JP2002043269A - レーザクリーニング処理の終了判定装置及び方法 - Google Patents

レーザクリーニング処理の終了判定装置及び方法

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JP2002043269A
JP2002043269A JP2000230603A JP2000230603A JP2002043269A JP 2002043269 A JP2002043269 A JP 2002043269A JP 2000230603 A JP2000230603 A JP 2000230603A JP 2000230603 A JP2000230603 A JP 2000230603A JP 2002043269 A JP2002043269 A JP 2002043269A
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Masahito Kanazawa
正仁 金沢
Toshiyuki Ishida
稔幸 石田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、真空雰囲気下においてもレーザク
リーニングの終了を判定することのできるレーザクリー
ニングの終了判定装置及び方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明によるレーザクリーニングの終了
判定装置は、チャンバ(2)内の基板(3)の表面(3A)近傍に
設置され、基板(3)へのレーザビーム(5A)の照射により
基板(3)の表面(3A)から離脱すると共に帯電され電荷を
持った帯電パーティクル(24)を介してチャンバ(2)との
間に発生した電位差を検出する電圧検出手段(20)と、電
圧検出手段(20)による検出信号が零になったときにレー
ザビーム(5A)による基板(3)の洗浄が終了したと判定す
る終了判定手段(23)とを備える構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程又
は液晶パネル製造工程等に用いられるレーザクリーニン
グ処理の終了判定装置及び方法に関し、特に、チャンバ
内が真空雰囲気下である場合においても確実に洗浄の終
了を判定できるようにするための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種の装置とし
ては図3で示される、例えばマイクロホンを用いたレー
ザクリーニングの終了判定装置の構成を挙げることがで
きる。すなわち、図3において、符号1で示されるもの
はマイクロホンであり、このマイクロホン1は、半導体
製造装置のレーザクリーニングのチャンバ2内に配設さ
れている。
【0003】前記チャンバ2では、洗浄対象物である基
板3がステージ4の上に設置されており、この基板3に
は、例えばKrFエキシマレーザ発振器で構成されるパ
ルスレーザ発振器5から発振されたパルスレーザ5Aが
光学系6及びミラー7を介して照射されるように構成さ
れている。
【0004】前記マイクロホン1にはプリアンプ8及び
FET9を介して終了判定装置10が接続されており、
パルスレーザ5Aの照射による基板3の表面のクリーニ
ングにあたり、パルスレーザ5Aを基板表面3Aに照射
することによって基板表面3Aから発生される音波を検
出し、この音波の検出信号に基づいて基板表面3Aの状
態を検出し、これによりレーザクリーニングの終了時を
判定していた。このような装置は、特開平7−3111
81号公報により周知であった。
【0005】即ち、具体的には、基板表面3Aのクリー
ニングを行うために基板3上の所定の領域にパルスレー
ザ5Aを照射すると同時に、パルスレーザ5Aと基板表
面3Aとの相互作用によって発生した音波をマイクロホ
ン1を用いて検出し、検出した音波の振幅や周波数スペ
クトルなどに基づき、基板表面3Aのクリーニング状態
を検出する。
【0006】図3において、パルスレーザ発振器5から
出射されたパルスレーザ5Aを光学系6によりクリーニ
ングに適したビーム形状に整形した後に、ミラー7によ
り垂直または任意の角度でパーティクル11が付着した
基板3に照射する。基板3にパルスレーザ5Aを照射し
た際にパーティクルの脱離量に応じて基板表面3Aから
音波が発生する。この音波をマイクロホン1で集音し、
プリアンプ8で信号を増幅する。周波数分析装置として
機能するFFT6にて特定の周波数スペクトルを選択し
た後に、終了判定装置10にて信号強度をリアルタイム
に観察することにより、基板表面3Aのクリーニング状
態を検出する。
【0007】図4に示すようなクリーニング時における
音波の信号強度はレーザ照射パルス毎に変化するが、パ
ーティクルが完全に除去されると、パーティクルが付着
されていない状態の信号強度(ほぼ零)に収束するた
め、このように信号強度が収束した時点をレーザクリー
ニングの終了と判定していた。なお、ステージ4は基板
3の全域または任意の領域をクリーニングできるよう
に、基板3に対するパルスレーザ5Aの照射位置をXY
方向に移動可能または照射方向を回転可能に構成されて
いる。
【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、半導体製造や液晶基板製造工程では、多
くの製造装置が微細加工に有利である真空中での加工
(成膜や食刻工程)を行っており、真空排気時間やリー
ク時間の短縮による生産能率の改善や排気やリークの繰
り返しによるパーティクルの付着を防止すると共に歩留
まりを向上させるために、製造装置同士を接続し、真空
中で基板3を搬送している。
【0009】従って、レーザクリーニングを真空中で行
うことにより、生産効率や歩留まりの向上を図ることが
当然に要求されるが、音波を用いた従来のレーザクリー
ニングの終了時の判定方法は、大気中またはガス中での
み実施可能であり、真空中では実施不可能であるという
課題があった。また、音波を検出する際に、様々な周辺
装置から発生する騒音により正確な検出ができなくなる
おそれがあるという課題があった。
【0010】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、真空雰囲気下においてもレ
ーザクリーニングの終了を正確に判定することのできる
レーザクリーニング処理の終了判定装置及び方法を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザクリーニ
ング処理の終了判定装置は、チャンバ内の基板の表面近
傍に設置され、前記基板へのレーザビームの照射により
前記基板の表面から離脱すると共に帯電され電荷を持っ
た帯電パーティクルを介して前記チャンバとの間に発生
した電位差を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手
段による検出信号が零になったときに前記レーザビーム
による前記基板の洗浄が終了したと判定する終了判定手
段とを備える構成であり、前記電圧検出手段はプローブ
型である構成である。また、本発明のレーザクリーニン
グ処理の終了判定方法は、チャンバ内の基板へのレーザ
ビームの照射によって前記基板の表面から離脱すると共
に帯電され電荷を持った帯電パーティクル中を流れる電
流を検出し、前記検出信号が零になったときに前記レー
ザビームによる前記基板の洗浄が終了したと判定する構
成であり、さらに、前記基板の表面近傍に設けられたプ
ローブ型の電圧検出手段を用いることにより、前記帯電
パーティクル中な発生した電圧を検出する構成である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるレ
ーザクリーニング処理の終了判定装置及び方法の好適な
実施の形態について詳細に説明する。なお、従来装置と
同一または同等部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。
【0013】図1に示すように、本発明のレーザクリー
ニングの終了判定装置は、従来のマイクロホン1に代え
て、例えばタングステン等の金属製のプローブ20を備
える。前記プローブ20は、基板表面3の近傍における
電圧を検出するために基板表面3の近傍に設置されてい
る。また、前記プローブ20にはプリアンプ8、ピーク
ホールド回路22及び終了判定装置23が接続されてい
る。
【0014】また、本発明のレーザクリーニングの終了
判定装置及び方法におけるパルスレーザ5Aの照射方式
は、従来の終了判定装置及び方法におけるものと同一で
ある。図1に示すように、パルスレーザ発振器5から出
射されたレーザビームであるパルスレーザ5Aを光学系
6によりクリーニングに適したビーム形状に整形した後
に、ミラー7を調整することにより基板表面3Aに対し
て垂直または任意の角度でパルスレーザ5Aを照射す
る。
【0015】パルスレーザ5Aが基板表面3Aに照射さ
れると、パーティクル11の脱離量に応じてプローブ2
0に電圧が発生する。このようにプローブ20に電圧が
発生するのは、基板表面3Aに付着していたパーティク
ル11がパルスレーザ5Aにより基板表面3Aから離脱
する際に帯電されて基板表面3A近傍に拡散するためで
あり、このように帯電されたパーティクル(以下帯電パ
ーティクル24と称す)が電荷の搬送媒体となるからで
ある。
【0016】このようにしてプローブ20により検出さ
れた電圧は、高入力抵抗のプリアンプ8で増幅され、さ
らにピークホールド回路22にて電圧のピーク値が保持
される。このピークホールド回路22で得た電圧のピー
ク値を終了判定装置23でリアルタイムに観察し、クリ
ーニング状態を検出する。
【0017】このとき、基板表面3Aから離脱するパー
ティクル11の量が多いと、帯電パーティクル24の量
も増大するため、プローブ20に流れる電圧値は増大す
る。一方、基板表面3Aが洗浄されて離脱するパーティ
クル11の量が減少し、これに伴い帯電パーティクル2
4の量も減少すると、プローブ20に発生する電圧も減
少する。従って、基板表面3Aが汚染されているときほ
どプローブ20に流れる電圧が増大し、基板表面3Aの
浄化が進むほどプローブ20に発生する電圧が減少する
ことになるため、プローブ20に発生する電圧値がほぼ
零になったときをレーザクリーニングが終了したときで
あると判定できる。
【0018】図2は、本発明によるレーザクリーニング
の終了判定装置を用いてプローブ20に発生する電圧を
測定した結果を示す特性図である。図2において、第1
特性25ないし第3特性27は、基板表面3Aにインク
を塗布した場合の第1回目(第1ショット)、第5回目
(第5ショット)及び第10回目(第10ショット)の
パルスレーザ5Aの照射時においてプローブ20に発生
する電圧特性を示しており、又、第4特性28は、基板
表面3Aにインクを塗布せず、かつ、基板表面3Aにい
かなるパーティクルも付着していない場合における電圧
特性を示したものである。なお、これらの特性25ない
し28は、プリアンプ8によって増幅した直後の電圧波
形である。なお、前記プリアンプ8は、電圧検出手段2
0からの検出感度を上げるために、入力インピーダンス
を上げて5MΩに設定している。
【0019】図2から分かるように、第1ショットない
し第10ショットのパルスレーザ5Aの照射時における
ピーク25Aないし27Aは、パルスレーザ5Aの印加
回数の増大に伴って減衰しており、特に第10ショット
に対応する第3特性27は、基板表面3Aにインクを塗
布せず、かつ、基板表面3Aにいかなるパーティクルも
付着していない場合における第4特性28とほぼ同一
で、ピーク27A付近の振幅も基板表面3Aにパーティ
クル11が付着してない状態を表すに収束している。こ
のことは、第10ショット目前後のパルスレーザ5Aの
印加により、レーザクリーニングが終了したことを示し
ている。従って、この時をレーザクリーニングの終了と
判定することができる。
【0020】以上、本発明のレーザクリーニングの終了
判定装置及び方法によれば、レーザクリーニングに用い
られるチャンバ2内が真空状態でない場合だけでなく真
空雰囲気下である場合においても、レーザクリーニング
用のパルスレーザ5Aによる影響を受けることなく、レ
ーザクリーニングの終了を判定することができる。な
お、以上の説明では、プローブ20がタングステン製で
ある場合について説明したが、プローブ20の材質はこ
れに限定されるものではなく、導電性があれ端の金属製
であってもよい。また、その形状も、プローブのような
針状に限られず、板状や網状等の任意の形状であっても
かまわない。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、チャンバ
内が真空雰囲気下においてもレーザクリーニングの終了
を判定することのできるレーザクリーニングの終了判定
装置を提供することができる。請求項2記載の発明によ
れば、プローブにより電圧を測定できるので、装置構成
の簡略化を図ることができる。請求項3記載の発明によ
れば、チャンバ内が真空雰囲気下においてもレーザクリ
ーニングの終了を判定することのできるレーザクリーニ
ングの終了判定方法を提供することができる。請求項4
記載の発明によれば、プローブにより電圧を測定できる
ので、簡単な手段で判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザクリーニングの終了判定装置を
概略的に示す構成図である。
【図2】本発明のレーザクリーニングの終了判定装置に
おけるプローブに発生する電圧とパルスレーザのショッ
ト数との関係を示す特性図である。
【図3】従来のレーザクリーニングの終了判定装置を概
略的に示す構成図である。
【図4】従来のレーザクリーニングの終了判定装置にお
けるマイクロホンが検出した音波とパルスレーザのショ
ット数の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
2 チャンバ 3 基板 3A 基板表面 4 ステージ 5 パルスレーザ発振器 5A パルスレーザ 6 光学系 7 ミラー 8 プリアンプ 10 終了判定装置 11 パーティクル 12 パーティクル 20 プローブ 22 ピークホールド回路 23 終了判定装置 24 帯電パーティクル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバ(2)内の基板(3)の表面(3A)近傍
    に設置され、前記基板(3)へのレーザビーム(5A)の照射
    により前記基板(3)の表面(3A)から離脱すると共に帯電
    され電荷を持った帯電パーティクル(24)を介して前記チ
    ャンバ(2)との間に発生した電位差を検出する電圧検出
    手段(20)と、 前記電圧検出手段(20)による検出信号が零になったとき
    に前記レーザビーム(5A)による前記基板(3)の洗浄が終
    了したと判定する終了判定手段(23)とを備えることを特
    徴とするレーザクリーニング処理の終了判定装置。
  2. 【請求項2】 前記電圧検出手段(20)はプローブ型であ
    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
    処理の終了判定装置。
  3. 【請求項3】 チャンバ(2)内の基板(3)へのレーザビー
    ム(5A)の照射によって前記基板(3)の表面(3A)から離脱
    すると共に帯電され電荷を持った帯電パーティクル(24)
    中を流れる電流を検出し、前記検出信号が零になったと
    きに前記レーザビーム(5A)による前記基板(3)の洗浄が
    終了したと判定することを特徴とするレーザクリーニン
    グ処理の終了判定方法。
  4. 【請求項4】 前記基板(3)の表面(3A)近傍に設けられ
    たプローブ型の電圧検出手段(20)を用いることにより、
    前記帯電パーティクル(24)中に発生した電圧を検出する
    ことを特徴とする請求項3記載のレーザクリーニング処
    理の終了判定方法。
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