JP2001269636A - Method and device for laser cleaning - Google Patents

Method and device for laser cleaning

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JP2001269636A
JP2001269636A JP2000086374A JP2000086374A JP2001269636A JP 2001269636 A JP2001269636 A JP 2001269636A JP 2000086374 A JP2000086374 A JP 2000086374A JP 2000086374 A JP2000086374 A JP 2000086374A JP 2001269636 A JP2001269636 A JP 2001269636A
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laser
laser beam
deposit
contact portion
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JP2000086374A
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Osamu Kato
修 加藤
Takahiko Mitsuta
隆彦 光田
Shinichi Ishizaka
進一 石坂
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer cleaning method and device therefor capable of easily and surely removing the deposits on the surface of substrate. SOLUTION: The laser cleaning method for removing the deposits (20) on the surface (18A) of substrate (18) by irradiating the substrate (18) fixed to a specimen holder (13A) with a laser beam (12A), consists of irradiating a contact segment (18B) of the substrate (18) and the deposits (20) with the laser beam (12A) diagonally with the substrate (18), thereby thermally expanding the deposits (20) and removing the deposits (20) from the substrate (18).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザクリーニン
グ装置及び方法に関し、特に、半導体ウエハ表面に存在
する金属粒子等の微小な付着物を効率よく除去できるよ
うにするための新規な改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for laser cleaning, and more particularly to a novel improvement for efficiently removing minute deposits such as metal particles existing on the surface of a semiconductor wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シリコンウエハの微小な付着物を
洗浄するために、溶剤を用いたウエット洗浄(RCA洗
浄)が行われていた。また、図9に示すように、シリコ
ンウエハ1の微小な付着物2を取り除くために、レーザ
ビーム3を基板1に対して垂直に照射することが行われ
ていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, wet cleaning (RCA cleaning) using a solvent has been performed in order to clean minute deposits on a silicon wafer. In addition, as shown in FIG. 9, a laser beam 3 is radiated perpendicularly to the substrate 1 in order to remove minute attachments 2 on the silicon wafer 1.

【0003】しかし、超LSIの寸法微細化に伴い、今
後0.1μm程度の微粒子の除去が必要とされており、
現状のウエット洗浄では対応が難しいとされている。こ
れに対し、0.1μm程度の微粒子を除去する方法とし
てレーザを利用した洗浄方法が発表されている。シリコ
ンウエハ基板上に付着した微粒子をレーザビーム照射に
より除去する方法として以下のものが挙げられる。
However, with the miniaturization of the size of the VLSI, it is necessary to remove fine particles of about 0.1 μm in the future.
It is said that current wet cleaning is difficult to handle. On the other hand, a cleaning method using a laser has been disclosed as a method for removing fine particles of about 0.1 μm. The following method can be used as a method for removing fine particles adhered on a silicon wafer substrate by laser beam irradiation.

【0004】a)アレン法(米国特許第4,987,2
86号参照) この方法は、CO2レーザと水を利用した洗浄方法であ
り、基板を水に浸し、汚染物質と基板表面との間に水を
侵入させ、レーザパルス照射により急激に加熱すること
により、水を蒸発させると共に汚染物質等の付着物を基
板から除去する方法である。
A) Allen method (US Pat. No. 4,987,2)
This method is a cleaning method using a CO 2 laser and water. This method involves immersing a substrate in water, infiltrating water between a contaminant and the substrate surface, and rapidly heating by laser pulse irradiation. Is a method for evaporating water and removing contaminants such as contaminants from a substrate.

【0005】b)タム法(A.C.Tam等の論文
“J.Appl.Phys.71(7),1992年3
515頁参照) この方法は、アレン法と同様にレーザと液体媒体を利用
して汚染物質を除去する方法である。レーザとしてI
r:YAGレーザやKrFエキシマレーザを使用し、液
体媒体はアルコール並びに水を使用している。
B) Tum method (A.C. Tam et al., J. Appl. Phys. 71 (7), March 1992)
This method is a method of removing contaminants by using a laser and a liquid medium as in the Allen method. I as a laser
An r: YAG laser or a KrF excimer laser is used, and alcohol and water are used as a liquid medium.

【0006】c)ラジアンス特許(特表平8−5096
52参照) この方法は、基板をレーザビーム照射すると同時に基板
表面上に不活性ガスの層流を供給することにより汚染物
質を除去する方法である。
C) Radiance patent (Tokuhyohei 8-5096)
In this method, a contaminant is removed by irradiating the substrate with a laser beam and simultaneously supplying a laminar flow of an inert gas onto the surface of the substrate.

【0007】また、特開平7−225300号公報に
は、レーザによる表面付着物の除去方法及び装置が記載
されており、この文献には、CO2レーザを表面付着物
に対して斜めに照射し、表面付着物をアブレーションに
より飛散させることにより表面付着物を除去することが
記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-225300 discloses a method and an apparatus for removing surface deposits by using a laser. In this reference, a CO 2 laser is obliquely irradiated on the surface deposits. Describes removing surface deposits by scattering the surface deposits by ablation.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は以上のよ
うに構成されていたため、次のような課題が存在してい
た。すなわち、前記a)ないしc)の洗浄方法は、いず
れもレーザビーム照射に液体やガスを加えて除去しよう
するものであり、処理工程が複雑な除去方法となってし
まう。また、a)とb)の方法は、液体を使用するた
め、液体中に含まれる不純物が汚染物質となる可能性が
あった。さらに、特開平7−225300号記載の発明
では、表面付着物をアブレーションにより飛散させ得る
ようなレーザ発振器が必要であり、そのうえ、飛散物の
吸引口の位置が限定されているため、より簡便な構成で
確実に表面付着物を除去できる装置及び方法が要求され
ていた。
Since the conventional apparatus is configured as described above, there are the following problems. That is, all of the cleaning methods a) to c) are intended to remove by adding a liquid or gas to the laser beam irradiation, and the processing steps are complicated. Further, in the methods a) and b), since a liquid is used, there is a possibility that impurities contained in the liquid become contaminants. Furthermore, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-225300, a laser oscillator that can scatter the surface deposits by ablation is required. There has been a demand for an apparatus and method capable of reliably removing surface deposits with the configuration.

【0009】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、基板へのレーザ入射角度を
調節して付着物を熱膨張させて基板表面から分離させる
ことにより、液体やガスを使用しないで効率的に微粒子
の除去を可能にする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In particular, the present invention is directed to a method of adjusting the incident angle of a laser beam on a substrate to thermally expand an adhered substance to separate the liquid from the substrate surface. Enables efficient removal of fine particles without using gas or gas.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のウエハクリーニ
ング方法は、試料台に固定された基板にレーザビームを
照射して前記基板の表面上の付着物を除去するレーザク
リーニング方法において、前記基板と前記付着物との接
触部分に前記基板に対して斜めに前記レーザビームを照
射して前記付着物を熱膨張させることにより、前記付着
物を前記基板から除去する方法であり、また、前記基板
の法線を水平方向、斜め下方向又は鉛直下方向に向けて
前記接触部分に前記レーザビームを照射することによ
り、前記付着物を前記基板表面から除去する方法であ
り、また、前記基板の表面と前記レーザビームの入射方
向とのなす角度が10°から30°までの範囲内である
方法であり、さらに、複数のレーザビームを複数の方向
から前記接触部分に照射する方法である。又、本発明の
レーザクリーニング装置は、レーザ発振器と、前記レー
ザ発振器から出射されるレーザビームを減衰させるため
の減衰器と、前記減衰器から出力されるレーザビームを
整形する光学系と、前記光学系の出力側に配設され、前
記基板を固定する試料台と、前記レーザ発振器、前記減
衰器及び前記試料台を駆動制御する制御手段とを備え、
試料台に固定された基板にレーザビームを照射して前記
基板の表面上の付着物を除去するレーザクリーニング装
置において、前記基板と前記付着物との接触部分に前記
基板に対して斜めに前記レーザビームを照射し、前記付
着物を熱膨張させることにより、前記付着物を前記基板
から除去する構成であり、また、前記基板の法線を水平
方向、斜め下方向又は鉛直下方向に向けて前記接触部分
に前記レーザビームを照射することにより、前記付着物
を除去する構成であり、また、前記基板の表面と前記レ
ーザビームの入射方向とのなす角度を10°から30°
までの範囲内にした構成であり、さらに、複数のレーザ
ビームを複数の方向から前記接触部分に照射する構成で
ある。
A wafer cleaning method according to the present invention is directed to a laser cleaning method for irradiating a substrate fixed to a sample stage with a laser beam to remove deposits on the surface of the substrate. A method of removing the attached matter from the substrate by irradiating the laser beam obliquely to the substrate to a contact portion with the attached matter to thermally expand the attached matter, and removing the attached matter from the substrate. By irradiating the laser beam to the contact portion in the normal direction, horizontal direction, obliquely downward direction or vertically downward direction, is a method of removing the attached matter from the substrate surface, and the surface of the substrate An angle between the incident direction of the laser beam and the incident direction is in a range of 10 ° to 30 °, and further, a plurality of laser beams are applied to the contact portion from a plurality of directions. How to Further, the laser cleaning device of the present invention includes a laser oscillator, an attenuator for attenuating a laser beam emitted from the laser oscillator, an optical system for shaping a laser beam output from the attenuator, Provided on the output side of the system, a sample stage for fixing the substrate, the laser oscillator, attenuator and control means for controlling the drive of the sample stage,
In a laser cleaning device for irradiating a substrate fixed to a sample stage with a laser beam to remove an adhering substance on the surface of the substrate, the laser is oblique to the substrate at a contact portion between the substrate and the adhering substance. By irradiating a beam and thermally expanding the attached matter, the attached matter is removed from the substrate, and the normal of the substrate is directed horizontally, obliquely downward or vertically downward. By irradiating the laser beam to the contact portion, the attached matter is removed, and the angle between the surface of the substrate and the incident direction of the laser beam is 10 ° to 30 °.
And a configuration in which a plurality of laser beams are applied to the contact portion from a plurality of directions.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるレ
ーザクリーニング装置及び装置の好適な実施の形態につ
いて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a laser cleaning apparatus and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0012】まず、本発明を概略的に説明する。従来の
レーザクリーニング方法は、付着物をアブレーションに
より除去するか又は液体を付加して液体の蒸発に乗じて
付着物を除去する手段であったのに対し、本発明のレー
ザクリーニング方法は、レーザビームをシリコンウエハ
(基板)に対して斜め方向から照射することにより、シ
リコンウエハと付着物の接触部分に熱エネルギーを与え
て、シリコンウエハと付着物に急激な熱膨張を生じさせ
て、付着物を除去する方法である。
First, the present invention will be schematically described. Whereas the conventional laser cleaning method is a means for removing the deposit by ablation or adding a liquid and multiplying the evaporation of the liquid to remove the deposit, the laser cleaning method of the present invention employs a laser beam. Is applied to the silicon wafer (substrate) in an oblique direction, thereby applying thermal energy to the contact portion between the silicon wafer and the attached matter, causing rapid thermal expansion between the silicon wafer and the attached matter, and removing the attached matter. It is a method of removing.

【0013】レーザビームにより付着物に与えられる単
位面積当たりの力f(クリーニング力)は、シリコンウ
エハ、付着物のそれぞれについて次式で与えられる。
(YFLu等の論文“AppLSur.Sic.120
(1997),317−322頁参照) f=γE△T(1) γ:線形熱膨張係数 E:弾性係数 △T:レーザビーム照射による接触部の温度上昇
The force f (cleaning force) per unit area applied to the deposit by the laser beam is given by the following equation for each of the silicon wafer and the deposit.
(YFLu et al., AppL Sur. Sic. 120
(1997), pp. 317-322) f = γE △ T (1) γ: linear thermal expansion coefficient E: elastic coefficient ΔT: temperature rise of the contact part due to laser beam irradiation

【0014】また、レーザビーム装置としては、連続発
振レーザではシリコンウエハにダメージを与える恐れが
あるため、パルスレーザ発振器が適している。特に、パ
ルスレーザ発振器の中でもArF、KrF等のエキシマ
レーザ発振器のように光子エネルギーが大きく、多くの
物質に対して光吸収性の高い波長帯(ArF:193n
m、KrF:248nm)が適している。
As a laser beam device, a pulsed laser oscillator is suitable because a continuous wave laser may damage a silicon wafer. In particular, among the pulse laser oscillators, a wavelength band having a large photon energy and a high light absorption to many substances (ArF: 193n), such as an excimer laser oscillator such as ArF or KrF, is used.
m, KrF: 248 nm).

【0015】但し、前述のように付着物除去の難易は、
シリコンウエハや付着物に対するレーザビーム照射時の
温度上昇(△T)に関連し、△Tは物質の光吸収率に大
きく依存する。例えば、付着物が金属(Al、Ni等)
のようにエキシマレーザをよく吸収する物質である場合
は、斜め照射による効果が大きいが、付着物がSiO2
のようにエキシマレーザを殆ど吸収しない(即ち、透過
または反射する)ような物質である場合には、斜め照射
による効果がない。従って、除去対象物によって適切な
レーザ波長の選択が必要である。さらに、除去対象物と
しては(1)式より熱膨張係数の大きい物質(金属粒
子)及び球状粒子に効果的である。
[0015] However, as described above, the difficulty of removing the deposits is as follows.
This is related to the temperature rise (ΔT) at the time of laser beam irradiation on the silicon wafer and the attached matter, and ΔT largely depends on the light absorption rate of the substance. For example, the deposit is metal (Al, Ni, etc.)
If a substance to be absorbed excimer laser as, the effect due to the oblique illumination is large, deposit SiO 2
In the case of a substance that hardly absorbs the excimer laser (that is, transmits or reflects) as described above, there is no effect of oblique irradiation. Therefore, it is necessary to select an appropriate laser wavelength depending on the object to be removed. Furthermore, the removal target is effective for substances (metal particles) and spherical particles having a larger coefficient of thermal expansion than equation (1).

【0016】次に、本発明によるウエハクリーニング装
置及び方法について具体的に説明する。図1は、本発明
によるウエハクリーニング装置の一形態を示す構成図で
あり、シリコンウエハクリーニング用の装置を概略的に
示す上面図である。本装置は、KrFレーザ発振器10
(レーザ発振器)、アッテネータ11(減衰器)、光学
系12、処理室13、試料台13A、ゲートバルブ14
A、14B、搬送室15、カセット室16及びPCコン
トローラ17(制御手段)を備える。試料台13Aに
は、例えばシリコンウエハ18等の基板が固定されてい
る。また、本装置は真空対応であり、前記処理室13、
前記搬送室15、前記カセット室16は、それぞれ、ゲ
ートバルブ14A、14Bで連結されている。
Next, the wafer cleaning apparatus and method according to the present invention will be specifically described. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a wafer cleaning apparatus according to the present invention, and is a top view schematically showing an apparatus for cleaning a silicon wafer. This device uses a KrF laser oscillator 10
(Laser oscillator), attenuator 11 (attenuator), optical system 12, processing chamber 13, sample table 13A, gate valve 14
A, 14B, a transfer chamber 15, a cassette chamber 16, and a PC controller 17 (control means). A substrate such as a silicon wafer 18 is fixed to the sample stage 13A. Further, the apparatus is compatible with vacuum, and the processing chamber 13,
The transfer chamber 15 and the cassette chamber 16 are connected by gate valves 14A and 14B, respectively.

【0017】図1において、シリコンウエハ18は、そ
の法線18Cが水平方向を向くように配設されている。
KrFレーザ発振器10から出射したレーザビーム10
Aは、光学系12を介してレーザビーム12Aとなり、
このレーザビーム12Aが試料台13Aに固定されたシ
リコンウエハ18に照射される。
In FIG. 1, the silicon wafer 18 is disposed so that its normal 18C faces in the horizontal direction.
Laser beam 10 emitted from KrF laser oscillator 10
A becomes a laser beam 12A via the optical system 12,
The laser beam 12A is applied to the silicon wafer 18 fixed on the sample table 13A.

【0018】ここで、図1は上面図であるため、レーザ
ビーム12Aがシリコンウエハ18の表面に対して垂直
に照射されているように見えるが、実際には、斜め上方
向から照射されているものである。また、このような場
合には、シリコンウエハ18と付着物20との接触部分
18Bにレーザビーム12Aを照射することが必要であ
るが、必ずしも接触部分18Bのみにレーザビーム12
Aを照射するということではなく、接触部分18Bの周
辺にもレーザビーム12Aを照射しても良い。
Here, since FIG. 1 is a top view, it seems that the laser beam 12A is irradiated perpendicularly to the surface of the silicon wafer 18, but actually, it is irradiated obliquely from above. Things. In such a case, it is necessary to irradiate the contact portion 18B between the silicon wafer 18 and the deposit 20 with the laser beam 12A.
Instead of irradiating A, the periphery of the contact portion 18B may be irradiated with the laser beam 12A.

【0019】また、KrFレーザ発振器10としては、
Lambda Physik社製LPX210i、Kr
Fエキシマレーザ(波長248nm)を使用する。光学
系12は、レーザ光10Aをトップフラットなエネルギ
ー分布を有するレーザビーム12Aに整形している。試
料台13Aは、一軸の直線移動機構及び回転機構を備え
ており、このような構成により、シリコンウエハ18の
全面にレーザビーム12Aを照射することができる。即
ち、試料台13Aは、図1に示すθx、θyの何れの方
向にも任意に回転させることができる。
The KrF laser oscillator 10 includes:
LPX210i, Kr manufactured by Lambda Physik
An F excimer laser (wavelength 248 nm) is used. The optical system 12 shapes the laser beam 10A into a laser beam 12A having a top flat energy distribution. The sample table 13A includes a uniaxial linear movement mechanism and a rotation mechanism. With such a configuration, the entire surface of the silicon wafer 18 can be irradiated with the laser beam 12A. That is, the sample stage 13A can be arbitrarily rotated in any of the directions θx and θy shown in FIG.

【0020】レーザビーム12Aの照射時のビームスポ
ット形状は、6mm×6mmである。PCコントローラ
17は、KrFレーザ発振器10、アッテネータ11、
試料台13Aを駆動制御すると共に、照射エネルギー密
度(100〜600mJ/cm2)やレーザ入射角度
(0〜90°)を任意に設定できるほか、試料台13A
の回転数とレーザ発振周波数を変化させることができ
る。
The beam spot shape when irradiating the laser beam 12A is 6 mm × 6 mm. The PC controller 17 includes a KrF laser oscillator 10, an attenuator 11,
In addition to controlling the drive of the sample table 13A, the irradiation energy density (100 to 600 mJ / cm 2 ) and the laser incident angle (0 to 90 °) can be set arbitrarily.
And the laser oscillation frequency can be changed.

【0021】このような構成により、PCコントローラ
17によって、ビームオーバーラップ(スキャンした時
にウエハ上でレーザビーム12Aの照射範囲の重なる割
合)も任意に設定することができる。なお、ここにいう
レーザビーム12Aの入射角度とは、後述する図2に示
すように、ウエハ18の表面18Aとレーザビーム12
Aの入射方向とがなす角度である。
With this configuration, the PC controller 17 can arbitrarily set the beam overlap (the ratio of the overlap of the irradiation range of the laser beam 12A on the wafer when scanning). Here, the incident angle of the laser beam 12A refers to the surface 18A of the wafer 18 and the laser beam 12A as shown in FIG.
The angle formed by the incident direction of A.

【0022】図2は、図1における要部を拡大して示す
と共に、レーザビーム12Aを横方向から照射した様子
を示す図であり、図3は、図2の要部をさらに拡大して
示す図である。なお、図3では、説明の便宜上シリコン
ウエハ18の法線18Cが鉛直上方向を向くように示し
てあるが、実際には、シリコンウエハ18は、図2に示
す通り、シリコンウエハ18の法線18Cが斜め下方向
を向くように配設されている。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG. 1 and a view showing a state where a laser beam 12A is irradiated from a lateral direction. FIG. 3 is an enlarged view of a main part in FIG. FIG. Although FIG. 3 shows the normal 18C of the silicon wafer 18 to be directed vertically upward for convenience of explanation, in actuality, as shown in FIG. 18C is disposed so as to face diagonally downward.

【0023】シリコンウエハ18上の付着物20である
Ni粒子(粒径3〜24μm)に、KrFレーザ10、
アッテネータ11及び光学系12を介して得られるレー
ザビーム12Aを斜め照射し、照射前後における付着物
20の粒子数を顕微鏡により測定したところ、図4及び
図5に示すような特性を得た。
A KrF laser 10 is applied to Ni particles (particle diameter: 3 to 24 μm), which are deposits 20 on the silicon wafer 18.
The laser beam 12A obtained through the attenuator 11 and the optical system 12 was irradiated obliquely, and the number of particles of the attached matter 20 before and after the irradiation was measured by a microscope. As a result, characteristics as shown in FIGS. 4 and 5 were obtained.

【0024】図4は、レーザビーム12Aの入射角度を
変化させたときの照射エネルギー密度と除去率との関係
を示しており、図5は、レーザ入射角度と除去率との関
係を示している。図4及び図5に示す特性より、同じエ
ネルギー密度でレーザビーム12Aをシリコンウエハ1
8上に照射した場合、垂直照射(入射角90°)に対し
て斜め照射(0°<入射角<90°)する方が明らかに
除去率が高いことがわかる。また、入射角度が小さいと
きの方が低いエネルギー密度でNi粒子を除去できてい
る。
FIG. 4 shows the relationship between the irradiation energy density and the removal rate when the incidence angle of the laser beam 12A is changed, and FIG. 5 shows the relationship between the laser incidence angle and the removal rate. . From the characteristics shown in FIGS. 4 and 5, the laser beam 12A was
In the case of irradiating on the top 8, the oblique irradiation (0 ° <incident angle <90 °) is clearly higher in removal rate than the perpendicular irradiation (incident angle 90 °). When the incident angle is small, the Ni particles can be removed with a lower energy density.

【0025】但し、入射角度を小さくすれば、垂直入射
(入射角90°)に比べて照射ビーム面積が大きくなる
ため、照射エネルギー密度が小さくなる(例えば、入射
角が30°の場合には、垂直入射に対して照射エネルギ
ー密度は半分となる)。また、光学系12の焦点深度も
長く必要となるので、いたずらに入射角度を小さくする
のは好ましくない。このような点を踏まえると、図5よ
り、高い除去率を得るためには入射角が10°〜30°
の範囲内にある場合が最適であることが分かる。
However, if the incident angle is made smaller, the irradiation beam area becomes larger than in the case of normal incidence (the incident angle is 90 °), so that the irradiation energy density becomes smaller (for example, when the incident angle is 30 °, The irradiation energy density is halved for normal incidence). Also, since the focal depth of the optical system 12 needs to be long, it is not preferable to unnecessarily reduce the incident angle. In view of this point, as shown in FIG. 5, in order to obtain a high removal rate, the incident angle is 10 ° to 30 °.
It can be seen that the case within the range is optimal.

【0026】また、入射角を90°以上にしてもレーザ
ビーム12Aは斜め照射することになるが、シリコンウ
エハ18の角度とレーザビーム12Aの照射方向によっ
ては、除去した粒子が再びウエハ上に再付着するおそれ
がある。従って、図2のようにレーザビーム12Aを横
方向から入射させる場合には、シリコンウエハ18の法
線18Cが斜め下向きになるように試料台13Aを固定
して、レーザビーム12Aを照射する。
Even if the incident angle is 90 ° or more, the laser beam 12A is irradiated obliquely, but depending on the angle of the silicon wafer 18 and the irradiation direction of the laser beam 12A, the removed particles are re-applied to the wafer again. There is a risk of adhesion. Therefore, when the laser beam 12A is incident from the lateral direction as shown in FIG. 2, the sample stage 13A is fixed so that the normal 18C of the silicon wafer 18 is obliquely downward, and the laser beam 12A is irradiated.

【0027】また、図1に示すように、シリコンウエハ
18の法線18Cを水平方向に向ける場合には、レーザ
ビーム12Aを斜め上方から入射させる。このような場
合には、適当な反射板(図示せず)等をレーザビーム1
2Aの経路に挿入することにより、レーザビーム12A
をシリコンウエハ18に導けば良く、さらに、このよう
な反射板等をPCコントローラ17によって駆動できる
ように構成しても良い。
As shown in FIG. 1, when the normal line 18C of the silicon wafer 18 is oriented in the horizontal direction, the laser beam 12A is incident obliquely from above. In such a case, an appropriate reflector (not shown) or the like is applied to the laser beam 1.
2A, the laser beam 12A
May be guided to the silicon wafer 18, and further, such a reflection plate or the like may be driven by the PC controller 17.

【0028】図6及び図7は、複数の方向からレーザビ
ーム12Aを入射させる場合の様子を示す図である。こ
れらの場合は、シリコンウエハ18と付着物20の接触
部により多くの熱エネルギーを与えることができるた
め、更に効率良く付着物20をシリコンウエハ18から
除去することが可能である。ここで、効率良いクリーニ
ングとは、低いエネルギー密度で、かつ、少ない照射回
数で付着物20を除去することである。
FIG. 6 and FIG. 7 are views showing a case where the laser beam 12A is incident from a plurality of directions. In these cases, more heat energy can be given to the contact portion between the silicon wafer 18 and the deposit 20, so that the deposit 20 can be more efficiently removed from the silicon wafer 18. Here, efficient cleaning refers to removing the deposit 20 with a low energy density and a small number of irradiations.

【0029】以上のようにして、熱膨張によってシリコ
ンウエハ18の表面から除去された付着物20は、図2
に示すようにシリコンウエハ18の法線18Cが斜め下
方向を向いているため、そのまま処理室13の下方に落
下するので、シリコンウエハ18に再付着することはな
い。また、このようにして除去された付着物20を収集
する手段としては、処理室13内において試料台13A
の下方に、例えば網状の電極(図示せず)を配設して静
電吸着力を発揮させることにより付着物20を収集して
も良い。
As described above, the deposit 20 removed from the surface of the silicon wafer 18 by thermal expansion is shown in FIG.
Since the normal line 18C of the silicon wafer 18 is directed obliquely downward as shown in FIG. 7, the silicon wafer 18 falls directly below the processing chamber 13 and does not adhere to the silicon wafer 18 again. As means for collecting the adhered matter 20 thus removed, the sample table 13A in the processing chamber 13 is used.
For example, a net-like electrode (not shown) may be provided below the lower part to cause the electrostatic attraction force to be exerted to collect the deposit 20.

【0030】以上の説明においては、レーザビーム12
Aの入射角を変化させる場合について説明したが、図8
に示すように、レーザビーム12Aの光路にミラー21
を挿入すると共に、レーザビーム12Aの入射角度を固
定して試料台13Aの角度を変化させることにより、レ
ーザビーム12Aの入射角度を設定するようにしても良
い。このような場合には、付着物20の除去後における
再付着を防止するため、レーザビーム12Aをシリコン
ウエハ18に照射する際に、シリコンウエハ18の法線
18Cが斜め下方向(後述する図2参照)を向くように
試料台13Aを設定する。なお、以上の説明では、シリ
コンウエハ18の法線18Cが斜め下方向を向くように
試料台13Aを固定して付着物20を除去する場合につ
いて説明したが、本発明はこのような形態に限定される
ものではなく、シリコンウエハ18の法線18Cを完全
な鉛直下方向(図示せず)または水平方向(即ち、図1
に示すような方向)を向くように試料台13Aを固定し
ても、上述の場合と同様に付着物20を除去できるもの
である。
In the above description, the laser beam 12
Although the case where the incident angle of A is changed has been described, FIG.
As shown in FIG.
And the angle of incidence of the laser beam 12A may be fixed and the angle of incidence of the laser beam 12A may be set by changing the angle of the sample table 13A while fixing the angle of incidence. In such a case, when the silicon beam 18 is irradiated with the laser beam 12A, the normal 18C of the silicon wafer 18 is inclined downward (see FIG. The sample stage 13A is set so as to face (see FIG. 3). In the above description, the case where the sample table 13A is fixed and the deposit 20 is removed so that the normal line 18C of the silicon wafer 18 faces obliquely downward has been described. However, the present invention is limited to such a form. Instead, the normal 18C of the silicon wafer 18 is moved completely vertically (not shown) or horizontally (ie, FIG. 1).
Even if the sample table 13A is fixed so as to face the same direction as shown in FIG.

【0031】以上、本発明のウエハクリーニング方法及
び装置によれば、簡単且つ確実に、シリコンウエハ上の
付着物を除去することができる。また、上述の説明で
は、シリコンウエハを例として説明したが、本発明はこ
のような範囲に限定されるものではなく、その他の基板
上に付着した付着物をも同様に除去できるものである。
As described above, according to the wafer cleaning method and apparatus of the present invention, it is possible to easily and reliably remove the deposits on the silicon wafer. Further, in the above description, a silicon wafer is described as an example, but the present invention is not limited to such a range, and it is possible to similarly remove attached matter on other substrates.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明のウエハクリーニング方法は、試
料台に固定された基板にレーザビームを照射して前記基
板の表面上の付着物を除去するレーザクリーニング方法
において、前記基板と前記付着物との接触部分に前記基
板に対して斜めに前記レーザビームを照射して前記付着
物を熱膨張させることにより、前記付着物を前記基板か
ら除去するので、付着物を効率よく除去することができ
る。また、前記基板の法線を水平方向、斜め下方向又は
鉛直下方向に向けて前記接触部分に前記レーザビームを
照射することにより、前記付着物を前記基板表面から除
去するので、簡単且つ確実に付着物を除去できる。ま
た、前記基板の表面と前記レーザビームの入射方向との
なす角度が10°から30°までの範囲内である方法で
あるため、10°から30°までの範囲内で、効率よく
付着物を除去できる。さらに、複数のレーザビームを複
数の方向から前記接触部分に照射するので、より効果的
に付着物を除去できる。また、本発明のレーザクリーニ
ング装置は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出
射されるレーザビームを減衰させるための減衰器と、前
記減衰器から出力されるレーザビームを整形する光学系
と、前記光学系の出力側に配設され、前記基板を固定す
る試料台と、前記レーザ発振器、前記減衰器及び前記試
料台を駆動制御する制御手段とを備え、試料台に固定さ
れた基板にレーザビームを照射して前記基板の表面上の
付着物を除去するレーザクリーニング装置において、前
記基板と前記付着物との接触部分に前記基板に対して斜
めに前記レーザビームを照射し、前記付着物を熱膨張さ
せることにより、前記付着物を前記基板から除去するの
で、付着物を効率よく除去することができる。また、前
記基板の法線を水平方向、斜め下方向又は鉛直下方向に
向けて前記接触部分に前記レーザビームを照射すること
により、前記付着物を除去するので、簡単且つ確実に付
着物を除去できる。また、前記基板の表面と前記レーザ
ビームの入射方向とのなす角度を10°から30°まで
の範囲内にしたので、10°から30°までの範囲内
で、効率よく付着物を除去できる。さらに、複数のレー
ザビームを複数の方向から前記接触部分に照射するの
で、より効果的に付着物を除去できる。
The wafer cleaning method according to the present invention is directed to a laser cleaning method for irradiating a substrate fixed to a sample stage with a laser beam to remove extraneous matter on the surface of the substrate. By irradiating the laser beam to the contact portion of the substrate obliquely with respect to the substrate to thermally expand the attached matter, the attached matter is removed from the substrate, so that the attached matter can be efficiently removed. Further, by irradiating the laser beam to the contact portion with the normal of the substrate oriented in the horizontal direction, obliquely downward direction or vertically downward direction, the attached matter is removed from the substrate surface, so that it is simple and reliable. Deposits can be removed. In addition, since the angle between the surface of the substrate and the incident direction of the laser beam is in the range of 10 ° to 30 °, the adherent can be efficiently removed within the range of 10 ° to 30 °. Can be removed. Further, since the plurality of laser beams are applied to the contact portion from a plurality of directions, the attached matter can be more effectively removed. Further, the laser cleaning device of the present invention includes a laser oscillator, an attenuator for attenuating a laser beam emitted from the laser oscillator, an optical system for shaping a laser beam output from the attenuator, A sample stage arranged on the output side of the system, the sample stage fixing the substrate, the laser oscillator, the attenuator and control means for controlling the drive of the sample stage, comprising a laser beam on the substrate fixed to the sample stage. A laser cleaning device for irradiating the substrate with the laser beam obliquely to a contact portion between the substrate and the attached object to irradiate the laser beam on the substrate, thereby thermally expanding the attached object. By doing so, the attached matter is removed from the substrate, so that the attached matter can be efficiently removed. In addition, since the laser beam is applied to the contact portion with the normal line of the substrate directed horizontally, obliquely downward, or vertically downward, the adhering matter is removed, so that the adhering matter is easily and reliably removed. it can. Further, since the angle between the surface of the substrate and the incident direction of the laser beam is set in the range of 10 ° to 30 °, the attached matter can be efficiently removed in the range of 10 ° to 30 °. Further, since a plurality of laser beams are applied to the contact portion from a plurality of directions, the attached matter can be more effectively removed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるウエハクリーニング装置の構成を
概略的に示す上面図である。
FIG. 1 is a top view schematically showing a configuration of a wafer cleaning apparatus according to the present invention.

【図2】本発明によるウエハクリーニング装置の要部を
拡大して示す図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the wafer cleaning apparatus according to the present invention.

【図3】本発明によるウエハクリーニング装置の要部を
拡大して示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an enlarged main part of the wafer cleaning apparatus according to the present invention.

【図4】レーザビームの入射角度を変化させたときの照
射エネルギー密度と除去率との関係を示す特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an irradiation energy density and a removal rate when an incident angle of a laser beam is changed.

【図5】レーザ入射角度と除去率との関係を示す特性図
である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a laser incident angle and a removal rate.

【図6】複数のレーザビームを照射した様子を示す概念
図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a state where a plurality of laser beams are irradiated.

【図7】複数のレーザビームを照射した様子を示す概念
図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a state where a plurality of laser beams are irradiated.

【図8】本発明によるウエハクリーニング装置の他の形
態による構成を概略的に示す上面図である。
FIG. 8 is a top view schematically showing a configuration of another embodiment of the wafer cleaning apparatus according to the present invention.

【図9】従来の方法により付着物にレーザビームを照射
する様子を概念的に示す図である。
FIG. 9 is a diagram conceptually showing a state in which a laser beam is applied to a deposit by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 KrFレーザ発振器(レーザ発振器) 10A レーザビーム 11 アッテネータ(減衰器) 12 光学系 12A レーザビーム 13 処理室 13A 試料台 14A、14B ゲートバルブ 15 搬送室 16 カセット室 17 PCコントローラ(制御手段) 18 シリコンウエハ(基板) 18A 表面 18B 接触部分 18C 法線 20 付着物 21 ミラー Reference Signs List 10 KrF laser oscillator (laser oscillator) 10A laser beam 11 attenuator (attenuator) 12 optical system 12A laser beam 13 processing room 13A sample table 14A, 14B gate valve 15 transfer room 16 cassette room 17 PC controller (control means) 18 silicon wafer (Substrate) 18A Surface 18B Contact part 18C Normal 20 Adhered matter 21 Mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石坂 進一 東京都府中市日鋼町1番1 株式会社日本 製鋼所内 Fターム(参考) 3B116 AA02 AA03 AB42 BC01 CD43 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shinichi Ishizaka 1-1, Nikkocho, Fuchu-shi, Tokyo F-term in Japan Steel Works, Ltd. (reference) 3B116 AA02 AA03 AB42 BC42 CD01 CD43

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料台(13A)に固定された基板(18)にレ
ーザビーム(12A)を照射して前記基板(18)の表面(18A)上
の付着物(20)を除去するレーザクリーニング方法におい
て、前記基板(18)と前記付着物(20)との接触部分(18B)
に前記基板(18)に対して斜めに前記レーザビーム(12A)
を照射して前記付着物(20)を熱膨張させることにより、
前記付着物(20)を前記基板(18)から除去することを特徴
とするレーザクリーニング方法。
1. A laser cleaning method for irradiating a substrate (18) fixed to a sample stage (13A) with a laser beam (12A) to remove a deposit (20) on a surface (18A) of the substrate (18). In the method, a contact portion (18B) between the substrate (18) and the deposit (20)
The laser beam (12A) obliquely to the substrate (18)
Irradiation to thermally expand the deposit (20),
A laser cleaning method, comprising: removing the deposit (20) from the substrate (18).
【請求項2】 前記基板(18)の法線(18C)を水平方向、
斜め下方向又は鉛直下方向に向けて前記接触部分(18B)
に前記レーザビーム(12A)を照射することにより、前記
付着物(20)を前記基板(18)表面から除去することを特徴
とする請求項1記載のレーザクリーニング方法。
2. A normal line (18C) of the substrate (18) is set in a horizontal direction,
The contact portion (18B) diagonally downward or vertically downward
2. The laser cleaning method according to claim 1, wherein the deposit (20) is removed from the surface of the substrate (18) by irradiating the substrate with the laser beam (12A).
【請求項3】 前記基板(18)の表面(18A)と前記レーザ
ビーム(12A)の入射方向とのなす角度が10°から30
°までの範囲内であることを特徴とする請求項1または
2記載のレーザクリーニング方法。
3. An angle between the surface (18A) of the substrate (18) and the incident direction of the laser beam (12A) is from 10 ° to 30 °.
The laser cleaning method according to claim 1 or 2, wherein the temperature is within a range up to °.
【請求項4】 複数のレーザビーム(12A)を複数の方向
から前記接触部分(18B)に照射することを特徴とする請
求項1から3までのいずれか記載のレーザクリーニング
方法。
4. The laser cleaning method according to claim 1, wherein a plurality of laser beams are irradiated on the contact portion from a plurality of directions.
【請求項5】 レーザ発振器(10)と、前記レーザ発振器
(10)から出射されるレーザビーム(10A)を減衰させるた
めの減衰器(11)と、前記減衰器(11)から出力されるレー
ザビームを整形する光学系(12)と、前記光学系(12)の出
力側に配設され、前記基板(18)を固定する試料台(13A)
と、前記レーザ発振器(10)、前記減衰器(11)及び前記試
料台(13A)を駆動制御する制御手段(17)とを備え、試料
台(13A)に固定された基板(18)にレーザビーム(12A)を照
射して前記基板(18)の表面(18A)上の付着物(20)を除去
するレーザクリーニング装置において、前記基板(18)と
前記付着物(20)との接触部分(18B)に前記基板(18)に対
して斜めに前記レーザビーム(12A)を照射し、前記付着
物(20)を熱膨張させることにより、前記付着物(20)を前
記基板(18)から除去することを特徴とするレーザクリー
ニング装置。
5. A laser oscillator (10), said laser oscillator
An attenuator (11) for attenuating a laser beam (10A) emitted from (10), an optical system (12) for shaping a laser beam output from the attenuator (11), and the optical system ( A sample stage (13A) arranged on the output side of 12) and fixing the substrate (18)
And a control means (17) for controlling the drive of the laser oscillator (10), the attenuator (11) and the sample stage (13A), and the laser is mounted on a substrate (18) fixed to the sample stage (13A). In a laser cleaning device for irradiating a beam (12A) to remove the deposit (20) on the surface (18A) of the substrate (18), a contact portion between the substrate (18) and the deposit (20) ( 18B) by irradiating the laser beam (12A) obliquely to the substrate (18) to thermally expand the attached matter (20), thereby removing the attached matter (20) from the substrate (18). A laser cleaning device.
【請求項6】 前記基板(18)の法線(18C)を水平方向、
斜め下方向又は鉛直下方向に向けて前記接触部分(18B)
に前記レーザビーム(12A)を照射することにより、前記
付着物(20)を除去することを特徴とする請求項5記載の
レーザクリーニング装置。
6. A normal line (18C) of the substrate (18) is set in a horizontal direction,
The contact portion (18B) diagonally downward or vertically downward
6. The laser cleaning apparatus according to claim 5, wherein the deposit is removed by irradiating the laser beam with the laser beam.
【請求項7】 前記基板(18)の表面(18A)と前記レーザ
ビーム(12A)の入射方向とのなす角度を10°から30
°までの範囲内にしたことを特徴とする請求項5または
6記載のレーザクリーニング装置。
7. An angle formed between the surface (18A) of the substrate (18) and the incident direction of the laser beam (12A) is from 10 ° to 30 °.
7. The laser cleaning apparatus according to claim 5, wherein the angle is set to a range of up to °.
【請求項8】 複数のレーザビーム(12A)を複数の方向
から前記接触部分(18B)に照射することを特徴とする請
求項5から7までのいずれか記載のレーザクリーニング
装置。
8. The laser cleaning apparatus according to claim 5, wherein a plurality of laser beams are irradiated on the contact portion from a plurality of directions.
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