置に適用されるプラズマは、蓄電容量性プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合型プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）、マイクロ波プラズマ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）などがある。

【0003】

例えば、半導体工程において、プラズマはエッチング工程に活用できる。エッチング工程は、基板上にプラズマを発生させた後、プラズマ中のイオンを基板に加速させることによって基板上の薄膜を除去することによって行われ得る。

【0004】

Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）を行うプラズマ処理装置において、工程チャンバ内に供給された反応ガスは、誘導電場からイオン化に必要なエネルギーを得てプラズマを生成する。基板の表面は、反応ガスと反応が行われ得るように加熱される。加熱された基板の表面は、反応物質との結合エネルギーが減少するようになり、この状態で基板の表面にプラズマイオンで物理的な衝撃を加えると、基板の表面の原子層が除去される。このようなＴｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ工程は、工程時間の短縮及び基板のダメージが最小化されるという利点がある。但し、数ｋＷ～数十ｋＷ級のパワーを有するレーザを生成するレーザ装備が非常に高価であるため、レーザ装備を最大限効率的に使用できる技術が求められているのが現状である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、前述した問題点を解決するためのもので、レーザを用いて基板を加熱する過程でレーザ装備を効率的に使用して基板を加熱することができる基板処理モジュール及びレーザ提供方法を提供することを目的とする。

【0006】

また、本発明は、一つまたは少ない数のレーザ装備を用いて複数の基板処理装置にレーザを提供することができる基板処理モジュール及びレーザ提供方法を提供することを目的とする。

【0007】

しかし、このような課題は例示的なもので、これによって本発明の範囲が限定されるものではない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る基板処理モジュールは、複数の基板処理装置を含む基板処理モジュールであって、それぞれの前記基板処理装置は、内部に処理空間を有する工程チャンバと；前記処理空間内で基板を支持する支持ユニットと；前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと；前記処理空間内に供給された処理ガスからプラズマを発生させるプラズマソースと；前記基板にレーザを照射して前記基板を加熱するレーザユニットと；を含み、前記基板処理モジュールは、レーザを生成するレーザ生成部と；前記レーザ生成部からレーザの伝達を受け、前記複数の基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配するレーザ分配ユニットと；をさらに含むことができる。

【0009】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ分配ユニットは、前記複数の基板処理装置のうちの少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配することができる。

【0010】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ分配ユニットを複数個含み、それぞれのレーザ分配ユニットは、前記複数の基板処理装置のうちの少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配することができる。

【0011】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ生成部を複数個含み、それぞれのレーザ分配ユニットは、同一または異なる個数の前記少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてレーザを分配することができる。

【0012】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ生成部内に前記レーザ分配ユニットが含まれ得る。

【0013】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザはパルス（ｐｕｌｓｅ）レーザであり得る。

【0014】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ分配ユニットで前記複数の基板処理装置の前記レーザユニットにレーザをそれぞれ分配する時間は１ナノ秒～１００ミリ秒であり得る。

【0015】

前記基板処理モジュールによれば、前記プラズマソースの少なくとも１つの電極は透明電極であり、前記レーザは、前記透明電極を通過して前記基板上に照射され得る。

【0016】

前記基板処理モジュールによれば、前記基板処理装置は、熱を用いたＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＡＬＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で用いられ得る。

【0017】

前記基板処理モジュールによれば、前記熱を用いたＡＬＥまたはＡＬＤ工程の１サイクルは５秒～６０秒であり、前記１サイクルの間に、前記レーザ分配ユニットで前記基板処理装置の前記レーザユニットにレーザを分配することができる。

【0018】

前記基板処理モジュールによれば、それぞれの前記基板処理装置で前記１サイクルの開始時間がシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行され得る。

【0019】

前記基板処理モジュールによれば、前記１サイクルの時間は、一つの前記基板処理装置にレーザが分配される時間と前記基板処理装置の数の積よりも長くなり得る。

【0020】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ分配ユニットは、モジュールハウジングと；前記モジュールハウジングの内側に配置され、入射した入射レーザを第１経路または第２経路に分配する分配部材と；を含むことができる。

【0021】

前記基板処理モジュールによれば、前記分配部材は、入射レーザを第１経路または第２経路に全部反射するミラーとして提供され得る。

【0022】

前記基板処理モジュールによれば、複数の分配部材を含み、前記入射レーザは、前記分配部材の数よりも少なくとも１つ多い経路にレーザを分配することができる。

【0023】

前記基板処理モジュールによれば、前記レーザ生成部を複数個含み、それぞれの前記レーザ生成部が生成するレーザを一つの前記基板処理装置に照射し、第１レーザ生成部で生成された第１パルスレーザの第１パルス領域と第２パルス領域との間に、第２レーザ生成部が生成する第１パルスレーザの第１パルス領域が位置するように前記パルスレーザを照射することができる。

【0024】

本発明の他の態様に係るレーザ提供方法は、熱を用いたＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＡＬＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で用いられる複数の基板処理装置にレーザを提供する方法であって、パルスレーザを生成するレーザ生成部からレーザの伝達を受け、パルスレーザを前記複数の基板処理装置に分配するレーザ分配ユニットを提供し、前記レーザ分配ユニットは、前記複数の基板処理装置のレーザユニットに時間差を置いてパルスレーザを分配することができる。

【0025】

前記レーザ提供方法によれば、複数の前記レーザ分配ユニットを提供し、それぞれのレーザ分配ユニットは、同一または異なる個数の前記少なくとも２つの基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いて前記パルスレーザを分配することができる。

【0026】

前記レーザ提供方法によれば、前記ＡＬＥまたはＡＬＤ工程の１サイクルは５秒～６０秒であり、それぞれの前記基板処理装置で前記１サイクルの開始時間がシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行され、前記１サイクルの間に、前記レーザ分配ユニットで前記基板処理装置の前記レーザユニットに前記パルスレーザを分配することができる。

【0027】

本発明の更に他の態様に係る基板処理モジュールは、熱を用いたＡＬＥ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）またはＡＬＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程で用いられる複数の基板処理装置を含む基板処理モジュールであって、それぞれの前記基板処理装置は、内部に処理空間を有する工程チャンバと；前記処理空間内で基板を支持する支持ユニットと；前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと；前記処理空間内に供給された処理ガスからプラズマを発生させるプラズマソースと；前記基板にパルス（ｐｕｌｓｅ）レーザを照射して前記基板を加熱するレーザユニットと；を含み、前記基板処理モジュールは、パルスレーザを生成するレーザ生成部と；前記レーザ生成部からパルスレーザの伝達を受け、前記複数の基板処理装置の前記レーザユニットに時間差を置いてパルスレーザを分配するレーザ分配ユニットと；をさらに含み、前記熱を用いたＡＬＥまたはＡＬＤ工程の１サイクルは５秒～６０秒であり、それぞれの前記基板処理装置で前記１サイクルの開始時間がシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行され、前記１サイクルの間に、前記レーザ分配ユニットで前記基板処理装置の前記レーザユニットに前記パルスレーザを分配することができる。

【発明の効果】

【0028】

前記のようになされた本発明の一実施例によれば、レーザを用いて基板を加熱する過程でレーザ装備を効率的に使用して基板を加熱することができる効果がある。

【0029】

また、本発明の一実施例によれば、一つまたは少ない数のレーザ装備を用いて複数の基板処理装置にレーザを提供することができる効果がある。

【0030】

もちろん、このような効果によって本発明の範囲が限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一実施例に係る基板処理設備を示す概略的な平面図である。

【図2】本発明の一実施例に係る基板処理装置を示す概略的な断面図である。

【図3】本発明の一実施例に係るパルスレーザを用いて基板が加熱される状態を示す概略的なグラフである。

【図4】ＩＲランプ及びレーザを用いた場合に、基板が加熱される状態を示す概略的な図である。

【図5】本発明の一実施例に係る複数の基板処理装置にレーザを分配することを示す概略的な図である。

【図6】本発明の様々な実施例に係る複数の基板処理装置にレーザを分配する形態を示す概略的な図である。

【図7】本発明の様々な実施例に係る複数の基板処理装置にレーザを分配する形態を示す概略的な図である。

【図8】本発明の様々な実施例に係る複数の基板処理装置にレーザを分配する形態を示す概略的な図である。

【図9】本発明の様々な実施例に係るレーザ分配ユニットの内部構成を示す概略的な図である。

【図10】本発明の様々な実施例に係るレーザ分配ユニットの内部構成を示す概略的な図である。

【図11】本発明の他の実施例に係る複数のパルスレーザを用いて基板を加熱できるようにレーザを分配する形態を示す概略的な図である。

【図12】本発明の他の実施例に係る複数のパルスレーザを用いて基板を加熱することを示す概略的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい様々な実施例を詳細に説明する。

【0033】

本発明の実施例は、当該技術分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は様々な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。また、図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたものである。

【0034】

以下、本発明の実施例は、本発明の理想的な実施例を概略的に示す図面を参照して説明する。図面において、例えば、製造技術及び／又は公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）によって、図示された形状の変形が予想され得る。したがって、本発明の思想の実施例は、本明細書に図示された領域の特定の形状に制限されたものと解釈されてはならず、例えば、製造上招かれる形状の変化を含まなければならない。

【0035】

図１は、本発明の一実施例に係る基板処理設備１０を示す概略的な平面図である。

【0036】

図１を参照すると、基板処理設備１０は、インデックスモジュール２０及び工程処理モジュール３０を含む。また、レーザ生成部４０をさらに含む。インデックスモジュール２０は、ロードポート２２及び移送フレーム２４を含む。ロードポート２２、移送フレーム２４、及び工程処理モジュール３０は順次配列され得る。本明細書において、ロードポート２２、移送フレーム２４及び工程処理モジュール３０が配列された方向を第１方向１２（又は、ｘ軸方向）、上部から見たときに第１方向１２と垂直な方向を第２方向１４（又は、ｙ軸方向）、第１及び第２方向１２，１４を含む平面（ｘｙ平面）と垂直な方向を第３方向１６（又は、ｚ軸方向）と称する。

【0037】

ロードポート２２には、基板Ｗが収納されたキャリア２３が載置される。複数のロードポート２２は、第２方向１４に沿って配置され得る。ロードポート２２の個数は、工程処理モジュール３０の工程効率、生産効率などに応じて増減することができる。キャリア２３は、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）が使用され得、キャリア２３の内部には、複数の基板Ｗを水平に収納するためのスロットが形成され得る。

【0038】

工程処理モジュール３０は、バッファユニット３２、移送チャンバ３４、及び工程チャンバ３８を含む。移送チャンバ３４は、第１方向１２と平行に延長形成され、長手方向の両側に工程チャンバ３８が配置され得る。また、工程チャンバ３８のうちの一部は、積層されるように配置され得る。一方、工程チャンバ３８は、移送チャンバ３４の一側にのみ配置されてもよい。

【0039】

バッファユニット３２は、移送フレーム２４と移送チャンバ３４との間に配置され、移送フレーム２４と移送チャンバ３４との間に基板Ｗが搬送される前に留まる空間を提供する。バッファユニット３２の内部には、基板Ｗが配置されるスロットが形成される。バッファユニット３２は、移送フレーム２４及び移送チャンバ３４と開放されるか、または開閉可能なように形成されてもよい。

【0040】

移送フレーム２４は、キャリア２３とバッファユニット３２との間で基板Ｗを搬送することができる。移送フレーム２４には、インデックスレール２５及びインデックスロボット２６が提供される。インデックスレール２５は、第２方向１４と平行に延長形成され、インデックスロボット２６が設置されて第２方向１４に沿って移動することができる。インデックスロボット２６は、ベース２６ａ、ボディー２６ｂ、及びインデックスアーム２６ｃを含む。ベース２６ａは、インデックスレール２５に沿って移動可能に設置される。ボディー２６ｂは、ベース２６ａに結合され、ベース２６ａ上で第３方向１６に沿って移動可能であり、かつ回転可能に設置される。インデックスアーム２６ｃは、ボディー２６ｂに結合され、ボディー２６ｂに対して前進及び後進可能に提供される。インデックスアーム２６ｃは、複数提供され、それぞれ個別に駆動され得る。それぞれのインデックスアーム２６ｃは、キャリア２３から工程処理モジュール３０、または工程処理モジュール３０からキャリア２３に基板Ｗを搬送する際に使用され得る。

【0041】

移送チャンバ３４は、バッファユニット３２と工程チャンバ３８との間で、または工程チャンバ３８同士の間で基板Ｗを搬送する。移送チャンバ３４には、ガイドレール３５及びメインロボット３６が提供される。ガイドレール３５は、第１方向１２と平行に延長形成され、メインロボット３６が設置されて第１方向１２に沿って移動することができる。メインロボット３６は、ベース３６ａ、ボディー３６ｂ、及びメインアーム３６ｃを含む。ベース３６ａは、ガイドレール３５に沿って移動可能に設置される。ボディー３６ｂは、ベース３６ａに結合され、ベース３６ａ上で第３方向１６に沿って移動可能であり、かつ回転可能に設置される。メインアーム３６ｃは、ボディー３６ｂに結合され、ボディー３６ｂに対して前進及び後進可能に提供される。メインアーム３６ｃは、複数提供され、それぞれ個別に駆動され得る。

【0042】

工程チャンバ３８には、基板Ｗに対して工程を行う基板処理装置５０が提供される。基板処理装置５０は、行う工程に応じて異なる構造を有することができる。一方、それぞれの工程チャンバ３８内の基板処理装置５０は同じ構造を有することができ、同じグループに属する工程チャンバ３８内の基板処理装置５０は同じ構造を有することもできる。基板処理装置５０は、基板上でエッチングまたは蒸着工程を行う。本発明の一実施例では、基板処理装置５０が６個又は１２個であることを例示するが、基板処理装置５０の個数は変更可能である。

【0043】

レーザ生成部４０は、レーザＬを生成するように提供される。レーザ生成部４０は、基板処理設備１０（又は基板処理モジュール１０）内に配置されてもよいが、外部に配置され、光ファイバーを介してレーザＬを伝送するように提供されてもよい。レーザ生成部４０は、光ファイバーを介してそれぞれの工程チャンバ３８（又は基板処理装置５０のレーザユニット６００）に接続される。レーザ生成部４０は、基板Ｗを加熱するためのレーザＬを生成する。レーザは、パルス（ｐｕｌｓｅ）レーザとして提供される。

【0044】

図２は、本発明の一実施例に係る基板処理装置５０を示す概略的な断面図である。

【0045】

図２を参照すると、基板処理装置５０は、プラズマを用いて基板Ｗを処理する。例えば、基板処理装置５０は、基板Ｗに対してエッチング工程を行うことができる。基板処理装置５０は、工程チャンバ１００、支持ユニット２００、ガス供給ユニット３００、プラズマソース４００、バッフルユニット５００、及びレーザユニット６００を含む。

【0046】

工程チャンバ１００は、内部に基板処理工程が行われる処理空間を提供する。工程チャンバ１００は、内部に処理空間を有し、密閉された形状で提供される。工程チャンバ１００は、金属材質で提供される。工程チャンバ１００は、アルミニウム材質で提供されてもよい。工程チャンバ１００は接地され得る。工程チャンバ１００の底面には排気孔１０２が形成される。排気孔１０２は排気ライン１５１と連結される。工程過程で発生した反応副産物、及び工程チャンバの内部空間に留まるガスは、排気ライン１５１を介して外部に排出され得る。排気過程によって、工程チャンバ１００の内部は所定の圧力に減圧される。

【0047】

一例によれば、工程チャンバ１００は、上面が開放されたハウジング１１０、及びウィンドウ部１２０を含むことができる。ハウジング１１０は、上面が開放された空間を有する。ウィンドウ部１２０は、ハウジング１１０の開放された上面を覆う。ウィンドウ部１２０は、板状で提供され、ハウジング１１０の内部空間を密閉させる。ウィンドウ部１２０は、誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）窓を含むことができる。ウィンドウ部１２０は、レーザＬが通過するように透明な材質であり得る。

【0048】

一例によれば、工程チャンバ１００の内部にはライナー１３０が提供され得る。ライナー１３０は、上面及び下面が開放された円筒形状を有する。ライナー１３０は、工程チャンバ１００の内側面と接触するように提供され得る。ライナー１３０は、工程チャンバ１００の内側壁を保護して、工程チャンバ１００の内側壁がアーク放電で損傷することを防止する。また、基板処理工程中に発生した不純物が工程チャンバ１００の内側壁に蒸着されることを防止する。選択的に、ライナー１３０は提供されなくてもよい。

【0049】

支持ユニット２００は、工程チャンバ１００の内部に提供される。支持ユニット２００は、処理空間内で基板Ｗを支持する。支持ユニット２００は、静電気力を用いて基板Ｗを吸着する静電チャック２１０を含むことができる。

【0050】

支持ユニット２００は、静電チャック２１０、下部カバー２５０、及びプレート２７０を含む。支持ユニット２００は、工程チャンバ１００の内部で工程チャンバ１００の底面から上部に離隔して位置する。

【0051】

静電チャック２１０は、誘電板２２０、ボディー２３０、及びフォーカスリング２４０を含む。静電チャック２１０は、基板Ｗを支持する。

【0052】

誘電板２２０は、静電チャック２１０の上端に位置する。誘電板２２０は、円板形状の誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）として提供される。誘電板２２０の上面には基板Ｗが載置される。誘電板２２０の上面は、基板Ｗよりも小さい半径を有する。そのため、基板Ｗの縁領域は、誘電板２２０の外側に位置する。

【0053】

誘電板２２０は、内部に第１電極２２３、ヒーター２２５、及び第１供給流路２２１を含む。第１供給流路２２１は、誘電板２２０の上面から底面にわたって形成される。第１供給流路２２１は、互いに離隔して複数個形成され、基板Ｗの底面に熱伝達媒体が供給される通路として提供される。

【0054】

第１電極２２３は、第１電源２２３ａと電気的に接続される。第１電源２２３ａは直流電源を含む。第１電極２２３と第１電源２２３ａとの間にはスイッチ２２３ｂが設置される。第１電極２２３は、スイッチ２２３ｂのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）によって第１電源２２３ａと電気的に接続され得る。スイッチ２２３ｂがオン（ＯＮ）されると、第１電極２２３には直流電流が印加される。第１電極２２３に印加された電流によって第１電極２２３と基板Ｗとの間には静電気力が作用し、静電気力によって基板Ｗは誘電板２２０に吸着される。

【0055】

ヒーター２２５は、第１電極２２３の下部に位置する。ヒーター２２５は、第２電源２２５ａと電気的に接続される。ヒーター２２５は、第２電源２２５ａから印加された電流に抵抗することによって熱を発生させる。発生した熱は、誘電板２２０を介して基板Ｗに伝達される。ヒーター２２５で発生した熱によって、基板Ｗは所定の温度に維持される。ヒーター２２５は螺旋状のコイルを含む。

【0056】

誘電板２２０の下部にはボディー２３０が位置する。誘電板２２０の底面とボディー２３０の上面は接着剤２３６によって接着され得る。ボディー２３０はアルミニウム材質で提供され得る。ボディー２３０の上面は、中心領域が縁領域よりも高く位置するように段差を有することができる。ボディー２３０の上面の中心領域は、誘電板２２０の底面に相応する面積を有し、誘電板２２０の底面と接着される。ボディー２３０は、内部に第１循環流路２３１、第２循環流路２３２、及び第２供給流路２３３が形成される。

【0057】

第１循環流路２３１は、熱伝達媒体が循環する通路として提供される。第１循環流路２３１は、ボディー２３０の内部に螺旋状に形成されてもよい。または、第１循環流路２３１は、互いに異なる半径を有するリング状の流路が同じ中心を有するように配置されてもよい。それぞれの第１循環流路２３１は互いに連通することができる。第１循環流路２３１は、同じ高さに形成される。

【0058】

第２循環流路２３２は、冷却流体が循環する通路として提供される。第２循環流路２３２は、ボディー２３０の内部に螺旋状に形成されてもよい。または、第２循環流路２３２は、互いに異なる半径を有するリング状の流路が同じ中心を有するように配置されてもよい。それぞれの第２循環流路２３２は互いに連通することができる。第２循環流路２３２は、第１循環流路２３１よりも大きい断面積を有することができる。第２循環流路２３２は、同じ高さに形成される。第２循環流路２３２は、第１循環流路２３１の下部に位置することができる。

【0059】

第２供給流路２３３は、第１循環流路２３１から上部に延長され、ボディー２３０の上面に提供される。第２供給流路２３３は、第１供給流路２２１に対応する個数で提供され、第１循環流路２３１と第１供給流路２２１とを連結する。

【0060】

第１循環流路２３１は、熱伝達媒体供給ライン２３１ｂを介して熱伝達媒体貯蔵部２３１ａと連結される。熱伝達媒体貯蔵部２３１ａには熱伝達媒体が貯蔵される。熱伝達媒体は不活性ガスを含む。一実施例によれば、熱伝達媒体はヘリウム（Ｈｅ）ガスを含む。ヘリウムガスは、供給ライン２３１ｂを介して第１循環流路２３１に供給され、第２供給流路２３３と第１供給流路２２１を順次に経て基板Ｗの底面に供給される。基板Ｗの底面は、誘電板２２０を介して熱が伝達され得るが、基板Ｗの底面が誘電板２２０に完壁に接触していない部分が存在し得る。ヘリウムガスのような熱伝達媒体は、基板Ｗの底面と誘電板２２０との間の微細な隙間に供給されて、基板Ｗの底面全体に均一に熱が伝達されるようにする。

【0061】

第２循環流路２３２は、冷却流体供給ライン２３２ｃを介して冷却流体貯蔵部２３２ａと連結される。冷却流体貯蔵部２３２ａには冷却流体が貯蔵される。冷却流体貯蔵部２３２ａ内には冷却器２３２ｂが提供され得る。冷却器２３２ｂは、冷却流体を所定の温度に冷却させる。これとは異なって、冷却器２３２ｂは、冷却流体供給ライン２３２ｃ上に設置されてもよい。冷却流体供給ライン２３２ｃを介して第２循環流路２３２に供給された冷却流体は、第２循環流路２３２に沿って循環しながらボディー２３０を冷却させる。ボディー２３０は、冷却されながら、誘電板２２０と基板Ｗを共に冷却させて、基板Ｗを所定の温度に維持させる。

【0062】

ボディー２３０は金属板を含むことができる。一例によれば、ボディー２３０全体が金属板として提供されてもよい。ボディー２３０は、下部電源４２０と電気的に接続され得る。下部電源４２０は、高周波電力を発生させる高周波電源として提供され得る。高周波電源は、ＲＦ電源として提供され得る。ボディー２３０は、下部電源４２０から高周波電力が印加される。これによって、ボディー２３０は電極として機能することができる。

【0063】

フォーカスリング２４０は、静電チャック２１０の縁領域に配置される。フォーカスリング２４０は、リング形状を有し、誘電板２２０の周りに沿って配置される。フォーカスリング２４０の上面は、外側部２４０ａが内側部２４０ｂよりも高くなるように段差を有することができる。フォーカスリング２４０の上面の内側部２４０ｂは、誘電板２２０の上面と同じ高さに位置する。フォーカスリング２４０の上面の内側部２４０ｂは、誘電板２２０の外側に位置した基板Ｗの縁領域を支持する。フォーカスリング２４０の外側部２４０ａは、基板Ｗの縁領域を取り囲むように提供される。

【0064】

下部カバー２５０は、支持ユニット２００の下端部に位置する。下部カバー２５０は、工程チャンバ１００の底面から上部に離隔して位置する。下部カバー２５０は、上面が開放された空間２５５が内部に形成される。下部カバー２５０の外部半径は、ボディー２３０の外部半径と同じ長さで提供され得る。下部カバー２５０の内部空間２５５には、搬送される基板Ｗを外部の搬送部材から静電チャック２１０に移動させるリフトピンモジュール（図示せず）などが位置することができる。リフトピンモジュール（図示せず）は、下部カバー２５０から一定間隔離隔して位置する。下部カバー２５０の底面は金属材質で提供され得る。

【0065】

下部カバー２５０は連結部材２５３を有する。連結部材２５３は、下部カバー２５０の外側面と工程チャンバ１００の内側壁とを連結する。連結部材２５３は、下部カバー２５０の外側面に一定の間隔で複数個提供され得る。連結部材２５３は、支持ユニット２００を工程チャンバ１００の内部で支持する。また、連結部材２５３は、工程チャンバ１００の内側壁と連結されることによって、下部カバー２５０が電気的に接地（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ）されるようにする。第１電源２２３ａと接続される第１電源ライン２２３ｃ、第２電源２２５ａと接続される第２電源ライン２２５ｃ、下部電源４２０と接続される第３電源ライン４２０ｃ、熱伝達媒体貯蔵部２３１ａと接続された熱伝達媒体供給ライン２３１ｂ、及び冷却流体貯蔵部２３２ａと接続された冷却流体供給ライン２３２ｃなどは、連結部材２５３の内部空間を介して下部カバー２５０の内部に延長される。

【0066】

静電チャック２１０と下部カバー２５０との間にはプレート２７０が位置する。プレート２７０は、下部カバー２５０の上面を覆う。プレート２７０は、ボディー２３０に相応する断面積で提供される。プレート２７０は絶縁体を含むことができる。

【0067】

ガス供給ユニット３００は、工程チャンバ１００の内部に工程ガスを供給する。ガス供給ユニット３００は、ガス供給ノズル３１０、ガス供給ライン３２０、ガス貯蔵部３３０、シャワーヘッド３４０、電極プレート３５０、及び支持部３６０を含む。

【0068】

ガス供給ノズル３１０は、工程チャンバ１００の上面中央部に設置される。ガス供給ノズル３１０の底面には噴射口が形成される。噴射口は、工程チャンバ１００の内部に工程ガスを供給する。ガス供給ライン３２０は、ガス供給ノズル３１０とガス貯蔵部３３０を連結する。ガス供給ライン３２０は、ガス貯蔵部３３０に貯蔵された工程ガスをガス供給ノズル３１０に供給する。ガス供給ライン３２０には弁３２１が設置される。弁３２１は、ガス供給ライン３２０を開閉し、ガス供給ライン３２０を介して供給される工程ガスの流量を調節する。

【0069】

シャワーヘッド３４０は、工程チャンバ１００の内部で支持ユニット２００の上部に位置する。シャワーヘッド３４０は、支持ユニット２００と対向するように位置する。シャワーヘッド３４０には噴射孔３４１が形成される。噴射孔３４１は、シャワーヘッド３４０の上面と下面を垂直方向に貫通する。噴射孔３４１を介して工程ガスが通過することができる。シャワーヘッド３４０はシリコン（Ｓｉ）材質からなってもよい。または、シャワーヘッド３４０は絶縁体からなってもよい。

【0070】

電極プレート３５０は、シャワーヘッド３４０の上部に提供される。シャワーヘッド３４０は、工程チャンバ１００の上面から下部に一定距離離隔して位置する。電極プレート３５０と工程チャンバ１００の上面は、それらの間に一定の空間が形成される。

【0071】

電極プレート３５０は、工程チャンバ１００の内部の電場の密度を制御する。電極プレート３５０の底面は、プラズマによるアークの発生を防止するために、その表面が陽極化処理され得る。電極プレート３５０の断面は、支持ユニット２００と同じ形状及び断面積を有するように提供され得る。電極プレート３５０は、複数個の噴射孔３５５を含む。噴射孔３５５を介して工程ガスが通過することができる。電極プレート３５０の噴射孔３５５は、シャワーヘッド３４０の噴射孔３４１と連通するように形成され得る。電極プレート３５０は金属材質を含む。電極プレート３５０は、上部電源４１０と電気的に接続され得る。上部電源４１０は、高周波電源として提供され得る。これとは異なって、電極プレート３５０は電気的に接地されてもよい。電極プレート３５０は、上部電源４１０と電気的に接続されるか、または接地されて電極として機能することができる。

【0072】

支持部３６０は、シャワーヘッド３４０及び電極プレート３５０の側部を支持する。支持部３６０は、上端は工程チャンバ１００の上面と連結され、下端はシャワーヘッド３４０及び電極プレート３５０の側部と連結される。支持部３６０は非金属材質を含むことができる。

【0073】

プラズマソース４００は、工程チャンバ１００内の工程ガスをプラズマ状態に励起させる。本発明の実施例では、プラズマソースとして容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）が用いられる。容量結合型プラズマは、上部電極及び下部電極を含むことができる。上部電極及び下部電極は、チャンバ１００の内部で互いに平行に上下に配置され得る。プラズマソース４００は、上部電源４１０及び下部電源４２０を含み、上部電源４１０が上部電極、下部電源４２０が下部電極に対応することができる。上部電源４１０は上部電極に高周波電力を印加し、下部電源４２０は下部電極に高周波電力を印加することができる。一例によれば、上部電極は電極プレート３５０として提供され、下部電極はボディー２３０として提供されてもよい。発生した電磁場は、工程チャンバ１００の内部に提供された工程ガスをプラズマ状態に励起させる。

【0074】

バッフルユニット５００は、工程チャンバ１００の内側壁と支持ユニット２００との間に位置する。バッフル５１０は、環状のリング形状で提供される。バッフル５１０には複数の貫通孔５１１が形成される。工程チャンバ１００内に提供された工程ガスは、バッフル５１０の貫通孔５１１を通過して排気孔１０２に排気される。バッフル５１０の形状及び貫通孔５１１の形状によって工程ガスの流れが制御され得る。

【0075】

レーザユニット６００は、基板Ｗを加熱するためのレーザＬを提供する。レーザ生成部４０から伝達されたレーザＬを基板Ｗ上に照射することができる。レーザユニット６００は、光ファイバーを含むように提供され得る。レーザユニット６００は、工程チャンバ１００の外部又は内部に配置され、伝達されたレーザＬを工程チャンバ１００の内部に照射することができる。レーザＬは、ウィンドウ部１２０、上部電極（電極プレート３５０）などを通過して基板Ｗに照射され得る。レーザＬの通過のために、上部電極及び／又は下部電極は透明電極（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として提供され得る。

【0076】

上述した基板処理装置５０を用いて基板を処理する過程は、以下の通りである。Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ（（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を例に挙げて説明するが、基板処理装置５０は、Ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＤ（（Ｔｈｅｒｍａｌ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程にも適用可能である。

【0077】

支持ユニット２００に基板Ｗが載置されると、第１電源２２３ａから第１電極２２３に直流電流が印加される。第１電極２２３に印加された直流電流によって、第１電極２２３と基板Ｗとの間には静電気力が作用し、静電気力によって、基板Ｗは静電チャック２１０に吸着される。

【0078】

基板Ｗが静電チャック２１０に吸着されると、ガス供給ノズル３１０を介して工程チャンバ１００の内部に工程ガスが供給される。基板Ｗを速やかに加熱するために、レーザ生成部４０からレーザユニット６００にパルスレーザＬが伝達されて基板Ｗ上に照射される。加熱された基板Ｗの表面と工程ガスが反応することができる。例えば、塩素（Ｃｌ２）工程ガスの塩素分子がシリコン表面にくっついて反応することができる。工程ガスと基板Ｗが全て反応すると、工程ガスはバッフルユニット５００を介して排気される。

【0079】

次いで、下部電源４２０で生成された高周波電力は、下部電極として提供されるボディー２３０に印加される。上部電極として提供される電極プレート３５０には、上部電源４１０によって高周波電力が印加される。ボディー２３０と電極プレート３５０との間に電場が発生し、ガスからプラズマが形成される。プラズマは、基板Ｗに提供されて基板Ｗを処理する。プラズマはエッチング工程を行うことができる。基板Ｗの表面は、工程ガスと反応して結合力が弱くなった状態であるため、結合が弱くなった表面の原子層がエッチングで除去され得る。前記の過程を繰り返して原子層単位でエッチングを行うことで、所望のパターンを正確に形成できるようになる。

【0080】

本明細書では、工程チャンバ１００の内部に工程ガスが供給されるステップと、レーザＬによって基板Ｗが加熱されるステップと、工程ガスと基板Ｗの表面が反応し、工程ガスが排気されるステップと、プラズマが形成され、エッチング工程が行われるステップとを含む一連の過程を、ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ工程の１サイクル（ｃｙｃｌｅ）と称する。この１サイクルは、ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＤ工程でも適用可能であり、ＡＬＤ工程では、ＡＬＥ工程のエッチングの代わりに、原子層単位で蒸着するステップを含むものに代替することができる。

【0081】

図３は、本発明の一実施例に係るパルスレーザを用いて基板が加熱される状態を示す概略的なグラフである。図４は、ＩＲランプ及びレーザを用いた場合に、基板が加熱される状態を示す概略的な図である。

【0082】

工程ガスが基板Ｗの表面で反応できるように、基板Ｗは、約３００～４００℃に加熱することができる。レーザユニット６００では、パルスレーザＬを基板Ｗ上に照射することができる。パルスレーザＬは、数ｋＷ～数十ｋＷ級のパワーを有するので、パルスのたびに基板Ｗの表面全体が加熱され得る。

【0083】

図３を参照すると、約１０ｍｓのパルス幅を有するパルスレーザＬが基板Ｗを加熱する状態が示されている。基板Ｗは、パルスレーザＬが照射される間に急激に温度が上昇する。レーザＬが照射される１パルスの間には急激に温度が上昇するが、次のパルスまでの空き時間にはクーリングが発生し、急激に温度が下降する。パルスを繰り返しながらレーザＬが照射され、基板Ｗは、急激に温度上昇、急激に温度下降を繰り返しながら、次第に全体的な温度が上昇することができる。

【0084】

図４を参照すると、ＩＲランプを用いて基板を加熱する場合、熱エネルギーが連続的に伝達されるため、基板はゆっくり昇温する。また、基板はゆっくりクーリングされ得る。基板の温度上昇及び下降時間が長くなるため、ＡＬＥ、ＡＬＤ工程を行う際に、全体的な工程時間が長くなるという欠点が生じる。そのため、本発明は、パルスレーザＬを用いて基板を加熱する。パルスレーザＬを用いると、短時間内に基板の温度を上昇させて、工程時間を短縮させ、装置の熱による損傷を最小化することができる利点がある。

【0085】

図５は、本発明の一実施例に係る複数の基板処理装置５０にレーザを分配することを示す概略的な図である。図６乃至図８は、本発明の様々な実施例に係る複数の基板処理装置にレーザを分配する形態を示す概略的な図である。

【0086】

図５及び図６を参照すると、それぞれの基板処理装置５０（５０ａ～５０ｆ）のレーザユニット６００は、パルスレーザＬ１～Ｌ６を基板Ｗ上に照射することができる。一例として、６個の基板処理装置５０において、１番目の基板処理装置５０ａにはパルスレーザＬ１、２番目の基板処理装置５０ｂにはパルスレーザＬ２、３番目の基板処理装置５０ｃにはパルスレーザＬ３などを基板Ｗ上に照射することができる。このとき、一つのレーザ生成部４０から複数の基板処理装置５０ａ～５０ｆにレーザＬ１～Ｌ６をそれぞれ照射することができる。

【0087】

数ｋＷ～数十ｋＷ級のパワーを有するレーザを生成するレーザ生成部４０は、装備が非常に高価であるため、それぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆ毎にレーザ生成部４０を一対一で設置することは費用上不利であるという問題がある。したがって、本発明は、一つまたは少ない数のレーザ生成部４０を用いて、レーザ生成部４０の個数よりも多い個数の複数の基板処理装置５０にレーザを提供することを特徴とする。レーザ生成部４０から生成されたレーザは、レーザ分配ユニット４５（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）によって分配され、時間差を置いてそれぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆに伝達され得る。

【0088】

レーザ生成部４０から生成されて基板Ｗに照射されるパルスレーザは、ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ工程またはｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＤ工程の１サイクルの間の時間ｔｃよりも非常に短い。一実施例によれば、ｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＥ工程またはｔｈｅｒｍａｌ ＡＬＤ工程の１サイクルの間の時間ｔｃは、約５秒～６０秒である。また、パルスレーザのパルス周期は、約１ナノ秒（ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ）～１００ミリ秒（ｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ）に該当する。図５のグラフにおいて、パルスレーザＬ１～Ｌ６の棒と棒との間が約１ｎｓ～１００ｍｓに該当する。結局、一つの基板処理装置５０にパルスレーザが照射される時間が、全工程の１サイクルの間の時間ｔｃに比べて非常に短いので、レーザ生成部４０から生成されるパルスレーザを時間的に共有することができる。

【0089】

他の観点において、（一つの基板処理装置５０ａにパルスレーザＬ１が照射される時間）×（基板処理装置５０ａ～５０ｆの数）よりも１サイクルの間の時間ｔｃがさらに長くなり得る。

【0090】

レーザ生成部４０から生成されたパルスレーザＬ１は、まず、第１基板処理装置５０ａに提供され得る。そして、所定時間後にレーザ生成部４０から生成されたパルスレーザＬ２は、第２基板処理装置５０ｂに提供され得る。この過程を繰り返して６個の基板処理装置５０ａ～５０ｆに順次にパルスレーザＬ１～Ｌ６が提供され得る。パルスレーザＬ１～Ｌ６の照射時間及び周期は非常に短いので、工程の１サイクルにはほとんど影響を与えなくなる。

【0091】

一実施例によれば、それぞれのパルスレーザＬ１～Ｌ６のパルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）は同一であることが好ましい。または、それぞれのパルスレーザＬ１～Ｌ６のパルス周期は同一であることが好ましい。そうしてこそ、それぞれのパルスレーザＬ１～Ｌ６がレーザ生成部４０から順次に生成されて、重ならずにそれぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆに照射され得る。但し、それぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆに時間差を置いて順次にパルスレーザＬ１～Ｌ６が照射され得る範囲内であれば、必ずしもパルス幅、パルス周期が同一でなくてもよい。また、図５には、それぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆ毎に１パルスずつのレーザを照射することが例示されるが、１サイクルの間の時間ｔｃ内に全ての基板処理装置５０ａ～５０ｆにレーザを分配することができれば、一つの基板処理装置当たり複数パルスずつ順次に照射することも可能である。

【0092】

好ましくは、それぞれのパルスレーザＬ１～Ｌ６は、同一のパルス幅及びパルス周期を有することができる。また、好ましくは、それぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆで行われるＡＬＥ、ＡＬＤ工程の１サイクルの開始時間はシフト（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）されて進行され得る。例えば、第１基板処理装置５０ａの１サイクルの開始時間よりも第２基板処理装置５０ｂの１サイクルの開始時間が、第１パルスレーザＬ１と第２パルスレーザＬ２の照射時間の差に対応することができる。レーザ生成部４０が生成する第１パルスレーザＬ１と第２パルスレーザＬ２の照射時間の差、すなわち、パルス間の時間は、第１及び第２パルスレーザＬ１，Ｌ２の予め設定されたパワー内で最短周期であり得る。

【0093】

再び図６を参照すると、一つのレーザ生成部４０からレーザ分配ユニット４５（４５ａ～４５ｃ）によって６個の基板処理装置５０ａ～５０ｆにそれぞれパルスレーザＬ１～Ｌ６が分配されることが例示される。レーザ分配ユニット４５は、一つまたは複数個であってもよい。

【0094】

レーザ生成部４０に光ファイバーで接続された第１レーザ分配ユニット４５ａは、伝達されたレーザを第２レーザ分配ユニット４５ｂまたは第３レーザ分配ユニット４５ｃに伝送することができる。第２レーザ分配ユニット４５ｂに先にレーザを伝送する場合、第２レーザ分配ユニット４５ｂは、再び第１基板処理装置５０ａ、第２基板処理装置５０ｂ、第３基板処理装置５０ｃの順にパルスレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を１パルスずつ（又は複数パルスずつ）伝送することができる。次いで、第１レーザ分配ユニット４５ａは、第３レーザ分配ユニット４５ｃにレーザを伝送し、第３レーザ分配ユニット４５ｃは、再び第４基板処理装置５０ｄ、第５基板処理装置５０ｅ、第６基板処理装置５０ｆの順にパルスレーザＬ４，Ｌ５，Ｌ６を１パルスずつ（又は複数パルスずつ）伝送することができる。それぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆ内では、パルスレーザＬ１～Ｌ６を時間差を置いて伝送を受け、ＡＬＥ、ＡＬＤ工程のサイクルが行われ得る。

【0095】

図７を参照すると、他の実施例として、レーザ生成部４０内にレーザ分配ユニット４１が含まれてもよい。レーザ生成部４０で生成されたレーザは、直ぐにレーザ分配ユニット４１によって時間差を置いて第１レーザ分配ユニット４５ａと第２レーザ分配ユニット４５ｂに分配され得る。第１レーザ分配ユニット４５ａ、第２レーザ分配ユニット４５ｂに分配されたレーザがそれぞれの基板処理装置５０ａ～５０ｆに分配される過程は、図６で詳述したものと同一である。

【0096】

レーザ生成部４０は、全ての基板処理装置５０に対してレーザを分配せずに、複数の基板処理装置５０のうちの少なくとも２つの基板処理装置５０にレーザを分配することもできる。一部の基板処理装置５０にメンテナンスが行われたり、別個の工程が行われる必要があれば、レーザ生成部４０は、残りの基板処理装置５０にのみレーザを分配することができる。

【0097】

図８を参照すると、更に他の実施例として、２つのレーザ生成部４０（４０ａ，４０ｂ）を含み、１２個の基板処理装置５０ａ～５０ｌを含む基板処理設備１０が例示される。２つのレーザ生成部４０（４０ａ，４０ｂ）は、レーザを分配する対象となる基板処理装置５０（５０ａ～５０ｌ）が互いに異なってもよく、または重複してもよい。図８は、レーザ生成部４０（４０ａ，４０ｂ）がそれぞれ６個の基板処理装置５０にレーザを分配することを例示する。２つ以上のレーザ生成部４０（４０ａ，４０ｂ）が備えられた場合、いずれか１つのレーザ生成部４０に異常が発生しても、残りのレーザ生成部４０を用いてＡＬＥ、ＡＬＤ工程を進行できるので、工程の安定性が向上するという利点がある。

【0098】

一例として、第１レーザ生成部４０ａは、第１レーザ分配ユニット４５ａを用いて第１～第６基板処理装置５０ａ～５０ｆにパルスレーザＬ１～Ｌ６を時間差を置いて分配することができる。他の例として、第２レーザ生成部４０ｂは、第２～第４レーザ分配ユニット４５ｂ～４５ｄを用いて第７～第１２基板処理装置５０ｇ～５０ｌにパルスレーザＬ７～Ｌ１２を時間差を置いて分配することができる。

【0099】

図９及び図１０は、本発明の様々な実施例に係るレーザ分配ユニット４５の内部構成を示す概略的な図である。

【0100】

図９を参照すると、レーザ分配ユニット４５は、モジュールハウジング４６及び分配部材４７（４７ａ）を含むことができる。これに加えて、遮蔽部材４８（４８ａ，４８ｂ）をさらに含むことができる。

【0101】

モジュールハウジング４６は、レーザ分配ユニット４５のボディーであって、他の構成要素が収容される空間を提供する。モジュールハウジング４６は、入射部４２及び供給部６０１，６０２と連結され得る。

【0102】

入射部４２は、レーザ生成部４０で生成された入射レーザＬＡがレーザ分配ユニット４５に伝達されるように経路を提供する。入射部４２は、光ファイバーを含むように提供され得る。供給部６０１，６０２は、レーザ分配ユニット４５で分配されたパルスレーザＬ１，Ｌ２が、各基板処理装置５０（５０ａ，５０ｂ）のレーザユニット６００を介して工程チャンバ１００内に照射されるようにすることができる。供給部６０１，６０２は、レーザ分配ユニット４５に連結される基板処理装置５０（５０ａ，５０ｂ）の数と同一に提供され得る。供給部６０１，６０２も、入射部４２と同様に光ファイバーを含むように提供され得る。

【0103】

分配部材４７（４７ａ）は、分配部材４７（４７ａ）に向かって入射したレーザＬＡが第１経路または第２経路に進行するようにすることができる。第１経路は供給部６０１に対応し、第２経路は供給部６０２に対応することができる。レーザ分配ユニット４５にＮ個の供給部６０１，６０２が連結されるとき、分配部材４７（４７ａ）はＮ－１個が提供され得る。分配部材４７（４７ａ）は、入射部４２を介してレーザ分配ユニット４５に供給された入射レーザＬＡの移動経路上に位置することができる。分配部材４７（４７ａ）は、入射レーザＬＡを、第１供給部６０１に向かう第１経路、または第２供給部６０２に向かう第２経路に進行するように分配することができる。

【0104】

分配部材４７（４７ａ）は、入射レーザＬＡを第１経路または第２経路に全部反射するミラーとして提供され得る。基板Ｗの加熱のために、レーザ生成部４０は、数ｋＷ～数十ｋＷ級のパワーを有する入射レーザＬＡを生成しなければならない。これによって、入射レーザＬＡは、全部が反射されて一つの基板処理装置５０に供給されることが好ましい。入射レーザＬＡは、第１経路に分配されて第１パルスレーザＬ１として第１基板処理装置５０ａに伝達されるか、または第２経路に分配されて第２パルスレーザＬ２として第２基板処理装置５０ｂに伝達され得る。

【0105】

一方、レーザ生成部４０が数百ｋＷ級のパワーを有するレーザまで生成可能であれば、分配部材４７は、入射レーザＬＡを一定の比率で分けて第１供給部６０１、第２供給部６０２に提供することもできる。

【0106】

分配部材４７（４７ａ）で反射された第１パルスレーザＬ１は第１供給部６０１に進行するように提供される。第１パルスレーザＬ１の進行方向には、分配部材４７（４７ａ）と第１供給部６０１との間に位置するように第１遮蔽部材４８（４８ａ）が提供され得る。第１遮蔽部材４８（４８ａ）は、第１パルスレーザＬ１の移動方向の外側に移動可能に提供されることで、第１パルスレーザＬ１が第１供給部６０１を介して基板処理装置５０ａに進行または遮断されるようにすることができる。一例として、第１遮蔽部材４８（４８ａ）は、第１パルスレーザＬ１を反射または屈折させる形態で第１パルスレーザＬ１の移動方向を変更するレンズの形態で提供され、第１遮蔽部材４８（４８ａ）によって移動方向が変更された第１パルスレーザＬ１の移動方向には第１ダンプＤ１が位置して、第１パルスレーザＬ１を吸収する形態で提供され得る。

【0107】

選択的に、第１パルスレーザＬ１の移動経路上には第１減衰器４９（４９ａ）が位置してもよい。第１減衰器４９（４９ａ）は、第１パルスレーザＬ１を設定の割合で減衰させた後、第１供給部６０１に進行するようにすることができる。

【0108】

分配部材４７（４７ａ）が入射レーザＬＡを反射しないで第１供給部６０１に分配しない場合、入射レーザＬＡは第２供給部６０２に進行するように提供される。第２パルスレーザＬ２の進行方向には、分配部材４７（４７ａ）と第２供給部６０２との間に位置するように第２遮蔽部材４８（４８ｂ）が提供され得る。第２遮蔽部材４８（４８ｂ）は、第２パルスレーザＬ２の移動方向の外側に移動可能に提供されることで、第２パルスレーザＬ２が第２供給部６０２を介して基板処理装置５０ｂに進行または遮断されるようにすることができる。一例として、第２遮蔽部材４８（４８ｂ）は、第２パルスレーザＬ２を反射または屈折させる形態で第２パルスレーザＬ２の移動方向を変更するレンズの形態で提供され、第２遮蔽部材４８（４８ｂ）によって移動方向が変更された第２パルスレーザＬ２の移動方向には第２ダンプＤ２が位置して、第２パルスレーザＬ２を吸収する形態で提供され得る。

【0109】

選択的に、第２パルスレーザＬ２の移動経路上には第２減衰器４９（４９ｂ）が位置してもよい。第２減衰器４９（４９ｂ）は、第２パルスレーザＬ２を設定の割合で減衰させた後、第２供給部６０２に進行するようにすることができる。

【0110】

図１０を参照すると、他の実施例のレーザ分配ユニット４５は、複数の分配部材４７（４７ａ，４７ｂ）を含むことができる。複数の分配部材４７（４７ａ，４７ｂ）によって、入射したレーザＬＡが第１経路、第２経路または第３経路に進行するようにすることができる。第１経路は第１供給部６０１に対応し、第２経路は第２供給部６０２に対応し、第３経路は第３供給部６０３に対応することができる。

【0111】

第１分配部材４７ａは、入射レーザＬＡを、第１供給部６０１に向かう第１経路、または第３供給部６０３に向かう第２経路に進行するように分配することができる。第１分配部材４７ａが入射レーザＬＡを反射しないで第１供給部６０１に分配しない場合、入射レーザＬＡは第２分配部材４７ｂに進行する。第２分配部材４７ｂは、入射レーザＬＡを、第２供給部６０２に向かう第３経路、または第３供給部６０３に向かう第２経路に進行するように分配することができる。

【0112】

選択的に、第１、第２、第３パルスレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の移動経路上には第１、第２、第３遮蔽部材４８（４８ａ，４８ｂ，４８ｃ）、第１、第２、第３ダンプＤ１，Ｄ２，Ｄ３、第１、第２、第３減衰器４９（４９ａ，４９ｂ，４９ｃ）が位置してもよい。これは、図９で詳述した内容と同一である。

【0113】

図１１は、本発明の他の実施例に係る複数のパルスレーザを用いて基板を加熱できるようにレーザを分配する形態を示す概略的な図である。図１２は、本発明の他の実施例に係る複数のパルスレーザを用いて基板を加熱することを示す概略的な図である。

【0114】

図４で詳述したように、本発明は、パルスレーザＬを用いて基板を加熱する。パルスレーザＬを用いると、短時間内に基板の温度を上昇させて、工程時間を短縮させ、装置の熱による損傷を最小化することができる利点がある。反面、図３のように、パルス間の空き時間の間に基板の温度が急激に下降するため、加熱効率が高くないという欠点がある。

【0115】

レーザ生成部４０は、数ｋＷ～数十ｋＷ級の高エネルギーを有するパルスレーザＬを生成するため、そのパルスの周期を短くするのに限界があるしかない。一例として、レーザ生成部４０は、パルス幅（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ）１０ｍｓ、パルス周期１０Ｈｚ、６０Ｊエネルギーを有するパルスレーザＬを生成する。パルスとパルスとの間の空き時間が約０．１秒程度と長いため、その間に基板がクーリングされ得る。

【0116】

したがって、本発明の他の実施例によれば、パルスレーザＬのパルスとパルスとの間の空き時間を減らし、基板がクーリングされる時間を短縮することによって、基板の加熱の効率性を高めることができる。

【0117】

基板処理設備は、複数のレーザ生成部４０（４０－１，４０－２）を含むことができる。図１１及び図１２は、一つの基板処理装置５０当たり２つのパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２を用いて基板を加熱することを示す。図１１を参照すると、基板処理設備１０は２つのレーザ生成部４０－１，４０－２を含み、６個の基板処理装置５０ａ～５０ｆは、２つのレーザ生成部４０－１，４０－２から、それぞれパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２，Ｌ２－１，Ｌ２－２，．．．，Ｌ６－１，Ｌ６－２が提供され得る。レーザ生成部４０－１，４０－２は、それぞれレーザ分配ユニット（４５ａ－１，４５ｂ－１，４５ｃ－１）（４５ａ－２，４５ｂ－２，４５ｃ－２）を含むことができる。

【0118】

図１２を参照すると、２つのレーザ生成部４０－１，４０－２は、一つの基板処理装置５０ａにそれぞれ一つずつのパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２を照射することができる。基板Ｗは、計２つのパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２を受けて加熱され得る。それぞれのレーザ生成部４０－１，４０－２が生成するパルスレーザ（Ｌ１－１，Ｌ２－１，Ｌ３－１）（Ｌ１－２，Ｌ２－２，Ｌ３－２）は、１パルスの間に高エネルギー（又は最大エネルギー）のレーザを照射した後、次のパルスまでの時間間隔ｔ１，ｔ２を有する。本明細書では、それぞれのレーザ生成部４０－１，４０－２で生成される第１パルスレーザ（Ｌ１－１）（Ｌ１－２）が最初に照射するパルスを第１パルス領域、次に照射するパルスを第２パルス領域、第１パルス領域の開始から第２パルス領域の開始までの間隔をｔ１，ｔ２と称する。

【0119】

一つのレーザ生成部４０－１で生成する一つのパルスレーザＬ１－１，Ｌ２－１は、数ｋＷ～数十ｋＷ級の高エネルギーを有するため、パルスの周期を短くするのに限界が発生する。パルスレーザＬ１－１，Ｌ２－１の第１パルス領域と第２パルス領域との間の時間は、パルスレーザＬ１－１，Ｌ２－１の設定されたパワー内では最も短い周期に対応することができる。パルスレーザＬ１－２，Ｌ２－２の第１パルス領域と第２パルス領域との間の時間は、パルスレーザＬ１－２，Ｌ２－２の設定されたパワー内では最も短い周期に対応することができる。すなわち、ｔ１，ｔ２は、これ以上短縮することが難しくなり得る。

【0120】

したがって、本発明は、少なくとも２つのパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２を基板Ｗ上に照射するが、それぞれのパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２が交互にパルス領域の間に照射することを特徴とする。言い換えると、一つの基板処理装置５０ａを基準として、第１レーザ生成部４０－１で生成された第１パルスレーザＬ１－１が最初にパルスを照射した後、２番目のパルスを照射する前に、第２レーザ生成部４０－２で生成された第１パルスレーザＬ１－２が最初にパルスを照射することができる。

【0121】

一例として、第１基板処理装置５０ａに第１レーザ生成部４０－１で生成された第１パルスレーザＬ１－１の第１パルス領域→第２レーザ生成部４０－２で生成された第１パルスレーザＬ１－２の第１パルス領域→第１レーザ生成部４０－１で生成された第１パルスレーザＬ１－１の第２パルス領域→第２レーザ生成部４０－２で生成された第１パルスレーザＬ１－２の第２パルス領域などの順にパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２を照射することができる。追加例として、第２基板処理装置５０ｂに第１レーザ生成部４０－１で生成された第１パルスレーザＬ２－１の第１パルス領域→第２レーザ生成部４０－２で生成された第１パルスレーザＬ２－２の第１パルス領域→第１レーザ生成部４０－１で生成された第１パルスレーザＬ２－１の第２パルス領域→第２レーザ生成部４０－２で生成された第１パルスレーザＬ２－２の第２パルス領域などの順にパルスレーザＬ２－１，Ｌ２－２を照射することができる。

【0122】

前記のように、２つのレーザソースを介した２つのパルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２が一つの基板処理装置５０を対象としてシリアル（ｓｅｒｉａｌ）にパルスを照射するので、基板Ｗが第１レーザ生成部４０－１のパルスレーザＬ１－１によって加熱された後、クーリングされる前に再び第２レーザ生成部４０－２のパルスレーザＬ１－２によって加熱され得る。これによって、パルスレーザＬ１－１，Ｌ１－２を介した効率的な加熱が可能であるという利点がある。また、２つ以上のレーザ生成部４０（４０－１，４０－２）が備えられた場合、いずれか１つのレーザ生成部４０に異常が発生しても、残りのレーザ生成部４０を用いてＡＬＥ、ＡＬＤ工程を進行できるので、工程の安定性が向上するという利点がある。図１１及び図１２には、２つのレーザ生成部４０－１，４０－２を例示したが、２つよりも多い数のレーザ生成部４０を用いて、基板処理装置５０毎にシリアルにパルスを照射することもできる。

【0123】

このように、本発明の基板処理モジュール１０は、レーザ生成部４０で生成したレーザを複数の基板処理装置５０に時間差を置いて分配することによって、高価のレーザ装備を効率的に使用することができる効果がある。また、複数のパルスレーザをシリアルに照射することによって、基板を加熱する過程でクーリングを減少させ、効率的に基板を加熱することができる効果がある。

【0124】

本発明は、図面に示された実施例を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定められなければならない。

【符号の説明】

【0125】

１０ 基板処理設備
４０ レーザ生成部
４５ レーザ分配ユニット
５０ 基板処理装置
１００ 工程チャンバ
２００ 支持ユニット
３００ ガス供給ユニット
４００ プラズマソース
５００ バッフルユニット
６００ レーザユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】