KR20180081460A - Apparatus and method for contamination identification - Google Patents

Apparatus and method for contamination identification Download PDF

Info

Publication number
KR20180081460A
KR20180081460A KR1020180000738A KR20180000738A KR20180081460A KR 20180081460 A KR20180081460 A KR 20180081460A KR 1020180000738 A KR1020180000738 A KR 1020180000738A KR 20180000738 A KR20180000738 A KR 20180000738A KR 20180081460 A KR20180081460 A KR 20180081460A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
photomask
contaminants
contaminant
laser
Prior art date
Application number
KR1020180000738A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102500603B1 (en
Inventor
이 레클레어 제프리
지 뢰슬러 케네스
브린클리 데이비드
엠 피글리올리니 알렉산더
Original Assignee
레이브 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/400,143 external-priority patent/US11311917B2/en
Application filed by 레이브 엘엘씨 filed Critical 레이브 엘엘씨
Publication of KR20180081460A publication Critical patent/KR20180081460A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102500603B1 publication Critical patent/KR102500603B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02098Cleaning only involving lasers, e.g. laser ablation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4022Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/718Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N2001/045Laser ablation; Microwave vaporisation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1006Dispersed solids
    • G01N2001/1012Suspensions
    • G01N2001/1018Gas suspensions; Fluidised beds

Abstract

Provided are a method and an apparatus for identifying contaminants on a substrate. Identifying contaminants removed from a substrate can be useful for identifying and eliminating the contaminants, removing the same, and minimizing potential damage to the substrate by adjusting an eliminating method. Moreover, the method for identifying contaminants can provide liberation of contaminant molecules from a surface of the substrate by considering various types of geometrical structures and substrate materials, sample preparation, and chemical analysis of contaminants.

Description

오염 식별 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTAMINATION IDENTIFICATION}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR CONTAMINATION IDENTIFICATION [0002]

본 발명은 표면을 세정하는데 유용한 오염 식별 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 산업, 광학기기 등에서 전형적으로 사용하는 부품의 표면을 세정하는데 유용한 오염 식별 장치 및 방법에 관한 것이다. 개시된 오염 식별 장치 및 방법은 포토마스크 레티클의 유효 수명을 연장하는데 적용할 수 있다.The present invention relates to a contamination identification apparatus and method useful for cleaning a surface, and more particularly to a contamination identification apparatus and method useful for cleaning surfaces of components typically used in the semiconductor industry, optics, and the like. The disclosed contamination identification apparatus and method can be applied to extend the useful life of a photomask reticle.

전자기 방사선은 표면 세정을 위해 오랫동안 사용해 왔다. 이들 공정의 예는 표면 오염물의 제거, 페인트 등의 얇은 물질층 코팅의 제거, 또는 금속 작업면으로부터 오일의 제거를 포함한다. 초기의 예 중 일부는 플래시 램프 방사선원을 사용하였다. 이들 시스템은 달성가능한 최대 출력으로 인해 적용에 제한이 있을 수 있다.Electromagnetic radiation has been used for a long time for surface cleaning. Examples of these processes include removal of surface contaminants, removal of a thin layer of material coating such as paint, or removal of oil from a metal work surface. Some early examples used flash lamp radiation sources. These systems may have limited application due to the maximum achievable output.

레이저는 달성 가능한 높은 최대 출력, 높은 에너지 안정성 및 파장 선택성으로 인해, 이들 유형의 공정에 점차적으로 사용되고 있다. 이들 특징은 높은 국부화, 향상된 물질 선택도, 및 세정 효과의 심도 제어를 가능케 한다. 레이저 표면의 세정 공정은 표면 오염물 층 제거와 미립자 제거로 광범위하게 분류할 수 있다. 표면 오염물 층의 제거는 일반적으로 레이저 절삭에 의해 달성된다. 입자 제거는 오염물을 전체적으로 제거하는 것을 포함한다.Lasers are increasingly being used in these types of processes due to their high maximum power achievable, high energy stability and wavelength selectivity. These features enable high localization, improved material selectivity, and depth control of the cleaning effect. The cleaning process of the laser surface can be broadly classified into surface contamination layer removal and particulate removal. Removal of the surface contaminant layer is generally accomplished by laser cutting. Particle removal involves total removal of contaminants.

양 카테고리 하에서 세정 공정은 펄스 레이저 방사선의 사용을 통해 더 높은 최대 파워를 제공하므로 유용할 수 있다. 특히, 짧은 펄스 방사선(short pulsed radiation)은 향상된 가공을 제공할 수 있다. 짧은 펄스 방사선은 레이저 절삭 가공에서 열 영향 구역을 감소시키는 것으로 나타났다. 이것은 제거 깊이의 더 미세한 제어뿐만 아니라, 융삭 제거의 향상된 국부화를 가능케 한다. 또한, 짧은 펄스 방사선은 입자 및/또는 기판 내에서 열 증가율을 증대시켜 미립자 제거를 향상시키며, 그로 인해 입자 제거를 가져오는 가속력을 증대시킬 수도 있다.Under both categories, the cleaning process can be useful because it provides higher maximum power through the use of pulsed laser radiation. In particular, short pulsed radiation can provide improved processing. Short pulse radiation has been shown to reduce heat affected zone in laser cutting. This allows for finer control of the removal depth as well as improved localization of deflection removal. In addition, short pulsed radiation may increase the rate of heat buildup in the particles and / or the substrate to improve particulate removal, thereby increasing the acceleration that results in particle removal.

기판 손상은 융삭 공정 및 미립자 제거 공정 모두에 대해 문제가 될 수 있고, 이들 영향을 최소화하기 위한 몇 가지 기술이 개발되었다. 융삭 공정의 경우, 오염물질의 흡수를 증가시키는 파장의 선택을 통해 플루언스(fluence) 요건을 감소시킬 수 있으며, 따라서 기판 손상을 줄일 수 있다. 또한, 오염물질을 완전히 제거하기 위해 다중 펄스를 사용할 경우, 필요한 플루언스를 감소시킬 수 있다. 그러나, 선택한 파장에서 높은 흡수율을 갖는 기판은 파장 선택 및 다중 펄스 제거 공정으로도 오염물과 함께 융삭되는 편이다. 이러한 경우에 기판 인터페이스에서 제거 공정을 종료하는 능력이 제한을 받게 된다. 오염물에 대한 흡수 단면이 기판에 비해 감소되므로, 더 작은 크기의 오염물에 대해서 상기 문제는 크게 증가된다.Substrate damage can be a problem for both the fusing process and the particulate removal process, and several techniques have been developed to minimize these effects. In the case of a fusing process, the selection of the wavelengths that increase the absorption of the contaminants can reduce fluence requirements and thus reduce substrate damage. In addition, when multiple pulses are used to completely remove contaminants, the required fluence can be reduced. However, substrates with high absorptivity at selected wavelengths tend to soften with contaminants even with wavelength selection and multiple pulse removal processes. In this case, the ability to terminate the removal process at the substrate interface is limited. Since the absorption cross section for the contaminants is reduced relative to the substrate, the problem is greatly increased for smaller size contaminants.

융삭 제거 공정과 마찬가지로, 미립자 제거 공정 역시 민감한 기판 및 가공 파장에서 높은 흡수를 갖는 기판에 대해 기판 손상을 유발할 수도 있다. 입자와 기판 간의 증가된 접착력 및 입자 아래에서 레이저의 자체 집속으로 인해, 작은 입자를 제거하는 경우 상기 문제는 커진다. 입자 세정 공정의 경우, 기판의 손상 위험을 줄이기 위해 개발된 장치 및 방법은 오염된 표면 상부의 환경을 제어하는 것을 포함한다. 플루언스 레벨의 감소를 가능케 하는 미립자 레이저 공정의 예는 습식 레이저 세정, 증기 레이저 세정 및 증가된 습도 세정을 포함한다. (에칭, 유기 용매 및 초음파를 포함하여) 레이저 및 다른 세정 공정의 조합은 세정 효과를 증가시키고, 기판 손상의 위험을 줄일 수 있음을 보였다. 그러나, 건식 레이저 세정 공정을 제외하고, 전술한 모든 미립자 제거 공정은 기판 표면 상부의 환경에 대한 접근을 필요로 한다. 이것은 일부 시스템에 대해서는 비실용적일 수 있다.Like the erosion removal process, the particulate removal process may also cause substrate damage to the substrate with high absorption at sensitive substrates and processing wavelengths. This problem becomes large when small particles are removed due to the increased adhesion between the particles and the substrate and the self-focusing of the laser underneath the particles. In the case of particle cleaning processes, apparatus and methods developed to reduce the risk of damage to the substrate include controlling the environment above the contaminated surface. Examples of microparticle laser processes that enable reduction of fluence levels include wet laser cleaning, vapor laser cleaning, and increased humidity cleaning. The combination of lasers and other cleaning processes (including etching, organic solvents, and ultrasonics) has been shown to increase the cleaning effect and reduce the risk of substrate damage. However, with the exception of the dry laser cleaning process, all of the aforementioned particulate removal processes require access to the environment above the substrate surface. This may be impractical for some systems.

대안적인 건식 레이저 미립자 세정 공정이 개발되었다. 레이저 음향파 세정 및 레이저 충격파 세정은 미립자 세정용으로도 평가받은 건식 레이저 세정 방법이다. 레이저 음향파 세정은 기판에 직접 여기하는 것을 포함하며, 따라서 논의한 바와 같이, 특히 작은 입자에 대해 기판 손상 가능성이 높은 편이다. 레이저 충격파 세정은 미립자 제거를 향상시키며, 기판 표면 상에 레이저를 집속하고 미립자와의 충격파 상호 작용에 의존하여 기판 손상의 위험을 줄일 수 있음을 보였다. 이 기술을 작은 입자의 제거에 적용할 경우, 어려움도 커지게 된다. 또한, 충격파는 기판 표면 상에 또는 그 근처에 있는 다른 민감한 특징부를 손상시킬 수 있다. 이것은 특히, 충격파 발생을 위해서 기판 상에 집속되는 비교적 높은 레이저 강도가 필요하므로, 기판 표면 상에 민감한 물질이 있는 경우에 그러하다.An alternative dry laser particulate cleaning process has been developed. Laser acoustic wave cleaning and laser shockwave cleaning are dry laser cleaning methods that are also evaluated for particulate cleaning. Laser acoustic wave cleaning involves direct excitation to the substrate, and as discussed above, there is a high probability of substrate damage, especially for small particles. The laser shockwave cleaning improves removal of particulates and has been shown to focus the laser on the substrate surface and reduce the risk of substrate damage by relying on the shock wave interaction with the microparticles. If this technique is applied to the removal of small particles, the difficulties will also increase. In addition, shock waves can damage other sensitive features on or near the substrate surface. This is especially the case when there is a sensitive material on the substrate surface, as it requires a relatively high laser intensity to be focused on the substrate for shock wave generation.

표면 상부의 환경에 대한 접근이 실용적이지 않은 (가령, 폐쇄 시스템) 경우에 최신 건식 레이저 기술조차도 제한이 있을 수 있다. 입자가 표면으로부터 전체적으로 제거되기 때문에, 제거 공정에서는 입자를 단지 폐쇄 시스템용 기판 상의 다른 위치로 이동시킨다. 전형적으로, 이들 기술은 세정되는 기판으로부터 입자를 완전히 제거하는 추가적인 제어 장치 및 방법을 이용한다. 이들 방법은, 대부분 기판 표면 상부의 환경에 대한 개방된 접근을 필요로 하는 지향성 기류, 감압 (진공) 또는 중력의 사용을 포함한다.Even the latest dry laser technology can have limitations when access to the environment on the surface is impractical (eg, closed systems). Because the particles are entirely removed from the surface, the removal process moves the particles only to another location on the substrate for the closed system. Typically, these techniques utilize additional control devices and methods that completely remove particles from the substrate being cleaned. These methods include the use of directional airflow, reduced pressure (vacuum) or gravity, which requires an open approach to the environment, mostly on the surface of the substrate.

반도체 제조는 레이저 세정 방법을 포함하여 표면 세정 공정을 이용하는 주요 산업 분야 중 하나이다. 필요한 세정 공정의 대부분은 기판 손상의 용인되는 레벨에 대해 엄격한 허용 오차를 갖는다. 또한, 소형 제품의 특징으로 인해, 제품의 고장을 피하려면 매우 작은 입자를 제거할 필요가 있다. 세정은 다중 웨이퍼 가공 단계에서의 문제이며, 연장된 오염물 층(가령, 레지스트 제거) 및 미립자 오염물의 제거를 포함한다.Semiconductor manufacturing is one of the major industrial sectors that use surface cleaning processes, including laser cleaning methods. Most of the required cleaning processes have strict tolerances on the level at which substrate damage is tolerated. In addition, due to the characteristics of small-sized products, it is necessary to remove very small particles to avoid product malfunction. Cleaning is a problem in multiple wafer processing stages and involves the removal of extended contaminant layers (e.g., resist removal) and particulate contaminants.

또한, 표면 세정은 웨이퍼 제조 공정에서 사용하는 광학기기 (가령, 포토마스크)에 대한 요건이기도 하다. 특히 포토마스크의 경우, 웨이퍼 인쇄 공정에서 마스크를 정상적으로 사용하는 동안 오염물의 축적이 관찰된다. 이들 마스크는 웨이퍼 상에 마스크 패턴을 인쇄하는데 사용하는 전형적인 가공 동안 심자외선 (deep ultraviolet, DUV) 방사에 노출된다. 이 방사선에 대한 노출로 인해 조명 방사선을 흡수하는 작은 입자 형태로 오염물의 성장이 유발된다. 이러한 성장을 통상적으로는 헤이즈라 부른다.Surface cleaning is also a requirement for optical instruments (e.g., photomasks) used in the wafer fabrication process. Particularly for photomasks, accumulation of contaminants is observed during normal use of the mask in the wafer printing process. These masks are exposed to deep ultraviolet (DUV) radiation during typical processing used to print mask patterns on wafers. Exposure to this radiation causes the growth of contaminants in the form of small particles that absorb the illumination radiation. This growth is commonly referred to as haze.

입자들의 크기가 증가할수록 이들은 포토마스크를 통해서 투과되는 광을 더 많이 차단하기 때문에, 웨이퍼 인쇄 공정의 경우 헤이즈의 형성이 문제가 된다. 궁극적으로, 헤이즈 오염물은 웨이퍼 상에 인쇄된 포토마스크의 화상에 결함을 유발하기에 충분한 양의 광을 흡수한다. 헤이즈 오염물이 이 레벨에 도달하기 전에, 포토마스크 표면을 세정해야 한다. 이러한 세정 요건은 헤이즈를 제거하는데 현재 이용하는 공정이 마스크 상의 흡수막을 열화시키기 때문에, 포토마스크의 사용가능 수명을 감소시키는 결과를 가져온다. 부분 흡수막의 경우, 현재의 세정 방법은 필름의 두께 감소를 초래하므로, 필름의 투과율 및 위상 특성에 영향을 준다. 위상 및/또는 투과율의 변화는 용인되는 허용 오차를 넘어서 웨이퍼 상에 인쇄된 특징부의 크기 및 형상을 변화시킴으로써, 레티클의 수명을 감소시킨다. 일단 포토마스크의 사용가능 수명을 초과하면, 제조를 계속하기 위해서는 포토마스크의 복제 세트를 만들어야 한다. 복제 세트는 오염된 포토마스크를 세정하는 동안 사용하기 위해서도 필요하다. 세정 공정은 전형적으로 다른 설비에서 수행되므로, 마스크를 세정하고 검증하기 전에 요건으로 몇 일의 시간이 필요할 수 있다. 반도체 제조를 위해 필요한 특징부의 크기가 감소할수록, 인쇄 결함을 초래하게 되는 헤이즈 성장의 크기도 감소한다. 헤이즈 성장에 대한 이러한 증가된 민감도는, 최신의 포토마스크를 보다 자주 세정할 필요가 있고, 더 짧은 사용가능 수명을 갖게 되는 것을 의미한다.As the size of the particles increases, they block more light that is transmitted through the photomask, creating a problem of haze in the wafer printing process. Ultimately, the haze contamination absorbs a sufficient amount of light to cause defects in the image of the photomask printed on the wafer. Before the haze contamination reaches this level, the photomask surface must be cleaned. This cleaning requirement results in reducing the usable life of the photomask because the process currently used to remove haze degrades the absorbent film on the mask. In the case of a partially absorbent film, current cleaning methods result in a reduction in the thickness of the film, thus affecting the transmittance and phase characteristics of the film. Changes in phase and / or transmittance will change the size and shape of the printed features on the wafer beyond acceptable tolerances, thereby reducing reticle life. Once the usable life of the photomask is exceeded, a duplicate set of photomasks must be made to continue manufacturing. The replica set is also needed for use during cleaning of contaminated photomasks. Since the cleaning process is typically performed at another facility, several days may be required as a requirement before cleaning and validating the mask. The smaller the size of the features required for semiconductor fabrication, the smaller the size of haze growth that results in printing defects. This increased sensitivity to haze growth means that newer photomasks need to be cleaned more frequently and have a shorter usable life.

또한, 반도체 기판 상의 대부분의 오염물질뿐만 아니라 헤이즈의 조성 및 오염원은 종종 식별하기가 어렵다. 이를 위해, 오염물질을 제거할뿐만 아니라, 사용자로 하여금 오염물질의 물리적 및 화학적 특성을 식별할 수 있게 하는 툴 및 방법을 개발하는 것이 이로울 것이다. 이것은 기판으로부터 오염물질의 제거됨에 따라 분석을 위해 이를 수집함으로써 달성할 수 있다. 오염물질의 수집 및 이어지는 분석은 오염물질의 공급원을 명시하는데 도움이 된다. 다음에, 이 정보를 이용하여 반도체 제조 공정에서의 오염 문제를 완화시키거나 심지어 제거하여 공정 시간과 제조 코스트 모두를 절약할 수 있다.In addition, most of the contaminants on the semiconductor substrate, as well as the composition and sources of haze, are often difficult to discern. To this end, it would be advantageous to develop tools and methods that not only eliminate contaminants, but also allow the user to identify the physical and chemical properties of contaminants. This can be achieved by collecting it for analysis as the contaminants are removed from the substrate. The collection and subsequent analysis of the pollutants helps to identify the sources of pollutants. This information can then be used to mitigate or even eliminate contamination problems in the semiconductor manufacturing process, saving both process time and manufacturing costs.

기판의 표면 상에 있는 입자의 화학적 또는 기본적 조성을 식별하는 것은 분석에 사용하는 기구의 기술 및 해상도에 의해 제한된다. 오염물질은 너무 작을 수 있으며, 개별 입자로서 또는 표면을 따라 막으로서 얇게 분포될 수 있어, 많은 화학적 분석 기술은 화학 성분을 검출하거나 식별하기 위한 해법을 갖고 있지 않다. 예를 들어, 포토리소그래피에 사용되는 레티클이 다양한 화학적 조성물을 지닌 다중 세척에 노출되는 경우, 화학적으로 또는 입자 검사에 의해서 각 세척 후에 남아 있는 오염물질을 검출할 수가 없다. 시간의 경과에 따라서, 그리고 에너지와 주변 공기 중의 분자 오염물 모두에 지속적인 노출을 통해서, 이들 잔류 분자는 표면 상에서 결합되거나 성장하는 경향이 있다. 이러한 분자는 대략 나노미터이고, 종종 미크론 정도이며, 표준 화학적 분석 툴로는 검출할 수가 없다. 그러나, 이들 분자는 10 나노미터에 이르기까지 존재하며 입자 검사 장비에 의해 관찰가능한 크기까지 성장한다. 이들 분자가 성장함에 따라, 분자들이 웨이퍼 상에서 분해될 수 있는 충분히 큰 결함으로 성장하는 경우, 특히 이들은 웨이퍼의 제조 능력을 방해한다. 이러한 경우, 레티클 상의 분자의 조성을 식별하는 것은 제조업자로 하여금 오염원을 결정할 수 있게 한다.Identifying the chemical or basic composition of the particles on the surface of the substrate is limited by the technique and resolution of the instrument used for the analysis. Contaminants can be too small and can be distributed thinly as individual particles or as a film along the surface, and many chemical analytical techniques do not have a solution for detecting or identifying chemical components. For example, if the reticle used in photolithography is exposed to multiple washes with various chemical compositions, it is not possible to detect contaminants that remain after each wash, either chemically or by particle inspection. Through the passage of time and through continuous exposure to both molecular contaminants in energy and ambient air, these residual molecules tend to bind or grow on the surface. These molecules are approximately nanometers, often in the order of microns, and can not be detected by standard chemical analysis tools. However, these molecules are present up to 10 nanometers and grow to a size observable by particle inspection equipment. As these molecules grow, especially when they grow into sufficiently large defects that the molecules can be decomposed on the wafer, they interfere with the fabrication capabilities of the wafer. In this case, identifying the composition of the molecules on the reticle allows the manufacturer to determine the source of the contamination.

포토마스크 표면의 헤이즈 오염물을 제거하기 위한 대안적인 세정 방법의 적용은 포토마스크 표면(들)에 부착된 펠리클의 사용에 의해 방해를 받는다. 펠리클은 포토마스크 표면에 접착되어 접합된 프레임과, 펠리클 프레임에 걸쳐서 연신되는 얇은 멤브레인으로 구성된다. 외부에서 생성된 입자가, 이들이 인쇄 공정에 영향을 줄 수 있는 포토마스크의 표면에 안착되는 것을 방지하는데 펠리클을 사용한다. 궁극적으로 외부에서 생성된 입자는, 이들이 인쇄 공정에 대해 상당히 감소된 영향력을 갖는 마스크 표면 상의 멤브레인에 안착된다. 압력 균등화를 허용하기 위한 펠리클 프레임 상의 작은 필터 밸브를 제외하고, 포토마스크의 상부면은 펠리클 부착에 의해 국부적인 환경으로부터 효과적으로 밀봉된다.The application of alternative cleaning methods to remove haze contamination on the photomask surface is hampered by the use of pellicles attached to the photomask surface (s). The pellicle consists of a bonded frame bonded to the surface of the photomask and a thin membrane stretched over the pellicle frame. Externally generated particles use pellicles to prevent them from seating on the surface of a photomask that can affect the printing process. Ultimately, the externally generated particles settle on the membrane on the mask surface, which has a considerably reduced impact on the printing process. Except for the small filter valve on the pellicle frame to allow pressure equalization, the top surface of the photomask is effectively sealed from the local environment by pellicle attachment.

현재 용인되는 헤이즈 제거 방법에서는 웨이퍼 제조업자가 오염된 포토마스크를 마스크 제조업체 또는 제 3 자에게 다시 반송하는 것이 필요하다. 여기서, 포토마스크로부터 펠리클 프레임을 제거하고, 마스크를 세정한 후, 결함에 대해 검사하고, 새 펠리클을 포토마스크에 부착하며, 많은 경우에, 마스크를 웨이퍼 제조업자에게 반송하기 전에 다시 입자 결함에 대해 검사한다. 이것은 전형적으로 완료하는데 몇 일이 걸리며, 추가적인 처리로 인해 포토마스크의 코스트가 증가하고, 세정 공정으로 인해 포토마스크의 품질이 저하된다. 또한, 보통 펠리클로부터 접착제가 제거되어 포토마스크의 인쇄가능한 영역 상에 떨어지므로, 많지는 않으나 마스크가 헤이즈 제거 공정에 의해 사용할 수 없을 정도로 손상될 가능성이 있다.In the currently accepted haze removal method, it is necessary for the wafer manufacturer to return the contaminated photomask to the mask manufacturer or a third party again. Here, the pellicle frame is removed from the photomask, the mask is cleaned, the defect is inspected, the new pellicle is attached to the photomask, and in many cases, before the mask is returned to the wafer manufacturer, Inspect. This typically takes several days to complete, additional processing increases the cost of the photomask, and degrades the quality of the photomask due to the cleaning process. Also, since the adhesive is usually removed from the pellicle and falls on the printable area of the photomask, there is a possibility that the mask may be damaged to such an extent that the mask can not be used by the haze removing process.

포토마스크 상의 헤이즈 성장과 관련된 문제점을 개선하기 위한 현재의 노력은, 줄곧 펠리클 세정과 관련된 어려움 때문에, 펠리클이 첨가되기 전에 수행할 수 있는 공정에 초점을 맞추고 있다. 이러한 노력은 주로 세정 공정에서 표면 약제 및 대체 화학약품의 사용에 초점을 맞추고 있다. 후자는 헤이즈 오염물의 종을 변화시키지만, 그들의 성장을 없애지는 못한다. 두가지 영역 모두 기껏해야 성장률 감소를 보이며, 세정의 요건을 없애지는 못한다. 아주 최근에는 불활성 환경을 이용할 경우, 포토마스크 상에서 헤이즈 형성의 성장률이 감소되는 것을 보였다. 이 방법을 적용할 경우, 모든 공정 장비를 포함하여 포토마스크가 노출되는 모든 환경을 제어하는 것이 필요하다. 개발중인 다른 방법과 마찬가지로, 상기 공정은 성장률을 감소시킬 가능성을 갖고 있지만, 세정의 요건과 악영향을 없애지는 못한다.Current efforts to improve the problems associated with haze growth on photomasks focus on the processes that can be performed before the pellicle is added, due to the difficulty associated with pellicle cleaning all the time. These efforts are primarily focused on the use of surface agents and alternative chemicals in the cleaning process. The latter changes the species of haze pollutants, but does not eliminate their growth. Both areas show a decrease in growth rate at best and can not eliminate the requirement for cleaning. More recently, it has been shown that the growth rate of haze formation on a photomask is reduced when an inert environment is used. When this method is applied, it is necessary to control all the environments in which the photomask is exposed, including all process equipment. Like other processes under development, the process has the potential to reduce growth rates, but it does not eliminate the requirements and adverse effects of cleaning.

본 발명은 표면을 세정하는데 유용한 오염 식별 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 산업, 광학기기 등에서 전형적으로 사용하는 부품의 표면을 세정하는데 유용한 오염 식별 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a contamination identification apparatus and method useful for cleaning a surface, and more particularly, to provide a contamination identification apparatus and method useful for cleaning surfaces of parts typically used in the semiconductor industry, optical equipment, and the like .

본 발명의 일 측면에서, 기판의 표면을 세정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 그 위에 배치된 오염물질 미립자를 갖는 기판을 향해 레이저를 보내는 단계와, 기판에서 온도 상승을 발생시키는 단계와, 기판으로부터 미립자로 열 에너지를 전달하여 미립자를 분해시키는 단계를 포함한다. 레이저는 기판의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 실질적으로 동일한 파장을 갖는다.In one aspect of the present invention, a method of cleaning a surface of a substrate is provided. The method includes sending a laser toward a substrate having contaminant particulates disposed thereon, causing a temperature rise in the substrate, and transferring thermal energy from the substrate to the particulates to decompose the particulates. The laser has a wavelength substantially equal to the local maximum absorption spectrum of the substrate.

본 발명의 다른 측면에서, 포토마스크 기판의 사용가능 수명을 증가시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 그 위에 배치된 오염물질 미립자를 갖는 기판을 향해 보호 물질을 통해서 전자기 방사선을 보내는 단계와, 기판에서 온도 상승을 발생시키는 단계와, 기판으로부터 미립자로 열 에너지를 전달하여 미립자를 분해시키는 단계를 포함한다. 방사선은 기판의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 실질적으로 동일한 파장을 갖는다.In another aspect of the present invention, a method is provided for increasing the usable life of a photomask substrate. The method includes the steps of sending electromagnetic radiation through a protective material towards a substrate having contaminant particulates disposed thereon, generating a temperature rise in the substrate, and transferring thermal energy from the substrate to the particulates to decompose the particulates . The radiation has a wavelength substantially the same as the local maximum absorption spectrum of the substrate.

본 발명의 추가적인 측면에서, 펠리클 내에 적어도 부분적으로 폐쇄된 기판의 표면을 세정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 그 위에 배치된 오염물질 미립자 층을 갖는 기판을 향해 펠리클막을 통해서 레이저를 보내는 단계와, 기판에서 온도 상승을 발생시키는 단계와, 기판으로부터 미립자 층으로 열 에너지를 전달하여 미립자 층의 적어도 일부를 분해시키는 단계를 포함한다. 레이저는 기판의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 실질적으로 동일한 파장을 갖는다.In a further aspect of the present invention, a method of cleaning a surface of a substrate at least partially enclosed within a pellicle is provided. The method includes the steps of sending a laser through a pellicle membrane to a substrate having a layer of contaminating particulate disposed thereon, generating a temperature rise in the substrate, and transferring thermal energy from the substrate to the particulate layer to form at least a portion of the particulate layer . The laser has a wavelength substantially equal to the local maximum absorption spectrum of the substrate.

본 발명의 또 다른 측면에서, 표면 오염물의 유리(liberation) 및 분석을 위한 비파괴 방법이 제공된다. 이 방법은 대기 조건 하에서 기판으로 수행하여, 진공과 양립할 수 없는 하나 이상의 부분을 갖는 기판의 현장(in-situ) 검출 및 분석을 가능케 한다. 이 방법은 기판으로부터 분자를 유리시켜, 이후 보다 정밀하게 검출 또는 분석이 이루어지는 공기 중의 분자 오염물 (airborne molecular contamination, AMC)을 형성하는데 중점을 둔다. 이 방법은 기판 상에 충돌하여 표면 오염물을 유리시키는 전자기 방사선원(electromagnetic radiation source)으로 구성된다. 다음에, 유리된 AMC는 검출 또는 분석을 위해 계측 시스템에 전달된다. 대안적으로, 유리된 오염물은 내부 분석을 위해 또는 외부 계측 시스템으로의 전달을 위해 오염물을 집중시키기 위해서, 2차 수집 기판 상에 축적될 수 있다. 부분 국부적인 진공을 사용하여 표면으로부터 유리된 분자 또는 입자의 수집을 도울 수 있다.In yet another aspect of the present invention, a non-destructive method for the liberation and analysis of surface contaminants is provided. This method is performed with the substrate under atmospheric conditions to enable in-situ detection and analysis of the substrate having at least one portion that is incompatible with vacuum. The method focuses on liberating molecules from the substrate and then forming airborne molecular contamination (AMC) in the air where more precise detection or analysis is possible. The method consists of an electromagnetic radiation source which collides on the substrate to liberate surface contaminants. The liberated AMC is then delivered to the metrology system for detection or analysis. Alternatively, the liberated contaminants may accumulate on the secondary collection substrate for internal analysis or to concentrate the contaminants for delivery to an external metrology system. Partial local vacuum can be used to aid in the collection of liberated molecules or particles from the surface.

따라서, 본원의 상세한 설명을 더 잘 이해할 수 있고, 본 기술 분야에 대한 현재의 기여를 더 잘 알 수 있도록 하기 위해, 다소 광범위하게 본 발명의 특정 실시예에 대한 개요를 설명하였다. 물론 이하에서 설명하는 본 발명의 추가적인 실시예가 여기에 첨부한 특허청구범위의 주제를 형성하게 된다.Accordingly, in order that the detailed description of the invention may be better understood and its present contribution to the art may be better appreciated, a more particular description of certain embodiments of the invention has been set forth in somewhat broader order. Of course, further embodiments of the invention described below form the subject of the claims appended hereto.

이 점에 있어서, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 그의 적용에 있어서 다음의 설명에서 언급하거나 도면에 나타낸 부품의 구성 및 배열로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 설명한 실시예 이외에 다른 실시예가 가능하며, 다양한 방식으로 실시 및 수행할 수 있다. 또한, 본원, 및 요약서에서 사용한 어구 및 용어는, 설명의 목적을 위한 것이며, 제한하는 것으로 간주해서는 안됨을 이해해야 한다.In this respect, before describing in detail one or more embodiments of the invention, it is to be understood that the invention is not limited in its application to the arrangement and arrangement of parts described in the following description or illustrated in the drawings. The invention is capable of other embodiments in addition to those described and may be practiced or carried out in various ways. It is also to be understood that the phraseology and terminology used in the present description and in the abstract is for the purpose of description and should not be regarded as limiting.

이와 같이, 본 개시의 기초가 되는 개념은 본 발명의 몇가지 목적을 수행하기 위한 다른 구조, 방법 및 시스템을 설계하기 위한 기초로서 용이하게 이용할 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 그러므로, 특허청구범위는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 동등한 구성을 포함하는 것으로 간주하는 것이 중요하다.As such, those skilled in the art will recognize that the concepts underlying the present disclosure may be readily utilized as a basis for designing other structures, methods, and systems for accomplishing several objects of the present invention. It is important, therefore, that the claims be regarded as including equivalents as long as they do not depart from the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 다양한 실시예를 나타내는 복수의 도면이 첨부되어 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A number of drawings are provided to illustrate various embodiments of the present invention.

도 1a는 레이저 여기 및 표면 오염물을 나타내는 개략도이다.
도 1b는 오염물의 제거를 보이기 위해 기판 표면을 나타내는 개략도이다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 마스크로부터 다중의 종을 제거할 수 있으며, 이들 종은 기체, 액체, 고체 등의 형태일 수 있다.
도 2는 필름 및 기판 상의 오염물을 포함하여, 상부에 박막 흡수체를 갖는 포토마스크의 표면을 나타내는 도면이다.
도 3은 전자기 스펙트럼의 심자외선 영역으로부터 원적외선 영역까지의 석영 흡수 스펙트럼의 그림을 나타낸다.
도 4는 표면에 부착된 펠리클을 포함하는 박막 흡수체를 갖는 포토마스크의 표면을 나타내는 도면이다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 필름 및/또는 기판 상에 오염물이 있을 수 있다.
도 5a는 펠리클을 통해서 표면 상에 집속된 레이저 빔을 도시하는 펠리클을 갖는 포토마스크를 나타내는 개략도이다.
도 5b는 집속에 의해 생성된 마스크 대 펠리클 상의 빔 스폿 크기를 나타내는 개략도이다.
도 5c는 펠리클을 갖는 포토마스크를 나타내는 개략도로, 펠리클을 통해서 표면 상에 집속된 레이저 빔을 보이며, 펠리클 상에 있는 빔 스폿의 측면도이다.
도 6a는 가우시안(gaussian) 빔 에너지 분포 및 생성된 상응하는 온도 프로파일을 나타내는 단면도이다.
도 6b는 탑 햇(top-hat) 빔 에너지 분포 및 생성된 상응하는 온도 프로파일을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 가우시안, 플랫 탑(flat top) 및/또는 탑 햇 에너지 분포를 사용할 수 있다.
도 7은 마스크의 하부에 접촉하는 냉각판을 갖는 포토마스크를 나타내는 도면이다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 접촉 지점은 예를 들어, 열전기 냉각을 위한 냉각판 또는 전기 콘택을 통한 물(또는 다른 액체나 기체) 유동일 수 있다.
도 8은 포토마스크 상의 영역을 강제 공냉하는 것을 나타내는 도면이다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기류는 펠리클 프레임으로 보내진다.
도 9a는 국부적인 열 축적을 최소화하기 위해 표면을 가로지르는 레이저 빔의 단일 패스를 나타내는 도면이다. 스폿들 사이에는 단일 행 또는 열이 큰 횡 간격으로 도시되어 있다.
도 9b는 국부적인 열 축적을 최소화하기 위해 표면을 가로지르는 레이저 빔의 2개의 패스를 나타내는 도면이다. 펄스 세트들 사이에는 2세트의 빔 스폿을 갖는 단일 행이 큰 간격으로 중첩되어 도시되어 있다.
도 9c는 기판의 섹션의 완전한 세정을 달성하기 위해 기판의 영역에 걸친 다중 레이저 패스를 나타내는 도면이다.
도 9d는 제 2차원 표면 세정을 나타내는 도면이다.
도 9e는 표면 상에서 비연속 펄스의 사용을 나타내는 도면이다
도 10은 잔류 물질의 위치를 제어하기 위해 레이저 펄스 패턴의 사용을 나타내는 도면이다.
도 11a는 잔류 물질의 위치를 제어하기 위해 중력의 사용을 나타내는 도면이다.
도 11b는 잔류 물질의 위치를 제어하기 위해 중력의 사용을 나타내는 도면이다.
도 12는 열전대 또는 적외선 온도 모니터링 장치와 함께 오염된 기판 표면을 나타내는 개략도이다.
도 13은 오염물 분석을 위한 촬상, 현미경법, 분광법 또는 조합 시스템과 함께 오염된 기판 표면을 나타내는 개략도이다.
도 14는 촬상 시스템 및 레이저 빔 전달이 공통 경로인 촬상 시스템과 함께 오염된 기판 표면을 나타내는 개략도이다.
도 15는 레이저 빔에 대한 기판의 로봇 하중 및 X/Y/Z 스테이지 이동을 나타내는 시스템 도면이다.
도 16a는 포토마스크 습식 세정 처리를 이용하는 전형적인 웨이퍼 제조 공정을 나타내는 블록도이다.
도 16b는 펠리클 제거 없이 레이저 포토마스크 세정의 사용을 포함하는 웨이퍼 제조 공정의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 16c는 세정 공정 동안 추가적인 마스크 세트의 사용 없이 레이저 포토마스크 세정의 사용을 포함하는 웨이퍼 제조 공정의 흐름을 나타내는 블록도이다.
1A is a schematic diagram showing laser excitation and surface contaminants.
1B is a schematic view showing the substrate surface for showing the removal of contaminants. According to certain embodiments of the present invention, multiple species may be removed from the mask, which species may be in the form of gases, liquids, solids, and the like.
2 is a view showing a surface of a photomask having a thin film absorber on top, including a film and contaminants on the substrate.
Figure 3 shows a quartz absorption spectrum of the electromagnetic spectrum from the deep ultraviolet region to the far infrared region.
4 is a view showing a surface of a photomask having a thin film absorber including a pellicle attached to a surface thereof. According to certain embodiments of the present invention, there may be contaminants on the film and / or substrate.
5A is a schematic view showing a photomask having a pellicle showing a laser beam focused on a surface through a pellicle.
5B is a schematic diagram showing the beam spot size on the mask versus the pellicle generated by the focusing.
Figure 5c is a schematic view of a photomask with a pellicle, showing a laser beam focused on the surface through the pellicle and a side view of the beam spot on the pellicle.
6A is a cross-sectional view showing the gaussian beam energy distribution and the corresponding temperature profile generated.
6B is a cross-sectional view showing the top-hat beam energy distribution and the generated corresponding temperature profile. According to certain embodiments of the present invention, Gaussian, flat top and / or top hat energy distributions may be used.
7 is a view showing a photomask having a cooling plate contacting the lower portion of the mask. According to a particular embodiment of the invention, the point of contact may be, for example, water (or other liquid or gas) flow through a cooling plate or electrical contact for thermoelectric cooling.
Fig. 8 is a view showing forced air-cooling of a region on the photomask. Fig. According to a particular embodiment of the invention, the airflow is sent to the pellicle frame.
Figure 9A is a diagram showing a single pass of a laser beam across a surface to minimize local heat accumulation. Between the spots, a single row or column is shown with large lateral spacing.
Figure 9B is a diagram showing two passes of a laser beam across the surface to minimize local heat accumulation. Between the pulse sets, a single row with two sets of beam spots is shown superimposed with large gaps.
9C is a diagram showing multiple laser passes over an area of a substrate to achieve complete cleaning of a section of the substrate.
9D is a diagram showing a second dimensional surface cleaning.
9E is a diagram showing the use of discontinuous pulses on the surface
10 is a diagram showing the use of a laser pulse pattern to control the position of the residual material.
11A is a diagram showing the use of gravity to control the position of the residue material.
11B is a view showing the use of gravity to control the position of the residual material.
Figure 12 is a schematic diagram showing a contaminated substrate surface with a thermocouple or infrared temperature monitoring device.
Figure 13 is a schematic view showing a contaminated substrate surface with imaging, microscopy, spectroscopy or combination systems for contaminant analysis.
14 is a schematic view showing a contaminated substrate surface with an imaging system and an imaging system in which laser beam transmission is a common path;
15 is a system diagram showing robot load and X / Y / Z stage movement of a substrate with respect to a laser beam.
16A is a block diagram illustrating a typical wafer fabrication process using a photomask wet cleaning process.
16B is a block diagram illustrating the flow of a wafer fabrication process including use of laser photomask cleaning without pellicle removal.
16C is a block diagram illustrating the flow of a wafer fabrication process including the use of laser photomask cleaning without the use of additional mask sets during the cleaning process.

이제, 동일한 참조 부호는 전체적으로 동일한 부분을 나타내는 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기판 손상의 위험이 감소된 레이저 표면 세정 방법이 제공된다.The present invention will now be described with reference to the drawings, in which like reference numerals refer to like parts throughout. According to certain embodiments of the present invention, a laser surface cleaning method is provided in which the risk of substrate damage is reduced.

도 1a는 여기 에너지(2)가 레이저(1) 등의 에너지원으로부터 나와서 기판(4)의 표면을 향해 보내짐으로써, (가령, 대류나 전도에 의해) 기판(4)의 표면으로부터 오염물질 미립자(3) 또는 오염물 층으로 열전달을 가져오는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 레이저 이외의 에너지원을 사용할 수도 있다 (가령, 발전기 또는 x선, 마이크로파, 적외선, 근자외선 등을 포함하여, 전자기 스펙트럼을 따라 모두 에너지를 조사할 수 있는 램프 및 다른 장치를 사용할 수 있다). 또한, 표면은 임의의 물질의 표면(가령, 실리콘 웨이퍼의 표면)일 수 있다. 결과로 얻어지는 오염물의 온도 상승은 전형적으로 열 기반 제거를 가져오며, 제한되지 않으나, 승화 또는 증발 물질(6) 및 분해 물질(5)을 포함하여, 그의 효과는 도 1b에 도시되어 있다. 또한, 오염물질 미립자(3)는 기판(4) 및 박막 흡수체(7) 상의 오염물질 미립자(3)를 나타내는 도 2에 도시된 바와 같이, 포토마스크 상에서 찾을 수 있다.1A shows the case where the excitation energy 2 is emitted from the energy source such as the laser 1 and directed toward the surface of the substrate 4 so that the contaminant fine particles (for example, (3) or a heat transfer to the contaminant layer. However, it is also possible to use energy sources other than lasers (e.g., generators or lamps and other devices capable of irradiating energy along the electromagnetic spectrum, including x-rays, microwaves, infrared rays, near- . In addition, the surface can be the surface of any material (e.g., the surface of a silicon wafer). The temperature rise of the resulting contaminant typically results in heat-based removal, including, but not limited to, sublimation or evaporation material 6 and decomposition material 5, the effect of which is illustrated in FIG. The pollutant fine particles 3 can also be found on the photomask as shown in Fig. 2 showing the substrate 4 and the pollutant particulates 3 on the thin film absorber 7.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 방법은 표면 세정을 가져오기 위해 전형적으로 사용되는 온도가 기판(4) 재료(들)(4)의 열 손상 레벨보다 낮기 때문에, 기판 손상의 위험이 감소된다. 기판 손상의 위험 역시 다른 기술에 비해 전형적으로 감소되는데, 이는 일부 경우에, 다중 광자 흡수 공정에 대한 잠재성을 종종 감소시키는 상대적으로 긴 펄스 폭을 이용할 수 있기 때문이다.According to certain embodiments of the present invention, the method reduces the risk of substrate damage because the temperature typically used to bring about surface cleaning is lower than the thermal damage level of substrate (4) material (s) (4) . The risk of substrate damage is also typically reduced relative to other technologies because in some cases a relatively long pulse width is often available that reduces the potential for multiple photon absorption processes.

전술한 예시적인 방법은 입자 크기에 대한 의존성이 적기 때문에, 전체적으로 향상된 작은 오염물질/입자의 제거를 제공한다. 이 방법은 오염된 기판 상부의 환경이 거의 또는 완전히 폐쇄된 적용을 위해 특히 유리할 수 있다. 이러한 경우에, 이 방법은 또한, 상기 기판 환경 엔클로저의 일부인 표면에 대해 배치된 물질을 통해서 빔을 보내는 단계를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법을 이용하여 펠리클화된 포토마스크의 표면으로부터 헤이즈 오염물을 세정할 수 있다.The above-described exemplary method provides a reduced overall reduction of small contaminants / particles since there is little dependence on particle size. This method may be particularly advantageous for applications where the environment above the contaminated substrate is nearly or completely closed. In this case, the method may also include sending a beam through a material disposed against a surface that is part of the substrate environment enclosure. For example, the method of the present invention can be used to clean haze contaminants from the surface of a pellicleized photomask.

오염물질 종의 분해가 레이저 표면의 세정 공정에서 장점이 될 수 있음이 제안되었다. 그러나, 본 발명의 실시예가 개발되기 전에, 기판의 레이저 가열을 이용하여 열 기반 표면 세정을 가져오는 공정의 개시는 없었다.It has been suggested that degradation of pollutant species can be an advantage in the cleaning process of the laser surface. However, before the embodiment of the present invention was developed, there was no disclosure of a process for bringing a heat-based surface cleaning using laser heating of a substrate.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 방법은 기판의 강한 흡수와 실질적으로 일치하는 레이저 파장을 선택하는 단계와, 레이저 에너지 및 펄스 폭을 설정하여 원하는 세정 효과를 이루는 단계를 포함한다. 기판에서의 흡수가 증가되면, 일부 경우에, 세정 공정을 위해 더 낮은 레이저 에너지를 허용한다. 그러므로, 레이저가 표면으로 보내지거나 표면에서 반사됨에 따라, 레이저와 상호작용할 수 있는 인접 재료의 손상 가능성이 줄어든다. 요건은 아니지만, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 원하는 열 제거 효과를 향상시킬 수 있으므로, 오염물질 또는 오염물질들에 의해 고도로 흡수되기도 하는 파장이 선택된다. 다중 레이저 파장 및/또는 레이저 에너지의 사용은, 특히 기판이 1종 이상의 물질로 구성되는 경우, 세정 공정에서 사용이 가능하다. 원하는 세정 공정의 첫 번째 단계 동안 물질 또는 물질의 특성 변화가 일어나면, 전형적으로 동일한 부품에 대해 다중 레이저 에너지를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 다중 레이저원이나 단일 튜닝가능한 레이저원 또는 둘 모두를 이용함으로써 다중 파장을 생성할 수 있다. 레이저(들)의 내부 또는 외부 제어를 이용하여 레이저원(들)의 출력 에너지를 제어함으로써 다중 에너지를 사용할 수 있다.According to a particular embodiment of the invention, the method comprises the steps of selecting a laser wavelength substantially coinciding with a strong absorption of the substrate, and setting the laser energy and pulse width to achieve the desired cleaning effect. The increased absorption at the substrate allows, in some cases, lower laser energy for the cleaning process. Therefore, as the laser is sent to the surface or reflected off the surface, the likelihood of damage to adjacent materials that can interact with the laser is reduced. Although not a requirement, in accordance with certain embodiments of the present invention, a wavelength that is highly absorbed by contaminants or contaminants is selected because it can enhance the desired heat removal effect. The use of multiple laser wavelengths and / or laser energy can be used in a cleaning process, especially if the substrate is composed of one or more materials. Multiple laser energies may typically be used for the same part, if a change in properties of the material or material occurs during the first step of the desired cleaning process. For example, multiple wavelengths can be generated by using multiple laser sources, a single tunable laser source, or both. Multiple energies can be used by controlling the output energy of the laser source (s) using internal or external control of the laser (s).

실용예A practical example

다음은 웨이퍼 제조 공정에서 사용되는 포토마스크 기판으로부터의 헤이즈 오염물의 표면 세정에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 예이다. 이 예는 전술한 본 발명에 따른 방법의 추가적인 실시예 전체에서 사용할 수 있다.The following is an example of a method according to one embodiment of the present invention applied to the surface cleaning of haze contaminants from a photomask substrate used in a wafer manufacturing process. This example can be used in all the further embodiments of the method according to the invention described above.

본 발명의 특정 실시예는 웨이퍼(가령, 실리콘 웨이퍼)의 표면 세정에 적용 가능하다. 헤이즈 성장의 유형은 이들 기판에 대해서도 관찰되었으며, 웨이퍼 인쇄 전에 이를 제거하지 않으면, 일부 경우에 문제가 될 수 있다. 실리콘 웨이퍼 상의 헤이즈 성장을 제어하기 위해 환경 제어를 이용하는 것이 제안되었다. 그러나, 본 발명의 특정 실시예는 헤이즈를 완화하거나, 가령 실리콘 웨이퍼 같은 표면 상에서 다른 형태의 오염물을 제거하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 열 손상 임계치 아래로 실리콘 웨이퍼 기판을 레이저로 여기시킴으로써, 헤이즈를 제거하는 것이 가능하다.Certain embodiments of the present invention are applicable to surface cleaning of wafers (e.g., silicon wafers). The type of haze growth has also been observed for these substrates and can be problematic in some cases without removing it before printing the wafer. It has been proposed to use environmental controls to control haze growth on silicon wafers. However, certain embodiments of the present invention are intended to mitigate haze or to remove other forms of contaminants, such as on a surface such as a silicon wafer. More specifically, in accordance with certain embodiments of the present invention, it is possible to remove haze by exciting the silicon wafer substrate with a laser below the thermal damage threshold.

본 발명의 특정 실시예에 따른 방법은 오염 전구체 물질을 세정할 수 있는데, 이는 그러한 방법이 전형적으로 기판 상에 배치된 물질의 직접적인 흡수에 의존하지 않기 때문이다. 이러한 방식으로, 본 발명의 특정 실시예에 따른 방법은 오염물 형성률을 감소시키는 표면 준비 기술로서 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 제조 공정에서 사용하기 전에 본 발명에 따른 방법을 적용하고 헤이즈 성장 전구체 물질(가령, 산 잔류물, 물 등) 또는 핵형성 부위를 제거하거나 재배치함으로써, 포토마스크 헤이즈 성장을 줄일 수 있다. 본 발명으로 레티클을 처리한 후에 헤이즈의 재성장 또는 개질을 추가로 완화하기 위해, 다른 기술을 본 발명과 함께 사용할 수 있다. 예를 들어, 가공 전에, 도중 또는 후에 펠릿화(pelliclization) 또는 환경 제어 이전의 표면 처리는 헤이즈 재성장 또는 개질률을 감소시킴으로써, 레티클의 수명을 증가시킬 수 있다.The method according to certain embodiments of the present invention can clean the contaminated precursor material because such methods typically do not rely on direct absorption of the material disposed on the substrate. In this manner, the method according to certain embodiments of the present invention can serve as a surface preparation technique to reduce the rate of contaminant formation. For example, photomask haze growth can be reduced by applying the method according to the present invention prior to use in a wafer manufacturing process and removing or repositioning haze growth precursor materials (e.g., acid residues, water, etc.) or nucleation sites have. Other techniques may be used with the present invention to further mitigate regrowth or modification of the haze after processing the reticle with the present invention. For example, surface treatment before, during, after, or after pellicization or environmental control can increase reticle life by reducing haze regrowth or modification rates.

다중 물질로 이루어지는 기판에 본 발명의 특정 실시예에 따른 방법을 적용할 경우, 여기 파장 선택을 포함하여, 빔 파라미터뿐만 아니라 물질 파라미터를 고려하는 것이 필요할 수 있다. 세정 공정의 기초는 특히 바람직하게는, 기판의 모든 오염된 영역이 기판의 열 손상 임계치를 초과하지 않고 제거를 위해 전형적으로 필요한 온도와 실질적으로 가까운 온도에 도달하도록 하는 것이다. 특히, 흡수 물질들 간에 상당한 불일치가 존재하는 경우, 물질 중 하나를 가공 온도로 가져오는데 전형적으로 필요한 레이저 에너지에 의해 다른 물질에 열 손상이 초래될 수 있다. 빔의 국부적인 플루언스는 노출되는 물질을 기반으로 제어할 수 있다.When applying the method according to certain embodiments of the present invention to a substrate made of multiple materials, it may be necessary to consider material parameters as well as beam parameters, including excitation wavelength selection. The basis of the cleaning process is particularly preferably such that all contaminated areas of the substrate do not exceed the thermal damage threshold of the substrate and reach a temperature substantially close to the temperature typically required for removal. In particular, if there is a significant discrepancy between absorbing materials, thermal damage may be caused to other materials by the laser energy typically required to bring one of the materials to the processing temperature. The local fluence of the beam can be controlled based on the exposed material.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 연속파(continuous wave, CW) 레이저까지 포함하여, 더 긴 펄스 폭의 레이저를 사용하여 현저히 상이한 흡수 상수를 갖는 물질들 간의 열 평형을 개선할 수 있다. 그러나, 이러한 긴 펄스 폭의 레이저를 사용하면, 시스템에서 최대의 열적 증가를 초래하며, 기판 표면에 인접한 물질이 공정 온도 아래의 열 손상 임계치를 갖는 경우에는 유용하지 않을 수 있다.According to a particular embodiment of the invention, it is possible to improve thermal equilibrium between materials with significantly different absorption constants using lasers of longer pulse width, including even continuous wave (CW) lasers. However, the use of such a long pulse width laser may result in the maximum thermal increase in the system, and may not be useful if the material adjacent to the substrate surface has a thermal damage threshold below the process temperature.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기판 상의 모든 물질에 상당히 흡수되는 레이저 파장이 선택된다. 예를 들어, 동일한 레이저 에너지를 사용하여 임의의 기판 물질의 손상 임계치 아래에서 원하는 공정 온도를 가져올 수 있다. (확산성을 포함한) 열적 성질을 고려하여, 상이한 물질들 간의 열전달이 갖는 장점을 이용할 수 있다. 이는 일부 경우에, 특히 높은 흡수 물질로부터의 낮은 열 에너지 유동을 갖는 흡수 물질에 비해 우선적으로 이루어지는 경우, 감소된 공정 플루언스의 사용으로 전체 기판상에서의 제거를 달성할 수 있다.According to a particular embodiment of the present invention, a laser wavelength that is significantly absorbed in all materials on the substrate is selected. For example, the same laser energy can be used to bring the desired process temperature below the damage threshold of any substrate material. Taking into account the thermal properties (including diffusivity), one can take advantage of the advantages of heat transfer between different materials. This can in some cases achieve removal on the entire substrate with the use of a reduced process fluence, especially when it is preferentially done with respect to an absorbent material having a low heat energy flow from a high absorbent material.

빔 파라미터의 제어는 포토마스크 표면 상에서의 헤이즈 오염물의 세정과 관련된 본 발명의 실시예에서 특히 바람직하다. 예를 들어, 전형적인 포토마스크의 물리적 구조로 인해, 파장의 선택은 매우 바람직하다. 도 2를 참조하면, 포토마스크는 보통 임계 표면 상에 얇은 흡수막(7)을 갖는 석영 기판(4)으로 이루어진다. 금속막의 경우, 대부분의 생산가능한 레이저 파장에 대한 중요한 흡수 계수가 있다. 그러나, 석영 기판의 경우는 일반적으로, 기판이 상당한 흡수력을 가지며 레이저원을 통상적으로 사용할 수 있는 제한된 파장 범위가 존재한다. 금속층 대 석영의 열적 특성을 고려하면, 본 발명의 실시예에 따른 특정 공정에서는 석영 기판 물질에 의해 고도로 흡수되는 파장을 이용할 수 있는데, 이는 물질들 간의 열 전달이 석영에서부터 금속층으로 우선적으로 발생하기 때문이다.Control of the beam parameters is particularly preferred in embodiments of the present invention involving the cleaning of haze contaminants on the photomask surface. For example, due to the physical structure of a typical photomask, the choice of wavelength is highly desirable. Referring to Fig. 2, the photomask usually consists of a quartz substrate 4 having a thin absorbing film 7 on a critical surface. For metal films, there is an important absorption coefficient for most producible laser wavelengths. However, in the case of a quartz substrate, generally, there is a limited wavelength range in which the substrate has a considerable absorption power and a laser source can be used normally. Given the thermal properties of the metal layer versus quartz, certain processes according to embodiments of the present invention may utilize wavelengths that are highly absorbed by the quartz substrate material, since heat transfer between materials occurs preferentially from quartz to metal layer to be.

상기 논의는 일반적으로, 부분 흡수 포토마스크 막의 경우에도 그러하다. 일반적으로, 막은 보통 금속 성분을 함유하고, 석영은 비교적 낮은 열 확산율을 가지므로, 부분 흡수막을 지닌 포토마스크에 대한 열 유동은 석영에서부터 막으로 우선적으로 발생한다. 그러나, 순수한 금속막과는 달리, 이들 막은 상당히 흡수하지 않는 파장 영역이 있을 수 있다. 이것은 기판의 석영 섹션을 우선적으로 여기시키도록 사용할 수 있는 파장의 범위를 증가시키는 잠재력을 갖고 있다. 부분 흡수막에 대해서는 열 유동에 추가하여, (가령, 산화, 어닐링 등의) 열 유도 물질의 변화를 고려해야 한다. 이들 물질의 상(phase) 및 투과 특성은 그들의 기능면에서 중요하며, 열처리를 통해서 변화시킬 수 있다. 물질의 열적 변화로 인해 필름 성능에 악영향이 생기면, 제거 공정의 최대 온도를 제한하는 것이 필요할 수 있다. 물질의 열적 변화가 유리한 효과를 생성하려면, 펄스 성형 또는 펄스 중첩에 의해 공정 균일성을 제어하는 것이 필요할 수 있다.The above discussion generally applies to the case of a partially absorbing photomask film. In general, the film usually contains a metal component, and quartz has a relatively low thermal diffusivity, so that heat flow to the photomask with the partial absorption film preferentially occurs from quartz to film. However, unlike pure metal films, these films may have wavelength regions that do not absorb significantly. This has the potential to increase the range of wavelengths that can be used to preferentially excite the quartz section of the substrate. For a partially absorbent film, in addition to heat flow, changes in heat inducing materials (e.g., oxidation, annealing, etc.) must be considered. The phase and transmission characteristics of these materials are important in their function and can be changed through heat treatment. If the thermal performance of the material adversely affects film performance, it may be necessary to limit the maximum temperature of the removal process. It may be necessary to control process uniformity by pulse shaping or pulse superimposition in order for the thermal change of the material to produce a beneficial effect.

본 발명에 따른 대표적인 방법의 구체적인 예로는 포토마스크의 표면으로부터 황산 암모늄을 제거하는 것이 있다. 온도 및 다른 지역 관련하여 황산 암모늄은 280℃ 이상의 온도에서 분해될 것으로 예상된다. 전형적인 포토마스크의 최저 열 손상 지점은 전형적으로, 기초 석영 기판의 경우 용융/리플로우 지점(즉, 약 1600℃)이 된다. 따라서, 오염물 제거/세정이 기판 물질에 손상을 주는 레벨 아래의 온도에서 일어날 수 있는 잠재적인 공정이 존재한다.A specific example of an exemplary method according to the present invention is to remove ammonium sulfate from the surface of the photomask. With respect to temperature and other areas, ammonium sulphate is expected to decompose at temperatures above 280 ° C. The lowest thermal damage point of a typical photomask typically becomes the melting / reflow point (i.e., about 1600 ° C) for a base quartz substrate. Thus, there is a potential process in which decontamination / cleaning can occur at a temperature below the level that damages the substrate material.

포토마스크로부터 제거되는 정확한 종에 의해 공정 온도 요건만 전형적으로 결정되는 점을 주목하는 것이 중요하다. 오염물에서 상당한 흡수력을 갖는 것이 유리하지만, 이는 필수 요건이 아니다. 전술한 바와 같이, 물질 흡수 특성들의 잠재적인 차이 때문에, 일반적으로는 기판 물질의 상대적인 흡수를 고려해야 한다. 특히, 석영 기판은 흡수막에 비해 열 유동이 우선적으로 이루어지기 때문에, 공정 파장에서 상당한 흡수력을 갖는 것이 바람직하다.It is important to note that only the process temperature requirements are typically determined by the exact species removed from the photomask. It is advantageous to have considerable absorption capacity in the contaminant, but this is not a requirement. As discussed above, due to the potential differences in the material absorption properties, the relative absorption of the substrate material in general must be considered. Particularly, since the quartz substrate has heat flow preferentially compared to the absorbing film, it is preferable that the quartz substrate has a considerable absorbing power at the process wavelength.

포토마스크용으로 사용하는 석영 기판은 특히, 도 3에 석영 흡수 스펙트럼으로 도시된 바와 같이, 전형적으로는 심 자외선(deep ultraviolet, DUV) 파장 범위에서 높은 투과율을 갖도록 설계된다. 이것은 전형적으로 매우 낮은 불순물 레벨을 갖는 합성적으로 형성된 기판을 사용함으로써 달성된다. 3㎛ 근방 파장의 상대적으로 약한 흡수를 제외하고, 이들 물질은 전형적으로 적외선 영역에서도 높은 투과율을 갖는다. 이들 기판에 대한 주된 흡수는 일반적으로 0.2㎛ 아래의 파장 또는 8㎛를 넘는 파장에서 일어난다. 더 짧은 파장은 특히 바람직한 파장 범위에 있지 않은데, 이들은 보통 공기에 의해 거의 흡수되기 때문이며, 더 높은 광자 에너지를 갖고 좀더 다광자 공정을 생성하는 편이기 때문이다.The quartz substrate used for the photomask is designed to have a high transmittance, typically in the deep ultraviolet (DUV) wavelength range, particularly as shown in the quartz absorption spectrum in FIG. This is typically achieved by using a synthetically formed substrate having a very low impurity level. Except for relatively weak absorption at wavelengths around 3 micrometers, these materials typically have high transmittance in the infrared region as well. The predominant absorption for these substrates generally occurs at wavelengths below 0.2 μm or above 8 μm. The shorter wavelengths are not in the particularly preferred wavelength range, because they are usually absorbed by the air, and have higher photon energies and produce more multiphoton processes.

본 발명의 특정 실시예에 따라서, 8㎛를 넘는 파장, 예를 들어 9㎛ 근방의 석영 흡수를 선택하는 것이 특히 바람직하다. 이것은 전형적으로 높은 환경 흡수없이 석영 기판에서 높은 흡수를 가져온다. 특히, 포토마스크가 금속막 층(가령, 크롬)을 갖는 경우, 이 영역에서 파장이 증가함에 따라 금속막의 반사율이 증가하므로, 상기 파장은 추가적인 이점을 갖는다. 이것은 전형적으로 막에 의해 흡수될 수 있는 광을 감소시키며, 일반적으로는 석영에 대한 열 여기(thermal excitation)의 편향성(bias)을 개선한다. 또한, 이 파장은 석영에 대한 비교적 높은 흡수 계수로 인해, 부분 흡수막 코팅(즉, MoSi)을 갖는 포토마스크에 대해 장점을 제공할 수도 있다. 일반적으로, 석영과 비교하여 높은 석영 흡수 및 부분 흡수체의 높은 열 확산률로 인해, 일정한 플루언스에 도달한 막 재료의 온도는 석영에 대한 온도와 유사해야 한다. 이것은 부분 흡수막이 상기 파장 범위에서 비교적 높은 흡수 계수를 갖는 경우에도 그럴 것으로 예상된다.According to a particular embodiment of the invention, it is particularly preferred to select a quartz absorption at a wavelength in excess of 8 탆, for example around 9 탆. This typically results in high absorption in the quartz substrate without high environmental absorption. In particular, when the photomask has a metal film layer (e.g., chromium), the wavelength has an additional advantage because the reflectance of the metal film increases as the wavelength increases in this region. This typically reduces the light that can be absorbed by the film and generally improves the bias of thermal excitation to quartz. In addition, this wavelength may also provide advantages for photomasks with partial absorbent film coatings (i.e., MoSi), due to the relatively high absorption coefficient for the quartz. In general, due to the high quartz absorption as compared to quartz and the high thermal diffusivity of the partial absorber, the temperature of the membrane material reaching a constant fluence must be similar to the temperature for quartz. This is expected even if the partial absorption film has a relatively high absorption coefficient in the wavelength range.

 본 발명의 특정 실시예에 따라 사용하기 위해 방금 기술한 공정은 전형적으로 포토마스크 표면으로부터 헤이즈를 제거하는데 사용하는 현재의 세정 공정을 대체함으로써, 포토마스크의 사용가능 수명을 증가시킨다. 헤이즈 세정에 사용하는 통상적인 화학적 세정 공정과는 달리, 본 발명의 특정 실시예에 따른 레이저 제거 공정은 일반적으로 흡수체막의 흡수체 두께 및/또는 선폭을 감소시키지 않는다. 재료 손실은 이러한 과정의 결과이므로, 포토마스크를 더 이상 사용할 수 없게 되기 전에 수행할 수 있는 기존의 "세정 공정"의 수에는 제한이 있다. 이는 재료의 손실로 인해 위상 손실이 발생하고 필름을 통한 투과율이 증가하기 때문에, 특히 부분 흡수막이 있는 포토마스크의 경우에 그러하다. 설계에 의해, 부분 흡수막 포토마스크의 성능은 필름의 위상 및 투과율에 크게 좌우된다. 본 발명에 따른 레이저 세정 공정과 함께 무제한 수의 세정 사이클을 사용하는 것이 가능하다.The process just described for use in accordance with certain embodiments of the present invention typically increases the usable life of the photomask by replacing the current cleaning process used to remove haze from the photomask surface. Unlike conventional chemical cleaning processes used for cleaning haze, the laser removal process according to certain embodiments of the present invention generally does not reduce the absorber thickness and / or linewidth of the absorber film. Since material loss is the result of this process, there is a limit to the number of conventional "cleaning processes " that can be performed before the photomask is no longer usable. This is so in the case of a photomask with a partially absorbing film, especially because the loss of material results in a phase loss and increases the transmittance through the film. By design, the performance of the partial absorbing film photomask depends greatly on the phase and transmittance of the film. It is possible to use an unlimited number of cleaning cycles together with the laser cleaning process according to the present invention.

임계 범위 아래의 온도를 사용할 경우 부분 흡수막의 재질 변화를 초래할 수 있는 것으로 판명되었다. 예를 들어, 부분 흡수 MoSi 막은 제 1 온도에서 어닐링되고, 막의 어닐링 영향으로 막을 통해서 투과되는 광의 위상 지연이 감소되거나 투과율의 상당한 손실을 가져오므로, 상기 제 1온도 아래에서 세정 공정을 작동시킬 필요가 있다. 그렇지 않으면, 현재 헤이즈 제거를 위해 사용하는 공칭 습식 "세정 공정"처럼 부분 흡수막 포토마스크의 수명이 줄어들게 된다. 그러나, 본 발명의 공정 온도는 표면에 제공되는 에너지(가령, 제어 펄스 지속시간, 펄스 진폭, CW 에너지 등)를 조절함으로써 미세하게 제어할 수 있고, 그에 따라 필름의 임계 온도 허용 오차를 피할 수 있다.It has been found that using a temperature below the critical range may result in a change in the material of the partial absorbent film. For example, a partially absorbed MoSi film is required to operate the cleaning process below the first temperature, since it is annealed at a first temperature and the phase delay of the light transmitted through the film through the film is affected by the annealing effect, . Otherwise, the lifetime of the partial absorption membrane photomask is reduced, as is the nominal wet "cleaning process" that is currently used for haze removal. However, the process temperature of the present invention can be finely controlled by adjusting the energy provided to the surface (e.g., control pulse duration, pulse amplitude, CW energy, etc.), thereby avoiding the critical temperature tolerance of the film .

그러나, 막의 어닐링 영향으로 막을 통해서 투과되는 광의 위상 지연이 증가되고 투과율의 손실이 최소화되거나 없으면, 어닐링 온도를 위에서 세정 공정을 작동시키는 것이 유리할 수 있다. 표준 습식 "세정 공정"은 포토마스크의 생산에 필수적이며, 사용 전에도 부분 흡수막에 대해 용인되지 않는 낮은 위상 지연을 초래할 수 있다. 또한, 본 발명의 사용에 추가하여, 습식 세정 처리를 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 포토마스크 상에 비-헤이즈 관련 결함이 존재하거나 보이면, 습식 세정 공정이 필요할 수 있다. 본 발명의 세정 공정 동안 부분 흡수막에서 물질 변화가 발생하는 경우, 습식 세정 처리에 의해 상실된 위상 지연을 회복시켜 포토마스크의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 부분 흡수막에 대한 열 변형은 본 발명의 방법을 이용하여, (헤이즈 세정을 필요로 하지 않고) 자체적으로 습식 세정 공정 동안 손실된 상을 회복함으로써, 포토마스크 레티클의 수명을 연장시킬 수 있다.However, it may be advantageous to operate the cleaning process from above the annealing temperature, if the phase delay of the light transmitted through the film due to the annealing effect of the film is increased and loss of transmissivity is minimized or absent. A standard wet "cleaning process" is essential for the production of photomasks and may result in low phase retardation that is not tolerated by the partially absorbent film prior to use. Further, in addition to the use of the present invention, a wet cleaning treatment may be required. For example, if a non-haze related defect is present or visible on the photomask, a wet cleaning process may be required. When a material change occurs in the partial absorption film during the cleaning process of the present invention, it is possible to restore the lost phase delay by the wet cleaning treatment to prolong the lifetime of the photomask. Thermal deformation to the partial absorbent film can also prolong the life of the photomask reticle by using the method of the present invention to recover the lost phase during the wet cleaning process itself (without requiring haze cleaning) .

적극적인 습식 세정 공정을 사용하는 이유 중 하나는 포토마스크로부터 펠리클 프레임의 제거에 의해 접착제 잔류물이 남는 사실 때문이다. 습식 세정 공정은 일반적으로, 접착제 잔류물에 영향을 주어 마스크의 작업 영역에 오염을 초래하는데, 이는 일반적으로 접착제가 집중되기 어렵기 때문이다. 그러나, 본원에 개시된 레이저 세정 공정 동안 일부는 접착제 잔류물로부터 멀리 떨어져 집중되어 영향을 받지 않고 이들을 남겨둘 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 세정 공정 다음에 펠리클 프레임 및 대부분 접착제의 제어된 제거로 인해, (적극적인 또는 그 반대의) 습식 세정 요건 없이, 뒤따르는 펠리클의 부착을 가능케 한다. 이것은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정 공정이 대안적인 접합 방법을 이용하거나 펠리클 교환을 위한 접착제의 노출을 필요로 하지 않는 다중 부품 펠리클의 사용과 결합될 경우에 특히 그러하다.One of the reasons for using an aggressive wet cleaning process is the fact that adhesive residues are left by removal of the pellicle frame from the photomask. Wet scrubbing processes generally affect the adhesive residues and result in contamination of the working area of the mask, since it is generally difficult for the adhesive to concentrate. However, during the laser cleaning process described herein, some may be focused away from the adhesive residues and leave them unaffected. Due to the controlled removal of the pellicle frame and most of the adhesive after the laser cleaning process according to embodiments of the present invention, attachment of the following pellicle is possible without wet cleaning requirements (aggressive or vice versa). This is especially true when the laser cleaning process according to one embodiment of the present invention is combined with the use of an alternative bonding method or the use of a multi-part pellicle that does not require exposure of the adhesive for pellicle exchange.

본 발명의 특정 실시예에 따른 방법은 포토마스크의 헤이즈 세정에 적용할 수 있으며, 펠리클을 제거할 필요는 없다. 이들 레이저 세정 방법은 전형적으로, 펠리클(8), 펠리클 프레임(9) 및 기판 펠리클 접착제(10)를 보이는 도 4에 나타낸 펠리클막의 특성에 영향을 주지 않으면서 펠리클막 재료를 통해서 수행된다.The method according to certain embodiments of the present invention is applicable to haze cleaning of photomasks, and there is no need to remove the pellicle. These laser cleaning methods are typically performed through the pellicle film material without affecting the properties of the pellicle film shown in FIG. 4, which shows the pellicle 8, the pellicle frame 9, and the substrate pellicle adhesive 10.

이 경우에는, 공정 파장에서 펠리클막(8)의 흡수 및 기판(4) 표면에서 에너지 밀도(플루언스)를 전형적으로 고려한다. 기판(4) 및 기판막 코팅(7)과 마찬가지로, 세정 공정은 일반적으로 손상 임계치를 넘는 펠리클막의 온도 상승을 초래하지 않는다. 그러나, 펠리클막에 따라서는, 석영 기판에 대해 9㎛ 근방의 흡수 피크 부근에서 펠리클막에 상당한 흡수가 있을 수 있다. 하지만, 펠리클막은 기판 표면 상부에 위치되므로, 중요한 펠리클막 흡수 영역에서 작동하는 것이 여전히 가능하다.In this case, absorption of the pellicle film 8 at the process wavelength and energy density (fluence) at the surface of the substrate 4 are typically considered. Like the substrate 4 and the substrate coating 7, the cleaning process generally does not result in a temperature rise of the pellicle film above the damage threshold. However, depending on the pellicle film, there may be substantial absorption of the pellicle film in the vicinity of the absorption peak near 9 mu m with respect to the quartz substrate. However, since the pellicle membrane is located above the substrate surface, it is still possible to operate in an important pellicle membrane absorption region.

도 5a는 오염물질 미립자(3)를 제거하기 위해 펠리클막을 통해서 기판(4)의 표면 위에 배치된 기판막 코팅(7) 상에 수렴 빔(12)을 생성하는 집속 렌즈(11)를 통해서 여기 에너지(2)를 집속시키는 것을 나타낸다. 파장 및 수렴 특성은 다양한 높이에서의 집속을 허용하며, 펠리클막(8)에서 상대적인 온도 상승을 줄일 수 있다. 임의 물질의 온도 상승은 표면에 인가된 플루언스에 비례한다;5A is a schematic view showing the excitation energy through a focusing lens 11 which produces a converging beam 12 on a substrate film coating 7 disposed on the surface of a substrate 4 through a pellicle film to remove contaminant particles 3. [ (2). Wavelength and convergence properties allow focusing at various heights and can reduce the relative temperature rise in the pellicle membrane (8). The temperature rise of any material is proportional to the fluence applied to the surface;

ΔT ~ F 수학식 1ΔT to F Equation 1

여기서 ΔT는 물질 내에서의 온도 변화이고, F는 흡수된 레이저 플루언스이다.Where DELTA T is the temperature change in the material and F is the absorbed laser fluence.

일정한 강도 또는 빔 펄스 에너지의 경우, 플루언스는 빔 스폿 반경의 제곱에 반비례한다.For constant intensity or beam pulse energy, fluence is inversely proportional to the square of the beam spot radius.

F ~ E/r2 수학식 2F to E / r 2 Equation 2

여기서 F는 플루언스이고, E는 에너지이고, r은 기판 표면 상에서 빔의 반경이다.Where F is fluence, E is energy, and r is the radius of the beam on the substrate surface.

도 5b는 펠리클 상의 스폿 빔 크기를 나타낸다. 마스크 표면(4)(마스크 빔(13)) 상의 빔 반경에 대한 펠리클(펠리클 빔(14))에서의 빔 반경의 비는 전형적으로, 펠리클을 통해 빔을 집속함으로써 증가된다. 그러므로, 포토마스크 기판 표면과 비교하여 펠리클막 상의 상대 플루언스를 줄일 수 있다. 도 5c는 펠리클(9)의 입구 지점(펠리클 빔(14))에서 비-수렴 에너지 대 마스크 빔(13) 지점에서 표면(4)에서의 수렴을 나타내는 측면도이다.Figure 5b shows the spot beam size on the pellicle. The ratio of the beam radius at the pellicle (pellicle beam 14) to the beam radius on the mask surface 4 (mask beam 13) is typically increased by focusing the beam through the pellicle. Therefore, the relative fluence on the pellicle film can be reduced as compared with the photomask substrate surface. 5c is a side view showing convergence at surface 4 at the point of non-converging energy versus mask beam 13 at the entry point (pellicle beam 14) of the pellicle 9. FIG.

파장 고려사항에 추가하여, 시스템에서 큰 온도 상승(가령, 긴 펄스 길이 또는 높은 반복률)을 가져오는 공정을 이용하는 것은, 펠리클막의 손상 임계치에 의해 제한될 수 있다. 이것은 전형적으로 많은 포토마스크 헤이즈 성분에 대한 공정 온도 요건 아래이다.In addition to wavelength considerations, using a process that results in a large temperature rise (e.g., a long pulse length or a high repetition rate) in the system can be limited by the damage threshold of the pellicle film. This is typically below process temperature requirements for many photomask haze components.

펄스 성형Pulse shaping

레이저의 펄스 폭, 경시적 펄스 형상 및 공간 분포를 이용하여 본 발명의 특정 실시예에 따른 세정 공정을 개선하거나, 처리를 위한 안전한 작동 범위를 증가시킬 수 있다. 더 짧은 펄스 폭을 이용하여 시스템(기판 및 오염물)에 대한 전체적인 열 유입을 최소화할 수 있다. 더 긴 펄스 폭을 이용하여 연장된 기간 동안 공정 온도를 유지함으로써, 열 제거 공정의 완성도를 개선할 수 있다. 경시적 펄스 형태를 이용하여 오염물 종 내에서 온도 상승을 제어할 수 있다. 긴 온도 상승을 이용하여 2차 결과(가령, 분해)가 뒤 따르는 초기 결과(가령, 용융)를 가져올 수 있다. 상승 시간이 짧을수록, 일부 경우에, 분해 공정을 제한하면서 오염물질의 기화를 향상시킬 수 있다. 또한, 짧은 및 긴 경시적 펄스 형태의 조합을 이용하여 제거 공정을 최적화할 수도 있다. 또한, 다중 펄스를 이용하여 완전한 세정을 위해 바람직한 빔 에너지를 낮춤으로써, 기판 손상의 위험을 더욱 감소시킬 수 있다.The pulse width of the laser, the pulse shape over time, and the spatial distribution can be used to improve the cleaning process according to certain embodiments of the present invention, or to increase the safe operating range for the process. A shorter pulse width can be used to minimize the overall heat input to the system (substrate and contaminants). By maintaining the process temperature for an extended period of time using a longer pulse width, the completeness of the heat removal process can be improved. The temperature rise in the contaminant species can be controlled using an aged pulse shape. Using a long temperature rise can lead to an initial result (e.g., melting) followed by a secondary result (e.g., decomposition). The shorter the rise time, in some cases, the vaporization of contaminants can be improved while limiting the cracking process. Also, a combination of short and long aged pulse shapes may be used to optimize the removal process. In addition, by using multiple pulses to lower the desired beam energy for complete cleaning, the risk of substrate damage can be further reduced.

레이저 빔의 공간 분포를 이용하여 공정 윈도우를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 도 6a는 기판(16)에서 온도 구배를 초래할 수 있는 전형적인 가우스 공간 분포(15)를 나타내는 한편, 도 6b는 기판(4) 내에서 보다 균일한 온도 상승을 허용하는 플랫 탑 또는 탑 햇 공간 분포(17)를 나타낸다. 공간 분포를 이용하여 공정 윈도우를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 플랫 탑 또는 탑 햇 공간 분포를 가짐으로써, 빔 스폿 내에서 균일한 온도 상승을 가능케 하는 반면, 가우시안 분포는 전형적으로 빔 스폿 내에 온도 구배를 초래한다. 기판 손상의 위험을 피하기 위해, 빔의 최대 에너지는 전형적으로 가우시안 분포의 피크에 의해 제한된다. 전술한 바와 같이, 기판 상에 1종 이상의 물질이 존재하는 경우, 더 긴 펄스 폭을 이용하여 기판 물질들 간에 열 평형을 가능케 할 수 있다.The spatial distribution of the laser beam can be used to increase the process window. For example, FIG. 6A shows a typical Gaussian spatial distribution 15 that can result in a temperature gradient in the substrate 16, while FIG. 6B shows a flat top or top Represents the spatial distribution (17). The spatial distribution can be used to increase the process window. For example, by having a flat top or top hat spatial distribution, a uniform temperature rise in the beam spot is possible, while a Gaussian distribution typically results in a temperature gradient in the beam spot. In order to avoid the risk of substrate damage, the maximum energy of the beam is typically limited by the peak of the Gaussian distribution. As discussed above, if more than one material is present on the substrate, a longer pulse width may be used to enable thermal equilibrium between the substrate materials.

열 관리Thermal management

본 발명의 특정 실시예는 열 기반 공정을 포함하므로, 시스템의 전체 온도를 관리하여 열적으로 민감하거나 쉽게 오염되는 물질에 대한 손상을 피하는 것이 종종 바람직하다. 이것은 특히, 펠리클을 제거하지 않고 포토마스크 헤이즈를 세정하는 경우에 그러하다. 펠리클막은 전형적으로 낮은 열 손상 임계치를 갖는다. 따라서, 펠리클 물질로 전달되고/되거나 이를 손상시킬 수 있는 전체 시스템 온도의 축적을 피하는 것이 종종 유용하다. 여기에는 펠리클 프레임 및, 마스크 표면과 펠리클막 간의 폐쇄된 환경이 포함된다.Since certain embodiments of the present invention include a thermal-based process, it is often desirable to manage the overall temperature of the system to avoid damage to thermally sensitive or easily contaminated materials. This is particularly the case when the photomask haze is cleaned without removing the pellicle. Pellicle membranes typically have low thermal damage thresholds. Thus, it is often useful to avoid accumulation of the overall system temperature which can be transmitted to and / or damaged by the pellicle material. This includes the pellicle frame and the enclosed environment between the mask surface and the pellicle membrane.

시스템의 온도 관리는 몇 가지 방법에 의해 달성할 수 있다. 다음의 예는 샘플 냉각의 몇 가지 대표적인 방법을 나타내는 것이며, 다른 방법도 존재할 수 있음을 이해해야 한다. 시스템의 온도를 관리하는 한 가지 방법으로는 접촉 냉각을 이용하는 것이 있다. 포토마스크는 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 마스크의 전방면 상에서 발생한 열을 마스크의 후방으로 끌어 내는 히트 싱크로서 역할을 하는 판(17)과 접촉하여 놓일 수 있으며, 열교환 파이프(18, 19)를 포함한다. 이것은 마스크 표면, 펠리클막, 및 펠리클 프레임과 마스크 표면 간의 접착제 상부 환경으로의 열 전달을 감소시킨다. 냉각은 마스크 및/또는 펠리클 상으로 물 또는 다른 냉각 유체나 기체를 유동시키는 것과, 마스크 및/또는 펠리클의 일부 또는 전체를 열전 냉각하거나 레이저 유도 냉각하는 것을 포함하여, 다양한 방식으로 달성할 수 있다.Temperature management of the system can be achieved by several methods. The following examples illustrate some representative methods of sample cooling, and it should be understood that other methods may also be present. One way to manage the temperature of the system is to use contact cooling. The photomask can be placed in contact with the plate 17 serving as a heat sink for drawing heat generated on the front face of the mask to the rear of the mask, for example, as shown in Fig. 7, and the heat exchange pipe 18 , 19). This reduces heat transfer to the mask surface, the pellicle film, and the adhesive top environment between the pellicle frame and the mask surface. Cooling can be accomplished in a variety of ways, including flowing water or other cooling fluids or gases onto the mask and / or pellicle, and thermo-cooling or laser-induced cooling of some or all of the mask and / or pellicle.

온도를 제어하는 또 다른 가능한 방법으로는 강제 대류 냉각을 이용하는 것이 있다. 여과 및/또는 냉각된 기체 또는 액체 유동이 전형적으로 마스크의 일부분, 펠리클막, 프레임 및/또는 접착제 영역 상으로 보내져, 도 8에 도시된 이들 물질의 열 축적을 직접 감소시킨다. 냉각제의 상부 유동(22), 측면 유동(23) 또는 하부 유동(24)을 이용하여 온도를 제어할 수 있다. 이것은 전형적으로 펠리클막의 손상 위험을 줄일뿐만 아니라, 전형적으로 펠리클 프레임 및 펠리클막 접착제로부터 오염 가스 배출을 유발할 위험을 줄인다. 시스템 열 축적의 하드웨어 제어에 추가하여, 증가된 공정 시간을 허용함으로써 열 축적을 감소시킬 수 있다. 시스템에 더 느린 펄스 속도를 인가하거나 일련의 펄스 인가 사이에 지연을 허용할 경우, 전체 시스템의 온도가 임계 레벨을 넘어 상승하지 않고도 주입된 열을 제거할 수 있게 한다.Another possible way to control temperature is to use forced convection cooling. Filtered and / or cooled gas or liquid flows are typically directed onto a portion of the mask, pellicle membrane, frame and / or adhesive region to directly reduce the heat buildup of these materials shown in FIG. The temperature can be controlled using the top flow 22, side flow 23, or bottom flow 24 of the coolant. This not only reduces the risk of damage to the pellicle membrane, but also typically reduces the risk of causing pollutant emissions from the pellicle frame and pellicle membrane adhesives. In addition to the hardware control of system thermal accumulation, heat accumulation can be reduced by allowing increased process times. Allowing the system to apply a slower pulse rate or allowing a delay between a series of pulses allows the temperature of the entire system to eliminate injected heat without rising beyond the threshold level.

또한, 펄스 대 펄스 열 축적은 유리하게 제어할 수 있으며, 오염물, 기판 및/또는 인접 물질의 열 특성에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 단위 시간당 표면에 닿는 레이저 펄스의 수를 감소시킴으로써, 펄스 대 펄스 열 축적을 제어할 수 있다. 이 온도 축적은 레이저 인접 펄스들 간의 거리를 증가시킴으로써 제어할 수도 있다. 재료(가령, 펠리클막 재료)가 펄스 대 펄스 열 축적에 특히 민감한 인접 펄스들 간에 큰 횡 변위를 갖는 것이 특히 바람직할 수 있다. 이 경우, 상기 공정은 전형적으로, 타깃 표면의 완전한 세정을 얻기 위해 다중 시간에 거의 동일한 위치에서 레이저 빔을 위치결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 일련의 레이저 펄스(13)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 비교적 큰 횡 분리에 의해 표면(4)에 노출된다. 동일한 영역에 걸친 제 2패스는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제 1스폿 세트에 대해 약간 시프트되는 추가적인 일련의 레이저 펄스(13)를 배치시킨다. 이 공정은 도 9b에 도시된 바와 같이, 전체 영역이 레이저 펄스(13)에 노출될 때까지 계속된다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 제 2 방향으로의 오버랩을 이용하여, 도 9d에 도시된 기판 표면(4)을 완전히 노출시킬 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 특히 완전한 제거를 위해 세정 공정에 다수의 펄스가 포함되는 것이 바람직한 경우, 이 전체 공정을 반복하거나, 패스들 간의 오버랩을 증가시킨다. 도시된 바와 같이 표면에 대한 빔의 위치 변경은 빔을 이동시키고/시키거나 기판을 이동시킴으로써 달성할 수 있다. 또한, 마스크에 걸쳐서 보다 체계적으로 분포된 방식으로 펄스를 인가할 경우, 도 9e에 도시된 바와 같이, 마스크 상의 열 축적 가능성을 더욱 감소시킬 수 있다.In addition, the pulse-to-pulse heat accumulation can be advantageously controlled and can vary depending on the thermal properties of the contaminants, substrate and / or adjacent materials. Generally, pulse-to-pulse heat accumulation can be controlled by reducing the number of laser pulses touching the surface per unit time. This temperature accumulation may be controlled by increasing the distance between the laser adjacent pulses. It may be particularly desirable for the material (e.g., pellicle film material) to have a large transverse displacement between adjacent pulses particularly sensitive to pulse-to-pulse heat accumulation. In this case, the process typically includes positioning the laser beam at approximately the same position in multiple times to obtain complete cleaning of the target surface. For example, a first series of laser pulses 13 is exposed to the surface 4 by a relatively large lateral separation, as shown in Fig. 9a. The second pass over the same area places an additional series of laser pulses 13 that are slightly shifted relative to the first spot set, as shown in Figure 9b. This process continues until the entire area is exposed to the laser pulse 13, as shown in Fig. 9B. According to certain embodiments of the present invention, overlap in the second direction may be used to fully expose the substrate surface 4 shown in Figure 9D. According to certain embodiments of the present invention, this process is repeated, or the overlap between passes is increased, particularly if it is desired that multiple pulses are included in the cleaning process, especially for complete removal. Changing the position of the beam relative to the surface as shown can be accomplished by moving the beam and / or moving the substrate. In addition, when pulses are applied in a more systematically distributed manner across the mask, the possibility of heat accumulation on the mask can be further reduced, as shown in Figure 9E.

잔류물 제어Residue control

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 레이저 세정 방법은 오염물의 분해 생성물에 따라 포토마스크 표면 상에 잔류 물질을 생성할 수 있다. 잔류물이 더 이상 기판 물질의 사용에 영향을 주지 않더라도(즉, 기판이 효과적으로 세정되어도), 여전히 잔류물의 위치 또는 농도를 제어해야 하는 이유가 있을 수 있다. 예를 들어, 지향성 기류나 수류를 인가하거나, 세정될 기판 상에 감소된 압력을 생성하는 등의 잔류물 형성을 제어하기 위한 전통적인 방법을 본 발명의 특정 실시예에 따라 이용할 수 있다. 그러나, 예를 들어 펠리클화된 포토마스크 등의 폐쇄 시스템의 경우, 전형적으로는 이러한 환경 제어를 이용하는 것이 바람직하지 않다. 이와 같이, 잔류 물질의 위치를 제어하기 위한 대안적인 방법을 본 발명의 특정 실시예에 따른 폐쇄 시스템에서 이용한다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 레이저 펄스의 패턴이 제어된다. 예를 들어, 도 10은 레이저 펄스(13)의 패턴이 기판(4) 표면의 중심에서 시작하여 직경이 증가하는 원형 또는 치수가 증가하는 정사각형 패턴(25, 26)으로 유도되는 실시예를 나타내며, 잔류 물질은 도 10에 도시된 바와 같이, 기판의 가장자리를 향해 바람직하게 이동하게 된다. 잔류물을 제어하는 본 발명의 특정 실시예에 따른 또 다른 방법으로는 중력을 이용하는 것이 있다. 표면을 아래로 향한 상태에서 포토마스크를 배치하는 것은, 도 11a에, 또는 도 11b에 도시된 바와 같이 기울어진 위치(28)로 도시되어 있으며, 이는 각각, 펠리클막, 또는 포토마스크의 측면에 잔류물을 우선적으로 증착할 수 있게 한다. 본 발명의 특정 실시예와 함께 또 다른 방법에서, 레티클이 회전(즉, 선회)되어 잔류 물질을 마스크 중심으로부터 멀리, 및/또는 레티클 상의 비활성 영역으로 이동시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 특정 실시예에 따라 포토마스크의 영역, 펠리클, 또는 펠리클 프레임의 온도를 감소시킬 경우, 이들 표면에 잔류물을 바람직하게 증착시키는데, 이는 도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 물질이 기상으로부터 액체 또는 고체로의 전환을 통해 생성되는 편이기 때문이다. 예를 들어, 이들 냉각 방법은 제한되지 않으나, 물, 다른 유체 또는 기체의 유동, 열-전기 냉각, 또는 바람직한 증착 영역 내부 및/또는 주변에서의 레이저 유도 냉각을 포함할 수 있다.According to certain embodiments of the present invention, a laser cleaning method can produce a residue material on the photomask surface in accordance with the decomposition products of the contaminants. There may be a reason to still need to control the position or concentration of the residue even though the residue no longer affects the use of the substrate material (i.e., even if the substrate is effectively cleaned). Conventional methods for controlling the formation of residues, such as, for example, applying a directional airflow or stream, or creating a reduced pressure on a substrate to be cleaned, may be used in accordance with certain embodiments of the present invention. However, for closed systems such as, for example, pellicleized photomasks, it is typically not desirable to use such environmental controls. As such, an alternative method for controlling the location of the residue material is used in a closed system according to certain embodiments of the present invention. For example, according to a particular embodiment of the invention, the pattern of laser pulses is controlled. 10 shows an embodiment in which the pattern of laser pulses 13 is directed to a circular or increasing square pattern 25, 26 whose diameter starts increasing from the center of the surface of the substrate 4, The residual material is preferably moved toward the edge of the substrate, as shown in Fig. Another method in accordance with certain embodiments of the present invention for controlling residues is to use gravity. The placement of the photomask with the surface facing downward is shown in an inclined position 28 as shown in Figure 11a or Figure 11b, each of which remains on the side of the pellicle film, or photomask, Water can be deposited preferentially. In another method in conjunction with certain embodiments of the present invention, the reticle can be rotated (i.e., turned) to move the residual material away from the mask center and / or into the inactive area on the reticle. Also, in accordance with certain embodiments of the present invention, when reducing the temperature of a region, pellicle, or pellicle frame of a photomask, residues are preferably deposited on these surfaces, as shown in Figure 8, This is because it is generated through the transition from the gas phase to the liquid or solid. For example, these cooling methods include, but are not limited to, flow of water, other fluids or gases, thermal-electric cooling, or laser induced cooling in and / or around the desired deposition area.

헤이즈 성장의 완화 및 개질Mitigation and modification of haze growth

표면 준비 또는 환경 제어 기술과 함께 본 발명을 이용함으로써 레티클의 수명을 연장시킬 수 있다. 이들 기술 중 일부는 펠리클 장착 전에 처리를 필요로 하는 한편, 다른 기술은 후-펠리칼화(post-pellicalization)로 수행할 수 있다. 예를 들어, 펠릿화 전에 본 발명과 함께 표면 처리 방법은 세정 공정 간의 시간을 증가시킬 수 있다. 이것은 추가적인 세정(가령, 습식 세정) 전에 가능한 본 발명의 방법에 의한 세정의 횟수에 제한이 있는 경우에 중요할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서는 모결정(seed crystal) 또는 다른 핵형성 물질을 레티클의 비활성 영역에서 펠리클 아래에 배치한다. 이들 모결정은 헤이즈에 대한 바람직한 성장 부위로서 역할을 할 수 있다. 이것은 포토마스크의 활성 영역에서 이용가능한 잔류물 및 전구체 물질의 농도를 효과적으로 감소시키고 이들 영역에서 성장률을 감소시킬 수 있다. 이 방법의 또 다른 실시예는, 본 발명의 세정 공정에 의해 유리된 잔류물 및 전구체 물질과 반응하고/하거나 중화시키는 물질로 마스크의 표면을 코팅하는 것이다. 또한, 이것은 이용가능한 반응 종을 제한함으로써, 마스크 상의 활성 영역에서 헤이즈 성장률을 감소시킬 수도 있다.By using the present invention in conjunction with surface preparation or environmental control techniques, the reticle life can be extended. Some of these techniques require treatment prior to pellicle mounting, while other techniques can be performed with post-pellicariization. For example, the surface treatment method with the present invention before pelletization can increase the time between the cleaning processes. This may be important when there is a limit on the number of rinses possible by the inventive method prior to further rinsing (e.g., wet rinsing). In one embodiment of the method according to the present invention, a seed crystal or other nucleation material is placed under the pellicle in the inactive region of the reticle. These parent crystals can serve as desirable growth sites for haze. This can effectively reduce the concentration of the residue and precursor material available in the active area of the photomask and reduce the growth rate in these areas. Another embodiment of this method is to coat the surface of the mask with a substance that reacts with and / or neutralizes the residue and precursor material liberated by the cleaning process of the present invention. This may also reduce the haze growth rate in the active region on the mask by limiting the available reactive species.

또한, 본 발명과 조합하여 후-펠리클 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 펠리클의 내부 및 외부 모두에서의 환경 제어 또는 조작을 본 발명의 세정 공정과 조합하여 이용할 수 있다. 일 실시예는 세정 처리 후에 펠리클 하의 환경을 비-반응성 가스로 교환하는 단계를 포함한다. 이것은 펠리클 프레임 상의 여과된 벤트를 통한 가스 교환에 의한 펠리클의 제거 없이 수행할 수 있다. 본 발명과 함께 펠리클 외부에 비활성 환경을 유지하여 헤이즈 재-성장 또는 개질을 완화시키는 것이 추가로 유리할 수 있다. 이들 조합 공정은 본 발명의 방법에 의해 세정 처리 간의 시간을 연장시킬 수 있으며, 제한된 횟수의 세정 공정을 이용하는 경우에 중요할 수 있다.In addition, post-pellicle techniques can be used in combination with the present invention. For example, environmental control or manipulation both inside and outside the pellicle can be used in combination with the cleaning process of the present invention. One embodiment includes the step of exchanging the environment under the pellicle with a non-reactive gas after the cleaning process. This can be done without removing the pellicle by gas exchange through a filtered vent on the pellicle frame. It may be further advantageous to maintain an inert environment outside the pellicle in conjunction with the present invention to mitigate haze re-growth or modification. These combined processes can extend the time between cleaning processes by the method of the present invention and can be important when using a limited number of cleaning processes.

본 발명의 추가적인 후-펠리클, 및 환경 제어 실시예는 펠리클 하에서의 환경을 비우고, 헤이즈 잔류물 및/또는 전구체와 반응하거나 중성화시키는 물질을 환경에 도입하거나 그와 교환하게 된다. 이 공정은 세정 공정 전에, 도중 또는 후에 수행할 수 있다. 모든 경우에, 세정 공정 동안 유리된 헤이즈 잔류물 및/또는 전구체 종은 도입된/교환된 물질과 반응하여 비-헤이즈 형성 종을 생성하게 된다.Additional post-pellicles, and environmental control embodiments of the present invention, will introduce or exchange with the environment a material that empties the environment under the pellicle and reacts or neutralizes haze residues and / or precursors. This process can be performed before, during, or after the cleaning process. In all cases, the haze residues and / or precursor species liberated during the cleaning process will react with the introduced / exchanged material to produce non-haze forming species.

본 발명과 함께 추가적인 후-펠리클화 기술을 이용하여 헤이즈 재성장 또는 개질을 완화시킬 수 있다. 이들 기술은 본 발명의 열 효과를 이용하여 표면 계측 및/또는 기판 조성을 변경함으로써 헤이즈 성장 및 개질을 억제하게 된다. 예를 들어, 석영 리플로우 온도에서, 또는 그 부근에서 작동하면 석영 기판의 물질 상태 또는 형태에 변화를 가져올 수 있다. 이것은 활성 영역을 감소시키거나 제거할 수 있어 결정질 헤이즈 성장의 핵형성을 유발하고, 그로 인해 헤이즈 성장 또는 개질의 속도를 감소시키는 것으로 여겨진다. 대안적인 실시예는 표면 준비 또는 환경 제어 방법을 본 발명에 따른 방법의 열 영향의 조합과 결합하여 활성화/핵 형성 부위를 변형 또는 제거할 수 있다. 전구체 물질은 열처리에 의해 활성화될 수 있거나, 열 여기 하에 표면과 반응하여 헤이즈 성장 및 개질을 감소시킬 수 있다.Additional post-pellicleization techniques may be used in conjunction with the present invention to mitigate haze regrowth or modification. These techniques utilize the thermal effects of the present invention to inhibit haze growth and modification by altering the surface metrology and / or substrate composition. For example, operating at or near quartz reflow temperature can lead to changes in the material state or morphology of the quartz substrate. It is believed that this can reduce or eliminate the active area, causing nucleation of crystalline haze growth, thereby reducing the rate of haze growth or modification. Alternative embodiments can combine the surface preparation or environmental control method with a combination of thermal effects of the method according to the present invention to modify or remove the activation / nucleation sites. The precursor material can be activated by heat treatment or react with the surface under thermal excitation to reduce haze growth and modification.

계측Instrumentation

계측과 조합하여 본 발명의 특정 실시예에 따른 방법을 이용하여 임계 공정 파라미터를 모니터링하고 및/또는 세정 공정의 진행 또는 완료를 평가할 수도 있다. 예를 들어, 세정 공정과 조합하여 국부적으로 생성된 기판 물질의 온도 측정을 이용할 수 있다. 온도 관련 손상의 위험을 확인하기 위해, 세정 공정을 적용하기 전에 온도 측정을 평가할 수 있다. 또한, 세정 공정 동안 이들 온도를 모니터링하여 공정 제어를 확인하고/하거나 물질 손상의 위험을 줄일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기판 및/또는 흡수체막의 온도는 공정 동안 모니터링되며, 너무 많은 온도의 축적이 검출되면, 인가된 에너지의 제어를 피드백하여 원하는 공정을 유지하거나 세정 공정을 끄는 능력을 갖고 있다. 도 12에는 기존의 온도를 모니터링하는 다중 방법이 도시되어 있으며, 가령 열전대(30) 등의 접촉, 및 가령 비-접촉 적외선 카메라(29) 등의 비접촉 기술을 포함한다.In combination with instrumentation, the method according to certain embodiments of the present invention may be used to monitor critical process parameters and / or assess the progress or completion of the cleaning process. For example, a temperature measurement of a locally generated substrate material in combination with a cleaning process may be utilized. To determine the risk of temperature-related damage, the temperature measurement can be evaluated before applying the cleaning process. In addition, these temperatures can be monitored during the cleaning process to confirm process control and / or reduce the risk of material damage. For example, in accordance with certain embodiments of the present invention, the temperature of the substrate and / or absorber film is monitored during the process, and when accumulation of too much temperature is detected, the control of the applied energy is fed back to maintain the desired process, The ability to turn off. 12, multiple methods of monitoring existing temperatures are shown and include, for example, contact of a thermocouple 30 and the like, and contactless techniques such as non-contact infrared camera 29, for example.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 계측을 이용하여 제거 공정 전, 도중 및/또는 후에 물질의 특성을 위해 오염물을 분석할 수도 있다. 세정 공정을 실행하기 전의 오염물질 식별을 통해 이상적인 처리 파라미터를 설정할 수 있다. 이것은 최소 공정 온도를 사용할 수 있게 함으로써, 기판 손상의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 공정 동안 오염물의 모니터링을 이용하여 세정 공정이 진행됨에 따라 측정 신호의 강도를 기반으로 세정 공정의 완료를 평가할 수 있다. 또한, 공정 동안 다른 물질에 대한 모니터링을 이용하여 공정이 상이한 오염물을 생성하고/하거나 기판 물질에 바람직하지 않은 변화를 유발하는 경우, 신호를 보낼 수 있다. 이 정보를 이용하여 공정을 제어하고/하거나 기판 손상 및/또는 불량한 세정 결과의 위험을 줄일 수 있다.According to certain embodiments of the present invention, as shown in Figure 13, the instrumentation may be used to analyze contaminants for the properties of the material before, during, and / or after the removal process. Ideal processing parameters can be set through the identification of contaminants prior to performing the cleaning process. This makes it possible to use the minimum process temperature, thereby reducing the risk of substrate damage. Monitoring of contaminants during the process can also be used to assess the completion of the cleaning process based on the strength of the measurement signal as the cleaning process proceeds. Also, monitoring for other materials during the process can be used to signal when the process produces different contaminants and / or causes undesirable changes in the substrate material. This information can be used to control the process and / or reduce the risk of substrate damage and / or poor cleaning results.

표면 상에 있는 입자의 화학적 또는 원소 조성을 결정하기 위해 이용가능한 여러 방법이 있다. 제한되지 않으나, 상기 방법은 분광법, 질량 분석법, 전기화학적 분석, 열 분석, 분리, 하이브리드 기술(하나 이상의 기술을 포함함), 현미경법을 포함한다. 본원에서 논의하는 장치의 일 실시예에서는, 분광법, 질량 분석법 또는 이 둘의 하이브리드가 이용된다. 본원의 계측 기술에 대해 언급하는 경우, 이들 기술의 다양한 서브세트를 광범위하게 포함하는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 분광학 방법에 포함되는 기술로는 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR), 적외선 분광법, 라만 분광법, 레이저 유도 파단 분광법, 전자 상자성 공명 분광법(Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy, EPR), 핵 자기 공명 분광법(Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR), 오거 전자 분광법, X-선 광전자 분광법, 에너지 분산형 X-선 분광법(Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS 또는 EDX), 전자 에너지 손실 분광법(Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS) 및 형광 분석법이 있다. 기판 상에 있는 입자의 화학적 조성을 식별하기 위해 포토리소그래피에서 일반적으로 이용하는 기술로는 EDX, 전파시간 2차 이온 질량 분석법(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, TOF-SIMS), 라만 분광법, FTIR 및 액체 크로마토그래피-질량 분석법(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS)이 있다.There are several methods available to determine the chemical or elemental composition of the particles on the surface. Such methods include, but are not limited to, spectroscopy, mass spectrometry, electrochemical analysis, thermal analysis, separation, hybrid techniques (including one or more techniques), and microscopy. In one embodiment of the apparatus discussed herein, spectroscopy, mass spectrometry, or a hybrid of the two is used. When reference is made herein to metrology techniques, it should be understood that the various subsets of these techniques are broadly included. For example, the techniques included in the spectroscopic method include Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, laser induced fracture spectroscopy, electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) Energy spectroscopy (EDS or EDX), electron energy loss spectroscopy (X-ray photoelectron spectroscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, Loss Spectroscopy, EELS) and fluorescence analysis. In order to identify the chemical composition of the particles on the substrate, EDX, Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS), Raman spectroscopy, FTIR and liquid chromatography Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS).

액체 크로마토그래피는 흡수재를 사용하여 샘플 혼합물을 함유하는 용매로부터 미립자를 분리하는 분리 공정이다. 용매 및 샘플 혼합물은 화합물에 따라 상이한 속도로 흡수재에 걸쳐서 분산된다. 이것은 화합물이 흡수재의 상이한 영역에서 분리되는 것을 가능케 한다. 질량 분석법과 함께 액체 크로마토그래피를 이용하여 분자를 보다 정확하게 식별할 수 있다.Liquid chromatography is a separation process for separating fine particles from a solvent containing a sample mixture using an absorber. The solvent and sample mixture are dispersed across the absorber at different rates depending on the compound. This allows the compound to be separated at different regions of the absorber. Liquid chromatography along with mass spectrometry can be used to more accurately identify molecules.

질량 분석법은 입자를 이온화하고 질량으로 분류하여 질량 및 이온 전하를 기반으로 스펙트럼을 구축함으로써, 정확한 화학적 조성을 결정할 수 있는 화학적 분석 기술이다. 질량 분석 기술은 파괴적이다. 일반적인 기술은 4중극 질량 필터 및 TOF-SIMS를 포함한다.Mass spectrometry is a chemical analytical technique that can determine the exact chemical composition by ionizing particles and classifying them into masses and building spectra based on mass and ionic charge. Mass spectrometry techniques are destructive. Common techniques include quadrupole mass filters and TOF-SIMS.

4중극 질량 필터(Quadrupole Mass Filter, QMF)는 이온 공급원을 사용하여 입자를 이온화한 다음, 이온 가속기를 사용하여 빔 내의 이온을 가속시킨다. 이온 경로는 맥동 전자기파를 발생하는데 사용하는 4 개의 평행 로드에 중심이 맞춰져 있으며, 이를 따라 연장된다. 로드는 180° 위상차가 있는 2세트로서 작동한다. 이것은 이온들이 로드를 따라 축방향으로 이동할 때, 진동하는 방식으로 빔을 따라 이들 이온이 반경방향으로 변위되도록 한다. 이온들은 빔을 따라 축방향으로 가속되지 않는다. 로드의 단부에는 이온의 반경방향 위치를 식별하게 되는 검출기가 있다. 검출기 상에서 이온의 반경방향 위치는 이들이 4중극을 통과할 때 질량 대 전하 비를 기반으로 한다. QMF의 한가지 장점은 다른 질량 분석기와 비교하여 상대적으로 저렴하다는 것이다. 4중극 질량 필터를 사용하는 경우에 몇 가지 단점이 있다. 4중극 질량 필터는 제한된 분해능을 갖고 있어, 피크 대 질량 응답을 조절해야 하며, 이들 필터는 펄스 이온화에 적합하지 않다.A Quadrupole Mass Filter (QMF) ionizes particles using an ion source and then accelerates ions in the beam using an ion accelerator. The ion path is centered on and extends along four parallel rods used to generate pulsating electromagnetic waves. The rods operate as two sets with 180 ° phase difference. This causes radial displacement of these ions along the beam in a vibrating manner as ions move axially along the rod. The ions are not accelerated axially along the beam. At the end of the rod is a detector that identifies the radial position of the ions. The radial position of the ions on the detector is based on the mass to charge ratio as they pass through the quadrupole. One advantage of QMF is that it is relatively inexpensive compared to other mass spectrometers. There are some disadvantages when using a quadrupole mass filter. Quadrupole mass filters have limited resolution and must adjust the peak-to-mass response, and these filters are not suitable for pulse ionization.

전파시간 2차 이온 질량 분석법(TOF-SIMS)은 기판의 표면에 1차 빔 이온을 쏟아 붓는 기술이다. 2차 이온은 검출기에 의해 유리되어 수집된다. 1차 이온 빔으로부터의 충돌 시간 및 2차 이온이 검출되는 시간을 기반으로, 본 화합물의 질량 스펙트럼을 식별할 수 있다. 이것은 현재 10 억분의 1의 해상도로 이용가능한 가장 정밀한 방법이다. 그러나, 여기에는 몇 가지 제한이 있다. TOF-SIMS는 주변 대기로부터의 오염을 피하기 위해 진공상태로 수행해야 한다. 이 방법 역시 파괴적이며, 유리되는 이온은 종종 기판의 상부에 안착되는 입자뿐만 아니라 기판의 모재의 일부분이다. 포토리소그래피 같은 일부 적용의 경우에, 이는 레티클 상의 패턴을 손상시키고 레티클을 쓸모 없게 만든다. 상기 방법은 대부분 정성적이며, 장비의 운영자에 따라 종종 결과가 달라질 수 있다.Propagation Time Secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) is a technique for pouring primary beam ions onto the surface of a substrate. Secondary ions are collected and collected by the detector. Based on the time of impact from the primary ion beam and the time at which the secondary ion is detected, the mass spectrum of the compound can be discerned. This is the most precise method available with a resolution of one billionth of a percent. However, there are some limitations. TOF-SIMS should be performed in a vacuum to avoid contamination from the ambient atmosphere. This method is also destructive, and the liberated ions are often part of the base material of the substrate as well as particles that settle on top of the substrate. In the case of some applications such as photolithography, this damages the pattern on the reticle and makes the reticle useless. The method is largely qualitative, and the results can often vary depending on the operator of the equipment.

라만 분광법은 단색광(하나의 파장)을 이용하여 광자를 분자에 쏟아 붓는다. 입사 광자와 분자 간에 에너지가 교환되어, 나오는 광자의 에너지와 파장에 변화를 가져온다. 이 현상은 산란으로 알려져 있다. 상이한 분자들은 상이하게 광자와 에너지 교환이 이루어지며, 파장 및 분자를 식별하는데 사용하는 스펙트럼에 변화를 가져온다. 최신 및 가장 진보된 라만 기술은 표면 강화 라만 분광법(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)이다. 이 기술은 단일 분자를 검출할 수 있다. 이 기술은 전형적으로 은이나 금 콜로이드 또는 기판을 필요로 한다. 종종 샘플은 다공성 실리콘 웨이퍼 상에 은/금으로 이루어지는 나노구조물로 구성된 플라즈몬 표면으로서 준비된다. 샘플은 고가이며 시간을 소비할 수 있다.Raman spectroscopy uses monochromatic light (one wavelength) to pour photons into molecules. Energy is exchanged between incident photons and molecules, resulting in changes in the energy and wavelength of the emerging photons. This phenomenon is known as scattering. Different molecules have different energy exchange with the photons, resulting in changes in the spectrum and the spectrum used to identify the molecules. The latest and most advanced Raman technology is surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). This technique can detect single molecules. This technique typically requires silver or gold colloids or substrates. Often, the sample is prepared as a plasmon surface composed of nanostructures of silver / gold on a porous silicon wafer. Samples are expensive and can be time consuming.

표준 라만 분광법을 이용할 경우에 많은 장점이 있다. 라만은 고체와 액체에서 사용이 가능하고, 샘플의 준비가 필요치 않으며, 물은 분석을 방해하지 않으면서 파괴적이지 않다. 이 기술은 매우 높은 신뢰도로 화학약품을 식별할 수 있으며, 이 방법에 대한 분석은 매우 빠르다. 라만 분석은 상대적으로 작은 샘플 크기(<1um)에서 이용할 수 있으며, 무기물은 라만에 의해 IR 분광법보다 용이하게 검출된다. 라만의 가장 큰 장점 중 하나는, 표준 대기 조건에서 이러한 유형의 분석을 수행할 수 있는 점이다.There are many advantages when using standard Raman spectroscopy. Raman can be used in solids and liquids, does not require sample preparation, and does not interfere with analysis and is not destructive. This technique can identify chemicals with very high confidence, and analysis of this method is very fast. Raman analysis is available at relatively small sample sizes (<1 um), and minerals are more readily detected by Raman than IR spectroscopy. One of Raman's greatest strengths is its ability to perform this type of analysis under standard atmospheric conditions.

푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법은 화합물이 IR 스펙트럼의 범위에 노출되는 경우, 화학 결합의 진동 반응에 의존하는 기술이다. 기술에 따라서, IR 스펙트럼에 노출되는 동안 방출되거나 흡수되는 적외선 스펙트럼은 고체, 액체 또는 기체에 대해 관찰되며, 화합물을 식별하는데 이용된다. FTIR은 형광 등의 간섭 문제가 거의 없는 점에서 라만에 비해 장점을 갖는다. 그러나, FTIR은 본래 최소 두께, 균일성 및 희석을 필요로 한다.Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy is a technique that relies on the vibration response of chemical bonds when a compound is exposed to a range of IR spectra. Depending on the technique, the infrared spectrum emitted or absorbed during exposure to the IR spectrum is observed for solids, liquids or gases and is used to identify compounds. FTIR has advantages over Raman in that there are few interference problems such as fluorescence. However, FTIR inherently requires minimum thickness, uniformity and dilution.

또한, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 계측을 이용하여 도 13에 도시된 바와 같이, 제거 공정 전, 도중 및/또는 후에 기판(4)의 물질 특성 및/또는 기판 상의 또는 그에 인접한 물질을 분석하거나 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 부분 흡수체막의 물질 특성의 측정을 이용하여 처리 전에 물질의 위상 지연을 계산할 수 있다. 이것은 흡수체막에 적절한 위상 지연을 유도하기 위해 세정을 위한 공정 온도를 결정하는데 이용할 수 있다. 또한, 이 계측을 이용하여 처리 동안 위상을 모니터링하고, 공정에 정보를 피드백하거나, 공정 한계를 벗어난 경우에, 공정을 정지시킬 수도 있다. 기판의 물질 특성 분석을 이용하여 원하는 표면 물질 또는 형태 변화를 유도하기 위한 에너지를 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 펠리클막의 물질 특성을 모니터링하여 펠리클 물질에 악영향이 발생하는 지를 결정할 수 있다. 가공 전에 이 정보를 이용하여 공정 온도를 제한하거나 손상이 발생하면 공정을 정지시킬 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 타원분광기(ellipsometer) 또는 카메라(31)를 이용하여 펠리클막, 흡수체막 및 기판 표면의 물질 응답을 측정할 수 있다. 다음에, 이 데이터를 이용하여 막 두께, 투과율 및 위상을 포함하여 원하는 물질의 특성을 계산할 수 있다.Further, according to a specific embodiment of the present invention, the measurement can be used to analyze the material properties of the substrate 4 and / or materials on or adjacent to the substrate before, during, and / or after the removal process, Or monitoring. For example, a measurement of the material properties of the partial absorber film on the substrate can be used to calculate the phase delay of the material before processing. This can be used to determine the process temperature for cleaning to induce an appropriate phase delay in the absorber film. The instrumentation can also be used to monitor the phase during processing, feed back information to the process, or stop the process if it is outside the process limits. The material characterization of the substrate can be used to accurately determine the energy required to induce a desired surface material or morphological change. In addition, the material properties of the pellicle membrane can be monitored to determine if adverse effects occur in the pellicle material. This information can be used to limit the process temperature prior to machining or to stop the process if damage occurs. For example, one or more ellipsometers or cameras 31 may be used to measure the material response of the pellicle film, absorber film, and substrate surface. This data can then be used to calculate the properties of the desired material, including film thickness, transmittance and phase.

표면 오염물의 존재 및 양을 모니터링하는 대안적인 계측은 본 발명의 특정 실시예에 따른 세정 공정 전에, 도중 및/또는 후에 이용할 수 있다. 예를 들어, 측정된 기판의 영역에 레이저 펄스를 인가할지의 여부를 결정하기 위해, 본 발명의 특정 실시예에 따라 오염물의 존재를 검출하는데 사용하는 계측을 이용할 수 있다. 다음에, 이 정보를 이용하여 전체 기판에 인가되는 펄스의 수를 최소화하여 전체 세정 공정 시간뿐만 아니라 시스템에 인가되는 총 열 에너지를 감소시킬 수 있다.Alternative measurements to monitor the presence and amount of surface contaminants can be used before, during, and / or after the cleaning process according to certain embodiments of the present invention. For example, measurements can be used to detect the presence of contaminants in accordance with a particular embodiment of the present invention to determine whether to apply a laser pulse to a region of the measured substrate. Next, using this information, the number of pulses applied to the entire substrate can be minimized, thereby reducing not only the total cleaning process time but also the total heat energy applied to the system.

오염물 또는 오염 입자의 횡적 크기/치수, 위치, 수, 밀도 및/또는 높이(두께)를 측정하는 계측 역시, 세정 공정과 조합하여 본 발명의 특정 실시예에 따라 이용할 수 있다. 이들 측정을 이용하여, 예를 들어 세정 공정 전 및/또는 후의 측정에 의해 공정의 효율성 및 완료를 검증할 수 있다. 공정 동안, 이러한 측정을 이용하여 공정의 현장 효율을 평가할 수 있다. 예를 들어, 완전한 제거를 위해 다중 레이저 펄스를 사용하는 경우, 잔류 오염물의 검출을 이용하여 제거에 필요한 펄스의 수, 및 추가적인 펄스가 필요한지를 평가할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 계측은 세정 공정이 진행되는 동안 세정되는 영역을 주시하도록 되어 있다. 이것은 전형적으로 레이저에 의해 노출되는 영역을 촬상함으로써 행해지며, 도 14에 도시된 바와 같이, 레이저 전달을 위해 사용한 것과 동일한 광학기기의 사용을 포함할 수 있다. 촬상 렌즈(32)는 부분 반사 미러(29)를 통한 오염물질 미립자(3)의 상세한 감시를 가능케 하여, 모니터링 및 세정을 동시에 허용하다.Measurements measuring transverse size / dimension, location, number, density, and / or height (thickness) of contaminants or contaminants can also be utilized in accordance with certain embodiments of the present invention in combination with a cleaning process. Using these measurements, for example, the efficiency and completion of the process can be verified by measurements before and / or after the cleaning process. During the process, these measurements can be used to evaluate the field efficiency of the process. For example, if multiple laser pulses are used for complete removal, the detection of residual contaminants can be used to evaluate the number of pulses required for removal and the need for additional pulses. In this case, according to a particular embodiment of the invention, the metrology is designed to look at the area to be cleaned during the cleaning process. This is typically done by imaging the area exposed by the laser and may include the use of the same optics as used for laser delivery, as shown in Fig. The imaging lens 32 permits detailed monitoring of the pollutant particles 3 through the partial reflection mirror 29, allowing simultaneous monitoring and cleaning.

입자의 검출 및 입자 치수의 평가를 위한 본 발명의 실시예에 따른 다중 방법이 존재한다. 이들 방법은 예를 들어, 반사 및 투과광의 강도 측정, 촬상, 낮은 각도의 산란광 검출, 간섭계, 주사 전자 빔, 주사 터널링 현미경법, 근시야 현미경법, 원자력 현미경법 등을 포함한다. 본 발명의 특정 실시예에 따라 다중 방법을 조합하여 부가적인 정보를 제공할 수 있다.There are multiple methods according to embodiments of the present invention for the detection of particles and the evaluation of particle dimensions. These methods include, for example, measurement of intensity of reflected and transmitted light, imaging, low angle scattered light detection, interferometer, scanning electron beam, scanning tunneling microscopy, near-field microscopy, atomic force microscopy and the like. Multiple methods may be combined to provide additional information in accordance with certain embodiments of the present invention.

포토마스크의 경우에, 예를 들어, 다중 계측이 본 발명의 특정 실시예에 따른 레이저 세정 공정에 포함될 수 있다. 예를 들어, 포토마스크 상의 특정 오염물(가령, 황산 암모늄)의 존재를 식별하는 것은, 분해 온도 요건을 규정하고, 종종 단지 세정 공정을 수행하기에 충분히 높은 레이저 에너지의 선택을 가능케 한다.In the case of photomasks, for example, multiple measurements can be included in a laser cleaning process according to certain embodiments of the present invention. For example, identifying the presence of certain contaminants (e. G., Ammonium sulphate) on a photomask defines the decomposition temperature requirements and often allows selection of laser energy high enough to perform just the cleaning process.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 투과광 강도가 측정되고, 그 결과는 포토마스크 표면 상의 흡수막에 대해 프로그램된 구조와 비교된다. 다음에, 프로그램된 특징과 검출된 특징 간의 불일치를 이용하여 오염물을 식별한다. 또한, 본 발명의 특정 실시예에 따라 공간 촬상 측정을 이용하여 포토마스크의 인쇄 특성을 평가한다. 이 방법은 전형적으로 오염이 포토마스크의 성능에 주는 영향을 평가하는데 이용한다. 또한, 이 측정을 이용하여, 세정 공정으로 인해 초래되는 흡수체 층에 대한 손상을 현장에서 검출할 수 있다. 이것은 필름의 두께가 포토마스크의 성능과 직접적인 관계를 갖는 부분 흡수막에 특히 적합하다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 산란광 검출과 투과광 검출의 조합은, 포토마스크 및 포토마스크 막의 전형적으로 매끄러운 표면과 다른 불규칙한 표면 지형(topography)을 검출함으로써, 오염물의 식별을 개선한다.According to a particular embodiment of the invention, the transmitted light intensity is measured and the result compared to the structure programmed for the absorptive film on the photomask surface. Next, contaminants are identified using mismatches between the programmed features and the detected features. Further, the printing characteristics of the photomask are evaluated using spatial imaging measurement according to a specific embodiment of the present invention. This method is typically used to assess the impact of contamination on the performance of the photomask. This measurement can also be used to detect in-situ damage to the absorber layer caused by the cleaning process. This is particularly suitable for a partial absorption film in which the thickness of the film has a direct relationship with the performance of the photomask. According to certain embodiments of the present invention, the combination of scattered light detection and transmitted light detection improves the identification of contaminants by detecting typically smooth surfaces and other irregular surface topography of the photomask and photomask film.

또한, 본 발명의 특정 실시예에 따라 계측을 이용하여 세정되는 표면에 인접한 물질의 특성을 모니터링한다. 예를 들어, 포토마스크 상의 펠리클막의 온도를 모니터링하여 펠리클막의 손상 위험을 줄일 수 있다. 펠리클막의 투과 특성을 이용하여 세정 공정 도중이나 후의 영향을 검증할 수도 있다. 또한, 펠리클막 내부의 미립자의 검출은 세정 공정을 수행하기 전에 이루어질 수 있고/있거나, 공정 동안 이들 입자의 손실을 검출하고, 및/또는 바람직하게는 펠리클 및/또는 기판 물질 손상의 위험을 방지하기 위해 공정에 사용되는 에너지를 제한해야 하는지의 여부를 파악하는데 이용할 수 있다.Also, the properties of the material adjacent to the surface being cleaned are monitored using metrology in accordance with certain embodiments of the present invention. For example, the temperature of the pellicle membrane on the photomask can be monitored to reduce the risk of damage to the pellicle membrane. By using the permeability characteristics of the pellicle membrane, it is also possible to verify the effect of the cleaning process during or after the cleaning process. In addition, the detection of particulates within the pellicle membrane can be accomplished prior to performing the cleaning process and / or detecting the loss of these particles during the process, and / or preventing the risk of pellicle and / or substrate material damage Can be used to determine if the energy used in the hazard process should be limited.

본 발명의 하나 이상의 실시예를 실행할 때 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 위에서 논의한 계측의 예는 본 발명의 전부를 포함하는 것은 아니다. 오히려, 이들 예는 단지 본 발명에 따른 일부 방법 내에서 계측을 이용하는 것을 예시한다.As will be appreciated by those skilled in the art in practicing one or more embodiments of the present invention, the examples of metrology discussed above do not include all of the present invention. Rather, these examples merely illustrate the use of metrology within some of the methods according to the present invention.

오염물 식별Identification of contaminants

전술한 바와 같이, 포토마스크 기판은 전형적으로 리소그래피 노광 공정에서 사용하는 방사선에 대해 투명한 베이스 기판, 및 노광 방사선을 부분적으로 또는 완전히 흡수하는 광학 박막으로 이루어진다. 이들 기판의 광학 특성은 그들의 성능에 중요하므로, 최대한 표면에는 화학적 오염이 없어야 한다. 또한, 노광 방사선의 에너지 및 파장으로 인해 이들 표면에 오염이 없도록 하는 것이 중요하다. 이 방사선은 잔류 표면 오염의 악화, 및 일부 경우에는 포토마스크의 성능에 영향을 주는 점진적 결함(헤이즈)의 형성을 유발할 수 있다.As described above, a photomask substrate typically comprises a base substrate that is transparent to radiation used in a lithographic exposure process, and an optical film that partially or completely absorbs exposure radiation. Since the optical properties of these substrates are critical to their performance, the surfaces should be free of chemical contamination as much as possible. It is also important to ensure that these surfaces are free from contamination due to the energy and wavelength of the exposure radiation. This radiation can lead to deterioration of residual surface contamination and, in some cases, to the formation of gradual defects (haze) which affect the performance of the photomask.

표면 오염을 최소화하기 위해 포토마스크 세정 공정에 많은 노력을 기울인다. 그러나, 항상 일정 레벨의 잔류 오염물이 존재하고, 이 레벨은 포토마스크에서 포토마스크까지 다양할 수 있다. 잔류 표면 오염물 이외에도 오염물의 환경적 축적도 있을 수 있다. 웨이퍼 제조에 사용하는 포토마스크의 표면 오염물의 변화는 생산시에 포토마스크의 성능과 수명에 변화를 가져올 수 있다. 그러므로, 표면 오염물의 존재 및 레벨을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 이것의 화학적 조성을 분석할 수 있는 것이 유리하다.Much effort is put into the photomask cleaning process to minimize surface contamination. However, there is always a certain level of residual contamination, which may vary from photomask to photomask. In addition to residual surface contaminants, there may also be environmental accumulation of contaminants. Changes in the surface contaminants of photomasks used in wafer fabrication can change the performance and lifetime of the photomask at the time of production. Therefore, it is advantageous not only to be able to detect the presence and level of surface contaminants, but also to be able to analyze its chemical composition.

포토마스크 또는 다른 오염된 기판으로부터 제거된 오염물질의 식별은 오염원을 확인 및 제거하거나, 이를 감소시키고, 제거 방법을 조절하여 기판에 대한 손상 가능성을 최소화는데 유용할 수 있다. 오염물질의 식별은 오염된 기판의 표면에서 분자의 유리를 포함하며, 이는 다양한 기하학적 구조 및 기판 물질, 샘플 준비 및 오염물질의 화학적 분석을 설명한다.Identification of contaminants removed from photomasks or other contaminated substrates can be useful to identify and remove contaminants, reduce them, and adjust the removal process to minimize the possibility of damage to the substrate. Identification of the contaminants includes glass of molecules at the surface of the contaminated substrate, which describes the various geometries and chemical analysis of the substrate material, sample preparation, and contaminants.

이제, 이러한 식별을 수행하는 다수의 방법을 도 17과 관련하여 설명하기로 하며, 각각의 방법에서, 광자를 오염된 기판 표면에 쏟아 붓기 위해 오염된 기판(4)의 표면을 예를 들어, 레이저(31)로 활성화하며, 그 결과, 분자 광자로부터 분자로의 운동량 전달에 의해, 또는 광자에 의해 오염물질과 기판 표면 간의 열 결합 절단에 의해, 분자가 절단되거나 생성되는 광자 유도 화학 반응에 의해, 또는 기판으로부터 발생된 열로 인한 열 절단이나 생성에 의해 유리되는 분자가 만들어진다. 일 실시예에서, 오염물질을 유리시키는 경우, 포토마스크의 손상을 방지하기 위해 포토마스크의 온도를 임계 온도 아래로 유지한다. 모든 방법에서 분자는 기판 표면에 가까운 기상으로 들어간다. 기판(4) 표면에 가까운 압력차를 생성하여 유리된 분자를 기판으로부터 멀리 이동시킬 수 있으며, 다음에 분자는 분석을 위해 수집 또는 포집된다. 당업자라면 기판의 국부적인 영역, 구체적으로는 레이저가 기판에 조사되는 영역에 압력차를 생성하는 것이 유리하다는 것을 인식할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지원(31)를 둘러싸고 기판(4)의 표면까지 연장되는 원통형 튜브(38)가 제공된다. 기판 상부의 센서(39)를 채용하여 가스 분석 툴(40)에 입력을 제공함으로써 오염물질을 식별할 수 있다. 대안적으로, 가령 진공 펌프(41)에 의해 원통형 튜브(38) 내에 압력차가 생성되며, 이를 이용하여 자유롭게 떠 다니는 임의의 분자를 분석 툴 또는 수집 장치(43)로 끌어 당길 수 있다. 검출 또는 화학적 분석 방법은 식별할 분자, 및 오염물질(3)이 분석 툴(40)로 직접 끌려가거나 수집 장치(43)에 의해 축적되는지의 여부에 따라 달라질 수 있다.Now, a number of methods of performing such identification will be described with respect to FIG. 17, and in each method, the surface of the contaminated substrate 4 is irradiated, for example, with a laser (31), resulting in a photon induced chemical reaction in which molecules are cleaved or generated by transfer of momentum from the molecular photon to the molecule, or by thermal bond breakage between the contaminant and the substrate surface by the photon, Or molecules liberated by heat cutting or generation due to heat generated from the substrate. In one embodiment, when contaminants are liberated, the temperature of the photomask is kept below the critical temperature to prevent damage to the photomask. In all methods, the molecules enter the vapor phase close to the substrate surface. It is possible to create a pressure difference near the surface of the substrate 4 to move the liberated molecules away from the substrate, and then the molecules are collected or collected for analysis. Those skilled in the art will recognize that it is advantageous to create a pressure differential in the local area of the substrate, specifically in the area where the laser is irradiated to the substrate. In one embodiment, a cylindrical tube 38 surrounding the energy source 31 and extending to the surface of the substrate 4 is provided. The sensors 39 on the substrate can be employed to identify contaminants by providing inputs to the gas analysis tool 40. Alternatively, a pressure difference is created in the cylindrical tube 38, for example by means of a vacuum pump 41, which can be used to draw any freely floating molecules into the analysis tool or collection device 43. The detection or chemical analysis method may vary depending on whether the molecules to be identified and the contaminants 3 are drawn directly to the analysis tool 40 or accumulated by the collection device 43.

오염된 기판의 표면으로부터 분자의 유리는 열 증발, 열분해, 또는 물리적 운동량 전달, 광분해 결합 절단이나 표면 오염물을 유리시키는 다른 광분 해 방법을 포함하는 다수의 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 바람직한 실시예는 레이저를 사용한다. 레이저 파장은 기판의 재질과 분석할 오염물에 따라 달라질 수 있다. 특정 파장에서 물질은 투명할 수 있으며, 이는 광자가 기판을 통과함에 따라, 기판에는 많은 영향을 주지 않음을 의미한다. 다른 파장에서, 기판 및/또는 오염물질은 에너지원으로부터의 일부 또는 모든 광자 및 에너지를 흡수하는 부분 또는 완전 흑체(black body)로서 역할을 할 수 있다. 이것은 기판 및/또는 오염물질의 온도 상승을 가져오게 된다. 충분히 높은 에너지, 광자 밀도 및 적절한 파장에서, 이것은 기판 표면으로부터 오염물질의 유리를 유발할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 전자기파는 포토마스크의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 실질적으로 동일한 파장을 갖는다.The glass of the molecule from the surface of the contaminated substrate can be performed using a number of methods including thermal evaporation, pyrolysis, or other methods of photodissociation that release physical momentum transfer, photolytic bond cleavage, or surface contaminants. A preferred embodiment uses a laser. The laser wavelength may vary depending on the substrate material and the contaminants to be analyzed. At certain wavelengths, the material can be transparent, which means that as the photon passes through the substrate, it does not significantly affect the substrate. At other wavelengths, the substrate and / or contaminants can act as a part or complete black body that absorbs some or all of the photons and energy from the energy source. This results in a temperature rise of the substrate and / or contaminants. At sufficiently high energy, photon density, and at the appropriate wavelength, this can lead to glass of contaminants from the substrate surface. In a preferred embodiment, the electromagnetic wave has a wavelength substantially equal to the local maximum absorption spectrum of the photomask.

본원에서 설명하는 오염 식별 방법에서는 오염물질이 오염된 기판으로부터 직접 유리됨에 따라, 또는 수집 장치(43)에 축적된 후에, 공기 중의 분자 오염물질(AMC)을 분석할 수 있다. 오염된 기판 상부의 대기로 유리된 AMC에 대해, 장치는 임의 유형의 센서(39)와 기상 분석 툴(40)을 채용할 수 있다. 대안적으로, 오염된 기판으로부터 유리된 AMC는 수집 용기(44)내에 또는 수집 기판(45)상에 축적될 수 있다. 오염된 기판으로부터 유리된 AMC는 수집 용기(44)내에 포획되거나, 수집 기판(45)의 표면 상에 농축된 상태로 응축될 수 있다. 이 수집 장치(43)는 분석을 수행하기 전에 개별 오염된 기판 또는 다중 오염된 기판 샘플로부터 AMC를 수집할 수 있거나, 수집 기판(45)의 경우에는 다중 표면 분석 방법을 이용하여 분석할 수 있다.In the contamination identification method described herein, molecular contaminants (AMC) in the air can be analyzed either as the pollutants are liberated directly from the contaminated substrate or after they have been stored in the collection device 43. For AMC released to the atmosphere above the contaminated substrate, the device may employ any type of sensor 39 and weather analysis tool 40. Alternatively, the AMC liberated from the contaminated substrate can be accumulated in the collection vessel 44 or on the collection substrate 45. The AMC liberated from the contaminated substrate can be trapped in the collection vessel 44 or condensed on the surface of the collection substrate 45 in a concentrated state. The collection device 43 can collect AMCs from individual contaminated substrates or from multiple contaminated substrate samples prior to performing the analysis, or in the case of the collection substrate 45 using a multisurface analysis method.

일 실시예에서, 수집 기판(45)은 기상 오염물질의 응축을 보다 확실하게 하기 위해, 0℃ 아래 온도의 냉각판일 수 있다. 예를 들어, 수집 기판은 -190℃까지 액체 N2로 냉각되거나 펠티에(Peltier) 냉각 장치에 의해 원하는 온도까지 냉각될 수 있다. 이때 압력차가 생성되어, 오염된 기판(4) 상부의 환경으로부터 차가운 수집 기판을 향해 AMC를 끌어 당겨 AMC의 응축 및 축적 가능성을 증가시킬 수 있다.In one embodiment, the collection substrate 45 may be a cold plate at a temperature below 0 DEG C to further ensure condensation of gaseous contaminants. For example, the collection substrate may be cooled to a desired temperature by cooling or in liquid N 2 to -190 ℃ Peltier (Peltier) cooling unit. At this time, a pressure difference may be generated to increase the condensation and accumulation probability of the AMC by pulling the AMC from the environment above the contaminated substrate 4 towards the cold collecting substrate.

다른 실시예에서, 수집 용기(44)는 입구 및 출구 포트를 갖는 폐쇄 체적 일 수 있다. 이 체적의 내부는 0℃ 아래로 냉각되어 기상 오염물질의 응축을 보다 확실하게 할 수 있다. 이때 압력차가 생성되어 오염된 기판(4) 상부의 환경으로부터 AMC를 입구 포트를 통해서 밀폐된 체적으로 끌어 당겨 AMC의 응축 및 축적 가능성을 증가시킬 수 있다.In another embodiment, the collection vessel 44 may be a closed volume having an inlet and an outlet port. The interior of this volume is cooled down below 0 ° C to ensure more condensation of meteorological contaminants. At this time, a pressure difference may be generated to pull the AMC from the environment above the contaminated substrate 4 through the inlet port into the enclosed volume to increase the condensation and accumulation potential of the AMC.

수집 장치를 냉각하는 경우, 압력차에 의해 생성된 인입구 내의 모든 응축가능한 가스가 수집 기판(45) 상에서 또는 수집 용기(44) 내에서 응축되는 것을 이해하는 것이 매우 중요하다. 이것은 수집 장치(43) 주변 환경에 있는 습기로 인해, 임의의 대기중 수분을 포함한다. 이같은 이유로, 오염된 기판 표면 및 수집 장치(43)를 건조 환경이라 부르는 이 시점부터 앞으로 습도가 감소된 환경에 두는 것이 바람직하다.When cooling the collecting device, it is very important to understand that all of the condensable gases in the inlet created by the pressure difference are condensed on the collecting substrate 45 or in the collecting container 44. [ This includes any atmospheric moisture, due to the moisture in the environment surrounding the collecting device 43. For this reason, it is desirable to place the contaminated substrate surface and collecting device 43 in an environment with reduced humidity from this point onward, which is referred to as a drying environment.

건조 환경은 오염된 기판 및 수집 장치 주변의 공기를 건조 가스, 바람직하게는 건조 불활성 가스, 가령 질소, 아르곤 또는 헬륨으로 교체함으로써 달성할 수 있다. -10℃ 아래로 유지되어야 하는 이슬점을 측정함으로써, 환경의 건조도를 모니터링할 수 있다. 이것은 수집 기판 상에서 또는 수집 용기 내에서 응축되는 대기로부터 수분의 양을 최소화하고, 식별 및 정량화 동안 오염물질에 대해 수행한 계측의 신호 대 잡음비를 향상시킨다.The drying environment can be achieved by replacing the air around the contaminated substrate and the collection device with a dry gas, preferably a dry inert gas, such as nitrogen, argon or helium. By measuring the dew point which should be kept below -10 ° C, the degree of drying of the environment can be monitored. This minimizes the amount of moisture from the atmosphere that is condensed on the collection substrate or in the collection vessel and improves the signal to noise ratio of the measurements performed on the contaminants during identification and quantification.

오염된 기판 표면에 대한 냉각 수집 장치의 근접성이 중요하다는 것도 당업자는 알아야 한다. 수집 장치가 오염된 기판 표면에 근접할수록 수집 장치에 의해 더 많은 AMC가 축적된다. 이것은 소량의 오염물질을 취급할 때 중요하다.It should also be appreciated by those skilled in the art that the proximity of the cooling collector to the contaminated substrate surface is important. The closer the collection device is to the contaminated substrate surface, the more AMC is accumulated by the collection device. This is important when handling small amounts of pollutants.

AMC가 수집 장치에 축적된 후에, 이들 물질은 다음에 질량 분석기 등의 계측을 이용하여 분석할 수 있다. 또한, AMC는 다양한 기상 분광기를 사용하여 기상에서 재휘발 및 분석할 수 있다.After the AMC has accumulated in the collection device, these materials can then be analyzed using measurements such as mass spectrometry. In addition, AMC can be re-volatilized and analyzed in the atmosphere using a variety of gaseous spectrometers.

 분석을 위해 사용하는 방법은 제한되지 않으나, 분광법, 질량 분석법, 전기화학적 분석, 열 분석, 분리, 하이브리드 기술(하나 이상의 기술을 포함함), 현미경법을 포함한다. 포토마스크 기판의 경우, 일부 분석 기술이 분광법, 질량 분석법, 분리 및 하이브리드 기술 등의 더 많은 장점을 갖고 있다.Methods used for the analysis include, but are not limited to, spectroscopy, mass spectrometry, electrochemical analysis, thermal analysis, separation, hybrid techniques (including one or more techniques), and microscopy. In the case of photomask substrates, some analytical techniques have more advantages such as spectroscopy, mass spectrometry, separation and hybrid techniques.

본 발명의 측면에 따른 오염 식별 장치의 설계 역시, 기하학적 구조에 따라 달라질 수도 있다. 일부 적용은 평탄한 기판 표면 상에 있을 수 있다. 이러한 적용에서, 활성화된 표면 및 에너지원을 둘러싸는 고정 에너지원 및 수집 튜브를 채용할 수 있다. 다른 적용은 기하학적 방해물을 가질 수 있으며, 이 장치는 조절가능한 집속 광학기기 및 신축형 수집 튜브를 이용할 수 있다. 오염된 기판이 상이한 물질을 함유하는 경우, 상기 장치는 다양한 파장의 에너지원을 이용할 수 있다. 바람직한 실시예에서는 다양한 기하학적 구조 및 다중 물질 기판을 고려한다.The design of the contamination identification device according to aspects of the present invention may also vary depending on the geometry. Some applications may be on a flat substrate surface. In such applications, a stationary energy source and collection tube may be employed to surround the activated surface and the energy source. Other applications may have geometric constraints, which can utilize adjustable focusing optics and stretchable collection tubes. If the contaminated substrate contains different materials, the apparatus may utilize energy sources of various wavelengths. In a preferred embodiment, various geometries and multi-material substrates are considered.

포토마스크의 표면 오염물의 분석을 위해 본 발명의 방법을 적용하는 것은 포토마스크의 생산시 사항에 따라 달라진다. 포토마스크의 처음 생산시, 전체 기판 표면이 대기에 노출된다. 이러한 포토마스크 생산의 단계에서, 전자기 방사선원이 전체 포토마스크에 인가될 수 있다. 방사선은 한번에 전체 포토마스크를 노광할 수 있거나, 방사선원이 기판 표면을 향해 집속될 수 있고, 표면 및 방사선원이 서로에 대해 스캐닝될 수 있다. 유리된 AMC 오염물은 오염된 기판 바로 위의 대기로부터 끌어 당겨질 수 있으며, 가령 질량 분석기 등의 계측 툴로 직접 분석할 수 있다. 대안적으로, AMC는 추후 분석을 위해 수집 장치에 의해 수집할 수 있다.The application of the method of the present invention for the analysis of the surface contaminants of the photomask depends on the production conditions of the photomask. In the initial production of the photomask, the entire substrate surface is exposed to the atmosphere. In this stage of photomask production, an electromagnetic radiation source may be applied to the entire photomask. The radiation can expose the entire photomask at one time, or the radiation source can be focused toward the substrate surface, and the surface and radiation source can be scanned with respect to each other. The liberated AMC contaminants can be drawn from the atmosphere just above the contaminated substrate, and can be analyzed directly, for example, by a measurement tool such as a mass spectrometer. Alternatively, the AMC can be collected by the acquisition device for later analysis.

AMC가 포토마스크 기판 상부에서 직접 생성될 때 이를 분석하는 것은 본 발명의 특정 실시예에 대해 장점을 갖는다. 예를 들어, 본 개시의 일 측면에서, 오염물질의 존재, 상대적 양 및 식별은 레이저가 기판에 먼저 인가됨에 따라 결정된다. 다음에, 오염의 레벨을 포토마스크의 수집 평균 레벨 또는 오염의 허용가능한 공칭값과 비교할 수 있다. 오염의 레벨과 오염의 유형을 이용하여 레티클이 생산에 사용될만큼 깨끗한지를 결정할 수 있다. 포토마스크는 사용에서 불량 처리되거나 표면 오염을 더욱 줄이기 위해 또 다른 세정 공정으로 보내질 수 있다. 오염물질을 식별함으로써 전체 포토마스크의 생산 공정을 조절하여 상기 오염물질을 제거할 수 있고, 전체 생산 품질을 향상시킬 수 있다. 개시된 공정들은 포토마스크에 두 번 적용할 수 있으며, 그에 따라 오염의 레벨 및 식별이 결정된다. 이 측정값을 이전의 레벨과 비교할 수 있고, 본 발명의 공정에서 세정 공정이 표면 오염물을 감소시키는지를 결정하는데 사용할 수 있다. 세정 공정 및 오염 식별 공정은 원하는 레벨의 표면 오염에 도달할 때까지 반복해서 사용할 수 있다.It is advantageous for certain embodiments of the present invention to analyze AMC when it is generated directly on top of the photomask substrate. For example, in one aspect of the present disclosure, the presence, relative amount and identification of contaminants are determined as the laser is first applied to the substrate. The level of contamination can then be compared to the collection average level of the photomask or an acceptable nominal value of contamination. The level of contamination and the type of contamination can be used to determine if the reticle is clean enough to be used in production. Photomasks can be roughened in use or sent to another cleaning process to further reduce surface contamination. By identifying the contaminants, the production process of the entire photomask can be controlled to remove the contaminants and improve the overall production quality. The disclosed processes can be applied to the photomask twice, thereby determining the level and identification of the contamination. This measure can be compared to previous levels and used in the process of the present invention to determine if the cleaning process reduces surface contaminants. The cleaning process and the contamination identification process can be repeatedly used until a desired level of surface contamination is reached.

이 방법은 다른 직접 계측 기술에 비해 장점을 갖는다. 개시된 공정은 단일 분석 기술로 제한되지 않는다. 가스 및 기판 샘플을 용이하게 준비할 수 있어 많은 강력한 분석 툴을 사용할 수 있다. AMC를 유리시키는 방법은 비파괴적인 것이며, 따라서 포토마스크 등의 제품을 쓸모 없게 만들지는 않는다. 개시된 방법은 분석을 수행하기 위한 진공 챔버를 필요로 하지 않는다. 대부분의 분석 기술은 샘플 크기에 의해 제한된다. 본 발명의 공정은 공정 영역에 의해 제한되는 과활성화-펄스 국부적인 공정(per-energizing-pulse local process)이다. 그러나, 연속적인 펄스 및 이동하는 오염된 샘플 기판에서, 고정밀 스테이지를 통합하는 경우, 샘플 크기가 특별히 제한되지는 않는다.This method has advantages over other direct measurement techniques. The disclosed process is not limited to a single analytical technique. Gas and substrate samples can be easily prepared and many powerful analytical tools can be used. The way to liberate AMC is nondestructive and does not make photomask and other products useless. The disclosed method does not require a vacuum chamber to perform the analysis. Most analytical techniques are limited by sample size. The process of the present invention is a per-energizing-pulse local process, which is limited by the process region. However, in the case of integrating a high-precision stage in a continuous pulse and a moving contaminated sample substrate, the sample size is not particularly limited.

본 발명의 또 다른 측면에서, AMC의 존재, 레벨 및 식별을 검출하는데 사용하는 전자기 방사선을 이용하여 포토마스크의 표면 세정을 도울 수 있다. 이 경우, 표면에 방사선이 인가됨에 따라, 오염 레벨이 감소할 것으로 예상된다. 유리된 오염 레벨의 모니터링과 결합된 일부 부품 또는 전체 포토마스크 표면의 반복적인 노출을 이용하여 포토마스크가 생산에 사용하기에 충분히 깨끗한지를 결정할 수 있다.In yet another aspect of the present invention, electromagnetic radiation used to detect the presence, level and identification of AMC can be used to aid surface cleaning of the photomask. In this case, as radiation is applied to the surface, it is expected that the level of contamination will decrease. Repeated exposure of some parts or the entire photomask surface combined with monitoring of the level of contamination liberated can be used to determine if the photomask is clean enough to be used in production.

 포토마스크 생산의 후반부에서, 포토마스크 기판의 상부면에 펠리클이 첨가된다. 펠리클은 기판의 일면에 접착되고 상부에 걸쳐 불소 중합체 박막(펠리클)을 갖는 중공의 사각형 프레임으로 이루어진다. 펠리클이 존재하면 포토마스크는 진공 시스템과 호환되지 않게 된다. 예를 들어, 포토마스크에 진공을 가하면, 펠리클 프레임 및, 포토마스크 표면을 추가로 오염시키는 접착제로부터 휘발성 물질이 유리된다. 본 발명의 공정을 적용하는 경우, 펠리클 프레임 외부인 포토마스크의 상부면 상의 영역, 또는 펠리클을 함유하지 않는 포토마스크의 후방측에 적용할 수 있다. 대안적으로, 전자기 방사선은 펠리클을 통해 인가될 수 있다. 그러나, 펠리클막을 투과할 수 있는 AMC의 종만 검출되고 식별되는 편이다. 본 발명의 방법은 포토마스크가 생산된 직후나 얼마 동안 생산에서 사용한 후에, 포토마스크에 적용할 수 있다. 펠리클이 적용된 직후에 AMC의 레벨 측정 및 식별에 의해, 생산에 사용하기 전에 표면 오염 레벨을 결정할 수 있다. 포토마스크가 생산 단계에서 사용된 후에 표면 오염 레벨의 분석에 의해, 포토마스크가 생산에 사용되는 동안 노출된 환경 오염의 레벨과 유형을 결정할 수 있다. 이것은 제조업자로 하여금 공정을 조절하여 추가적인 오염을 방지할 수 있도록 하면서, 생산시에 레티클이 고장나기 전에 표면 오염물의 축적을 조기에 검출하고 식별할 수 있게 한다. In the latter half of photomask production, a pellicle is added to the top surface of the photomask substrate. The pellicle is made of a hollow rectangular frame with a fluoropolymer thin film (pellicle) over the top and adhered to one side of the substrate. When the pellicle is present, the photomask is incompatible with the vacuum system. For example, applying a vacuum to the photomask liberates the volatile material from the pellicle frame and the adhesive that further contaminates the photomask surface. When the process of the present invention is applied, it can be applied to a region on the upper surface of the photomask outside the pellicle frame, or to the rear side of the photomask not containing the pellicle. Alternatively, the electromagnetic radiation may be applied through the pellicle. However, only species of AMC that can penetrate the pellicle membrane are detected and identified. The method of the present invention can be applied to a photomask immediately after the photomask is produced or for some time after it is used in production. The level of surface contamination can be determined prior to use in production, by level measurement and identification of AMC immediately after application of the pellicle. By analyzing the level of surface contamination after the photomask has been used in the production phase, the level and type of environmental contamination that is exposed while the photomask is being used in production can be determined. This allows the manufacturer to early detect and identify the build up of surface contaminants prior to failure of the reticle during production, allowing the process to be controlled to prevent further contamination.

전형적으로 포토마스크 상의 낮은 오염 레벨로 인해, 단일 포토마스크로부터 유리된 오염물을 수집하는 것이 유리할 수 있다. 포토마스크로부터 유리된 물질의 축적을 통해 오염물의 존재와 레벨을 측정하고 식별하는 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 표면 오염물의 화학적 분석은 전형적으로 더 큰 샘플 체적 및 검출만 필요로 한다. 오염 레벨에 따라, 다량의 잔류 표면 오염물을 축적하기 위해 다중 포토마스크 기판으로부터 단일 수집 기판 상으로 유리된 AMC를 수집하는 것은, 오염물질을 식별하고 오염원을 위치시키는데 매우 유용할 수 있다.Because of the low level of contamination typically on the photomask, it may be advantageous to collect free contaminants from a single photomask. The accumulation of the material liberated from the photomask can improve the ability to measure and identify the presence and level of contaminants. In addition, chemical analysis of surface contaminants typically requires only a larger sample volume and detection. Depending on the level of contamination, collecting free AMCs from a multiple photomask substrate onto a single acquisition substrate to accumulate large amounts of residual surface contaminants can be very useful in identifying contaminants and locating contamination sources.

본원에 개시된 오염 식별 장치 및 방법에 의해 기판 상의 오염물질에 대한 현장 또는 원격 분석이 가능하다는 점을 당업자라면 인식할 것이다. 이 분석은 파괴적이거나 비파괴적일 수 있으며, 화학적 분석, 기상 또는 표면 분석 방법을 위해 사용할 수 있다. 보다 정확한 식별 또는 자체 교정을 위해 다중 분석 유형을 동시에 사용할 수 있다. 수집된 샘플은 오염된 기판 표면보다 훨씬 높은 농도를 가질 수 있어 낮은 레벨의 오염물질 검출이 가능하다는 점을 당업자라면 인식할 것이다. 다중 오염된 기판 표면 상에서 화학적 분석을 수행하고 시간의 경과에 따라서 모니터링할 수 있으며, 다양한 물질과 기하학적 구조를 갖는 다중 오염된 기판에서 화학적 분석을 수행할 수 있다.Those skilled in the art will recognize that on-site or remote analysis of contaminants on the substrate is possible by the contamination identification apparatus and methods disclosed herein. This analysis can be destructive or non-destructive and can be used for chemical analysis, weather or surface analysis methods. Multiple analysis types can be used simultaneously for more accurate identification or self-calibration. It will be appreciated by those skilled in the art that the collected sample can have a much higher concentration than the contaminated substrate surface, allowing low level contaminant detection. Chemical analysis can be performed on multiple contaminated substrate surfaces and monitored over time, and chemical analysis can be performed on multiple contaminated substrates with various materials and geometries.

장치Device

 본 발명의 실시예에 따른 특정 방법은 레이저 표면의 세정 공정을 수행하는데 사용하는 장치에 포함된다. 이러한 장치의 예가 도 15에 도시되어 있으며, 레이저 빔에 비례하는 기판 샘플을 위치 결정하는 하나 이상의 이동 축에 대해, 기판 물질을 정확하게 위치시키는 로봇 최종 작용체 및 플랫폼(34)을 갖는 기판 물질 취급용 로봇(35)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 장치는 전술한 하나 이상의 계측을 포함할 수 있고/있거나 세정 공정 동안 기판 및/또는 인접한 물질의 온도를 제어하는 방법을 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 기판을 스테이징 시스템에 따라서 레이저 빔에 등록하는데 사용하는 계측을 포함할 수 있다. 이 계측은 컴퓨터 제어형 시각 인식 시스템을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 장치는 레이저, 움직임 및/또는 계측의 컴퓨터 제어를 이용할 수도 있고, 세정 공정의 소프트웨어 기반 레시피 제어(recipe control)를 제공할 수도 있다. 레이저 제어는 예를 들어, 레이저 펄스의 인가 시뿐만 아니라, 세정 공정 동안 가해진 에너지의 양을 제어하는 것을 포함할 수 있다.A particular method according to embodiments of the present invention is included in an apparatus used to perform a cleaning process of the laser surface. An example of such a device is shown in FIG. 15, and is configured for substrate material handling with a robot end effector and platform 34 that accurately positions the substrate material with respect to at least one axis of movement that positions a substrate sample proportional to the laser beam And further includes a robot 35. For example, the apparatus may comprise one or more of the aforementioned measurements and / or may comprise a method of controlling the temperature of the substrate and / or adjacent material during the cleaning process. The apparatus may also include metrology for use in registering the substrate with the laser beam in accordance with the staging system. The metrology may include a computer-controlled visual recognition system. The apparatus may also utilize computer control of laser, motion and / or metrology and may provide software-based recipe control of the cleaning process. Laser control may include, for example, controlling the amount of energy applied during the cleaning process, as well as when applying a laser pulse.

웨이퍼 제조 공정Wafer fabrication process

 본 발명의 특정 실시예에 따른 방법 및/또는 장치는 펠리클화된 포토마스크 표면으로부터 헤이즈 형성의 제거를 포함하는 신규한 웨이퍼 제조 공정의 일부로서 이용할 수 있다. 전형적으로, 포토마스크는 헤이즈의 레벨이 웨이퍼 인쇄 공정에 악영향을 주기에 충분한 경우, 웨이퍼 인쇄 공정에서 취출된다. 포토마스크가 취출되기 전의 시간은 전형적으로 높은 레벨의 헤이즈 오염물의 직접적인 검출에 의해 결정되거나, 웨이퍼 공정에서 미리정해진 지속 시간 및/또는 사용 레벨을 기반으로 한다. 전형적으로, 포토마스크는 펠리클을 제거하고, 포토마스크를 세정하고, 또 다른 펠리클을 포토마스크에 부착시키기 위해 다른 설비로 보내진다. 이들 다른 설비(가령, 마스크 숍)는 이러한 작업을 달성하고, 웨이퍼 제조 설비에서 필요치 않은 포토마스크의 수리 및 추가적인 검사를 수행하는데 필요한 장비를 유지한다. 포토마스크를 세정하고 새 펠리클을 부착하는데 필요한 시간 동안 전형적으로 포토마스크 복제 세트가 사용된다. 이들 추가적인 포토마스크는 재료와 설치 및 평가 코스트가 높기 때문에, 전체 웨이퍼 인쇄 공정에 상당한 코스트 추가를 가져온다.The method and / or apparatus according to certain embodiments of the present invention may be utilized as part of a novel wafer fabrication process that involves removal of haze formation from a pellicleized photomask surface. Typically, the photomask is taken out of the wafer printing process when the level of haze is sufficient to adversely affect the wafer printing process. The time before the photomask is taken out is typically determined by direct detection of high levels of haze contaminants, or based on a predetermined duration and / or usage level in the wafer process. Typically, a photomask is sent to another facility to remove the pellicle, clean the photomask, and attach another pellicle to the photomask. These other equipment (e.g., a mask shop) maintains the equipment necessary to accomplish this task and to perform repairs and additional inspections of photomasks that are not needed in the wafer fabrication facility. Typically a photomask replica set is used for the time required to clean the photomask and attach the new pellicle. These additional photomasks add significant cost to the overall wafer printing process because of the high material and installation and evaluation costs.

본 발명의 특정 실시예에 따른 신규한 웨이퍼 제조 방법은, 헤이즈(haze)의 포토마스크 표면을 세정하는 전술한 하나 이상의 방법을 이용하는 장치를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 웨이퍼 제조 공정은 포토마스크의 오염물을 제거하기 위해 습식 세정 처리를 이용하는 것을 보이며, 이는 도 16a에 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 특정 실시예의 범위 내에서 대안적인 방법은 펠리클 제거 없이, 웨이퍼 제조 설비에서 세정 작업을 수행하기 위해 전술한 레이저 세정 방법 중 한가지 이상을 이용하며, 이는 도 16b의 플로우차트에 도시되어 있다. 이것은 현재의 습식 세정 처리에 의해 생성된 포토마스크 막의 부가적인 펠리클 코스트 및/또는 열화를 최소화하거나 제거할 수 있다.A novel wafer fabrication method according to a particular embodiment of the present invention includes an apparatus utilizing one or more of the methods described above for cleaning the photomask surface of a haze. A typical wafer fabrication process according to one embodiment of the present invention shows the use of a wet cleaning process to remove contaminants in the photomask, as shown in Figure 16a. Also, within the scope of particular embodiments of the present invention, alternative methods utilize one or more of the laser cleaning methods described above to perform cleaning operations in the wafer fabrication facility, without pellicle removal, as shown in the flowchart of Figure 16b have. This can minimize or eliminate additional pellicle cost and / or deterioration of the photomask film produced by current wet cleaning processes.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 신규한 웨이퍼 제조 공정에서는 원래의 마스크 세트가 세정되는 동안, 제품 제조를 위한 추가적인 마스크 또는 마스크 세트를 사용할 필요가 없다. 이 제조 공정에서, 원래의 포토마스크(들)은 세정 공정에 이어서 즉시 생산에 다시 놓여지며, 이는 도 16c의 플로우차트에 도시되어 있다. 이것은 복제 마스크 세트를 사용하는데 필요한 설치 시간을 단축할 뿐만 아니라 복제 마스크 세트를 없앨 가능성을 갖는다. 검사 계측을 이용하여 세정 공정을 검증하는 것은 포토마스크를 생산으로 되돌리기 전에 유리하게 이용할 수 있다. 이러한 측정은 예를 들어, 장치에 포함되거나 웨이퍼 또는 다른 설비의 제조에서 추가적인 장치에 의해 제공될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 계측 중에 포토마스크의 헤이즈 제거를 위한 전체 공정 시간이 단축된다.According to a particular embodiment of the present invention, in the novel wafer fabrication process, there is no need to use additional masks or mask sets for product fabrication while the original mask set is cleaned. In this manufacturing process, the original photomask (s) are immediately put back into production, following the cleaning process, as shown in the flow chart of Fig. 16C. This not only shortens the installation time required to use a duplicate mask set, but also has the potential to eliminate duplicate mask sets. Verifying the cleaning process using inspection metrology can be advantageously used before returning the photomask to production. Such measurements may be provided by, for example, devices or by additional devices in the manufacture of wafers or other equipment. Nevertheless, the entire process time for removing the haze of the photomask during the measurement is shortened.

 본 발명의 많은 특징 및 장점은 상세한 설명으로부터 명백하며, 따라서 첨부한 특허청구 범위는 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위 내에 있는 발명의 모든 그러한 특징 및 이점을 포함하도록 의도하였다. 또한, 당업자에게는 다양한 수정 및 변형이 쉽게 일어날 수 있으므로, 도시하고 설명한 정확한 구성 및 동작으로 본 발명을 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 모든 적절한 수정 및 등가물이 본 발명의 범위 내에 들어가는 것으로 생각할 수 있다.Many features and advantages of the invention will be apparent from the detailed description, and the appended claims are intended to cover all such features and advantages of the invention that fall within the true spirit and scope of the invention. Furthermore, it is not desired to limit the invention to the exact construction and operation shown and described, since various modifications and variations will readily occur to those skilled in the art, and accordingly, all suitable modifications and equivalents may be deemed to be within the scope of the present invention.

Claims (37)

상측에 오염 물질 입자들을 가지는 포토마스크를 향해 상기 포토마스크의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 동일한 파장을 갖는 전자기파를 내보내는 단계;
상기 포토마스크에서 온도 상승을 발생시키는 단계;
상기 포토마스크로부터 상기 오염물질로 열 에너지를 전달하여 상기 포토마스크의 표면으로부터 상기 오염물질의 분자를 유리시키는 단계;
상기 포토마스크 상에 압력차를 생성하여 상기 유리된 오염물질 분자를 상기 포토마스크로부터 멀리 이동시키는 단계;
상기 유리된 오염물질 분자를 포집하는 단계; 및
상기 오염물질의 조성을 분석하는 단계;를 포함하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
Emitting an electromagnetic wave having a wavelength equal to a local maximum absorption spectrum of the photomask toward a photomask having contaminant particles on the upper side;
Generating a temperature rise in the photomask;
Transferring thermal energy from the photomask to the contaminant to free molecules of the contaminant from the surface of the photomask;
Generating a pressure difference on the photomask to move the released contaminant molecules away from the photomask;
Collecting the released contaminant molecules; And
And analyzing the composition of the contaminant.
제1항에 있어서,
상기 전자기파는 레이저 광인 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electromagnetic wave is laser light.
제2항에 있어서,
상기 레이저 파장은 8 마이크로미터 이상인 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the laser wavelength is greater than or equal to 8 micrometers.
제1항에 있어서,
상기 포토마스크는 하나 이상의 박막층을 포함하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the photomask comprises at least one thin film layer.
제4항에 있어서,
상기 박막층은 패터닝되고,
노출된 상기 포토마스크의 각 부분들 하부에 공동 영역(void area)들을 포함하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
5. The method of claim 4,
The thin film layer is patterned,
Wherein the photomask includes void areas under portions of the exposed photomask.
제1항에 있어서,
상기 포토마스크의 온도를 임계온도(threshold temperature) 이하로 유지하여 상기 포토마스크의 손상을 방지하는 단계를 더 포함하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising: maintaining a temperature of the photomask below a threshold temperature to prevent damage to the photomask.
제1항에 있어서,
상기 포토마스크는 2종 이상의 물질을 포함하고,
상기 레이저 파장은 상기 포토마스크의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 실질적으로 동일한 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the photomask comprises two or more materials,
Wherein the laser wavelength is substantially equal to a local maximum absorption spectrum of the photomask.
제1항에 있어서,
상기 압력차는 포토마스크 전체 영역 보다 더 적은 영역 내로 국한되는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pressure difference is localized within less than the entire area of the photomask.
제8항에 있어서,
상기 압력차는 상기 레이저가 상기 포토마스크에 인가되는 영역에 국한되는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the pressure difference is localized to a region where the laser is applied to the photomask.
제1항에 있어서,
상기 압력차는 상기 포토마스크에 대한 전자기파원(source of electromagnetic waves)을 둘러싸는 수집 튜브 내에서 생성되는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pressure difference is generated in a collection tube surrounding a source of electromagnetic waves for the photomask.
제1항에 있어서,
상기 유리된 오염물질 분자를 포집하는 단계는,
수집 기판을 0℃ 아래로 냉각시키는 단계; 및
상기 압력차를 이용하여 상기 유리된 오염물질 분자를 상기 수집 기판으로 보내는 단계;를 포함하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
The step of collecting the released contaminant molecules comprises:
Cooling the collection substrate below 0 ° C; And
And using the pressure difference to direct the released contaminant molecules to the collection substrate.
제11항에 있어서,
상기 포토마스크 및 수집 기판은 대기압의 건조 환경 내에 있는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the photomask and the collection substrate are in a drying environment at atmospheric pressure.
제1항에 있어서,
상기 오염물질의 조성을 분석하는 단계는 분광법을 이용하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of analyzing the composition of the contaminant is a spectroscopic method.
제1항에 있어서,
상기 오염물질의 조성을 분석하는 단계는 질량 분광법을 이용하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein analyzing the composition of the contaminant is performed using mass spectrometry.
제1항에 있어서,
상기 오염물질의 조성을 분석하는 단계는 오염물질의 레벨 및 유형을 결정하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
Wherein analyzing the composition of the contaminant determines the level and type of the contaminant.
제1항에 있어서,
상기 오염물질의 조성을 분석하는 단계는,
상기 오염물질의 레벨 및 유형을 포토마스크용 벤치마크(benchmark)와 비교하는 단계;를 더 포함하는 포토마스크 표면상의 오염물질 식별 방법.
The method according to claim 1,
The step of analyzing the composition of the pollutant may include:
Comparing the level and type of the contaminant to a benchmark for a photomask. &Lt; Desc / Clms Page number 21 &gt;
대기압의 건조 환경에서 상측에 오염물질의 미립자를 갖는 기판을 향해 상기 기판의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 동일한 파장을 갖는 전자기파를 보내는 단계;
상기 기판에서 온도 상승을 발생시키는 단계;
상기 기판으로부터 상기 오염물질로 열 에너지를 전달하여 상기 기판의 표면으로부터 상기 오염물질의 분자를 유리시키는 단계; 및
냉각 수집 장치에서 상기 유리된 오염물질 분자를 포착하는 단계;를 포함하는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
Sending an electromagnetic wave having a wavelength equal to a local maximum absorption spectrum of the substrate toward a substrate having fine particles of contaminants on the upper side in an atmospheric pressure drying environment;
Generating a temperature rise in the substrate;
Transferring thermal energy from the substrate to the contaminant to free molecules of the contaminant from the surface of the substrate; And
And collecting the released contaminant molecules in a cooling collection device.
제17항에 있어서,
상기 기판의 온도를 임계온도(threshold temperature) 이하로 유지하여 상기 기판의 손상을 방지하는 단계;를 더 포함하는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Further comprising: maintaining a temperature of the substrate below a threshold temperature to prevent damage to the substrate.
제17항에 있어서,
상기 냉각 수집 장치는 냉각판으로 이루어지는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the cooling collection device comprises a cooling plate.
제17항에 있어서,
상기 냉각 수집 장치는 0℃ 이하로 냉각되는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the cooling collection device is cooled to below &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 0 C. &lt; / RTI &gt;
제17항에 있어서,
상기 냉각 수집 장치는 상기 기판 표면에 근접하게 설치되는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the cooling collection device is installed adjacent to the substrate surface.
제17항에 있어서,
상기 냉각 수집 장치는 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 냉각 폐쇄 체적(cooled enclosed volume)으로 이루어지는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the cooling collection device comprises a cooled enclosed volume having an inlet port and an outlet port.
제22항에 있어서,
상기 냉각 폐쇄 체적과 건조 환경 간에 압력차가 생성되어, 상기 유리된 오염물질 분자가 상기 입구 포트를 통해서 상기 냉각 폐쇄 체적 내로 이동하는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein a pressure differential is created between the cooling shut-off volume and the drying environment such that the released contaminant molecules travel through the inlet port into the cooling shut-off volume.
제17항에 있어서,
상기 건조 환경은 -10℃ 미만의 이슬점을 갖는 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the drying environment has a dew point of less than -10 占 폚.
제17항에 있어서,
상기 건조 환경은 불활성 가스 환경인 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the drying environment is an inert gas environment.
제25항에 있어서,
상기 불활성 가스는 질소인 기판 표면상의 오염물질 식별 방법.
26. The method of claim 25,
Wherein the inert gas is nitrogen.
대기압의 건조 환경에서, 상측에 오염물질을 갖는 기판을 향해 상기 기판의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼과 동일한 파장을 갖는 전자기파를 보내는 단계;
상기 기판에 온도 상승을 발생시키는 단계; 및
상기 기판으로부터 상기 오염물질로 열 에너지를 전달하여 상기 오염물질을 분해시키는 단계를 포함하는 기판 표면 세정 방법.
Sending an electromagnetic wave having a wavelength equal to a local maximum absorption spectrum of the substrate toward a substrate having contaminants on the upper side in an atmospheric pressure drying environment;
Generating a temperature rise in the substrate; And
And transferring thermal energy from the substrate to the contaminants to decompose the contaminants.
제27항에 있어서,
상기 전자기파는 레이저 광인 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the electromagnetic wave is laser light.
제27항에 있어서,
상기 레이저 파장은 8 마이크로미터 이상인 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the laser wavelength is 8 micrometers or more.
제 27항에 있어서,
상기 기판은 하나 이상의 박막층을 포함하는 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the substrate comprises at least one thin film layer.
제 30항에 있어서,
상기 박막층은 패터닝되고,
노출된 상기 포토마스크의 각 부분들 하부에 공동 영역(void area)들을 포함하는 기판 표면 세정 방법.
31. The method of claim 30,
The thin film layer is patterned,
Wherein the substrate comprises void areas beneath respective portions of the exposed photomask.
제27항에 있어서,
상기 기판의 온도를 임계온도(threshold temperature) 이하로 유지하여 상기 기판의 손상을 방지하는 단계;를 더 포함하는 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Further comprising: maintaining a temperature of the substrate below a threshold temperature to prevent damage to the substrate.
제27항에 있어서,
상기 기판은 2종 이상의 물질을 포함하고,
상기 레이저 파장은 상기 기판의 국부적인 최대 흡수 스펙트럼 값과 동일한 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the substrate comprises at least two materials,
Wherein the laser wavelength is equal to a local maximum absorption spectrum value of the substrate.
제27항에 있어서,
상기 건조 환경은 -10℃ 미만의 이슬점을 갖는 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the drying environment has a dew point of less than -10 占 폚.
제27항에 있어서,
상기 건조 환경은 불활성 가스 환경인 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the drying environment is an inert gas environment.
제35항에 있어서,
상기 불활성 가스는 질소인 기판 표면 세정 방법.
36. The method of claim 35,
Wherein the inert gas is nitrogen.
제27항에 있어서,
상기 기판은 표면 세정이 시작되기 전에 대기압의 건조 환경에 놓이는 기판 표면 세정 방법.
28. The method of claim 27,
Wherein the substrate is placed in a drying environment at atmospheric pressure before surface cleaning begins.
KR1020180000738A 2017-01-06 2018-01-03 Apparatus and method for contamination identification KR102500603B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/400,143 US11311917B2 (en) 2007-08-09 2017-01-06 Apparatus and method for contamination identification
US15/400,143 2017-01-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180081460A true KR20180081460A (en) 2018-07-16
KR102500603B1 KR102500603B1 (en) 2023-02-17

Family

ID=61190455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180000738A KR102500603B1 (en) 2017-01-06 2018-01-03 Apparatus and method for contamination identification

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7164300B2 (en)
KR (1) KR102500603B1 (en)
DE (1) DE102018200118B4 (en)
GB (1) GB2559879B (en)
TW (1) TW201831993A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7314036B2 (en) 2019-12-03 2023-07-25 信越ポリマー株式会社 Substrate deposit analysis method
DE102020208568A1 (en) * 2020-07-08 2022-01-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Apparatus and method for removing a single particle from a substrate
CN113161253B (en) * 2021-01-25 2022-11-22 青岛华芯晶电科技有限公司 Wafer surface impurity pollution degree detection system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340685A (en) * 2003-05-14 2004-12-02 Shin Etsu Polymer Co Ltd Method for evaluating semiconductor wafer housing container
JP2010099617A (en) * 2008-10-24 2010-05-06 Tokyo Electron Ltd Apparatus and method for collecting particles
JP2010536066A (en) * 2007-08-09 2010-11-25 レイヴ リミテッド ライアビリティ カンパニー Apparatus and method for indirect surface cleaning
JP2011171584A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Tokyo Electron Ltd Substrate cleaning method and substrate cleaning device
JP2016025233A (en) * 2014-07-22 2016-02-08 株式会社東芝 Substrate processing apparatus and board processing method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5024968A (en) * 1988-07-08 1991-06-18 Engelsberg Audrey C Removal of surface contaminants by irradiation from a high-energy source
JP2001068446A (en) * 1999-06-30 2001-03-16 Applied Materials Inc Contaminant detecting for semiconductor wafer
US20020029956A1 (en) 2000-07-24 2002-03-14 Allen Susan Davis Method and apparatus for removing minute particles from a surface
JP2005252176A (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Substrate processor and substrate processing method
US8182609B1 (en) * 2007-08-09 2012-05-22 Rave, Llc Apparatus and method for direct surface cleaning
US9285674B2 (en) * 2007-08-09 2016-03-15 Rave Llc Apparatus and method for indirect surface cleaning
WO2009020662A1 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Rave, Llc Apparatus and method for modifying optical material properties
JP2010044310A (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Lasertec Corp Processing device, processing method, and manufacturing method of pattern substrate
WO2016040218A1 (en) 2014-09-08 2016-03-17 Luidia, Inc. Pen-location-determining and transcription method and apparatus with automatic page-flip detection
WO2016144690A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Rave, Llc Apparatus and method for indirect surface cleaning

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004340685A (en) * 2003-05-14 2004-12-02 Shin Etsu Polymer Co Ltd Method for evaluating semiconductor wafer housing container
JP2010536066A (en) * 2007-08-09 2010-11-25 レイヴ リミテッド ライアビリティ カンパニー Apparatus and method for indirect surface cleaning
JP2010099617A (en) * 2008-10-24 2010-05-06 Tokyo Electron Ltd Apparatus and method for collecting particles
JP2011171584A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Tokyo Electron Ltd Substrate cleaning method and substrate cleaning device
JP2016025233A (en) * 2014-07-22 2016-02-08 株式会社東芝 Substrate processing apparatus and board processing method

Also Published As

Publication number Publication date
GB2559879A (en) 2018-08-22
JP7164300B2 (en) 2022-11-01
DE102018200118B4 (en) 2023-09-14
JP2018116272A (en) 2018-07-26
DE102018200118A1 (en) 2018-07-12
TW201831993A (en) 2018-09-01
KR102500603B1 (en) 2023-02-17
GB201800199D0 (en) 2018-02-21
GB2559879B (en) 2022-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8182609B1 (en) Apparatus and method for direct surface cleaning
US8613803B2 (en) Apparatus and method for indirect surface cleaning
JP7095083B2 (en) Liquid metal rotary anode X-ray illumination source for semiconductor measurement, X-ray-based measurement system, X-ray emission generation method
JP4089833B2 (en) Material removal by polarized radiation and backside irradiation
US11311917B2 (en) Apparatus and method for contamination identification
KR102500603B1 (en) Apparatus and method for contamination identification
JP2008515232A (en) Method and system for contamination detection and monitoring in a lithographic exposure apparatus and method of operation under conditioned atmospheric conditions
JP2011141199A (en) Sample surface contaminant removal method and device using charged droplet etching
KR101365315B1 (en) Method for increasing the usable lifetime of a photomask and method for improving the optical characteristics of a photomask
Feng et al. Laser surface cleaning of organic contaminants
US20220299882A1 (en) System and method for cleaning an euv mask within a scanner
US7078709B2 (en) Apparatus and method for proof of outgassing products
JP3191623B2 (en) Semiconductor device production method and its manufacturing equipment
Hue et al. EUV mask blank: defect detection at 100 nm
Penka et al. Nachweis von metallischen Spurenverunreinigungen an Si (100)-Oberflächen mit der Totalreflexions-Röntgenfluorescenzanalyse (TXRF)
Allen et al. Laser Induced Desorption Time of Flight Mass Spectrometer Analysis of Adsorbed Contaminants on Vacuum Ultraviolet Lithography Optic Materials
JP2000111469A (en) Apparatus for measuring adhesion of fine particle

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant