JP3776820B2 - Dry surface cleaning device using laser - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザーを用いる乾式表面クリーニング装置に関し、特に、表面汚染物質の種類及び母材の大きさとは無関係に表面損傷を起こすことなく、向上されたクリーニング速度及び効率で基板をクリーニングすることができるレーザーを用いる乾式表面クリーニング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体産業で、マイクロメータ以下の汚染物質は、半導体表面上に回路故障及び収率低下のような重大な問題を起こす。例えば、0.06μm以下の粒子が次世帯ダイナミックランダムアクセスメモリ及びマイクロプロセッサに致命的な素子欠陥を起こす可能性がある。それで、シリコンウェハーに対する汚染制御は、製造関連分野で重大な問題になっている。チップ素子の密度が増加することに従って、半導体表面から最も小さい粒子を効果的に除去するための技術が必要となっているが、粒子が小さくなるほど、表面に対する凝集力が大きくなって除去することは更に困難になる。ガスジェット、スクラビング、超音速及び化学フラックスのような従来のクリーニング技法では、マイクロメータ以下の小さい粒子を効果的に除去することができず、表面上に機械的な作用による損傷を起こすことがあり、過多な量の水と化合物を使用するため環境汚染を起こすことがあった。
【0003】
最近、レーザークリーニング技法は、乾式工程であるため、環境親和的な方法により小さい粒子を効果的に除去することができる新しい方法を提供することとして知られている。しかし、粒子を除去することは、異なるクリーニングフォース(cleaning force)を生成する粒子表面のレーザー吸収に関連するので、粒子表面のクリーニング効率がレーザー波長と粒子の物理的な性質に強く依存することになる。これにより、レーザーと粒子との間の相互作用が相違しているため、特定波長を使用して互いに異なる光学的及び熱的性質を有する全粒子を除去することは難しくなる。更に、レーザースッポトが小さいため、クリーニング速度が相対的に遅くなる欠点がある。
【0004】
従来のレーザークリーニング方法の問題を解決するために、Vaught(米国特許第5,023,424号)では、レーザー誘起衝撃波を使用してウェハー表面から粒子を取り除く衝撃波粒子除去方法及び装置を開示している。粒子を取り除くためのレーザービームが焦点レンズによって大気中に集められて、レーザー焦点の周囲の空気粒子をイオン化させ、レーザー誘起プラズマ衝撃波を発生させる。このとき発生するレーザー誘起プラズマ衝撃波を使用してウェハー表面をクリーニングする。
【0005】
しかし、レーザー誘起プラズマ衝撃波と共に生成されたレーザービームの一部がウェハー表面に直接照射され、ウェハー表面が損傷することがある。
【0006】
また、上述した従来のレーザー誘起プラズマ衝撃波は、無機乾式粒子(inorganic dry particles)を効果的に取り除くことができるが、ウェハー表面に残留している有機汚染粒子及び層(organic contaminated particle and layer)を効果的に取り除くことができない欠点がある。
【0007】
更に、従来のレーザー誘起プラズマ衝撃波が空気中で発生するため、発生する衝撃波の強度が小さく、空気中に存在する酸素のような元素がイオン化されて、ウェハー表面上に酸化のような表面損傷を起こすこともある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とすることは、1つのレーザーから、無機表面汚染物質を除去するためのレーザー誘起プラズマ衝撃波を発生させる第1レーザービームと、有機表面汚染物質を効果的に除去するための第2レーザービームを共に発生させて、ウェハー表面上の有機及び無機表面汚染物質を効果的に除去することができる乾式表面クリーニング装置を提供することにある。
【0009】
本発明の他の目的は、本発明はウェハー表面の損傷を起こすレーザービームの前進方向を変化させることにより、レーザービームが作業対象物の表面に照射されないようにし、よって、作業対象物の表面損傷を本質的に防止し、レーザー誘起衝撃波による効果的な洗浄作業を可能にする
本発明の更に他の目的は、ビーム拡大器とレーザーノズルを装着することにより、レーザービームの強度増加、化学反応による母材表面の損傷防止及び表面汚染物質の効果的な除去を行うことができる。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様によれば、作業物の表面上の汚染物質を除去するための乾式表面クリーニング装置であって、レーザービームを発生するレーザーと、前記レーザービームを第1及び第2レーザービームに分割して、第1及び第2レーザービームが互いに異なる方向に進行するようにするビーム伝達制御手段と、第2レーザービームを変調して第2レーザービームの波長より短い波長を有する短波長レーザービームを生成し、前記短波長レーザービームを使用して表面上の汚染物質を直接取り外す周波数変調手段と、第1レーザービームを作業物の表面周囲のレーザー焦点に収束して、レーザー焦点の周囲にプラズマ衝撃波を生成し、前記プラズマ衝撃波を使用して表面上の表面汚染物質をクリーニングするレーザーフォーカシングレンズとを含む乾式表面クリーニング装置が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による乾式表面クリーニング装置を示す概略図である。
【0012】
1つのレーザー発振手段1で発生したレーザービーム2は、2つの異なる経路を介してプラズマ衝撃波25を生成するための第1レーザービーム15と短波長レーザービーム14を生成するための第2レーザービーム16に分けられて伝達される。ここで、好ましくは、レーザービーム2のパルス周期が略1ナノ秒ないし略100ナノ秒(nanosecond)であり、パルスエネルギーが略0.1Jないし略100Jであり、波長が略500nmないし略2000nmである。ビーム伝達制御手段11は、オン−オフ方法で動作するスイッチングミラー12又はビーム分離方法で動作するビーム分離器(図示せず)などを使用することができる。
【0013】
プラズマ衝撃波を用いるクリーニングを行うために、基本波長が略1064nmであるQスイッチングNd:YAGレーザービーム2がスイッチングミラー12と反射ミラー3によって連続して反射された後、第1レーザービーム15として作業物6の表面上に進行される。焦点レンズ22を使用して第1レーザービーム15をフォーカシングすることになると、空気中でのレーザースパークによって生成された空気誘起プラズマからレーザー焦点24の周囲にプラズマ衝撃波25が生成されることになる。プラズマ衝撃波25を利用して、作業物6の表面上に付着されている表面汚染物質5を取り除くことができる。レーザー焦点24で第1レーザービーム15の強度は略1012W/cm2であることが望ましい。フォーカシングされたレーザービームによって誘導された強い電場により、空気中でのガス粒子が分離し始めると、イオン化された後、急激に加熱されて、プラズマ衝撃波を生成する。
【0014】
ビーム拡大器21を使用して第1レーザービーム15のビーム大きさを拡大することにより、レーザー焦点4の周囲に第1レーザービーム15の強度を増加させることができる。更に、レーザーノズル23を使用して、図2に詳細に示すように、第1レーザービーム15の進行方向に沿って追加してガスを噴射することができる。透明ウェーブガイドを表面損傷防止手段31として使用して、第1レーザービーム15中でプラズマ衝撃波25を生成することに使用しない一部の第1レーザービームを分散させて、作業物6の表面の損傷を防ぐことができる。
【0015】
作業物6の表面に残留している有機粒子及び層を精密に取り除くために、スイッチングミラー12をオフ状態にして、基本波長を有する第2レーザービーム16を周波数ハーモニック発生手段13に通過させる。基本波長(1064nm)を有する第2レーザービーム16が周波数ハーモニック発生手段13によって半波長(532nm)レーザービーム、1/3波長(略355nm)レーザービーム或いは1/4波長(266nm)レーザービームのような短波長レーザービーム14に変調されて(好ましくは、短波長レーザービームの波長範囲は略100nmないし600nmである)、このような短波長レーザービーム14が反射ミラー9を使用して作業物6の表面に直接照射されることにより、作業物6の表面に付着されている有機物質のような表面汚染物質5を効果的に取り除くことができるようにする。更に、前記クリーニング方法の順序を変えて、まず短波長レーザービーム14を使用して有機物質を取り除いた後、プラズマ衝撃波25を使用して任意の他の粒子を取り除くことができる。更に、前記ビーム伝達制御手段11をビーム分離器に代替することになると、プラズマ衝撃波25と短波長レーザービーム14を同時に使用して表面クリーニングを行うことができる。よって、1つのレーザーのみを使用して上述のように価格的に大きな追加負担無しに多用途クリーニング(multi-purpose cleaning)を行うことができることになる。
【0016】
一方、作業物6は作業物付着手段41に付着されている。作業物付着手段41は、作業物6の他の表面、すなわち、背面側に近接することになる空洞を備える真空チャック43と、作業物6を付着するために空洞を真空引きする真空ポンプ51と、前記真空チャック43と前記真空ポンプ51を連結する真空ライン52とを有する。
【0017】
システム制御器71は、レーザー制御ライン72を介してレーザー1を制御し、ビーム伝達制御ライン73を介してビーム伝達制御手段11を制御し、ガス供給制御ライン76を介してガス供給器61を制御し、真空ポンプ制御ライン75を介して真空ポンプ51を制御する。システム制御器71は、また作業物移動制御ライン74を介して作業物付着手段41が水平及び/又は垂直に移動されるようにするか、又は作業物6の垂直軸に対して回転されるように制御する。作業物付着手段41が回転されると、作業物6の表面から取り外した表面汚染物質5が遠心力によって飛び散ることになる。
【0018】
図2は、本発明により図1に示したレーザーノズル手段23を示す概略図である。
【0019】
第1レーザービーム15はレーザーノズル23に入射される。レーザーノズル23は、第1レーザービーム15をレーザー焦点4に集めるための焦点レンズ22と、焦点レンズ22を保護するための保護ガラス26と、ガス供給器61からガスを導入するためのガス取込口27と、ガスを出力するためのノズル端28とを有する。ガスは、レーザービームと共にノズル端28を介して噴射される。望ましくは、ガスが第1レーザービーム15の進行方向に沿って進行するので、レーザー焦点24の周囲に生成されたプラズマ衝撃波25によって取り外された粒子が効果的に除去できるようになる。また、保護ガラス26を使用し、レーザー焦点24の周囲に発生するプラズマ衝撃波25によって焦点レンズ22が損傷することを防止し、且つ、ガスによって焦点レンズ22が汚染されることを防ぐ。一般空気の代わりに、ガス取込口27を介してAr、He、Ne、N2などのような不活性ガスを注入する場合、レーザー焦点24の周囲にプラズマがもっと容易に、且つ強力に発生して、もっと強力な衝撃波を生成することができる。不活性ガスを使用することにより、空気自体に含まれた酸素粒子のプラズマによる表面酸化のような表面損傷を低減する利点を有する。略80%の質素と略20%の酸素からなる一般空気で生成されたプラズマ衝撃波よりAr雰囲気で生成されたプラズマ衝撃波の強さが略2倍増加する。Ar雰囲気で高密度レーザービームによるプラズマを発生させることが空気雰囲気で高密度レーザービームによるプラズマを発生させることよりもっと容易になされるからである。
【0020】
図3は、プラズマ衝撃波による表面損傷発生原理を示す概略図である。
【0021】
焦点レンズ22を使用して、クリーニングしようとする作業物6の表面の上部大気中に第1レーザービーム15に対するレーザー焦点24を形成する。レーザー焦点24の周囲で第1レーザービーム15のエネルギーがしきい値以上である場合、レーザー焦点24の周囲の空気がイオン化されて、強力なプラズマが生成されるようになる。このとき発生するプラズマ衝撃波25が四方に伝播され、伝播される衝撃波25によって作業物6の表面の汚染粒子が全て除去される。しかし、第1レーザービーム15の全エネルギーがプラズマ衝撃波25を生成することに使用されず、第1レーザービーム15の一部がその進行経路に沿って作業物6の表面に入射されることになる。作業物6の表面に入射された第1レーザービーム15は、表面で熱に変換され、作業物6の表面上に表面損傷32を起こすことになる。特に、半導体材料、磁器材料、有機材料、薄膜コーティング層などのように熱または光に敏感な材料の表面が深刻に損傷される。
【0022】
図4は、本発明による表面損傷防止方法に対する基本原理を説明する概略図である。
【0023】
光が透明固体物質38から空気39中に進行する場合、その入射角度θに応じて空気39に透過することもでき、空気39によって反射されることもできる。図4に示すように、入射光35の入射角θが90度であれば、ほとんどの光が屈折光36として空気39に透過することになる。入射光の入射角θが90度より小さく、全反射臨界角θCより大きい場合、入射光35の一部が空気39によって反射光37として反射され、入射光35の残りの部分は一定の屈折角を有する屈折光36として空気39の方に透過される。しかし、入射角θが臨界角θCより小さい場合、入射光35は、外部に漏出することなく、透明固体物質38と空気39との間の接触表面から全部反射される。このような現象を光の全反射といい、本発明ではこのような性質を利用してレーザービームの進行方向を効果的に変更することができる。透明固体物質38としては、ガラス、石英、ダイヤモンド、塩化ナトリウム結晶(NaCl crystal)などを挙げることができ、ガラスの空気に対する全反射臨界角は略52度、石英の空気に対する全反射臨界角は略47度、ダイヤモンドの空気に対する全反射臨界角は略66度である。
【0024】
図5は、本発明による表面損傷防止方法の第1の例を示す概略図である。
【0025】
断面が円形又は多角形である透明固体物質の棒33を図1に示した表面損傷防止手段31として使用することができる。プラズマ衝撃波25が発生するレーザー焦点24の周辺とレーザービームが照射される作業物6の表面との間に棒33を設ける。レーザー焦点24を通過する第1レーザービーム15は、棒33の一端部に入射される。図5に示されているように、第1レーザービーム15と棒33の側面部との間の入射角θが全反射臨界角θCより小さい場合、棒33の端部を介して透過された全レーザービームは棒33内に進行された後、棒33の他端を介して外側へ放出される。結果的に、全反射を起こす棒状の透明個体物質を設けることにより、作業物6の表面上に照射されたレーザービームの進行方向を自在に調整することができる。作業物6の表面には第1レーザービーム15が全く影響を及ぼさないため、第1レーザービーム15による如何なる表面損傷も発生しないことになる。
【0026】
図6は、本発明による表面損傷防止方法の第2の例を示す概略図である。
【0027】
透明固体物質からなるプリズム34は図1に示した表面損傷防止手段31として使用することができる。プラズマ衝撃波25が発生するレーザー焦点24の周辺とレーザービームが照射される作業物6の表面との間にプリズム34を設けることにより、第1レーザービーム15がプリズム34の一表面を介して入射される。図6に示されているように、プリズム34に入射されたレーザービームとプリズム34の反射表面との間の入射角θが全反射臨界角θCより小さい場合、プリズム34内に入射された全レーザービームが全反射され、プリズム34の他の表面に進行した後、放出される。結果的に、全反射を起こす透明固体物質からなるプリズム34を設けることにより、作業物6の表面上に照射されたレーザービームの進行方向を自在に勝手に調整することができる。作業物6の表面には第1レーザービーム15が全く影響を及ぼさないため、第1レーザービーム15による如何なる表面損傷も発生しないことになる。
【0028】
図5及び図6で示すように、全反射を用いる表面損傷防止方法において重要点は、透明固体物質内に入ってきたレーザービームが物質内部で全反射を起こすことができる全反射しきい値以下の角度を維持するように物質33、34の位置及び方向を制御しなければならないということである。
【0029】
図7は、本発明による作業物移動手段40を示す概略図である。
【0030】
前記作業物移動手段40は、ウェハーのような作業物6を堅く固定する作業物付着手段41、効率的に作業物6の表面をクリーニングするために作業物付着手段41を回転させる回転手段42、直線運動手段47から構成されている。作業物付着手段41は、作業物6を確実に保持するための真空チャック43、作業物6と真空チャック43との間の空洞を真空状態にするための真空ポンプ51、真空チャック43と真空ポンプ51を連結するための回転フィッティング53及び真空ライン52から構成される。
【0031】
回転手段42は、真空チャック43を基準に作業物6が固定される反対方向に設けられ、作業物付着手段41が回転されるように支持する軸受44、駆動モータ46及び動力伝達部材45からなる。直線運動手段47は、作業物6を直線運動させるためのスライド移動器具からなる。
【0032】
プラズマ衝撃波25または短波長レーザービーム14によって作業物6の表面から取り外された表面汚染物5は、駆動モータ46による作業物6の回転遠心力によって効果的に外部へ切り離される。送風機81によって表面汚染物質5が下方に切り離されることになる。直線運動手段47は、左右または上下方向に直線運動することにより、作業物6が回転する間、全面的にクリーニングされるようにする。
【0033】
上述のように、表面汚染物質5がレーザー1の小さな動きでクリーニングされるため、クリーニングを安定に行うことができる。更に、作業物6の回転により、高速のクリーニング及び遠心力による表面汚染物質の効果的な粒子ブローイングを行うことができる。作業物6が回転しているため、作業物6の各方向に沿って作業物6の大きさの1/2だけ動かしても作業物6を全面的にクリーニングすることができる。作業物6の各方向に沿って作業物6の大きさだけ作業物6を動かす必要のある従来の2次元両方向x−yスキャニング方法に比較して、本発明によるスキャニング方法は時間的及び空間的に効率的である。
【0034】
図1では、クリーニングしようとする作業物6の表面が水平を維持している。しかし、図6で示すように作業物6の表面が水平面に対して、例えば、90度傾いてクリーニングする場合、衝撃波25によって切り離された表面汚染物質5が重力によって表面に再付着される可能性が減り、送風機81の空気の流れに沿って表面汚染物質が下方に容易に除去されることができる。
【0035】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、1つのレーザーを利用して2つの異なるレーザービームを発生し、これらを交互に又は同時に使用して2つの互いに異なるクリーニングを行うことができるため、従来のプラズマ衝撃波で除去し難かった有機粒子を容易に除去することができることになる。更に、1つのレーザー装置で多用な汚染物質を除去することができる。
【0037】
本発明による棒またはプリズムのような表面損傷防止手段を使用すると、従来のプラズマ衝撃波クリーニング工程で作業物の表面に直接照射される一部のレーザービームによって生じ得る作業物の表面損傷を防止することができる。よって、本発明による表面損傷防止手段を使用すると、ウェハーのように敏感な作業対象物の表面損傷を本質的に防ぐことができ、効果的にプラズマ衝撃波乾式クリーニングを行うことができる。
【0038】
本発明によるビーム拡大器及びレーザーノズルを使用することにより、従来のプラズマ衝撃波クリーニング方法によるクリーニング効率を実質的に向上させることができる。
【0039】
本発明による作業物移動手段を使用することにより、高速のクリーニングを行うことができ、切り離された汚染粒子が再汚染することを防ぎ、結果的に表面粒子を永久的に除去することができる。
【0040】
本発明による装置は、半導体製造工程中の基板ウェハーの乾式表面クリーニング工程、LCD、TFT、PDP、OLED、ELDのような平板ディスプレー製造工程中の表面洗浄工程、微小電子部品、磁器部品、精密加工レンズなどの製造工程中の表面洗浄工程に使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による乾式表面クリーニング装置を示す概略図である。
【図2】本発明による図1に示すレーザーノズル手段を示す概略図である。
【図3】プラズマ衝撃波による表面損傷発生原理を説明するための概略図である。
【図4】本発明による表面損傷防止方法に対する基本原理を説明するための概略図である。
【図5】本発明による表面損傷防止方法の第1の例を示す概略図である。
【図6】本発明による表面損傷防止方法の第2の例を示す概略図である。
【図7】本発明による作業物移動手段を示す概略図である。
【符号の説明】
1 レーザー
2 レーザービーム
3 反射ミラー
5 表面汚染物質
6 作業物
11 ビーム伝達制御手段
12 スイッチングミラー
13 周波数変調手段
14 短波長レーザービーム
21 ビーム拡大器
22 焦点レンズ
23 レーザーノズル
24 レーザー焦点
25 プラズマ衝撃波
31 表面損傷防止手段
41 作業物付着手段
43 真空チャック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry surface cleaning apparatus using a laser, and more particularly to cleaning a substrate with improved cleaning speed and efficiency without causing surface damage regardless of the type of surface contaminants and the size of the base material. The present invention relates to a dry surface cleaning apparatus using a laser that can be used.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor industry, sub-micrometer contaminants cause serious problems such as circuit failure and yield loss on semiconductor surfaces. For example, particles of 0.06 μm or less may cause a fatal device defect in the next household dynamic random access memory and the microprocessor. Therefore, contamination control for silicon wafers has become a serious problem in the manufacturing related field. As the density of chip elements increases, a technique is needed to effectively remove the smallest particles from the semiconductor surface, but the smaller the particles, the greater the cohesive force on the surface, and the more It becomes even more difficult. Traditional cleaning techniques such as gas jets, scrubbing, supersonics and chemical fluxes cannot effectively remove small sub-micrometer particles and can cause mechanical damage on the surface. The use of excessive amounts of water and compounds can cause environmental pollution.
[0003]
Recently, laser cleaning techniques are known to provide a new method that can effectively remove smaller particles in an environmentally friendly manner because it is a dry process. However, since removing particles is related to the laser absorption of the particle surface that produces a different cleaning force, the cleaning efficiency of the particle surface is strongly dependent on the laser wavelength and the physical properties of the particle. Become. This makes it difficult to remove all particles having different optical and thermal properties using a specific wavelength, since the interaction between the laser and the particles is different. Further, since the laser spot is small, there is a disadvantage that the cleaning speed becomes relatively slow.
[0004]
In order to solve the problems of conventional laser cleaning methods, Vaught (US Pat. No. 5,023,424) discloses a shock wave particle removal method and apparatus for removing particles from a wafer surface using laser induced shock waves. Yes. A laser beam for removing particles is collected in the atmosphere by a focus lens to ionize air particles around the laser focus and generate a laser-induced plasma shock wave. The wafer surface is cleaned using the laser-induced plasma shock wave generated at this time.
[0005]
However, a part of the laser beam generated together with the laser-induced plasma shock wave may be directly irradiated on the wafer surface, and the wafer surface may be damaged.
[0006]
In addition, the conventional laser-induced plasma shock wave described above can effectively remove inorganic dry particles, but removes organic contaminated particles and layers remaining on the wafer surface. There are drawbacks that cannot be removed effectively.
[0007]
Furthermore, since conventional laser-induced plasma shock waves are generated in the air, the intensity of the generated shock waves is small, and elements such as oxygen present in the air are ionized, causing surface damage such as oxidation on the wafer surface. It can happen.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made paying attention to such a problem, and the object is to provide a first laser beam for generating a laser-induced plasma shock wave for removing inorganic surface contaminants from one laser, and To provide a dry surface cleaning apparatus capable of effectively removing organic and inorganic surface contaminants on a wafer surface by generating a second laser beam for effectively removing organic surface contaminants. It is in.
[0009]
Another object of the present invention is to prevent the laser beam from being applied to the surface of the work object by changing the advancing direction of the laser beam that causes damage to the wafer surface. Still another object of the present invention that essentially prevents laser beam and enables an effective cleaning operation by a laser-induced shock wave is to install a beam expander and a laser nozzle. It is possible to prevent damage to the surface of the base material and effectively remove surface contaminants.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a dry surface cleaning apparatus for removing contaminants on the surface of a workpiece, the laser generating a laser beam, and the laser beam. Is divided into first and second laser beams so that the first and second laser beams travel in different directions, and the second laser beam is modulated to modulate the wavelength of the second laser beam. Frequency modulation means for generating a short wavelength laser beam having a shorter wavelength and directly removing contaminants on the surface using the short wavelength laser beam, and focusing the first laser beam on a laser focus around the surface of the work piece A plasma shock wave around the laser focus and using the plasma shock wave to clean surface contaminants on the surface. Dry surface cleaning apparatus comprising a chromatography focusing lens is provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view showing a dry surface cleaning apparatus according to the present invention.
[0012]
A laser beam 2 generated by one laser oscillating means 1 includes a
[0013]
In order to perform cleaning using a plasma shock wave, a Q-switching Nd: YAG laser beam 2 having a fundamental wavelength of approximately 1064 nm is continuously reflected by the
[0014]
The intensity of the
[0015]
In order to accurately remove organic particles and layers remaining on the surface of the
[0016]
On the other hand, the
[0017]
The
[0018]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the laser nozzle means 23 shown in FIG. 1 according to the present invention.
[0019]
The
[0020]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the principle of surface damage caused by plasma shock waves.
[0021]
A
[0022]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the basic principle of the surface damage prevention method according to the present invention.
[0023]
When light travels from the transparent
[0024]
FIG. 5 is a schematic view showing a first example of the surface damage preventing method according to the present invention.
[0025]
A transparent
[0026]
FIG. 6 is a schematic view showing a second example of the surface damage preventing method according to the present invention.
[0027]
The
[0028]
As shown in FIGS. 5 and 6, the important point in the surface damage prevention method using total reflection is that the laser beam that has entered the transparent solid material is below the total reflection threshold value at which total reflection can occur inside the material. This means that the position and direction of the
[0029]
FIG. 7 is a schematic diagram showing a work moving means 40 according to the present invention.
[0030]
The work moving means 40 includes a
[0031]
The rotation means 42 is provided in the opposite direction to which the
[0032]
The
[0033]
As described above, since the
[0034]
In FIG. 1, the surface of the
[0035]
While preferred embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art will be able to make various modifications without departing from the scope of the claims of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, two different laser beams can be generated using one laser, and these can be used alternately or simultaneously to perform two different cleanings. Organic particles that were difficult to remove with a plasma shock wave can be easily removed. Furthermore, it is possible to remove many pollutants with one laser device.
[0037]
Using surface damage prevention means such as bars or prisms according to the present invention to prevent work surface damage that may be caused by some laser beams directly irradiating the work surface in a conventional plasma shock wave cleaning process. Can do. Therefore, when the surface damage preventing means according to the present invention is used, surface damage of a sensitive work object such as a wafer can be essentially prevented, and plasma shock wave dry cleaning can be performed effectively.
[0038]
By using the beam expander and laser nozzle according to the present invention, the cleaning efficiency by the conventional plasma shock wave cleaning method can be substantially improved.
[0039]
By using the workpiece moving means according to the present invention, high-speed cleaning can be performed, and the contaminated particles separated can be prevented from being recontaminated, and as a result, the surface particles can be permanently removed.
[0040]
The apparatus according to the present invention is a dry surface cleaning process of a substrate wafer in a semiconductor manufacturing process, a surface cleaning process in a flat panel display manufacturing process such as LCD, TFT, PDP, OLED, ELD, microelectronic parts, porcelain parts, precision processing. It can be used for a surface cleaning process in the manufacturing process of a lens or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a dry surface cleaning apparatus according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing the laser nozzle means shown in FIG. 1 according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of occurrence of surface damage by a plasma shock wave.
FIG. 4 is a schematic view for explaining the basic principle of the surface damage prevention method according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a first example of a surface damage preventing method according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a second example of the surface damage preventing method according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing a work moving means according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (16)
レーザービームを発生するレーザーと、
前記レーザービームを第1及び第2レーザービームに分割して、第1及び第2レーザービームが互いに異なる方向に進行するようにするビーム伝達制御手段と、
第2レーザービームを変調して第2レーザービームの波長より短い波長を有する短波長レーザービームを生成し、前記短波長レーザービームを使用して表面上の汚染物質を直接取り外す周波数変調手段と、
第1レーザービームを作業物の表面周囲のレーザー焦点に収束して、レーザー焦点の周囲にプラズマ衝撃波を生成し、前記プラズマ衝撃波を使用して表面上の表面汚染物質をクリーニングするレーザーフォーカシングレンズと、
前記プラズマ衝撃波を生成することに使用しない一部の第1レーザービームを分散させるために、第1レーザービームの進行経路に沿って設けられる透明ウェーブガイドとを含む乾式表面クリーニング装置。A dry surface cleaning device for removing contaminants on the surface of a work piece,
A laser that generates a laser beam;
Beam transmission control means for dividing the laser beam into first and second laser beams so that the first and second laser beams travel in different directions;
Frequency modulating means for modulating the second laser beam to generate a short wavelength laser beam having a wavelength shorter than that of the second laser beam, and directly removing contaminants on the surface using the short wavelength laser beam;
A first laser beam to converge to a laser focus on the surface around the work product, the laser focusing lens for generating a plasma shock wave around the laser focus, to clean the surface contaminants on the surface using the plasma shock wave,
A dry surface cleaning apparatus including a transparent waveguide provided along a traveling path of the first laser beam in order to disperse a part of the first laser beam which is not used for generating the plasma shock wave.
前記作業物の他の表面に近接する空洞を備える真空チャックと、
前記空洞を真空引きして前記作業物を付着する真空ポンプと、
前記真空チャックと前記真空ポンプを連結する真空ラインとを含む請求項14に記載の乾式表面クリーニング装置。The work attachment means is
A vacuum chuck comprising a cavity proximate to another surface of the work piece;
A vacuum pump that evacuates the cavity and deposits the work;
The dry surface cleaning apparatus according to claim 14, further comprising a vacuum line connecting the vacuum chuck and the vacuum pump.
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