JP5194259B2 - 液体エーロゾル式パーティクル除去方法 - Google Patents

Description

本願は、「液体エーロゾル式パーティクル除去方法」という名称の２００６年７月７日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー６０／８１９，１７９（この出願は参照することによりそっくりそのまま本明細書に組み込まれる）の利益を主張する。

本発明は、基板からのパーティクルの除去に関する。一層特定的には、本発明は、基板からパーティクルを除去するための、張力活性化合物を含む液体エーロゾルの使用に関する。

様々な加工段階のいずれかにおける半導体ウェハー及び他の超小型電子デバイスを含むもののような超小型電子デバイスの加工において、基板表面の清浄度は、実質的にすべての加工観点においてますます重大になりつつある。表面清浄度は多くのやり方で測定され、そしてパーティクルの存在及び／又は汚染物としてのウォーターマーク（超小型電子デバイスの製造に影響を及ぼし得る）を調べる。超小型電子デバイスは、例として、任意の加工段階における半導体ウェハー、並びにフラットパネルディスプレー、マイクロ・エレクトリカル・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）、近代の電気的相互接続システム、光学部品及び光学装置、大量データ記憶装置の部品（ディスクドライブ）、等のようなデバイスを包含する。一般的に、かかる基板表面からのますます小さいパーティクルの量の低減が、半導体ウェハーからのデバイスの生産性を最大にするために、並びにかかるデバイスについて決められるような品質標準を満たす一方、効果的及び効率的な加工工程でもってそうするために所望される。

超小型電子デバイスのウエット加工における代表的工程は、超小型電子デバイスのエッチング、すすぎ及び乾燥を包含する。本明細書において用いられる場合、ウエット加工は、超小型電子デバイスの少なくとも一部が所望期間浸漬に付される浸漬式加工、及び加工流体（すすぎ流体を含めて）がデバイス表面に分与されるスプレー式加工を包含する。超小型電子デバイス加工は、典型的には、清浄及び／又はウエットエッチング工程そしてその後のすすぎ及び乾燥を含むような、一連の個別工程を含む。

これらの工程は、基板表面への適当な処理化学薬品（たとえば、気体若しくは液体の清浄溶液、又はエッチング剤若しくは酸化剤）の適用を伴い得る。次いで、かかる清浄溶液又はエッチング剤若しくは酸化剤は、好ましくは、これらの先に適用された物質を希釈しそして究極的に洗い流すために脱イオン水（ＤＩ水）のようなすすぎ流体を利用する後続のすすぎ工程により除去される。十分なエッチングによるシリコン表面上の自生の酸化物の除去は、典型的には、シリコン表面を親水性から変化させそしてＨＦで最後にエッチングされたかかる表面を疎水性のようにする。

浸漬式加工の場合において、デバイスをすすぎ液から分離するために、すすぎ浴（よく知られているようなカスケード型すすぎ機のような）から１枚若しくはそれ以上の基板を引き上げること又は容器内の液体を下げることは、デバイスが適切にすすがれた後に行われ得る。スプレー式加工については、すすぎ流体がデバイス表面上に決められた期間分与され、しかもその間及び／又はその後、すすぎ流体をデバイス表面から振り飛ばすのに有効な速度にてデバイス（又は積重ね状のカルーセル上の複数のデバイス）は回転される。浸漬式加工又はスプレー式加工のどちらかにおいて、かかるすすぎ／乾燥プロセスの目標は、デバイス表面から蒸発されるべきであるところすすぎ後に残される流体の量を低減するために、加工デバイスを効果的に乾燥すること、すなわちできる限り多くのすすぎ流体を物理的に除去することである。すすぎ流体の蒸発は、流体内に懸濁していた汚染物又はパーティクルを後に残し得る。

すすぎ工程後の超小型電子デバイスからのすすぎ流体の向上分離又は除去について、デバイス表面からのすすぎ流体の分離点において及び分離点の近くにおいて、表面張力勾配をすすぎ流体内に発生させる或る化合物を導入する技法が開発されている。これについての効果（マランゴニ効果と一般に呼ばれる）は、浸漬式における分離において液浴からデバイスを分離する又はスプレー式分与の場合においてデバイスを回転させるというどちらかの行為下でデバイス表面から離脱するべきすすぎ流体（典型的にはＤＩ水）の能力を高めることである。すすぎ流体の除去は、親水性又は疎水性のどちらかのデバイス表面に関して、かかる技法でもって向上されると分かっている。表面張力に影響を及ぼしそしてかかる表面張力勾配を発生させる化合物が知られており、そしてイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、１−メトキシ−２−プロパノール、ジアセトンアルコール及びエチレングリコールを包含する。たとえば、浸漬型容器についてMohindra等の米国特許第５，５７１，３３７号明細書及び回転型分与装置についてLeenaars等の米国特許第５，２７１，７７４号明細書が参照され、しかしてそれらの各々はすすぎ流体の除去の一部としてマランゴニ効果を利用する。

水平回転基板からの加工流体のよりよい除去でもって基板を得る企てが、Mertens等の米国特許第６，５６８，４０８号明細書に記載されている。はっきりと画定された液体−蒸気境界を制御可能に発生させ、しかも該境界は移動式の液体送達ノズル及び蒸気送達ノズルと共に基板表面を横断して移動される方法及び装置が記載されている。Mertens等の特許明細書に記載されているように、マランゴニ効果に基づいて液体除去を向上させるために、表面張力勾配が、理論的には、該蒸気の該境界への特異的送達（該蒸気は該液体内に混和可能であるので）により該境界内に発生される。かかるシステムは親水性表面に関してより効果的であり得るが、しかし適切なすすぎ流体除去でもってすすぎを達成するのに必要とされるシステム及び制御態様の複雑さを有意に増大させる。かかるシステムの効力は、ＨＦで最後にエッチングされたシリコンウェハー（小さいパーティクルのような汚染物の低減が依然として所望される）のような完全に疎水性の表面については有意により小さい。

上記に記されたLeenaars等の米国特許第５，２７１，７７４号明細書は、基板表面がすすがれて基板表面上に水膜層（そのようなものとして、親水性ウェハー表面上に自然と形成する）が残された後の基板表面に有機溶媒蒸気を送達しそして次いで回転させるための装置及び方法を記載する。有機溶媒蒸気が、蒸気温度により制御されるように加工チャンバー中に導入される（好ましくは不飽和）。この‘７７４特許明細書の図２、３及び５は、基板表面上のすすぎ水膜から出発しそして次いで有機溶媒蒸気への暴露の結果として該膜がばらばらになってより厚い滴になるというシーケンスを示す。次いで、これらの滴は、回転により該表面からより容易に振り飛ばされる。有機溶媒蒸気の作用は水膜から滴を発生させることである（そのような膜層がおそらく親水性表面上にもたらされるので）のだから、疎水性表面が水ですすがれる状況においてはかかる作用は要求されず、何故なら同じ効果が自然と発生されるからである。疎水性表面については、すすぎ水は、該表面の特質に因り、デバイス表面上で玉のようになって滴となる。やはり、あらゆる表面に関してしかし特に疎水性デバイス表面について、汚染物の低減を改善する必要がある。

たとえば、パーティクル除去効率（ＰＲＥ）を増加する一方、酸化物（たとえば二酸化ケイ素）損失及び基板への損傷を最小にすることが望ましい。超小型電子基板からパーティクルを慣用的に除去することは、或る化学及び／又は物理作用（たとえばメガソニック）に頼る。多くの慣用プロセスの欠点は、それらが化学作用の故に基板を過度にエッチングする及び／又は物理作用の故に基板を過度に損傷することである。たとえば、慣用の１枚の基板用のスプレー式加工装置は、それらが主に化学作用に頼る故に比較的低い損傷しかもたらさない一方、基板を清浄にし得るが、しかしそれらは過度にエッチングする傾向がある。

半導体ウェハーのようなデバイスをすすぎそして加工する方法であって、表面張力低減剤の使用でもって該デバイスがすすがれる方法が、米国特許出願公開第２００２／０１７０５７３号明細書に記載されている。この方法は後続の乾燥工程を含み得、そして該乾燥工程は、好ましくは、少なくとも部分乾燥中表面張力低減剤の使用を含む。スプレー式加工システムにおける向上すすぎプロセスが、「超小型電子基板を回転乾燥するための装置及び方法」という名称の米国特許出願シリアルナンバー１１／０９６，９３５に記載されている。この出願に記載されたプロセスにおいて、乾燥向上物質が加工チャンバーの気体環境内にその飽和点未満の所望濃度にて存在するように（それにより乾燥向上物質について露点が定められる）、乾燥向上物質が加工チャンバー内の気体環境中に送達される。すすぎ流体の温度は、すすぎ工程の少なくとも最終部分中に分与される時に、加工チャンバー内の乾燥向上物質の露点未満にあるように制御される。

１枚又はそれ以上の半導体ウェハーを加工する方法であって、該１枚又はそれ以上のウェハーが気体状帯電防止剤の存在下で加工される方法が、米国特許出願公開第２００５／００００５４９号明細書に記載されている。加工は、気体状帯電防止剤の存在下で１つ又はそれ以上の化学処理、すすぎ及び／又は乾燥工程を遂行することを含み得る。乾燥工程はまた、イソプロピルアルコールのような乾燥向上物質を加工チャンバー中に導入することを含み得る。

噴射ノズルが小滴を基板の方へ噴出する清浄装置の構成に関して、多数の特許明細書が発行されている。かくして提供される装置は、基板の表面に付着する汚染物を除去すると述べられている。たとえば米国特許第５，８７３，３８０号明細書、第５，９１８，８１７号明細書、第５，９３４，５６６号明細書、第６，０４８，４０９号明細書及び第６，７０８，９０３号明細書が参照される。それらに開示されている噴射孔は、様々なノズル構成を包含する。それらの開示は、純水又はいくつかの場合においては洗浄溶液である追加的化学薬品（米国特許第６，０４８，４０９号明細書において第９欄第６７行から第９欄第１行に純水以外の酸又はアルカリ化学薬品であると開示されている）である液体を含む小滴を分与することを想定する。

基板の表面からパーティクルを除去するのに十分な力でもって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を該表面と接触させることを含む方法により、パーティクルが基板の表面から除去され得る、ということが発見された。エーロゾル小滴の組成物における張力活性化合物の組込みと、該表面とのエーロゾル小滴の力強い接触との組合わせが、予期されないことに、優れたパーティクル除去をもたらす、ということが分かった。かくして、一方では、基板に適用されるべき組成物の選択は、驚くべきことに、パーティクル除去について基板におけるエーロゾルの力強い衝撃の効力を増加する。同様に、張力活性化合物を含む組成物の基板への力強い液体エーロゾルとしての適用は、張力活性化合物を含む同じ組成物の穏やかなすすぎ剤としての適用と比較して、優れたパーティクル除去をもたらす。理論により縛られないけれども、小滴中の張力活性化合物の存在は、それが基板の表面に当たる時に小滴組成物の表面張力を低減し、それにより小滴を該表面との衝撃時に更に拡げさせそしてパーティクル除去効力を増加する、ということが信じられる。

本発明のある具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、該小滴の形成時に水及び張力活性化合物を含む。理論により縛られないけれども、エーロゾル小滴の形成時における水と張力活性化合物の連合は、小滴内における張力活性化合物の優れた組込み及び分布をもたらす、ということが信じられる。

本発明の一つの具体的態様において、張力活性化合物は、小滴の形成前にエーロゾル小滴の液体中に組み込まれる。ある一層好ましい具体的態様において、水を含む液体組成物の少なくとも１つの流れを張力活性化合物蒸気含有気体の少なくとも１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより、張力活性化合物はエーロゾル小滴の形成中にエーロゾル小滴の液体中に組み込まれる。

本発明の別の具体的態様において、液体エーロゾル小滴は張力活性化合物なしに形成され、そして表面と接触する前に張力活性化合物を含有する雰囲気に通される。

本基板清浄方法は、基板を過度に損傷することなく物理的パーティクル除去作用を利用する故に独特である。有利には、かかる霧化液体は、酸化物の不所望量を失うことなく及び基板を過度に損傷することなく格別のパーティクル除去効率（「ＰＲＥ」）に達するようなこれまで入手不能な清浄結果を達成するために、超小型電子技術の加工装置において用いられ得る。本発明のある具体的態様において、本方法は、本方法を用いない同様なシステムと比較して、改善ＰＲＥをもたらす。かくして、本発明の方法を含む完全清浄プロセスに関して、３％より大きいそして一層好ましくは５％より大きいＰＲＥ改善が認められ得る。

本願に組み込まれそして本願の一部を構成する添付図面は本発明のいくつかの観点を図示し、そしてそれらの具体的態様の記載と一緒に本発明の原理を説明するのに役立つ。

図１は、本発明のプロセスを実行し得る装置の図式である。 図２は、本発明のプロセスのある具体的態様を実行するためのスプレーバーの横断面図である。

下記に記載された本発明の諸具体的態様は、網羅的であるようには又は以下の詳細な記載に開示された精確な形態に本発明を限定するようには意図されていない。むしろ、選ばれそして記載された諸具体的態様の目的は、本発明の原理及び実施についての当業者による認識及び理解が容易にされ得るようにすることである。

上記に記されたように、本発明は、表面からパーティクルを除去するのに十分な力でもって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を該表面と接触させることによるパーティクルの除去を想定する。液体エーロゾル小滴は力でもって基板の表面に向けられる故、同じ組成物での慣用のすすぎにより該表面からすすぎ流され得るパーティクルの量を超える態様でパーティクルが基板から除去される。たとえば、パーティクルの除去は、パーティクルを含有する噴霧又は浴への表面の暴露によって最初に窒化ケイ素パーティクルを施すことにより、慣用的に検査される。この検査表面が本明細書に記載されているような組成物で単にすすがれる場合（トータル処理方式の一部として行われる追加的清浄工程なしで）、除去されるパーティクルの数は、典型的には、検査操作法の誤差限界未満である。対照的に、他の清浄工程なしでしかしパーティクルを除去するのに有効な量の十分な力でもって実行される本方法は、統計的に有意な態様で、好ましくは４０％より多く一層好ましくは５０％より多くそして最も好ましくは６０％より多く、パーティクルを除去し得る。

清浄にされるべき表面を有する基板は、好ましくは、高い度合いの清浄度（本プロセスの遂行後に基板の表面は不所望パーティクル不純物が実質的にない又は不所望パーティクル不純物の数が大いに低減しているはずであることを意味する）を要求する超小型電子デバイスである。かかる基板の例は、未加工であろうが、任意の特徴を備えてエッチングされていようが、被覆されていようが、あるいは集積回路装置として並びにフラットパネルディスプレー、マイクロ・エレクトリカル・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）、超小型電子マスク、近代の電気的相互接続システム、光学部品及び光学装置、大量データ記憶装置の部品（ディスクドライブ）、リードフレーム、医用装置、ディスク及びヘッド、等のような装置としてコンダクターリード又はトレースと共に統合されていようが、任意の加工段階における半導体ウェハーを包含する。

本方法は、基板に関して遂行される他の処理プロセスの一部として、任意の所与プロセスの前又は後のどちらかにて実行され得る。

基板に関して遂行され得る追加的プロセスは、浸漬プロセス工程、スプレープロセス工程又はそれらの組合わせを包含する。本方法は本質的にはスプレープロセス工程であり、そして基板をスプレープロセス用具の構成中に置きそしてすべての処理を同じ構成において実行することにより操作手順を最小にする点での効率に因り、スプレープロセス工程のみを含む基板作製操作法に容易に組み込まれる。本方法は、１枚の基板用の構成又は複数の基板（積重ね若しくはカルーセル配列又は両方にて）の処理用の構成中に基板が与えられている用具において実行され得る。

処理プロセス中エーロゾル小滴への適切な且つ好ましくは一様な暴露を与えるために、基板は好ましくは処理中回転される。好ましくは、基板は回転される一方、実質的に水平な態様に配向されるけれども、超小型電子デバイスはそうではなく水平から傾けられた角度（垂直を含めて）にて支持され得るということが想定される。エーロゾル小滴は、回転している超小型電子デバイスの中心域にあるいはその一つの縁若しくは別の縁又は中間の任意の所の方へ分与され得、そして前もって決められた条件に従って清浄なデバイスを達成するために決められた期間、パーティクル除去操作が超小型電子デバイスの所望表面を効果的に処理することが好ましい。

液体エーロゾル小滴は、表面との接触時に、水及び張力活性化合物を含む。一つの具体的態様において、液体エーロゾル小滴の非張力活性化合物液体は慣用のすすぎ流体と同じ組成物であり、しかして超小型電子デバイス表面に分与され得る且つデバイス表面を効果的にすすいで汚染物を低減する任意の流体及び／又は先に適用された加工用液体若しくは気体を含み得る。液体は好ましくはＤＩ水であるが、しかし随意に１つ又はそれ以上の処理成分すなわち表面を処理するための成分を含み得る。処理成分を含むかかる液体組成物の例は、水酸化アンモニウム／過酸化水素／水の組成物であるＳＣ−１組成物である。

張力活性化合物は、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、ペルフルオロヘキサン、ヘキサン及びエーテルから成る群から選択される。特に好ましい張力活性化合物は、イソプロピルアルコールである。

本発明のある具体的態様において、張力活性化合物は、液体エーロゾル小滴中に約０．１から約３ｖｏｌ％の濃度にて存在する。本発明の別の具体的態様において、張力活性化合物は、液体エーロゾル小滴中に約１から約３ｖｏｌ％の濃度にて存在する。

液体エーロゾル小滴は、慣用のエアゾールスプレー缶においてように噴射剤からの圧力下で流体を弁に押し通すことによる又は一層好ましくは液体の流れ若しくは液体と気体の流れを衝突させることによるような任意の適切な技法から形成され得る。液体エーロゾル小滴を作製する際に用いるために適したノズルの例は、米国特許第５，８７３，３８０号明細書、第５，９１８，８１７号明細書、第５，９３４，５６６号明細書、第６，０４８，４０９号明細書及び第６，７０８，９０３号明細書に示されたものを包含する。

気体は、特に非反応性又は比較的非反応性気体（窒素、圧縮乾燥空気、二酸化炭素及び貴ガス（アルゴンのような）のような）を含めて、任意の適切な気体であり得る。

ある好ましい具体的態様において、張力活性化合物は、気体中における該化合物の組込みにより小滴に与えられる。一つの具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、水を含む液体組成物の少なくとも１つの流れを張力活性化合物蒸気含有気体の少なくとも１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより形成される。別の具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、少なくとも一方の流れが水を含むところの液体組成物の２つの流れを張力活性化合物蒸気含有気体の１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより形成される。

好ましくは、張力活性化合物は、気体中に約１から３ｖｏｌ％として存在する。約３％より高い張力活性化合物の量は、一般的に、供給管路が加熱されなければ気体からの該化合物の凝縮のような取扱い上の面倒な事態を招く。加えて、張力活性化合物のより高い濃度は、引火性の問題を引き起こす傾向がある。張力活性化合物は、気体を張力活性化合物の溶液に通気するような任意の所望態様で気体中に組み込まれ得る。

その代わりに、張力活性化合物は、液体中の成分として与えられてから液体オリフィスを通じて分与され得る。この具体的態様において、張力活性化合物は、好ましくは、用具に与えられる予備混合溶液として予備希釈態様で与えられる。その代わりに、張力活性化合物は、用具内の且つ噴霧ノズルの上流の又は噴霧ノズルにおける液体に供給され得る。しかしながら、この具体的態様は好ましさが劣り、何故なら張力活性化合物は、必然的に、用具において溜め器中に及び供給管路中に、高濃厚張力活性化合物を含有する濃厚組成物として存在することになるからである。用具における高濃厚張力活性化合物の存在は、一般的に、引火性及び混合制御の問題に因り望ましさが劣る。一つの具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、水及び張力活性化合物を含む液体組成物の少なくとも１つの流れを少なくとも１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより形成される。別の具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、少なくとも一方の流れが水及び張力活性化合物を含むところの液体組成物の２つの流れを１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより形成される。更に別の具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、少なくとも一方の流れが水及び張力活性化合物を含むところの液体組成物の２つの流れを衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより形成される。

液体エーロゾル小滴が張力活性化合物なしに形成される本発明の具体的態様において、張力活性化合物を含有する雰囲気は、液体エーロゾル小滴が形成されそして表面の方へ向けられる前及び中に、加工チャンバーにおいて発生される。張力活性化合物を含有する雰囲気は、今や当業者に明らかである任意の態様で作製される。本発明のある具体的態様において、張力活性化合物は、基板の表面上に存在する。本発明の別の具体的態様において、張力活性化合物は、張力活性化合物が基板の表面上で凝縮するようなレベルにて雰囲気中に存在する。本発明の別の具体的態様において、張力活性化合物は、表面上における張力活性化合物の凝縮が避けられるように、飽和点未満のレベルにて雰囲気中に存在する。

本発明のある具体的態様が図１に概略的に図示されており、しかして図１は本発明を実施するための改良スプレー式加工システム１０を示す。システム１０において、ウェハー１３（たとえば、特定の超小型電子デバイスとして）は、回転モーター１５により駆動される回転可能なチャック１４上に支持される。システム１０のこの部分は、慣用のスプレー式加工装置に相当する。スプレー式加工装置は一般的に知られており、そしてターンテーブル又はカルーセル上のウェハーをそれらの自軸又は共通軸の周りのどちらかにて回転させることにより、遠心力でもって液体を除去する能力を与える。本発明に従う改造のために適した例示的スプレー式加工装置機械は、米国特許第６，４０６，５５１号明細書及び第６，４８８，２７２号明細書（参照することによりそっくりそのまま本明細書に完全に組み込まれる）に記載されている。スプレー式加工装置タイプの機械は、ミネソタ州チャスカのFSI International, Inc.からたとえば商品名MERCURY（登録商標）又はZETA（登録商標）の一つ又はそれ以上の下で入手できる。本発明に従う改造のために適した１枚のウェハー用のスプレー式加工装置システムの別の例は、オーストリア国フィラッハのSEZ AGから入手できそして商品名ＳＥＺ ３２３下で販売されている。本発明に従う改造のために適した用具システムの別の例は、２００６年３月１５日に出願された「１種又はそれ以上の処理流体でもって超小型電子ワークピースを加工するために用いられる用具における使用のためのバリヤー構造及びノズル装置」という名称の米国特許出願シリアルナンバー１１／３７６，９９６に記載されている。

スプレーバー２０は、液体エーロゾル小滴をウェハー１３上へ向けるための複数のノズルを含む。液体は液体供給溜め器２２から管路２３を通じて与えられ、そして気体は同様に気体供給溜め器２４から管路２５を通じて与えられる。スプレーバー２０は、好ましくは、エーロゾル小滴を発生させるための複数のノズルを備えている。ある好ましい具体的態様において、複数のノズルは、スプレーバー２０がウェハー１３の上の適所にある時にウェハーの半径又はウェハーの全径のどちらかに対応する場所に、スプレーバー２０において約３．５ｍｍの間隔にて与えられる。複数のノズルは、随意に、ウェハーの外縁におけるノズルの間隔と比較して、回転軸のより近くで異なる間隔にて与えられ得る。好ましいスプレーバー構成は、２００６年７月７日に出願された「１種又はそれ以上の処理流体でもって超小型電子ワークピースを加工するために用いられる用具における使用のためのバリヤー構造及びノズル装置」という名称の米国特許出願シリアルナンバー６０／８１９，１３３及びまた２００７年６月２０日に出願された「１種又はそれ以上の処理流体でもって超小型電子ワークピースを加工するために用いられる用具における使用のためのバリヤー構造及びノズル装置」という名称の米国特許出願シリアルナンバー［参照番号ＦＳＩ０２０２／ＵＳ］に記載されている。

スプレーバー３０の横断面図が図２に示されており、しかして本発明の好ましいノズル構成を図示する。この構成において、液体分与オリフィス３２及び３４は、衝突する液体流４２及び４４をもたらすために内側に向けられる。気体分与オリフィス３６は、この具体的態様において示されているように、気体流４６が液体流４２及び４４と衝突するように液体分与オリフィス３２と３４の間に置かれる。この衝突の結果として、霧化が起こり、それにより液体エーロゾル小滴４８を形成させる。本発明の目的のために、液体エーロゾル小滴の流れ又は分布を作るために互いに衝突する流れを与えるように構成された液体オリフィスと気体オリフィスの集まりは、ノズルと考えられる。一つの具体的態様において、液体分与オリフィス３２及び３４は、約０．０２０から約０．０３０インチの直径を有する。別の具体的態様において、液体分与オリフィス３２及び３４は、スプレーバーにおいてウェハーの中心からウェハーの半径の中央に対応する位置にある場合約０．０２６インチの直径、そしてウェハーの半径の中央からウェハーの外縁に対応する位置にある場合約０．０２６インチの直径を有する。本発明のある具体的態様において、気体分与オリフィス３６は、約０．０１０から約０．０３０インチ好ましくは約０．０２０インチの直径を有する。

流れの場所及び方向並びに流れの相対力は、好ましくは、生じる液体エーロゾル小滴が基板の表面に向けられて所望パーティクル除去を果たすように、生じる液体エーロゾル小滴の方向性流れをもたらすよう選択される。一つの具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、ウェハーの表面に対して直角を成す角度にて表面に接触するようにされる。別の具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、ウェハーの表面から約１０度から９０度より小さい角度にてウェハーの表面に接触するようにされる。別の具体的態様において、液体エーロゾル小滴は、ウェハーの表面から約３０度から約６０度の角度にてウェハーの表面に接触するようにされる。ある好ましい具体的態様において、ウェハーは、エーロゾル小滴とウェハーの表面との接触中、約２５０から約１０００ＲＰＭの速度にて回転している。小滴とウェハーとの接触の方向は、一つの具体的態様においてウェハーの回転軸の周りの同心円と整合され得、あるいは別の具体的態様において部分的に又は完全にウェハーの回転軸から遠ざかるように配向され得る。達成されるべき特定のプロセス目標を実行する際の所望プロセスパラメーターを得るために、システム１０は、好ましくは、流体流量、流体圧、流体温度、それらの組合わせ、等の一つ又はそれ以上を監視する及び／又は制御するための適当な制御装置（示されていない）を用いる。

本方法は、パーティクルの除去が所望されるところの清浄、マスキング、エッチング及び他の加工工程のような様々な処理工程の前又は間を含めて、基板加工操作法の任意の段階において利用され得る。本発明のある好ましい具体的態様において、記載されたようなエーロゾル小滴を用いる本方法は、最終すすぎ工程の前の清浄工程の一部である。

本明細書に記載されたようなパーティクル除去工程の完了後、基板は好ましくはすすがれそしてまた乾燥工程に付され、しかもこの乾燥工程は、少なくとも、すすぎ流体分与が終了された後に超小型電子デバイスの回転をデバイス表面からすすぎ流体を振り飛ばすために決められた期間継続することを含む。乾燥工程中、窒素のような乾燥用気体（加熱され得る又はされ得ない）の送達もまた好ましい。乾燥工程は、好ましくは、任意の特定の用途に基づいて所望最終汚染レベルにおける満足な製品を達成するのに十分に基板表面を乾かすために必要な期間続けられる。親水性表面の場合には、測定可能な薄い液体膜が、デバイス表面のいくらか又は全部において依然として存在し得る。乾燥工程は、超小型電子デバイスがすすぎ工程と同じ又は異なる毎分回転数にて回転されながら遂行され得る。

さて、本発明の代表的具体的態様が、本発明の原理及び実施を例示する次の例に関して記載される。

１枚のウェハー用の回転モジュールを用いて、１ＬＰＭの流速におけるＤＩ水を１２０ｓｌｍの流速における乾燥Ｎ_２気体流と衝突させることにより発生されたエーロゾルにおいて、窒化ケイ素パーティクルを問題とする６枚のウェハーを液体脱イオン水エーロゾル法でもって清浄にした。１ＬＰＭの流速におけるＤＩ水を１２０ｓｌｍの流速における１％ＩＰＡ／Ｎ_２気体流と衝突させることによりエーロゾルが発生された場合の同じエーロゾル法でもって、パーティクルを問題とする５枚のウェハーを清浄にした。これらのウェハーのすべては、約１５分のタイムフレーム内で加工された。ＫＬＡ−テンコー（KLA-Tencor)ＳＰ１／ＴＢＩ測定用具を用いて、パーティクル測定を６５ｎｍより大きいサイズについて行った。パーティクル除去効率は、乾燥Ｎ_２の場合の平均６１．７％からＮ_２中の１％ＩＰＡ蒸気の場合の平均６６．８％に改善された。

この例において、２００ｍｍウェハーを回転付着により窒化ケイ素パーティクルで汚染し、そして次いで２４時間周囲条件に放置して「老化」させた。１枚のウェハー用の回転モジュールを用いて、１ＬＰＭの流速におけるＤＩ水を２００ｓｌｍの流速における乾燥Ｎ_２気体流と衝突させることにより発生されたエーロゾルにおいて、窒化ケイ素パーティクルを問題とする５枚のウェハーを液体脱イオン水エーロゾル法でもって清浄にした。１ＬＰＭの流速におけるＤＩ水を２００ｓｌｍの流速における３％ＩＰＡ／Ｎ_２気体流と衝突させることによりエーロゾルが発生された場合の同じエーロゾル法でもって、パーティクルを問題とする６枚のウェハーを清浄にした。表１に報告されたパーティクル除去効率は、各条件下で実験されたウェハーの全体にわたっての平均である。

本明細書において引用されたすべての特許明細書、特許出願（仮出願を含めて）及び刊行物は、個々に組み込まれているかのように、参照することにより組み込まれる。別段指摘されていなければ、部及び百分率はすべて容量によるそして分子量はすべて重量平均分子量である。上記の詳細な記載は、理解の明確のためにのみ与えられている。不必要な限定がなされないことは、このことから理解されるべきである。本発明は示された及び記載された正確な詳細に限定されず、何故なら当業者に明白な変型が請求項により定められた本発明内に包含されるからである。
本願発明に関連する発明の実施形態を以下に列挙する。
［実施形態１］
基板の表面からパーティクルを除去する方法であって、該表面からパーティクルを除去する強さで水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を該表面と接触させることを含む方法。
［実施形態２］
液体エーロゾル小滴が、該小滴の形成時に水及び張力活性化合物を含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態３］
水を含む液体組成物の少なくとも１つの流れを張力活性化合物蒸気含有気体の少なくとも１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより、液体エーロゾル小滴を形成させる、実施形態２に記載の方法。
［実施形態４］
少なくとも一方の流れが水を含むところの液体組成物の２つの流れを張力活性化合物蒸気含有気体の１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより、液体エーロゾル小滴を形成させる、実施形態２に記載の方法。
［実施形態５］
水及び張力活性化合物を含む液体組成物の少なくとも１つの流れを少なくとも１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより、液体エーロゾル小滴を形成させる、実施形態２に記載の方法。
［実施形態６］
少なくとも一方の流れが水及び張力活性化合物を含むところの液体組成物の２つの流れを１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより、液体エーロゾル小滴を形成させる、実施形態２に記載の方法。
［実施形態７］
気体が、窒素、圧縮乾燥空気、二酸化炭素及びアルゴンから成る群から選択される、実施形態３に記載の方法。
［実施形態８］
気体が、窒素、圧縮乾燥空気、二酸化炭素及びアルゴンから成る群から選択される、実施形態４に記載の方法。
［実施形態９］
気体が、窒素、圧縮乾燥空気、二酸化炭素及びアルゴンから成る群から選択される、実施形態５に記載の方法。
［実施形態１０］
少なくとも一方の流れが水及び張力活性化合物を含むところの液体組成物の２つの流れを衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させることにより、液体エーロゾル小滴を形成させる、実施形態２に記載の方法。
［実施形態１１］
液体エーロゾル小滴を張力活性化合物なしに形成させ、そして表面と接触させる前に張力活性化合物を含有する雰囲気に通す、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１２］
張力活性化合物が、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、ペルフルオロヘキサン、ヘキサン及びエーテルから成る群から選択される、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１３］
張力活性化合物がイソプロピルアルコールである、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１４］
液体エーロゾル小滴が、表面との接触時に、張力活性化合物を０．１から３ｖｏｌ％の濃度にて含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１５］
液体エーロゾル小滴が、表面との接触時に、張力活性化合物を１から３ｖｏｌ％の濃度にて含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１６］
液体エーロゾル小滴が、表面との接触時に、ＤＩ水及び張力活性化合物から成る、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１７］
液体エーロゾル小滴が、さらに、処理成分を含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１８］
処理成分が、水酸化アンモニウム及び過酸化水素を含む、実施形態１７に記載の方法。
［実施形態１９］
張力活性化合物が、気体中に１から３ｖｏｌ％の濃度にて存在する、実施形態３に記載の方法。
［実施形態２０］
張力活性化合物が、気体中に１から３ｖｏｌ％の濃度にて存在する、実施形態４に記載の方法。

Claims (8)

1. 基板の表面からパーティクルを除去する方法であって、該表面からパーティクルを除去する強さで水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を該表面と接触させることを含み、前記液体エーロゾル小滴は分離したオリフィスから生ずる組成物の２つの流れを衝突させることによって形成され、その衝突する一方の流れは張力活性化合物を含んでおり、前記液体エーロゾル小滴は、水を含むところの液体組成物の少なくとも一つの流れを、張力活性化合物蒸気含有気体の少なくとも１つの気体流と衝突させ、それによって水及び張力活性化合物を含む液体エーロゾル小滴を形成させる、方法。
2. 気体が、窒素、圧縮乾燥空気、二酸化炭素及びアルゴンから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
3. 張力活性化合物が、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、ペルフルオロヘキサン、ヘキサン及びエーテルから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
4. 張力活性化合物がイソプロピルアルコールである、請求項１に記載の方法。
5. 液体エーロゾル小滴が、表面との接触時に、ＤＩ水及び張力活性化合物から成る、請求項１に記載の方法。
6. 液体エーロゾル小滴が、さらに、処理成分を含む、請求項１に記載の方法。
7. 処理成分が、水酸化アンモニウム及び過酸化水素を含む、請求項６に記載の方法。
8. 張力活性化合物が、気体中に１から３ｖｏｌ％の濃度にて存在する、請求項１に記載の方法。

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