JP3199147B2 - 音波を用いた基板表面状態検出方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体、金属、セラミ
ックス、磁性体あるいは光学素子などの表面（以下、こ
れらを総称して単に「基板表面」と称す。）の状態を検
出するための音波を用いた基板表面検出方法およびその
装置に関し、さらに詳細には、基板表面へのパルス・レ
ーザー照射による基板表面のクリーニング方法における
基板表面のクリーニング状態や、基板表面へのパルス・
レーザー照射による基板表面のクリーニング以外のその
他の基板表面状態の変化をともなう表面加工プロセスに
おける基板表面状態の変化を、リアルタイムで検出する
ことのできる音波を用いた基板表面検出方法およびその
装置に関する。

【０００２】

【発明の背景および発明が解決しようとする課題】現
在、基板表面に付着した有機汚れや無機汚れなどの付着
物を基板表面から除去するためのクリーニング方法とし
て、例えば、本願出願人の出願にかかる特願平５−１９
５５３８号「基板表面のドライ・クリーニング方法」に
開示されているように、表面に除去対象物としての付着
物を有した基板に対し、短波長のパルス状の出力ビーム
を持つパルス・レーザーを照射して、基板の表面に付着
した付着物を除去するクリーニング方法が知られてい
る。

【０００３】従来、こうしたパルス・レーザーを用いた
クリーニング方法により基板表面のクリーニングを行う
場合において、基板表面のクリーニング状態を検出する
にあたっては、目測や光学顕微鏡あるいはＣＣＤカメラ
などの受像装置およびビデオ・モニターなどの表示装置
などによる検出方法が用いられており、これにより基板
表面の観察と分析とを行っていた。

【０００４】ところが、上記した目測や光学顕微鏡ある
いはＣＣＤカメラなどの受像装置およびビデオ・モニタ
ーなどの表示装置などによる検出方法においては、基板
に対してパルス・レーザーを照射するというクリーニン
グ・プロセスを一旦中断した後に、上記検出方法による
検出を行わなければならないものであり、上記クリーニ
ング・プロセスを実施しながらリアルタイムで検出する
ことができないという問題点があった。このため、上記
検出方法においては、作業効率や検出精度があまり良く
ないという問題点があった。

【０００５】さらに、基板表面に付着した可視光に対し
て透明な付着物に関しては、可視光を使用する上記検出
方法においては検出できないという問題点があった。

【０００６】また、精度の高い基板表面の検出方法とし
ては、電子顕微鏡法（ＳＥＭ）、オージェ電子分光法
（ＡＥＳ）あるいはＸ線誘起電子分光法（ＸＰＳ）など
があるが、これらの方法は、いずれもリアルタイムでの
検出を行うことができないとともに、検出時間が長時間
かかり、さらには高価な装置を必要とするという問題点
があった。

【０００７】一方、リアルタイムでの基板表面検出方法
としては、レーザーによる表面反射率測定方法が知られ
ているが、このレーザーによる表面反射率測定方法にお
いては、レーザー・スポット内の局所的な微小な領域の
状態のみしか検出できないとともに、やはり透明な付着
物を検出することができないという問題点があった。

【０００８】また、特願平５−１９５５３８号「基板表
面のドライ・クリーニング方法」に開示したようなパル
ス・レーザーを用いたクリーニング方法の他に、基板表
面にパルス・レーザーを照射することにより、基板表面
の状態の変化をともなう表面加工プロセスにおける基板
表面状態の変化を検出する方法としても、目測や光学顕
微鏡あるいはＣＣＤカメラなどの受像装置およびビデオ
・モニターなどの表示装置などによる検出方法、電子顕
微鏡法（ＳＥＭ）、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）ある
いはＸ線誘起電子分光法（ＸＰＳ）などによる検出方法
ならびにレーザーによる表面反射率測定方法などが一般
に知られているが、やはり上記と同様な問題点が指摘さ
れていた。

【０００９】本発明は、上記したような従来の技術の有
するこのような種々の問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、基板表面へのパルス・レ
ーザー照射による基板表面のクリーニングの際における
クリーニング状態の変化を、リアルタイムで検出するこ
とができるとともに、検出時間や装置などの検出コスト
を大幅に低減することができ、しかも可視光ならびにそ
の他の波長の光に対して透明な基板表面に付着した付着
物を含む種々の付着物と基板材料とに対応することがで
きる、音波を用いた基板表面状態検出方法およびその装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における音波を用いた基板表面状態検出方法
およびその装置は、上記したパルス・レーザーの照射に
よる基板表面のクリーニング状態の変化を検出するにあ
たって、パルス・レーザーを基板表面に照射することに
よって基板表面から発生される音波を検出し、この音波
に基づいて基板表面の変化をリアルタイムで検出しよう
とするものである。

【００１１】例えば、基板表面のクリーニングのため
に、パルス・レーザーを基板上の所定の領域に照射する
と同時に、レーザー・パルスと基板表面との相互作用に
よって発生した音波を検出する。この際に、マイクロフ
ォンなどを用いて音波を検出してもよい。そして、検出
した音波の振幅や周波数スペクトルなどに基づいて、基
板表面のクリーニング状態の変化（基板表面の付着物の
クリーニング状況など）を検出する。

【００１２】

【作用】基板表面の検出を行う前に、パルス・レーザー
を照射してクリーニングしたり、あるいは表面加工した
りする当該基板と同一の材料により、同一の形状を備え
るようにして形成された試料の表面をクリーンにする。
この試料表面のクリーニングにあたっては、基板表面へ
のパルス・レーザーの照射によるクリーニング方法に限
らずに、任意のクリーニング方法を用いて良い。

【００１３】次に、基板表面のクリーニングなどに用い
るパルス・レーザーと同じパラメータを持つパルス・レ
ーザーを、試料の表面に照射し、このときに発生する音
波の振幅や周波数スペクトルなどを予め記憶しておく。

【００１４】その後に、例えば、基板表面にパルス・レ
ーザーを照射してクリーニングを開始するが、レーザー
・パルスが当該基板表面を照射する毎に当該基板の表面
から発生する音波の振幅や周波数スペクトルなどを、上
記記憶手段に記憶しておいた試料表面から発生される音
波の振幅や周波数スペクトルなどと比較する。

【００１５】当該基板にパルス・レーザーを照射して行
われるクリーニングの進行につれて、当該基板表面から
発生する音波の振幅や周波数スペクトルなどが、試料表
面から発生される音波の振幅や周波数スペクトルなどに
近づいてくる。

【００１６】従って、試料表面から発生される音波の振
幅や周波数スペクトルなどを検出することにより、基板
表面のクリーニング状況を確認することができる。

【００１７】ところで、上記した音波を用いた基板表面
検出方法およびその装置は、以下の三つのメカニズムが
総合的に作用して実現されるものと考えられるものであ
り、それら三つのメカニズムとは、 （１）レーザー・パルスによる基板表面からの音波の発
生 （２）基板表面へのパルス・レーザーの照射による基板
表面のクリーニングあるいはその他の処理による基板表
面反射率の変化、 （３）基板表面に付着している付着物などの存在による
基板表面振動への影響である。

【００１８】まず、上記（１）のメカニズムについて説
明すると、パルス・レーザーと基板表面との相互作用に
おいて、レーザー・パルス中の光子は、エネルギー源と
運動量源として基板表面に作用する。ここにおいて、レ
ーザー・パルス中の光子は、１光子当たりｈνのエネル
ギーとｈ／λの運動量とを持っている（なお、「ｈ：プ
ランク定数」、「ν：レーザー周波数」および「λ：レ
ーザー波長」である。）。

【００１９】即ち、基板にパルス・レーザーが照射され
ると、基板がレーザー光の一部を吸収し、光子のエネル
ギーと運動量とは、基板表面に与えられる。

【００２０】ところで、パルス・レーザーの瞬間エネル
ギー密度は極めて高いので、レーザー光のエネルギーと
運動量とによる、基板表面と基板表面に付着した付着物
との界面へのインパクトは、瞬間的に大きなものとな
る。このインパクトは、基板表面に振動を起こし、基板
表面において音波が生成される。

【００２１】上記のようにして生成された音波の振幅と
周波数スペクトルとは、レーザー・パルスのエネルギー
密度、波長、パルス幅、基板の表面状況（基板表面の付
着物の存在と種類、反射率など）、基板の材料ならびに
基板のサイズおよび形状に依存する。

【００２２】次に、上記（２）のメカニズムについて説
明すると、パルス・レーザーを基板表面に照射して、基
板表面のクリーニングを行うなどの場合においては、基
板表面に照射したレーザー・パルス数の増加に従って、
基板表面の反射率（または吸収率）が変化する（ほとん
どの場合では、反射率が増加する。）。それによって、
基板表面に吸収されるレーザー・パルスのエネルギー
（または運動量）が変化する。

【００２３】従って、基板表面から発生する音波の振幅
ならびに周波数スペクトルが変化することになる。

【００２４】さらに、上記（３）のメカニズムについて
説明すると、基板表面に付着している付着物の存在によ
って、基板表面の振動特性が変化する。

【００２５】従って、パルス・レーザーを基板表面に照
射して、基板表面のクリーニングを行う場合において
は、基板表面の付着物が除去されるにつれて、基板表面
の振動特性も変化していく。その結果として、基板表面
から発生する音波の振幅ならびに周波数スペクトルが変
化する。

【００２６】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明による音波を
用いた基板表面検出方法およびその装置の一実施例を詳
細に説明する。

【００２７】図１には、本発明による音波を用いた基板
表面検出装置の一実施例の概略構成が示されている。

【００２８】図１に示された本発明による音波を用いた
基板表面検出装置は、特願平５−１９５５３８号「基板
表面のドライ・クリーニング方法」に開示したようなパ
ルス・レーザーを用いたクリーニング方法において、基
板表面のクリーニング状態をリアルタイムで検出する際
に用いられるものである。

【００２９】即ち、この音波を用いた基板表面検出装置
においては、基板表面に付着した有機汚れや無機汚れな
どの付着物を基板表面から除去するために、基板表面に
対して照射するパルス・レーザーとして、エキシマ・レ
ーザーの中のＫｒＦエキシマ・レーザーを採用してお
り、符号１０は、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０
を示している。このＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１
０からは、波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓのパルス
状の出力ビーム（パルス・ビーム）が出力されるもので
ある。

【００３０】なお、エキシマ・レーザー以外のパルス・
レーザーとして、ＹＡＧレーザー、ＣＯ₂レーザーある
いは半導体レーザーなどを、基板材料や付着物の種類な
どに応じて適宜選択して使用してもよいことは勿論であ
り、本実施例と同一の作用効果を得ることができる。

【００３１】さらに、この音波を用いた基板表面検出装
置においては、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０か
ら出力されるパルス・ビームは、均一の光強度分布を持
つビームに変換するビーム・ホモジェナイザなどの光学
系装置１２により、エネルギー密度が均一化されて適当
な値に調節される。そして、ミラー１４によって方向変
換されて、移動自在なステージ１６上に載置された基板
１８の表面に照射される。

【００３２】そして、光学系装置１２とステージ１６と
は、インターフェース２０を介して、ＣＰＵ２２ａ、Ｒ
ＯＭ２２ｂおよびＲＡＭ２２ｃを備えた制御部２２に接
続されて制御されている。

【００３３】ＲＯＭ２２ｂには、図２に示すフローチャ
ートを参照しながら後に詳述する、本発明の実施に関連
するソフトウェアのアルゴリズムを実行するためのプロ
グラムなどが記憶されている。

【００３４】また、ＲＡＭ２２ｃには、図示しないデー
タベースから読み出された、クリーンにした状態の基板
１８表面へのＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０から
のレーザー・パルスの１パルス照射によって、クリーン
にした状態の基板１８の表面から発生する音波を記憶す
る領域と、ＣＰＵ２０ａがＲＯＭ２０ｂに記憶されたプ
ログラムを実行する際のワーキング・エリアとして使用
される領域とが設定されている。

【００３５】さらに、基板１８の隣接位置には、マイク
ロフォン２４が基板１８に対して適当な距離と角度とを
持って配設されており、このマイクロフォン２４により
基板１８から発生される音波が検出される。

【００３６】マイクロフォン２４から出力された音波の
アナログ信号は、一旦プリアンプ２６で増幅される。そ
れから、Ａ／Ｄコンバーター２８でデジタル信号に変換
された後に、インターフェース２０へ送出される。

【００３７】また、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１
０には、その出力などを制御するためのコントローラ３
０が接続されている。このコントローラ３０は、パルス
信号をＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０へ送出する
と同時に、シンクロ出力からトリガー装置３２へパルス
信号を出力する。そして、トリガー装置３２へコントロ
ーラ３０のシンクロ出力から出力されたパルス信号が入
力されると、トリガー装置３２はインターフェース２０
へトリガー信号を出力する。

【００３８】即ち、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１
０からレーザー・パルスが１パルス発振される毎に、ト
リガー装置３２がトリガーの動作をしてインターフェー
ス２０へトリガー信号を出力し、制御部２２はマイクロ
フォン２４から送出される音波のデジタル信号を読み取
り始めるようになされている。

【００３９】なお、符号３４は音波波形を観察するため
のオシロスコープであり、制御部２２には基板１８の表
面の状態を観察するためのモニター３６が接続されてい
る。

【００４０】図２は、本発明のソフトウェアのアルゴリ
ズムを示すフローチャートであり、まずステップＳ２０
２において、基板１８の表面へのパルス・レーザーの照
射によるクリーニング・プロセスを始める前に、クリー
ニングの対象物としての基板１８の材料の種類、形状な
らびにサイズなどの基板１８の基板パラメータを制御部
２２に入力し、ＲＡＭ２２ｃの所定の領域に記憶させ
る。

【００４１】ステップＳ２０２の処理を終了すると、ス
テップＳ２０４へ進み、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振
器１０から出力されるパルス・レーザーのエネルギー、
パルス幅、波長ならびにエネルギー密度などのパルス・
レーザーのレーザー・パラメータを制御部２２に入力
し、ＲＡＭ２２ｃの所定の領域に記憶させる。

【００４２】ステップＳ２０４の処理を終了すると、ス
テップＳ２０６へ進み、ステップＳ２０２で設定した基
板パラメータに対応するクリーンな基板に対して、ステ
ップＳ２０４で設定したレーザー・パラメータに対応す
るパルス・レーザーを照射したときに、クリーンな基板
の表面から発生する音波のパラメータ（振幅ならびに周
波数スペクトルなど）を、予め作成しておいたデータベ
ースから検索して、これを標準音波波形を示す標準音波
パラメータとしてＲＡＭ２２ｃの所定の領域に記憶させ
る。

【００４３】ステップＳ２０６の処理を終了すると、ス
テップＳ２０８以降の処理へ進み、クリーニング・プロ
セスにより基板１８の表面に対してＫｒＦエキシマ・レ
ーザー発振器１０からレーザー・パルスを照射するとと
もに、基板１８の表面において発生する音波をマイクロ
フォン２４によって検出して、基板１８の表面のクリー
ニング状態をリアルタイムで検出する処理を行う。

【００４４】即ち、ステップＳ２０８において、ＫｒＦ
エキシマ・レーザー発振器１０からのレーザー・パルス
を１パルスだけ基板１８の表面に照射する。

【００４５】ステップＳ２０８の処理を終了すると、ス
テップＳ２１０へ進み、ステップＳ２０８における１パ
ルスのレーザー・パルスの照射により基板１８の表面か
ら発生する音波のパラメータ（発生音波パラメータ）
と、標準音波パラメータとを比較する。

【００４６】ステップＳ２１０の処理を終了すると、ス
テップＳ２１２へ進み、ステップＳ２０８の比較結果よ
り、基板１８の表面から発生する音波とクリーンな基板
の表面から発生する音波とが同一であるか否か判定す
る。

【００４７】ステップＳ２１２の判定結果が否定
（Ｎ）、即ち、基板１８の表面から発生する音波とクリ
ーンな基板の表面から発生する音波とが異なる場合に
は、基板１８の表面がクリーンにはなっていないもので
あるので、ステップＳ２０８へ戻り、上記した処理を繰
り返す。即ち、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０か
らのレーザー・パルスを１パルスだけ基板１８の表面に
再度照射して、基板１８の表面のクリーニングを行う。
その後に、上記したステップＳ２１０→ステップＳ２１
２の処理を行う。

【００４８】一方、ステップＳ２１２の判定結果が肯定
（Ｙ）、即ち、基板１８の表面から発生する音波とクリ
ーンな基板の表面から発生する音波とが同一である場合
には、ステップＳ２１４へ進み、基板１８上においてク
リーニングしていない領域が残存しているか否かを判定
する。

【００４９】ステップＳ２１４の判定結果が肯定、即
ち、基板１８上においてクリーニングしていない領域が
残存している場合には、ステージ１６を移動させた後に
ステップＳ２０８へ戻り、上記した処理を繰り返す。

【００５０】一方、ステップＳ２１４の判定結果が、否
定、即ち、基板１８の表面を全てクリーニングした場合
には、クリーニング・プロセスと本発明による音波を用
いた基板表面検出の処理を終了する。

【００５１】上記したように本実施例においては、パル
ス・レーザーを用いたクリーニング・プロセスが始まる
と、１パルス毎に基板１８の表面から発生する音波をマ
イクロフォン２４で検出して、音波をデジタル信号に変
換して制御部２２へ出力する。そして、制御部２２は、
マイクロフォン２４から送出された音波の発生音波パラ
メータと標準音波パラメータとを比較する。これら発生
音波パラメータと標準音波パラメータとの差が予め設定
された判定基準を満たすと、制御部２２は、マイクロフ
ォン２４から送出された音波とクリーンな基板の表面か
らの音波とが同じとなって、基板１８の表面がクリーン
になったと判定する。それから、ステージ１６を移動
し、基板１８の他の領域のクリーニングを行うものであ
る。

【００５２】従って、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器
１０からのレーザー・パルスを無駄に消費することな
く、最小限のパルス数により基板１８のクリーニングを
行うことができる。

【００５３】即ち、基板１８の表面へのＫｒＦエキシマ
・レーザー発振器１０からの１パルスのレーザー・パル
スの照射によって、制御部２２に読み込まれた基板１８
の表面から発生する音波は、予めＲＡＭ２２ｃに記憶し
ておいた音波（クリーンにした状態の基板１８表面への
ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０からの１パルスの
レーザー・パルスの照射によって、基板１８の表面から
発生する音波である。）と比較される。そして、基板１
８の表面へのＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０から
のレーザー・パルスの照射を繰り返すうちに、基板１８
の表面から発生する音波の波形が、ＲＡＭ２２ｃに記憶
してあるクリーンにされた基板１８から発生する音波の
波形に近づき、予め設定された判定基準を満たすと、制
御部２２は自動的に、基板１８の表面のクリーニングが
完了し、基板１８の表面がクリーンになったと判断する
ものである。

【００５４】以下に、本発明による実験例を説明するこ
ととする。

【００５５】図３（ａ）（ｂ）は、基板１８として銅基
板を用いた際における、パルス・レーザーによるクリー
ニング前のクリーンでない基板表面（図３（ａ））と、
パルス・レーザーによるクリーニング後のクリーンな基
板表面（図３（ｂ））とを示す、基板表面を４００倍に
拡大した光学顕微鏡写真である。

【００５６】図３（ａ）に示すように、パルス・レーザ
ーによるクリーニング前のクリーンでない基板表面に
は、基板表面上の付着物としてオイルなどの汚染物が観
察できる。こうした図３（ａ）に示す銅基板（基板パラ
メータの材料としては「銅と」なる。）をクリーニング
するために、レーザー・パラメータとして、２４８ｎｍ
の波長を持つＫｒＦエキシマ・レーザー発振器１０から
のレーザー・ビームを、光学系装置１２としての石英レ
ンズによって「０．３ｃｍ×０．８ｃｍ」まで絞る。そ
して、１００ｍＪのパルス・エネルギーで銅基板に対し
て５パルス照射すると、図３（ｂ）に示すクリーンな基
板を得ることができたものである。

【００５７】以下の説明においては、こうした銅基板の
表面のクリーニング状態の変化を検出することとする。

【００５８】まず、図１に示す装置により、図３（ｂ）
に示すクリーンな表面の銅基板に、ＫｒＦエキシマ・レ
ーザー発振器１０からのパルス・レーザーを１パルス照
射して、銅基板表面から発生する音波をマイクロフォン
２４で検出し、マイクロフォン２４から出力される音波
信号（アナログ信号）をプリアンプ２６で１００倍増幅
して、オシロスコープ３４で観察すると、図４に示すよ
うな音波波形が観察される。この図４に示す音波波形
を、クリーンな基板表面から発生した音波として標準音
波パラメータを求めて、データベースに記憶させてＲＡ
Ｍ２２ｃに読み込ませるようにする。

【００５９】なお、図４におけるスケールは、縦軸が１
Ｖ／ｄｉｖであり、横軸は５００μｓ／ｄｉｖである。
図４から明らかなように、クリーンな基板表面の波形の
振幅は、非常に小さくなる。

【００６０】次に、図１に示す装置により、図３（ａ）
に示す汚染物が付着した銅基板表面に、ＫｒＦエキシマ
・レーザー発振器１０からのパルス・レーザーを１パル
スづつ照射すると、図２に示すフローチャートに従って
それと同時に、銅基板表面から発生する音波の波形の測
定が行われる。

【００６１】１番目のレーザー・パルスによっては、図
５（ａ）に示すような音波波形が得られる。図５（ａ）
に示す波形は、プリアンプ２６の出力範囲を振り切るほ
どの大きな振幅を持っている。この大きな振幅は、銅基
板表面に大量の汚染物が存在していることを示してい
る。当然のことながら、図５（ａ）に示す音波波形と図
４に示す音波波形とは異なり、発生音波パラメータと音
波標準パラメータとは一致しないものであるため、ステ
ップＳ２１２の判断が否定となり、ステップＳ２０８へ
戻る。

【００６２】次に、２番目のレーザー・パルスを照射す
ると、図５（ｂ）に示すような音波波形が得られる。図
５（ａ）の音波波形と図５（ｂ）の音波波形とを比較す
ると、その振幅が大きく減少しているものであって、こ
れは銅基板表面の汚染物が減少していることを示してい
る。

【００６３】さらに、３番目のレーザー・パルスを照射
すると、図６（ａ）に示すような音波波形が得られ、４
番目のレーザー・パルスを照射すると、図６（ｂ）に示
すような音波波形が得られる。このように、レーザー・
パルスを銅基板表面に照射する毎に、音波波形の振幅が
小さくなっていく。

【００６４】そして、５番目のレーザー・パルスを照射
すると、図７に示すような音波波形が得られた。この図
７に示す音波波形は、図４に示す音波波形とほぼ同一で
あり、銅基板の表面がクリーンになったことを意味して
いる。このとき、発生音波パラメータと音波標準パラメ
ータとはほぼ一致しており、制御部２２は銅基板表面が
クリーンになったと判断するものである。

【００６５】上記したように、レーザー・パルスを照射
する毎に、銅基板表面から発生する音波が変化するの
で、銅基板表面から発生する音波がクリーンな銅基板表
面から発生する音波と同一になると、銅基板表面もクリ
ーンになったと判定することができる。

【００６６】次に、表面をフェルト・ペンで塗りつぶし
た銅基板をクリーンにする際の実験例を示す。

【００６７】図８（ａ）は、表面をフェルト・ペンで塗
りつぶした銅基板表面の光学顕微鏡写真である。こうし
たフェルト・ペンの塗りつぶしは、数μｍの厚さを持つ
表面付着汚染物となる。これに対して１番目のレーザー
・パルスを照射すると、図８（ｂ）の下段に示すような
音波波形が得られる。そして、これに対してパルス・レ
ーザーの照射を続け、２０パルス照射すると、図８
（ｂ）の上段に示すような音波波形が得られ、銅基板表
面がクリーンになったことがわかる。

【００６８】このため、本発明によれば、基板表面に不
均一に分布する付着物を持つ基板に対して、無駄なレー
ザー・パルスを照射することなく、確実にクリーニング
を行うことができるようになるので、無駄な作業を行う
必要がないとともに、基板に損傷を与える恐れを解消す
ることができる。

【００６９】また、光を利用した目測、光学顕微鏡、Ｃ
ＣＤカメラなどで判別することのできない透明な基板表
面付着物を、確実に検出できるようになる。

【００７０】なお、上記実施例においては、基板表面へ
のパルス・レーザー照射による基板表面のクリーニング
方法におけるクリーニング状態の検出に関して説明した
が、これに限られることなしに、基板表面へのパルス・
レーザー照射によるその他の基板表面状態の変化をとも
なう表面加工プロセスにおける基板表面状態の変化の検
出に、本発明を用いても良いことは勿論である。

【００７１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００７２】基板表面へのパルス・レーザー照射による
基板表面のクリーニングの際におけるクリーニング状態
の変化を、リアルタイムで検出することができるととも
に、従来の技術と比較すると検出時間や装置などの検出
コストを大幅に低減することができる。

【００７３】さらに、基板表面へのパルス・レーザー照
射による基板表面のクリーニング方法におけるクリーニ
ング状態を検出する際においては、基板表面に付着した
付着物が可視光ならびにその他の波長の光に対して透明
な付着物であっても、基板表面における付着物の存在を
確実に検出することができ、また、基板材料がどのよう
な材料であっても、基板表面の状態を検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音波を用いた基板表面検出装置の
一実施例の概略構成を示す説明図である。

【図２】本発明による音波を用いた基板表面検出装置の
ソフトウェアのアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。

【図３】図３（ａ）（ｂ）は、基板として銅基板を用い
た際における、パルス・レーザーによるクリーニング前
のクリーンでない基板表面（図３（ａ））と、パルス・
レーザーによるクリーニング後のクリーンな基板表面
（図３（ｂ））とを示すものであり、それぞれ基板表面
を４００倍に拡大した光学顕微鏡写真である。

【図４】図３（ｂ）に示すクリーンな表面の銅基板に、
ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器からのパルス・レーザ
ーを１パルス照射して、銅基板表面から発生する音波を
マイクロフォンで検出し、マイクロフォンから出力され
る音波信号（アナログ信号）をプリアンプで１００倍増
幅して、オシロスコープで観察した際の音波波形の写真
であり、スケールは縦軸が１Ｖ／ｄｉｖであり、横軸は
５００μｓ／ｄｉｖである。

【図５】図３（ａ）に示す汚染物が付着した銅基板表面
に、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器からのパルス・レ
ーザーを照射して、銅基板表面から発生する音波をマイ
クロフォンで検出し、マイクロフォンから出力される音
波信号（アナログ信号）をプリアンプで１００倍増幅し
て、オシロスコープで観察した際の音波波形の写真であ
り、スケールは縦軸が１Ｖ／ｄｉｖであり、横軸は５０
０μｓ／ｄｉｖであって、図５（ａ）は１番目のパルス
・レーザーの照射による状態を示し、図５（ｂ）は２番
目のパルス・レーザーの照射による状態を示している。

【図６】図３（ａ）に示す汚染物が付着した銅基板表面
に、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器からのパルス・レ
ーザーを照射して、銅基板表面から発生する音波をマイ
クロフォンで検出し、マイクロフォンから出力される音
波信号（アナログ信号）をプリアンプで１００倍増幅し
て、オシロスコープで観察した際の音波波形の写真であ
り、スケールは縦軸が１Ｖ／ｄｉｖであり、横軸は５０
０μｓ／ｄｉｖであって、図６（ａ）は３番目のパルス
・レーザーの照射による状態を示し、図６（ｂ）は４番
目のパルス・レーザーの照射による状態を示している。

【図７】図３（ａ）に示す汚染物が付着した銅基板表面
に、ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器からの５番目のパ
ルス・レーザーを照射して、銅基板表面から発生する音
波をマイクロフォンで検出し、マイクロフォンから出力
される音波信号（アナログ信号）をプリアンプで１００
倍増幅して、オシロスコープで観察した際の音波波形の
写真であり、スケールは縦軸が１Ｖ／ｄｉｖであり、横
軸は５００μｓ／ｄｉｖである。

【図８】図８（ａ）は、表面をフェルト・ペンで塗りつ
ぶした銅基板表面を４００倍に拡大した光学顕微鏡写真
であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）にＫｒＦエキシマ・
レーザー発振器からパルス・レーザーを照射して、銅基
板表面から発生する音波をマイクロフォンで検出し、マ
イクロフォンから出力される音波信号（アナログ信号）
をプリアンプで１００倍増幅して、オシロスコープで観
察した際の音波波形の写真であり、スケールは縦軸が１
Ｖ／ｄｉｖであり、横軸は５００μｓ／ｄｉｖであっ
て、図８（ｂ）上段は２０番目のパルス・レーザーの照
射による状態を示し、図８（ｂ）下段は１番目のパルス
・レーザーの照射による状態を示している。

【符号の説明】

１０ ＫｒＦエキシマ・レーザー発振器 １２ 光学系装置 １４ ミラー １６ ステージ １８ 基板 ２０ インターフェース ２２ 制御部 ２２ａ ＣＰＵ ２２ｂ ＲＯＭ ２２ｃ ＲＡＭ ２４ マイクロフォン ２６ プリアンプ ２８ Ａ／Ｄコンバーター ３０ コントローラ ３２ トリガー装置 ３４ オシロスコープ ３６ モニター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面をクリーニングするために前記
   基板表面にパルス・レーザーを照射し、前記パルス・レ
   ーザーの照射によって前記基板表面から発生する音波の
   振幅を検出し、該検出した音波の振幅に基づいて、該振
   幅が小さくなるほど前記基板表面に付着した付着物が減
   少したと判定することを特徴とする音波を用いた基板表
   面状態検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の音波を用いた基板表面
   状態検出方法において、 前記音波の振幅の検出は、前記パルス・レーザーを前記
   基板表面に１パルス照射する毎に行い、 前記検出した音波の振幅に基づく判定は、前記音波の振
   幅の検出毎に行うことを特徴とする音波を用いた基板表
   面状態検出方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれか１項
   に記載の音波を用いた基板表面状態検出方法において、 大気中またはガス中において、前記音波の振幅の検出お
   よび前記検出した音波の振幅に基づく判定を行うことを
   特徴とする音波を用いた基板表面状態検出方法。
4. 【請求項４】 基板表面をクリーニングするために前記
   基板表面にパルス・レーザーを照射し、前記パルス・レ
   ーザーの照射によって前記基板表面から発生する音波の
   周波数スペクトルを検出し、該検出した音波の周波数ス
   ペクトルに基づいて前記基板表面のクリーニング状態の
   変化を判定することを特徴とする音波を用いた基板表面
   状態検出方法。
5. 【請求項５】 基板表面をクリーニングするために前記
   基板表面に対してパルス・レーザーを照射するパルス・
   レーザー照射手段と、 前記パルス・レーザー照射手段によって前記基板表面に
   対してパルス・レーザーを照射したときに、前記基板表
   面から発生する音波の振幅を検出する検出手段と、 前記パルス・レーザー照射手段によってクリーンな基板
   表面に対してパルス・レーザーを照射したときに、前記
   検出手段によって検出された前記クリーンな基板表面か
   ら発生する音波の振幅を記憶する記憶手段と、 前記パルス・レーザー照射手段によって付着物が付着し
   た前記基板表面に対してパルス・レーザーを照射したと
   きにおける前記検出手段によって検出された音波の振幅
   と前記記憶手段に記憶された音波の振幅とを比較する比
   較手段と、 前記比較手段による比較結果に基づいて、前記パルス・
   レーザー照射手段によって付着物が付着した前記基板表
   面に対してパルス・レーザーを照射したときにおける前
   記検出手段によって検出された音波の振幅が小さくなっ
   て前記記憶手段に記憶された音波の振幅と一致するよう
   になるほど前記基板表面に付着した付着物が減少したと
   判定する判定手段とを有することを特徴とする音波を用
   いた基板表面状態検出装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の音波を用いた基板表面
   状態検出装置において、 前記検出手段は、前記パルス・レーザー照射手段が前記
   基板表面に対してパルス・レーザーを１パルス照射する
   毎に、前記基板表面から発生する音波の振幅を検出する
   ものであり、 前記比較手段は、前記検出手段による付着物が付着した
   前記基板表面から発生する音波の振幅の検出毎に、前記
   パルス・レーザー照射手段によって付着物が付着した前
   記基板表面に対してパルス・レーザーを照射したときに
   おける前記検出手段によって検出された音波の振幅と前
   記記憶手段に記憶された音波の振幅とを比較するもので
   あり、 前記判定手段は、前記比較手段が前記パルス・レーザー
   照射手段によって付着物が付着した前記基板表面に対し
   てパルス・レーザーを照射したときにおける前記検出手
   段によって検出された音波の振幅と前記記憶手段に記憶
   された音波の振幅とを比較する毎に判定するものである
   ことを特徴とする音波を用いた基板表面状態検出装置。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６のいずれか１項
   に記載の音波を用いた基板表面状態検出装置において、 大気中またはガス中において判定可能なことを特徴とす
   る音波を用いた基板表面状態検出装置。
8. 【請求項８】 基板表面をクリーニングするために前記
   基板表面に対してパルス・レーザーを照射するパルス・
   レーザー照射手段と、 前記パルス・レーザー照射手段によって前記基板表面に
   対してパルス・レーザーを照射したときに、前記基板表
   面から発生する音波の周波数スペクトルを検出する検出
   手段と、 前記パルス・レーザー照射手段によってクリーンな基板
   表面に対してパルス・レーザーを照射したときに、前記
   検出手段によって検出された前記クリーンな基板表面か
   ら発生する音波の周波数スペクトルを記憶する記憶手段
   と、 前記パルス・レーザー照射手段によって前記基板表面に
   対してパルス・レーザーを照射したときにおける前記検
   出手段によって検出された音波の周波数スペクトルと前
   記記憶手段に記憶された音波の周波数スペクトルとを比
   較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果に基づいて、前記基板表面
   のクリーニング状態の変化を判定する判定手段とを有す
   ることを特徴とする音波を用いた基板表面状態検出装
   置。