JPH1064862A

JPH1064862A - 洗浄装置

Info

Publication number: JPH1064862A
Application number: JP21829496A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Kamitaka; 典明神高; Hiroyuki Kondo; 洋行近藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】凹凸がある物体表面の洗浄においても洗浄さ
れにくい部分の発生を防止することや、物体上に形成さ
れた薄膜や微細構造を破壊することなく物体表面を洗浄
することが可能であり、例えばレチクルの洗浄を十分に
行うことができる洗浄装置を提供すること。【解決手段】洗浄対象物２０１の表面に付着した異物
を除去することにより洗浄を行う洗浄装置において、前
記表面に結露による液体の膜を形成する液膜形成機構２
０２、２０３、２０４、２０５、２２１、２２２、２２
３と、洗浄対象面に向けてパルス光２１０を照射するパ
ルス光照射機構とを備え、前記液膜形成機構により液膜
を形成した状態にて、洗浄対象面に前記パルス照射機構
によりパルス光を照射して前記液膜を蒸発させることに
より前記異物を除去することを特徴とする洗浄装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体露光
プロセスにおけるウエハ表面やレチクル表面等の物体表
面の洗浄を行う洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リソグラフィによりシリコンウエハ上に
回路パターン等の微細な加工を施す場合、レチクルやウ
ェハの表面に付着した微粒子などのゴミ（異物）は加工
の大きな妨げとなり、製品の歩留まり低下させる。この
際に許容されるゴミの粒径は回路パターンの数分の一ま
たは十分の一程度であり、そのため、それらの洗浄は重
要な技術となっている。

【０００３】レチクルやウェハの洗浄法としては、ホコ
リを生じない布などで拭き取る方法、液体に浸した状態
で超音波振動を与える方法などがあるが、現在、もっと
も一般的な洗浄方法は洗浄対象物を塩酸、硫酸、フッ
酸、過酸化水素水、水酸化アンモニウムなどの混合溶液
に浸すものである。この他、パルスレーザー光の照射を
利用する洗浄方法として、パルスレーザー光の照射によ
り、洗浄対象物の表面に付着した微粒子に振動を誘起
し、付着力を低下させて除去する方法や、水または水蒸
気を表面に吹き付けて水の薄い膜を形成したところにレ
ーザー光を照射して、水を瞬間的に蒸発させると同時に
微粒子もはぎ取ってしまう方法も提案されている。

【０００４】また、光リソグラフィで使われているレチ
クルでは、露光中に付着する微粒子の影響を排除するた
めに、マスクパターンの両面に、ある程度の距離をおい
て透明な膜であるペリクルを配置している。ペリクル上
に付着した微粒子は結像面上ではボケた像しか形成しな
いため、結果として露光されるパターンへの影響を小さ
くすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウェハ上に形成される
パターン最小線幅の微細化により、許容される付着ゴミ
の最大径も小さくなっている。一般に、径の小さな粒子
ほど多く存在しており、質量に対して付着力が大きくな
るので、ウェハから取り去るのが困難であり問題点とな
っている。

【０００６】また、洗浄液にウエハ等の洗浄対象物（物
体）を浸す場合には、洗浄液が含む汚れの付着、一度除
去された汚れの再付着、物体表面に凹凸がある場合には
洗浄されにくい部分が発生しやすい、などの問題点があ
る。また、パルスレーザー光を照射して付着した微粒子
を除去する場合、物体表面に液膜が存在している方が効
果が大きいため、水や水蒸気などをパルスレーザー光の
照射直前に吹き付けているが、物体上に形成された薄膜
や微細構造などの洗浄を行う場合には、前記吹き付けに
より薄膜や微細構造が破壊されるおそれがあり、また、
その制御も複雑であるという問題点がある。

【０００７】さらに、パターンの最小線幅をより微細化
するために真空紫外光よりも短波長領域の光や電子線を
用いてリソグラフィーを行う場合、透明な物質で薄膜を
形成するのが困難であるために、レチクルにペリクルを
使用することはできないという問題点がある。レチクル
に付着した微粒子の影響は、そのレチクルを使用したパ
ターン全てに影響する。そのため、真空紫外光よりも短
波長領域の光や電子線を用いてリソグラフィーを行う場
合には、レチクルの洗浄も重要な課題となっている。

【０００８】本発明は以上のような問題点や課題に鑑み
てなされたものであり、凹凸がある物体表面の洗浄にお
いても洗浄されにくい部分の発生を防止することや、物
体上に形成された薄膜や微細構造を破壊することなく物
体表面を洗浄することが可能であり、例えばレチクルの
洗浄を十分に行うことができる洗浄装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「洗浄対象物の表面に付着した異物を除去することに
より洗浄を行う洗浄装置において、前記表面に結露によ
る液体の膜を形成する液膜形成機構と、洗浄対象面に向
けてパルス光を照射するパルス光照射機構とを備え、前
記液膜形成機構により液膜を形成した状態にて、洗浄対
象面に前記パルス照射機構によりパルス光を照射して前
記液膜を蒸発させることにより前記異物を除去すること
を特徴とする洗浄装置（請求項１）」を提供する。

【００１０】また、本発明は第二に「前記液膜形成機構
は、前記洗浄対象物を冷却する冷却機構と、該洗浄対象
物を収納する空間内の温湿度制御機構及び／または該空
間内に結露材料ガスを導入するガス導入機構とを備えて
いることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置（請求項
２）」を提供する。また、本発明は第三に「前記液膜形
成機構は、前記洗浄対象物の加熱機構及び／または前記
ガスの温湿度制御機構をさらに備えていることを特徴と
する請求項２記載の洗浄装置（請求項３）」を提供す
る。

【００１１】また、本発明は第四に「前記液膜形成機構
は、前記パルス光を照射する洗浄対象面に形成された液
膜量または液膜厚さを検出する液膜検出機構を備えてい
ることを特徴とする請求項１〜３記載の洗浄装置（請求
項４）」を提供する。また、本発明は第五に「前記洗浄
対象物の表面に付着した異物を検出する異物検出機構を
設けたことを特徴とする請求項１〜４記載の洗浄装置
（請求項５）」を提供する。

【００１２】また、本発明は第六に「前記洗浄対象面へ
の前記パルス光の照射位置を調整する照射位置調整機構
を設けたことを特徴とする請求項１〜５記載の洗浄装置
（請求項６）」を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の洗浄装置は、洗浄対象物
の表面に結露による液体（例えば、水やアルコール）の
膜を形成する液膜形成機構と、前記表面に向けてパルス
光を照射するパルス光照射機構とを備え、前記液膜形成
機構により前記物体表面に結露による液膜を形成した状
態にて、洗浄対象の表面に前記パルス光照射機構により
パルス光を照射して前記液膜を蒸発させることにより前
記異物を効果的に除去することができるので、例えばレ
チクルの洗浄を十分に行うことができる。

【００１４】本発明にかかる液膜形成機構は、洗浄対象
物の表面に結露による液体の膜を形成するので、洗浄対
象面に凹凸（例えば、微細構造の凹凸）がある場合にも
液膜を表面全体にもれなく形成して、パルス光照射によ
る異物の除去（洗浄）を効果的に行うことができる。ま
た、本発明にかかる液膜形成機構は、洗浄対象物の表面
に結露による液体の膜を形成する（非常に静的に形成す
る）ので、洗浄対象物の表面に形成された薄膜や微細構
造を破壊することなく、該薄膜や微細構造上に液膜を形
成して、効果的に異物除去（洗浄）を行うことができ
る。

【００１５】即ち、本発明の洗浄装置によれば、凹凸が
ある物体表面の洗浄においても洗浄されにくい部分の発
生を防止することや、物体上に形成された薄膜や微細構
造を破壊することなく物体表面を洗浄することが可能で
あり、例えばレチクルの洗浄を十分に行うことができ
る。また、本発明の洗浄装置によれば、洗浄対象物を洗
浄液に浸す必要がないので、洗浄液に含まれる微粒子な
どによる汚染の恐れがなく、一度除去された微粒子の再
付着の恐れも非常に少ない。

【００１６】また、洗浄対象物（例えばＳｉウエハ）の
表面に形成される液（例えば水）膜の成分は、結露によ
り生ずる純粋な液体（例えば純水）であるため汚染に寄
与する恐れはない。さらに、結露材料（例えば水）は蒸
気として供給すればよいので大量には必要でなく、供給
も容易であり、洗浄装置全体としての制御も簡便であ
る。

【００１７】本発明にかかる液膜形成機構としては、例
えば、洗浄対象物を冷却する冷却機構と、該洗浄対象物
を収納する空間内の温湿度制御機構、及び／または該空
間内に結露材料ガスを導入するガス導入機構とを備えた
ものが使用できる（請求項２）。かかる冷却機構と温湿
度制御機構を備えた洗浄装置の一例を図１に、レーザー
光照射位置付近の部分構成図として示す。

【００１８】洗浄対象物の一例であるＳｉウエハ１０１
は基盤１０２の上に配置される。基盤１０２は冷却器１
０３により冷却されて、基盤１０２の冷却によりＳｉウ
エハ１０１も冷却される。ここで、基盤１０２及び冷却
器１０３が本発明にかかる冷却機構を構成する。Ｓｉウ
エハ１０１の温度が下がると、結露によりウエハ表面に
は水の膜が形成される。ここで、Ｓｉウエハが収納され
た空間内（或いは、Ｓｉウェハの周辺空間）の温度と湿
度は温湿度制御機構により制御可能となっており、冷却
した際のＳｉウエハ１０１の温度と冷却時間により、ウ
ェハ表面に付着する水の量や厚さ（形成される水膜の量
や厚さ）を制御することができる。

【００１９】レーザー光１１０を照射した際に、より効
果的に、或いは最も効果的に付着粒子（異物）を除去で
きる量または厚さの水膜をＳｉウエハ表面に結露により
形成した後、パルスレーザー光１１０を照射すると、水
の蒸発とともに付着粒子（異物）が効果的に除去され
る。本発明にかかる液膜形成機構は、洗浄対象物の温度
制御を速やかに行うことができるように、或いは液膜形
成の制御性が向上するように、洗浄対象物の加熱機構及
び／または前記ガスの温湿度制御機構をさらに備えてい
ることが好ましい（請求項３）。

【００２０】前述したように、洗浄対象表面に形成され
る液膜の量や厚さは、冷却機構による洗浄対象物の冷却
温度と冷却時間により制御可能であるが、パルス光を照
射した際により効果的に、或いは最も効果的に付着粒子
（異物）を除去することができる量または厚さの液膜を
形成するためには、本発明にかかる液膜形成機構は、洗
浄対象面に形成された液膜量または液膜厚さを検出する
液膜検出機構を備えていることが好ましい（請求項
４）。

【００２１】本発明の洗浄装置には、洗浄残りの発生を
より的確に防止するために、洗浄対象物の表面に付着し
た異物を検出する異物検出機構を設けることが好ましい
（請求項５）。また、本発明の洗浄装置には、洗浄対象
物の洗浄を効率的に、かつもれなく行うことができるよ
うに、洗浄対象面へのパルス光の照射位置を調整（変
更）する照射位置調整機構を設けることが好ましい（請
求項６）。

【００２２】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００２３】

【実施例】図２は、本実施例の洗浄装置の概略構成図で
ある。Ｓｉウエハ（洗浄対象物の一例）２０１は基盤２
０２の上に配置される。基盤２０２は、放熱部材２０４
に接したペルティエ素子２０３（冷却器の一例）により
冷却される構造になっており、基盤２０２の冷却により
Ｓｉウエハ２０１も冷却される。

【００２４】基盤２０２の温度は、熱電対２０５（温度
測定器の一例）により測定され、熱電対２０５の出力は
基盤温度制御部２２１に入力されている。基盤温度制御
部２２１はペルティエ素子２０３の制御もおこない、基
盤の温度を調節できるようになっている。ここで、基
盤、放熱部材２０４に接したペルティエ素子２０３、熱
電対２０５及び基盤温度制御部２２１が本発明にかかる
冷却機構及び加熱機構を構成する。

【００２５】基盤２０１は気密性のある容器２２０内に
配置されており、容器２２０の内部の湿度と温度は温湿
度測定部２２３により測定されていると同時に、温湿度
制御部２２２により制御されている。ここで、温湿度測
定部２２３及び温湿度制御部２２２が本発明にかかる温
湿度制御機構を構成する。

【００２６】ペルティエ素子２０３により基盤２０２が
冷却されてＳｉウエハ２０１の温度が下がると、結露に
よりウエハ表面には水の膜が形成される。容器２２０内
の温度と湿度は制御されているので、冷却した際のＳｉ
ウエハ２０１の温度と冷却時間とにより表面に付着する
水の量や厚さを制御することができる。さらに、本実施
例では、水の膜厚検出器（液膜検出機構の一例）２２４
によりどの程度の水が表面に付着したかを検出して、パ
ルス光を照射した際により効果的に、或いは最も効果的
に付着粒子（異物）を除去することができる量または厚
さの水膜を形成することができるようにしている。

【００２７】このようにして、レーザー光２１０を照射
した際により効果的に、或いは最も効果的に付着粒子を
除去することができるだけの水をＳｉウエハ表面に結露
させた後、パルスレーザー光２１０を照射する。パルス
レーザー光２１０はＫｒＦエキシマレーザーの出力光で
あり、時間幅２０ｎｓ、１平方センチあたりのエネルギ
ーは２００ｍＪである。パルスレーザー光２１０により
Ｓｉウエハ２０１の表面に付着していた微粒子などの汚
れは除去される。

【００２８】レーザー光２１０は反射鏡２１１の角度を
変えることによりＳｉウエハ２０１上をスキャンできる
ようになっており、Ｓｉウエハ２０１の全面あるいはほ
ぼ全面に照射できる（照射位置調整機構の一例）。レー
ザー光２１０の照射後または照射中に、除去されずにＳ
ｉウエハ２０１表面に残っている微粒子が微粒子検出器
（異物検出機構の一例）２２５により検出され、それら
の粒子が検出されなくなるまで水膜の形成とレーザー光
２１０の照射による洗浄が続けられる。

【００２９】本実施例では、レーザー光をスキャンする
ことによりＳｉウエハ全面の洗浄が行われるようにした
が、Ｓｉウエハが配置される基盤をステージに載せ、ウ
エハを動かすことによりＳｉウエハ全面の洗浄が行われ
るようにしてもよい。また、パルスレーザー光をＫｒＦ
エキシマレーザーの出力としたが、波長はこれに限定さ
れるものではなく、他のパルスレーザー光でもよい。

【００３０】また、容器内に水蒸気だけでなく、アルコ
ールなどの蒸気を含ませることで、ウエハ表面にそれら
の液膜を生じさせてもよい。また、容器内の圧力は大気
圧に限定されるものではなく、結露により液膜が形成さ
れる条件であれば、加圧または減圧されていてもよい。
また、本実施例では、基盤をペルティエ素子（冷却器の
一例）により冷却しているが、冷却器はこれに限るもの
ではない。ただし、基盤温度の制御を速やかに行うため
に、基盤は冷却器だけでなく加熱器も備えている方が望
ましい。ペルティエ素子の場合には電流の流れる方向を
変化させることにより、加熱・冷却をともに行うことが
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の洗浄装
置によれば、凹凸がある物体表面の洗浄においても洗浄
されにくい部分の発生を抑制することや、物体上に形成
された薄膜や微細構造を破壊することなく物体表面を洗
浄することが可能であり、例えばレチクルの洗浄を十分
に行うことができる。

【００３２】また、本発明の洗浄装置によれば、洗浄対
象物を洗浄液に浸す必要がないので、洗浄液に含まれる
微粒子などによる汚染の恐れがなく、一度除去された微
粒子の再付着の恐れも非常に少ない。また、洗浄対象物
（例えばＳｉウエハ）の表面に形成される液（例えば
水）膜の成分は、結露により生ずる純粋な液体（例えば
純水）であるため汚染に寄与する恐れはない。

【００３３】さらに、結露材料（例えば水）は蒸気とし
て供給すればよいので大量には必要でなく、供給も容易
であり、洗浄装置全体としての制御も簡便である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の実施の形態の一例を示す図であり、
冷却機構と温湿度制御機構を備えた洗浄装置にかかるレ
ーザー光照射位置付近の部分構成図である。

【図２】は、実施例の洗浄装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１０１，２０１Ｓｉウエハ（洗浄対象物の一例）１０２，２０２基盤１０３冷却器２０３ペルティエ素子（冷却器、加熱器の一例）１０４，２０４放熱部材１１０，２１０レーザー光（パルス光の一例）２０５熱電対（温度測定器の一例）２１１可動ミラー（レーザー光走査用）２１２レーザー光入射窓２２１基盤温度制御部２２２温湿度制御部２２３温湿度測定部２２４水の膜厚検出器（液膜検出機構の一例）２２５微粒子検出器（異物検出機構の一例）以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄対象物の表面に付着した異物を除去
することにより洗浄を行う洗浄装置において、前記表面に結露による液体の膜を形成する液膜形成機構
と、洗浄対象面に向けてパルス光を照射するパルス光照
射機構とを備え、前記液膜形成機構により液膜を形成し
た状態にて、洗浄対象面に前記パルス照射機構によりパ
ルス光を照射して前記液膜を蒸発させることにより前記
異物を除去することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】前記液膜形成機構は、前記洗浄対象物を
冷却する冷却機構と、該洗浄対象物を収納する空間内の
温湿度制御機構及び／または該空間内に結露材料ガスを
導入するガス導入機構とを備えていることを特徴とする
請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】前記液膜形成機構は、前記洗浄対象物の
加熱機構及び／または前記ガスの温湿度制御機構をさら
に備えていることを特徴とする請求項２記載の洗浄装
置。
【請求項４】前記液膜形成機構は、前記パルス光を照
射する洗浄対象面に形成された液膜量または液膜厚さを
検出する液膜検出機構を備えていることを特徴とする請
求項１〜３記載の洗浄装置。
【請求項５】前記洗浄対象物の表面に付着した異物を
検出する異物検出機構を設けたことを特徴とする請求項
１〜４記載の洗浄装置。
【請求項６】前記洗浄対象面への前記パルス光の照射
位置を調整する照射位置調整機構を設けたことを特徴と
する請求項１〜５記載の洗浄装置。