KR20020083578A - Laser Beam Spltting System and Surface Treatment Method using The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 및 광학 소자의 표면 상태를 정밀하게 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체, 광학 소자, 정밀기계 장치 및 재료의 표면처리를 위한 레이저 빔 분할 장치 및 이를 이용한 표면처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for precisely controlling the surface states of semiconductors and optical devices, and more particularly, to a laser beam splitting device and a surface using the same for surface treatment of semiconductors, optical devices, precision mechanical devices and materials. It is about a processing method.
반도체 및 광학 소자의 제조시에는 여러 단계의 공정을 거치게 된다. 이때 매 공정이 수행되는 기판 상에는 불필요한 박막이 생기게 되고 각종 오염물질이 부착된다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 경우 2㎛×2㎛당 1∼2Å의 RMS(Root Mean Square) 표면 거칠기를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러므로 일정시간 대상 기판의 표면 거칠기를 제어하는 등의 후속 공정이 반드시 필요하다.The manufacture of semiconductors and optical devices goes through several steps. At this time, an unnecessary thin film is formed on the substrate on which each process is performed, and various contaminants are attached. For example, it is known that a semiconductor wafer has a root mean square (RMS) surface roughness of 1 to 2 GPa per 2 탆 x 2 탆. Therefore, a subsequent process such as controlling the surface roughness of the target substrate for a certain time is essential.
현재 반도체 소자, 광학 소자 등의 표면 처리는 세정 공정의 경우 습식으로 진행되고 표면 평탄화 공정의 경우 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 방법에 의해 진행되고 있다. 그런데 소자가 미세화됨에 따라 습식 세정만으로는 기판 상에 부착된 오염물을 완전히 제거할 수 없을 뿐만 아니라, 세정 후 물 반점(water mark)이 발생하는 문제점이 있다.Currently, surface treatment of semiconductor devices, optical devices, and the like is performed by a wet process in the cleaning process and a chemical mechanical polishing (CMP) method in the surface planarization process. However, as the device becomes finer, wet cleaning alone may not completely remove contaminants attached to the substrate, and there is a problem in that water marks occur after cleaning.
한편, CMP를 이용한 표면 평탄화 방법은 표면 처리가 필요한 재료를 적당한 압력으로 눌러 회전시키면서 화학약품, 슬러리(slurry), 순수(D.I. Water) 등을 첨가하여 표면을 정밀하게 가공하는 것이다. 그런데 CMP 방법은 슬러리와 유해 화학약품을 사용하기 때문에 환경 오염의 원인이 되고, 화학약품의 재처리를 위해 필요한 오염 방지 설비에 막대한 비용이 필요하게 된다. 또한, CMP 처리에는 항상 세정 공정이 후속되기 때문에 공정 효율이 저하되며, 접촉 방식이기 때문에 대상 기판 표면에 물리적인 스트레스가 가해지고 심할 경우 기판을 손상시킬 우려가 있다. 이에 따라, 기판 손상을 방지하기 위해 연마율을 낮추게 되면 가공시간이 많이 소요되어 수율이 저하되게 된다. 아울러, 강도가 높은 재료의 경우에는 CMP 방식으로 기판 표면을 연마할 수 없는 문제점이 있다.On the other hand, the surface planarization method using CMP is to precisely process the surface by adding a chemical, slurry, pure water (D.I. Water) while pressing and rotating the material that needs to be surface-treated at an appropriate pressure. However, because the CMP method uses slurries and hazardous chemicals, it causes environmental pollution, and enormous costs are required for the pollution prevention equipment required for the reprocessing of chemicals. In addition, since the CMP treatment is always followed by a cleaning process, the process efficiency is lowered, and because of the contact method, physical stress is applied to the surface of the target substrate, and there is a risk of damaging the substrate if severe. Accordingly, when the polishing rate is lowered in order to prevent damage to the substrate, the processing time is increased and the yield is lowered. In addition, in the case of a material having high strength, there is a problem in that the surface of the substrate cannot be polished by the CMP method.
습식 세정 및 CMP 방식의 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 현재에는 레이저 빔을 이용한 표면 처리 방법이 연구되고 있다. 레이저는 순간적으로 강한 에너지를 가진 빛을 발산할 수 있기 때문에 경질 표면에 조사하여 기계적으로 연마하기 어려운 부분이나 습식으로 세정되지 않는 표면의 전체 또는 부분을 빠르게 제거할 수 있는 장점이 있다.In order to solve such problems as wet cleaning and CMP abnormalities, a surface treatment method using a laser beam is currently being studied. Since the laser can emit light with a strong energy instantaneously, it has the advantage of quickly removing all or a portion of the surface that is hard to be mechanically polished or wetted by irradiating a hard surface.
현재 사용중인 레이저를 이용한 표면 처리 장비는 레이저 소스에서 발진되는 단일 빔을 이용하고 있다. 일반적으로 레이저 빔은 0.5∼2㎜의 빔 폭과 50∼200㎜의 빔 길이를 갖는 라인 빔 형태로 가공하여 한 번의 스캔으로 기판의 표면처리를할 수 있도록 하여 사용한다.Current laser surface treatment equipment uses a single beam oscillating from a laser source. In general, the laser beam is processed in the form of a line beam having a beam width of 0.5 to 2 mm and a beam length of 50 to 200 mm, so that the surface treatment of the substrate can be performed in one scan.
도 3을 참조하면, 패턴(52)이 형성된 반도체 기판(50)을 세정하는 경우 단일 레이저 빔을 사용하여 홀(hole)이나 그루부(groove)의 측면 이물질을 제거할 때에는 조사되는 빔의 각도를 조절하여 세정 효과를 높이게 되는데, 이 경우 빔이 직접적으로 조사되지 않은 부분(A)의 세정을 위하여 기판을 회전하여 한 번 더 스캐닝을 해야 하므로 세정 공정에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.Referring to FIG. 3, when cleaning the semiconductor substrate 50 on which the pattern 52 is formed, the angle of the beam to be irradiated is removed when a foreign matter on the side of the hole or the groove is removed by using a single laser beam. The cleaning effect is adjusted to increase the cleaning effect. In this case, the cleaning process requires a lot of time because the substrate needs to be scanned one more time by rotating the substrate to clean the portion A not directly irradiated with the beam.
한편, 엑시머(excimer) 레이저를 이용한 초미세 가공 기술은 반도체, 통신, 광학, 전자부품, 초소형 정밀 기계 등의 분야에서 미소 부품 가공, 제조상 미세 가공이 필요한 공정 소재 개발에 필요한 재료 증착 또는 증발 등에 응용되고 있으며 점차 그 응용 분야가 확대되어 가고 있는 추세이다.On the other hand, the ultra-fine processing technology using excimer laser is applied to the material deposition or evaporation required for the processing of micro parts processing and the development of process materials requiring fine processing in manufacturing in the fields of semiconductor, communication, optics, electronic parts, and micro precision machinery. The application area is gradually expanding.
이 엑시머 레이저를 이용한 초미세 가공 기술은 기존의 레이저 가공이 집속 빔에 의한 열적인 가공에 기초한 반면, 자외선 영역의 엑시머 레이저 가공은 재료에 대해 열적인 영향과 더불어 광적인 반응에 의해 비접촉식으로 극소량의 물질을 미세하게 증발시키기 때문에 소재의 종류에 따라 조사되어지는 UV 레이저의 에너지를 제어하면 펄스당 수 Å ∼sub㎛의 정밀도로 가공 깊이를 제어할 수 있어 가공면의 표면 품위나 정밀도 향상에 유용한 것으로 알려져 있다. 더욱이 엑시머 레이저 빔은 레이저 빔의 흡수에 따른 온도 상승과 제거하고자 하는 조직의 분자 결합을 직접 파괴시켜 조직을 제거하기 때문에 처리 대상물에 가해지는 손상(damage)을 최소화하는 데에도 효과적이다.The ultra-fine processing technology using this excimer laser is based on the conventional laser processing by thermal processing by focused beam, while the excimer laser processing in the ultraviolet region is a non-contact, extremely small amount of material due to the thermal reaction to the material and the optical reaction. It is known that it is useful for improving the surface quality and precision of the processed surface by controlling the energy of the UV laser irradiated according to the type of material so that the processing depth can be controlled with the accuracy of several micrometers to sub㎛ per pulse. have. Moreover, the excimer laser beam is effective in minimizing damage to the object to be treated because the excimer laser beam removes the tissue by directly destroying the molecular bonds of the tissue to be removed and the temperature rise due to the absorption of the laser beam.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체 및 광학 소자의 표면 처리시 광원으로부터 방사되는 빔을 두 개 이상의 빔으로 분할하여 조사함으로써 소자의 표면 가공을 정밀하게 제어하며, 표면처리에 소요되는 시간을 단축시키는 데 그 기술적 과제가 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the surface treatment of the semiconductor and the optical device is divided into two or more beams irradiated from the light source during the surface treatment to precisely control the surface processing of the device, The technical challenge is to reduce the time.
본 발명의 다른 기술적 과제는 표면 처리 장비의 에너지 손실을 방지하고 장비의 효율을 향상시키는 데 있다.Another technical problem of the present invention is to prevent energy loss of the surface treatment equipment and improve the efficiency of the equipment.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 빔 분할 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure of a laser beam splitting apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 빔 분할 장치로부터 출력된 레이저 빔을 이용한 기판의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a surface treatment method of a substrate using a laser beam output from the laser beam splitting apparatus according to the present invention.
도 3은 단일 레이저 빔을 이용한 기판의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a surface treatment method of a substrate using a single laser beam.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 레이저 광원20 : 빔 전달부10: laser light source 20: beam transmission unit
30 : 빔 검출부40 : 빔 분할부30 beam detector 40 beam splitter
50 : 기판52 : 패턴50: substrate 52: pattern
60 : 제어부70 : 제1 빔 성형부60 control unit 70 first beam forming unit
80 : 제2 빔 성형부90 : 스테이지80 second beam forming unit 90 stage
100 : 챔버102 : 셔터100 chamber 102 shutter
104 : 제1 미러106 : 구형 렌즈104: first mirror 106: spherical lens
108 : 제 2미러110 : 제1 빔 분할기108: second mirror 110: first beam splitter
112 : 에너지 검출기114 : 제2 빔 분할기112 energy detector 114 second beam splitter
116 : 제1 실린더형 렌즈118 : 제3 미러116: first cylindrical lens 118: third mirror
120 : 제1 어퍼쳐122 : 제4 미러120: first aperture 122: fourth mirror
124 : 제2 실린더형 렌즈126 : 제2 어퍼쳐124: second cylindrical lens 126: second aperture
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 반도체 및 광학 소자의 표면처리에 이용되는 레이저 빔을 분할하는 장치로서, 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 빔을 집광하여 전달하기 위한 빔 전달부, 빔 전달부를 통해 입사된 레이저 빔의 에너지 강도를 측정하기 위한 빔 검출부, 빔 검출부로부터 출력된 단일 빔을 적어도 두 개 이상의 빔으로 분할하기 위한 빔 분할부 및 빔 검출부의 기준 에너지 레벨 및 빔 분할부에서 출사되는 빔의 각도를 조절하기 위한 제어부를 포함한다.The present invention for achieving the above-described technical problem is a device for dividing a laser beam used for surface treatment of semiconductor and optical elements, the beam transmission unit for condensing and transmitting the laser beam emitted from the laser light source, through the beam transmission unit A beam detector for measuring the energy intensity of the incident laser beam, a beam splitter for splitting a single beam output from the beam detector into at least two beams, a reference energy level of the beam detector, and a beam output from the beam splitter It includes a control unit for adjusting the angle.
여기에서, 빔 분할부는 빔 검출부로부터 입사된 빔을 분할하기 위한 빔 분할기, 빔 분할기로부터 출사된 제1 빔을 성형하기 위한 제1 빔 성형부, 제1 빔 성형부로부터 출사된 빔을 필터링하기 위한 제1 어퍼쳐, 빔 분할기로부터 출사된 제2 빔을 성형하기 위한 제2 빔 성형부 및 제2 빔 성형부로부터 출사된 빔을 필터링하기 위한 제2 어퍼쳐를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 레이저 광원은 엑시머 레이저를 사용하고, 제1 및 제2 빔 성형부는 실린더형 렌즈 및 광학 미러로 구성한다.Here, the beam splitter may include a beam splitter for splitting the beam incident from the beam detector, a first beam former for shaping the first beam emitted from the beam splitter, and a filter for filtering the beam emitted from the first beam former. A first aperture, a second beam former for shaping the second beam emitted from the beam splitter, and a second aperture for filtering the beam emitted from the second beam former. In a preferred embodiment of the present invention, the laser light source uses an excimer laser, and the first and second beam shaping parts consist of a cylindrical lens and an optical mirror.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 챔버 내의 스테이지 상에 설치된 대상물의 표면처리를 위한 방법으로서, 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 빔을 집광하는 단계, 상기 집광된 레이저 빔의 에너지 강도를 측정하여 소정의 에너지로 조정하는 단계, 상기 레이저 빔을 적어도 두 개 이상의 빔으로 분할하는 단계, 상기 분할된 레이저 빔이 상기 조사 대상물에 대해 입사되는 입사각을 조정하는 단계, 상기 스테이지 상에 설치된 조사 대상물에 상기 분할된 레이저 빔 각각을 조사하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention for achieving the above object is a method for surface treatment of the object installed on the stage in the chamber, condensing a laser beam emitted from a laser light source, by measuring the energy intensity of the focused laser beam Adjusting to a predetermined energy, dividing the laser beam into at least two beams, adjusting an angle of incidence of the split laser beam incident on the irradiated object, and subjecting the irradiated object installed on the stage to the Irradiating each of the divided laser beams.
여기에서, 기판은 스테이지에 대해 수직 또는 수평으로 설치하며, 기판을 수직으로 설치하는 경우 분할된 레이저 빔이 기판의 앞면 및 뒷면에 각기 조사되도록 하면 기판 양면에 대한 표면처리를 동시에 진행할 수 있다.Here, the substrate is installed vertically or horizontally with respect to the stage, and when the substrate is installed vertically, if the divided laser beams are irradiated to the front and rear surfaces of the substrate, surface treatment may be simultaneously performed on both sides of the substrate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 빔 분할 장치의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 레이저 빔을 두 개로 분할하는 경우를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 레이저 소스로는 엑시머 레이저를 이용하며, CO2레이저, Nd:YAG 레이저 등을 이용하는 것도 가능하다.1 is a view for explaining the structure of a laser beam splitting apparatus according to the present invention, which shows a case of splitting a laser beam into two. In a preferred embodiment of the present invention, an excimer laser is used as the laser source, and a CO 2 laser, an Nd: YAG laser, or the like may be used.
도시된 것과 같이, 본 발명의 빔 분할 장치는 레이저 광원(10)으로부터 출사되는 레이저 빔이 빔 전달부(20)를 통해 입사되면 레이저 빔의 에너지 강도를 측정하여 적합한 강도의 에너지를 갖는 빔을 출력하기 위한 빔 검출부(30), 빔검출부(30)로부터 출력된 단일 빔을 적어도 두 개 이상의 빔으로 분할하기 위한 빔 분할부(40)로 구성된다. 장치의 세팅 과정 등 빔의 조사가 불필요할 때 레이저 빔이 장치 내로 주사되는 것을 방지하기 위하여 레이저 광원(10)과 빔 전달부(20) 사이에는 셔터(102)를 설치하며, 빔 분할부(30)를 통해 다수로 분할된 레이저 빔은 표면 처리를 위한 챔버(100) 내의 스테이지(90) 상에 설치된 대상 기판(50)에 주사된다.As shown, the beam splitting apparatus of the present invention measures the energy intensity of the laser beam when the laser beam emitted from the laser light source 10 is incident through the beam transmitting unit 20, and outputs a beam having an appropriate intensity of energy. The beam detector 30 and the beam splitter 40 for splitting a single beam output from the beam detector 30 into at least two beams. The shutter 102 is installed between the laser light source 10 and the beam delivery unit 20 to prevent the laser beam from being scanned into the device when the irradiation of the beam is unnecessary, such as a setting process of the device, and the beam splitter 30 The laser beam, which is divided into a plurality, is scanned on the target substrate 50 installed on the stage 90 in the chamber 100 for surface treatment.
제어부(60)는 셔터(102)를 온/오프하고 처리 대상 기판(50)의 특성에 따른 빔 검출부(30)의 에너지 레벨 및 대상 기판(50)으로 입사되는 빔의 각도를 조절하는 등 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 처리 대상 기판(50)은 실리콘 웨이퍼, 광학 미러, 렌즈 등 반도체 및 광학 관련 제품이나 재료가 될 수 있다.The controller 60 turns on / off the shutter 102 and adjusts the energy level of the beam detector 30 and the angle of the beam incident on the target substrate 50 according to the characteristics of the substrate 50 to be processed. Control overall operation. The substrate 50 to be processed may be a semiconductor or optical-related product or material such as a silicon wafer, an optical mirror, a lens, or the like.
빔 분할 장치의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 레이저 광원(10)으로부터 출사된 빔은 셔터(102)를 통과한 후 제1 미러(104), 구형 렌즈(106) 및 제2 미러(108)로 구성되는 빔 전달부(20)를 경유하여 빔 분할부(30)로 입사된다. 제1 및 제2 미러(104, 108)는 입사되는 빔을 소정의 각도로 굴절되도록 반사시키는 역할을 하며, 구형 렌즈(106)는 집광 효과를 갖는다.The operation of the beam splitting apparatus will be described in more detail as follows. The beam emitted from the laser light source 10 passes through the shutter 102 and then passes through the beam transmitting part 20 composed of the first mirror 104, the spherical lens 106, and the second mirror 108. It enters into the division part 30. The first and second mirrors 104 and 108 reflect the incident beam so as to be refracted at a predetermined angle, and the spherical lens 106 has a light collecting effect.
제1 빔 분할기(110)는 입사된 단일 빔을 둘로 나누어, 그 중 하나를 에너지 검출기(112)로 전송한다. 에너지 검출기(112)는 제1 빔 분할기(110)로부터 입사되는 레이저 빔의 에너지를 센싱하며, 제어부(60)는 센싱된 레이저 빔의 에너지가 표면 처리하고자 하는 기판의 특성에 적합한 에너지 레벨인지 확인한다. 만약 에너지 레벨이 적합하지 않을 경우, 제어부(60)는 셔터(102)를 구동하여 레이저 빔이장치 내로 입사되는 것을 차단하여, 에너지 검출기(112)의 센싱 결과에 따라 레이저 광원(10)으로부터 출사되는 레이저 빔의 에너지가 재조절되도록 한다. 반면, 입사된 빔의 에너지 레벨이 적합한 경우에는 제1 빔 분할기(110)에서 분할된 나머지 하나의 빔이 빔 분할부(40)로 입사되게 된다.The first beam splitter 110 divides the incident single beam into two and transmits one of them to the energy detector 112. The energy detector 112 senses the energy of the laser beam incident from the first beam splitter 110, and the controller 60 determines whether the energy of the sensed laser beam is an energy level suitable for the characteristics of the substrate to be surface treated. . If the energy level is not appropriate, the controller 60 drives the shutter 102 to block the laser beam from entering the apparatus, and is emitted from the laser light source 10 according to the sensing result of the energy detector 112. Allow the energy of the laser beam to be reconditioned. On the other hand, when the energy level of the incident beam is appropriate, the other beam split by the first beam splitter 110 is incident to the beam splitter 40.
빔 분할부(40)로 입사된 빔은 제2 빔 분할기(114)에서 다시 분할되며, 분할된 제1 레이저 빔(B1)은 제1 빔 성형부(70)로 입사된다. 제1 빔 성형부(70)로 입사된 제1 빔(B1)은 제1 실린더형 렌즈(116)에서 라인 형태로 변형되고, 제3 미러(118)에서 굴절된 후 제1 어퍼쳐(120)로 입사된다. 제1 어퍼쳐(120)는 라인 형태로 입사되는 레이저 빔의 강도가 낮은 부위를 필터링하는 역할을 하며, 제1 어퍼쳐(120)에서 필터링된 레이저 빔은 소정의 각도(θ1)를 갖고 처리 대상 기판(50)으로 입사되게 된다.The beam incident to the beam splitter 40 is split again in the second beam splitter 114, and the split first laser beam B1 is incident to the first beam shaping unit 70. The first beam B1 incident on the first beam shaping unit 70 is deformed in a line shape in the first cylindrical lens 116, is refracted in the third mirror 118, and then the first aperture 120. Incident. The first aperture 120 serves to filter a portion having a low intensity of the laser beam incident in a line shape, and the laser beam filtered by the first aperture 120 has a predetermined angle θ 1 and is processed. Incident on the target substrate 50.
한편, 제2 빔분할기(114)로부터 출사되는 나머지 하나의 레이저 빔(B2)은 제2 빔 성형부(80)로 입사된다. 제2 빔 성형부(80)로 입사된 제2 빔(B2)은 제4 미러(122)에서 굴절되고 제2 실린더형 렌즈(124)에서 라인 형태로 변형된 후 제2 어퍼쳐(126)로 입사된다. 제2 빔(B2)은 제2 어퍼쳐(126)에서 강도가 낮은 부분이 필터링된 후 소정의 각도(θ2)를 갖고 처리 대상 기판(50)으로 입사되게 된다. 제1 빔(B1)과 제2 빔(B2)은 서로 대칭되는 각도를 갖도록 조절하는 것이 바람직하지만, 대상 기판(50)의 패턴 형성 상태 및 특성에 따라 적절한 각도를 가질 수 있다.Meanwhile, the other laser beam B2 emitted from the second beam splitter 114 is incident to the second beam shaping unit 80. The second beam B2 incident on the second beam shaping unit 80 is refracted by the fourth mirror 122 and deformed into a line shape by the second cylindrical lens 124 to the second aperture 126. Incident. The second beam B2 is incident on the substrate 50 to be processed at a predetermined angle θ 2 after the low intensity portion of the second aperture 126 is filtered. Although the first beam B1 and the second beam B2 are preferably adjusted to have angles symmetrical with each other, the first beam B1 and the second beam B2 may have an appropriate angle according to the pattern formation state and characteristics of the target substrate 50.
필요에 따라, 빔 분할부(40)의 제2 빔분할기(114) 후단에 빔 분할기 및 빔성형부를 추가하면 원하는 수로 레이저 빔을 분할할 수 있다.If necessary, by adding a beam splitter and a beam molding unit to the rear end of the second beam splitter 114 of the beam splitter 40, the laser beam may be split into a desired number.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 빔 분할 장치로부터 출력된 레이저 빔을 이용한 기판의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a surface treatment method of a substrate using a laser beam output from the laser beam splitting apparatus according to the present invention.
패턴(52)이 형성된 반도체 기판(50)을 세정하는 경우, 본 발명의 빔 분할 장치에 의해 단일 레이저 빔을 적어도 두 개 이상으로 분할하고 분할된 다수의 빔을 처리 대상 기판(50)에 입사시킨다. 이와 같이 하면 도시된 것과 같이 홀(hole)이나 그루부(groove)의 양측면에 레이저 빔을 동시에 주사할 수 있기 때문에 표면처리 공정을 위한 스캐닝 회수를 감소시킬 수 있게 된다.When cleaning the semiconductor substrate 50 having the pattern 52 formed thereon, the beam splitting apparatus of the present invention divides the single laser beam into at least two or more and injects the plurality of divided beams into the processing target substrate 50. . In this case, since the laser beam can be simultaneously scanned on both sides of the hole or the groove as shown, the number of scanning for the surface treatment process can be reduced.
한편, 소자의 초미세화에 따라 기판의 앞면뿐만 아니라 뒷면에 대한 표면처리가 요구되고 있다. 이는 기판 뒷면의 파티클에 의해 후속 공정시 기판을 평평하게 설치할 수 없고 이에 따라 공정의 정확도가 저하되기 때문이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 처리 대상 기판을 스테이지에 대해 수직으로 설치하고 레이저 빔이 기판의 앞뒷면에 각각 조사될 수 있도록 입사 각도를 제어하면 기판의 표면처리에 소요되는 시간을 보다 더 단축시킬 수 있다. 또한, 기판을 수직으로 설치하게 되면 표면처리시 기판으로부터 떨어져 나간 파티클이 중력 효과에 의해 아래로 떨어지게 되므로 기판에 재부착되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, due to the ultra miniaturization of the device, surface treatment for not only the front surface of the substrate but also the back surface is required. This is because the particles on the back of the substrate cannot be installed flat during the subsequent process, and thus the accuracy of the process is lowered. In a preferred embodiment of the present invention, by installing the substrate to be processed perpendicular to the stage and controlling the angle of incidence so that the laser beam can be irradiated to the front and back sides of the substrate, the time required for surface treatment of the substrate can be further shortened. Can be. In addition, when the substrate is installed vertically, particles dropped from the substrate during the surface treatment fall down due to the gravity effect, thereby preventing reattachment to the substrate.
실제로, 반도체 웨이퍼의 경우 2㎛×2㎛당 1∼2Å의 RMS 표면 거칠기를 갖는데, 본 발명의 레이저 빔 분할 장치를 이용하여 표면처리를 실시한 경우 RMS 표면 거칠기가 0.7Å 정도로 제어되는 결과를 얻을 수 있었다.In practice, semiconductor wafers have an RMS surface roughness of 1 to 2 dB per 2 μm × 2 μm. When surface treatment is performed using the laser beam splitting apparatus of the present invention, it is possible to obtain an RMS surface roughness of about 0.7 μs. there was.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
상술한 본 발명은 반도체 및 광학 소자의 표면처리에 사용되는 단일 레이저 빔을 적어도 둘 이상으로 분할함으로써 세정, 표면 평탄화를 비롯한 표면처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있고 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.The present invention described above can improve the efficiency of the surface treatment process, including cleaning and surface planarization, by dividing a single laser beam used for the surface treatment of semiconductor and optical elements into at least two, and can shorten the time required for the process. have.
또한, 레이저 세정은 현재 이용되는 습식 세정과 달리 유해한 화학약품, 순수, 슬러리 등을 사용하지 않기 때문에 환경친화적인 기술이며, CMP 기술과 달리 비접촉식 방식이기 때문에 기판 표면에 가해지는 물리적인 스트레스와 결함을 최소화시킬 수 있다.In addition, laser cleaning is environmentally friendly because it does not use harmful chemicals, pure water, slurries, etc. unlike current wet cleaning, and unlike CMP technology, laser cleaning is a non-contact method, which prevents physical stress and defects on the surface of the substrate. It can be minimized.
한편, 기판을 스테이지에 대해 수직으로 설치하고 분할된 레이저 빔을 기판의 앞면 및 뒷면에 각각 조사하면 기판의 양면 세정을 동시에 진행할 수 있고, 파티클의 재부착을 방지할 수 있어 표면처리 효과를 더욱 높일 수 있다.On the other hand, if the substrate is installed perpendicular to the stage and the divided laser beams are irradiated to the front and the back of the substrate, respectively, both sides of the substrate can be cleaned at the same time, and particles can be prevented from reattaching, thereby further improving the surface treatment effect. Can be.
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