JP2010536066A - 間接表面清浄化のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

表面の清浄化に有用なデバイス及び方法、特に、半導体産業、光学系などに典型的に使用される構成要素の表面の清浄化に有用なデバイス及び方法を提供する。本発明は、清浄化される表面のすぐ上方の環境へのアクセスが限定的であるか又はできないターゲット表面のレーザ表面清浄の方法である。本方法は、基板損傷の危険性の少ない表面を清浄する機能を含む。本方法は、汚染された基板表面の直接レーザ励起と基板から汚染粒子又は汚染層への熱伝達とを含む。本方法はまた、熱ベースの除去をもたらす段階と、表面清浄をもたらすのに必要な温度を基板材料の熱損傷レベルよりも低く保つことによって基板損傷の危険性を低減する段階とを含む。更に、本方法は、比較的長いパルス幅の利用によって基板損傷の危険性を低減する段階と、小さい汚染物質／粒子の除去の改善を提供する段階と、基板環境筐体の一部である表面に対して配置された材料を通過するようにビームを誘導する段階とを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

関連出願への相互参照
本出願は、出願番号６０／９５４、９８９を有する２００７年８月９日出願の「間接表面清浄のための装置及び方法」という名称の米国特許仮出願に対する優先権を請求し、かつ出願番号１２／０５５、１７８を有する２００８年３月２４日出願の「間接表面清浄のための装置及び方法」という名称の米国特許出願に関連し、それらの開示内容は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。

本発明は、一般的に、表面の清浄化に有用なデバイス及び方法に関する。より詳細には、本発明は、半導体産業、光学系などに典型的に使用される構成要素の表面の清浄化に有用なデバイス及び方法に関する。開示するデバイス及び方法は、フォトマスクレチクルの耐用年数の延長に適用可能である。

電磁放射線は、長い間、表面清浄に使用されている。それらの処理の例としては、表面汚染物質の除去、塗料のような薄い材料層コーティングの除去、又は金属加工表面からの油分の除去が挙げられる。最も初期の例の一部は、フラッシュランプの放射線源を利用した。これらのシステムは、達成可能なピーク電力の理由で用途が限定される可能性がある。

達成可能な高いピーク電力、高いエネルギ安定性、及び波長選択性の理由で、これらの種類の処理に対して益々使用されている。これらの特徴は、清浄効果の高度の局在性、改善した材料選択性、及び深度制御を考慮するものである。レーザ表面清浄処理は、表面汚染層除去及び微粒子除去に大まかに分類される。表面汚染層の除去は、レーザ融除によって通常は達成される。粒子除去は、汚染物質の全体的な除去を伴っている。

両方の部類の下での清浄処理は、より高いピーク電力を提供するパルスレーザ放射線の使用によって利益を受ける。短いパルスの放射線は、特に、改善した処理を提供することができる。短パルス放射線は、レーザ融除処理での熱影響ゾーンを低減することが示されている。これは、融除的除去の改善した局在性、並びに除去深度のより精密な制御を可能にする。短パルス放射線はまた、粒子及び／又は基板内の温度上昇の速度を高め、それによって粒子除去をもたらす加速力を高めることにより、微粒子除去を強化することもできる。

基板損傷は、融除的及び微粒子除去処理の両方に対して問題になる可能性があり、いくつかの技術がそれらの影響をできるだけ小さくするために開発されている。融除的処理に対しては、汚染物質の吸収性を高める波長の選択は、フルエンス要件を低減し、従って、基板損傷を低減することができる。更に、全汚染物質除去のための複数のパルスの使用は、必要なフルエンスを低減することができる。しかし、選択された波長で高い吸収性を有する基板は、波長選択及び多重パルス除去処理を用いても、汚染物質と共に融除される可能性が高い。基板インタフェースで除去処理を末端停止させる機能は、これらの場合は限定的であることになる。より小さいサイズの汚染物質に対しては、汚染物質に関する吸収断面積が基板に対して減少するので、この問題は有意に大きくなる。

融除的除去処理と同様に、微粒子除去処理も傷つき易い基板及び処理波長で高い吸収性を有する基板に対して基板損傷を引き起こす可能性がある。この問題は、粒子と基板の間の増大した粘着力及び粒子の下でのレーザの自己集束のために、小さい粒子の除去に対して増大する。粒子清浄処理に関して、基板損傷の危険性を低減するために開発されたデバイス及び方法は、汚染された表面の上方の環境の制御を伴っている。低下したフルエンスレベルを可能にする微粒子レーザ処理の例としては、湿式レーザ清浄、蒸気レーザ清浄、及び増大湿度清浄が挙げられる。レーザと他の清浄処理（エッチング、有機溶剤、及び超音波を含む）との組合せは、清浄有効性を高めることが示されており、かつ基板損傷の危険性を低下させることができる。しかし、乾式レーザ清浄処理を除いて、説明した微粒子除去処理の全ては、基板表面の上方の環境へのアクセスを必要とする。これは、一部のシステムに対しては、非実用的である場合がある。

代替的な乾式レーザ微粒子清浄処理が開発されている。レーザ音波清浄及びレーザ衝撃波清浄は、同じく微粒子清浄に関して評価された乾式レーザ清浄方法である。レーザ音波清浄は、基板に対する直接励起を伴い、従って、上述のような特に小さい粒子に対して基板損傷の可能性が高い欠点がある。レーザ衝撃波清浄は、微粒子除去を改善することが示されており、かつ基板表面の上方にレーザを集束させ、微粒子との衝撃波の相互作用に依存することによって基板損傷の危険性を低減することができる。この技術も、小さい粒子の除去に適用された時に一層困難になることになる。更に、衝撃波は、基板の表面上又はその近くの他の傷つき易い特徴部を損傷する場合がある。これは、衝撃波の発生が、基板の上方に集束された比較的高いレーザ強度を必要とするので、基板表面の上方に傷つき易い材料が存在する時に特に真である。

最新の乾式レーザ技術でさえも、表面の上方の環境へのアクセスが実際的でない場合には（例えば、密閉型システム）制限される可能性がある。除去処理は、密閉型システムに対しては、粒子が全体的に表面から除去されるので、基板上の異なる位置に粒子を移動させるのみであることになる。典型的に、これらの技術は、清浄化されている基板から粒子を完全に除去するために付加的な制御デバイス及び方法を利用する。これらの方法は、誘導空気流、減圧（真空）の使用、又は重力を含み、それらの殆どは、基板表面の上方の環境へのオープンアクセスを必要とする。

半導体製造は、レーザ清浄方法を含む表面清浄処理を利用する主要な産業分野の１つである。必要とされる清浄処理の多くは、基板損傷の許容レベルに関して厳しい公差を有する。更に、小さい製品特徴部は、製品不具合を回避するために非常に小さい粒子を除去することを必要にする。清浄化は、複数のウェーハ加工段階における課題であり、幅広い汚染層（例えば、レジスト除去）及び微粒子汚染物質除去を含む。

表面清浄は、ウェーハ製造工程に使用される光学系（例えば、フォトマスク）に対する要件でもある。特にフォトマスクに関しては、汚染物質の蓄積が、ウェーハ印刷処理におけるマスクの通常の使用中に観察される。これらのマスクは、ウェーハ上にマスクパターンを印刷するのに使用される通常の処理中に深紫外線（ＤＵＶ）放射線に露出される。この放射線への露出は、照明放射線を吸収する小さい粒子の形態での汚染物質の成長をもたらす。この成長は、一般的にヘイズと呼ばれる。

ヘイズ形成は、粒子がサイズを増大すると、それらがフォトマスクを透過している光のより多くを遮るので、ウェーハ印刷処理に対して問題である。最終的に、ヘイズ汚染物質は、ウェーハ上のフォトマスクの印刷された画像に欠陥を引き起こすほど十分な光を吸収する。ヘイズ汚染がこのレベルに到達する前に、フォトマスク表面は、清浄にすべきである。この清浄要件は、ヘイズの除去に現在使用される処理がマスク上の吸収膜を劣化させるので、フォトマスクの有効耐用年数を低下させる影響を有する。部分吸収膜に対しては、現在の清浄方法は、膜厚を低下させ、従って、膜の透過及び位相特性に影響を及ぼす。位相及び／又は透過率の変化は、ウェーハ上の印刷された特徴部のサイズ及び形状を満足できる公差を超えて変更することによってレチクル耐用年数を低下させる。フォトマスクの有効寿命が超過した状態で製造を継続するために、控えのフォトマスクの組を製造すべきである。控えの組は、汚染されたフォトマスクが清浄化されている時に使用するためにも必要とされる。清浄処理は、通常は別の施設で行われるので、マスクが清浄かつ検証される前に数日の時間的要件が存在する可能性がある。半導体製造に対して要求される特徴部サイズが縮小すると、印刷欠陥を生じることになるヘイズ成長のサイズも縮小する。ヘイズ成長に対するこの増大した感受性は、最新のフォトマスクは、より頻繁に清浄する必要があり、かつより短い有効寿命を有することになることを意味する。

フォトマスク表面ヘイズ汚染を除去する代替の清浄方法の適用は、フォトマスク表面に取り付けられたペリクルの使用によって妨げられる。ペリクルは、フォトマスク表面に粘着的に結合されたフレーム、及びペリクルフレームにわたって延伸された薄い膜から成る。ペリクルは、外部的に発生した粒子が印刷処理に影響を及ぼす可能性があるフォトマスクの表面上へのそれらの沈降を防止するのに使用される。外部的に発生した粒子は、マスク表面の上方の膜上に沈降し、そこでは、それらの印刷処理に対する影響が有意に低減されている。圧力均等化を考慮したペリクルフレーム上の小さいフィルタバルブを除いて、フォトマスクの上面は、ペリクルの取り付けによって局所環境から実質的に密封される。

ヘイズ除去のための現在の満足できる方法は、ウェーハ製造業者が、汚染されたフォトマスクをマスク製造業者又は第三者に送り返すことを必要とする。ここで、ペリクルフレームは、フォトマスクから除去され、マスクが清浄化され、欠陥を検査され、新ペリクルがフォトマスクに取り付けられ、かつ多くの場合に、マスクは、ウェーハ製造業者に送り返される前に粒子欠陥に関して再検査される。これは、典型的には、完了するのに数日を要し、付加的な処理のためにフォトマスクのコストを増大させ、かつ清浄処理のためにフォトマスクの品質を劣化させる。更に、通常はペリクルからの接着剤が除去されてフォトマスクの印刷可能区域上に落下することにより、マスクがヘイズ除去処理によって使用できないほど損傷することになる小さな可能性が存在する。

フォトマスク上のヘイズ成長に関する問題を改善するための現在の努力は、ペリクルを通した清浄に関連する難しさのために、ペリクルが付加される前に実施することができる処理に着目している。これらの努力は、主として清浄処理における表面調製と代替化学物質の使用とに着目している。後者は、ヘイズ汚染物質種を変化させるが、それらの成長を排除しないことが示されている。両方の分野は、良くても成長速度の低減を示し、清浄の要件を排除しない。より最近では、不活性環境の使用がフォトマスク上のヘイズ形成の成長速度を低下させることが示されている。この方法の適用は、全ての処理機器を含むフォトマスクが露出される全ての環境の制御を必要とする。開発されている他の方法と同様に、この処理は、成長速度を低下させる可能性を有するが、清浄の要件及びその悪影響を排除しない。

米国特許仮出願出願番号６０／９５４、９８９ 米国特許出願出願番号１２／０５５、１７８

少なくとも以上の説明に鑑みて、現行の清浄処理の悪影響を回避したフォトマスク表面からヘイズ汚染物質を除去する代替清浄方法及び／又は装置を開発することが有利であると考えられる。

明らかにしたレーザベース清浄方法の制限された適用性のために、ペリクルの除去なしにフォトマスク表面からヘイズ汚染物質を除去する新規なレーザベース清浄方法及び／又は装置を開発することが更に有利であると考えられる。

フォトマスク表面からヘイズ汚染物質を除去する方法及び／又は装置をウェーハ製作工程に組み込むことが更に有利であると考えられる。

粒子／汚染物質サイズに最小限に依存するか又は独立したフォトマスク表面からヘイズ汚染物質を除去する方法及び／又は装置を開発することが更に有利であると考えられる。

基板及び吸収膜材料の変化が最小であるか又は発生せず、かつフォトマスクの耐用年数の延長をもたらすと考えられるフォトマスクからヘイズ汚染物質を除去する方法及び／又は装置を開発することが更に有利であると考えられる。

フォトマスク上の部分吸収膜の位相を修正又は変更することによってフォトマスクの耐用年数を延長する方法及び／又は装置を開発することが更に有利であると考えられる。

ヘイズの再成長又は再形成を軽減すると考えられる方法を開発することが更に有利であると考えられる。

上述の必要性は、本発明のある一定の実施形態によってかなりの程度満たされる。本発明の一実施形態により、基板損傷の危険性の少ないレーザ表面清浄の方法を提供する。本方法は、汚染された基板表面の直接レーザ励起と、基板から汚染粒子又は汚染層への熱伝達（例えば、対流又は伝導による）とを含む。汚染物質にもたらされた温度上昇は、以下に限定されるものではないが、蒸発及び分解を含む熱ベースの除去を生じる。本方法は、表面清浄をもたらすのに必要な温度が基板材料の熱損傷レベルより低いので、基板損傷の危険性が小さい。また、それが多光子吸収過程の可能性を低減する比較的長いパルス幅を利用することができるので、他の技術に比べて基板損傷の危険性が低減される。本方法は、粒子サイズへの依存性が最小であるので、小さい汚染物質／粒子の改善した除去を提供する。本方法は、汚染された基板の上方の環境が実質的又は完全に密閉されている用途に対して特別な利点を提供する。これらの場合には、本方法は、基板環境筐体の一部である表面に対して配置された材料を通してビームを誘導する段階も含むことができる。例えば、本発明の方法は、ペリクル装着フォトマスクの表面からヘイズ汚染物質を清浄するために使用することができると考えられる。

本発明の別の実施形態により、上述の方法を利用するレーザ表面清浄のための装置を提供する。装置は、清浄処理の前、その間、及び／又はその後の表面汚染の検査及び材料特性分析の計測法を含むことができる。

装置は、基板及び／又は付近の材料の温度を制御するための構成要素も含むことができる。これらの構成要素は、例えば、局所温度制御器又は全体温度制御器を含むことができる。

本発明の更に別の実施形態により、上述の方法及び／又は上述の装置を利用するウェーハ製作方法を汚染されたフォトマスク表面の清浄化のために提供する。この製作方法は、ウェーハ製作施設内での清浄化段階を実行する段階を含むことができる。ある一定の実施形態により、ウェーハ製作方法における複製フォトマスクの使用は、元のフォトマスクが乾式レーザ清浄サイクルを受けている間は必要とされない。

本発明のある一定の実施形態は、基板表面の表面調製又は基板表面上方の環境制御なしに表面を清浄する機能を提供する。ある一定の実施形態は、基板損傷の危険性の小さい乾式レーザ清浄処理を提供する。また、ある一定の実施形態は、汚染物質サイズへの依存度が最小であること、及び／又はペリクル除去なしにフォトマスク表面を清浄する機能を提供する。更に、本発明のある一定の実施形態は、フォトマスク清浄時間を短縮させ、及び／又はウェーハ印刷に使用されるフォトマスクの延長された耐用年数を提供する。更に、本発明のある一定の実施形態は、複製フォトマスクの数の低減及び／又はウェーハ製造中の休止時間の短縮を含むウェーハ製造コストの低減を提供する。

本明細書の本発明の詳細説明をより良好に理解することができるように、かつ当業技術に対する本発明の寄与をより良好に認めることができるように、本発明のある一定の実施形態をこのようにかなり大まかに概説した。勿論、以下に説明し、かつ本明細書に添付の特許請求の範囲の主題を形成することになる本発明の付加的な実施形態が存在する。

この点に関して、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明で示し、かつ図面に解説する構成の詳細及び構成要素の配列にその適用を制限されないことは理解されるものとする。本発明は、説明するもの以外の実施形態、及び様々な方法で実施かつ実行されることが可能である。また、本明細書並びに要約で用いる表現及び術語は、説明目的のものであり、限定的として見なすべきではないことは理解されるものとする。

従って、当業者は、この開示が基づいている概念が本発明のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、及びシステムの設計の基礎として容易に利用することができることを認めるであろう。従って、特許請求の範囲は、そのような同等な構成をそれらが本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り含むものとして見なすことが重要である。

本発明の様々な実施形態を例示する複数の図が添付されている。

レーザ励起及び表面汚染物質の概略図である。 本発明のある一定の実施形態により複数の種をマスクから除去することができ、こうした種は気体、液体、固体などの形態とすることができる汚染物質除去を示す基板表面の概略図である。 膜上及び基板上に汚染物質を含む薄膜吸収体を上に有するフォトマスク表面の図である。 電磁スペクトルの深紫外から遠赤外線領域までの石英吸収スペクトルのプロット図である。 本発明のある一定の実施形態により膜上及び基板上に汚染物質が存在する可能性がある表面に取り付けられたペリクルを含む薄膜吸収体を有するフォトマスク表面の図である。 ペリクルを通過して表面上に集束したレーザビームを示す、ペリクルを有するフォトマスクの概略図である。 マスク上に対するペリクル上の集束によって生じたビームスポットサイズの概略図である。 ペリクルを通過して表面上に集束したレーザビームとペリクル上のビームスポットの側面とを示す、ペリクルを有するフォトマスクの概略図である。 ガウス形ビームエネルギ分布及び対応する生じた温度プロフィールの断面図である。 本発明のある一定の実施形態によりガウス形、フラットトップ形、及び／又はトップハット形エネルギ分布を使用することができる、トップハット形ビームエネルギ分布及び対応する生じた温度プロフィールの断面図である。 本発明のある一定の実施形態により接点が例えば冷却板を通過する水流（又は他の液体又は気体流）又は熱電冷却のための電気接点のいずれかのものとすることができる、フォトマスクの底部に接触する冷却板を伴ったフォトマスクの図である。 本発明のある一定の実施形態により空気流がペリクルフレームに向けられる、フォトマスク上の区域の強制空気冷却を示す図である。 スポットの間に大きい横方向間隔を有する単一の列又は行を示す、局所熱蓄積を最小にするための表面を横切るレーザビームの単一通過を示す図である。 パルスの組の間の大きい間隔が重なったビームスポットの２組を有する単一の列を示す、局所熱蓄積を最小にするための表面を横切るレーザビームの２つの通過を示す図である。 基板の区画の完全な清浄を達成するための基板の区域にわたる複数のレーザ通過を示す図である。 表面清浄の第２の寸法を示す図である。 表面上の非近接パルスの使用を表す図である。 残留物質の位置を制御するためのレーザパルスパターンの使用を示す図である。 残留物質の位置を制御するための重力の使用を示す図である。 残留物質の位置を制御するための重力の使用を示す図である。 熱電対又は赤外線式温度モニタリングデバイスを伴った汚染された基板表面の概略図である。 汚染物質分析のための撮像、鏡検、分光法、又は組合せシステムを伴った汚染された基板表面の概略図である。 撮像システムとレーザビーム送出が共通経路である撮像システムを伴った汚染された基板表面の概略図である。 ロボット装荷とレーザビームに対する基板のＸ／Ｙ／Ｚステージ運動とを示すシステム図である。 フォトマスク湿式清浄処理を利用する典型的なウェーハ製作工程の箱図表である。 ペリクル除去を伴わないレーザフォトマスク清浄の使用を組み込んだウェーハ製作の処理フローの箱図表である。 清浄処理中の追加マスク組の使用を伴わないレーザフォトマスク清浄の使用を組み込んだウェーハ製作の処理フローの箱図表である。

ここで、図面を通して同様な参照番号が同様の部分を参照する図面を参照して本発明を説明する。本発明のある一定の実施形態により、基板損傷の危険性の少ないレーザ表面清浄の方法を提供する。

図１Ａは、励起エネルギ２が、レーザ１のようなエネルギ源から発生し、汚染された基板４の表面に誘導され、基板４の表面から汚染物質微粒子３又は汚染層への熱伝達を生じる（例えば、対流又は伝導により）本発明の実施形態を示している。しかし、レーザ以外のエネルギ源を使用することもできる（例えば、電磁スペクトルに沿ってエネルギを放射することができるランプ又は他のデバイスを使用することができ、それらには、Ｘ線、マイクロ波、赤外線、近紫外線のような発生器が含まれる）。また、この表面は、あらゆる材料のもの（例えば、シリコンウェーハの表面）とすることができる。汚染物質内にもたらされた温度上昇は、熱ベースの除去を典型的に生じさせ、その効果は図１Ｂに示され、以下に限定されるものではないが、粒子蒸発６及び粒子分解５が含まれる。更に、汚染物質微粒子３は、図２に示すようにフォトマスク上に見出される可能性があり、図２には、基板４上及び薄膜吸収体７上に汚染物質微粒子３が示されている。

本発明のある一定の実施形態により、表面清浄をもたらすのに通常使用される温度が基板４材料４の熱損傷レベルより低いので、本方法は、基板損傷の危険性が小さい。同じく本方法は、一部の事例では、比較的長いパルス幅を利用することができ、それが、多光子吸収過程の可能性を多くの場合に低下させるので、基板損傷の危険性は、他の技術よりも通常は低減される。

上述の例示的な方法は、それが粒子サイズへの依存度が小さいので、小さい汚染物質／粒子の改善した除去を提供する。本方法は、汚染された基板の上方の環境が実質的に又は完全に密閉されている場合の適用に特に有利とすることができる。これらの場合には、本方法は、この表面に関連して配置された基板環境筐体の一部である材料を通過するビームの誘導を含むことができる。例えば、本発明の方法は、ペリクル装着フォトマスクの表面からのヘイズ汚染清浄に使用することができる。

汚染物質種の分解がレーザ表面清浄処理において有利である場合があることは示唆されていた。しかし、本発明の実施形態が開発される以前には、熱ベース表面清浄をもたらすために基板のレーザ加熱を利用する処理は開示されていなかった。

本発明のある一定の実施形態により、本方法は、基板の強い吸収性と実質的に一致するレーザ波長を選択する段階と、望ましい清浄効果が生じるようにレーザエネルギ及びパルス幅を設定する段階とを含む。基板における高い吸収性は、一部の事例では、清浄処理のためのより低いレーザエネルギを可能にする。従って、この表面に誘導され又は表面から反射された時のレーザビームと相互作用する場合がある隣接材料への損傷の可能性が低減される。要件ではないが、本発明のある一定の実施形態により、汚染物質によって高度に吸収される波長が選択され、そのことは、望ましい熱除去効果を高めることができる。複数のレーザ波長及び／又はレーザエネルギの使用は、特に基板が１つよりも多くの材料から成る時に清浄処理に用いることができる。複数のレーザエネルギは、一般的に、材料又は材料特性が望ましい清浄処理の最初の段階中に変化を受ける時、同じ構成要素に使用することもできる。複数の波長は、例えば、複数のレーザ源又は単一の同調可能レーザ源又は両方の利用によって生成することができる。複数のエネルギは、レーザに対する内部又は外部制御を用いるレーザ源出力エネルギの制御によって使用することができる。

実施例
下記は、ウェーハ製作工程で使用されるフォトマスク基板からのヘイズ汚染物質の表面清浄に適用される本発明の一実施形態による方法の実施例である。この実施例は、説明する本発明の方法の付加的な実施形態を通して使用することができる。

本発明のある一定の実施形態は、ウェーハ（例えば、シリコンウェーハ）の表面清浄に適用可能である。一種のヘイズ成長もこれらの基板に関して観察されており、それがウェーハ印刷の前に除去されない時は、時として問題になる可能性がある。環境制御が、シリコンウェーハ上のヘイズ成長の制御に対して推奨されていた。しかし、本発明のある一定の実施形態は、ヘイズ低減又は例えばシリコンウェーハ表面上の他の種類の汚染物質除去のためのものである。より具体的には、本発明のある一定の実施形態により、熱損傷閾値よりも低い範囲でシリコンウェーハ基板をレーザ励起することにより、ヘイズを除去することができる。

本発明のある一定の実施形態による方法は、汚染前駆体物質を清浄することができ、それは、こうした方法が、基板上に配置された材料の直接吸収に典型的に依存しないからである。従って、本発明のある一定の実施形態による方法は、汚染物質生成の速度を低下させる表面処理技術として機能する。フォトマスクのヘイズ成長は、例えば、ウェーハ製作工程での使用前に本発明による方法を適用し、ヘイズ成長前駆体物質（例えば、酸残留物及び水など）又は核生成部位を除去又は移動させることによって低減することができる。他の技術を本発明と併せて使用することができ、レチクルが本発明で処理された後のヘイズの再成長又は再形成が更に低減される。例えば、ペリクル装着の前の表面処理、又はその処理の前、その間、又はその後の環境制御は、ヘイズ再成長又は再形成速度を低下させることによってレチクル耐用年数を延長させることができる。

本発明のある一定の実施形態による方法の複数の材料から成る基板への適用は、材料パラメータ、並びにビームパラメータの考慮を必要とする可能性があり、それには励起波長選択が含まれる。この清浄処理の基礎は、基板の熱損傷閾値を超えることなく、除去のために典型的に必要とされるものに実質的に接近した温度に基板の全ての汚染物質区域が到達するように、励起波長選択を特に望ましいものにする。材料のうちの１つを処理温度に至らせるために典型的に必要とされるレーザエネルギは、材料の吸収性の間に顕著な差異が存在する場合は特に、他の材料内に熱損傷を生じることになる場合がある。ビームの局所フルエンスは、露出される材料に基づいて制御することができる。

本発明のある一定の実施形態により、連続波（ＣＷ）レーザまでかつこれを含むより長いレーザパルス幅を使用して、有意に異なる吸光係数を有する材料間の熱平衡を改良することができる。しかし、こうしたより長いレーザパルス幅は、システム内に最も高い熱上昇を生じさせ、基板表面に近い材料が処理温度よりも低い熱損傷閾値を有する時は使用できない。

本発明のある一定の実施形態により、基板上の材料の全てにおいて有意な吸収性を有するレーザ波長が選択される。従って、同じエネルギを使用して、例えば、あらゆる基板材料の損傷閾値よりも低い望ましい処理温度を生じさせることができる。熱特性（拡散性を含む）を考慮することにより、異なる材料の間の熱伝達を確実に利用することができる。これは、場合によっては、特に、より高い吸収性の材料がより低い吸収性の材料に対して好ましい場合は、全体の基板上の除去を達成するための低い処理フルエンスの使用を可能にする。

ビームパラメータの制御は、ヘイズ汚染物質のフォトマスク表面清浄に関する本発明の実施形態において特に好ましい。例えば、波長選択は、標準的なフォトマスクの物理的構造のために極めて好ましい。図２を参照すると、フォトマスクは、重要表面の上に薄い吸収膜７を有する石英基板４から通常構成される。金属膜の場合には、生成可能なレーザ波長の大部分に対して有意な吸光係数が通常存在することになる。しかし、石英基板に対しては、基板が有意な吸収性を有し、かつレーザ源が共通に利用可能である波長範囲は、一般的に限定的であることになる。金属層と対比した石英の熱特性を考慮すれば、本発明の実施形態による一部の処理は、材料の間の熱伝達が石英から金属層に優先的に生じることになるという理由で、石英基板材料によって高度に吸収される波長を利用することになる。

以上の説明は、部分吸収性フォトマスク膜の場合に対しても一般的に真である。一般的に、部分吸収膜を有するフォトマスクに関する熱フローは、この膜が典型的に金属成分を含み、かつ石英は比較的低い熱拡散率を有するので、石英から膜に優先的に生じることになる。しかし、純金属膜とは異なって、これらの膜が有意に吸収しない波長範囲が存在する場合がある。これは、基板の石英区画を優先的に励起するのに使用することができる波長の範囲を増大させる可能性を有する。熱フローに加えて、熱的に誘起される材料変化（例えば、酸化、焼き鈍しなど）を部分吸収膜に対して考慮すべきである。これらの材料の位相及び透過特性は、それらの機能に対して重要であり、かつ熱処理によって変化する場合がある。熱的材料変化が、膜性能に対して悪影響を生じる場合には、除去処理の最高温度を制限することが必要な場合がある。熱的材料変化が、有利な影響を生じる場合には、パルス成形又はパルス複製によって処理均一性を制御することが必要な場合がある。

本発明による代表的な方法の特定的な実施例は、フォトマスクの表面からの硫酸アンモニウムヘイズの除去である。温度及び他の領域−硫酸アンモニウムは、２８０℃を超える温度で分解することが予想される。標準的なフォトマスクに関する最低熱損傷点は、一般的に、基部の石英基板の溶融／リフロー点であることになる（すなわち、約１６００℃）。従って、基板材料の損傷レベルよりも低い汚染物質除去／清浄のための温度が生じる場合がある潜在的な処理が存在する。

フォトマスクから除去される実際の種は、通常は処理温度要件を決めるのみであることを注意することは重要である。汚染物質内に有意な吸収性を有することは有利とすることができるが、それは、要件ではない。上述のように、基板材料の相対吸収性が、材料吸収特性における潜在的差異のために一般的に考えられている。特に、熱フローが吸収膜の方向に優先的であるので、石英基板は、主として処理波長で有意な吸収性を有することが好ましいことになる。

フォトマスクに使用される石英基板は、図３での石英の吸収スペクトルに示すように、特に、深紫外（ＤＵＶ）波長範囲において高い透過性を有するように典型的に設計される。これは、極めて低レベルの不純物を有する合成的に形成された基板を用いることによって典型的に達成される。３μｍ波長付近の比較的弱い吸収を除いては、これらの材料は、赤外線領域においても同様に高い透過性を有する。これらの材料に関する主要な吸収は、０．２μｍ波長よりも短く又は８μｍ波長よりも長い波長のいずれかで現れる。より短い波長は、それらが空気によって通常は有意に吸収されるために、かつそれらがより高い光子エネルギを有して多光子過程をより生じやすいために特に望ましい波長範囲にはない。

例えば、９μｍ付近の石英吸収点である８μｍよりも長い波長を選択することが、本発明のある一定の実施形態に従えば特に好ましい。これは、高い環境吸収なしに石英基板内に高い吸収性を通常引き起こす。特に、フォトマスクが金属膜層（例えば、クロム）を有する時は、金属膜の反射率がこの領域において波長が長くなるに伴って増大するので、この波長は、更に別の利点を有する。これは、膜によって吸収することができる光を通常低減して石英の熱励起のバイアスを一般的に改善する。この波長は、石英に関する比較的高い吸光係数のために、部分吸収膜コーティング（例えば、ＭｏＳｉ）を有するフォトマスクに対する利点を提供する。一般的に、一定のフルエンスで到達した膜材料温度は、石英の高い吸収性、石英と比較した部分吸収体のより高い熱拡散率のために石英に関するものと類似することになる。これは、部分吸収膜がこの波長範囲において比較的高い吸光係数を有したとしても真であることが予想される。

本発明のある一定の実施形態による使用のためにここで説明する処理は、フォトマスク表面からヘイズを除去するのに使用される現在の清浄処理を置換することによってフォトマスクの有効耐用年数を典型的に増大させる。ヘイズ清浄に使用される標準的な化学清浄処理とは異なり、本発明のある一定の実施形態によるレーザ除去処理は、吸収膜の吸収体厚み及び／又は線幅を一般的に低減しない。材料損失は、従来型の清浄方法の結果であるので、フォトマスクがもはや使用可能でなくなる前に行うことができる「清浄処理」の数には限界がある。更に、部分吸収性フォトマスクに関する耐用年数も、フォトマスク性能が位相及び透過性に決定的に依存しているので、これらのヘイズ除去材料の使用によって短縮される。従って、本発明によるレーザ清浄処理により、限定されない数の清浄化サイクルを使用することができる。

限界範囲よりも低い温度の使用が、部分吸収膜の材料変化を生じる可能性があると判断されている。例えば、部分吸収ＭｏＳｉ膜は、第１の温度で焼き鈍しされ、膜の焼き鈍しの影響は、膜を透過した光の位相遅延の減少又は透過率の有意な損失であり、この第１の温度より下で清浄処理を行うことが必要である。そうでなければ、ヘイズ除去に現在用いられる基準の湿式「清浄処理」での場合のように、部分吸収膜フォトマスクの耐用年数が低減することになる。しかし、本発明の処理の温度は、表面に提供されるエネルギを調節（例えば、パルス持続時間、パルス強度、ＣＷエネルギのような制御）することによって精密に制御することができ、それによって膜の限界温度公差が避けられる。

しかし、膜の焼き鈍しの影響が、膜を透過した光の位相遅延の増大であり、かつ透過率の損失が最小又は存在しない時は、この第１の温度を超えて清浄処理を行うことが有利であると考えられる。これらの処理は、フォトマスクの製造に不可欠であり、使用前であっても、容認できない小さい位相遅延を生じる可能性がある。更に、湿式清浄処理が、本発明の使用に加えて必要とされると考えられる可能性がある。例えば、フォトマスク上に非ヘイズ関連の欠陥が存在し又は出現する時、湿式清浄処理を必要とする場合がある。本発明の清浄処理中の部分吸収膜における材料変化の発生は、湿式清浄処理によって損じた位相遅延の回復により、フォトマスクの耐用年数を延長させることができる。本発明の方法を用いる部分吸収膜に対する熱改質が、湿式清浄処理中に損じた位相を回復することにより、フォトマスクレチクルの耐用年数をそれのみで（ヘイズ清浄の必要なく）延長することも可能である。

攻撃的な湿式清浄処理が使用される理由の１つは、フォトマスクからのペリクルフレームの除去が接着剤残留物を残すなどの事実である。湿式清浄処理は、一般的に接着剤残留物に作用し、この処理は、局在化させることが一般的に困難であるので、接着剤がマスクの作動区域を汚染する。しかし、本明細書に開示するレーザ清浄処理の一部は、局在化して接着剤残留物から離すことができ、接着剤残留物は作用を受けないままとされる。ペリクルフレーム及び接着剤の大部分の制御された除去に続く本発明の実施形態によるレーザ清浄処理は、湿式清浄処理（攻撃的又は他の方法）を用いないその後のペリクル装着を可能にする。これは、本発明の実施形態によるレーザ清浄処理が、ペリクル交換のために代替の結合方法を利用することになるか又は接着剤の露出を必要としないことになる多重部分ペリクルの使用と組み合わされた時に特に真である。

本発明のある一定の実施形態による方法は、フォトマスクヘイズ清浄に適用することができ、ペリクルの除去を必要としない。これらのレーザ清浄方法は、ペリクル膜特性に影響を与えずにペリクル膜材料を通過して典型的に行われ、ペリクル８、ペリクルフレーム９、及び基板ペリクル接着剤１０を示す図４に説明されている。

この場合には、処理波長でのペリクル膜８の吸収性と基板４表面でのエネルギ密度（フルエンス）とが典型的に考慮される。基板４及び基板膜コーティング７と同様に、この清浄処理は、損傷閾値を超える温度上昇をペリクル膜内に一般的に生じさせない。しかし、ペリクル膜によっては、石英基板に関する吸収ピークである９μｍ付近のペリクル膜内での有意な吸収が存在する場合がある。しかし、ペリクル膜は、基板表面の上方に配置されているので、有意なペリクル膜吸収の領域で作動することはそれでも可能である。

図５Ａは、集束レンズ１１によった励起エネルギ２の集束を示し、汚染粒子３を除去するために基板４の表面に位置する基板膜コーティング７上へのペリクル膜を通過する収束ビーム１２が生じる。波長及び収束特性は、異なる高さでの集束を可能にし、ペリクル膜８での相対的な温度上昇を低減することができる。あらゆる物質内の温度上昇は、以下のように表面に印加されるフルエンスに比例する。
ΔＴ〜Ｆ 式１
式中、ΔＴは、材料内の温度変化であり、Ｆは、吸収されたレーザフルエンスである。

一定強度のビームパルスエネルギに対して、フルエンスは、以下のようにビームスポット半径の二乗に反比例する。
Ｆ〜Ｅ／ｒ２ 式２
式中、Ｆはフルエンスであり、Ｅはエネルギであり、ｒは、基板上のビームの半径である。

図５Ｂは、ペリクル上のスポットビームサイズを示している。ペリクルでのビーム半径（ペリクルビーム１４）のマスク４上のビーム半径（マスクビーム１３）に対する比率は、ペリクルを通過する光の集束によって典型的に増大し、従って、フォトマスク基板と比較したペリクル膜上の相対フルエンスを低減することができる。図５Ｃは、ペリクル９入口点（ペリクルビーム１４）での非収束エネルギと対比したマスクビーム１３での表面４での収束を示す側面図である。

波長の考慮に加え、システム内に高い温度上昇を生じる処理（例えば、大きいパルス幅又は高い繰返し数）の利用は、ペリクル膜の損傷閾値によって限定される場合がある。この損傷閾値は、多くのフォトマスクヘイズ成分に対する処理温度要件よりも典型的に低い。

パルス成形
レーザのパルス幅、時間的パルス形状、及び空間分布は、本発明の実施形態による清浄処理を改善し又は処理のための安全な操作範囲を増大させるために使用することができる。より短いパルス幅は、システム（基板及び汚染物質）への全体的な熱入力をできるだけ小さくするために使用することができる。より長いパルス幅は、延長された期間にわたって処理温度を維持するために使用することができ、熱除去処理の完全性が改善される。時間的パルス形状は、汚染物質種内の温度上昇を制御するために使用することができる。長い温度上昇は、それに第２の効果（例えば、分解）が続くことになる初期効果（例えば、溶融）を生じるのに使用することができる。より短い上昇時間は、一部の事例では、汚染物質の蒸発を容易にし、一方で分解処理が制限される。短い時間的パルス形状と長い時間的パルス形状の組合せも、除去処理を最適化するために使用することができる。複数パルスの使用も、完全な清浄のために所望されるビームエネルギを低下させるのに使用することができ、それによって基板損傷の危険性が更に低減される。

レーザビームの空間分布は、処理ウィンドウを大きくするのに使用することができる。例えば、図６Ａは、代表的なガウス空間分布１５を示し、これは、基板１６内に温度勾配を生じる可能性があり、他方で、図６Ｂは、基板４内のより均一な温度上昇を可能にするフラットトップ又はトップハット空間分布１７を示している。空間分布は、処理ウィンドウを大きくするのみに使用することができる。例えば、フラットトップ又はトップハット分布を有すれば、ビームスポット内の均一な温度上昇が可能であり、それに対してガウス分布は、ビームスポット内部に温度勾配を典型的に生じさせ、基板損傷の危険性を回避するためにビーム内の最大エネルギは、ガウス分布のピークによって典型的に限定される。上述のように、基板上に１つよりも多くの材料が存在する時、より長いパルス幅を基板材料の間の熱平衡を可能にするために使用することができる。

熱管理
本発明のある一定の実施形態は、熱ベースの処理を伴っているので、熱的に敏感であって容易に汚染される材料に対する損傷を回避するために、システムの全体温度を管理することが時には望ましい。これは、ペリクル除去のないフォトマスクヘイズ清浄の場合には、特に真である。ペリクル膜は、低い熱損傷閾値を典型的に有する。従って、ペリクル材料に伝達され、及び／又はそれを損傷する可能性がある全体的システム温度の蓄積を回避することが時には有用である。これは、ペリクルフレームと、マスク表面とペリクル膜の間の密閉環境とを含む。

システム温度の管理は、いくつかの方法で達成することができる。以下の例は、サンプル冷却のいくつかの代表的な方法を示し、他の方法が存在する可能性があることは理解されるものとする。システム温度を管理する１つの方法は、接触冷却である。例えば、フォトマスクは、マスクの前面で発生した熱をマスクの裏面に向けて引き出すためのヒートシンクとして機能し、図７に示されて熱交換パイプ１８及び１９を含むプレート１７と接触して置くことができる。これは、マスク表面の上方の環境、ペリクル膜、及びペリクルフレームとマスク表面の間の接着剤への熱伝達を低減する。冷却は、様々な方法で達成することができ、それらには、マスク及び／又はペリクル上の水流又は他の冷却流体の流れ又は気体流、マスク及び／又はペリクルの一部分又は全体の熱電冷却又はレーザ誘起冷却が含まれる。

温度を制御する別の潜在的な方法は、強制対流冷却である。図８に示すように、濾過され及び／又は冷却された気体又は液体流は、マスクの各部分上に、更にペリクル膜、フレーム、及び／又は接着区域上に典型的に誘導され、これらの材料内の熱の蓄積が直接低減される。冷却剤の上面流２０、側面流２１、又は底面流２２は、温度を制御するために利用することができる。これは、ペリクル膜損傷の危険性を典型的に低減するのみならず、ペリクルフレーム及びペリクル膜接着剤からの汚染気体放出が生じる危険性も典型的に低下させる。システム熱蓄積のハードウエア制御に加えて、長くした処理時間を可能にすることによって熱蓄積を低減することができる。より遅いパルスをシステムに印加し又は一連のパルス印加の間に遅延を与えることにより、限界レベルを超える全システムの温度上昇なしに、注入された熱を除去することを可能にすることができる。

パルス間の熱蓄積も有利な態様においては制御することができ、かつ汚染物質、基板及び／又は隣接材料の熱特性に依存する場合がある。一般的に、パルス間の熱蓄積は、表面に衝突するレーザパルスの単位時間当たりの数を低減することによって制御することができる。この温度蓄積は、隣接するレーザパルス間の間隔を大きくすることによっても制御することができる。材料が、パルス間の熱蓄積に特に敏感である場合には（例えば、ペリクル膜材料）、隣接するパルス間に大きい横変位を有することが特に望ましい場合がある。この場合には、処理は、ターゲット表面の完全な清浄を得るための複数回のほぼ同じ箇所へのレーザビームの位置決めを典型的に伴う。例えば、第１の一連のレーザパルス１３が、図９Ａに示すように比較的大きい横変位で表面４に当てられる。同じ区域にわたる第２の通過は、図９Ｂに示すように、スポットの第１の組に対して僅かにシフトされた付加的な一連のレーザパルス１３を配置する。この処理は、図９Ｂに示すように、全区域がレーザパルス１３に当てられるまで継続される。本発明のある一定の実施形態により、第２の方向における重複は、図９Ｄに示すように、基板表面４を完全に露出するために使用することができる。本発明のある一定の実施形態により、完全な除去のための複数のパルスを含むことが清浄処理に好ましい時には特に、この全体の処理が反復され、及び／又は通過の間の重複が増大される。図示のような表面に対するビームの位置の変更は、ビームの移動及び／又は表面の移動によって達成することができる。更に、図９Ｅに示すようなマスクにわたってより系統的に分布した方法でのパルスの印加は、マスク上の熱蓄積の可能性を更に低減することができる。

残留物制御
本発明のある一定の実施形態によると、レーザ清浄方法は、汚染物質の分解生成物によってフォトマスク表面上に残留物質を生成させる場合がある。この残留物は、それがもはや基板材料の使用に影響を与えないとしても（すなわち、基板が有効に清浄化されているとしても）、それらの位置又は濃度を制御する理由が依然として存在する。清浄化される基板上への誘導空気流、水流の印加又は減圧の生成のような従来型の方法は、本発明のある一定の実施形態に従って使用することができる。しかし、例えば、ペリクル装着フォトマスクのような密閉システムの場合に対しては、これらの環境制御を使用することは通常好ましくない。従って、残留物質の位置を制御するための代替の方法を本発明のある一定の実施形態に従って閉鎖システムに対して使用することができる。例えば、本発明のある一定の実施形態により、レーザパルスのパターンが制御される。例えば、図１０は、レーザパルス１３のパターンが基板４の表面の中心で開始され、増大する直径の円形パターン又は増大する寸法の方形パターン２３に向けられる実施形態を示し、残留物質は、図１０に示すように基板の縁に向けて優先的に移動することになる。本発明のある一定の実施形態による残留物を制御する別の方法は、重力を利用することである。フォトマスクを図１１Ａに示すように表面を下に向けた状態か又は図１１Ｂに示すように傾斜した位置２４に置くことは、ペリクル膜又はフォトマスクの側部それぞれの上の残留物質の優先的沈積を可能にする。別の方法においては、本発明のある一定の実施形態に関連してレチクルを回転することができ（すなわち、スパン）、残留物質がマスク中心から離れて及び／又はレチクルの非アクティブ区域に移動される。更に、本発明のある一定の実施形態に従ってフォトマスク、ペリクル、ペリクルフレームのある一定の区域の温度を低下させると、これらの表面への残留物質の優先的沈積が生じ、それは、この物質が図８に示すように液体又は固体への気相からの転移から生成される可能性が高いからである。例えば、これらの冷却方法は、以下に限定されるものではないが、好ましい沈積区域内及び／又はその周囲における水流、他の流体流れ又は気体流、熱電冷却、又はレーザ誘起冷却を含むことができる。

ヘイズの成長及び再形成の軽減
本発明は、レチクル耐用年数を延長するために表面処理又は環境制御技術に関連して使用することができる。これらの技術の一部は、ペリクル装着の前の処理を必要とすることになるが、他のものは、ペリクル装着後に行うことができる。例えば、ペリクル装着前の本発明に関連した表面処理方法は、清浄間の時間を長くすることができる。これは、付加的な清浄（例えば、湿式清浄）を必要とする前に可能な本発明の方法の清浄化の限定された数がある時は重要である場合がある。本発明方法の一実施形態は、レチクルの非アクティブ区域内のペリクルの下に種晶又は他の核生成物質を置くことである。これらの種晶は、ヘイズのための優先的成長部位として機能することができる。これは、フォトマスクのアクティブ区域で利用可能な残留物及び前駆体の濃度を実質的に低下させることができ、これらの区域での成長速度が低下する。本方法の別の実施形態は、本発明の清浄方法によって遊離される残留物及び前駆体と反応し及び／又は中和する材料でマスクの表面を被覆することである。これは、有効な反応種を制限することによってマスク上のアクティブ区域内のヘイズ成長速度をこれも低下させることができる。

ポストペリクル技術も、本発明と組み合わせて使用することができる。例えば、ペリクルの内側及び外側の両方での環境制御及び操作を本発明と組み合わせて使用することができる。一実施形態は、清浄処理後の非反応気体によるペリクルの下の環境の置換を含むことになる。これは、ペリクルフレーム上の濾過通気孔を通過する気体置換によりペリクル除去なしに行うことができる。本発明に関連してペリクルの外側で不活性環境を維持することは、ヘイズの成長又は再形成を軽減するために更に有利とすることができる。これらの組合せ処理は、本発明の方法を用いる清浄処理間の時間を延長することができ、かつ限定された数の清浄処理を使用することができる時に重要である場合がある。

本発明の更に別のポストペリクルの環境制御の実施形態は、ペリクルの下の環境を排気し、ヘイズ残留物及び／又は前駆体と反応し又は中和する物質を環境に導入し、又は環境を置換することになる。この処理は、清浄処理の前、処理中、又はその後に行うことができる。全ての場合に、清浄処理中に遊離したヘイズ残留物及び／又は前駆体種は、導入／置換された物質と反応して非ヘイズ形成種を生成させることになる。

更に別のポストペリクル装着技術は、ヘイズ再成長及び再形成を軽減するために本発明に関連して使用することができる。これらの技術は、ヘイズ成長及び再形成を抑制するために表面形態及び／又は基板組成を修正する本発明の熱効果を利用する。例えば、石英リフロー温度又はその近くでの操作は、石英基板の材料状態又は形態の変化を生じる可能性がある。これは、結晶性のヘイズ成長の核生成を招くと考えられる活性化部位を低減又は排除することができ、それによってヘイズの成長又は再形成が低減される。代替的な実施形態は、活性化／核形成部位を改質又は排除するために、本発明の熱効果と組み合わせた表面処理又は環境制御方法を結合させることになる。前駆体物質は、熱的処理によって活性化することができ又は熱励起を受けて表面と反応することができ、ヘイズの成長及び再形成が低減される。

計測法
本発明のある一定の実施形態は、重要な処理パラメータをモニタし、及び／又は清浄処理の経過及び終了を評価するための計測法と組み合わせて使用することができる。基板材料の局所的発生温度の測定は、例えば、清浄処理と組み合わせて使用することができる。温度測定は、温度関連損傷の危険性を確認するために清浄処理の適用前に評価することができる。更に、これらの温度は、処理制御を確認し及び／又は材料損傷の危険性を低減するために清浄処理中にモニタすることができる。例えば、本発明のある一定の実施形態により、基板及び／又は吸収膜の温度は、処理中にモニタされ、望ましい処理を維持するために印加されるエネルギの制御をフィードバックする機能、又は過大な温度蓄積が検出された時に清浄処理を停止させる機能を有する。存在する温度モニタリングの複数の方法が図１２に示されており、接触式の例えば熱電対２６及び非接触式の例えば赤外線カメラ２５技術が含まれる。

本発明のある一定の実施形態により、計測は、除去処理の前、処理中、及び／又はその後に汚染物質を材料特性に対して分析するためにも使用され、これは、図１３に示されている。清浄処理を行う前の汚染物質の識別は、望ましい処理パラメータを設定するために使用することができる。これは、最低の処理温度の使用を可能にし、それによって基板損傷の危険性が低減される。処理中の汚染物質のモニタリングは、清浄処理が進行するのに従う測定信号の強度に基づいて清浄処理の終了を判断するために使用することもできる。更に、処理中の代替物質に関するモニタリングは、処理が異なる汚染物質を生じさせ及び／又は基板材料内に有害な変化が起こっている時を知らせるのに使用することができる。この情報は、処理を制御し、及び／又は基板損傷及び／又は不十分な清浄結果の危険性を低減するために使用することができる。

本発明のある一定の実施形態により、計測は、除去処理の前、処理中、及び／又はその後に図１３に示すように基板４及び／又は基板上又は基板に隣接する材料の材料特性を分析又はモニタするために使用することもできる。例えば、基板上の部分吸収膜の材料特性の測定は、処理の前での材料の位相遅延を計算するために使用することができる。これは、吸収膜における適切な位相遅延を誘起させるために、清浄のための処理温度を決めるのに使用することができる。この計測は、処理中の位相をモニタして処理にフィードバックし、又はそれが処理限界を外れている時は処理を停止させるように使用することができる。基板の材料特性の分析は、望ましい表面の材料変化又は形態変化を誘起させるのに適正なエネルギを判断するために使用することができる。更に、ペリクル膜の材料特性をモニタして、悪影響がペリクル材料に対して発生しているかを判断することができる。この情報は、処理の前に処理温度を制限するために、又は処理中に損傷が観察された時に処理を停止するために使用することができる。例えば、１つ又はそれよりも多くの偏光解析器又はカメラ３１は、ペリクル膜、吸収膜、及び基板表面の材料応答を測定するために使用することができる。このデータは、次に、膜厚、透過率、及び位相を含む望ましい材料特性を計算するために使用することができる。

表面汚染物質の存在及びその量をモニタする別の計測は、本発明のある一定の実施形態に従って清浄処理の前、処理中、及び／又はその後に使用することができる。例えば、汚染物質の存在を検出するのに使用される計測は、本発明のある一定の実施形態に従って測定された基板の領域にレーザパルスを印加するか否かを判断するのに使用することができる。この情報は、基板全体に印加されるパルスの数を最小にするために使用することができ、それは、システムに印加される合計の熱エネルギ、並びに全体の清浄処理時間を低減する。

汚染物質又は汚染粒子の横方向サイズ／寸法、位置、数、密度、及び／又は高さ（厚み）を測定する計測も、清浄処理と組み合わせて、本発明のある一定の実施形態に従って使用することができる。これらの測定値は、例えば、清浄処理の前及び／又は後の測定によって処理の効率及び完全性を適正化するために使用することができる。処理中に、これらの測定値は、処理の原位置効率を評価するために使用することができる。例えば、複数のレーザパルスが、完全な除去のために使用される時、残留汚染物質の検出が、除去に必要なパルスの数及び付加的なパルスを必要とするかを評価するために使用することができる。この場合には、本発明のある一定の実施形態により、計測は、清浄処理が行われている間、清浄化されている区域を観察するように構成される。これは、レーザによって照明されている区域の撮像によって典型的に行われ、図１４に示すように、レーザ送出に使用されるのと同じ光学系の使用を含むことができる。撮像レンズ３２は、部分反射ミラー２９を通じた汚染物質微粒子３の詳細な観察を可能にし、同時的なモニタリング及び清浄が可能にされる。

本発明の実施形態に従って粒子の検出及び粒子寸法の評価のための複数の方法が存在する。これらの方法としては、例えば、反射及び透過光強度測定、撮像、低角度散乱光検出、干渉分光法、走査電子ビーム、走査トンネル顕微鏡法、近視野顕微鏡法、原子間力顕微鏡法などが挙げられる。本発明のある一定の実施形態に従って複数の情報を組み合わせることができ、更に別の情報を提供する。

例えば、フォトマスクの場合には、本発明のある一定の実施形態に従って複数の計測をレーザ清浄処理に組み込むことができる。フォトマスク上の特定の汚染物質（例えば、硫酸アンモニウム）の存在の識別は、例えば、分解温度要件を形成し、清浄処理を達成するのにちょうど十分なレーザエネルギの選択を時に可能にする。

本発明のある一定の実施形態により、透過光強度が測定され、その結果は、フォトマスク表面の吸収膜に関する計画された構造と比較される。計画された特徴部と検出された特徴部の間の差異は、次に、汚染物質を識別するために使用することができる。加えて、本発明のある一定の実施形態に従ってフォトマスクの印刷特性を評価するのに空間像測定が使用される。この方法は、フォトマスクの性能に対する汚染物質の影響を評価するために典型的に使用される。この測定は、清浄処理から生じる吸収層への損傷の検出に原位置で使用することも可能である。これは、膜の厚みがフォトマスク性能に対して直接の因果関係を有する部分吸収膜に対して特に関連している。本発明のある一定の実施形態により、散乱光検出の透過光検出との組合せは、フォトマスク及びフォトマスク膜の典型的に平滑な表面と異なると考えられる不規則表面トポグラフィを検出することにより、汚染物質の識別を改善する。

清浄化されている表面に隣接する材料の特性をモニタする計測も、本発明のある一定の実施形態に従って使用される。例えば、フォトマスクの上方のペリクル膜の温度は、ペリクル膜損傷の危険性を低減するためにモニタすることができる。ペリクル膜の透過特性も、清浄処理中又はその後の清浄処理の影響を適正化するために使用することができる。更に、ペリクル膜の内側上の微粒子の検出は、清浄処理を達成する前に行うことができ、及び／又はこの処理中のこれらの粒子の損失を検出するのに使用することができ、及び／又はペリクル及び／又は基板材料の損傷の危険性を回避するために、この処理で使用されるエネルギの限界が好ましくは存在すべきか否かを見出すのに使用することができる。

本発明の１つ又はそれよりも多くの実施形態を実施する時に、当業者によって理解されるように、以上の計測例は、全てが本発明に包含的であることを意図しない。むしろ、これらの例は、本発明による一部の方法内の計測法の使用を例示するものに過ぎない。

装置
本発明の実施形態によるある一定の方法は、レーザ表面清浄処理を達成するのに使用される装置内に組み込まれる。こうした装置の実施例は、図１５に示されており、基板材料を正確に位置決めするロボット先端部を用いた基板材料の取扱いのためのロボット３５と、レーザビームに対して基板サンプルを位置決めする１つ又はそれよりも多くの運動軸に対するプラットフォーム３４とを更に含む。装置は、例えば、上述の計測法のうちの１つ又はそれよりも多くを収容することができ、及び／又は清浄処理中の基板及び／又は隣接材料を制御するための手段を含むことができる。更に、装置は、基板をステージングシステムに対して、及び従ってレーザビームに対して位置合せするために使用される計測法を含むことできる。計測法は、コンピュータ制御画像認識システムも含むことができる。更に、装置は、レーザ、運動、及び／又は計測のコンピュータ制御も利用することができ、かつ清浄処理のソフトウエアベースレシピ制御を提供することができる。レーザ制御は、例えば、清浄処理中に何時レーザパルスを印加するかの制御、並びに印加されるエネルギの制御を含むことができる。

ウェーハ製作工程
本発明のある一定の実施形態による方法及び／又は装置は、ペリクル装着フォトマスク表面からのヘイズ形成の除去を含む新規なウェーハ製作工程の一部として使用することができる。一般的に、フォトマスクは、ヘイズのレベルがウェーハ印刷処理に悪影響を及ぼす程になった時、ウェーハ印刷処理から取り出される。フォトマスクが取り出される時間は、高いレベルのヘイズ汚染物質の直接検出によるか又はウェーハ処理における所定の持続期間及び／又は使用レベルに基づいて典型的に判断される。一般的に、フォトマスクは、ペリクルを取り外し、フォトマスクを清浄化し、かつ別のペリクルをフォトマスクに取り付けるために異なる施設に送られる。これら他の施設（例えば、マスク工場）は、これらのタスクを達成すると共にウェーハ製作施設で要求されないフォトマスク修復及び付加的な検査を達成するのに必要な機器を維持している。典型的には、フォトマスクの複製された組が、フォトマスクを清浄化して新しいペリクルを取り付けるのに必要な時間の間に使用される。これらの追加フォトマスクは、必要とされる材料及び設定及び評価の高いコストのために、全体のウェーハ印刷処理に対して有意なコストを追加する。

本発明のある一定の実施形態による新規なウェーハ製作方法は、フォトマスク表面のヘイズを清浄するための上述の方法のうちの１つ又はそれよりも多くを利用した装置を組み込んでいる。本発明の実施形態による代表的なウェーハ製作工程は、図１６Ａに示すように、フォトマスク汚染物質を除去するための湿式清浄処理の使用を例示している。同じく本発明のある一定の実施形態の範囲にある代替方法は、図１６Ｂに示すように、上述のレーザ清浄方法のうちの１つ又はそれよりも多くを利用して、ウェーハ製作施設でかつペリクル除去を伴わずに清浄操作を実行する。これは、付加的なペリクルコスト及び／又は現行の湿式清浄処理によって生じるフォトマスク膜の劣化を最小にするか又は解消することができる。

本発明のある一定の実施形態により、新規なウェーハ製作工程は、オリジナルの組が清浄化されている間の製品製造のための付加的なマスクの使用を解消する。この製造工程においては、オリジナルのフォトマスクは、図１６Ｃの流れ図に示されているように、清浄処理に引き続いて直ちに生産に戻される。これは、複製のマスクの組の解消、並びに複製マスクの組を使用するために要求される設定時間の低減の可能性を有する。清浄処理を検証するための検査計測法の使用は、有利な態様においては、フォトマスクが生産に戻される前に行うことができる。この測定は、例えば、装置に組み込むか、又はウェーハ製造時又は他の施設で付加的な装置によって提供することができる。計測法の如何を問わず、フォトマスクのヘイズ除去のための全体の処理時間は低減されることになる。

本発明の多くの特徴及び利点は、詳細な本明細書から明らかであり、すなわち、特許請求の範囲により、本発明の真の精神と範囲に含まれる本発明の特徴及び利点の全てを網羅することが意図されている。更に、当業者は、多くの修正及び変更を容易に想起することになるので、本発明を例示かつ説明した厳密な構成及び作動に本発明を限定することは望んでおらず、従って、全ての適切な修正及び均等物は、本発明の範囲に該当するように訴求することができる。

１ レーザ
２ 励起エネルギ
３ 汚染物質微粒子
４ 基板

Claims (49)

1. レーザ表面清浄化の方法であって、
   表面上に汚染物質を有する基板にレーザを差し向ける段階と、
   前記レーザを用いて前記基板の材料に第１の温度上昇をもたらす段階と、
   前記基板材料における前記第１の温度上昇によって前記汚染物質に第２の温度上昇を誘起する段階と、
   前記汚染物質の熱分解又は物理状態変化をもたらす段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記基板の温度が、該基板に損傷又は悪影響が発生することになる温度よりも低く保たれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記基板の温度が、該基板に対して配置された材料に損傷又は悪影響が発生することになる温度よりも低く保たれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記基板の温度が、該基板を組み込んだデバイス又は製品に損傷又は悪影響が発生することになる温度よりも低く保たれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記基板は、１つ又はそれよりも多くの材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記基板は、少なくとも１つの薄膜層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記基板は、基部基板の一部分が薄膜コーティングを持たないようにパターン化された薄膜層を含む１つ又はそれよりも多くの材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 乾式レーザ表面清浄方法であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記基板は、フォトマスクであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記レーザの出力が、パルス駆動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記レーザの出力のパルス幅が変動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記基板は、ペリクルによって部分的又は完全に密閉又は保護されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記レーザは、前記基板に対して配置された材料を通るように向けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記レーザの波長が、前記基板による該レーザのエネルギの吸収を可能にするように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 異なる波長の１つ又はそれよりも多くのレーザ又は同調可能なレーザが利用され、それによって前記基板が少なくとも２つの材料から成る時に該基板の加熱を可能にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. ヒートシンクが、冷却を可能にするために前記基板に隣接して位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記基板は、残留物質又は生成物質の影響を軽減するように物理的に操作されるか又は配向されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 前記基板は、対流を通じて冷却されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. １つ又はそれよりも多くの計測法が、清浄処理に関連して使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
20. 前記レーザは、前記汚染物質における前記温度上昇に直接寄与することを特徴とする請求項１に記載の方法。
21. 基板上の表面汚染物質の影響を軽減する方法であって、
    エネルギ源を使用して基板に第１の温度上昇をもたらし、これが、汚染物質に第２の温度上昇を誘起して該汚染物質の熱分解又は物理状態変化をもたらす段階、
    を含むことを特徴とする方法。
22. 前記エネルギ源は、前記基板に対して外部にあることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記エネルギ源は、電磁エネルギ源であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 前記エネルギ源は、レーザであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
25. 前記基板の温度が、該基板に損傷又は悪影響が発生することになる温度よりも低く保たれることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
26. 前記基板の温度が、該基板に対して配置された材料に損傷又は悪影響が発生することになる温度よりも低く保たれることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
27. 前記基板の温度が、該基板を利用するデバイス又は製品に損傷又は悪影響が発生することになる温度よりも低く保たれることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
28. 前記基板は、１つ又はそれよりも多くの材料から成ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
29. 前記基板は、薄膜層を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
30. 前記基板は、基部基板の一部分が薄膜コーティングを持たないようにパターン化された薄膜層を含む１つ又はそれよりも多くの材料から成ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
31. 前記基板の表面が、乾いていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
32. 前記基板は、フォトマスクであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
33. ヒートシンクが、冷却を可能にするために前記基板に隣接して位置決めされることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
34. 外部エネルギ源が、前記汚染物質における前記温度上昇に直接に寄与することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
35. １つ又はそれよりも多くの計測法が使用されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
36. 前記基板は、残留物質又は生成物質の影響を軽減するように物理的に操作されるか又は配向されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
37. 基板上の表面汚染物質の影響を軽減する方法であって、
    汚染された表面に対して配置された材料を通るようにエネルギ源を向けて基板に第１の温度上昇をもたらし、これが、汚染物質に第２の温度上昇を誘起して該汚染物質の熱分解又は物理状態変化をもたらす段階、
    を含むことを特徴とする方法。
38. 前記エネルギ源は、前記基板表面に向けて集束されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
39. エネルギが、電磁エネルギ源によって供給されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
40. 前記エネルギ源は、レーザであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
41. 前記レーザの出力が、パルス駆動されることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 前記レーザのパルス駆動出力が、変動する幅のものであることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
43. 前記レーザの波長が、前記基板の表面による該レーザのエネルギの吸収を可能にするように選択されることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
44. 前記基板は、フォトマスクであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
45. 前記汚染された表面に対して配置された前記材料は、ペリクルのフレーム及び膜であることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
46. 前記汚染された表面に対して配置された前記材料は、外部エネルギ源からのエネルギを吸収することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
47. 前記汚染された表面に対して配置された前記材料における温度上昇を低減するための手段が設けられることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
48. 前記手段は、強制対流の形態であることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
49. 前記基板は、残留物質又は生成物質の影響を軽減するように物理的に操作されるか又は配向されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。

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