KR102608829B1 - 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치, 및 컴퓨터 프로그램 제품 - Google Patents
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Abstract
제거될 잔류물을 상부에 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치가 설명된다. 방법은, 적어도 잔류물을 상부에 갖고 있는 표면의 영역을 레이저 광으로 스캐닝하여 표면 및 잔류물을 가열하는 단계; 잔류물의 부분을 먼저 액화하여 잔류물의 액화된 부분이 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작하고, 그리하여 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스를 형성하고 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적하도록 가열을 제어하는 단계를 포함하고, 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층은 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화된다.
Description
본 발명은 기판을 세정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판을 세정하기 위한 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 발명은 기판, 특히 침지 리소그래피 포토마스크 또는 EUV(extreme-ultraviolet) 포토마스크를 세정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다수의 기술 분야들, 특히 반도체 생산 분야에서, 세정된 기판들의 요구되는 청결도로 인해 기판들의 세정은 난제시될 수 있다. 높은 청결도를 요구하는 이러한 기판의 일 예는, 예컨대, 집적 회로 디바이스들의 대량 생산을 위해 포토리소그래피에 사용되는 포토마스크이다.
이러한 포토마스크들의 표면들, 특히 그의 패터닝된 표면들 상의 임의의 입자들은 포토마스크를 사용하여 기판이 이미징되는데 있어 에러들로 이어질 수 있다. 따라서, 포토마스크들의 규칙적 세정이 요구되지만, 이는 포토마스크의 수명을 감소시킬 수 있다. 입자 오염으로부터 포토마스크들의 특정 표면들을 보호하기 위해, 펠리클(pellicle)들이 도입되었다. 펠리클들은 박막들 또는 멤브레인들이며, 이는 예컨대 포토마스크의 일 측에 접착된 프레임에 부착되어서, 멤브레인은, 입자들이 커버된 표면에 도달하는 것을 방지하는 커버로서 작용하게 한다. 펠리클은 마스크로부터 충분히 멀리 이격되어 있어서, 펠리클 상에 존재할 수 있는 중간 내지 작은 크기 입자들은 포토마스크의 이미징에 영향을 주기에는 포커스로부터 너무 멀리 있을 수 있을 것이다. 이러한 펠리클들을 사용함으로써, 포토마스크들의 세정 사이클들이 감소될 수 있고, 그리하여 포토마스크의 수명을 증가시키고 동시에 이미징 결과들이 개선되었다.
그러나, 이러한 펠리클 멤브레인들은 마스크 표면에 접착되는 펠리클 프레임의 제거에 의해 특정 수의 이미징 사이클들 이후에 교환되어야 한다. 펠리클 프레임의 제거 후에, 아교(glue)의 일부가 포토마스크 상에 남아있으며, 이는 프레임과 함께 추가의 펠리클 멤브레인이 포토마스크에 부착될 수 있기 전에 완전히 제거되어야 한다.
과거에, 포토마스크의 표면으로부터 아교 잔류물들을 제거하기 위해 공격적인 화학적 세정 용액들이 사용되었다. 예컨대, SPM은 통상적으로 중합체성 아교 잔류물들을 제거하기 위해 지난 몇 년에 걸쳐 사용되었다. 그의 양호한 세정 성능에도 불구하고, SPM은 헤이즈(haze) 생성과 같은 다른 문제들을 생성하였다. 예컨대, 헤이즈 생성을 회피하는 상이한 화학물을 사용함으로써 헤이즈 이슈들을 극복하기 위한 추가의 방법들이 제안되었다. 그러나, 이들 화학물들은 종종 수락 가능한 시간 제한들 안에 아교의 부분적 제거만을 허용하였고, 완전한 제거는 달성된다 하더라도, 어려웠다. SPM 및 다른 화학물들 둘 모두에 대해, 화학물이 포함되지 않은 포토마스크의 로컬 영역들만 세정하는 것은 또한 불가능했다. 따라서, 화학물은 또한 세정이 필요하지 않은 영역들에도 적용되고, 그리하여 필요한 화학물의 양을 증가시키고 그 영역들의 손상의 위험을 초래하였다. 또한, 펠리클 아교 잔류물들을 제거하기 위해 레이저 어블레이션과 같은 건식 제거 방법들이 제안되었지만, 이들 방법들은 단일 사용에 매우 특유하며 제어하기 어렵다.
US 2012/0219654 A 및 US 2014/0345646 A와 같이 기판을 세정하기 위해 레이저를 사용하는 일부 다른 공개문헌들이 또한 존재한다. US 2012/0219654 A는 예컨대, 포토마스크 수용 스테이지 및 레이저 공급 유닛을 포함하는 포토마스크 세정 장치를 개시한다. 포토마스크 수용 스테이지는 포토마스크를 받아서 원하는 배향으로 유지한다. 포토마스크는 펠리클 접착제 잔류물 구역을 상부에 갖고 있는 전면을 갖는다. 원하는 배향은 중력이 포토마스크의 전면으로부터의 간섭 없이, 전면 상의 입자들을 전면으로부터 멀리 이동시킬 수 있게 하도록 전면이 포지셔닝된 상태이다. 레이저 공급 유닛은 포토마스크 전면 상의 타겟 구역의 펠리클 접착제 잔류물을 직접 조사하여 레이저 어블레이션에 의해 타겟 구역으로부터 이 펠리클 접착제 잔류물을 제거하는 레이저 빔을 생성한다. 어블레이션 프로세스 동안, 레이저 에너지는 펠리클 접착제 잔류물에 의해 흡수되어 그의 물질의 즉각적 분해를 야기한다. 포토마스크 세정 장치는 전체 펠리클 접착제 잔류 구역을 조사하기 위해 포토마스크의 전면에 걸쳐 레이저를 이동시키도록 구성된다. 특히, 약 193nm 내지 약 355nm의 파장 범위를 갖는 레이저 빔이 어블레이션 프로세스에 사용된다.
US 2014/0345646 A는 레이저에 의해 기판 상의 접착제 잔류물에 인접하여 배치된 금속판을 가열함으로써 포토마스크를 세정하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 이 장치는 예컨대, 포토마스크로부터 접착제 잔류물을 제거하기에 적합하고, 접착제 잔류물이 남겨긴 포토마스크의 표면이 하향으로 지향되고 금속판이 접착제 잔류물에 인접하게 포지셔닝되도록 포토마스크를 배치하기 위한 홀더를 갖는다. 이 장치는 또한, 포토마스크 및 접착제 잔류물을 통해 레이저를 금속판 상으로 조사하여 금속판으로부터의 열에 의해 접착제 잔류물의 분해를 야기하기에 충분한 온도로 그 금속판을 가열하기 위한 레이저 생성기를 갖는다.
그러나, 이들 종래 기술에서 기판을 적절히 세정할 수 없다는 문제가 존재할 수 있다. 예컨대, SPM-기반 화학물들을 사용하는 종래의 접근법에 관해서라면, 주요 단점은 마스크의 활성 영역을 공격적인 화학물들에 부주의하게 노출시키는 위험, CD 시프트 위험, SRAF(sub-resolution assist feature)들에 대한 손상, 헤이즈 성장 가속화 및 이에 따른 마스크 수명 감소가 있다. US 2012/0219654 A에 설명된 바와 같은 직접 레이저 어블레이션은 각각의 입자가 분해될 레이저 빔에 충분히 노출되어야 하기 때문에 불충분한 세정으로 이어질 수 있다. US 2014/0345646은 금속판을 사용하고 금속판으로부터 발생된 열을 활용하므로, 구성이 복잡해지고 금속판과 잔류물 사이의 갭으로 인해 기판 상의 잔류물을 효율적이고 정밀하게 가열하는 것이 어렵다. 또한, 금속판은 원치않는 오염원들일 수 있다.
따라서, 기판을 세정하기 위해 알려진 종래 기술로부터 시작하여, 본 발명의 목적은 기술의 단점들(그의 일부 예들이 위에서 주어짐) 중 하나 이상을 적어도 부분적으로 극복할 수 있는, 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 제거될 잔류물을 상부에 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 세정하기 위한 방법이 첨부된 청구항들에 의해 정의된다. 추가의 실시예들은 특히, 종속 청구항들에서 개시된다.
특히, 실시예의 양상에 따라, 방법은, 적어도 잔류물을 상부에 갖고 있는 표면의 영역을 레이저 광으로 스캐닝하여 그 표면 및 잔류물을 가열하는 단계; 및 잔류물의 부분을 먼저 액화하여 잔류물의 액화된 부분이 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작하고, 그리하여 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스(meniscus)를 형성하고 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적하도록 가열을 제어하는 단계를 포함하고, 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층은 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화된다.
본 발명에서, 액화된 잔류물은 메니스커스의 고체 부분과 액화된 부분 사이의 표면 장력 차이들로 인해 아직 액화되지 않은 아교 잔류물을 향해 이동할 것이다(마란고니(Marangoni) 효과). 따라서, 메니스커스는 위에서 설명된 2차 움직임과 대략 동일한 레이트로 전방으로 이동하여, 분해되거나 기화되기 위해 프로세스 동안 빌드 업(building up) 및 추가 가열이 일어난다. 따라서, 본 방법은 기판을 적절히 세정하는 것을 가능하게 한다. 특히, 방법은 기판에 대해 레이저 기반 세정 프로세스를 가능하게 하며, 이 프로세스는 기판의 표면 상에 어떠한 재료도 남아있지 않도록 하기 위해 마란고니 효과를 사용한다. 또한, 예컨대, 이 방법은 SPM 기반 화학물들을 사용하지 않기 때문에, 이 방법은 마스크의 활성 영역을 공격적인 화학물에 부주의하게 노출시키는 위험(이는 CD 시프트, SRAF(sub-resolution assist feature)들에 대한 손상, 헤이즈 성장 가속화 및 이에 따른 마스크 수명 단축을 야기할 수 있음) 없이 기판을 세정할 수 있다. 또한, 정의된 바와 같은 방법에 따라, 제거될 잔류물을 가열하기 위해 부가적인 금속판이 요구되지 않기 때문에, 이에 따라, 기판을 세정하기 위한 구성이 비교적 간단할 수 있다. 또한, 부가적인 금속판을 사용하는 방법과 비교하면, 본 방법은 잔여 잔류물을 효율적이고 정밀하게 가열하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 방법은 잔여 잔류물을 효율적이고 정밀하게 가열하고, 따라서 기판을 효과적으로 세정하는 것을 가능하게 한다.
또한, 실시예의 양상에 따라, 가열은 스캐닝 속도, 기판 상의 레이저 광의 레이저 스폿 크기, 레이저 광의 펄스 주파수, 레이저 포커스 레벨, 및 레이저 광의 에너지 중 적어도 하나에 의해 적어도 부분적으로 제어된다. 따라서, 기판을 효율적으로 세정하기 위해 스캐닝 동안 가열이 쉽고 잘 정의된 방식으로 제어될 수 있다.
실시예의 다른 양상에 따라, 레이저 광의 스캐닝은, 레이저 광을 제1 스캐닝 속도로 반복적으로 제1 방향으로 앞뒤로 이동시키면서, 레이저 광을 제2 스캐닝 속도로 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다. 따라서, 방법은, 액화된 잔류물을 정의된 방향으로 이동시키면서, 기판으로부터 잔여 잔류물을 효율적으로 그리고 잘 정의된 방식으로 제거할 수 있다.
또한, 실시예의 양상에 따라, 제1 스캐닝 속도는 표면의 스캐닝된 영역에서 메니스커스를 형성하기에 충분히 빠르며, 제2 스캐닝 속도보다 빠르고, 제2 속도는 메니스커스가 제2 방향으로 전방으로 이동하기에 충분히 느리다. 따라서, 방법은 기판의 과열을 회피하면서 잔여 잔류물을 효율적으로 제거할 수 있다.
실시예의 다른 양상에 따라, 잔류물을 상부에 갖고 있는 기판의 표면은 중앙 구역을 갖고, 잔류물은 중앙 구역의 방사상 외부의 표면의 구역에 있고, 제2 방향은 메니스커스가 중앙 구역으로부터 멀어지게 이동하도록 잔류물의 방사상 내측으로부터 잔류물의 방사상 외측으로의 방향에 있다. 따라서, 방법은 기판으로부터, 특히 중앙 구역 주위로부터 잔여 잔류물을 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 액화된 잔류물의 임의의 움직임은 중앙 구역으로부터 기판의 에지로 멀어지고, 따라서 중앙 구역의 임의의 오염을 방지한다.
중앙 구역은 직사각형 형상을 가질 수 있고, 잔류물은 중앙 구역의 일 측에 대략적으로 평행한 라인 형상을 가질 수 있고, 제1 방향은 잔류물의 길이 방향일 수 있고, 제2 방향은 잔류물의 폭 방향이다. 이는 기판으로부터 잔여 잔류물을 효율적으로 그리고 조직화된 방식으로 제거하도록 허용한다.
다른 실시예에서, 중앙 구역은 직사각형 형상을 가질 수 있고, 잔류물은 중앙 구역 외부에 로케이팅될 수 있고, 제2 방향은 기판의 에지를 향해 중앙 구역으로부터 멀어지게 지향되고, 따라서 임의의 액화된 잔류물이 중앙 구역으로부터 멀어지게 이동하도록 보장한다.
레이저 광의 스캐닝은, 표면의 스캐닝된 영역에 형성된 메니스커스가 제2 방향으로 전방으로 이동하기에 충분히 느린 제2 스캐닝 속도로 제2 방향으로 전방으로 이동하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 모든 잔류물이 기판으로부터 효율적으로 제거되는 것을 보장할 수 있다.
5 내지 25 ㎛의 파장을 갖는 레이저는 다수의 애플리케이션들, 특히 아교 제거 애플리케이션에서 유익한 것으로 밝혀졌다. 일 실시예에서, 레이저 광은 대략 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2 레이저이고, 기판은 베어 석영 기판, 금속-코팅된 기판, 및 금속과 석영의 혼합 기판 중 임의의 하나이다. 기판을 위한 재료 및 레이저의 이러한 결합은 기판으로부터 잔류물을 효율적으로 제거하기 위한 리소그래피 마스크 애플리케이션들에서 특히 유익하다.
각각의 스캔의 말미에 기판의 과열을 방지하기 위해, 레이저 광의 에너지는 제1 방향으로 각각의 스캔 패스의 말미들을 향할수록 감소될 수 있다. 이 효과는 스캔이 잔류물의 라인을 횡단할 때(여기서 스캔은 잔류물의 실제 라인을 넘어감) 특히 유익하다. 잔류물의 폭을 커버하기에 충분한 폭을 갖는 원형 스폿 크기는 스캔 라인의 중간 인접부보다 스캔 라인의 중간에서 더 높은 에너지들을 제공하는 것과 유사한 효과를 가질 것이다.
이 방법에서, 기판은 레이저 광을 적어도 부분적으로 반사할 가능성이 높다. 이 반사는 모니터링될 수 있고 레이저의 조사는 반사율, 특히 반사율의 변화에 기초하여 종결될 수 있으며, 이는 잔류물이 없거나 무시해도 될 정도의 양의 잔류물만이 존재한다는 것을 표시할 수 있다. 따라서, 모니터링은 기판을 세정하기 위한 효율적인 종단점 검출을 제공할 수 있다.
또한, 실시예의 양상에 따라, 제거될 잔류물을 상부에 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 세정하는 장치가 제공된다. 장치는 레이저 광 패싱을 통해, 적어도 잔류물을 상부에 갖고 있는 표면의 영역을 스캐닝하여 그 표면 및 잔류물을 가열하도록 구성된 레이저; 및 잔류물의 부분을 먼저 액화하여 잔류물의 액화된 부분이 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작하고, 그리하여 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스를 형성하고 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적하도록 가열을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고, 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층은 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화된다. 장치는 방법과 관련하여 위에서 기술된 이점들을 보여준다.
다른 양상에 따라, 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제거될 잔류물을 상부에 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 세정하는 방법을 수행하기 위해 연관된 장치를 동작시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되며, 이 방법은, 적어도 잔류물을 상부에 갖고 있는 표면의 영역을 레이저 광으로 스캐닝하여 그 표면 및 잔류물을 가열하는 단계; 및 잔류물의 부분을 먼저 액화하여 잔류물의 액화된 부분이 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작하고, 그리하여 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스를 형성하고 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적하도록 가열을 제어하는 단계를 포함하고, 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층은 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 기판의 예시적인 평면도를 예시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 수반되는 단계들의 예를 예시하는 개념도이다.
도 3은 제1 실시예에 따라 석영 기판을 통한 레이저 광의 투과율을 예시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시예에 따라 크롬 산화물을 통한 레이저 광의 투과율을 예시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 제1 실시예에 따른, 아교들의 레이저 광에 대한 흡수율을 예시하는 도면들이다.
도 6은 제1 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 수반되는 예시적인 단계들의 예를 예시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제1 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 제거하는데 수반되는 시퀀스를 보다 상세히 예시하는 단면도들이다.
도 8은 다른 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 수반되는 예시적인 단계들의 예를 예시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 수반되는 단계들의 예를 예시하는 개념도이다.
도 3은 제1 실시예에 따라 석영 기판을 통한 레이저 광의 투과율을 예시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시예에 따라 크롬 산화물을 통한 레이저 광의 투과율을 예시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 제1 실시예에 따른, 아교들의 레이저 광에 대한 흡수율을 예시하는 도면들이다.
도 6은 제1 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 수반되는 예시적인 단계들의 예를 예시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제1 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 제거하는데 수반되는 시퀀스를 보다 상세히 예시하는 단면도들이다.
도 8은 다른 실시예에 따라 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 방법에 수반되는 예시적인 단계들의 예를 예시하는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 본 발명은 이들 실시예들로 제한되지 않는다. 실시예들은 프로세스들이 서로 충돌하지 않는 한 적절히 결합하여 사용될 수 있다.
예시의 목적으로, 본 발명의 실시예들은 포토마스크의 세정, 특히 포토마스크로부터 펠리클 아교 라인들 또는 아교 패드들의 제거에 적용되는 것으로 설명될지라도, 이들이 상이한 기판들의 세정에 그리고 상이한 재료들 및 입자들의 제거를 위해 또한 적용될 수 있다는 것이 명백해질 것이다. 이러한 재료들은, 비록 이 재료들의 비정질 상태는 판독기가 이들을 고점도 액체들로 간주하게 할 수 있을지라도, 이 재료들이 그들의 물리적 형상을 연장된 시간 기간 동안 유지하는 상태에 있을 때 고체라 칭해질 수 있다. 그 상태에서, 이들 재료들은 100000 cP(100 Pa. s) 훨씬 초과, 통상적으로 250000 내지 500000 cP(250 내지 500 Pa. s)의 점도를 잘 갖는다. 이러한 재료들은 가해지는 외부 힘들 없이 재료가 유동하기 시작한 상태에서 액화된 것으로 칭해질 것이다. 재료들이 액화된 상태에서, 이들 재료들은 100000 cP(100 Pa. s) 미만, 통상적으로 100 내지 10000 cP(0.1 내지 10 Pa. s)의 점도를 갖는다. 가열에 의해 야기되는 액화된 상태에서, 그러한 재료들의 점도뿐만 아니라 표면 장력은, 재료들의 온도가 더 높을수록 더 낮다.
예컨대, 좌측, 우측, 최상부, 최하부, 위, 아래, 수직, 수평 및 그 파생어들과 같이 본원에서 사용된 방향성 문구들은 도면들에서 도시된 엘리먼트들의 배향과 관련되며, 청구항들에서 명시적으로 언급되지 않는 한 청구항들을 제한하지 않는다.
(제1 실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 기판(10)의 예시적인 평면도를 예시하는 도면이다. 기판(10)은 제거될 잔류물(20)을 상부에 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 잔류물(20)을 상부에 갖고 있는 표면(10)은 중앙 구역(30)을 갖고, 잔류물(20)은 중앙 구역(30)의 방사상 외부의 표면의 구역에 있다.
구체적으로, 기판(10)은 포토마스크이고, 베어(bare) 석영 기판, 금속-코팅된 기판, 및 금속과 석영의 혼합 기판 중 임의의 하나일 수 있다. 잔류물(20)은, 펠리클을 포토마스크에 부착하는데 사용되고 펠리클을 제거한 후에 남아있는 잔여 접착제 잔류물 또는 잔여 아교이다. 중앙 구역(30)은 당업계에 알려진 대로, 포토리소그래피 프로세스 동안 포토마스크를 사용하면서, 미리 결정된 패턴을 생성하는 포토마스크의 패턴 구역이다. 위에서 표시된 바와 같이, 본원에서 설명된 바와 같은 방법 및 장치는 또한 상이한 유형들의 기판들을 세정하는데 사용될 수 있다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 중앙 구역(30)은 직사각형 형상인 것으로 설명되었고, 잔류물은 통상적으로 중앙 구역(30)의 하나의 측에 대략 평행한 라인을 따라 남겨질 것이다.
설명의 편의를 위해, 설명 잔여부에서, x 및 y 축들은 기판(10)의 표면에 대한 방향들로서 설명되고, z 축은 (기판(10)의 표면에 수직인) 기판(10)의 두께 방향의 방향으로서 설명된다.
제1 실시예에서, 잔류물(20)의 종방향 연장부는 또한 제1 방향으로 칭해지고, 잔류물(20)의 폭 방향(종방향 연장부에 수직임)은 또한, 제2 방향으로 칭해진다. 인지될 바와 같이, 제1 및 제2 방향들은 기판이 아닌, (x 축 및 y 축 방향들 사이에서 방향을 변경하는) 잔류물의 연장부과 관련하여 정의된다. 기판(10)의 구역(40)에서의 잔류물(20)에 대하여, 양방향 화살표(50) 및 도 1에서의의 x 축의 방향 및 양방향 화살표(50)는 제1 방향에 대응하고, 양방향 화살표(60) 및 도 1에서의 y 축의 방향 및 양방향 화살표(60)는 제2 방향에 대응한다.
도 2는 제1 실시예에 따라 기판(10)으로부터 잔류물(20)을 세정하기 위한 방법 단계들의 예를 예시하는 개념도이다. 도 2의 단계(1)에서 알 수 있는 바와 같이, 제거될 잔류물(20)을 상부에 갖고 있는 기판(10)이 장치(200)에 대해 장착된다. 장치(200)는 레이저 방사에 의해 기판(10)을 세정하도록 구성된 장치이다. 구체적으로, 장치(200)는 이하에 설명될 바와 같이 기판(10)을 세정하기 위해 기판(10) 상에 레이저 광 빔(70)을 조사하기 위한 레이저 광원을 갖는다. 장치(200)는 또한 기판(10)의 타겟 영역에 걸쳐 레이저 광을 스캐닝하기 위한 스캐닝 디바이스를 갖는다. 스캐닝은 기판(10)에 걸친 레이저 광 빔(70)의 움직임 및 레이저 광 빔(70)에 대한 기판(10)의 움직임 중 적어도 하나에 의해 제공될 수 있다.
기판(10)이 장치(200)에 대해 장착된 후, 레이저 광원은 레이저 광 빔(70)을 생성하고 이를 잔류물(20)을 갖는 표면의 영역(11) 상으로 지향시킨다. 바람직하게는, 광 빔(70)은 잔류물(20)의 에지에 있는 구역(11) 상으로 지향된다. 예컨대, 레이저 빔(70)은 예컨대, 제2 방향에 있는 도 2의 평면에 수직으로, 즉 잔류물의 종방향 연장부에 수직으로 구역(11)에 걸쳐 앞뒤로 스캐닝된다. 동시에, 기판은 도 2에 표시된 바와 같은 화살표 방향으로 이동될 수 있어서, 레이저 빔(70)은 또한 제1 방향으로, 즉 그의 종방향 연장부에서 잔류물에 대해 스캐닝한다.
레이저 빔(70)은, - 제1 스테이지에서 - 기판 및/또는 잔류물 그 자체가 충분한 레이저 광을 흡수하여 잔류물을 그의 용융 온도 초과의 온도로 가열하도록 적합한 파장 및 강도(이는 특히 로컬로 스폿 크기 및 스캐닝 속도와 관련됨)를 갖도록 선택된다. 잔류물이 예컨대, 레이저 광에 대해 실질적으로 투명한 경우, 레이저 광은 기판에 의해 흡수될 수 있고 이에 의해 기판이 가열되고 그 후 잔류물이 가열된다. 이러한 경우에, 레이저 빔은 잔류물을 간접적으로 가열하는 것으로 볼 수 있다. 파장 및 강도는 추가로, - 제2 스테이지에서 - 기판 및/또는 잔류물 그 자체가 충분한 레이저 광을 흡수하여 이전에 용융된 잔류물을 그의 분해 온도 초과의 온도로 가열하도록 적합한 파장 및 강도를 갖게 선택된다.
잔류물이 제1 스테이지에서 용융될 때, 잔류물은, 에지 구역에서, 용융된 부분과 고체 부분 사이의 열 구배에 의해 야기되는 메니스커스를 형성하며, 이는 잔류물의 더 차가운 고체 부분을 향해 뜨거운 용융된 잔류물을 풀링한다. 이 효과는 열적 마란고니 효과로서 알려져 있고, 용융된 잔류물이 고체 부분을 향해 풀링되도록 보장한다. 따라서, 용융된 잔류물은 도 2에서 좌측으로 풀링되고 도 2의 단계(3)에 도시된 바와 같이 메니스커스를 형성하며, 이는 제2 스테이지 동안 그의 분해 온도를 초과하여 추가로 가열된다. 따라서, 2 스테이지 프로세스는, 잔류물이 먼저 용융되고, 용융된 상태에서 메니스커스를 형성하고, 마지막으로, 그의 분해 온도를 초과하여 가열되어 분해되고 이에 따라 기판으로부터 세정되도록, 잔류물의 충분히 "느린" 가열로 정의된다. 열적 마란고니 효과에 의해 야기되는 용융된 잔류물에 대한 풀링력(pulling force)은 잔류물이 완전히 제거되도록 보장한다. 세정 동안, 레이저 빔은 그의 고체 부분을 향한 방향으로 느리게 이동하고, 그리하여 세정 방향을 정의한다. 동시에, 레이저는 통상적으로 세정 방향에 수직인 방향으로 훨씬 더 빠른 스캐닝 속도로 스캐닝된다(앞뒤 움직임).
예로서, 제1 실시예에 사용된 레이저 광은 CO2 레이저, 또는 예컨대, 0.3 ㎛(300 nm) 내지 2 ㎛(2000 nm)의 파장을 갖는 레이저 광을 생성하는 고체 상태 레이저들(DPSS)과 같은 다른 레이저들에 의해 생성된 레이저 광일 수 있다. 특정 예에서, 장치는 대략 10.6 ㎛(10600nm)의 파장을 갖는 레이저 광을 생성하는 CO2 레이저와 잘 작동하는 것으로 입증되었으며, 여기서 레이저 광은 포토마스크로부터 펠리클 아교를 세정하는데 사용되었다.
이 예에서, 레이저 광은 아교(잔류물(20))가 거의 투명한 파장을 갖지만, 포토마스크(기판(10))는 위에서 설명된 2 단계 방식으로 적어도, 기판(10)을 가열하고 이에 의해 잔류물(20)을 가열하기에 충분한 레이저 광을 흡수하였다. 레이저 광이 잔류물을 직접 가열하여 이를 즉시 분해하는 종래 기술과 대조적으로, 위의 예의 레이저 광은 기판(10)을 가열한다. 이 예에서 레이저 광에 의해 잔류물(20)을 직접 가열할 필요가 없고, 이에 따라 잔류물(20)의 직접 가열을 위해 통상적으로 필요한 것 보다 짧은 파장을 갖는 레이저가 사용될 수 있다.
예컨대, 기판(10)이 베어 석영 기판, 금속-코팅된 기판 및 금속 및 석영의 혼합 기판 중 임의의 하나일 때, 레이저 광은 대략 10.6 ㎛(10600nm)의 파장을 갖는 CO2 레이저에 의해 생성될 수 있다.
도 3 내지 도 5c를 참조하면, 위의 예에 따른 기판(10), 잔류물(20) 및 레이저 광 사이의 예시적인 관계가 설명될 것이다. 도 3은 위의 예에 따른 석영 기판을 통한 레이저의 투과율을 예시하는 도면이다. 도 4는 위의 예에 따른 크롬 산화물을 통한 레이저의 투과율을 예시하는 도면이다. 도 5a 내지 도 5c는 위의 예에 따른 펠리클 아교들의 흡수율을 예시하는 도면들이다. 도 3 및 도 4에서, 수평 축은 파수(cm-1)를 표현하고 수직 축은 투과도(%)를 표현한다. 도 5a 내지 도 5c에서, 수평 축은 또한 파수(cm-1)를 표현하고 수직 축은 흡수도(%)를 표현하며, 이는 다시 말해, "1(다시 말해 100 %)로부터" 투과도(%)를 감소시킴으로써 계산된 값이다.
예컨대, 레이저 광(70)의 파장이 934cm-1에 대응하는 10.6㎛인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판이 석영 기판일 때 방사선의 약 20 %가 흡수된다. 한편, 도 4 및 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 크롬 산화물 또는 아교에 의해 흡수된 10.6 ㎛의 파장을 갖는 레이저 광의 양은 거의 0 %이다. 따라서, 레이저 광은 기판을 통해 아교를 간접적으로만 가열할 것이다. 아교가 용융되면, 아교의 흡수가 변해 더 높아질 수 있지만, 이는 요건이 아니다.
위의 예를 살펴보면, 세정 메커니즘이 도 2를 참조하여 재차 짧게 리캡(recap)될 것이다. 장치(200)는 레이저 광 빔 및 이에 따라 가열을 제어하여서, 기판이 잔류물(20)의 근처 또는 그 아래에서 가열되어, 잔류물이 액화되고 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작하고, 그리하여 잔류물의 고체 부분과 메니스커스(21, 22)를 형성하고 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적되고, 도 2의 단계(3)에 도시된 바와 같이 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층이 추가의 열을 흡수한다. 이렇게 액화된 잔류물(20)은 고체 부분을 향해 유동하고 그의 분해 온도를 초과하여 계속 가열되고 그 후 분해된다. 잔류물은 예컨대, 200 내지 300 ℃ 범위의 온도에서 액화될 수 있고 350 내지 400 ℃ 범위의 온도에서 분해될 수 있다. 분명히, 액화 및 분해를 위한 이들 온도들은 세정될 기판의 용융 온도보다 훨씬 낮다.
구체적으로, 장치(200)는 스캐닝의 스캐닝 속도, 기판(10) 상의 레이저 광의 레이저 스폿 크기, 레이저 광의 펄스 주파수, 레이저 포커스 레벨, 및 레이저 광의 에너지 중 적어도 하나에 의해 적어도 부분적으로 가열을 제어한다. 장치(200)는 또한 포커스 포지션, 스캔 피치 및 패스의 수, 및 이들의 임의의 결합 중 임의의 하나를 제어할 수 있다.
장치(200)가 제어하는 파라미터들의 일부 예들이 간략히 설명될 것이다. 스캐닝의 스캐닝 속도는 제1 속도, 즉 레이저 빔(70)이 잔류물(20)의 에지 구역에 걸쳐 앞뒤로 이동하는 속도에 대응한다. 스캐닝의 스캐닝 속도는 예컨대, 초당 5 내지 254 cm이다. 다른 파라미터는 특정 전력이 전달될 경우, 동일한 스캔 라인을 따른 패스들의 수이며, 이는 더 빠른 스캔 속도의 경우에, 느린 스캔 속도보다 높아야 한다.
잔류물(그의 고체 부분)을 향해 앞으로 스캔을 이동시키는 제2 스캐닝 속도는 훨씬 느리며, 예컨대 초당 1 내지 10 cm이다. 제2 스캐닝 속도는 또한, 제1 스캔 방향으로 다수의 앞뒤 스캔들 마다 또는 앞뒤 스캔 마다 증분적 움직임을 정의하는 스캔 피치에 의해 정의될 수 있다.
레이저 광의 레이저 스폿 크기는 잔류물의 최상부 표면 또는 기판 상의 레이저 빔(70)의 직경의 크기에 대응한다. 레이저 빔(70)의 레이저 스폿 크기는 20㎛ 초과이다.
펄스 레이저가 사용되는 경우, 레이저의 펄스 주파수는 레이저 빔(70)의 전력 및 이에 따라, 그에 의해 제공된 개개의 가열에 영향을 미친다. 레이저 광의 펄스 주파수는 1 내지 20000 Hz일 수 있다.
레이저 포커스 레벨은 재차, 레이저 빔(70)의 강도 및 이에 따라, 그에 의해 제공된 개개의 가열에 영향을 미친다. 레이저 포커스는 바람직하게는, 기판의 표면과 기판의 표면 위 10mm 사이에 있도록 세팅된다.
위에서 표시된 바와 같이, 레이저 빔(70)에 의해 제공되는 에너지는 2 단계 프로세스에서 잔류물을 그의 분해 온도를 초과하여 가열하기에 충분해져야 한다. 고 에너지 레이저들이 요구되지 않으며, 예컨대 저렴한 25W 레이저가 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 정상 레이저 어블레이션에서, 어블레이팅될 재료의 통상적인 순간적 분해가 요구되기 때문에 고 전력 레이저들이 필요하다. 바람직하게는, 레이저는 200 와트의 에너지 등급을 갖는다.
장치(200)는 또한 광학 작업 거리, 포커스 오프셋, 스캔 말미에서의 플럭스 감소, 용융된 잔류 증기들을 캡처하기 위한 배기 볼륨, 및 이들의 임의의 결합 중 임의의 하나와 같이 가열을 조정하기 위해 다른 파라미터들을 사용할 수 있다. 광학 작업 거리는 장치(200)와 잔류물(20) 사이의 거리이다. 광학 작업 거리는 0.1 내지 100cm이다. 바람직하게는, 광학 거리는 3 내지 6 cm이다. 포커스 오프셋은 포커스 레벨 및 레이저 스폿 크기와 관련되고 그리하여 전달될 수 있는 영역 당 에너지를 정의한다. 포커스 오프셋은 바람직하게는 0 내지 10 mm이다. 스캔의 말미에서의 플럭스 감소는 본 발명자들에 의해 설계된 특정 기술이며, 이는 각각의 스캔 라인 말미에서, 즉 스캔 방향이 180 °만큼 변경되기 전에 레이저 빔(70)의 에너지 플럭스를 감소시킨다. 이러한 감소는 가열되는 매체로의 보다 동질성 에너지 전달을 제공하는 데 사용된다. 플럭스가 감소되지 않는 경우, (스캔의) 말미 구역들은 그렇지 않으면, 스캔 방향을 전환하는 시간 동안 너무 많은 에너지를 받을 수 있으며, 이는 특히 스캔의 말미들이 잔류물에 의해 커버되는 영역 외부에 놓일 때 로컬 과열로 이어질 수 있다. 이러한 과열을 회피하기 위해, 스캔 말미에서의 플럭스 감소는 스캔 동안 정상 플럭스보다 훨씬 낮게 되도록 제어될 수 있다. 바람직하게는, 플럭스는 50 %만큼 감소될 수 있다.
도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 기판(10)으로부터 잔류물(20)을 세정하는 방법의 프로세스 시퀀스의 예가 보다 상세히 설명될 것이다. 도 6은, 세정 방향(에지 구역이 액화되면, 잔류물의 고체 부분을 향한 레이저 빔의 느린 움직임)이 기판(10) 상의 잔류물(20)의 종방향 연장부에 수직인 세정 프로세스 동안 상이한 시간들에 세정되는 기판에 대한 상면도들을 도시한다. 도 7a 및 도 7b는 세정 프로세스 동안 상이한 시간들에 세정되는 기판을 통한 단면도들을 도시한다.
도 6 및 도 7a에 표시된 바와 같이, 제1 단계(1)에서, 장치(200)(도시되지 않음) 및 세정될 기판이 서로 정렬되어서, 제2 단계(2)에서, 장치(200)에 의해 생성된 레이저 빔(70)은 기판(10)을 세정하기 위해 잔류물(20)의 에지 구역으로 지향되고 이 에지 구역에 걸쳐 스캐닝될 수 있다. 레이저 빔(70)의 스캐닝은 레이저 광(70)을 제1 스캐닝 속도로 반복적으로 제1 방향으로 앞뒤로 이동시키면서, 레이저 광을 제2 스캐닝 속도로 제1 방향에 수직인 제2 방향(세정 방향)으로 이동시키는 것을 포함한다. 도시된 바와 같은 실시예에서, 제1 방향은 잔류물의 종방향 연장부에 평행한 반면, 제2 방향은 그에 수직이다. 특히, 제2 방향은 뒤집혀서(inside out), 그것은 잔류물(20)의 내부 에지 - 기판(10)의 중앙 쪽을 향함 - 로부터 잔류물의 외부 에지를 향해 그리고 외부 에지를 넘어서 이동한다. 따라서, 제2 방향은 메니스커스가 예컨대, 포토마스크의 패턴 구역일 수 있는, 기판의 중앙 구역(30)으로부터 멀어지게 이동하도록 잔류물(20)의 방사상 내측으로부터 잔류물(20)의 방사상 외측으로의 방향에 있다. 레이저 빔의 개개의 스캐닝 속도들 및 다른 파라미터들은, 표면(10)의 스캐닝된 영역에서 메니스커스를 형성하기에 충분히 빠르고 제2 스캐닝 속도보다 빠른 제1 스캐닝 속도로, 에지 구역을 용융 또는 액화하도록 제어된다. 제2 속도는 메니스커스가 제2 방향으로 전방으로 이동하기에 충분히 느리다. 도 6 및 도 7에서, 제1 방향은 x-축 방향의 방향이고, 제2 방향은 y-축 방향의 방향이다.
도 6 및 도 7a의 제2 단계(2)에서 알 수 있는 바와 같이, 장치(200)는 영역(11)의 두 에지들(11a, 11b) 사이에서 레이저 광(70)을 앞뒤로 이동시킴으로써 기판(10)의 영역(11)을 반복적으로 스캐닝한다. 레이저 파라미터들은 잔류물의 에지 구역의 가열 및 용융을 야기하여 그의 용융 부분과 고체 부분 사이에 메니스커스를 형성하도록 제어된다. 도 6의 단계(2)에서, 2개의 화살표들(11c) 사이의 거리는 레이저 빔(70)의 폭에 대응한다. 도 6의 단계들(2 내지 6) 및 도 7a 및 도 7b의 단계들(2 내지 9)에 도시된 바와 같이, 장치(200)는 스캐닝된 영역을 제2 스캐닝 속도로 y-축으로 느리게 이동시킨다. 제2 속도는 메니스커스가 형성되고 제2 방향으로 전방으로 이동하고 잔류물의 충분한 추가의 가열을 야기하여 잔류물의 분해를 야기하도록 충분히 느리다. 열적 마란고니 효과는 용융된 재료를 잔류물의 고체 부분을 향해 그리고 상향으로 풀링하고 심지어, 도 7a의 단계(3)에서 알 수 있는 바와 같이, 용융된 잔류물(20)의 작은 돌출부(22)를 형성할 수 있으며, 이 돌출부는 잔류물(20)의 고체 부분의 상위 표면을 넘어 연장된다. 스캐닝된 영역(11) 뒤의 기판(10)의 영역은 깨끗해지고, 즉 임의의 잔류물(20)이 제거된다. 인지될 바와 같이, 스캐닝된 영역(11)이 잔류물의 외부 에지에 도달할 때, 열적 마란고니 효과는 이전과 같이 더 이상 작용하지 않을 것인데, 그 이유는 잔여 고체 부분이 존재하지 않게 됨에 따라 열 구배가 감소될 것이기 때문이다. 그럼에도, 아직 분해되지 않은 잔여 잔류물은 기판이 여기에서 더 차가워 짐에 따라 기판의 외부를 향해 풀링된다. 스캐닝된 영역(11)을 제2 방향(세정 방향)으로 추가로 이동시킴으로써, 최종적으로 모든 잔류물(20)이 분해되도록 충분히 가열될 것이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명된 바와 같이, 레이저 빔(70)과 기판(10)의 표면 사이의 두 상대적 움직임들이 사용된다. 제1 방향에서, 움직임은 고속 전방-후방 스캔이다. 예컨대, 제1 속도는 1m/sec, 또는 잔류물의 에지 구역이 액화되어 메니스커스를 형성할 수 있게 하는, 다른 레이저 파라미터들의 관점에서의 임의의 다른 적합한 속도일 수 있다. 제2 방향(이 실시예에서, 제1 방향에 수직인 것으로 도시됨)에서, 움직임은 세정 방향, 즉 용융된 재료가 잔류물의 고체(더 차가운) 부분을 향해 유동하고 그리하여 메니스커스를 형성하게 하는 열적 마란고니 효과에 의해 야기되는 인장력의 방향이다. 제2 속도는, 그러한 효과를 발생하고 그의 분해 온도를 초과하여 용융된 재료의 추가의 가열을 허용하도록 충분히 느리고 선택된다. 예컨대, 제2 속도는 제1 스캐닝 속도에 비해 다소 느리고, 예컨대 분당 1 내지 10 cm의 범위일 수 있다. (예컨대, 스캐닝 미러를 사용함으로써) 제1 방향으로의 스캐닝 움직임은 바람직하게는, 레이저 빔의 이동에 의해 수행된다. 제2 움직임은 장치(200)에 의해 또는 또한, 예컨대 스캐닝 미러의 움직임에 의해 수행될 수 있지만, 기판(10)을 이동시킴으로써 또한 실현될 수 있다. 레이저 빔의 적절한 움직임을 야기하기 위한 다른 수단이 제공될 수 있다.
액화된 잔류물은 메니스커스의 고체 부분과 액화된 부분 사이의 표면 장력 차이들로 인해 아직 액화되지 않은 아교 잔류물을 향해 이동할 것(마란고니 효과)이란 점에 주의한다. 따라서, 메니스커스는 위에서 설명된 2차 움직임과 대략 동일한 레이트로 전방으로 이동하여, 프로세스 동안 빌드 업(building up) 및 추가 가열되어 분해되거나 기화된다.
위의 예들에서, 잔류물(20)이 상당한 양의 레이저 광을 흡수하지 않기 때문에, 잔류물은 레이저 빔(70)에 의해 간접적으로 가열된다는 것이 표시되었다. 오히려, 레이저 광은 기판에 의해 적어도 부분적으로 흡수되고 이에 의해 기판이 가열되며, 이에 따라 그 위의 잔류물이 가열된다. 그러나, 선택된 레이저 광 및 잔류물의 재료에 의존하여, 잔류물이 더 많은 레이저 광을 흡수하는 반면, 기판(10)은 투명하거나 또한 레이저 광을 흡수할 수 있다는 것이 또한 가능하다는 것이 인식되어야 한다. 잔류물로의 에너지 전달이 적절히 제어되는 한, 동일한 프로세스 시퀀스가 유지될 수 있는데, 즉, 잔류물의 에지 구역이 국부적으로 액화되어서, 메니스커스가 형성되며, 이는 마란고니 효과(더 낮은 표면 장력의 액체 매체들(더 뜨거운 용융된 재료)이 더 높은 표면 장력의 액체 매체(더 차가운 재료)를 향해 이동함)로 인해 스캔 영역이 전방으로 이동(2차 움직임)함에 따라 전방으로 이동한다. 재료는 추가로 가열되고, 최종적으로 분해된다. 이 프로세스는 레이저 광 에너지가 실제로 흡수되는 곳과 관계없이 잔류물/메니스커스의 기판 표면/에지 구역의 로컬 가열에 의해 구동된다.
위에서 설명된 바와 같이, 실시예는 기판에 대해 레이저 기반 세정 프로세스를 가능하게 하며, 이 프로세스는 기판의 표면 상에 어떠한 재료도 남아있지 않도록 보장하기 위해 마란고니 효과를 사용한다. 정상적인 어블레이션 절차와 대조적으로, 세정될 타겟 재료의 직접적 및 자발적 분해가 요구되지 않기 때문에, 저비용 레이저들이 이 접근법에 사용될 수 있다. 이 접근법은 SPM-기반 화학물들의 필요성 없이 기판(10)을 세정하고, 표시된 바와 같이, 장파 적외선 레이저를 사용할 수 있다. 이 접근법은 2 단계 어블레이션 프로세스에 대해 필요한 충분한 에너지를 제공하기 위해 직접 및/또는 간접 가열을 사용한다.
(다른 실시예들)
제1 실시예는 본 발명의 개념을 설명하기 위해 설명되었지만, 당업자는 구현과 관련하여 그의 다양한 변동들을 실현할 것이다. 이러한 다른 구현들의 일부 예들이 본원에서 이하에 주어질 것이다.
도면들에 예시된 컴포넌트들 또는 디바이스들은 반드시, 위에서 설명된 바와 같이 그리고 도면들에서 예시된 바와 같이 구성될 필요는 없다. 예컨대, 위의 실시예들에서, 기판(10)은 베어 석영 기판, 금속-코팅된 기판 또는 혼합식의 비코팅 및 금속 코팅된 석영으로 제조된 포토마스크인 것으로 설명되었다. 그러나, 기판(10)은 설명된 바와 같은 세정 방법이 적용될 수 있는 임의의 적합한 재료의 임의의 다른 기판일 수 있다. 또한, 잔류물은 도시된 바와 같이 통상적으로 라인 형상으로 포토마스크 상에 존재하는 펠리클 아교인 것으로 설명되었다. 명백하게, 메니스커스 형성을 통한 용융 및 후속 분해의 2 단계 접근법을 허용하는, 기판 상에 상이한 형상들을 갖는 임의의 다른 재료가 이러한 방식으로 세정될 수 있다. 그럼에도, 이 프로세스는 공격적인 화학물이나 고 에너지들을 사용하지 않고 높은 청결도가 요구되는 펠리클 아교 적용에 특히 적합한 것으로 간주되고 판명되었다.
위의 실시예들에서, 잔류물(20)을 상부에 갖고 있는 기판(10)의 측(전방 측) 상에 레이저 빔(70)이 조사되지만, 기판이 실질적으로 투명하고 그리고/또는 충분히 얇은 경우, 후방 측 조사가 또한 고려될 수 있다. 그러나, 재차, 전방 측 조사의 초기 개념은, 그것이 기판의 벌크 재료에서 지나치게 많은 열 손실 없이 원하는 효과를 달성하기 위해 로컬화된 가열을 가장 잘 제공할 수 있게 하기 때문에 특히 유익한 것으로 간주된다. 그럼에도, 애플리케이션에 의존하여, 방법은, (전방 측 상의) 잔류물의 부분을 먼저 액화하여 잔류물(20)의 액화된 부분이 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작하고, 그리하여 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스를 형성하고 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적하도록(이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층은 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화됨) 후방 측 조사를 사용할 수 있다.
위의 실시예들에서, 기판(10)은 중앙 구역(30)을 갖고, 잔류물(20)이 중앙 구역(30)의 방사상 외부의 표면 상의 구역에 존재하는 것으로 설명되지만; 기판은 명백히 이러한 것으로 제한되지 않는다. 예컨대, 기판(10)은 중앙 구역(30)을 갖지 않을 수 있거나, 또는 잔류물이 또한 그러한 중앙 구역(30)에 존재할 수 있거나 단지 거기에만 존재할 수 있다. 위의 실시예들에서, 중앙 구역(30)의 형상은 직사각형으로 설명되었고 잔류물(20)의 형상은 선형이지만, 이들 형상들은 도 1에 설명된 바와 같이 제한되지 않는다. 중앙 구역(30)의 형상 및 잔류물(20)의 형상은 임의의 형상일 수 있다. 예컨대, 중앙 구역(30)은 직사각형 형상, 삼각형 형상, 원형 형상 또는 임의의 다른 가능한 형상일 수 있다. 잔류물(20)은 파선 형상, 단순히 단일 또는 복수의 도트, 또는 임의의 다른 가능한 형상일 수 있다.
위의 실시예들에서, 제2 방향은 제1 방향에 수직인 것으로 설명되었지만, 이러한 것으로 제한되지 않는다. 예컨대, 제2 방향은 제1 방향에 수직이 아닌 방향일 수 있지만, 제1 방향에 대하여 미리 결정된 각도일 수 있다. 또한, 제1 방향으로 앞뒤로 스캐닝하기 보다는, 레이저 빔은 또한, 예컨대, 제1 방향으로 어떠한 스캐닝도 요구되지 않고 제2 방향의 움직임이 충분하도록 하는 폭을 가질 수 있다. 이는, 예컨대 잔류물이 라인 형상이고 레이저 스폿이 라인의 폭보다 넓은 경우일 수 있다. 이 경우에, 세정 방향으로의 움직임만으로 충분할 것이다. 또한, 라인 방향의 움직임 컴포넌트가 달성되도록 라인을 따라 앞뒤로 스캐닝하는 것이 작동할 수 있다. 도 6, 도 7a 및 도 7b에 대하여 설명된 세정 예에서, 스캐닝 수단은 잔류물(접착제 라인)의 종방향 연장부에서 레이저 빔(70)을 앞뒤로 스캐닝하여 그의 내부 에지 구역을 용융시키고 따라서, 용융된 잔류물(20)(또는 메니스커스)은 제2 방향으로 기판의 외부를 향해 그에 수직으로 이동한다. 그러나 위에서 표시된 바와 같이, 다른 움직임들이 명백히 가능하다.
도 8은 그러한 다른 움직임들의 예를 도시하며, 도 8은 도 6과 유사한 세정 프로세스 동안 상이한 시간들에 세정되는 기판에 대한 상면도들을 도시한다. 이 때, 세정 방향(잔류물 일부가 액화되면, 잔류물의 고체 부분을 향한 레이저 빔의 느린 움직임)은 기판(10) 상의 잔류물(20)의 종방향 연장부를 따르고, 더 빠른 앞뒤 스캐닝 움직임은 잔류물 라인의 폭 방향이다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 장치(200)(도시되지 않음)는, 재차 잔류물 라인과 먼저 정렬된다. 장치가 레이저 빔(70)을 생성할 때, 이는 기판 상에 조사된 영역(11)을 생성한다. 레이저 빔(70)은 재차 잔류물의 용융 및 조사된 영역(11)에서 메니스커스의 형성을 야기한다. 용융된 부분이 잔류물 라인의 중간에 있기 때문에, 실제로, 2개의 메니스커스들이 초기에 형성될 수 있다. 잔류물 라인을 따라 도 8에서 좌측으로, 조사된 영역(11)을 이동시킴으로써, 조사된 영역의 우측 상의 메니스커스는 결국 응고될 것이다. 좌측 상의 메니스커스는 조사된 영역(11)과 함께 이동될 것이며, 위에서 설명된 바와 같이 용융, 메니스커스 형성, 분해의 사이클이 잔류물 라인을 따라 진행될 것이다.
장치(200)는 - 도 8의 단계(2)에서 알 수 있는 바와 같이 - 잔류물(20)의 폭 방향으로 제1 방향을 따라 레이저 광(70)을 앞뒤로 이동시킴으로써 기판(10) 상에 조사된 영역(11)을 생성할 수 있다. 레이저 빔(70)은 스캔의 종단점들이 잔류물 라인의 측 에지들 바로 위에 있도록 스캐닝될 수 있다. 도 8의 단계(2)에서, 2개의 화살표들(11c) 사이의 거리는 레이저 빔(70)의 폭에 대응한다. 폭은 단지 개략적으로 도시된 것이며 그것은 도면에 의해 표시된 것보다 훨씬 작을 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 도 8의 단계들(2 내지 6)에 도시된 바와 같이, 조사된 영역(11)은 그 후, 위에서 설명된 바와 같은 프로세스 시퀀스를 허용하도록 제어된 속도로 잔류물(20)의 종방향 연장부를 따라 이동된다.
위의 실시예에서, 스캐닝은 2개의 움직임들(잔류물 라인의 폭 방향으로 하나 및 잔류물 라인을 따라 하나)을 재차 포함하는 것으로 설명되었다. 그러나, 스캐닝은 이러한 것으로 제한되지 않는다. 예컨대, 레이저 빔(70)의 스폿 크기는 도 8의 단계(2)에 표시된 영역(11)에서 조사를 제공하기 위해 어떠한 스캐닝도 요구되지 않도록 조정될 수 있다. 레이저 빔(70)의 스캐닝은 그 후, 용융, 메니스커스 형성 및 분해의 프로세스 시퀀스가 발생하기에 충분히 느린 속도로 세정 방향으로 전방으로만 이동하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 레이저 빔(70)의 스캐닝은 레이저 빔(70)을 제1 방향으로 앞뒤로 이동시키는 것을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 레이저 빔(70)이 세정될 관심 범위를 커버하기에 충분한 폭을 가질 때, 스캐닝은 레이저 빔(70)을 제1 방향으로 앞뒤로 이동시키는 것을 생략할 수 있고 레이저 빔(70)을 일 방향으로만 이동시킬 수 있다. 도 8의 예를 참조하면, 레이저 빔(70)이 잔류물(20)의 폭보다 넓은 스폿 크기를 가질 때, 스캐닝은 단지 잔류물 라인을 따른다.
또한, 장치(200)는 제1 방향으로 각각의 스캔 패스의 말미들을 향할수록 에너지를 감소시킴으로써 레이저 광(70)의 에너지를 제어할 수 있다. 이는 특히, 스캐닝이 위의 예에서와 같이 잔류물(20)의 라인을 횡단할 때, 각각의 스캔의 말미에서 과열을 방지할 수 있다. 잔류물의 폭을 커버하기에 충분한 폭을 갖는 원형 스폿 크기는 스캔 라인의 중간 인접부보다 스캔 라인의 중간에서 더 높은 에너지들을 제공하는 것과 유사한 효과를 가질 것이다.
기판(10)이 레이저 빔(70)의 조사를 적어도 부분적으로 반사할 때, 세정 방법은 레이저 빔(70)의 반사(이는 조사된 영역의 잔여 잔류물에 의존하여 변할 것임)를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 그 후, 세정 프로세스는 반사를 모니터링하는 것에 기초하여 종결될 수 있다.
세정되는 기판에 의존하여, 표면의 산화를 회피하기 위해 전체적으로 퍼진 불활성 가스 이를테면, 질소 하에서 세정 방법을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 레이저 빔의 파라미터들은 기판(10)의 표면 온도가 기판의 물리적 또는 광학적 성질들에 대한 영향을 회피하기 위해 임계 레벨 아래로 유지되도록 제어될 수 있다. 특히, 파라미터들은 예컨대, 기판(10)의 표면 온도가 500 ℃를 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 표면 온도는 프로세스 동안 측정될 수 있거나 프로세스는 적절한 레시피에 따라 제어된다. 레이저 빔이 예컨대, 정지되거나 또는 원하는 세정 방향을 따라 이동하지 않도록 하는 레시피로부터의 상당한 편차들이 검출되는 경우, 이를테면, 스캐닝이 적절히 수행되지 않는 경우, 레이저는 기판의 과열을 회피하기 위해 스위치 오프되거나 전환될 수 있다.
또한, 기판을 세정하는 방법은 또한, 장치(200)에 의해 수행되는 기능들이 알려진 정보 프로세싱 장치, 즉 컴퓨터에 의해 제어되게 함으로써 구현될 수 있다. 알려진 정보 프로세싱 장치는 레이저 조사 장치에 연결되고 이를 제어할 수 있는 임의의 정보 장치일 수 있다. 컴퓨터는 위에서 설명된 바와 같이 기판을 세정하는 방법을 구현하기 위해 동일한 기능들을 갖는 다양한 프로그램들을 내부에 저장하도록 구성된 저장소를 포함할 수 있다. 컴퓨터는, 저장소로부터 다양한 프로그램들을 판독하고 기판을 세정하도록 연관된 장비를 제어하기 위한 프로그램을 실행하도록 구성된 CPU를 포함할 수 있다.
다양한 프로그램들이 컴퓨터 그 자체에 항상 저장될 수 있는 것이 아니라, 컴퓨터 판독 가능 레코딩 매체 이를테면, CD-ROM, DVD 디스크, 또는 USB 메모리, 반도체 메모리 이를테면, 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 또는 다른 매체에 저장될 수 있다. 또한, 다양한 프로그램들은 또한, 예컨대, 네트워크 이를테면, 인터넷, LAN(local area network), WAN(wide area network) 등을 통해 장치에 연결된 디바이스에 저장될 수 있고, 컴퓨터는 또한 위에서 설명된 레코딩 매체로부터 프로그램들을 판독 및 실행할 수 있다.
Claims (14)
- 제거될 잔류물을 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 세정하기 위한 방법으로서,
적어도 상기 잔류물을 갖고 있는 표면의 영역을 레이저 광으로 스캐닝하여 상기 표면 및 상기 잔류물을 가열하는 단계; 및
상기 잔류물의 일부가 먼저 액화하여, 상기 잔류물의 액화된 부분이 상기 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작함으로써 상기 잔류물의 액화된 부분이 상기 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스(meniscus)를 형성하고 상기 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적되도록 그리고 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층은 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화되도록, 상기 가열을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 광의 스캐닝은, 상기 레이저 광을 제1 스캐닝 속도로 반복적으로 제1 방향으로 앞뒤로 이동시키면서, 상기 레이저 광을 제2 스캐닝 속도로 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동시키는 것을 포함하고,
상기 제1 스캐닝 속도는 상기 표면의 스캐닝된 영역에서 상기 메니스커스를 형성할 수 있을 만큼 충분히 빠르고, 상기 제2 스캐닝 속도보다 빠르며,
상기 제2 스캐닝 속도는 상기 메니스커스가 상기 제2 방향으로 전방으로 이동할 수 있을 만큼 충분히 느린,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
상기 가열은, 스캐닝 속도, 상기 기판 상의 레이저 광의 레이저 스폿 크기, 상기 레이저 광의 펄스 주파수, 레이저 포커스 레벨, 및 상기 레이저 광의 에너지 중 적어도 하나에 의해 적어도 부분적으로 제어되는,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
상기 잔류물을 갖고 있는 상기 기판의 표면은 중앙 구역을 갖고, 상기 잔류물은 상기 표면의 상기 중앙 구역의 방사상 외부의 구역에 있고,
상기 제2 스캐닝 방향은, 상기 메니스커스가 상기 중앙 구역으로부터 멀어지게 이동하도록 상기 잔류물의 방사상 내측으로부터 상기 잔류물의 방사상 외측으로의 방향에 있는,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잔류물을 갖고 있는 상기 기판의 표면은 중앙 구역을 갖고,
상기 중앙 구역은 직사각형 형상이고,
상기 잔류물은 상기 중앙 구역의 일 측에 평행한 라인 형상을 갖고,
상기 제1 방향은 상기 잔류물의 길이 방향이고,
상기 제2 방향은 상기 잔류물의 폭 방향인,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잔류물을 갖고 있는 상기 기판의 표면은 중앙 구역을 갖고,
상기 중앙 구역은 직사각형 형상이고,
상기 잔류물은 상기 중앙 구역 외부에 로케이팅되고,
상기 제2 방향은 상기 중앙 구역으로부터 멀어져서 상기 기판의 에지를 향하게 지향되는,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광은 5 내지 25 ㎛의 파장을 갖는,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광은 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2 레이저이고,
상기 기판은 베어 석영 기판, 금속-코팅된 기판, 및 금속과 석영 기판의 혼합물 중 임의의 하나인,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광의 에너지는 상기 제1 방향으로 각각의 스캔 패스(scan pass)의 말미들을 향할수록 감소되는,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 상기 레이저 광의 조사를 적어도 부분적으로 반사하고,
상기 방법은,
상기 기판으로부터의 상기 레이저 광의 반사율을 모니터링하는 단계; 및
상기 반사율에 기초하여 상기 레이저 광의 조사를 종결하는 단계를 더 포함하는,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 포토마스크이고 상기 잔류물은 접착제 또는 펠리클 아교(pellicle glue)인,
기판을 세정하기 위한 방법. - 제거될 잔류물을 갖고 있는 적어도 하나의 표면을 갖는 기판을 세정하기 위한 장치로서,
적어도 상기 잔류물을 갖고 있는 표면의 영역을 레이저 광으로 스캐닝하여 상기 표면 및 상기 잔류물을 가열하도록 구성된 레이저; 및
상기 잔류물의 일부가 먼저 액화하여, 상기 잔류물의 액화된 부분이 상기 잔류물의 고체 부분을 향해 유동하기 시작함으로써 상기 잔류물의 액화된 부분이 상기 잔류물의 고체 부분과 함께 메니스커스를 형성하고 상기 고체 부분의 상단에 부분적으로 축적되도록 그리고 이렇게 생성된 더 두꺼운 잔류물 층이 추가의 열을 흡수하여 분해되거나 기화되도록, 상기 레이저 광의 스캐닝을 제어함으로써 상기 가열을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
상기 레이저 광의 스캐닝은, 상기 레이저 광을 제1 스캐닝 속도로 반복적으로 제1 방향으로 앞뒤로 이동시키면서, 상기 레이저 광을 제2 스캐닝 속도로 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동시키는 것을 포함하고,
상기 제1 스캐닝 속도는 상기 표면의 스캐닝된 영역에서 상기 메니스커스를 형성할 수 있을 만큼 충분히 빠르고, 상기 제2 스캐닝 속도보다 빠르며,
상기 제2 스캐닝 속도는 상기 메니스커스가 상기 제2 방향으로 전방으로 이동할 수 있을 만큼 충분히 느린,
기판을 세정하기 위한 장치. - 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제1항에 따른 기판을 세정하기 위한 방법을 수행하도록 연관된 장치를 동작시킬 수 있는,
컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체. - 삭제
- 삭제
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