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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-18
(54)【発明の名称】半導体基板の静電気除去装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240910BHJP
H01J 37/20 20060101ALN20240910BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101G
H01J37/20 H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024508483
(86)(22)【出願日】2022-06-23
(85)【翻訳文提出日】2024-02-09
(86)【国際出願番号】 KR2022008958
(87)【国際公開番号】W WO2023017998
(87)【国際公開日】2023-02-16
(31)【優先権主張番号】10-2021-0106506
(32)【優先日】2021-08-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523269018
【氏名又は名称】ネクスティン，インク．
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ
(72)【発明者】
【氏名】ナ， スン－ジュ
(72)【発明者】
【氏名】パク， フン－ギュン
【テーマコード（参考）】
5C101
5F004
【Ｆターム（参考）】
5C101FF02
5C101FF25
5F004AA16
5F004BA09
5F004BA20
5F004BB05
5F004BB13
5F004BB14
5F004BB18
5F004BB24
5F004BB29
5F004BB32
5F004CA03
5F004CA06
5F004DA23
5F004DA26
(57)【要約】
本発明は、ＶＵＶ光を用いて半導体基板および半導体基板に位置するパターンに形成された静電気を中和する装置に関するものであって、より具体的に、半導体基板側に照射されるＶＵＶ光の範囲を拡張させて大面積半導体基板上の薄膜内部に埋め込まれた（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）静電気を簡単に除去できるようにする技術に関する。
本発明による半導体基板の静電気除去装置は、真空チャンバ内部に配置された半導体基板にＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｙ）光を照射して半導体基板上に形成された静電気を除去する半導体基板の静電気除去装置において、真空チャンバの上側に配置され、真空チャンバの内側に狭帯域のＶＵＶ光を放出するＶＵＶランプが備えられたＶＵＶ発生器と、ＶＵＶ発生器の下側に配置され、入射するＶＵＶ光を広帯域に拡散して下側に位置する半導体基板に出力する光拡散部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図１
本発明による半導体基板の静電気除去装置は、真空チャンバ内部に配置された半導体基板にＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｙ）光を照射して半導体基板上に形成された静電気を除去する半導体基板の静電気除去装置において、真空チャンバの上側に配置され、真空チャンバの内側に狭帯域のＶＵＶ光を放出するＶＵＶランプが備えられたＶＵＶ発生器と、ＶＵＶ発生器の下側に配置され、入射するＶＵＶ光を広帯域に拡散して下側に位置する半導体基板に出力する光拡散部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバ内部に配置された半導体基板にＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｙ）光を照射して半導体基板上の薄膜内部に埋め込まれた（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）静電気を除去する半導体基板の静電気除去装置において、真空チャンバの上側に配置され、真空チャンバの内側に狭帯域のＶＵＶ光を放出するＶＵＶランプが備えられたＶＵＶ発生器と、
ＶＵＶ発生器の下側に配置され、入射するＶＵＶ光を広帯域に拡散して下側に位置する半導体基板に出力する光拡散部と、を含んで構成されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置。
【請求項2】
真空チャンバ内部に配置された半導体基板にＶＵＶ光を照射して半導体基板上に形成された静電気を除去する半導体基板の静電気除去装置において、真空チャンバの上側に配置され、プロセスガスと反応してプラズマを形成することによって、真空チャンバの内側にＶＵＶ光を放出するプラズマ発生器と、
プラズマ発生器の下側に配置され、入射するＶＵＶ光を広帯域に拡散して下側に位置する半導体基板に出力する光拡散部と、を含んで構成されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置。
【請求項3】
前記光拡散部は、ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項4】
前記光拡散部は、メタルメッシュまたは複数のホールが形成されたメタルプレートからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項5】
前記光拡散部は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦまたはサファイアのうちの１つの素材からなる基板上に複数のマイクロレンズが配置されたマルチレンズアレイ構造からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項6】
前記光拡散部の下側には、中央部分に配置される一定サイズの中央電極領域と、前記中央電極領域の周辺に１つ以上の帯状を有する周辺電極領域が１つ以上配置されて電極領域が分離された構造を有するグリッドプレートがさらに配置されて構成され、前記電極領域は、メタル素材で複数のホールが形成され、各電極領域に異なる電圧が供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項7】
前記真空チャンバの内部には、光拡散部を基準として上部空間と下部空間とを分離する分離板をさらに備えて構成され、前記光拡散部は、分離板上に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項8】
前記真空チャンバの上部空間と下部空間には、当該空間の真空状態を設定するための真空設定部がそれぞれ備えられて構成され、上部空間の真空度と下部空間の真空度は、異なるように設定されることを特徴とする請求項７に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項9】
前記基板支持台は、メタル素材からなり、正（＋）または負（－）のバイアス電圧が供給されるが、電子を半導体基板１側に誘導するためには、正（＋）のバイアス電圧が供給され、イオンを半導体基板１側に誘導するためには、負（－）のバイアス電圧が供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項10】
前記真空チャンバの上側には、一定間隔に離隔してＶＵＶを放出する複数のＶＵＶ発生器が配置され、前記光拡散部は、前記ＶＵＶ発生器から放出される多数のＶＵＶ光を半導体基板の全面に拡張して出力することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項11】
前記真空チャンバの上側には、一定間隔に離隔してＶＵＶを放出する複数のプラズマ発生器が配置され、前記光拡散部は、前記ＶＵＶ発生器から放出される多数のＶＵＶ光を半導体基板の全面に拡張して出力するが、
前記各プラズマ発生器は、互いに異なるプロセスガスと反応して互いに異なる帯域のＶＵＶを放出するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【請求項12】
前記半導体基板を支持する基板支持台の下側には、ＶＵＶ発生器からＶＵＶ光が放出される間に基板支持台を回転させる回転手段が備えられて構成され、前記光拡散部は、半導体基板の中心から偏心して位置する少なくとも１つの光拡散モジュールからなることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の半導体基板の静電気除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＶＵＶ光を用いて半導体基板および半導体基板に位置するパターンに形成された静電気を中和する装置に関するものであって、より具体的に、半導体基板側に照射されるＶＵＶ光の範囲を拡張させて大面積半導体基板上の薄膜内部に埋め込まれた（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）静電気を簡単に除去できるようにする技術に関する。
【0002】
【背景技術】
【0003】
最近、半導体産業の集積化が高まるほど、半導体素子のサイズが小さくなる傾向にある。これにより、半導体素子を形成するパターンのサイズや薄膜の厚みが減少しており、特に従来では大きく影響しなかった要因が半導体素子開発において重要な要素として台頭する傾向がある。これらの要素の１つとしては、基板に形成された静電気がある。
【0004】
半導体基板に形成される静電気の発生原因は、イオンが除去された脱イオン水（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）利用および帯電したプラスチック材料から電荷移動（Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）、または誘導帯電（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｈａｒｇｅ）などがある。
【0005】
このような半導体基板の静電気は、回転運動を用いるフォトプロセスや洗浄プロセスで主に発生し、これは遠心力の差によって中央部に最も多くの静電気が集中するものと知られている。すなわち、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ）コーティングプロセスにおけるウェハ（Ｗａｆｅｒ）の高速回転で基板中心部の空気流れの集中度は、外郭に比べて３倍以上高くなり、相対的に遠心力が弱い中心部を中心に静電気が形成される。特に、中心部に形成される強い電界による静電気は、ウェハ上の多層膜の内部および表面に形成されたフォトレジストパターンに充填（Ｃｈａｒｇｅ）される。
【0006】
図１（Ａ）には、半導体基板１の中央部分から外郭側に－５０Ｖ、－３０Ｖ、－１０Ｖの静電気電圧が現れた形状が例示されている。
【0007】
しかし、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の中心部を中心に高い電圧でチャージされる場合、図１（Ｂ）における基板の中央部分に該当する領域（図１（Ａ）で静電気電圧が－５０Ｖである領域）には、絶縁体であるフォトレジストパターン（ＰＲ、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ）あるいは酸化膜などの半導体基板１表面だけでなく、基板表面の一定深さＤまで電荷がチャージされ、低い運動エネルギーを有するイオンによる中和が不可能な状態が発生することがある。このように半導体基板にチャージされる静電気電圧は、プロセスの種類や材料およびパターン形状などの多くの変数があり、一般に－２００Ｖ～＋２００Ｖの間で形成される。
【0008】
これに関連して、先行文献１（韓国登録特許１０－１６９８２７３号）と先行文献２（韓国公開特許１０－２００４－００４０１０６号）には、イオナイザを用いて半導体基板の静電気を除去する構成が開示されている。
【0009】
例えば、図１（Ｂ）に示すように、１０ｎｍ以内の微細回路内の絶縁膜または「５」以上のアスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ）を有するパターンＰが形成されるなどの半導体基板１に１００Ｖ以下のチャージ電圧が形成されると、パターン幅が狭くなり、イオナイザで発生するカチオンとアニオン間の自己中和効果および半導体基板とイオン間の低い電圧差による低い起電力によるイオンの衝突低減により、基板上の薄膜内部に蓄積された静電気除去に困難がある。
【0010】
また、半導体基板に１０００Ｖで充填された静電気を軟Ｘ線（Ｓｏｆｔ Ｘｒａｙ）イオナイザで１００Ｖ以内に減らすことは、１～２秒以内のディケイ（Ｄｅｃａｙ）タイムが要求されるが、初期１００Ｖ以下のチャージ電圧が形成されるとき、チャージ電圧を所望の電圧以下に減少させるのに長い時間がかかる。
【0011】
また、イオナイザは、紫外線を発生させて基板上の静電気を除去するが、イオナイザのランプから放出される紫外線の発散角度は、約±７°と非常に小さく、大面積半導体基板の静電気除去のためには、イオナイザと半導体基板との間に非常に長い離隔距離が要求される。すなわち、半導体基板面積に対応して当該半導体基板の静電気除去プロセスを行う真空チャンバのサイズをより大きく設計しなければならない問題があることはもちろん、紫外線は、照射距離に応じてそのエネルギーが急激に減少するため、半導体基板に充填された一定レベル以上の静電気除去のためには、長い静電気除去時間が必要となる問題がある。
【0012】
また、一般にイオナイザのイオン密度が１０６であることを考慮すると、半導体基板内フォトレジスト下部の酸化膜内部にイオン密度が１０８以上となる場合には、従来のイオナイザを用いて半導体基板に形成された静電気を除去できなくなる。
【0013】
このような場合は、真空チャンバ内に１０９以上の高密度プラズマを発生して半導体基板の静電気を除去する方法があり得る。
【0014】
しかし、真空チャンバ構成の場合、プラズマタイプに応じたセルフバイアスとプラズマ均一性によって全面にイオンビームがさらにチャージされるという問題が発生し得る。また、半導体基板には、微細回路が一定でないパターンで形成され得、パターンの特性に応じて各部分ごとに異なる電圧の静電気がチャージできる。すなわち、半導体基板の部分に応じて、－１００～＋１００Ｖの静電気電圧を分布させることができる。
【0015】
したがって、基板に均一にイオンを供給すると、基板の表面全体に同じ強度のイオンが半導体基板に放出され、これにより、半導体基板に発生した静電気電圧よりも高い電圧レベルが印加された領域では、行過ぎによるチャージがさらに発生し得る。
【0016】
さらに、酸化膜および／またはパターンの内部に電荷が充填された場合には、静電気を中和するために高いエネルギーでイオンを提供しなければならないが、高いエネルギーで反応性ラジカルおよび／または反応性イオンを基板に照射すれば、基板と基板の表面に形成されたパターンに衝突して損傷を引き起こす可能性がある。
【0017】
特に、パターンが１０ｎｍ以下の極微細化構造の半導体基板の場合、カチオンまたはアニオンまたは電子によるチャージにより半導体素子の性能および収率により多くの影響を及ぼすことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
ここに、本発明は、前述の事情に鑑みて創出されたものであって、ＶＵＶ発生器から発生する狭い面積のＶＵＶ光を回折光学素子を介して拡張して半導体基板側に照射することによって、真空チャンバの面積を拡張させなくても大面積半導体基板上に形成された静電気を容易に中和できるようにする半導体基板の静電気除去装置を提供することにその技術的目的がある。
【0019】
また、本発明によると、相互分離される互いに異なる領域の複数の電極領域に互いに異なる電圧を供給し、電極領域上に形成されたホールを介して半導体基板に形成された静電気電圧に対応するＶＵＶ光を半導体基板に放出することによって、短時間で半導体基板上の薄膜の内部に埋め込まれた（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）チャージされた静電気を正確かつ迅速に除去できるようにする半導体基板の静電気除去装置を提供することにまた他の技術的目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
前記目的を達成するための本発明の一側面によると、真空チャンバ内部に配置された半導体基板にＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｙ）光を照射して半導体基板上の薄膜内部に埋め込まれた（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）静電気を除去する半導体基板の静電気除去装置において、真空チャンバの上側に配置され、真空チャンバの内側に狭帯域のＶＵＶ光を放出するＶＵＶランプが備えられたＶＵＶ発生器と、ＶＵＶ発生器の下側に配置され、入射するＶＵＶ光を広帯域に拡散して下側に位置する半導体基板に出力する光拡散部と、を含んで構成されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0021】
また、前記目的を達成するための本発明のまた他の一側面によると、真空チャンバ内部に配置された半導体基板にＶＵＶ光を照射して半導体基板上に形成された静電気を除去する半導体基板の静電気除去装置において、真空チャンバの上側に配置され、プロセスガスと反応してプラズマを形成することによって、真空チャンバの内側にＶＵＶ光を放出するプラズマ発生器と、プラズマ発生器の下側に配置され、入射するＶＵＶ光を広帯域に拡散して下側に位置する半導体基板に出力する光拡散部と、を含んで構成されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0022】
また、前記光拡散部は、ビームスプリッタであることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0023】
また、前記光拡散部は、メタルメッシュまたは複数のホールが形成されたメタルプレートからなることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0024】
また、前記光拡散部は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦまたはサファイアのうちの１つの素材からなる基板上に複数のマイクロレンズが配置されたマルチレンズアレイ構造からなることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0025】
また、前記光拡散部の下側には、中央部分に配置される一定サイズの中央電極領域と、前記中央電極領域の周辺に１つ以上の帯状を有する周辺電極領域が１つ以上配置されて電極領域が分離された構造を有するグリッドプレートがさらに配置されて構成され、前記電極領域は、メタル素材で複数のホールが形成され、各電極領域に異なる電圧が供給されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0026】
また、前記真空チャンバの内部には、光拡散部を基準として上部空間と下部空間とを分離する分離板をさらに備えて構成され、前記光拡散部は、分離板上に形成されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0027】
また、前記真空チャンバの上部空間と下部空間には、当該空間の真空状態を設定するための真空設定部がそれぞれ備えられて構成され、上部空間の真空度は、下部空間の真空度よりも高く設定されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0028】
また、前記基板支持台は、メタル素材からなり、正（＋）または負（－）のバイアス電圧が供給されるが、電子を半導体基板１側に誘導するためには、正（＋）のバイアス電圧が供給され、イオンを半導体基板１側に誘導するためには、負（－）のバイアス電圧が供給されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0029】
また、前記真空チャンバの上側には、一定間隔に離隔してＶＵＶを放出する複数のＶＵＶ発生器が配置され、前記光拡散部は、前記ＶＵＶ発生器から放出される多数のＶＵＶ光を半導体基板の全面に拡張して出力することを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0030】
また、前記真空チャンバの上側には、一定間隔に離隔してＶＵＶを放出する複数のプラズマ発生器が配置され、前記光拡散部は、前記ＶＵＶ発生器から放出される多数のＶＵＶ光を半導体基板の全面に拡張して出力するが、前記各プラズマ発生器は、互いに異なるプロセスガスと反応して互いに異なる帯域のＶＵＶを放出するように構成されることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0031】
また、前記半導体基板を支持する基板支持台の下側には、ＶＵＶ発生器からＶＵＶ光が放出される間に基板支持台を回転させる回転手段が備えられて構成され、前記光拡散部は、半導体基板の中心から偏心して位置する少なくとも１つの光拡散モジュールからなることを特徴とする半導体基板の静電気除去装置が提供される。
【0032】
【発明の効果】
【0033】
本発明によると、真空チャンバの内部から半導体基板側に照射されるＶＵＶの出力範囲を拡張して真空チャンバの面積を拡張させなくても大面積半導体基板上に形成された静電気を容易に中和できる。
【0034】
また、半導体基板上にチャージされた静電気に対応するようにグリッドプレートに印加される電源を調整し、半導体基板側に照射されるＶＵＶ光量を調整することによって、半導体基板上に異なってチャージされた静電気を正確に除去して半導体製造プロセスによる不良率を最小化することはもちろん、より信頼性の高い半導体素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】半導体基板の静電気除去の問題を説明するための図である。
【0036】
【図2】本発明の第１実施形態による半導体基板の静電気除去装置を概略的に示す図である。
【0037】
【0038】
【図4】本発明の第２実施形態による半導体基板の静電気制御装置を説明するための図である。
【0039】
【図5】本発明の第３実施形態による半導体基板の静電気制御装置を説明するための図である。
【0040】
【0041】
【図7】本発明の第４実施形態による半導体基板の静電気制御装置を説明するための図である。
【0042】
【0043】
【図9】本発明の第５実施形態による半導体基板の静電気制御装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0044】
本発明に記載された実施形態および図面に示される構成は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて表現するものではないため、本発明の権利範囲は、本文に説明された実施形態および図面によって制限されるものと解釈されてはならない。すなわち、実施形態は、様々な変更が可能であり、様々な形態を有し得るため、本発明の権利範囲は、技術的思想を実現することができる均等物を含むものと理解されるべきである。また、本発明で提示される目的および効果は、特定の実施形態がこれをすべて含むべきであるか、またはそのような効果のみを含むべきであるという意味ではないため、本発明の権利範囲は、これによって限定されるものと理解されてはならない。
【0045】
本明細書で使用されるすべての用語は、別段の定義がない限り、本発明が属する分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されている用語は、関連技術の文脈上の意味と一致すると解釈されるべきであり、本発明で明確に定義されていない理想的または過度に形式的な意味を有するものと解釈されてはならない。
【0046】
【0047】
図２は、本発明の第１実施形態による半導体基板の静電気除去装置を概略的に示す図である。
【0048】
図２を参照すると、本発明による半導体基板の静電気除去装置は、半導体基板１が配置される真空チャンバＣＭの上側にＶＵＶ発生器１００が配置され、真空チャンバＣＭの内側には、ＶＵＶ発生器１００から放出されるＶＵＶの放出範囲を拡張させて出力する光拡散部２００が配置され、光拡散部２００の下側には、基板支持台１０の上面に半導体基板１が配置される。そして、真空チャンバＣＭの内部に配置された装置は、制御装置（図示せず）を介して制御される。
【0049】
ＶＵＶ発生器１００は、ＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｙ）イオナイザからなり得る。ＶＵＶイオナイザは、真空チャンバＣＭの内部に１１０ｎｍ～４００ｎｍ帯域波長のＶＵＶ光を発生させ、ＶＵＶ光が真空チャンバＣＭの内部のプロセスガスと反応してガス粒子を分解することによって、カチオンと電子を発生させながら半導体基板１側に照射される。このとき、ＶＵＶイオナイザは、薄膜のバンドギャップ（Ｂａｎｄ－Ｇａｐ）より大きい光エネルギーであるＶＵＶ（Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒａｙ）を基板下側の静電気が蓄積された薄膜に放出して薄膜内に電子とホールのペアを形成することによって、半導体基板１上に積層された（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）静電気を中和する。
【0050】
このとき、ＶＵＶイオナイザは、重水素（Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）ランプを介してＶＵＶを真空チャンバＣＭの内部に放出するが、重水素ランプを介して放出されるＶＵＶの光発散面積は、約１０ｍｍ×１０ｍｍ程度であり、光発散角度は、±７°程度である。
【0051】
光拡散部２００は、ＶＵＶ発生器１００から放出されるＶＵＶの発散角度を拡張して出力するものであり、回折光学素子（ＤＯＥ、Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）からなり得る。
【0052】
ＤＯＥは、レンズ内部またはレンズ表面の構造による回折現象を用いて光路を拡散させる光学素子であって、Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｌｅｎｓ、Ｂｉｎａｒｙ Ｏｐｔｉｃｓ、Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｚｏｎｅ Ｐｌａｔｅ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｌｅｎｓなどを用いて製造され、Ｂｅａｍ Ｓｈａｐｉｎｇ、Ｄｌｉｔｅ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｒａｎｄｏｍ Ｄｏｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎなどの素子がある。特に、回折スポットビームスプリッタ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｓｐｏｔ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）が用いられ得、このようなビームスプリッタは、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、またはサファイアからなり得る。
【0053】
また、光拡散部２００は、複数のホールを有するメタル素材のボードからなり得る。例えば、メタルボードは、図３（Ａ）に示すように、メタル素材のメッシュ、すなわちメタルメッシュからなるか、または、一定の厚さを有して複数のホールＨが形成されたメタルプレートからなり得る。
【0054】
メタルボードは、ＶＵＶ発生器１００から放出されるＶＵＶをメタル素材によって反射させ、ホールを介して周囲に拡散しながら下側に放出させる。例えば、メタルボードの光反射率は、ＵＶでポリッシュされたアルミニウム（Ａｌ）の場合、１２０ｎｍ波長帯で７０～８０％の反射率を有する。
【0055】
また、光拡散部２００は、複数のレンズが配列された構造のマルチレンズアレイ（Ｍｕｌｔｉ Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ）構造からなり得る。
【0056】
マルチレンズアレイは、図３（Ｂ）に示すように、基板Ｉ上に多数のマイクロレンズＬが配列された形であって、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦまたはサファイアのうちの１つの素材からなる基板Ｉ上にフォトレジストでパターン形成した後、ＩＣＰなどのプラズマを用いてマイクロレンズアレイを形成する。このとき、基板Ｉの中央部分に５倍以上の光幅が拡張される２０ｍｍ×２０ｍｍサイズの２μｍマイクロレンズアレイを配置し、半導体基板１との距離を１００ｍｍ以内に配置して実験した結果、３００ｍｍウェハプロセス時のパンプアウト（Ｐｕｍｐ Ｏｕｔ）時間などを考慮すると、半導体基板１を回転させない状態で３０％以上の効率が増大する効果があることを確認した。これは、半導体基板１のサイズを考慮すると、従来３つ以上のＶＵＶランプを配置しなければならない構造に比べて１つのＶＵＶランプのみで静電気除去が可能であり、複数個を用いるときに部分的に発生するＶＵＶによるオーバードーズ（Ｏｖｅｒ Ｄｏｓｅ）を防止できる。
【0057】
このような構造の光拡散部２００は、ＶＵＶ発生器１００から放出される１０ｍｍ×１０ｍｍサイズの狭帯域範囲の光を例えば、３００ｎｍ×３００ｍｍサイズの広帯域範囲に拡張して下側に放出する。
【0058】
そして、光拡散部２００を介して半導体基板１に放出されたＶＵＶは、半導体基板１０のＳｉＯ２層の内部に浸透してオキサイド内で正孔と電子を発生させ、これにより膜内部に蓄電された電荷すなわち、静電気を除去する。
【0059】
このとき、ＶＵＶ発生器１００から放出されるＶＵＶは、真空チャンバＣＭの内部真空度によってエネルギー減衰が激しいため、ＶＵＶが放出される真空チャンバＣＭの真空度を１０－４トル（Ｔｏｒｒ）に設定してＶＵＶのエネルギー減衰を最小化するように設定することが好ましい。
【0060】
また、ＶＵＶ発生器１００と光拡散部２００との間の距離を最小化し、ＶＵＶ発生器１００から放出されるＶＵＶエネルギー減衰を最小化することが好ましい。
【0061】
また、光拡散部２００は、図４に示すように、真空チャンバＣＭの内部空間を分離する分離板３００の中央部分に配置され得る。
【0062】
分離板３００は、光拡散部２００が真空チャンバＣＭの内側に位置するように支持するとともに、真空チャンバＣＭの内側面に接しながらその内接部分を真空シールして真空チャンバＣＭの内部を光拡散部２００を基準として上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２に分離する役割をする。
【0063】
このとき、真空チャンバＣＭの上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２には、当該空間にガスを注入して真空状態を調整するための真空形成部２１、２２がそれぞれ備えられ得る。これらの真空形成部２１、２２は、当該空間内部にガスを注入するガス注入口と、真空チャンバの外部にガスを排出するガス排出口と、を含み、上部空間Ｓ１の真空度と下部空間Ｓ２の真空度を異なるように設定できる。
【0064】
例えば、本発明において、真空チャンバＣＭの上部空間Ｓ１は、ＶＵＶ発生器１００から放出されるＶＵＶエネルギー減衰特性を考慮して真空度を１０－４トルに設定し、真空チャンバＣＭの下部空間Ｓ２は、１０－２トルに設定できる。
【0065】
また、真空チャンバＣＭの上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２には、異なるプロセスガスを注入し得る。
【0066】
また、真空チャンバＣＭの内部に備えられる基板支持台１０は、メタル素材からなり、前記基板支持台１０に一定レベルのバイアス電圧が供給され得る。これは、半導体基板１側に流入するＶＵＶ光によって生成された電子およびイオンが方向性を有しながら半導体基板１の下部膜まで到達するためのものであり、電子を半導体基板１側に誘導するためには、正（＋）のバイアス電圧が供給され、イオンを半導体基板１側に誘導するためには、負（－）のバイアス電圧が供給される。このとき、バイアス電圧は、１Ｖ～±２００Ｖの範囲に設定される。
【0067】
【0068】
一方、本発明は、静電気除去対象半導体基板１の上面に一定以上のアスペクト比を有するパターンが形成されたことを考慮し、半導体基板１側にＶＵＶの光路が垂直に放出される構造を有するように構成し得る。
【0069】
このために、本発明は、図５に示すように、光拡散部２００の下側に複数のホールが形成されたグリッドプレート４００をさらに配置して構成し得る。このとき、グリッドプレート４００は、半導体基板１と１００ｍｍ以内の離隔距離を有する位置に配置され、サイズは、半導体基板１と同じか大きく設定され、半導体基板１と同様の形状、例えば、円形または四角形の形状で構成される。
【0070】
グリッドプレート４００は、１～１０ｍｍの厚さを有するメタル素材の板状に形成され、０．１～５ｍｍの直径を有する複数のホールを備えるが、ホール全体の開口率は、グリッドプレート面積の６０％以上になるように設定され得、メタルメッシュまたはホールが備えられたメタルプレート（図３（Ａ）参照）構造で構成され得る。
【0071】
すなわち、グリッドプレート４００は、上側のＶＵＶがホール壁面から反射しながら、光路が半導体基板１に入射するように変更されて半導体基板１側に放出されることによって、半導体基板１の静電気が形成された薄膜へのＶＵＶ浸透効率が向上する。
【0072】
このようなグリッドプレート４００は、中央部分に配置される一定サイズの中央電極領域と、前記中央電極領域の周辺に１つ以上の帯状を有する周辺電極領域が１つ以上配置されて電極領域が相互分離された構造を有する。
【0073】
例えば、グリッドプレート４００は、図６に示すように、異なる直径を有する楕円または同心円状に一定面積を有する複数の円形電極領域ＬＸが同一中心点を基準に外側方向に一定距離離隔された年輪状に配置されて構成され得る。
【0074】
このとき、各電極領域ＬＸは、絶縁板Ｉ上に配置され、絶縁板Ｉによって相互電気的に絶縁されるように配置され、各電極領域上に形成されるホールＨは、絶縁板Ｉを貫通して形成される。ここで、絶縁板ＩのホールＨの壁面には、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などのメタル物質がコーティングできる。
【0075】
これは、半導体プロセス特性によって半導体基板１上に形成された静電気電圧が半導体基板１の中央部分で最も高く、外側に向かうにつれて低くなるパターン特性に応じて電極領域を形成したものである。
【0076】
このとき、グリッドプレート４００の中央部分の電極領域は、一定面積を有する円板状に構成し、その外側の帯状の電極領域に比べてより多くのホールＨを形成するように構成し得、ホールの直径は、０．１～５ｍｍのサイズに設定できる。
【0077】
また、本発明においては、グリッドプレート４００の各電極領域ＬＸに異なる電圧を供給し得る。このとき、半導体基板１上に形成された静電気電圧に対応して半導体基板１に形成された互いに異なる領域に形成された互いに異なるレベルの静電気電圧を中和させるように光量を調整する。例えば、中央部分の電極領域ＬＸの電圧Ｖ１を最も大きく設定し、その外側に行くほど電極領域ＬＸの電圧が次第に小さくなるように設定できる（Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４・・・）。
【0078】
【0079】
一方、前記実施形態においては、真空チャンバＣＭの中央部分に１つのＶＵＶイオナイザ７００を備えた半導体プロセスシステムについて説明したが、図７に示すように、真空チャンバＣＭの上側に互いに異なる位置でＶＵＶを出力する２つ以上のＶＵＶイオナイザ１１０、１２０を備えた半導体プロセスシステムにも適用して実施できる。図６には、第１および第２ＶＵＶ発生器１１０、１２０が配置された形状が例示されている。
【0080】
このとき、光拡散部は、図７（Ａ）に示すように、第１および第２ＶＵＶ発生部１１０、１２０に対応する位置に一対一に対応するように、第１および第２光拡散部２１０、２２０が配置されて構成され得る。
【0081】
また、光拡散部は、図７（Ｂ）に示すように、第１および第２ＶＵＶ発生部１１０、１２０の全体のサイズに対応するサイズで１つの光拡散部２００からなり得る。
【0082】
このとき、基板支持台１０の下面には、基板支持台１０を回転させる回転手段５００がさらに備えられ得、静電気除去プロセスによりＶＵＶ光が発生する間に基板支持台１０を回転させることによって、半導体基板１を一定速度で回転させることができる。
【0083】
このように回転手段５００が備えられた構造においては、前記光拡散部２００の中心が図７（Ａ）に示すように半導体基板１の中心Ｃから偏心して位置し得、光拡散部２００の直径は、半導体基板１の半径よりも大きいか、または同じであることがある。したがって、光拡散部２００の直径が半導体基板１０の直径よりも小さいが、半導体基板１が回転することによって、半導体基板１の全面にＶＵＶが提供される。
【0084】
また、光拡散部２００は、複数の光拡散部２１０、２２０を備える構造においても、各光拡散部２１０、２２０は、半導体基板１の半径よりも小さい直径を有し得、図８（Ｂ）に示すように、各光拡散部２１０、２２０は、半導体基板１の中心Ｃから偏心して位置し得る。このとき、複数の光拡散部２１０、２２０は、半導体基板１が回転するとき、半導体基板１にＶＵＶが提供されない部分がないように配置され、半導体基板１の中央部分にトラップされたより多くの量のＶＵＶが照射されるように配置され得る。
【0085】
【0086】
一方、本発明においては、ＶＵＶイオナイザ１００を介して放出されるＶＵＶを用いて半導体基板１にトラップされた静電気を除去するように実施したが、図１と図４、図５および図７に示す構造でＶＵＶ発生器の代わりにプラズマ発生器を備えてＶＵＶを生成することによって、半導体基板１の薄膜内部に埋め込まれた（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）静電気を除去するように構成し得る。図９には、複数のプラズマ発生器７００を備えた構造が例示されている。
【0087】
一実施形態において、プラズマ発生器７００は、容量性結合プラズマ（ＣＣＰ、Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）形成装置であって、装置内に位置する２つの分離された金属電極にＲＦ、直流、高周波ないし低周波の電気的信号が提供されることによりプラズマが形成される。一実施形態において、プラズマ形成部１１０に提供される電気的信号は、パルス、連続波（ＣＷ、Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）であり得る。
【0088】
他の実施形態において、プラズマ発生器７００は、誘導結合性プラズマ（ＩＣＰ、Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）形成装置であって、装置内に位置するコイルに電流が流れることによって磁場が生成され、誘導結合性プラズマ形成装置は、このように形成される磁場からプラズマを形成する装置である。一実施形態において、プラズマ形成部１１０に提供される電気的信号は、パルス、連続波（ＣＷ、Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）であり、１ＭＨｚ以上帯域の信号が提供できる。
【0089】
また他の実施形態において、プラズマ発生器７００は、マイクロ波提供装置であり得、ＲＦ帯域の電気的信号を紫外線形成真空チャンバに提供してプラズマを生成し得る。一実施形態において、プラズマ発生器に提供される電気的信号の周波数は、２．４５ＧＨｚ以上であり、パルスまたは連続波が提供され得る。プラズマ形成部１１０は、例示したようにプラズマを形成し、パルス時間変調されたプラズマ（Ｐｕｌｓｅ－Ｔｉｍｅ－Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を形成することが好ましい。
【0090】
すなわち、プラズマ発生器７００によって形成されたプラズマで励起された電子は、再び基底状態に下がり、励起状態と基底状態との間のエネルギー差に対応するエネルギーを有する光を外部に放出する。このように形成される光の波長帯域は、赤外線領域、可視光領域および紫外線領域であり得るが、半導体基板および／または半導体基板に形成されたパターン内にトラップされた電荷を中和するために、本実施形態においては、真空紫外線（ＶＵＶ）帯域の紫外線を形成する。
【0091】
また、プラズマ発生器７００は、プラズマ源内で使用するプロセスガスの種類に応じて外部に放出されるＶＵＶ波長帯域が異なるように設定され、半導体基板１上に形成される静電気が領域ごとに異なり得るため、本発明においては、半導体基板１の互いに異なる位置に形成された互いに異なる静電気レベルに応じてプラズマ発生器７００から放出されるＶＵＶ波長帯域を異なるように設定できる。
【0092】
例えば、半導体基板１上に形成された静電気レベルが小さい領域に対応する位置の第１プラズマ発生器は、アルゴン（Ａｒ）によってプラズマを形成して１０４．４ｎｍ波長帯域のＶＵＶ光を放出し、静電気レベルが大きい領域に対応する位置の第２プラズマ発生器は、酸素Ｏ２によってプラズマを形成して１３０．５ｎｍ波長帯域のＶＵＶ光を放出できる。
【0093】
これにより、静電気レベルが小さい領域の半導体基板１に高域のＶＵＶ光によって絶縁膜にＶＵＶ光が浸透して膜特性が変化することを防止できる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】