JP2020520551A

JP2020520551A - 対象物の表面を処理するための装置

Info

Publication number: JP2020520551A
Application number: JP2019555804A
Authority: JP
Inventors: スタルツマン、オリバー; シエッティンガー、トーマス; ヤーン−クアダー、ウーヴェ; シュミット、ピーター
Original assignee: イストメッツゲーエムベーハー
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2020-07-09
Also published as: WO2018189164A1; CN110637257A; KR20190137877A; DE102017108076A1; EP3610329A1

Abstract

本発明は、対象物の表面を処理するための装置に関し、処理される対象物（１２）を受け入れる処理チャンバ（１４）と、対象物（１２）に向けられたＵＶ照射用の照射源（１６）と、処理チャンバ（１４）に作用流体を供給する機器（２４）とを備え、作用流体は、少なくとも１つの不活性成分と、光化学的に反応する少なくとも１つの反応成分とを含んでいる。本発明によると、処理チャンバ（１４）内および／または対象物（１２）上の作用流体に関する測定データを得るように設計された測定ユニットが提案され、得た測定データに基づいて、作用流体の組成に影響を及ぼすために、測定ユニット（２０）に接続された制御ユニット（１８）が提供される。

Description

本発明は、対象物の表面を処理するための、特に半導体またはガラス基板を洗浄するための、装置に関するものであり、処理される対象物を少なくとも部分的に受け入れる処理チャンバと、処理チャンバ内の対象物に向けられたＵＶ照射用の照射源と、処理チャンバに作用流体を供給する機器とを備え、作用流体は、少なくとも１つの不活性成分と、光化学的に反応する少なくとも１つの反応成分とを含む。

この種の洗浄装置は、オゾンを生成しながら短波長のＵＶ照射によって、フォトレジストまたはマスキングラッカーの有機残渣および埃などによって生じる不純物を基板の表面から除去するために、例えば半導体産業において、電子機器やディスプレイ製造用のガラスまたは半導体ウェーハなど、平坦な基板の表面を洗浄するために用いられる。これは、後続のプロセスステップでの基板のさらなる処理、例えば微細構造化に問題を生じず、高い不良率を有さないことを確実にすることを意図している。この場合の問題は、開始時の酸素濃度が高すぎる場合、オゾン含有量が高くなりすぎ、その結果、基板に入射するＵＶ照射パワーが減少し、高いオゾン濃度が基板を損傷する効果を有していることである。さらに、オゾン含有量が高いと、リテーナ、ハウジング、または基板用の搬送装置などの構造機器が損傷し、基板上の望ましくない二次汚染につながる可能性があり、また使用される装置の寿命が短くなる可能性がある。

この背景技術に対して、本発明によって対処される問題は、先行技術において直面する欠点を改善し、基板上の不純物を効果的に除去することを可能にする装置を提供することである。その際、洗浄効果は、基板および／または処理装置を不必要に損傷することなく、特に連続動作の間に、動作モードと実質的に独立して、常に最適範囲に維持されるように意図されている。

この問題を解決するために、請求項１で特定された特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な実施形態および展開は、従属請求項に記載されている。

本発明は、効果的な洗浄効果のパラメータを検出し、それに応じてそのパラメータを最適化するという概念に基づいている。したがって、本発明によれば、測定ユニットは、処理チャンバ内および／または対象物上の作用流体に関する測定データを検出するように設計され、測定ユニットに接続された制御ユニットは、検出された測定データに応じて、作用流体の組成に影響を及ぼすように設計される。したがって、処理される対象物に作用する作用流体の成分またはそれからＵＶ照射によって生成される反応部分を直接的に検出することができ、その結果、洗浄効果が決定され得る。代替的または追加的に、対象物における、または対象物の上での実際の洗浄効果を計量的に決定することも可能である。プロセスシーケンスは、対象物の滞留時間や照射パワーなどのさらなるパラメータを考慮しながら、制御ユニットにより、作用流体の混合比が閉ループ方式で調整または制御されることによって、最適化され得る。

有利には、測定ユニットは、対象物に作用する反応成分および／または不活性成分を検出するためのガスセンサを備える。

別の有利な実施形態では、測定ユニットは、ＵＶ照射および反応成分によって生じる、対象物の洗浄効果を検出する。

この種の検出は、対象物の表面の汚染をサンプリングするイメージセンサを含む測定ユニットによって達成され得る。

これに関連して、さらなる有利な実施形態では、測定ユニットは、分光法、蛍光測定または光吸収測定によって対象物の汚染状態を検出するように設計することができる。

汚染の程度は、対象物によって反射された、または、対象物を透過した照射を検出する照射センサを含む測定ユニットによって、対象物において直接的に非接触で決定され得る。

できるだけ均一な洗浄効果を達成するために、作用流体が、処理チャンバ内の所定の領域にわたって分布する、複数の入口点において導入され得る場合に有利である。

制御ユニットは、作用流体の組成に影響を与えるために、特にバルブによって形成された、少なくとも１つのアクチュエータに作用することが好ましい。

これは、作用流体の成分を供給されることが可能であり、流体出口を介して処理チャンバと連通する混合チャンバによってさらに改善され得る。

プロセスパラメータを継続的に最適化するために、測定ユニットおよび制御ユニットは、作用流体の組成に影響を与えるために閉制御ループを形成することが有利である。

不活性成分は、有利には、窒素ガスおよび／または希ガスによって形成される。

基板表面を洗浄するためのさらなる有利な実施形態では、ＵＶ照射効果の下で光化学的に反応する反応成分は、酸素（および、適切な場合には水蒸気）によって形成される。

高スループットを達成し、取り扱いの労力を最小限に抑えるために、搬送装置によって対象物が処理チャンバ内を搬送され得る場合に有利である。

この場合、処理チャンバは、対象物が通過するための適切な入口および出口を備えることが好ましい。

さらに特定の利点が得られるのは、
作用流体は、照射源と対象物との間の中間スペースに運搬され、
作用流体の組成が、対象物の表面の領域で測定され、
対象物が処理チャンバに挿入され、連続的または非連続的な動作で処理チャンバから取り除かれ、
対象物が、所定の滞留時間の間、処理チャンバ内に保持され、
処理チャンバの入口および出口は、閉鎖装置によってそれぞれ閉鎖可能であり、手動または自動で閉鎖が行われ、
作用流体は、過剰圧力下で処理チャンバに導入され、余分な作用ガスは、実質的に対象物用の入口と出口からのみ排出可能であり、
作用流体の成分の混合比は、洗浄効果に応じて、事前に準備された参照データと比較され、混合比が調整可能であり、
作用流体の成分の混合比は、事前に決定可能な目標値に調節され、
作用流体の成分の混合比は、洗浄プロセスの間に調整および／または変更可能であり、
洗浄効果は、測定された有機不純物の特徴的な吸収線により、光吸収測定によって基板の表面で直接決定され、
洗浄効果は、カメラシステム、および、下流に接続された適合された画像処理手段によって、
使用されている光学的コントラスト法および／またはシュリーレン法および／または数学的検出法により、決定され、例えば、
カメラシステムは画像トラッキング手段を備え、
洗浄効果は、ＵＶ、ＶＩＳまたはＩＲ範囲で測定される有機不純物の典型的なスペクトル領域によって、分光法によって、基板表面の少なくとも１つの所定の領域で決定され、
洗浄効果は、ポイント毎に分光測定され評価された、洗浄された表面の少なくとも一部の空間分解画像による、ハイパースペクトルイメージングによって、少なくとも基板表面の一部の領域内で生じ、
洗浄効果は、蛍光測定および／または蛍光分光法によって決定され、
対象物の表面へのＵＶ照射の入射は、洗浄効果についての測定変数として決定される。

以下、本発明は、図面に概略的に示される実施形態を参照してより詳細に説明される。

閉ループ方式で制御された洗浄効果を有する半導体またはガラス基板の洗浄システムのブロック図を示す。

図に示される洗浄設備１０は、ＵＶ照射と、作用流体とを用いて、処理対象物としての基板１２の表面洗浄を促進し、作用流体は、不活性成分と、ＵＶ照射により光化学的に活性化され得る反応成分とを含んでいる。この目的のために、装置または設備１０は、処理チャンバ１４、処理チャンバ内に配置されたＵＶ照射用の照射源１６、および、制御装置１８を備え、制御装置１８は、閉制御ループで動作し、測定ユニット２０、制御ユニット２２、および、作用流体の組成に影響を及ぼす調節装置２４によって形成される。

処理チャンバ１４を通過する基板１２が処理されることを可能にするために、ローラ搬送装置２６が好適には設けられる。この目的のために、箱形の処理チャンバ１４は、基板１２が矢印３２の方向で、できるだけタイトに通過するための入口２８および出口３０を含む。

長手方向に並置された一連のＵＶ照射源、例えば複数のエキシマランプまたは水銀ランプ３４は、照射源１６として設けられ、各照射源は、ガス放電管３６と、リフレクタ３８とを備え、リフレクタ３８は溝形状で延び、そのリフレクタ凹状表面は、通り過ぎる基板１２に向けられている。イオン化または分子結合の切断を促進するために、提供されるＵＶ照射の少なくとも大部分は、１００〜３００ｎｍの範囲とすべきである。

測定ユニット２０は、処理チャンバおよび／または処理される基板１２上の作用流体に関する測定データを検出することを可能にし、ＵＶ照射および反応成分によって生じる洗浄効果が監視され、対象物に対して影響を受け得る。

一実施形態では、測定ユニット２０は、反応成分および／または不活性成分を検出するための少なくとも１つのガスセンサ４０を備える。このセンサは、照射または処理された基板表面に対してできるだけ近接して配置されるべきである。

また、測定ユニット２０は、基板１２を透過した、または基板１２によって反射された照射光を検出する少なくとも１つの照射センサ４２を備えることが好適である。

測定ユニット２０が、処理される基板１２の汚染の程度を検出するための、カメラシステムまたは分光計（図示せず）を備えることも考えられる。

作用流体は、不活性成分として窒素ガス（Ｎ₂）または希ガス、反応成分の出発生成物として酸素ガス（Ｏ₂）および水蒸気（Ｈ₂Ｏ）を含み得る。これらの成分は、調節装置２４の適切なコンテナ４４に保管され得る。

作用流体の組成に影響を与えることができるようにするために、制御ユニット２２によって作動され得るバルブ４８が、それぞれの出口ライン４６において、コンテナ４４の下流に配置されている。出口ライン４６は、共通の混合チャンバ５０に通じており、バルブ位置によって決定される作用流体の混合比が調節される。処理チャンバ１４へのできるだけ均一な供給を達成するために、混合チャンバ５０は、分岐供給ライン５２を介して処理チャンバ１４内の複数の入口点５４と連通する。

設備１０が作動しているとき、短波長ＵＶ照射が高い光子エネルギーの結果としてイオン化効果を有し、その結果、有機化合物が少なくとも部分的に直接破壊され、揮発性有機または無機ラジカルに分解され、それが処理チャンバ１４から吸引されることにより除去され得るという事実が使用される。ランプ３４と基板１２との間の雰囲気の結果としてＵＶ照射の高すぎる減衰を防ぐために、不活性成分（例えば窒素）が使用され、その結果、作用流体内の酸素により、過度の吸収が回避される。さらに、洗浄効果をサポートおよび強化するために、反応成分として、ＵＶ照射下でオゾンまたはラジカルを形成する酸素を使用することが望ましく、これが基板１２上の有機残留物の破壊を効果的にサポートする。この目的のために、作用流体に酸素が低濃度、例えば数パーセントの範囲で混合される。

測定ユニット２０による測定値の検出することは、ガスセンサ４０を介してまたは洗浄効果自体を介して、洗浄に効果的に使用されるオゾン含有量が検出可能であること、および、（任意にはランプパワーを調整しながら）制御ユニット１８により作用流体の組成を通じてオゾン含有量が調整され得ることを意味し、基板を損傷することなく、最適化された処理結果を達成することができる。

Claims

対象物の表面を処理するための装置、特に半導体またはガラス基板を洗浄するための装置であって、前記装置が、
ａ）処理される前記対象物（１２）を少なくとも部分的に受け入れる処理チャンバ（１４）と、
ｂ）前記処理チャンバ（１４）内の前記対象物（１２）に向けられたＵＶ照射用の照射源（１６）と、
ｃ）前記処理チャンバ（１４）に作用流体を供給する機器（２４）と
を備え、
ｄ）前記作用流体は、少なくとも１つの不活性成分と、光化学的に反応する少なくとも１つの反応成分とを含み、
前記装置が、
ｅ）前記処理チャンバ（１４）内および／または前記対象物（１２）上の前記作用流体に関する測定データを検出するように設計された測定ユニット（２０）と、
ｆ）前記測定ユニット（２０）に接続され、検出された前記測定データに応じて、前記作用流体の組成に影響を及ぼすように設計された、制御ユニット（１８）と
を備えている、装置。
前記測定ユニット（２０）が、前記反応成分および／または前記不活性成分を検出するためのガスセンサ（４０）を備えている、請求項１に記載の照射ユニット。
前記測定ユニット（２０）が、前記ＵＶ照射および前記反応成分によって生じる、前記対象物（１２）への洗浄効果を検出する、請求項１または２に記載の照射ユニット。
前記測定ユニット（２０）が、前記対象物（１２）の表面の汚染を検出するイメージセンサを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記測定ユニット（２０）が、分光法、蛍光測定または光吸収測定によって、前記対象物（１２）の汚染状態を検出するように設計された、請求項１〜４のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記測定ユニット（２０）が、前記対象物（１２）によって反射された、または、前記対象物（１２）を透過した照射を検出する照射センサ（４２）を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記作用流体が、前記処理チャンバ（１４）内の所定の領域にわたって分布する、複数の入口点（５４）において導入可能である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記制御ユニット（１８）は、前記作用流体の組成に影響を与えるために、特にバルブによって形成された、少なくとも１つのアクチュエータ（４８）に作用する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記作用流体の成分を供給されることが可能であり、流体出口を介して前記処理チャンバ（１４）と連通する混合チャンバ（５０）を備えた、請求項１〜８のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記測定ユニット（２０）および前記制御ユニット（１８）が、前記作用流体の組成に影響を与えるために閉制御ループを形成する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記不活性成分が、窒素ガスおよび／または希ガスによって形成される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の照射ユニット。
ＵＶ照射効果の下で光化学的に反応する前記反応成分が、酸素および任意に水蒸気によって形成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記対象物（１２）が、搬送装置（２６）によって、前記処理チャンバ（１４）を通って搬送され得る、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記処理チャンバ（１４）が、前記対象物（１２）が通過するための入口（２８）および出口（３０）を備えている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の照射ユニット。
前記ＵＶ照射が、１００〜３００ｎｍの範囲である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の照射ユニット。