CZ19899A3

CZ19899A3 - Způsob a přístroj k odstranění materiálu zářením působícím v kosém úhlu dopadu

Info

Publication number: CZ19899A3
Application number: CZ99198A
Authority: CZ
Inventors: Audrey C. Engelsberg; Andrew W. Johnson; William P. Parker
Original assignee: Cauldron Limited Partnership
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-09-15
Also published as: ATE242065T1; CN1231623A; EA199900160A1; KR100476814B1; HU9903927A; EP0921871A1; HUP9903927A3; US5800625A; AU3966397A; LV12345A; NO990150D0; TW388075B; WO1998004366A1; DE69722633D1; DE69722633T2; JP2000515811A; MY113873A; NO990150L; KR20000029533A; BR9710764A

Description

(54) Název přihlášky vynálezu:

Způsob a přístroj k odstranění materiálu zářením působícím v kosém úhlu dopadu (57) Anotace:

Přístroj /10/ a způsob pro odstranění nežádoucího materiálu z povrchu podložky /12/ umožňuje proudění /18/ inertního plynu po povrchu nežádoucího materiálu podložky. Nežádoucí materiál je ozařován energetickými fotony /11/ v úhlu /8/, který je vzhledem k podložce kosý /12/. Řešení umožňuje odstranění nežádoucího materiálu, aniž by došlo ke změně fyzikálních vlastností materiálu ležícího pod odstraňovaným nežádoucím materiálem nebo vedle něho. Za určitých okolností tam, kde by kolmý dopad způsobil poškození podložky, odstranění by bylo nedostatečné nebo došlo k oběma jevům, je čištění možné při úhlu dopadu, který není kolmý.

• · · • · « » · · «

MP-1 12126/105CP1

Oblast techniky

Následující společné přihlášky a patenty souvisejí se zde uvedeným dokumentem a jejich poznatky jsou zde uvedeny v odkazech: patentová přihláška USA, číslo série 08/609,449, zařazena 1. března 1996; patentová přihláška USA, čislo série 08/472,762, zařazena 6. června 1995; patentová přihláška USA, číslo série 08/306,431, zařazena 19. záři 1994 (zde uváděna jako přihláška *431’); patentová přihláška USA, číslo série 08/335,258, zařazena 9. listopadu 1994 (zde uváděna jako přihláška 258); patentová přihláška USA, čisto série 07/865,039, zařazena 3Í. března 1992, nyní číslo patentu USA 5,531,857; patentová přihláška USA, číslo série 07/611,198, zařazena 9. listopadu 1990, nyní číslo patentu USA 5,099,557 a patentová přihláška USA, číslo série 07/216,903, zařazena 8. července 1988, nyní číslo patentu USA 5,024,968 (tyto přihlášky a patenty jsou zde souhrnně uvádény jako Engelsbergovy radiační vynálezy).

Vynález se týká odstraňováni materiálu z povrchu. Konkrétněji se vynález týká odstranění materiálu z povrchu podložky působením záření pod úhlem dopadu, který je kosý vzhledem k podložce, aniž by se tak měnily fyzikální vlastnosti materiálu, zbývajícího na podložce, ležícího pod odstraňovaným materiálem nebo vedle něho. Tento postup je výhodný v pockninkách, kdy má působeni zářeni v úhlu kolmém k povrchu podložky za následek neadekvátní odstraněni materiálu nebo poškozeni povrchu podložky ležícího pod odstraňovaným materiálem nebo vedle něho, nebo oba tyto jevy současně.

Dosavadní stav techniky

Účinné odstraněni nežádoucího materiálu z povrchu podložky je velmi závažným aspektem mnoha důležitých procesů zpracování materiálů a výroby produktů. Jak je popsáno v přihlášce 258, mezi nežádoucí materiály (které lze též považovat za • · * ·

-2kontaminanty) patři částice, nežádoucí chemické prvky ČS sloučeniny a filmy neboli vrstvy materiálu. Částice mohou být nespojité kousky hmoty od velikosti v řádu mikronů až po granule viditelné pouhým okem. Mezi nežádoucí materiály zahrnujeme veškeré druhy, prvky či sloučeniny, které jsou nežádoucí v době prováděni procesu odstraňováni. Např. hydroxylová skupina (-OH) může být v jednom ze stadii procesu žádoucím katalyzátorem reakce na povrchu, zatímco v jiném stadiu nežádoucím kontaminantem. Filmy čili vrstvy materiálu mohou být organické, jako např. tělesná mastnota z otisků prstů, barvy a epoxidy, nebo anorganické, např. oxidy v materiálu podložka nebo jiné anorganické materiály, jimž byla podložka vystavena.

Tyto nežádoucí materiály musejí být v některých případech odstraněny, aby látka mohla lépe sloužit svému zamýšlenému účelu. Např. v některých přesných vědeckých měřicích přístrojích je narušena přesnost, když se objektivy či zrcadla pokryji velmi jemnými povrchovými kontaminanty. Obdobně je tomu v polovodičích, kdy povrchové efekty, způsobené malými molekulárními kontaminanty často znehodnocuji masky či čpy. Snížením počtu molekulárních povrchových defektů v křemenné fotomasce jen o malé množství lze podstatně zvýšit produktivitu výroby polovodičových čipů. Podobně se po odstranění molekulárních povrchových kontaminantů, jako je např. uhlík či kyslík, z povrchu křemičitých plátků před dosazením obvodových vrstev na plátek či mezi dosazením vrstev podstatně zvýši kvalita výroby počítačových čipů.

Aby se na povrchu podložky vytvořily velmi malé struktury (tzv. nanostruktury), lze vrstvy materiálu podložky odstranit výběrově. Materiál (materiál podložky, vrstvy oxidu nebo jiné vrstvy materiálu) lze též výběrově odstranit v různých množstvích na povrchu podložky, čimž se měni topografie povrchu podložky (např. se vyhladl drsný povrch).

V přístrojích ke zpracováni materiálu je často potřebná úprava zjišťující odstraněni nežádoucího materiálu, aby se zabránilo znečištěni výrobků, které se v přístroji zpracovávjl. Např. podstatná část nežádoucího materiálu, který při výrobě znečišťuje křemičité plátky, vzniká ve výrobním přistrojí, např. v procesnich komorách, v nichž jsou plátky umístěny, v křemenných nádobách užívaných k přidržováni plátků při průchodu křemennými žárnicemi (a přímo v žárniclch) a v potrubí, které vede výrobní plyn do komor. Stupeň znečištěni plátku v průběhu výroby lze proto podstatně snížit periodickým čištěním tohoto přístroje.

Obecně by měl jakýkoli postup odstraňováni materiálu z podložky fungovat tak, aby neovlivnil fyzikální vlastnosti (žádoucího) materiálu, který zde zůstává. Mezi fyzikální vlastnosti, jež by měly zůstat neovlivněny, by měla obecně náležet krystalická struktura, • · • · • · · · · · • ···· · · · *

vodivost, hustota, dielektrická konstanta, hustota náboje, Hallova konstanta a difúznf koeficient pro elektrony a díry. PII konkrétních použitích polovodičů (jako jsou polovodiče oxidů kovu zkracované MOS), u tranzistorů typu FET a bipolámiho plošného tranzistoru (BJT) může mezi tyto vlastnosti patřit kapacita a plocha v typu MOS, kapacita přechodu a proud kanály v tranzistoru typu FET ve směru od kolektoru do emitoru, napěti mezi kolektorem a bázi, mezi emitorem a bázi v typu BJT, mezi kolektorem a emitorem a mezi řidiči elektrodou a emitorem v typu FET, prahový potenciál u typu MOS, stav povrchového náboje/piochy u typu MOS a zpožděni akumulace. Dáte může být nežádoucí měnit topografií (jako je např. hrubost povrchu) zbývajícího materiálu.

Jak je podrobně popsáno v přihlášce 258 a 431, bylo pro odstranění nežádoucích materiálů navrženo (a stále se používá) mnoho postupů. Patří sem mokré čištěni chemickou cestou (postup RCA), HF ředěni, ultrazvukové a superkritické kapalné čištěni, ozónové a UV čištěni, kartáčové čištěni, parni čištěni HF, laserové kapalné čištěni (včetně Allenova a Tamova procesu), taveni povrchu, žíháni, vystaveni žáru, plasmatické čistění a čištěni suchým ledem (CO₂).

Všechny tyto postupy jsou zatíženy určitými nedostatky, např. neni možno odstranit velmi malé částice, nežádoucí změnou fyzikálních vlastností spodní podložky, spotřebou velkého množství nákladných materiálů, jako např. uítračisté vody a plynů, a vznikem toxických ocfcadních produktů (např. kyselin po HF čištění). Engelsbergovy radiační vynálezy tyto problémy řeší a eliminuji nedostatky postupů dle předcházejícího stavu techniky odstraněním nežádoucího materiálu z upravovaného povrchu podložky ozářením nežádoucího materiálu energetickými fotony, jejichž prostorová a časová koncentrace postačuje k odstraněni nežádoucího materiálu, ale nepostačuje ke změně fyzikálních vlastností materiálu spodní podložky. Za určitých okolnosti jsou však Engelsbergovy radiační vynálezy při odstraňování nežádoucího materiálu neúčinné nebo způsobuji poškozeni materiálu zůstávajícího na podložce či materiálu ležícího pod odstraňovaným materiálem nebo vedle něho.

Podstata vynálezu

Vynález řeší problém předcházejícího stavu techniky a Engelsbergových radiačních vynálezů a eliminuje jejich nedostatky tím, že odstraňuje nežádoucí materiál z

-4«· · · · · · • · · · · · • ···· · ··· · ·» · • · · · · * ··«··* ··· ··· ··«··«· · · • · · · ·» · ·· · · upravovaného povrchu podložky ozářením nežádoucího materiálu v úhlu dopadu, jenž není kokný vzhledem k povrchu podložky, energetickými fotony mnícími prostorovou a časovou koncentraci (plošnou energii a výkon) dostatečnou k odstraněni nežádoucího materiálu, avšak nepostačujíc! ke změně fyzikálních vlastnosti podložky pod nim. Po povrchu materiálu bude přednostně nepřetržitě proudit plyn, odnášející s sebou odstraňovaný materiál, aby nedošlo k novému usazeni materiálu na upravovaném povrchu. V optimálním případě jde o inertní plyn vzhledem k podložce a materiálu, který má být odstraněn. Aby se na upravovaném povrchu neusazovaly prouděním plynu kontaminanty, je nejlépe zjistit lamináml režim prouděni plynu.

Zdroj zářeni (energetické fotony) poskytujíc! fotony požadované energetické hladiny může být jakéhokoli typu, který je v oboru znám, včetně laserů s pulsnlm nebo spojitým vlněním a vysokoenergetických lamp. Při některých aplikacích, např. když příslušné vazby vyžaduji současné působeni většího množství fotonů, se preferuje zdroj o vysokém výkonu, např. pufení ultrafialový laser.

Vynález je popsán jako aplikovatelný pro odstraněni řídkého zbytku po chemickém a mechanickém čištění (CMP) ze vzorovaných křemičitých plátků. Při kolmém dopadu byl řídký zbytek z plátků odstraněn, došlo však k poškozeni vzorů hliníkového obvodu. Je zajímavé, že při kosém úhlu a menši plošné energii a výkonu byla řídká směs odstraněna a nedošlo k žádnému poškozeni.

Vynález je také popsán jako aplikovatelný k odstraněni částic nitridu křemičitého z neobsazeného křemíku. Zde je při kolmém dopadu odstranění špatné a při nasměrování na podložku v kosém úhluje odstraněni účinné a nezpůsobuje škodu.

Vynález je dále popsán jako aplikovatelný na odstraněni polyuretanové pěny z vinylu. Pň daných obdobných energetických hladinách a kolmém dopadu byl materiál poškozen a odstraněni bylo špatné, avšak při kosých úhlech byla pěna odstraněna bez poškozeni.

Navic je vynález popsán jako aplikovatelný na odstraněni fotorezistentnich částic z tenké vrstvy chrómu na křemenné fotomasce. Při kosém úhlu byly částice odstraněny bez poškozeni. Oproti tomu ph kolmém dopadu bylo odstraněni částic špatné a z kfemenné fotomasky se odlupoval chrom.

-5Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je schematické zobrazeni postupu a přístroje pro odstraňování nežádoucího materiálu z podložky podle principů Engelsbergových radiačních vynálezů.

Na obr. 2 je schematické zobrazení postupu a přístroje pro odstraňováni nežádoucího materiálu z podložky na základě principů podle vynálezu.

Na obr. 3 je schematické zobrazení geometrie oblasti dopadu zářeni na podložku podle některého z přístrojů na obr. 1 - 2.

Na obr. 4A a 4B jsou schematická zobrazení umístění plynové hubice v jednom z příkladů.

Na obr. 5A a 5B je schematické zobrazeni umístění ohniskové roviny paprsku zářeni.

Příklady provedeni vynálezu

Nyni budou uvedeny podrobné odkazy na preferovaná provedení vynálezu, jejichž příklady jsou znázorněny na připojených výkresech. Ve výkresech jsou k popisu příslušných části uvedeny odpovídací vztahové značky.

1. Základní postup a přístroj k úpravě povrchu

Postup a přistroj pro odstraněni nežádoucího materiálu z upravovaného povrchu podložky beze změny fyzikálních vlastnosti podložky je schematicky znázorněn na obr. 1. Jak ukazuje obr. 1, přistroj 10 pro úpravu povrchu podložky 12, z niž má být odstraněn nežádoucí materiál, obsahuje zářivý systém 400, plynový systém 500 a systém pro relativní pohyb §00. Zářivý systém 400 obsahuje zdroj 410 záření H (skládqiciho se z energetických fotonů), jako je např. laser, a vhodný přívodní optický systém 450, který vede zářeni 11 po upravovaném povrchu podložky 12. Plynový systém 500 zahrnuje zdrq 510 plynu 18 a připojený přívodní systém 550 pro průtok plynu 18 alespoň jednou části povrchu podložky 12, na který působí zářeni H. Plyn 18 je přednostně inertní vzhledem k podložce 12 a proud! po podložce 12 tak, aby byla podložka 12 ponořena do prostředí nereagujícího plynu. Plyn 18 je přednostně chemicky inertní plyn, např. hélium, dusík nebo argon a je přiváděn v laminámfm režimu ·

-6prouděnl. Systém relativního pohybu 600 umožňuje relativní pohyb mezi části upravovaného povrchu podložky 12 a zářením 11 a volitelně i plynem 18.

Každý se stavebních prvků těchto součásti přístroje IQ (zdroj záření 410, přívodní optika 450, plynový zdroj 510, přívodní systém plynu 550 a systém relativního pohybu 600) může být totožný s prvky popsanými v přihlášce 258 a odborník je pro konstrukci přístroje podle principů vynálezu snadno zvolí. Přh/odnl optika 450 může např. zahrnovat zrcadla, čočky, optická vlákna, kolimátory, dony, zařízeni pro homogenizaci paprsku a další prvky. Přívodní systém plynu 550 může zahrnovat potrubí, komory, vedeni, ventily, filtry, měřiče průtoku a další prvky. Systém relativního pohybu 600 může být jakýkoli systém vhodný pro translační nebo rotační pohyb podložky 12 vzhledem k zářeni H a plynu 18. Může obsahovat translační stupeň pro rovinné posunutí podložky a rotační zařízeni pro otáčení podložky nebo pohyblivé složky v přívodní optice k rozkladu paprsku zářeni li na podložce. Ilustrační provedení přístroje 10 jsou podrobněji popsána níže.

Podle postupu z vynálezu jsou energetické fotony vyzařovány na upravovaný povrch podložky v prostorové a časové koncentraci (plošné energii a plošném výkonu), která postačme k odstraněni nežádoucího materiálu z upravovaného povrchu podložky a zároveň nepostačuje ke změně fyzikálních vlastnosti materiálu, který má zůstat na povrchu podložky.

Aby byl nežádoucí materiál odstraněn, musí se rozbit vazby, jřniž je připojen ke spodnímu a okolnímu materiálu na upravovaném povrchu (což může být stejný materiál, materiál podložky nebo jiný materiál). Každá taková vazba se zruší působením dostatečné energie alespoň stejné hodnoty, jako je energie vytvořeni vazby. Vazební energie (tzn. množství energie uvolněné při vytvořeni vazby) pro běžné materiály podložky jsou v níže uvedené tabulce 1a. Uvedené vazební energie se týkají vazeb mezi týmiž prvky materiálu (např. vaZba Cr - Cr) a mezi prvkem materiálu a kyslíku (např. Cr O). Vazební energie pro různé sloučeniny uhlíku jsou uvedeny níže v tabulce 1b.

Vazby se poruší, když je energie přenášená fotony, působící na vazby, větší než vazební energie. V tomto procesu rozbíjeni vazeb pravděpodobně existuji ztráty energie, a proto je potřebné asi dvojnásobné množství energie fotonů než k vytvořeni vazby. Jak je vidět v tabulce 1a a tabulce 1b, vazební energie s kyslíkem jsou v rozmezí 4,0 až 8,3 eV, zatímco vazební enercpe organických prvků (uhlík) jsou v rozmez! 3,5 až 11,2 eV. Energie fotonů musí být proto přtoližně v rozsahu od 7 do 22 eV.

·

9 9 9

-7Tabulka 1a

Prvek	Vazební energie (eV/vazba)
Se stejným prvkem	S kyslíkem (-O)
0		5,2
Cr	1,6	4,5
Si	3,4	8,3
Mo	4,2	5,8
Fe	1,0	4,1
NI	2,1	4,0
Er		8,4
Zr		8,1
Ta		8,3
W		7,0

Tabulka 1b

Prvek	Vazební energie (eV/vazba)
C	6,3
Cl	4,1
F	5,7
H	3,5
Mo	5.0
O	11,2
Si	4,7
Zr	5,8

Energie fotonu závisí na jeho vlnové délce a je dána vztahem hc

E = — Rovnice č. 1 λ

kde c je rychlost světla (3,00 x 10^a m/s), I je vlnová délka (m) a h je Planckova konstanta (4,14 x 10 ¹⁵ eV.s). Volba zdroje fotonů proto závisí na potřebné energii fotonů, a tedy i na požadované vlnové délce. V tabulce 1c jsou níže uvedeny různé lasery. Tabulka stanovuje médium laseru, tzn. je-li médiem plyn (g), kapalina (I), pevná látka (s) nebo plazma (p), vlnovou délku fotonu I (nm) a energii fotonu E_ph (eV). Pro lasery s kontinuálním vlněním je uveden také průměrný výkon (W) a pro pulsnl lasery je stanovena energie na jeden impuls E_pul5e (J), reprezentativní doba trváni řnpulsu t^. (ns) a vrcholová hodnota energie v průběhu impulsu P_peak (MW).

Po porovnáni energie fotonů pro výše uvedené lasery s požadovanými energiemi uvedenými výše pro běžné materiály podložky (berou-B se v úvahu očekávané ztráty) je zřejmé, že ve většině případů nebude k narušeni příslušné vazby postačovat energie jediného fotonu. Energii k narušeni vazby však lze pravděpodobně získat z většího

-8množstvl fotonů, narazí-li fotony do vazby během velmi krátkého časového okamžiku nebo v podstatě „současně“.

Tabulka 1c

Médium	I	Eph	Eputee	(pulse	P ave	P peak
	(nm)	(eV)	^(J) ,	(na)	(W) _H	(MW)
C (6+) (p)	18	68,242	2,00.10'³	50		4,00.10 ²
ArF exdmerový (g)	193	6,435	5,00.10 ^r	50		1,00.10^+í
KrF exdmerový (g)	248	5,008	5,00.10'¹	34		1,47.10⁺'
He-Cd (g)	442	2,810			1,00.10 ²
Ar+(S)	515	2,412			' 1,00 10^+f
Rhodamin- barvivo 6G	560	2,218			1,00.10¹
	640	1,941			1,00.10^r
He-Ne (g)	633	1,962			1,00.10 ³
Kr+ (g)	647	1,920			5,00.10¹
Rubin (s)	693	1,792	5,00.10°	50		1,00 ,10⁺²
Ti(3+):AI2O3 (s)	660	1,882			1,00.10⁺¹
	1180	1,053
Nd(3+); sklo (s)	1060	1,172	5,00.1Ď^+T	50		1,00.10⁺³‘
Nd(3+); YAG (s)	1064	1,167			1,00.10⁺¹
KF barevný střed (s)	1250	0,994			5,00.10¹
	1450	0,857			5,00.10¹
He-Ne (g)	3390	0,366			1,00.10³
FEL (LANL)	9000	0,138	1,00.1(F	50		2,00.10 ²
	40000	0,031	1,00.10³	50		2,00.10’
CO₂ (g)	10600	0,117			1,00. 10⁺²’
H₂Q(g)	118700	0,010			1,00.ÍO³
HCNlS)	336800	0,004			1,00 10³

Protože k rozbiti každé vazby je třeba určité množství energie, je celková hodnota energie (a tedy i celkový počet fotonů s danou energii) potřebná k odstraněni daného množství nežádoucího materiálu z upravovaného povrchu obecně úměrná množství vazeb v tomto množství materiálu. Fotony pravděpodobně interagují s vazbami pouze ve styčné oblasti upravovaného povrchu (tzn. v nejvyšší jedné vrstvě nebo dvou vrstvách atomů nebo molekul - monovrstvách). K odstraněni převážně spojitých vrstev materiálu Qako jsou oxidové vrstvy) se proto doporučuje pracovat s úvahu jednotkovými povrchovými plochami a tloušťkami materiálu v monovrtsvách. Pro danou povrchovou oblast je tedy pro odstraněni určité tloušťky materiálu (nebo určitého počtu monovrstev)

-9nutné účinné působení daného množství energie (počtu fotonů). Samozřejmě, že k rozbiti vazby nepřispěji všechny fotony, které narazf do upravovaného povrchu podložky. Za rozbiti vazby odpovídá patrně jen malá část fotonů. To je pravděpodobně alespoň částečně způsobeno tim, že efektivní místa (vazby nebo jejich části) pro absorpci energie fotonů jsou jen malým zlomkem plochy povrchu. Pro daný materiál však pravděpodobně existuje relativně stálý vztah mezi skutečným množstvím potřebných fotonů a teoretickým počtem na základě vazeb, které máji být narušeny. Proto se za odpovídající parametr považuje Izv. plošná energie (energie na jednotku plochy nebo počet fotonů na jednotku plochy) působící na upravovaný povrch podložky, což odpovídá tloušťce odstraňovaného nežádoucího materiálu

Jak je uvedeno výše, existuji případy, kdy příslušné vazby vyžaduji větší energii než je energie přenášená jediným fotonem emitovaným zvoleným zdrojem zářeni. Tyto vazby jsou zde označovány jako „multifotonové vazbý*. Jak je uvedeno výše, energie dvou nebo většího počtu fotonů se pravděpodobně sečtou a dodají energi potřebnou k rozbiti multifotonové vazby jen tehdy, když fotony naraz! do vazby současně. Z toho vyplývá rychlost dopadu fotonů v místě vazby, což odpovídá plošné energii (energi za časovou jednotku na jednotku plochy). Dále bylo zjištěno, že multifotonové rozbití vazby má patrně pravděpodobnostní charakter. Pro daný průměrný plošný výkon působící na plochu podložky existuje průměrná rychlost dopadu fotonů v každém daném místě vazby. Avšak skutečná rychlost dopadu fotonů by měla být kolem průměrné hodnoty rozdělena náhodně. Když má tedy foton minimální rychlost dopadu (maximální časový interval mezi fotony), v niž probíhá sčítáni energie fotonů k rozbiti multifotonové vazby, bude průměrný plošný výkon působící na danou oblast, odpovídací této minimální rychlosti, působit pFfoližně na polovinu míst vazby v této oblasti, vystavených potřebné rychlosti dopadu (nebo větší rychlosti). A naopak, i když Je průměrné plošná energie poněkud menši, než je třeba k vyvolání požadované rychlosti dopadu fotonu, očekává se, že se fotony dostanou na některá vazební místa v požadovaném intervalu.

Souhrnně řečeno, k odstraněni dané tloušťky nežádoucího materiálu z upravovaného povrchu podložky musí na nežádoucí materiál působit minimální celková plošná energie (celkový počet fotonů dané energetické hladiny na jednotku plochy). Pracuje-li se s multlfotonovými vazbami, je též nutný určitý plošný výkon, a čim větší je plošný výkon, tim roste možnost, že každé místo vazby bude vystaveno potřebné rychlosti dopadu fotonu. ΡΠ výběru vhodného zdroje energetických fotonů je pak třeba vyhodnotit potřebnou energii fotonu a pro muttifotonovou vazbu i aktuální výkon. Jak « · • ·

-10vyplyne z níže uvedených dat, k odstraněni zbytků a částic po CMP jsou proto jako fotonové zdroje preferovány pulsní UV lasery, vyznačující se nejvyššími vrcholovými hodnotami energie a velkými protonovými energiemi.

Plošnou energii a výkon, jenž může působit na upravovaný povrch podložky, však omezuje další faktor: potřeba vyhnout se změně fyzikálních vlastnosti materiálu, který zůstane na povrchu. Obecně jsou změny fyzikálních vlastnosti materiálu způsobovány vzrůstem teploty materiálu nad prahovou hodnotu. Změna teploty povrchu materiálu, způsobená působením energie zářeni, závis! na vlastnostech přenosu tepla v materiálu a plošném výkonu a energii působícího zářeni. Maximální plošný výkon a energii pro daný materiál podložky bude třeba nalézt experimentálně. Laserové techniky čištění dle předcházejícího stavu techniky, vycházející z odpařováni, vystaveni žáru nebo roztavení povrchu, poskytuji určitý návod pro nalezení plošné energie a výkonu potřebných k vyvoláni stavových změn materiálu podložky.

V Engelsbergových radiačních vynálezech byty při daném výkonu zdroje fotonů fotony přednostně směrovány kolmo k rovině části upravované podložky, aby se tak maximalizoval plošný výkon a energie působíc! na povrch. Byla uplatňována myšlenka, že jediný účinek nasměrováni fotonů do kosého úhlu spočívá v tom, že plošná energie a výkon na povrchu budou nižší o hodnotu, odpovídací funkci sinus úhlu dopadu vzhledem k rovině povrchu. Vynález však ukazuje, že jsou situace, kdy je odstranění nežádoucího materiálu při kosém úhlu kvalitnější, i přesto, že plošná energie a výkon jsou nižší, a tyto snížené hodnoty mají za následek menši pravděpodobnost poškozeni.

2. Zkušební přistroj

Zkušební přistroj je schematicky znázorněn na obr. 2. V tomto přístroji (označeném na obrázku jako 10A) je zdrojem zářeni laser 411. což je pulsni excimerový laser pracujici s KrF, prodávaný Lambda Physik jako model čislo LEXtra 200. Laser má vlnovou délku 248 nm (pro energii fotonu 5,01 eV), maximální výstupní energii na impuls 600 mJ a stálou dobu trváni impulsu 34 ns (pro maximální výkon na impuls 17,65 MW). Maximální opakovači pulsni kmitočet je 30 Hz, přičemž vniká maximální průměrný výkon v hodnotě 18 W. Paprsek zářeni má na výstupu laseru velikost 23 mm na 13 mm.

Přívodní systém zářeni 450 obsahuje v pořadí, v jakém postupuje paprsek záření ϋ po opuštěni laseru 411, destičku apertury 452. otočná zrcadla 453. 454 a 455 a cylindrickou čočku 456. Destičku apertury 452 lze použit k blokováni postranních

-11 chvostů Gaussovy křivky rozděleni fotonů vystupujících z laseru 411 tak, aby prostorové rozděleni energie paprsku zářeni 11 bylo v rovině kolmé k paprsku pflbližně jednotné. Ke stanovení vhodných rozměrů apertury se použ^e několika laserových impulsů, dopadsqicich na obraz paprsku na faxovém papíře. Měřeni délky a šířky obrazu paprsku se provádějí posuvným měřítkem s metrickým číselníkem. Otočná zrcadla 453 až 455 jsou rovinná zrcadla. Zrcadlo 455 lze nastavit do vyšší nebo nižší polohy na podstavci zrcadla 457 a otáčet jim tak, aby se nastavoval úhel dopadu (ΑΙ)Θ paprsku na povrch podložky. Nejmenši úhel dopadu použitý v příkladech byl 6° a největší činil 83,9°. Při větších úhlech by byl paprsek zářeni přívodním systémem záření 450 odrážen zpět Kolmý dopad, jak se o něm hovoř! v příkladech, se tedy týká úhlů dopadu pflbližně v hodnotě 84° vzhledem k vodorovné rovině upravovaného povrchu. Cylindrická čočka je čočka o velikosti 2x2 palce s ohniskovou vzdálenosti 200 mm, kterou prodává Acton Research v Actonu, státě Massachusetts. Cylindrickou čočku 456 lze na podstavci čočky 458 nastavovat do vyšší nebo nižší polohy k ovládáni paprsku 11 a posunovat blíže či dále od podložky k nastaveni ohniska paprsku. Cylindrickou čočku 456 lze nastavit tak, aby ohnisková rovina paprsku záření H byla umístěna nad (což je zde označováno jako “před ohniskem) nebo pod (což je zde označováno jako v ohnisku) rovinou části upravované podložky. (Účinky umístěni před ohniskem a v ohnisku jsou podrobněji rozebrány v části 4.) Zrcadlo 455 a cylindrická čočka 456 jsou drženy pětiosovými 100-milimetrovými závěsy a nastavuji se pomocí mikrometru., šířka paprsku na povrchu podložky se též nastavuje užitím mikrometru. Volitelně lze připojit prvek 459, což může být polarizátor, dělič paprsku nebo zeslabovač . Všechny optické prvky máji antireflexni vrstvu pro světlo o vlnové délce 248 nm. Přistroj lze pohybově ovládat a automatizovat pomoci počítače.

Paprsek zářeni 11 je přiváděn směrem ke stupni 610, na němž je připevněna podložka 12. Jak je vidět na obr. 3, lze stupeň 610 posunovat ve směrech X a Y (rovnoběžně s rovinou stupně, jak je na obr. 3 označeno šipkami X a Y). Paprsek zářeni H vytváří obecně pravoúhlou oblast dopadu zářeni 611 o šířce w a délce I. Oblast 611 se po povrchu podložky 12 přesouvá posunováním stupně 610.

Přívodní systém plynu 500 obsahuje Dewarovu nádobu s tekutým dusíkem (o kapacitě 4500 I) spojenou sériově s duálním regulátorem stupně, adsorbentem směsi a kyslíku (výrobek MG Industries Oxisorb, který adsorbuje do koncentrace 0,01 částic na miliardu), filtrem částic Millipore Model 304 (provádí filtraci do 0,003 mm), měřičem průtoku spojeným s Cole-Parmerovým regulátorem průtoku z nerezové oceH, druhým * · • « · • · · · 4 • ·

- 12• · filtrem částic Millipore Model 304 (provádí filtraci do 0,003 mm), části čfslo H-32561-42 kalbrovanou pro dusík a inertní plyn, druhým filtrem částic Millipore Model 304 (provádí filtraci do 0,003 mm) a s hubicí 551 tvořící zakončení sousední oblasti 611. Hubice 551 vypouští plyn 18, proték^fcí oblasti 611, a zůstává vzhledem k oblasti 611 ve stálé poloze, takže se stupeň 610 a podložka 12 vzhledem k ní pohybuji. Tento přívodní systém plynu je výhodný pro materiály, které nejsou citlivé na typické atmosférické plyny, a umožňuje zjednodušeni přístroje, je-li potřebné nebo žádoucí během úpravy izolovat podložku od atmosféry (jak je popsáno v přihlášce 258).

Ke sledováni oblasti 611 a poskytováni vizuálních dat týkajících se výsledků zpracování je nainstalována videokamera 700.

V uvedeném provedení je pil vyslání paprsku JI na povrch podložky 12 stupeň 610 nejdříve posunut podélně ve směru X, čímž na podložce 12 vystavená záření paprsku li vznikne podlouhlá pravoúhlá oblast 612. Stupeň 610 pak může být vrácen do původní polohy a opět posunut ve směru X, takže paprsek záření 12 vytvoří další •průchod oblastí 612. Po jednom nebo větším počtu průchodů může být stupeň 610 posunut bočně ve směru Y o hodnotu pfibližně rovnou délce /, a poté posunut opět ve směru X, aby tak vznikla další oblast přilehlá k předcházející oblasti 612. část povrchu 12, jež má být upravena, je tedy postupně vystavována zářeni paprsku 11 a současnému průtoku plynu J8.

Plošná energie (energie na jednotku plochy), kterou působí na jakýkoli bod na povrchu podložky 12 paprsek záření H v průběhu jednoho impulsu laseru 411, je rovna energii impulsu na povrchu děleno oblastí, na niž je tato energie rozprostřena. To lze vyjádřit následovně:

Feps = —— Rovnice 2

I. H* kde F_eps je pulsnl plošná energie působící na jednotku plochy (J/cm²), E_ps je pulsnl energie působící na povrch (J), I a w je délka a šířka oblasti 611 (mm). Pulsnl plošný výkon (F_pps) je proto možno vypočítat obdobně, přičemž tp je trváni laserového impulsu.

p - ktfs ^rpps “ —~ tp

Rovnice 3 • · • · • · « · · • · • · · · • · « • ·

-13S průchodem paprsku zářeni 11 optickými elementy a destičkou apertury jsou spojeny energetické ztráty. Proto je pulsnl laserová energe na povrchu (Ep,) menši než vydávaná pulsnl laserová energie. Laser LEXtra 200 obsahuje miniovladač s měřidlem pulsnl energie, který je vhodný pro zaznamenáváni výstupu energie laseru v průběhu experimentů. Vnitřní měřidlo však není příliš přesné. Pro přesnější měřeni energie byl testovací přistroj kalibrován tak, aby vznikl opravný prvek, aplikovatelný na hodnoty vnitřního měřidla a zajišťující přesnějši výsledky. Pulsni energie laseru působte! na povrch (E_p,) byla v místě upravovaného povrchu měřena hlavici detektoru Molecron J50 a joulemetrem JD 1000 a hodnoty naměřené energie byly porovnány s výsledky podle vnitřního měřidla pulsni energie (E^). Tak vznikl opravný faktor (Raxrection) zahrnující ztráty dané optickým zařízením i nepřesnosti měřidla.

Ep_S — Epm Rcorrection ROVniCC 4

Tento opravný faktor není konstantní. Bylo zjištěno, že se mění přibližně lineárně s výstupní hodnotou laseru. Pulsnl energie závis! na napěťovém vstupu (V|) do laseru, který lze měnit přibližně na hodnoty mezi 17 a 22 kV. Výstupní energie laseru (uváděná vnitřním měřidlem) se pro dané nastavení napětí mění v závislosti na faktorech, jako je např. úroveň přívodu laserového plynu, takže napět! nelze použit přímo k měřeni pulsnl energie. Místo toho se používá vnitřní měřidlo. Opravný faktor má pak tvar corection ““

m.Vi+b

Rovnice 5 kde m je strmost a b je úsek na ose u lineárního vztahu.

Energie pňpad^lci na impuls na upravovaném povrchu je tedy dána rovnici:

E_ps Ejm

m.Vi+b

Rovnice 6

Ve znázorněném provedeni je oblast 612 tvořena řadou nespojitých oblasti §11 (jak je na obr. 3 ilustrováno druhou oblasti 611' nakreslenou přerušovanou čarou). Vzdálenost, o niž je oblast 611' posunuta vzhledem k oblasti 611 (ΔΧ), je dána časovým intervalem mezi laserovými impulsy (což je inverzní hodnota opakovaelho kmitočtu

-14• · · · · laserového impulsu R,) a rychlosti posunu stupně 610 (rychlosti snímáni v,). Plošná energie působící na daný bod podložky je tedy dána plošnou energii na impuls (řep,) a počtem laserových knpulsů, které na bod působí (Npi). Počet Impulsů Npi je roven šířce w oblasti 611 děleno vzdálenosti ΔΧ, o niž se stupeň posune mezi impulsy. Je samozřejmé, že neni-li w celým násobkem ΔΧ, a zároveň platí, že na každý bod musí působit počet impulsů vyjádřený celým číslem, nebude na každý bod působit stejný počet impulsů. Výše popsaný vztah je však dostatečně přesný ke stanovení průměrné energie působíc! na každou oblast 612. Proto je lépe ponechat stupeň ve stejné boční pozici a aplikovat na stejné místo další oblast 612, a nikoli stupeň před započetím další oblasti 612 bočně posunovat. Na podložce tak vznikne další „průchod“. Celková působici plošná energie (F_at) je tedy rovna plošné energii působící na jeden průchod (F_epa) vynásobené počtem průchodů (N_pa). Průměrnou plošnou energii, působící na povrch podložky 12, tak lze vypočítat ze vztahu:

Fepa “

Ftfs. Ri. w vs

Rovnice 7

Tabulka 2b

Parametr	Popis	Jednotky
^pm	Pulsnt energie (měřená)	mJ
Fps	Pulsni energie (skutečná na povrchu)	mJ
F«ps	Plošná energie na impuls (na povrchu)	J/cm²
Ppps	Plošný výkon na impuls (na povrchu)	MW/cm²
Fepa	Průměrná plošná energie na průchod	J/cm²
F„	Celková plošná energie (na celkový počet průchodů)	J/cm²
!	Délka oblasti 611	mm
Npi	Účinný počet impulsů zasahujících bod	-
Npa	Počet průchodů	-
Ro	Rychlost přívodu plynu	ml/s
Ri	Opakovači rychlost laseru	s’
V_s	Rychlost snímáni laseru	mm/s
v,	Napětí laseru	kV
w	Šířka oblasti 611	mm
Al	Úhel dopadu zářeni	d

• · • ·

I · · » · · • · · • · · « • · • ·

-15Celková plošná energie, působící na daný bod, se získá vynásobením plošné energie na průchod (Fepa) počtem průchodů:

F_et = F_epa. ηρ. Rovnice 8

Pro experimentální data uvedená níže jsou parametry testu znázorněny v tabulce 2b.

3. Příklady odstraňováni materiálu užitím různých úhlů dopadu

V následujících příkladech je předvedena aplikace základního postupu úpravy a přístroje, jež jsou popsány výše, na nežádoucí materiály. V každém přikladu byla na jednom nebo větším počtu vzorků /oxidovaného materiálu podložky provedena série jednotlivých kol, v nichž probíhala úprava. V každém kole se pracovalo s jednou oblastí 612 na upravovaném povrchu s jedním nebo větším počtem průchodů v oblasti. Neni-li uvedeno jinak, byly vzorky upravovány na rovinném povrchu.

Při těchto testech bylo cílem odstranit všechny nežádoucí materiály v co nejmenšlm počtu průchodů (přednostně pomocí jediného průchodu) co nejvyšší možnou rychlosti stupně bez poškozeni upravovaného povrchu. To odpovídá maxvnálni rychlosti zpracováni pro komerční účely, tzn. aby podložka byla upravena v nekratší možné době. Jak je rozebíráno výše, je klíčovým faktorem procesu patrně plošná energie na impuls (F_eps), s nl přímo související (při stálém trváni impulsu 34 ns) plošný výkon na impuls (Fpp_S) a celková plošná energie (F_et). Tyto faktory se v procesu měnily nastavováním hodnoty pulsnl energie (E_ps), opakovacfho kmitočtu laserového impulsu (Ri), rychlosti stupně (V₅) a šířky oblasti dopadu (w). Navíc se měnil úhel dopadu (Al) zářeni na upravovaný povrch.

a) Zbytek řídké směsi po chemickém mechanickém čištěni (CMP)

V tomto příkladu byl ze vzorovaného křemičitého plátku odstraňován zbytek řídké směsi po chemickém mechanickém čištěni (CMP). CMP se používá v polovodičovém průmyslu k planarizaci povrchů na částech mikroprocesoru a paměti a je jedním z nejzávažnějšlch kontaminantů, které se musí odstraňovat z povrchu křemičitého plátku. V současné době se v průmyslu používal oboustranné kartáčové

-16čističe, voda, zásadité látky a povrchově aktivní činidla bud samostatně, nebo v různých kombinacích.

V tomto přikladu byly použity plátky o velikosti 100 mm, ponořené do pětiprocentního tlumivého roztoku ve 150-milimetrovém nosiči plátků. Plátky byly vzorkovány do kovové vrstvy M1 (Metal 1). K planarizaci povrchu byla použita řidká směs oxidu hlinitého. Vzorky plátků byly netlumeny i tlumeny (tlumené vzorky měly na povrchu menši zbytek řídké směsi), u tlumených a netiumených vzorků však nebyl pozorován rozdíl v účinnosti odstranění. Když probíhal proces podle vynálezu, byly plátky stále ještě mokré. Přestože byly v počátku řídká směs odstraněna, zůstaly po úpravě užitím konfigurace na obr. 4A, který znázorňuje oblast rozpínáni proudícího plynu 1§ na oblasti zářeni 611. na povrchu plátku vodni pruhy. Bylo zjištěno, že po mimé modifikaci směru prouděni plynu 18 byly vodní pruhy zcela odstraněny. Jak znázorňuje obr. 4B, hubice plynu 551 je nasměrována mírně před oblast zářeni 611, takže se prouděním plynu 18 v oblasti rozpínáni prouděni plynu 18a odstraní vlhkost 13, vyskytující se na plátku před tím, než je plátek vystaven kombinaci zářeni a proudícího plynu. Užitím této konfigurace zjišťovalo prouděni dusíku o rychlosti 44 litrů za minutu n jen minimalizaci nového odnášeni částic, ale též odstraněni vodních pruhů vzniklých v důsledku chemických lázní, které jsou součástí procesu CMP.

Kola 1 až 4 byly prováděna se zářením nasměrovaným na povrch pod úhlem dopadu (Al) 83,9°. Kola 1 a 2 měla za následek poškození podložky. V kole 2 bylo odstraněni lepší než v kole 1, pravděpodobné proto, že bylo prováděno při větší plošné energii a výkonu. V kolech 3 a 4 byl použit prvek 459 (viz obr. 2). V kole 3 byl použit 50%-nl dělič paprsku a došlo k poškozeni, aniž by byl odstraněn zbytek řídké směsi. V kole 4 byl použit polarizátor s nedostatečným výsledkem, podobně jako u kola 3. Kolo 5 bylo prováděno se zářením směřujícím v úhlu 15° vzhledem k podložce. V kole 5 sice nedošlo k poškozeni, ale odstraněni bylo nedostatečné.

Úhel dopadu zářeni byl pak změně na 6° a výsledky byly překvapivě dobré. Kola 6 a 7 skončila vynikajícím odstraněním zbytku bez poškození podložky při plošné energii a výkonu podstatně nižších než byly hodnoty v kolech 1 až 5. Při nižších hodnotách plošné energie a výkonu tak bylo čištěni lepši, což je v protikladu k očekávaným výsledkům, protože v typickém případě pil menších plošných hodnotách účinnost čištěni klesala. Výsledky zkoušky čištěni řídkého zbytku po provedeni CMP jsou shrnuty níže v tabulce 3a.

-17Tabulka 3a

Kolo	v,	Epm	Eps	R.	v_a	I	w	Eeps	Eppa	Eepa	Np.	F„	Al	Poznámky
1	18,3	400	238	30	12	25	1,8	0,53	15,5	2,38	1	2,38	83,9	Poškozeni. Odstranění nikoli
2	19,7	500	291	30	10	25	1,8	0,65	19,0	3,50	1	3,50	83,9	Poškozeni. Dobré odstraněni
3	22	600	170	30	5	25	1,8	0,38	11,1	4,07	1	4,07	83,9	Poškozeni. Odstraněni nikoli (dělič paprsku)
4	20,3	500	127	30	5	35	2,8	0,13	3,82	2,18	1	2,18	83,9	Poškozeni. Odstraněni nikoli (polarizátor)
5	18	400	278	30	5	35	6,7	0,12	3,49	4,77	1	4,77	15	Bez poškozeni. Odstraněni slabé
6	18,8	500	358	30	5	35	14	0,07	2,15	6,13	1	6,13	6	Bez poškození. Odstraněni výborné
7	20,8	640	451	30	8	35	14	0,09	2,71	4,84	1	4,84	6	Bez poškozeni. Odstranění výborné

b) Částice nitridu křemičitého

V tomto přikladu byty částice nitridu křemičitého rozpuštěné ve vodní suspenzi rozloženy na křemíku a ponechány, aby zde uschly. Tak vznikl silně přilnutý a velmi hustý kontaminant (vlče než 10 000 částic na 150-milimetrový plátek). Proudícím plynem byl v tomto případě argon v kole 1 a dusík v kolech 2 až 17. Plyn byl přiváděn cca

-18» · · ··· ·*«· • ···· · ··« · ·· · « ·· ··· ······ ·· · ··· ····«·· · · ·· · · · · · · * · · rychlostí 44 litrů za minutu. Množství kontaminantu na podložce před úpravou a po úpravě bylo měřeno počitadlem částic křemičitých plátků Systémů měřeni částic (PMS) Model 3600 XP. Počitadlo částic využívá dvou laserů pracujících s HeNe, z nichž jeden polarizuje paprsek pod úhlem 30° v rovině p a druhý v rovině s. Sběrná optika pro počitadlo částic je nastavena kolmo vzhledem k rovině plátku. Tak lze porovnat množství částic kontaminantu na podložce pomoci rozsahů velikosti před úpravou a po úpravě.

Účinnost úpravy lze zhodnotit výpočtem procenta odstraněni čili PR, které lze získat následovně.

PR(%) = (odstraněné částice/částice před zpracováním) x (100)

Ačkoli byla shromážděna data pro řadu rozsahů velikosti částic (přičemž všechna data jsou uvedena níže), hodnoty PR jsou vypočítány pro tři rozsahy velikosti částic: 0,1 až 0,3; 0,4-10 a 0,1 -10 pm.

V krocích 1 až 2 bylo záření nasměrováno na povrch v úhlu dopadu 83,9°. V kolech 1 a 2 se používalo nepolarizované světlo a polarizátor byl využit v kolech 3 a 4 jako prvek 459. Zbývajíc! kola byla provedena s nepolarlzovaným světlem nasměrovaným v úhlech dopadu 6,5° (kola 5 až 10) a 10° (kola 11 až 17). Průměrné odstraněni v celém rozsahu velikosti částic (0,1 až 10 pm) činilo 66,1 % pro úhel dopadu 83,9° v porovnáni s 80,8% a 72,9% odstranění částic pro úhly dopadu 10° a 6,5°. Úhel dopadu 10° se tedy jeví jako nejúčinnějšl. Stejná relativní účinnost byla pozorována pro rozsah velikostí částic 0,1 - 0,3 a 0,4 -10 pm, efekt pro větší velikosti částic je však větší.

Výsledky zkoušky odstranění nitridu křemičitého jsou shrnuty niže v tabulce 3b1.

Tabulka 3b1

K o I 0	v.	£píTl	Eps	Ri	v_s	I	w	F βρε	Fppa	Fepa	Np_a	F.,	Al	PR 0,1- 0,3 pm	PR 0,4- 10 pm	PR 0,1- 10 pm
1	20,6	600	222	30	12	35	1.9	0,33	9,84	1,59	7	11,12	84	91,0	83,8	88,4
2	20,5	600	223	30	4	35	3,2	0,20	5,85	4,77	6	28,64	84	33,6	23,7	28,5
3	20,4	600			4	35	3,2				10		84	69,2	16,3	64,6
4	21,3	600			1	35	2,1				3		84	85,3	71,2	82,9

Průměr pro Al = 83,9° 60,8 36,9 66,1 * · • · · • · · · ·

-19Tabulka 3b 1 (pokračováni)

K 0 I 0	v,	Hpm		Ri	v,	I	w	P eps	Fppa	Fepa	Npa	Fa	Al	PR 0,1- 0,3 pm	PR 0,4- 10 pm	PR 0,1- 10 pm
5	19,2	400	205	30	4	35	2,1	0,28	8,22	4,40	2	8,80	6,5	75,2	68,1	74,5
6	19,5	400	205	30	4	35	2,1	0,28	8,20	4,39	3	13,17	6,5	79,4	75,3	79,0
7	20,0	400	204	30	8	35	2,1	0,28	6,17	2,19	2	4,38	6,5	80,2	73,0	79,6
8	20,5	550	280	30	8	35	4,6	0,17	5,11	3,00	2	6,00	6,5	69,8	4,3	65,8
9	20,5	550	280	30	8	35	4,6	0,17	5,11	3,00	2	6,00	6,5	71,9	21,9	68,4
10	19,0	450	231	30	8	35	4,6	0,14	4,23	2,48	3	7,44	6,5	73,9	15,1	70,0

Průměr pro Al = 6,5°

75,1 42,9 72,9

11	20,9	550	271	30	8	35	2,6	0,30	8,75	2,90	5	14,50	10	85,7	94,3	86,4
12	20,7	550	271	30	8	35	2,6	0,30	8,76	2,90	2	5,81	10	68,0	49,3	69,4
13	20,7	550	271	30	4	35	2,8	0,28	8,13	5,81	2	11,61	10	79,3	91,7	79,6
14	21,0	550	271	30	8	35	2,8	0,28	8,12	2,90	3	8,69	10	78,8	86,4	79,8
15	21,3	550	270	30	8	35	2,8	0,28	8,11	2,89	6	17,36	10	86,4	89,7	86,7
16	18,8	450	224	30	4	35	2,8	0,23	6,72	4,80	2	9,60	10	72,4	85,5	74,1
17	19,2	450	223	30	1	35	2,8	0,23	6,71	19,2	5	95,78	10	70,5	90,9	73,8

Průměr pro Al = 10°

77,3 84,0 78,5

Níže uvedené tabulky 3b1 a 3b2 obsahuji podrobnou analýzu částic s počty částic před zpracováním a po zpracováni pro částice v rozsahu od 0,1 do 10 pm.

Tabulka 3b2

K 0 I o	Před 0,1 pm	Po 0,1 pm	Před 0,2 pm	Po 0,2 pm	Před 0,3 pm	Po 0,3 pm	Před 0,4 pm	Po 0,4 pm	Před 0,5 pm	Po 0,5 pm	Před 0,6 pm	Po 0.6 pm	Před 0,7 pm	Po 0,7 pm
1	10406	949	4392	147	1593	375	741	99	373	71	83	19	51	6
2	1267	649	543	370	405	452	302	380	160	202	38	42	30	26
3	9232	2036	3960	1460	1328	983	706	639	434	347	89	66	58	42
4	4763	778	1747	133	859	169	537	49	311	45	71	40	45	32

• · • · • ·

-20Tabulka 3b2 (pokračováni)

K 0 1 0	Před 0,1 μτη	Po 0,1 μτη	Před 0,2 μτη	Po 0,2 μτη	Před 0,3 μτη	Po 0,3 μτη	Před 0,4 μτη	Po 0,4 μτη	Před 0,5 μτη	Po 0,5 μτη	Před 0,6 μτη	Po 0,6 μτη	Před 0,7 μτη	Po 0,7 μτη
5	6656	1781	4088	539	1317	677	609	193	356	101	84	30	68	17
6	7083	1466	3718	474	1272	552	518	131	344	59	82	13	55	19
7	6399	1194	2520	316	953	442	483	127	298	88	71	13	29	8
8	5912	1327	2249	783	697	563	329	296	156	188	43	51	27	11
9	5682	1169	2153	732	675	487	293	252	234	193	41	36	30	7
10	4888	893	1760	601	568	388	261	231	164	143	40	33	17	9
11	4492	726	1854	132	558	126	282	22	171	6	33	1	20	0
12	3131	1244	1254	95	432	203	279	203	149	22	21	6	3	1
13	2923	641	1080	102	448	180	282	27	150	11	26	2	11	0
14	1948	439	705	53	384	152	256	36	136	17	14	4	18	0
15	3440	477	1327	90	500	147	288	32	123	14	37	3	28	1
16	1796	614	941	89	431	172	255	46	148	18	33	4	17	1
17	1191	482	713	78	480	143	249	27	133	11	23	3	27	0

Tabulka 3b3

K 0 I o	Před 1,0 μτη	Po 1,0 μτη	Před 1,5 μτη	Po 1,5 μτη	Před 2,0 μτη	Po 2,0 μτη	Před 3,0 μτη	Po 3,0 μτη	Před 4,0 μτη	Po 4,0 μτη	Před 5,0 μτη	Po 5,0 μτη	Před 7,0 μτη	Po 7,0 μτη	Před 10 μτη	Po 10 μτη
1	43	6	8	5	5	4	2	0	1	2	1	0	0	0	1	0
2	9	12	3	6	4	5	0	1	2	3	0	1	0	0	0	0
3	29	19	12	9	13	1	5	1	0	2	0	0	0	0	0	0
4	17	52	8	31	10	13	4	6	0	9	0	4	0	2	0	6
5	38	16	15	4	12	5	3	2	2	3	0	7	1	1	0	0
6	43	12	11	10	7	8	2	2	2	2	2	4	1	1	0	3
7	13	3	3	2	1	2	1	0	0	0	1	0	1	0	0	0
8	17	3	2	1	2	1	2	0	0	0	0	2	0	0	0	0
9	15	3	9	3	10	2	2	2	3	1	4	4	3	0	0	0
10	15	7	4	5	5	4	3	1	7	3	2	3	4	3	0	1

-21 • ♦ # ·

Tabulka 3b3 (pokračování)

K 0 I o	Před 1,0 pm	Po 1,0 pm	Před 1,5 pm	Po 1,5 pm	Před 2,0 pm	Po 2,0 pm	Před 3,0 pm	Po 3,0 pm	Před 4,0 pm	Po 4,0 pm	Před 5,0 pm	Po 5,0 pm	Před 7,0 pm	Po 7,0 pm	Před 10 pm	Po 10 pm
11	11	0	6	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	2	0
12	3	0	1	0	2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
13	4	0	3	0	3	0	1	0	1	0	0	0	0	0	1	0
14	11	2	2	1	4	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
15	8	0	2	0	1	0	1	0	0	0	1	0	0	0	4	1
16	8	0	4	0	2	0	2	0	0	0	2	0	1	0	5	0
17	11	0	6	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0

c) Polyuretanová pěna odstraňovaná z vinylu

V tomto přikladu byla odstraňována polyuretanová pěna z akrylonutriiové butadienové styrenové terpolymerové látky. PR pRbližně kolmém dopadu, 83,9°, se v kolech 6 a 7 polyuretanová pěna začala rozpouštět do vinyfové látky. Naopak při úhlu dopadu 6° byla pěna zcela odstraněna. Počet průchodů, N_pa, závisel na tloušťce pěny připojené k vinylovému povrchu. Tyto výsledky byly prováděny v obdobných hodnotách plošné energie a výkonu na průchod (F^J a poněkud nižších hodnotách energie a výkonu na impuls (F^ a Fpp_S). Výsledky jsou v tomto přikladu uvedeny níže v tabulce 3c.

Tabulka 3c

K o I o	v,	Fpm	Ep_S	Ri	v_s	I	w	F eps	F ^rpps	E epa	Npa	Fet	Al	Poznámky
1	20,1	500	294	30	4	28	18,4	0,057	1,68	7,9	1	7,9	6	Pěna odstraněna
2	20	500	294	30	3	28	18,4	0,057	1,68	10,5	3	31,6	6	Pěna odstraněna

• 4

4

-22• 4 4 ·» ·

• · »· • 4 · • « » · · • 4 4 · · 4 4

4 · ·

Tabulka 3c (pokračováni)

K 0 1 0	v,	Fpm	Epa	R.	v_e	I	w	Feps	Fpps	Fep.	Np.	Fet	Al	Poznámky
3	20	500	294	30	3	28	18,4	0,057	1,68	10,5	8	84,1	6	Pěna odstraněna
4	20,5	500	322	30	3	28	18,4	0,063	1,84	11,5	3	34,5	6	Nejlepší výsledek odstraněni
5	20	500	294	30	3	28	18,4	0,057	1,68	10,5	8	84,1	6	Odstraněni slabé (polarizátor)
6	20,4	500	238	30	3	28	8,6	0,099	2,91	8,5	5	42,5	83,9	Poškozeno. Bez vyčištěni
7	20,5	500	261	30	3	28	8,6	0,109	3,19	9,3	1	9,3	83,9	Poškozeno. Bez vyčištěni

d) Částice na tenké vrstvě chrómu na křemenné fotomasce

V tomto příkladu byly odstraňovány částice z fotomasky vytvořené na křemení a pokryté tenkou vrstvou chrómu. Kola 1 až 17 byla prováděna pň úhlu dopadu 83,9°, zatímco kola 18 až 21 při úhlu dopadu 7°. V kolech 19 až 21 byl použit polarizátor (viz obr. 2). Rozsah plošné energe a výkonu pro přibližně kolmý dopad je 0,04 až 0,07 J/cm² a 1,2 až 2,0 MW/cm² Více než polovina z těchto kol byla neúčinná nebo zde došlo k poškození podložky. Oproti tomu kola s kosým úhlem dopadu’ měla daleko větší rozsah plošné energie a výkonu, a přesto byly všechny rozsahy účinné a nedošlo k poškozeni materiálu podložky. Tyto výsledky ukazuji, že pil úhlu dopadu, který neni kolmý, je operační rozsah pro odstraněni částic tohoto typu podstatně větší. Výsledky tohoto přikladu uvádí níže tabulka 3d.

·· ·· • · · • · » · · • ♦ ¥ » ft · · · *· ftft

J» ·

23»· • · · » t 9 9 «•••ft « ·· • · fc »99 « · • ft ··

Tabulka 3d

K 0 1 0	v,	Fpm	Eps	Ri	v₃	1	w	Feps	Fppa	Fep»	Npa	Fet	Al	Poznámky
1	19	504	55	30	5	27	5,0	0,04	1,2	1,2	1	1,2	83,9	Odstraněni slabé
2	19	510	55	30	3	27	5,0	0,04	1,2	2,1	1	2,1	83,9	Odstraněni nikoli
3	21	597	63	30	3	27	5,0	0,05	1,4	2,3	1	2,3	83,9	Odstraněni slabé
4	21	597	63	30	3	27	4,0	0,06	1,7	2,3	1	2,3	83,9	Odstraněni dobré
5	21	590	62	30	3	27	4,0	0,06	1,7	2,3	1	2,3	83,9	Odstranění částic, určité zakaleni
6	22	656	67	30	3	27	4,0	0,06	1,8	2,5	1	2,5	83,9	Zřejmé odstraněni částic nikoli
7	22	563	67	30	3	27	4,0	0,06	1,8	2,5	1	2,5	83,9	Dobré odstranění. Praskliny v Cr
8	22	657	67	30	3	27	4,0	0,06	1.8	2,5	1	2,5	83,9	Dobré odstraněni
9	22	657	67	30	5	27	4,0	0,06	1,8	1,5	1	1,5	83,9	Dobré odstraněni
10	22	657	67	30	3	27	4,0	0,06	1,8	2,5	2	5,0	83,9	Dobré odstraněni, beze změny ve druhém průchodu
11	22	656	67	30	3	27	3,8	0,07	2,0	2,5	1	2,5	83,9	Určité poškozeni
12	20	563	60	30	3	27	3,8	0,06	1,7	2,2	1	2,2	83,9	Bez poškození

-24e ·

• · ·» ·· · *· ·♦

Tabulka 3d (pokračováni)

K 0 1 0	v,	Epn,	Ep,	R.	v₈	I	w	Fepa	Epps	f epa	Npa	Fe,	Al	Poznámky
13	18	408	45	30	3	27	3,8	0,04	1,3	1,7	1	1,7	83,9	Bez poškozeni
14	21	623	65	30	3	27	3,8	0,06	1,9	2,4	1	2,4	83,9	Bez poškozeni
15	22	653	67	30	3	27	3,8	0,07	1,9	2,5	1	2,5	83,9	Odstraněni
16	20	560	60	30	3	27	3,8	0,06	1,7	2,2	1	2,2	83,9	Odstraněni
17	18	427	48	30	3	27	3,8	0,05	1,4	1,8	1	1,8	83,9	Odstraněni nikoli
18	19	400	20	30	10	29	12	0,01	0,2	0,2	1	0,2	7	Vynikajíc! odstraněni
19	20	450	130	30	10	29	7,3	0,06	1,8	1,3	1	1,3	7	Vynikající odstraněni (polarizátor, režim s)
20	20	450	130	30	10	29	7,3	0,06	1,8	1,3	1	1,3	7	Vynikající odstraněni (polarizátor, režim p)
21	21	550	160	30	10	29	7,3	0,08	2,2	1,7	1	1,7	7	Vynikajici odstraněni (polarizátor, režim s)

4. Příklady odstraněni materiálu užitím dopadu před ohniskem a do ohniska

Jak bylo popsáno výše, ohnisková rovina cylindrické čočky 456 může být zaostřena před rovinu nebo do roviny upravovaného povrchu podložky. Přiklad před ohniskem a v ohnisku je znázorněn na obrázcích 5A a 5B.

-25• · · · · · · • · · * · ♦ · • · · · · · « · · 4 · ·

Výsledky následujících pUkladů jsou různé. Některé z příkladů preferují dopad před ohniskem, zatímco u jiných je odstraněni kvalitnější či poškozeni menši pil dopadu do ohniska. Další proměnnou procesu je zřejmě podle autorů vynálezu umístěni ohniskové roviny, což ovlivňuje zamýšlené čile vynálezu: účinnost odstranění a vyloučeni poškozeni. Ve všech kolech byl použit jako proudící plyn dusík přiváděný rychlosti 44 litrů za minutu.

a) Litografické masky s rentgenovými paprsky

V tomto příkladu byly odstraňovány částice z křemenné fotomasky s tenkou zlatou vrstvou. Odstraněni bylo dobré v kolech 1 až 8 a 11 až16, kde byl použit dopad do ohniska a polarizátor 459 v režimu p. Dopad před ohnisko bez použiti polarizátoru v kolech 17 až 21 bez polarizátoru však měl za následek poškození. Výsledky tohoto přikladu jsou uvedeny níže v tabulce 4a.

Tabulka 4a

K 0 I o	V	Epm	Eps	R.	v_a	I	w	íeps	Epps	Pepa	Npa	Fet	Al	Poznámky
1	21,0	500	150	30	15	36	15,5	0,03	0,77	0,81	1	0,81	5,8	Odstranění dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu p^w, dělič paprsku)
2	20,7	500	150	30	15	36	15,5	0,03	0,77	0,81	1	0,81	5,8	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu V, dělič paprsku)

• · ·

-26Tabulka 4a (pokračováni)

K 0 1 0	v,	Epm	Eps	R.	v,	I	w	F epe	Epps	F epa	Npa	Fe.	Al	Poznámky
3	20,5	500	150	30	15	36	15,5	0,03	0,77	0,81	1	0,81	5,8	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu p, dělič paprsku)
4	20,3	500	150	30	15	36	15,5	0,03	0,77	0,81	1	0,81	5,8	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu p, dělič paprsku)
5	20,9	500	150	30	15	36	14	0,03	0,85	0,81	1	0,81	5.8	Odstraněni dobré, bez poškození (polarizátor v režimu p, dělič paprsku)
6	15,1	350	100	30	15	36	14	0,02	0,60	0,57	1	0,57	5,8	Odstranění dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu ’p‘, dělič paprsku)
7	20,9	500	150	30	15	36	17	0,02	0,70	0,81	1	0,81	5,8	Odstraněni dobré, bez poškození (polarizátor v režimu ρ, dělič paprsku)

• · · ·

-27Tabulka 4a (pokračováni)

K 0 i 0	V,	Epcn	Ep,	Ri	v_a	I	w	Fepa	Fppa	Pepa	Npa	Fe,	Al	Poznámky
8	20,1	500	60	30	15	27	13	0,02	0,52	0,46	1	0,46	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátorv režimu p\ dělič paprsku)
9	20,1	500	60	30	15	13	28	0,02	0,49	0,94	1	0,94	6,1	Poškozeni (polarizátorv režimu V)
10	19,9	500	60	15	15	13	28	0,02	0,50	0,47	1	0,47	6,1	Poškozeni (polarizátorv režimu p)
11	20,0	500	40	30	15	13	28	0,01	0,32	0,60	1	0,60	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu ·ρ, dělič paprsku)
12	19,9	500	40	30	15	13	28	0,01	0,32	0,60	1	0,60	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu p, dělič paprsku)
13	20,1	500	30	30	15	13	28	0,01	0,27	0,51	1	0,51	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (dvojitý polarizátorv režimu V)

« ·

-28e> «

Tabulka 4a (pokračováni)

K 0 I 0	v,	Epm	Epa	Rr	v_s	I	w	Feps	Fppa	Fapa	Npa	Fa,	Al	Poznámky
14	20,3	500	40	30	15	13	28	0,01	0,32	0,60	4	2,41	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu p·. dělič paprsku)
15	22,0	620	50	30	15	13	28	0,01	0,38	0,73	1	0,73	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu p, dělič paprsku)
16	22,0	620	40	30	15	13	28	0,01	0,32	0,61	1	0,61	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (dvojitý polarizátor v režimu ·ρ’)
17	17,1	300	100	30	15	30	14	0,02	0,68	0,65	1	0,65	5,8	Poškozeni
18	17,6	350	110	30	15	30	14	0,03	0,80	0,76	1	0,76	5,8	Poškozeni
19	18,2	400	130	30	15	30	14	0,03	0,91	0,87	1	0,87	5,8	Poškozeni
20	18,8	450	150	30	15	30	14	0,03	1,02	0,97	1	0,97	5,8	Poškozeni
21	19,6	500	160	30	15	30	14	0,04	1,13	1,08	1	1,08	5,8	Poškozeni

b) Křemenné fotomasky

V tomto příkladu byty odstraňovány částice z křemenné fotomasky s tenkou vrstvou chrómu. Odstraněni bylo dobré v kolech 2 a 3, kde byi použit dopad před ohnisko, kolo 1, kde byi použit dopad do ohniska, došlo k poškození. Výsledky tohoto přikladu jsou uvedeny níže v tabulce 4b.

• · ·

-29Tabulka 4b

K 0 1 0	v,	Epm	Eps	Ri	v_s	1	w	Feps	Fpps	F«ps	Nps	Fe,	Al	Poznámky
1		500	66	30	10	28	9.4	0,025	0,735	0,71	1	0,71	6,1	Poškozeni (polarizátor v režimu s)
2		500	66	30	10	28	9.4	0,025	0,735	0,71	1	0,71	6,1	Odstraněni dobré, bez poškozeni (polarizátor v režimu s)
3		500	71	30	20	28	9.4	0,027	0,794	0,038	1	0,038	6,1	Odstraněni dobré, bez poškození (polarizátor v režimu s)

Praha a.s*

24• · • *

-30- ··:· .

• · ·· ·· · · * · ·

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1/6

FIG. 1

PATEMTSSBVIÍ

Praha a ⁼Ζ/

WO 98/04366

PCT/US97/13317

1. Postup odstraněni nežádoucího materiál z upravovaného povrchu podložky bez ovlivněni fyzikálních vlastnosti žádoucího materiálu zůstávajícího na upravovaném povrchu vedle nežádoucího materiálu nebo pod nim, vyznaču|cí se tím, že zahrnuje následující kroky.

volbu podložky a nežádoucího materiálu, který má být z upravovaného povrchu odstraněn a který nelze odstranit ozařováním upravovaného povrchu energetickými fotony působícími v úhlu dopadu přibližně kolmém k upravovanému povrchu v předem stanovené prostorové a časové koncentraci, nepostačujíc! ke změně fyzikálních vlastnosti žádoucího materiálu:

ozáření upravovaného povrchu energetickými fotony v kosém úhlu v uvedené předem stanovené prostorové a časové koncentraci, aby se z upravovaného povrchu uvolnil nežádoucí materiál a současné spuštěni plynu v podstatě inertního k uvedené podložce, proudícího přes nežádoucí materiál.

2/6

FIG. 2

PATENTSEKVT

Praha a.s • ·

WO 98/04366

2. Postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený kosý úhel je menši než přibližně 20°

3. Postup podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvedený kosý úhel je menši než přibližné 10°

4. Postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený žádoucí materiál je křemík.

5. Postup podle nároku 4, vyznačující se tím, že uvedený nežádoucí materiál je vybírán ze skupiny, obsahujíc! oxid hlinitý a nitrid křemičitý.

6. Postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený žádoucí materiál je chrom.

7. Postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený žádoucí materiál je akrylonitrilový butadienový styrenový terpolymer a uvedený nežádoucí materiál je polyuretan.

• ·

-31 ··· « · · · » · · · • ··· ······ · · · ··· • · 9 · · · · <1 » ·· * · * ··

8. Postup podle nároku 1, vyznačuje! se tím, že uvedené energetické fotony ms# energii přbližně 5 eV na foton.

9. Postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené energetické fotony jsou generovány pulsnlm exclmerovým KrF laserem.

10. Přistroj k odstraněni nežádoucího materiálu z upravovaného povrchu podložky bez ovlivnění fyzikálních vlastnosti žádoucího materiálu zůstávajícího na upravovaném povrchu vedle nežádoucího materiálu nebo pod nim, obsahujíc! opěru podložky, přívodní systém zářeni pro nasměrováni záření na podložku podpíranou uvedenou opěrou položky a přívodní systém plynu pro zavádění společně s nasměrováním záření na podložku podpíranou uvedenou opěrou položky prouděni plynu v podstatě interního k uvedené podložce, vyznačující se tím, že uvedený přívodní systém zářeni je zkonstruován k nasměrováni zářeni na podložku podpíranou uvedenou opěrou položky v kosém úhlu, který je menši než 20°.

11. Přistroj podle nároku 10, vyznačující se tím, že uvedený přívodní systém zářeni obsahuje laser a otočné zrcadlo umístěné v dráze zářeni emitovaného laserem a uvedený přívodní systém záření dále obsahuje stojan otočného zrcadla, který nastavitelně podpírá uvedené otočné zrcadlo tak, že uvedené otočné zrcadlo je nastavitelné alespoň ve svislém směru.

12. Přistroj podle nároku 11, vyznačující se tím, že uvedený přívodní systém zářeni obsahuje cylindrickou čočku, která je v dráze záření emitovaného laserem, a stojanovou konstrukci cylindrické čočky, která obsahuje zařízeni pro vertikální nastavování uvedené cylindrické čočky a pro nastavováni po vodorovné ose tak, aby se měnilo ohnisko záření vzhledem k opěře podložky.

13. Přistroj podle nároku 12, vyznačující se tím, že dále obsahuje zařízeni k nastavováni opěry podložky pro nastavování uvedené opěry podložky podél horizontální roviny představované osami x a y.

-3214. Přistroj podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále obsahuje zařízeni k nastavováni opěry podložky pro nastavováni uvedené opěry podložky podél horizontální roviny představované osami x a y.

15. Přistroj podle nároku 14, vyznačupcí se tím, že uvedené zařízeni k nastavováni opěry podložky posouvá uvedenou opěru podložky nejprve po jedné z uvedených os, 1j. x nebo y, a poté po opačné z uvedených os x a y.

16. Přistroj podle nároku 15, vyznačující se tím, že uvedená osa x probíhá příčně vzhledem ke směru zářeni působícího na podložku a uvedený přívodní systém plynu obsahuje hubici s centrální osou, která je držena před zářením působícím na substrát a slouží k úpravě podložky vysušením před vystavením zářeni.

17. Přistroj podle nároku 10, vyznačující se tím, že uvedený přívodní systém plynu směruje plyn v opačném směru vzhledem ke směru zářeni přiváděného na podložku.

18. Přistroj podle nároku 10, vyznačující se tím, že uvedený přívodní systém zářeni obsahuje zařízení pro nastavování úhlu dopadu zářeni přiváděného na část podložky na uvedené opěře podložky a zařízeni pro posunováni uvedené opěry podložky vzhledem k uvedenému přiváděnému zářeni k odstraněni oblasti materiálu na podložce.

19. Přistroj podle nároku 18, vyznačující se tím, že uvedené zařízeni pro nastavováni obsahuje zařízeni pro změnu úhlu dopadu v rozsahu 5 až 10 stupňů.

20. Přistroj podle nároku 18, vyznačující se tím, že uvedené zařízení pro nastavování zahrnuje provádění změny úhlu dopadu v krocích o velikosti jedna desetina stupně.

• · · ·

WO 98/04366

PCT/US97/13317

3/6

PCT/US97/13317

77A

FIG. 3

PATEMTSERVIS

Praha _a.^₍ • · • · · · ·· · ··· ··· • · · · ·

WO 98/04366 ’* PCT/US97/13317 //Λ4/6

FIG. 4A

PATENTSERVlí

Praha > '