(57)【要約】基板（３０）の表面から粒子を除去するための装置（１０）と方法は、前記表面上の粒子のそれぞれの位置座標を求める手順を含む。電磁エネルギのビームは、各粒子の座標に光学的清掃アーム（４０）を介して順次向けられるとともに、前記表面における電磁エネルギの吸収によって、前記表面自体を実質的に傷めることなく粒子を表面から除去する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から粒子を除去するための装置において、この装置が、
前記基板を受け入れて、これを動かすように構成される移動チャックと、
電磁エネルギのビームを前記基板表面の上に向けて、前記粒子を前記表面から移動させるように適応される光学アームであって、前記チャックの動きと連携して、前記ビームにより前記表面上をスキャンさせて前記粒子を除去すべき前記表面上の実質的に任意のポイントを照射させるために可動な光学アームと、を具備する装置。
【請求項２】
前記装置は、前記表面上の前記粒子の入力された位置座標を受信して、前記ビームを前記チャックと前記アームの動きによって、前記ビームが前記粒子の位置座標において前記表面に投射するように指向させるように適応される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光学アームは、それのベースの周りを回転し、前記粒子の位置座標に基づいて前記ビームをスキャンするように適応される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
入力された前記位置座標を決定するように適応される粒子位置設定ユニットを具備する請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記電磁エネルギがレーザエネルギを具備する請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記レーザエネルギを発生するように適応されるレーザモジュールと、
該レーザモジュールから前記光学アームまでを連結して前記電磁エネルギのビームをそれに供給する放射線ガイドと、を具備する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記レーザモジュールが複数波長レーザモジュールを具備しており、前記複数波長レーザモジュールは複数の波長において前記電磁エネルギを供給するように適応される請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記レーザエネルギが赤外線を具備する請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記レーザモジュールが、前記表面から特定のタイプの汚染物質を除去するのに必要なエネルギに適合するように調整可能な光学パラメトリック発振器（ＯＰＯ）を具備する請求項６から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記光学アームが、前記基板の表面まで蒸気を搬送するチャンネルを具備する請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記チャンネルが、前記基板の表面に隣接するノズルで終わっている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記光学アームが、吸引装置に連結されるように適応される出口チャンネルを具備する請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記出口チャンネルが、前記基板の表面に隣接する吸引ノズルを具備する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記吸引ノズルが、約０．５〜３ｃｍの孔を有している請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記吸引ノズルが、前記基板表面の上方４ｃｍより高くない位置に保持されている請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記吸引ノズルが、前記基板表面の上方約２ｃｍの位置に設置されている請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記チャックが、前記基板の平面内でそれの中心軸を中心に回転するように適応されている請求項１から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記チャックが、前記基板の平面内をｘ及びｙ軸に沿って直線的に動くように適応されている請求項１から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記アームが、それのベースを中心に前記基板と平行な平面内で回転するように適応されている請求項１から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記基板が半導体ウエハを具備する請求項１から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
半導体ウエハを処理するためのクラスタ工具において、このクラスタ工具が、
前記ウエハを受け入れるように適応され、且つ前記ウエハ上に微小回路形態を形成するための装置を具備する処理チャンバと、
前記ウエハを受け入れるように適応され、且つ電磁エネルギのビームを前記ウエハの表面に指向させて前記表面から汚染物質を除去する光学アセンブリを具備する粒子除去ユニットと、
前記処理チャンバと前記粒子除去ステーションとの間で、前記ウエハを環境空気に実質的に曝すことなく前記ウエハを搬送するように連結されたウエハ搬送機構と、を具備する装置。
【請求項２２】
前記電磁エネルギがレーザエネルギを具備する請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記光学アセンブリが光学アームを具備しており、該光学アームは前記電磁エネルギのビームを受け入れるように連結され、且つ前記ビームを前記表面上でスキャンさせるように可動である請求項２１又は２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記粒子除去ユニットが、アームの運動と連携して前記ウエハを動かして、前記ビームが前記ウエハ表面上の実質的に任意のポイントに照射できるように適応された基板保持チャックを具備する請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記粒子除去ユニットが、前記表面上の前記粒子の入力された位置座標を受信して、前記粒子の座標に対応して前記ビームの向きを定めるように適応される請求項２１から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記入力された位置座標を決めるように適応される粒子位置設定ユニットを具備する請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ウエハ搬送機構が、前記ウエハを前記粒子位置設定ユニットに搬送し、そして該ユニットから、前記ウエハを環境空気に実質的に曝すことなしに搬送するように適応されている請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記粒子除去ユニットが、前記ウエハを受け入れるように適応される清掃モジュールと、レーザモジュールと、放射線ガイドとを具備しており、
前記レーザモジュールは前記清掃モジュールから離れて設置され、且つ放射線ガイドによって前記光学アームに連結されて、前記電磁エネルギのビームをそれに供給する請求項２１から２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記光学アームが、前記ウエハ表面に又は該ウエハ表面から物質を運ぶように適応された一つ以上のチャンネルを具備する請求項２１から２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記一つ以上のチャンネルが、蒸気を前記ウエハ表面まで運ぶための蒸気チャンネルを具備する請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記一つ以上のチャンネルが、前記ウエハの近傍から汚染物質を除去するための吸引チャンネルを具備する請求項２９又は３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記基板表面から粒子を除去するための方法において、この方法が、
前記基板を光学アームの下に位置決めする手順と、
前記表面の一領域内の粒子を除去するように、前記光学アームを介して電磁エネルギのビームを前記基板の表面の前記領域に指向させる手順と、
前記光学アームと前記基板とを連携して動かす手順であって、その後前記ビームを前記表面上の実質的に任意のポイントに照射させて、前記表面から前記粒子を除去する手順と、を具備する方法。
【請求項３３】
前記アームと前記基板を連携させて動かす手順が、
前記表面上の前記粒子の入力された位置座標を受信する手順と、
前記アームと前記基板を前記入力された位置座標に応じて位置決めする手順と、を具備する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記電磁エネルギがレーザエネルギを具備する請求項３２又は３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記電磁エネルギのビームを指向させる手順が、放射線ガイドによって前記光学アームを、遠隔のレーザモジュールに連結する手順を具備する請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記電磁エネルギのビームを指向させる手順が、複数の波長において前記レーザエネルギを供給する手順を具備する請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数の波長において前記レーザエネルギを供給する手順が、前記粒子を除去させる粒子除去処理のために最適化された波長に前記エネルギを調整する手順を具備する請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記電磁エネルギのビームを指向させる手順の前に、流体で前記表面を濡らす手順を具備しており、
前記エネルギを調整する手順が、前記波長を調整して前記流体による前記エネルギの吸収を促進する手順を具備する請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記電磁エネルギのビームを指向させる手順が、実質的に前記基板を損傷することなく、前記流体に爆発的蒸発を起こさせるのに充分なエネルギを有する前記調整された波長において前記ビームを指向させる手順を具備する請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
蒸気を前記アームを介して前記基板の表面まで運ぶ手順を具備しており、前記電磁エネルギを指向させる手順が、実質的に前記基板を損傷することなく、前記流体に爆発的蒸発を起こさせるのに充分なエネルギと共に前記ビームを前記表面に指向させる手順を具備する請求項３２から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記アームを介して吸引力を適用させて、異物を前記基板表面の近傍から除去する手順を具備する請求項３２から４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記アームと前記基板を動かす手順が、前記基板をそれの中心軸を中心に回転させる手順を具備する請求項３２から４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記アームと前記基板を動かす手順が、前記基板の平面内で前記基板を直線的に動かす手順を具備する請求項３２から４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記アームと前記基板を動かす手順が、前記アームをそれのベースを貫通する軸を中心に回転させる手順を具備する請求項３２から４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
クラスタ工具内で半導体ウエハを処理する方法において、この方法が、
処理チャンバ内で前記ウエハの表面に微小回路形態を形成する手順と、
前記ウエハを前記処理チャンバと粒子除去ユニットとの間で、前記ウエハを環境空気に実質的に曝すことなく搬送する手順と、
電磁エネルギのビームを前記ウエハの前記表面に指向させて前記表面から汚染物質を除去する手順と、を具備する方法。
【請求項４６】
前記電磁エネルギがレーザエネルギを具備する請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記基板表面上の前記汚染物質の入力された位置座標を受信する手順を具備しており、
前記ビームを指向させる手順が前記入力された位置座標に応じて前記ビームを指向させる手順を具備する請求項４５又は４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記入力された位置座標を受信する手順が、実質的に前記ウエハを環境空気に曝すことなく、前記ウエハを前記座標を決めるための粒子位置設定ユニットまで搬送する手順を具備する請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記ビームを指向させる手順が、放射線ガイドを介して遠隔のレーザモジュールから清掃モジュールまで前記ビームを搬送する手順を具備しており、前記ウエハを環境空気に曝すことなく前記ウエハを該清掃モジュールが受け入れる請求項４５から４８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は広義には半導体装置の処理に関し、詳しくは、半導体ウエハやリソグラフィ・マスク等の固体表面から異物粒子や汚染物質を除去する方法と装置に関する。
【０００２】
発明の背景
固体表面からの粒子や汚染物質の除去は、集積回路の製造分野における重要関心事項である。この件は、半導体ウエハ、プリント回路基板、構成部品のパッケージング等を含むが、それらに限定されるものではない。電子装置と構成部品の小型化の傾向が続き、回路の限界寸法がより小さくなっているので、処理の際に基板ウエハ上の小さな粒子でさえも、回路においては致命的な欠陥となる。同様な懸念は、マスクやレチクル（ＩＣ等原版）等の製造工程で使用される他のエレメントにも影響を与えている。
【０００３】
表面自体を損傷するすることなく、ウエハやマスクの表面から異物を除去・清掃するために、従来から種々の方法が知られている。例えば、その開示が参考として本明細書中に組み入れられている米国特許第 ４，９８０，５３６号は、レーザ衝撃によって固体表面から粒子を除去する方法と装置を述べている。その開示が参考として本明細書中に組み入れられている米国特許第 ５，０９９，５５７号と第 ５，０２４，９６８号は、高エネルギ放射線によって基板から表面汚染物質を除去するための方法と装置を述べている。不活性ガスをウエハ表面を横断して流しつつ解放された粒子を運び去りながら、基板は充分なエネルギを有するレーザによって照射されて粒子を解放する。
【０００４】
その開示が参考として本明細書中に組み入れられている米国特許第 ４，９８７，２８６号は、（サブミクロン程度の小さい）微粒子をそれが付着している表面から除去するための方法と装置を述べている。典型的には流体等のエネルギ搬送媒体が、除去対象の各粒子と前記表面との間に介在している。この媒体はレーザエネルギによって照射され、充分なエネルギを吸収して爆発的に蒸発し、それによって粒子を除去する。
【０００５】
半導体ウエハ及びフォトリソグラフィに見出される特に面倒な一つの汚染タイプは、先行するフォトリソグラフィ処理段階から残ったフォトレジストの残渣である。その内容が参考として本明細書中に組み入れられている米国特許第 ５，１１４，８３４号は、高強度のパルス型レーザを使用してこのフォトレジストを除去するための工程とシステムを述べている。このレーザビームはウエハの表面全体を掃引し、フォトレジストを除去する。このレーザ工程は、フォトレジストの分解と除去を助けるために、酸素、オゾン、酸素化合物、三弗化窒素（ＮＦ３）等のガスを使用して、反応性雰囲気内でも行われても良い。
【０００６】
パターン化されたウエハ上の欠陥を位置設定する（ｌｏｃａｌｉｚｉｎｇ）ために、従来から種々の方法が知られている。これらの方法の概要は、その内容が参考として本明細書中に組み入れられている、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ （Ｍａｙ １９９７） の中の６４〜７０頁に記載された「パターン化されたウエハ上の欠陥の検出」と云う表題の論文に記されている。欠陥を位置限定するための方法と装置について述べた特許も多数存在し、例えばその開示が参考として本明細書中に組み入れられている米国特許第 ５，２６４，９１２号及び第 ４，６２８，５３１号等がある。異物粒子は、これらの方法を用いて検出可能な欠陥の一つのタイプである。
【０００７】
その開示が参考として本明細書中に組み入れられている米国特許第 ５，０２３，４２４号は、レーザ誘導式の衝撃波を利用して、ウエハ表面から粒子を除去する方法と装置を述べている。ウエハ表面上の粒子の位置を設定するのに粒子検出器が使用されている。次いで、レーザビームはウエハ表面の上方の各粒子の位置の近傍のポイントに焦点を結び、粒子を移動させ除去させるのに充分なピーク圧力勾配を有するガス生成の衝撃波を発生させる。粒子はレーザビームの吸収に起因して蒸発するよりも、衝撃波によって除去されることが注目される。米国特許第 ５，０２３，４２４号は、少数の顕微鏡的微小粒子の除去に使用する際には、（前記米国特許第 ４，９８７，２８６号のように）該表面を液体に浸することは不適当であると更に注記している。
【０００８】
統合された清掃方法を使用する表面の汚染制御の技術分野においては、種々の方法が知られている。これらの方法の概要は、その開示が参考として本明細書中に組み入れられているＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ （Ｊｕｎｅ １９９８） の中の１７３ 〜１７４ 頁に記載された「統合された清掃技術を使用する表面の汚れ制御」と云う表題の論文に記されている。
【０００９】
発明の概要
本発明の幾つかの形態の目的は、固体表面から汚染物質を効率的に除去する方法と装置、特に半導体装置の製造に使用される半導体ウエハその他のエレメントから顕微鏡的粒子を除去する方法と装置を提供することにある。これらのウエハはむき出しであったり、パターン化された層又はパターン化されていない層をその表面に形成されていてもよい。
【００１０】
基板とは、その表面から除去されるべき少なくとも一つの汚染物質又は粒子を有するウエハ等の任意の固体表面として広義に定義されることに注目すべきである。更に、粒子と云う用語は、広義には基板表面から除去されることを要する任意の汚染物質その他のエレメントを定義するのに使用されることに注目すべきである。
【００１１】
本発明の幾つかの形態の更なる目的は、粒子の事前の位置設定に基づいて表面から目標とする汚染粒子を除去するための改善された方法と装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態においては、基板表面から粒子を除去するのに清掃モジュールが採用されている。この清掃モジュールは、基板が装着される移動チャックと、前記チャックの上方に位置決めされた移動光学アームとを具えている。このチャックは最も好ましくは吸引によって基板を保持しており、θ軸を中心とし、或いはｘ−ｙ軸上でチャックを回転させるモータ駆動式の装置（システム）を具えている。この移動アームは光学手段を具えており、これを通じて電磁波、好ましくはレーザビームが基板上に搬送されてこれに向かい、基板の表面を清掃する。このアームは、そのベースを貫通していてチャックのθ軸に平行ではあるがそこから離れた位置にあるφ軸を中心として回転することが好ましい。これとは別に、このアームはｘ−ｙ軸上を移動しても良い。アームの運動は移動アームの運動と連携して、レーザビームをウエハの表面の任意のポイントに限定的に指向させることができる。清掃モジュールは放射線ガイドを介して電磁エネルギ源に接続され、前記ガイドはこのエネルギを移動アームの光学手段に伝達するように連結されている。この清掃モジュールとレーザモジュールを、ここでは「粒子除去ユニット」と呼ぶことにする。
【００１３】
本発明の幾つかの好適な実施例においては、前記アームは更に前記基板への蒸気或いは気相搬送のためのチャンネルと、基板表面からの気体と残留物の搬送のための吸引システムとを具えている。このような一つの実施の形態においては、蒸気、好ましくは水蒸気は清掃アームのチャンネルを経て基板まで運ばれる。こうして蒸気のフィルムが基板上に堆積し、薄い液体フィルムに凝縮する。引き続いて、電磁エネルギが基板に衝突すると、この液体フィルムは前述の米国特許第 ４，９８７，２８６号に述べられているように爆発的に蒸発する。そして、粒子の残渣と気相物質は清掃アームを介して除去されることが望ましい。こうして、水蒸気は二つの目的を果たす。即ち、液体の爆発的蒸発によって粒子を基板の表面から移動させることと、基板の表面を冷却して損傷を少なくすることである。
【００１４】
本発明の幾つかの好適な実施例においては、粒子除去ユニットは粒子位置設定ユニットに接続されている。この粒子位置設定ユニットは、粒子除去ユニットに一つ以上の粒子の座標を与えるものである。基板の汚染領域は、粒子の座標に応じて基板と清掃アームの両者を動かすことによって、清掃アームの下に位置決めされる。レーザエネルギが電磁エネルギ源から運ばれ、エネルギガイドと清掃アームを介して、粒子位置設定ユニットから受信した情報に基づいて粒子に目標を定める。このエネルギが射出されて粒子を基板表面から取り除く。粒子除去ユニットは，好ましくは吸引によってこの粒子を持ち上げ、基板から運び去る。
【００１５】
本発明の幾つかの好適な実施の形態においては、電磁エネルギ源は複数の波長を含んだレーザ源で構成されている。このレーザ源は、最も好ましくは光学パラメトリック発振器（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ） （ＯＰＯ）から得られた紫外線と赤外線を組み合わせたものであることが望ましい。規定された固体表面から特定のタイプの汚染物質を除去するのに要するエネルギに適合させるために、異なる波長が個々に或いは組み合わせて使用される。赤外線は前述の蒸気フィルムと連携して使用されることが好ましい。
【００１６】
本発明の幾つかの好適な実施の形態においては、粒子除去ユニットは半導体ウエハ上に微小電子装置（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）を製造するための計測工具（ツール）、クラスタ工具（ツール）、その他の処理（プロセス）工具（ツール）の中に集積されている。この清掃モジュールは、好ましくは無気式（ａｉｒｌｅｓｓ）清浄ウエハ搬送システムによって別の処理（プロセス）ユニットに接続されている。清掃モジュールを処理（プロセス）装置（システム）に集積することは、移動チャック及びアームの新規でコンパクトな設計によって可能であり、これによって清掃モジュールを従来公知のレーザに基づく清掃ユニットよりも更にコンパクトで且つ他の邪魔をしないものにすることができる。粒子除去ユニットが粒子位置設定ユニット及び／又はその他の処理工具の近傍にあるとことは、別個の清掃ステップを付加しなくとも、粒子の迅速且つ効果的な除去が可能である。この集積されたレーザ清掃ユニットは基板を内部処理（ｉｎｔｅｒ−ｓｔｅｐ）する場合の取り扱いの量を減らし、したがって処理時間とコストを減少させ、処理の収率（ｙｉｅｌｄ）を向上させる。
【００１７】
本発明は、図面を参照して好適な実施形態の以下に述べる説明から更に充分に理解されるであろう。
【００１８】
好適な実施の形態の詳細な説明
図１は、本発明の好適実施形態によって構成されて作動する粒子除去ユニット１０の模式図である。このユニット１０は現場における粒子除去モジュール２０を具え、これも本明細書中では清掃モジュールと呼称する。このモジュール２０は、基板３０を載せた基板保持チャック２５と清掃アーム４０とを具えている。複数波長レーザモジュール６０がレーザビームを発生し、これは放射線ガイド５０を介してアーム４０に送られる。
【００１９】
基板３０は半導体ウエハであることが望ましいが、以下に述べる方法と装置は他の種類の基板にも同様に適用可能である。モジュール２０は、以下に説明されるように現場で計測又は処理（プロセス）工具（ツール）或いはその他の半導体処理装置に組み入れられることが好ましい。レーザモジュール６０はこの処理工具から離れていることが望ましい。
【００２０】
図２は、本発明の好適な実施の形態によって構成されて作動する図１のユニットに使用される清掃モジュール２０の模式的平面図である。基板３０がチャック２５の上に載せられ、基板の中心のθ軸８０を中心として回転している。アーム４０は前記θ軸に平行で且つこれから離れているφ軸を中心に移動する。アーム４０は、放射線ガイド５０を経て受け取ったレーザビーム７５を基板３０上の粒子の座標まで搬送する光学手段７２を具えている。このレーザビームは、このように使用されて、不要な粒子の位置として特定された基板上の選ばれたポイントを清掃し、或いは基板全体をスキャンして清掃する。
【００２１】
好ましくは、アーム４０も基板３０まで気体や蒸気を運ぶための入口チャンネル７０を具えている。これに加えて、或いはこれとは別に、アームは基板の領域から粒子の破片、汚染物質、液体及び気体を除去するための吸引チャンネル９５と吸引ポート８５を具えている。この吸引ポート８５は、０．５〜３ ｃｍ 、最も好ましくは０．５ｃｍの直径の孔を有するように構成されたノズルを具えている。このノズルは、基板から２５〜６０度傾いて且つ４ ｃｍ までの距離の位置にあることが好ましく、最も好適には基板から約２ｃｍである。
【００２２】
図３は、モジュール２０の詳細と基板３０からの汚染物質粒子１１０の除去を示す模式的断面図である。レーザビームはアーム４０の光学手段によって、粒子１１０が位置している領域上にに向けられる。レーザビーム７５が射出される前に入口チャンネル７０から粒子の領域上に蒸気パルスが向けられ、汚染された気体、液体及び固体状生成物が同時に吸引ポート８５を経て除去される。好ましくは、乾燥気体が蒸気の流れに続いて入り口チャンネル７０を介して運ばれる。この乾燥気体は基板３０の表面に衝突することが好ましく、次いでチューブを経て吸引ガス出口１３５まで吸引ノズル（図示しない）を流れ、前記チューブを乾かす。
【００２３】
本発明の別の好適な実施の形態においては、吸引は好ましくはレーザである電磁エネルギ源を作動させる前にスタートさせられることが望ましい。このエネルギ源を作動させるまでの時間遅れは、０〜５秒が好ましく、最も好ましくは０．５秒である。これによって、吸引ノズルに入る気流ラインの形成が可能となる。その後、基板３０の表面が照射され、一つ以上の粒子１１０が解放されると、これらの粒子はドリフト拡散（ｄｒｉｆｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を示す。この粒子のドリフト拡散は、吸引と乾燥気体流速度によって制御される。
【００２４】
図４は、本発明の好適な実施の形態によるその構成の更なる詳細を示す清掃モジュール１０の模式的断面図である。基板３０は吸引機構１２５によってチャック２５に保持されていることが望ましい。好ましくは、冷媒チャンネル１２０が水等の冷媒１２２をチャック２５まで運び、基板３０を冷却し、熱による損傷を防いでいる。吸引チャンネル９５が吸引気体出口１３５に接続されている。チャック２５の回転はモータ１４０によって制御されている。ここではモジュール１０は独立したユニットとして示されているが、別の好適な実施の形態においては、アーム４０が既存の処理チャンバ或いは計測工具に組み込まれ、既にこの装置（システム）に存在しているＸ−Ｙステージ又は回転チャックを利用している。
【００２５】
図５は、本発明の別の好適な実施の形態による清掃モジュール２０の模式的断面図である。この実施の形態では、ウエハ３０はｘ−ｙステージ即ちプラットフォーム１１１上に装着されている。前記ｘ−ｙステージによりレーザビームはスキャニングする必要なしにウエハ表面の全領域に到達可能なので、清掃アーム４０はφ軸を中心に回転してもよく、或いは固定されていても同じである。図５の構成は、既にｘ−ｙステージを通常は具えている粒子検出工具に関して有用である。
【００２６】
図６は、入射する放射線の波長の関数としての水吸収スペクトルを示し、これは本発明を理解する上で役立つものである。ウエハ３０上に付着した水のフィルムへのレーザビームの高い吸収を得るためには、強い吸収点である１０．６及び２．９５μｍ の波長が好ましい。２．９５μｍ の吸収は１０．６μｍ における吸収よりも一桁強い大きさの吸収である。好ましくは、レーザモジュール６０は、蒸気補助型方法及び乾燥型方法の両者を含む、特別な粒子除去方法に適合するように調整された波長におけるパルス状レーザビームを発生するように設計されている。異なる処理ステージ及び汚染物質のタイプに対しては、最適な清掃のためにはそれぞれ異なる方法と異なる波長が必要となる。このように、モジュール６０は紫外線と赤外線（ＩＲ）の両方を発生可能であることが望ましく、これは２．９５μｍ における水吸収のピークに調整可能なことが最も好ましい。
【００２７】
図７は、本発明の好適な実施の形態によって構成され作動する、複数の波長を含むレーザモジュール６０のエレメントを示す単純化されたブロックダイアグラムである。Ｎｄ：ＹＡＧレーザビーム源１７０は１．０６μｍ においてレーザビームを射出し、これは光学パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１８０を指向している。このＯＰＯは入力されたレーザの周波数を低下させて出力し、図６に示されたように水が吸収ピークを有する波長の一つにおいて、中程度のＩＲのビームを射出する。別のやり方では、パルス状の炭酸ガスレーザ（１０．６μｍ の波長）がＯＰＯの代わりに使用可能である。ビーム成形光学手段１９０はこのＩＲビームを放射ガイド５０に向けさせ、このガイドはこのビームをアーム４０に運ぶ。好ましくは、モジュール６０は Ｌａｍｂｄａ Ｐｈｙｓｉｋ （Ｇｏｔｔｉｎｇｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ） のＬＰＸ３１５ ＩＭＣエキシマレーザ等の紫外線（ＵＶ）レーザも具えている。ＵＶレーザはむき出しのシリコンの清掃に高い効率を示し、一方、他の理由によってＵＶ清掃が効率的でなく又は不充分な場合に「爆発的蒸発」状態に到達して効率的な粒子の清掃が得られるように、ＯＰＯ１８０は強い水の吸収領域（２．９５μｍ）において放射線を発生する。
【００２８】
本発明の別の好適な実施の形態においては、ＯＰＯ及びＵＶレーザは同時に作動してＩＲとＵＶ放射線を供給する。ＯＰＯ及びレーザは、デバイスを充分に清掃するがデバイスの損傷限界以下になる量だけ放射線を供給するように制御されている。ＩＲとＵＶ源を適当に制御することによって、従来公知のシステムにおけるように単一のレーザー波長のみが使用される場合よりも、基板３０に付与されるエネルギの全量を少なくして粒子の除去が可能となる。基板に低いエネルギを付与することによって、清掃の際に熱や放射線による損傷の可能性が少なくなる。
【００２９】
図８は、本発明の好適な実施の形態による半導体ウエハの処理のためのクラスタ工具２１０への粒子除去ユニット１０の組み込み（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を模式的に示している。好ましくは、クラスタ工具２１０は、ユニット１０によってウエハ３０から除去されるべき粒子の座標を提供するのに用いられる、粒子位置設定ユニット２３０も具えている。粒子位置設定ユニット２３０の典型的な例は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ「Ｓｕｒｆｓｃａｎ」システムである。
【００３０】
他の処理ステップの前後において、ウエハから汚染物質を除去するために、クラスタ工具の他の処理エレメントからウエハが清掃モジュール２０まで移される。機械式ウエハ搬送ユニット２２２が、無気式清掃ウエハ搬送システム２３２を経て他の処理エレメントに対して及び他の処理エレメントからウエハ３０を搬送する。これらは一般的には、処理エッチングユニット２２４、付着ユニット２２６、リソグラフィユニット２２８等を具えている。各処理又は清掃ステップの後に、機械的ウエハ搬送ユニット２２２は基板３０を次の処理ユニット或いは粒子位置設定ユニットまで搬送して任意の別の粒子の位置設定しても良く、次いで再び清掃のために基板３０を清掃モジュール２０に搬送しても良い。粒子除去ユニット１０が粒子位置設定ユニット２３０からの粒子の位置に関する情報を受けると、粒子除去ユニットは非常に局所化された清掃を行うことができ、ウエハ表面全体を清掃する必要はない。
【００３１】
クラスタ工具のすべてのユニットの処理が終わると、機械的ウエハ搬送ユニット２２２は、無気式清掃ウエハ搬送システム２３２を介して基板３０をクラスタ工具の出口まで搬送させる。
【００３２】
こうして、粒子位置設定ユニット２３０と粒子除去ユニット１０とを具えたこのレーザ清掃装置（システム）は、基板を現場で清掃するのに使用することができる。この清掃は、処理ラインの前端「ＦＥＯＬ」、ラインの後端「ＢＥＯＬ」、処理と同時、処理の際又は後、或いは測定処理の前、最中又は後に行われてもよい。処理の例としては、それに限定はされないが、付着前、付着後、リソグラフィ、現像（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）及びエッチング処理の前後、及び計測処理の前、最中及び後を含む。典型的な二つの選択可能な事項が図９と図１０に例示されている。
【００３３】
図９は本発明の好適な実施の形態による処理（プロセス）の前の現場における粒子除去ユニット１０を採用した基板清掃の典型的なシーケンスを示すフローチャートである。粒子位置設定ユニット２３０は、粒子１１０に関して基板３０の表面をチェックする。粒子１１０は、前の工程からの塵埃、微生物、フォトレジストの残渣等の外部汚染物質である。粒子位置設定ユニット２３０が基板３０の表面に一つ以上の粒子１１０を発見すると、該ユニットは基板３０を粒子除去ユニット１０に搬送させる。粒子位置設定ユニット２３０は粒子１１０の座標を粒子除去ユニット１０に引き継ぐ。好ましくは、清掃アーム４０はφ軸９０を中心に基板３０上の粒子１１０の領域まで回転する。基板チャック２５に装着された基板３０は、粒子位置設定ユニット２３０から受け取った粒子１１０の座標によって、θ軸８０を中心に移動しても良い。
【００３４】
次に、清掃アーム４０は蒸気７０を基板３０の表面まで搬送する。この水蒸気は基板３０に衝突して凝縮し、液体フィルムを形成する。この液体フィルムは基板３０の表面の一部或いは全部を被覆する。レーザビーム７５は放射線ガイド５０を介し、そして清掃アーム４０を通じて複数の波長を含むレーザモジュール６０から液体フィルム上に送られる。この液体フィルムは爆発的に蒸発し、粒子１１０を基板３０の表面から除去する。粒子１１０及び／又は粒子残留物は気流によって運ばれるか、或いは清掃アーム４０のチャンネルに吸引され、そして清掃モジュール２０の吸引気体出口１３５から射出されることが好ましい。
【００３５】
上述の処理は、すべての粒子が基板の表面から除去されるまで繰り返される。
【００３６】
粒子位置設定ユニット２３０は、基板搬送のための電気機械式システムを具えていることが好ましい。基板の搬送はこれとは別に手動で行ってもよく、或いはクラスタ工具２１０の機械的ウエハ搬送ユニット２２２の一部であってもよい。ウエハは、保持ステージ又は処理エッチングユニット２２４、付着ユニット２２６、リソグラフィユニット２２８等の他の処理ユニットまで搬送されてもよい。
【００３７】
図１０は、本発明の好適な実施の形態による現場で行う計測処理と同時に、粒子除去ユニット１０を採用した基板清掃の典型的なシーケンスを示すフローチャートである。例えば、基板３０上のエレメントの寸法の顕微鏡による測定等の低速測定処理又は基板の電気測定の場合には、粒子を同時に除去するための時間を利用することが望ましい。図１０のシーケンスは、図１０においては粒子の位置決めと除去の処理が連続的ではなく交互に行われることを除いては図９のものと実質的に同様である。ユニット１０が作動している間、遠隔式顕微鏡等の計測工具は、基板３０上の表面の種々のエレメントの測定を行う。顕微鏡の動きはアーム４０の動きと調和させられている。計測工具は、すべての粒子が除去され、そしてもはや測定の必要が無くなるまで計測を継続する。
【００３８】
前述の好適な実施の形態は例示として挙げられたものであり、本発明はここに特別に示され且つ説明されたものに限定されないことは分かるであろう。本発明の範囲は、前述の種々の形態の組み合わせと一部組み合わせの両方を含み、同じくそれらの種々の変形と改変を含み、それらは従来技術には開示されていないと共に当業者であれば前述の説明を読めば行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好適な実施の形態によって構成されて作動する粒子除去ユニットの模式的概念図である。
【図２】
本発明の好適な実施の形態によって構成されて作動する図１のユニットに使用される清掃モジュールの模式的平面図である。
【図３】
基板からの汚染粒子の除去を示す、図２の清掃モジュールの模式的断面図である。
【図４】
図２の清掃モジュールの更に詳細な構成を示す模式的断面図である。
【図５】
本発明の好適な実施の形態による製造工程の際における基板から粒子を除去するための清掃モジュールの模式的断面図である。
【図６】
本発明の好適な実施の形態の理解に役立つ波長の関数としての水吸収スペクトルを示すグラフである。
【図７】
本発明の好適な実施の形態によって構成されて作動する光学パラメトリック発振器に接続されたレーザ源を示す単純化されたブロックダイアグラムである。
【図８】
本発明の好適な実施の形態によって構成されて作動する、半導体ウエハ処理クラスタ工具に集積された粒子除去ユニットと粒子位置設定ユニットの模式図である。
【図９】
本発明の好適な実施の形態による基板清掃方法を示すフローチャートである。
【図１０】
本発明の別の好適な実施の形態による基板清掃方法を示すフローチャートである。
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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