(57)【要約】【課題】プラズマ熱放射を被処理体上に直接照射することにより生じる，被処理体の表面損傷を防止できる乾式表面クリーニング装置を提供する。【解決手段】本発明は，レーザ光線２を発生するレーザ装置と，レーザ光線２をクリーニングされる被処理体１０の周囲のレーザ焦点３に収束させることにより，レーザ焦点３の周囲でプラズマ衝撃波５を発生させ，プラズマ衝撃波５を被処理体１０に衝突させて，被処理体１０上の汚染物質を除去するために用いられる焦点レンズ１と，レーザ焦点３と被処理体１０との間に設置され，プラズマ衝撃波５の発生時に生成されるプラズマ熱放射６による被処理体１０上の表面損傷を防止する熱放射防御手段を含む。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を発生するレーザ装置と；
前記レーザ光線をクリーニングされる被処理体の周囲のレーザ焦点に収束させることにより，前記レーザ焦点の周囲でプラズマ衝撃波を発生させ，前記プラズマ衝撃波を前記被処理体に衝突させて，前記被処理体上の汚染物質を除去するために用いられる焦点レンズと；
前記レーザ焦点と前記被処理体との間に設置され，前記プラズマ衝撃波の発生時に生成されるプラズマ熱放射による前記被処理体上の表面損傷を防止する熱放射防御手段と；
を含むことを特徴とする乾式表面クリーニング装置。
【請求項２】
前記熱放射防御手段は，不透明な固体物質からなることを特徴とする，請求項１に記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項３】
前記不透明な固体物質は，貴金属であることを特徴とする，請求項２に記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項４】
前記不透明な固体物質は，非金属であることを特徴とする，請求項２に記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項５】
前記不透明な固体物質は，薄板状であることを特徴とする，請求項２〜４のいずれかに記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項６】
前記熱放射防御手段は，前記不透明な固体物質を囲繞して形状を維持するための透明物質をさらに含むことを特徴とする，請求項２〜５のいずれかに記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項７】
前記熱放射防御手段は，前記プラズマ衝撃波の発生時に消散しない残留レーザ光線を完全反射させるため，前記残留レーザ光線が到達する地点まで，前記レーザ焦点の下流方向に延長されることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項８】
前記熱放射防御手段により反射された前記残留レーザ光線を吸収するため，前記残留レーザ光線の反射方向側に設置されるレーザ光線吸収材をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項９】
前記熱放射防御手段は，前記プラズマ熱放射が到達する一端に，部分的に除去されて丸みを帯びた部分を有することを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項１０】
前記熱放射防御手段は，前記プラズマ熱放射が到達する一端の半分に，部分的に除去されて丸みを帯びた部分を有することを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項１１】
前記不透明な固体物質は，金(Ａｕ)，銀(Ａｇ)，白金(Ｐｔ)，ロジウム(Ｒｈ)のいずれかを含む貴金属からなることを特徴とする，請求項３に記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項１２】
前記不透明な固体物質は，シリコン(Ｓｉ)を含む非金属からなることを特徴とする，請求項４に記載の乾式表面クリーニング装置。
【請求項１３】
前記熱放射防御手段は，透明な固体物質からなることを特徴とする，請求項１に記載の乾式表面クリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，レーザを用いて被処理体上の汚染物質を除去する乾式表面クリーニング装置に関し，より詳しくは，レーザ誘起衝撃波に伴うプラズマ熱放射による被処理体上の表面損傷を防止できる乾式表面クリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
「衝撃波粒子除去方法とその装置(Ｓｈｏｃｋ  ｗａｖｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ)」と題する米国特許第５，０２３，４２４号は，レーザ装置から照射された短パルス波（１〜１００ナノ秒以下）の高出力レーザ光線（０．１〜１０Ｊ／パルス）を大気中で集束させ，レーザ焦点からプラズマ衝撃波を放射状に伝播させて，このプラズマ衝撃波を被処理体に衝突させることにより，被処理体上の汚染物質を除去する技術を開示している。
【０００３】
また，「レーザを用いる乾式表面クリーニング装置(Ｄｒｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｃｌｅａｎｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｌａｓｅｒ)」と題する米国特許第６，６３５，８４５号は，レーザ光線を被処理体上に直接照射することにより生じる，被処理体の表面損傷を防止する技術を開示している。米国特許第６，６３５，８４５号は，レーザ誘起衝撃波を用いる被処理体の表面クリーニングに際して，消散せずに残留したレーザ光線が被処理体に照射されることを防止するため，残留レーザ光線が被処理体の表面に到達する前に，反射によりその進行方向を変化させる経路転換装置を提供している。このような経路転換装置を設置することにより，レーザ光線を被処理体上に直接照射することにより生じる，被処理体の表面損傷を防止できる。
【０００４】
図１は，従来のレーザを用いる乾式表面クリーニング装置において，被処理体上の表面損傷の発生を示す概念図である。
【０００５】
パルス波であるレーザ光線２は，焦点レンズ１により被処理体１０の表面周囲の大気中に集束される。レーザ焦点３の周囲でレーザ光線２の出力が閾値以上に達すると，レーザ焦点３の周囲の大気が電離化され，強力なプラズマ４が発生する。そして，このプラズマ４に相応するプラズマ衝撃波５が放射状に伝播することにより，被処理体１０の表面の汚染物質を除去する。しかし，レーザ光線２の全出力がプラズマ衝撃波５の発生に寄与するわけではなく，一部のレーザ光線２は，レーザ光線２の進行方向に沿って被処理体１０の表面に向けて伝播する。被処理体１０の表面に伝播したレーザ光線２は，熱エネルギーに変換され，被処理体１０上に表面損傷１１をもたらす。しかし，このような表面損傷１１は，上記特許で提供された経路転換装置を用いて効果的に防止できる。
【０００６】
一方，レーザ焦点３から発生したプラズマ４は，高熱を放射する熱源として作用し，このような熱源から放射される熱はプラズマ熱放射６とよばれる。プラズマ熱放射６は，レーザ焦点３を通過後も引き続き進行し，被処理体１０の表面に照射され，被処理体１０上に表面損傷をもたらす。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，０２３，４２４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６３５，８４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の乾式表面クリーニング装置は，プラズマ熱放射６の照射を遮断できる手段を備えていないため，プラズマ熱放射６による被処理体１０上の表面損傷１２を防止できない。
【０００９】
特に，半導体デバイス，磁気デバイス，有機物質，薄膜被覆層など，熱や光に敏感な物質は，プラズマ熱放射６により著しく表面が損傷される。
【００１０】
本発明は，このような問題点に鑑みてなされたもので，その目的は，プラズマ熱放射を被処理体上に直接照射することにより生じる，被処理体上の表面損傷を防止できる乾式表面クリーニング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため，本発明のある観点によれば，レーザ光線を発生するレーザ装置と，レーザ光線をクリーニングされる被処理体の周囲のレーザ焦点に収束させることにより，レーザ焦点の周囲でプラズマ衝撃波を発生させ，プラズマ衝撃波を被処理体に衝突させて，被処理体上の汚染物質を除去するために用いられる焦点レンズと，レーザ焦点と被処理体との間に設置され，プラズマ衝撃波の発生時に生成されるプラズマ熱放射による被処理体上の表面損傷を防止する熱放射防御手段と，を含む乾式表面クリーニング装置が提供される。かかる構成によれば，被処理体の表面とレーザ焦点との間に設置される熱放射防御材によって，プラズマ熱放射を効果的に反射または吸収することができるため，プラズマ熱放射を被処理体上に直接照射することにより生じる被処理体の表面損傷を防止することができる。
【００１２】
上記熱放射防御手段は，薄板状の貴金属または非金属の不透明な固体物質からなるようにしてもよい。この熱放射防御手段は，不透明な固体物質を囲繞して形状を維持するための透明物質をさらに含むようにしてもよい。この不透明な固体物質は，金(Ａｕ)，銀(Ａｇ)，白金(Ｐｔ)，ロジウム(Ｒｈ)のいずれかを含む貴金属，あるいはシリコン(Ｓｉ)を含む非金属からなるようにしてもよい。かかる構成によれば，熱放射防御手段がプラズマ熱放射やレーザ光線に対する高い反射特性を有する物質からなることにより，プラズマ熱放射を効果的に反射することができるため，プラズマ熱放射を被処理体上に直接照射することにより生じる被処理体上の表面損傷を防止することができる。
【００１３】
上記熱放射防御手段は，プラズマ衝撃波の発生時に消散しない残留レーザ光線を完全反射させるため，残留レーザ光線が被処理体の表面に到達する地点まで，レーザ焦点の下流方向に延長されるようにしてもよい。さらに，熱放射防御手段により反射された残留レーザ光線を吸収するため，残留レーザ光線の反射方向側に設置されるレーザ光線吸収材を含むようにしてもよい。かかる構成によれば，残留レーザ光線が熱放射防御手段により完全反射され，さらに熱放射防御手段により反射された残留レーザ光線がレーザ光線吸収材により吸収されるため，残留レーザ光線により生じる被処理体上の表面損傷を防止することができるとともに，残留レーザ光線と外部物質との反応を効果的に抑制することができる。
【００１４】
上記熱放射防御手段は，プラズマ熱放射が到達する一端に，除去されて丸みを帯びた部分，あるいはプラズマ熱放射が到達する一端の半分に，除去されて丸みを帯びた部分を有するようにしてもよい。かかる構成によれば，被処理体に対して，プラズマ熱放射の照射を遮断する一方で，プラズマ衝撃波の照射を促進できるため，被処理体のクリーニング効率を高めることができる。
【００１５】
なお，上記熱放射防御手段は，透明な固体物質からなるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，被処理体の表面とレーザ焦点との間に熱放射防御材を設置することによって，プラズマ熱放射を被処理体上に直接照射することにより生じる，被処理体上の表面損傷を防止できる乾式表面クリーニング装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
図２は，本発明の第１の実施形態にかかるレーザを用いた乾式表面クリーニング装置の概念図である。
【００１９】
本実施形態の乾式表面クリーニング装置は，焦点レンズ１，熱放射防御材２１，およびレーザ光線吸収材２３を含む。
【００２０】
レーザ装置(図示せず)から照射されたレーザ光線２は，焦点レンズ１により，被処理体１０の表面周囲の大気中のレーザ焦点３に収束される。レーザ焦点３の周囲でレーザ光線２の出力が閾値以上に達すると，レーザ焦点３の周囲の大気が電離化され，強力なプラズマ４が発生する。そして，このプラズマ４に相応するプラズマ衝撃波５が被処理体１０に伝播することにより，レーザ焦点３の下方にある被処理体１０の表面の汚染物質を除去する。
【００２１】
一方，プラズマ衝撃波５が発生すると，プラズマ熱放射６が必ず発生する。プラズマ熱放射６は，レーザ焦点３の上流には伝播せず，残留レーザ光線２ａの進行経路に沿って，レーザ焦点３の下流に伝播する。したがって，プラズマ熱放射６は，レーザ焦点３を通過し，被処理体１０の表面に照射されて，被処理体１０上に表面損傷をもたらす。
【００２２】
表面損傷を防止するため，プラズマ衝撃波５が照射される被処理体１０の表面と，レーザ焦点３との間には，上記熱放射防御手段として熱放射防御材２１が設置される。被処理体１０に向けて照射されるプラズマ熱放射６は，熱放射防御材２１により効果的に反射または吸収される。
【００２３】
実質上，プラズマ熱放射６は，残留レーザ光線２ａの進行経路に沿って，レーザ焦点３の下流に斜めに伝播する。よって，熱放射防御材２１は，その一端（図面上の左側)がレーザ焦点３の形成点と一直線をなすように設置される。この場合，被処理体１０の表面に向けて伝播するプラズマ衝撃波５は，熱放射防御材２１によりある程度遮断されるが，遮断されないプラズマ衝撃波５のみで，被処理体１０の表面は十分にクリーニングされる。
【００２４】
熱放射防御材２１としては，プラズマ熱放射６を完全に反射または吸収できる，不透明または透明な固体物質が望ましい。
【００２５】
透明な固体物質からなる熱放射防御材２１では，被処理体１０に到達するプラズマ熱放射６を顕著に減少させるが，熱放射防御材２１を透過した極少量のプラズマ熱放射６が被処理体１０に到達して好ましくない場合がある。特に，被処理体１０が半導体基板などのような敏感な物質である場合，極少量のプラズマ熱放射６によって著しく損傷する。よって，プラズマ熱放射を防止するため，透明物質よりも不透明物質を用いるのが望ましい。
【００２６】
上記の不透明な固体物質としては，金(Ａｕ)，銀(Ａｇ)，白金(Ｐｔ)，ロジウム(Ｒｈ)などの化学的に安定した貴金属が適し，また，シリコン(Ｓｉ)，特に単結晶シリコンなどの非金属も適する。
【００２７】
これら物質については，プラズマ熱放射６やレーザ光線２に対する高い反射特性が，数々の実験により実証されているため，被処理体上の表面損傷を防止できる。さらに，これら物質自体が，耐食性や耐久性などの特性に優れるため，プラズマ衝撃波５により損傷や変形され難い。
【００２８】
また，不透明な固体物質は，金属・非金属にかかわらず，高い純度を有することが望ましい。なぜなら，不純物を含む場合，プラズマ衝撃波５の発生に際して，一部の残留レーザ光線２ａが被処理体１０の表面に損傷をもたらすかもしれないからである。そして，熱放射防御材２１は，プラズマ熱放射６を遮断するに十分な薄板状に成形されるが，あまりにも薄いと，プラズマ衝撃波５により容易に撓曲し，その形状を維持することが困難となる。このため，図３に示すとおり，熱放射防御材２１は，その形状を維持するために石英板またはガラス板などの透明物質からなる板材２２により囲繞される。
【００２９】
さらに，熱放射防御材２１は，残留レーザ光線２ａが被処理体１０の表面に到達する地点まで長く延長される。このような構成により，プラズマ衝撃波５の発生時に消散せずにレーザ焦点３の下流に向けて引き続き伝播する，一部の残留レーザ光線２ａは，熱放射防御材２１の表面で完全反射され，その進行方向が変化されるため，残留レーザ光線２ａによる被処理体１０上の表面損傷を防止できる。
【００３０】
また， 熱放射防御材２１により完全反射された残留レーザ光線２ａを吸収除去するため，状況に応じて，残留レーザ光線２ａの反射方向側にレーザ光線吸収材２３が設置される。このことにより，完全反射された残留レーザ光線２ａと外部物質との反応は，効果的に抑制される。
【００３１】
図４Ａと図４Ｂは，本実施形態にかかる熱放射防御材の一例を示す断面図である。
【００３２】
図１に示すとおり，プラズマ熱放射６は，被処理体１０上に半円形状に照射される。よって，熱放射防御材２１は，図４Ａに示すとおり，プラズマ熱放射が到達するその一端を丸める，またはブラケット状に除去した部分２４を有する。除去部２４を有する熱放射防御材２１は，プラズマ熱放射６の照射を遮断するとともに，除去部２４を通してより多くのプラズマ衝撃波５を被処理体１０に照射できるため，被処理体１０のクリーニング効率を高める。
【００３３】
また，図４Ｂに示すとおり，熱放射防御材２１の他の一例は，その一端の半分を部分的に丸める，または台形状に除去した部分２５を有し，残り半分を突出させた形状を有する。このような形状により，プラズマ衝撃波５の放射状の伝播は，突出部により遮断され，台形状の除去部２５にのみ伝播するため，汚染物質の除去に際して，プラズマ衝撃波５が方向性を有する。
【００３４】
本実施形態によれば，被処理体１０の表面は，プラズマ熱放射６の影響を受けないため，プラズマ熱放射６による表面損傷が発生しない。
【００３５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範疇に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のレーザを用いる乾式表面クリーニング装置において，被処理体上の表面損傷の発生を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるレーザを用いた乾式表面クリーニング装置の概念図である。
【図３】図２に示す熱放射防御材の他の構成例を示す概念図である。
【図４Ａ】図３に示す熱放射防御材の一例を示す断面図である。
【図４Ｂ】図３に示す熱放射防御材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      焦点レンズ
２      レーザ光線
２ａ    残留レーザ光線
３      レーザ焦点
４      レーザ誘起プラズマ
５      プラズマ衝撃波
６      プラズマ熱放射
１０    被処理体
２１    熱放射防御材
２３    レーザ光線吸収材
【図１】
2006142379.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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