JPH1126411A

JPH1126411A - 洗浄装置

Info

Publication number: JPH1126411A
Application number: JP9173452A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Kamitaka; 典明神高; Hiroyuki Kondo; 洋行近藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄対象物にダメージを与えたり、付着物が
洗浄対象物に融着するおそれや、洗浄対象の薄膜が光圧
により破壊されるおそれがなく、凹凸がある洗浄対象物
（例えば、レチクルやウェハ等）表面の異物除去を十分
に行うことができる洗浄装置を提供すること。【解決手段】洗浄対象物210 の表面に付着した異物21
1 を除去することにより洗浄を行う洗浄装置において、
前記表面に向けてパルス光201,202 を照射するパルス光
照射機構220,221,222,223,224 を備え、該パルス光照射
機構は、パルス光201 照射により前記異物211の付着力
を低減させる第１照射機構と、該第１照射機構のパルス
光照射により付着力が低減した異物を、別のパルス光20
2 照射により、前記洗浄対象物の表面から除去する第２
照射機構とを有することを特徴とする洗浄装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体露光
プロセスにおけるウエハ表面やレチクル表面等の物体表
面の洗浄を行う洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リソグラフィによりシリコンウエハ上に
回路パターン等の微細な加工を施す場合、レチクルやウ
ェハの表面に付着した微粒子などのゴミ（異物）は加工
の大きな妨げとなり、製品の歩留まり低下させる。この
際に許容されるゴミの粒径は回路パターンの数分の一ま
たは十分の一程度であり、そのため、それらの洗浄は重
要な技術となっている。

【０００３】レチクルやウェハの洗浄法としては、ホコ
リを生じない布などで拭き取る方法、液体に浸した状態
で超音波振動を与える方法などがあるが、現在、もっと
も一般的な洗浄方法は、洗浄対象物を塩酸、硫酸、フッ
酸、過酸化水素水、水酸化アンモニウムなどの混合溶液
に浸して汚れを除去するものである。この他、パルスレ
ーザー光の照射を利用する洗浄方法として、パルスレー
ザー光の照射により、洗浄対象物の表面に付着した微粒
子に振動を誘起し、付着力を低下させて除去する方法
や、水または水蒸気を表面に吹き付けて水の薄い膜（液
膜）を形成したところにレーザー光を照射して、水を瞬
間的に蒸発させると同時に微粒子もはぎ取ってしまう方
法も提案されている。

【０００４】この場合、表面に形成された液膜を透過
し、下地の洗浄対象物に強く吸収される波長の光が効果
的であると言われている。それは、かかる波長のパルス
光により洗浄対象物の極表面が加熱され、その熱によっ
て洗浄対象物と液膜との境界付近における水が蒸発し
て、効率よく付着物が除去されるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウェハ上に形成される
パターン最小線幅の微細化により、許容される付着ゴミ
の最大径も小さくなっている。一般に、径の小さな粒子
ほど多く存在しており、質量に対して付着力が大きくな
るので、ウェハから取り去るのが困難であり、問題点と
なっている。

【０００６】また、洗浄液にウエハ等の洗浄対象物（物
体）を浸す場合には、洗浄液が含む汚れの付着、一度除
去された汚れの再付着、物体表面に凹凸がある場合に
は、洗浄されにくい部分が発生しやすい、などの問題点
がある。また、パルスレーザー光の照射により、洗浄対
象物（物体）から付着物を効果的に除去するためには、
ある程度の照射強度が必要である。そのため、パルス光
照射により、物体表面へダメージを与えたり、付着物が
物体表面に融着するおそれがあり、また洗浄対象物が薄
膜の場合には、光圧により薄膜が破壊されるおそれがあ
る。

【０００７】即ち、パルスレーザー光の照射により、洗
浄対象物（物体）から付着物を除去する場合には、前記
おそれを解消するために、高強度のパルス光を照射でき
ないので、付着物を効果的に除去することができないと
いう問題点があった。本発明は以上のような問題点に鑑
みてなされたものであり、洗浄対象物にダメージを与え
たり、付着物が洗浄対象物に融着するおそれや、洗浄対
象の薄膜が光圧により破壊されるおそれがなく、凹凸が
ある洗浄対象物（例えば、レチクルやウェハ等）表面の
異物除去を十分に行うことができる洗浄装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「洗浄対象物の表面に付着した異物を除去することに
より洗浄を行う洗浄装置において、前記表面に向けてパ
ルス光を照射するパルス光照射機構を備え、該パルス光
照射機構は、パルス光照射により前記異物の付着力を低
減させる第１照射機構と、該第１照射機構のパルス光照
射により付着力が低減した異物を、別のパルス光照射に
より、前記洗浄対象物の表面から除去する第２照射機構
とを有することを特徴とする洗浄装置（請求項１）」を
提供する。

【０００９】また、本発明は第二に「前記第１照射機構
によるパルス光の照射強度及び／またはパルス幅と、前
記第２照射機構によるパルス光の照射強度及び／または
パルス幅とがそれぞれ独立に可変であることを特徴とす
る請求項１記載の洗浄装置（請求項２）」を提供する。
また、本発明は第三に「前記第１照射機構からのパルス
光の洗浄対象物表面への入射角度と、前記第２照射機構
からのパルス光の洗浄対象物表面への入射角度とがそれ
ぞれ独立に可変であることを特徴とする請求項１または
２記載の洗浄装置（請求項３）」を提供する。

【００１０】また、本発明は第四に、「前記第１照射機
構からのパルス光の洗浄対象物表面への入射角度と、前
記第２照射機構からのパルス光の洗浄対象物表面への入
射角度とが異なることを特徴とする請求項３記載の洗浄
装置（請求項４）」を提供する。また、本発明は第五に
「前記第１照射機構によるパルス光照射と前記第２照射
機構によるパルス光照射との時間間隔が可変であること
を特徴とする請求項１〜４記載の洗浄装置（請求項
５）」を提供する。

【００１１】また、本発明は第六に「前記時間間隔が１
ミリ秒以下であることを特徴とする請求項５記載の洗浄
装置（請求項６）」を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明（請求項１〜６）にかかる
洗浄装置は、洗浄対象物の表面に向けてパルス光を照射
するパルス光照射機構（第１照射機構及び第２照射機
構）を備え、第１照射機構は、パルス光照射により洗浄
対象物表面に付着した異物（例えば、微粒子）の付着力
を低減させ、第２照射機構は、付着力が低減した異物を
別のパルス光照射により、洗浄対象物表面から除去する
ことで洗浄を行う。

【００１３】即ち、本発明（請求項１〜６）にかかる洗
浄装置においては、異物の付着力を低減させるためのパ
ルス光照射と、付着力が低減した異物を洗浄対象物表面
から除去するためのパルス光照射とに、少なくとも２回
に分けてパルス光照射を行っているので、分けて行わな
い場合よりもパルス光の照射強度をかなり低減させて
も、異物を効果的に除去することができる。

【００１４】また、本発明（請求項１〜６）にかかる洗
浄装置は、洗浄対象物の表面に付着した異物を、前記少
なくとも２回に分けたパルス光照射により除去すること
で洗浄を行うので、凹凸がある洗浄対象物（例えば、レ
チクルやウェハ等）表面の異物除去を十分に行うことが
できる。そのため、本発明（請求項１〜６）にかかる洗
浄装置によれば、洗浄対象物にダメージを与えたり、付
着物が洗浄対象物に融着するおそれや、洗浄対象の薄膜
が光圧により破壊されるおそれがなく、しかも凹凸があ
る洗浄対象物（例えば、レチクルやウェハ等）表面の異
物を十分に除去できるという効果を奏する。

【００１５】本発明にかかる、第１照射機構によるパル
ス光の照射強度及び／またはパルス幅と、第２照射機構
によるパルス光の照射強度及び／またはパルス幅とは、
それぞれ独立に可変であることが好ましい（請求項
２）。かかる構成にすることにより、洗浄対象物や異物
の種類に応じてパルス光照射強度及び／またはパルス幅
の設定を、第１照射機構と第２照射機構のそれぞれにつ
いて、より適切化（または最適化）することができる。

【００１６】本発明にかかる、第１照射機構からのパル
ス光の洗浄対象物表面への入射角度と、第２照射機構か
らのパルス光の洗浄対象物表面への入射角度とは、それ
ぞれ独立に可変であることが好ましい（請求項３）。か
かる構成にすることにより、洗浄対象物や異物の種類に
応じて前記入射角度の設定を、第１照射機構と第２照射
機構のそれぞれについて、より適切化（または最適化）
することができる。

【００１７】本発明にかかる、第１照射機構からのパル
ス光の洗浄対象物表面への入射角度と、第２照射機構か
らのパルス光の洗浄対象物表面への入射角度とは、異な
ることが好ましい（請求項４）。かかる構成にすること
により、前記入射角度が等しい場合よりも小さい強度の
パルス光照射（第２照射機構）により異物を除去でき
る。

【００１８】例えば、第１照射機構からのパルス光の洗
浄対象物表面への入射を直入射または直入射により近い
入射にして、かつ第２照射機構からのパルス光の洗浄対
象物表面への入射を平行入射により近い入射にすると、
両パルス光の入射を直入射または直入射により近い入射
にしたときよりも、かなり小さい強度のパルス光照射
（第２照射機構）により異物を除去できる。

【００１９】本発明にかかる、第１照射機構によるパル
ス光照射と前記第２照射機構によるパルス光照射との時
間間隔は、可変であることが好ましい（請求項５）。か
かる構成にすることにより、洗浄対象物や異物の種類に
応じて前記時間間隔の設定をより適切化（または最適
化）することができる。かかる時間間隔が長すぎる場合
には、第１照射機構からのパルス光照射により十分に低
下した異物の付着力が照射停止により回復するので、第
２照射機構からのパルス光照射を行っても、異物の除去
を行うことができない。

【００２０】そこで、第１照射機構によるパルス光照射
と前記第２照射機構によるパルス光照射との時間間隔
は、１ミリ秒以下とすることが好ましい（請求項６）。
このように、本発明の洗浄装置を用いて行う洗浄は、洗
浄対象面に複数のパルス光を照射することで、より小さ
なエネルギーのパルスを用いて、効果的に洗浄対象面か
ら異物（例えば、微粒子）を除去しようとするものであ
る。

【００２１】ここで、図１を引用して、本発明の洗浄装
置を用いて行う微粒子（異物）除去の一例を示す。シリ
コンウエハ（洗浄対象物）１１０の表面に、除去しよう
とする微粒子（異物）１１１が付着している。第１照射
機構により、パルス光１０１は、微粒子１１１が付着し
ているウエハ表面にほぼ垂直に照射される。また、第２
照射機構により、もう一つのパルス光１０２は、パルス
光１０１より少し遅れて、表面に対して平行に近い角度
で照射される。

【００２２】ここでは、両パルス光とも波長が２４８ｎ
ｍ、パルス幅が２０ｎｓである場合を例に挙げる。付着
微粒子がセラミックスや金属である場合には、前記波長
のパルス光は微粒子とウエハに強く吸収される。よっ
て、第１パルス光１０１を照射すると、シリコンウエハ
と付着微粒子の被照射側は強い吸収により加熱され、膨
張が起こる。

【００２３】ここで、パルス幅は２０ｎｓと非常に短い
ため、前記膨張（変位）は急激に起こり、変位が伝搬す
ることにより、ウエハ表面と微粒子に振動が誘起され
る。この振動は変位は小さいものの非常に高速であり、
結果としてウエハ表面と微粒子との付着力を低下させ
る。そして、第１パルス光１０１の照射終了直後に、第
２パルス光１０２がウエハ表面に平行に近い角度で照射
されると、微粒子はパルス光から図中左側へ圧力を受け
る。微粒子は第１パルス光１０１により付着力が低下し
ているので、第２パルス光１０２の光圧により図中左側
へと除去される。

【００２４】このようにして行う異物の除去によれば、
第１パルス光の照射により付着力は低下するものの除去
には至らなかった異物でも、第２パルス光により除去す
ることができる。即ち、洗浄対象物の表面に付着した異
物の除去を、より小さいエネルギーのパルス光を照射す
ることで、確実に行うことができる。

【００２５】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。

【００２６】

【実施例】図２に、本実施例の洗浄装置の構成図を示
す。ＫｒＦエキシマレーザー２２０から出射されたパル
ス光２００は、ビームスプリッター２２１により二つの
ビーム２０１，２０２に分けられ、別々の光路を通って
ウエハ２１０上に照射される（第１照射機構、第２照射
機構）。

【００２７】なお、両パルス光ともに、ウエハ（洗浄対
象物）２１０に照射される前に、集光・拡散光学系２２
４により、照射位置での照射強度がウェハ表面に付着し
た微粒子（異物）２１１の除去に適した値となるように
調節されている。第１のパルス光２０１は、ウエハ２１
０に直入射に近い角度で照射され、付着した微粒子２１
１の付着力を低下させるとともに、一部の微粒子２１１
については除去に至らしめる。

【００２８】第２のパルス光２０２は、遅延器２２３に
よりウエハへの照射時刻を調整され、第１パルス光２０
１の照射にやや遅れて、ウエハ面に平行に近い角度で照
射される。第２パルス光２０２が照射されることによ
り、微粒子は図中下向きの力を受ける。ここで、微粒子
は第１パルス光２０１の照射により、付着力が低下して
いるため、第２パルス光２０２から受ける力により、図
中下方向へ除去される。

【００２９】ウエハ２１０は、Ｘ−Ｙステージ２３０に
載っており、ステージ２３０を走査することにより、ウ
エハ表面全面において微粒子の除去を行うことができ
る。本実施例の洗浄装置によれば、洗浄対象物にダメー
ジを与えたり、付着物が洗浄対象物に融着するおそれ
や、洗浄対象の薄膜が光圧により破壊されるおそれがな
く、しかも凹凸がある洗浄対象物（ウェハ）表面の異物
を十分に除去できる。

【００３０】本実施例では、除去された微粒子が再付着
しにくいように、ウエハを垂直に立てた状態で、パルス
レーザー光の照射をおこなっているが、除去した微粒子
をトラップする装置を周囲に配置するなど、再付着を阻
止する手段を構じる場合はこれに限るものではない。本
実施例では、除去をおこなう環境は大気圧下であること
を想定しているが、それに限定されるものではなく、加
圧下または減圧下であってもよい。

【００３１】本実施例では、波長２４８ｎｍのＫｒＦエ
キシマレーザーを使用しているが、これに限るものでは
ない。本実施例では、一つのパルス光発生器から出射さ
れたパルス光を二つに分割しているが、十分に各照射の
時刻を制御して、第１パルス光照射と第２パルス光照射
との時間間隔を可変にできるのであれば、二つのパルス
光発生器を用いてもよく、また二つのパルス光の波長が
異なっていてもよい。

【００３２】本実施例では、第１パルス光と第２パルス
光の照射方向は異なっているが、照射方向は同一であっ
ても良い。この場合も、第１パルス光の照射により付着
力が低下したところに、第２パルス光が照射されること
により微粒子は除去される。そのとき、第２パルス光が
除去にとって有効に作用するように、その照射方向は表
面に対して直入射に近い角度ではないことが望ましい。

【００３３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の洗浄装
置によれば、より小さなエネルギーのパルス光の照射に
より、付着粒子を物体表面から除去することができるの
で、洗浄対象物にダメージを与えたり、付着物が洗浄対
象物に融着するおそれや、洗浄対象の薄膜が光圧により
破壊されるおそれがなく、凹凸がある洗浄対象物（例え
ば、レチクルやウェハ等）表面の異物除去を十分に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明にかかる微粒子（異物）除去の原理を
説明する図である。

【図２】は、実施例の洗浄装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１０１，２０１第１パルス光１０２，２０２第２パルス光１１０，２１０シリコンウエハ（洗浄対象物）１１１，２１１付着微粒子（異物）２００パルス光２２０パルス光発生器２２１ビームスプリッター２２２ミラー２２３パルス遅延器２２４集光・拡散光学系２３０Ｘ−Ｙステージ
以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄対象物の表面に付着した異物を除去
することにより洗浄を行う洗浄装置において、前記表面に向けてパルス光を照射するパルス光照射機構
を備え、該パルス光照射機構は、パルス光照射により前
記異物の付着力を低減させる第１照射機構と、該第１照
射機構のパルス光照射により付着力が低減した異物を、
別のパルス光照射により、前記洗浄対象物の表面から除
去する第２照射機構とを有することを特徴とする洗浄装
置。
【請求項２】前記第１照射機構によるパルス光の照射
強度及び／またはパルス幅と、前記第２照射機構による
パルス光の照射強度及び／またはパルス幅とがそれぞれ
独立に可変であることを特徴とする請求項１記載の洗浄
装置。
【請求項３】前記第１照射機構からのパルス光の洗浄
対象物表面への入射角度と、前記第２照射機構からのパ
ルス光の洗浄対象物表面への入射角度とがそれぞれ独立
に可変であることを特徴とする請求項１または２記載の
洗浄装置。
【請求項４】前記第１照射機構からのパルス光の洗浄
対象物表面への入射角度と、前記第２照射機構からのパ
ルス光の洗浄対象物表面への入射角度とが異なることを
特徴とする請求項３記載の洗浄装置。
【請求項５】前記第１照射機構によるパルス光照射と
前記第２照射機構によるパルス光照射との時間間隔が可
変であることを特徴とする請求項１〜４記載の洗浄装
置。
【請求項６】前記時間間隔が１ミリ秒以下であること
を特徴とする請求項５記載の洗浄装置。