DE10230925A1

DE10230925A1 - Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse, Reinigungsausrüstung sowie Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE10230925A1
Application number: DE10230925A
Authority: DE
Inventors: Itaru Kanno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2003-06-05
Also published as: JP2003145062A; US20030089799A1; CN1418736A; CN1200773C; US6708903B2; KR20030040014A; TW550119B; KR100474957B1

Abstract

Eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse umfasst ein Mischteil (21), welches zwei Arten von extern zugeführten Fluids miteinander mischt, zum Herstellen einer Fluidmischung, ein gerades Rohr (22), welches linear und röhrenförmig entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsrichtung in Richtung auf die Oberfläche einer gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz gebildet ist, zum Beschleunigen der vorbezeichneten Fluidmischung, die von dem Mischteil (21) empfangen wurde, entlang der vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung, und ein gekrümmtes Teil (23), welches mit dem Auslass (4) des geraden Rohrs (22) verbunden ist. Das gekrümmte Teil (23) besitzt eine Innenoberfläche, die mit der Innenoberfläche des geraden Rohrs (22) in Verbindung steht. Die Innenoberfläche des gekrümmten Teils (23) definiert eine konvex gekrümmte, gebogene Oberfläche, um sich nach außen in Bezug auf einen Raum auszubreiten bzw. aufzuweiten, welcher die aus dem geraden Rohr (22) gestoßene Fluidmischung aufnimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse und eine diese umfassende Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse und eine Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen, die sich auf die Oberfläche eines Substrats anheften, wie einem Halbleiterwafer, einem Flüssigkristallsubstrat, einem Scheibensubstrat oder einer Fotomaske. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.

Es ist allgemein bekannt, dass unterschiedliche Verunreinigungen sich auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers in einem Halbleiterherstellungsprozess anheften. Wenn ein Isolierfilm oder ein Metallfilm auf einem Halbleiterwafer mittels CVD (chemische Dampfabscheidung) oder Sputtern gebildet wird, heften z. B. partikuläre Verunreinigungen an der Oberfläche des gebildeten Filmes an. Ferner heften Ätzreste (Resistrückstände) oder Metallverunreinigungen an nach der Musterbildung mittels Trockenätzen. Als ein Verfahren zum Entfernen solcher Verunreinigungen schlägt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-156229 (1998) ein Verfahren zum Spritzen von Tröpfchen aus einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse vor.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51. Diese Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51 stößt Tröpfchen aus, die durch das Mischen eines Gases und einer Flüssigkeit miteinander in Luft gebildet wurden, und lässt diese auf die Oberfläche einer gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz aufprallen, wodurch die Substanz gereinigt wird. In der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51 werden ein unter Druck gesetztes Gas und eine unter Druck gesetzte Flüssigkeit jeweils durch einen Gaseinlaß und einen Flüssigkeitseinlaß 3 zugeführt, damit diese in einem in Fig. 9 gezeigten Mischteil 21 gemischt werden. Somit wird die Flüssigkeit in Tröpfchen umgewandelt, die in dem Gas flotieren. Das Gas wird unter einem hohen Druck dem Gaseinlaß 2 zugeführt, um einen schnellen Strom in einem geraden Rohr 22 zu bilden. Die in dem Mischteil 21 gebildeten Tröpfchen werden durch den Strom des Gases in dem geraden Rohr 22 beschleunigt. Der Teilchendurchmesser der beschleunigten Tröpfchen wird vermindert. Somit werden die Tröpfchen durch den Auslaß 4 des geraden Rohrs 22 ausgestoßen.

Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht einer herkömmlichen Reinigungsausrüstung mit der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51. Diese Reinigungsausrüstung wird nun unter Bezugnahme auf einen zu reinigenden Halbleiterwafer 10 beschrieben. Die Reinigungsausrüstung umfasst eine Plattform 11 zum Halten des Halbleiterwafers 10, einen Motor 12 zum Rotieren der Plattform 11, die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51, die auf eine zu reinigenden Oberfläche des Halbleiterwafers 10 gerichtet ist, welcher auf der Plattform legt, sowie einen Reinigungsnapf 52 zum Verhindern der Streuung der Tröpfchen beim Reinigen. Der Reinigungsnapf 52 ist mit nach unten gerichteten Abgabe- bzw. Ausstoßanschlüssen 53 versehen. Die Betriebsweise der Reinigungsausrüstung wird nun beschrieben. Der Halbleiterwafer 10 wird auf die Plattform 11 gelegt und darauf fixiert, welche dann ihrerseits durch den Motor 12 bei einer vorgeschriebenen Rotationsfrequenz rotiert wird. Das Gas und die Flüssigkeit werden der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51 zugeführt, welche ihrerseits die Tröpfchen und das Gas aus deren vorne befindlichem Ende ausstößt. Folglich kollidieren die Tröpfchen gegen Verunreinigungen, die auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 10 angeheftet sind, zum Entfernen der Verunreinigungen. Die von der Oberfläche des Halbleiterwafers 10 entfernten Verunreinigungen und das meiste der Tröpfchen und des Gases, was aus der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51 ausgestoßen wird, strömt in Richtung äußerer Peripherie des Halbleiterwafers 10, um durch die Ausstoßanschlüsse 53 ausgestoßen bzw. entfernt zu werden.

Während die Verunreinigungen und das meiste des Flüssigkeit und des Gases durch die Ausstoßanschlüsse 53 ausgestoßen werden, wird die Flüssigkeit teilweise in einen Nebel bzw. in eine Eintrübung verwandelt, und die ursprünglich an der Oberfläche des Halbleiterwafers 10 anhaftenden Verunreinigungen sammeln sich in dem Reinigungsnapf 52 zusammen mit ursprünglich in dem Gas enthaltenden Teilchen, um nachteilig mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit wieder an die Oberfläche des Halbleiterwafers 10 anzuhaften.

Bei der herkömmlichen Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51 bzw. der diese umfassenden Reinigungsausrüstung wird der größte Teil des ausgestoßenen Gases direkt auf die Oberfläche der zu reinigenden Substanz (nachfolgend als "gereinigte Oberfläche" bezeichnet) gesprüht, und daher wird die gereinigte Oberfläche getrocknet, was leicht das Anheften von Teilchen ermöglicht. Wenn die entfernten Verunreinigungen wie oben beschrieben sich im Reinigungsnapf 52 sammeln, kollidieren die ursprünglich im Gas enthaltenen Teilchen häufig gegen die gereinigte Oberfläche, um sich nachteilig an die gereinigte Oberfläche anzuheften. Insbesondere ein auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder dergleichen gebildetes feines Muster kann aufgrund der Kollision mit in dem Gas enthaltenen Teilchen geschädigt werden.

Es ist ferner schwierig, die Flüssigkeit und das Gas durch die Ausstoßanschlüsse 53, die unterhalb der gereinigten Substanz angeschlossen sind, schnell zu entfernen. Somit schwellen feine Tröpfchen, die teilweise in einen Nebel verwandelt wurden, zeitweise entfernte Verunreinigungen sowie in dem Gas enthaltene Teilchen leicht in dem Reinigungsnapf 52 an, um leicht an die gereinigte Substanz angeheftet zu werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse sowie eine Reinigungsausrüstung bereitzustellen, die in der Lage sind, das Wiederanheften von Verunreinigungen an eine gereinigt Oberfläche, das Anheften von Teilchen und das Schädigen eines feinen Musters, das aus der Kollision mit Teilchen resultiert, zu unterdrücken.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß Anspruch 1 oder 3, durch eine Reingungsausrüstung gemäß Anspruch 5 oder 7 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen festgelegt.

Um die zuvor bezeichnete Aufgabe zu lösen, umfasst die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Mischteil, das zwei Arten von extern zugeführten Fluids miteinander mischt, zum Herstellen einer Fluidmischung, ein gerades Rohr, welches linear und röhrenförmig entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsrichtung zur Oberfläche einer gereinigten Substanz hin gebildet ist, zum Beschleunigen der vorbezeichneten Fluidmischung, die von dem zuvor bezeichneten Mischteil empfangen wurde, entlang der vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung, sowie ein gekrümmtes bzw. gebogenes Teil, welches mit einem Auslaß des zuvor bezeichneten geraden Rohrs verbunden ist, wobei das vorbezeichnete gekrümmte bzw. gebogene Teil eine Innenoberfläche aufweist, die mit der Innenoberfläche des vorbezeichneten geraden Rohrs kommuniziert, und wobei diese Innenoberfläche des vorbezeichneten gekrümmten bzw. gebogenen Teils eine konvex gekrümmte, gebogene Oberfläche definiert, um sich zu einem Raum aufzuweiten, der die vorbezeichnete Fluidmischung, die aus dem vorbezeichneten geraden Rohr gestoßen wird, aufnimmt bzw. empfängt. Bei dieser Struktur können Tröpfchen, die aus dem Auslaß des geraden Rohrs gestoßen werden, als solche linear voranschreiten, um gegen eine gereinigte bzw. zu reinigende Oberfläche zu kollidieren und Verunreinigungen zu entfernen, während ein aus dem Auslaß des geraden Rohrs ausgestoßenes Gas entlang der Innenoberfläche des gekrümmten Teils aufgrund eines Coanda-Effekts strömt, jedoch nicht direkt gegen die gereinigten Oberfläche kollidiert. Teilchen, die ursprünglich in dem Gas enthalten waren, bewegen sich ebenfalls entlang des Gasstroms, um an der Kollision gegen die gereinigte Oberfläche gehindert zu werden.

Um die vorbezeichnete Aufgabe zu lösen, umfasst eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einem anderen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Mischteil, welches zwei Arten von extern zugeführten Fluids miteinander mischt, zum Herstellen einer Fluidmischung, ein gerades Rohr, welches entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsrichtung linear und röhrenförmig gebildet ist, zum Beschleunigen der vorbezeichneten Fluidmischung, die von dem vorbezeichneten Mischteil empfangen wurde, entlang der vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung, sowie ein Gasschutzschild, welches von dem Auslaß des vorbezeichneten geraden Rohrs getrennt in eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung steht, angeordnet ist, und wobei das vorbezeichnete Gasschutzschild eine Öffnung an einer Stelle aufweist, die sich mit einer Linie schneidet, welche durch Verlängern der Mittellinie des vorbezeichneten geraden Rohrs gebildet ist. Bei dieser Struktur kollidiert der größte Teil eines Gases gegen das Gasschutzschild, damit es kaum auf eine gereinigte Oberfläche gesprüht wird. Andererseits schreiten die Tröpfchen gradlinig als solche voran aufgrund des Trägheitsgesetzes, um die Öffnung zu passieren und gegen die gereinigte bzw. zu reinigende Oberfläche zu kollidieren, wodurch zuverlässiger lediglich die Tröpfchen gegen die gereinigte Oberfläche prallen.

Um die zuvor bezeichnete Aufgabe zu lösen, umfasst eine Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung gemäß einem noch weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Plattform zum Aufnehmen einer gereinigten Substanz darauf, eine Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse, die in Richtung auf eine Stelle der zuvor bezeichneten Plattform zur Aufnahme der bezeichneten gereinigten Substanz angeordnet ist, Wände, die die vorbezeichnete Plattform einschließt, und einen Ausstoß- bzw. Entfernungsanschluß, der an einer Stelle angeordnet ist, die sich mit der Ebene schneidet, welche durch Verlängern einer gereinigten Oberfläche der vorbezeichneten gereinigten Substanz, die auf der vorbezeichneten Plattform liegt, gebildet wird. Gemäß dieser Struktur ist der Entfernungsanschluß auf der Verlängerung eines Gasstroms angeordnet, welcher in Richtung zur äußeren Peripherie der gereinigten Oberfläche gebildet ist, wodurch das Gas glatt aus dem Entfernungsanschluß entfernt werden kann.

Um die vorbezeichnete Aufgabe zu lösen, umfasst die Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Plattform zum Aufnehmen einer gereinigten Substanz darauf und eine Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse, die in Richtung auf eine Stelle der vorbezeichneten Plattform zum Aufnehmen der vorbezeichneten gereinigten Substanz angeordnet ist, wobei die Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse ein Mischteil, welches zwei Arten von extern zugeführten Fluids miteinander mischt, zum Herstellen einer Fluidmischung, ein gerades Rohr, welches linear und röhrenförmig entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsrichtung gegen die Oberfläche einer gereinigten Substanz gebildet ist, zum Beschleunigen der vorbezeichneten, aus dem vorbezeichneten Mischteil aufgenommenen Fluidmischung entlang der vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung, sowie ein gebogenes bzw. gekrümmtes Teil einschließt, welches mit dem Auslaß des vorbezeichneten geraden Rohrs verbunden ist, wobei das vorbezeichnete gekrümmte bzw. gebogene Rohr eine Innenoberfläche besitzt, die mit der Innenoberfläche des vorbezeichneten geraden Rohrs kommuniziert, wobei diese Innenoberfläche des vorbezeichneten gekrümmten bzw. gebogenen Teiles eine konvex gekrümmte, gebogene Oberfläche definiert, um sich nach außen zu einem Raum aufzuweiten, der die aus dem vorbezeichneten geraden Rohr gespritzte Fluidmischung aufnimmt und wobei ein Ende des vorbezeichneten gekrümmten bzw. gebogenen Teils in einer Ebene vorliegt, die im wesentlichen parallel zu einer gereinigten Oberfläche der vorbezeichneten, auf der vorbezeichneten Plattform liegenden, gereinigten Substanz ist. Gemäß dieser Struktur wird ein Gas, welches entlang der Innenoberfläche des gekrümmten bzw. gebogenen Teils strömt, vom Ende des gekrümmten bzw. gebogenen Teils als ein Strom entlang der Oberfläche der gereinigten Substanz entfernt, wodurch das Gas glatter entfernt wird und am Anschwellen bzw. Ansammeln oder dergleichen gehindert werden kann.

Um die vorbezeichnete Aufgabe zu lösen, umfasst die Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Plattform zum Aufnehmen einer gereinigten Substanz darauf und eine Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse, die in Richtung auf eine Stelle der vorbezeichneten Plattform zum Aufnehmen der vorbezeichneten gereinigten Substanz angeordnet ist, wobei die vorbezeichnete Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse ein Mischteil, welches zwei Arten von extern zugeführt Fluids miteinander mischt zum Herstellen einer Fluidmischung, ein gerades Rohr, welches linear und röhrenförmig entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsvorrichtung gebildet ist, zum Beschleunigen der vorbezeichneten Fluidmischung, die von dem vorbezeichneten Mischteil empfangen wurde, entlang der vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung, und ein Gasschutzschild, welches getrennt von dem Auslaß des vorbezeichneten gekrümmten bzw. gebogenen Teils in einer Richtung angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zur vorbezeichneten Beschleunigungsrichtung steht, und wobei das vorbezeichnete Gasschutzschild eine Öffnung an einer Stelle aufweist, wo sich eine Linie schneidet, die durch Verlängerung der Mittellinie des vorbezeichneten geraden Rohrs gebildet wird. Bei dieser Struktur kollidiert der größte Teil eines Gases gegen das Gasschutzschild, um kaum gegen eine gereinigte Oberfläche gesprüht zu werden. Andererseits schreiten Tröpfchen geradlinig als solche voran aufgrund des Trägheitsgesetztes, um die Öffnung zu passieren und gegen die gereinigte Oberfläche zu prallen, wodurch zuverlässiger lediglich die Tröpfchen gegen die gereinigt Oberfläche zum Reinigen der gereinigte Oberfläche kollidieren können.

Um die vorbezeichnete Aufgabe zu lösen, wendet ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse gemäß irgendeinem der vorbezeichneten Gegenstände an. Gemäß diesem Verfahren kann die Oberfläche einer gereinigten Substanz geschützt werden vor Schäden sowie vor der Wiederanheftung von in einem Gas enthaltenen Teilchen, um eine ausgezeichnete Reinigung zu gestatten, wodurch eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Ausbeute effizient hergestellten kann.

Um die vorbezeichnete Aufgabe zu lösen, wendet ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung gemäß irgendeinem der vorbezeichneten Gegenstände an. Gemäß diesem Verfahren dann die Oberfläche einer gereinigten Substanz geschützt werden vor Beschädigung sowie Wiederanheftung von zeitweise entfernten Verunreinigungen und vor Anheftung von in einem Gas enthaltenen Teilchen, um ein ausgezeichnetes Reinigen zu ermöglichen, wodurch eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Ausbeute effizient hergestellten kann.

Die vorangehenden sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein erläuterndes Diagramm, welches Ströme einer Flüssigkeit und eines Gases in einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts um ein Gasschutzschild herum bei einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Reinigungsausrüstung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer anderen beispielhaften Reinigungsausrüstung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer noch anderen beispielhaften Reinigungsausrüstung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse; und

Fig. 10 ist eine Schnittansicht der herkömmlichen Reinigungsausrüstung.

Erste Ausführungsform

Eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt umfasst die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 ein gekrümmtes bzw. gebogenes Teil 23, welches mit einem Auslaß eines geraden Rohrs verbunden ist, neben einem Mischteil 21 sowie einem geraden Rohr 22, die jenen der herkömmlichen Zweifachfluid- Reinigungsstrahldüse 51 ähnlich sind. Das gekrümmte Teil 23 besitzt eine Innenoberfläche, die mit der Innenoberfläche des geraden Rohrs 22 in Verbindung steht. Wie in Fig. 1 gezeigt definiert die Innenoberfläche des gekrümmte Teils 23 eine konvex gekrümmte, gebogene Oberfläche, um nach außen in Bezug auf einen Raum ausgeweitet zu sein, welcher aus dem geraden Rohr 22 ausgestoßene Fluids aufnimmt.
Fig. 2 zeigt schematisch Ströme einer Flüssigkeit und eines Gases in der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91. Die Flüssigkeit und das Gas werden miteinander im Mischteil 21 gemischt, um Tröpfchen zu bilden. Die Tröpfchen, die durch das gerade Rohr 22 entlang des Gasstromes laufen, werden im Durchmesser gemindert. Das aus dem Auslaß 4 des geraden Rohrs gestoßene Gas gebildet aufgrund eines Coanda-Effekts einen sich nach außen ausbreitenden bzw. aufweitenden Strom entlang der Innenoberfläche des gekrümmten Teils 23 aufgrund eines Coanda- Effekts, wie durch die Pfeile 41 gezeigt, und bildet ferner einen Strom entlang einer gereinigten (zu reinigenden) Oberfläche 100, nachdem dieses aus dem gekrümmten Teil 23 ausgestoßen wurde. In der herkömmlichen Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 51 (siehe Fig. 9) wird der größte Teil des gesprühten bzw. gespritzten Gases so direkt auf die gereinigte Oberfläche gesprüht, dass die gereinigt Oberfläche getrocknet wird, um leicht Teilchen anzuheften, und die in dem Gas enthalten Teilchen kollidieren gegen die gereinigte (zu reinigende) Oberfläche, um an die gereinigte Oberfläche anzuhaften, oder schädigen ein auf der gereinigten Oberfläche gebildetes, feines Muster. In der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 gemäß dieser Ausführungsform kollidieren die aus dem Auslaß 4 des geraden Rohrs gestoßenen Tröpfchen, wie durch Pfeil 42 gezeigt, als solche gegen die gereinigte (zu reinigende) Oberfläche 100, wohingegen wie oben beschrieben das aus dem Auslaß 4 des geraden Rohrs gestoßene Gas entlang der Innenoberfläche des gekrümmten Teils 23 strömt, um nicht direkt gegen die gereinigte Oberfläche 100 zu kollidieren. Im Gas ursprünglich enthaltene Teilchen bewegen sich ebenso entlang des Gasstroms, um am Kollidieren gegen die gereinigte Oberfläche 100 gehindert zu werden. Die im Gas enthaltenen Teilchen besitzen im allgemeinen geringe Teilchendurchmesser von nicht mehr als 1 µm, während die Durchmesser der ausgestoßenen Tröpfchen mehrere 10 µm betragen. Somit bewegen sich die Teilchen mit geringer Masse entlang des Gasstroms, während die Tröpfchen mit einer großen Masse und einer hohen Trägheitskraft linear in Richtung auf die gereinigte Oberfläche voran schreiten und nicht entlang des Gasstroms. Deshalb kann der größte Teil des Gases daran gehindert werden, direkt auf die gereinigte Oberfläche gesprüht zu werden, wodurch die gereinigte Oberfläche vor Anheftung von Teilchen und vor Schädigung eines feinen Musters geschützt wird.
Die Querschnittsfläche des geraden Rohrs 22 beträgt vorzugsweise mindestens 2 mm² und nicht mehr als 20 mm². Wenn diese Querschnittsfläche kleiner ist als 2 mm², wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases übermäßig vermindert, was zu einer geringen Einspritgeschwindigkeit für die Tröpfchen, einer geringen Menge der als Tröpfchen ausgestoßenen Flüssigkeit sowie einer Verminderung der Reinigungseffizienz führt. Wenn die Querschnittsfläche größer ist als 20 mm², wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases übermäßig erhöht, was zu einer schlechteren Ausstoßeffizienz eines Raumes zum Reinigen sowie dem vorbezeichneten Anschwellen eines durch die Flüssigkeit gebildeten Nebels führt.
Die Länge des geraden Rohrs 22 beträgt vorzugsweise mindestens 20 mm und nicht mehr als 200 mm. Wenn die Länge des geraden Rohrs 22 geringer ist als 20 mm, werden die Tröpfchen so unzureichend beschleunigt, dass die Einspritgeschwindigkeit vermindert wird, was zu einer unzureichenden Reinigungskraft pro Tröpfchen führt. Wenn die Tröpfchen bei einer niedrigen Geschwindigkeit eingespritzt werden, ist die geradlinige Trägheitskraft der Tröpfchen so vermindert, dass die meisten Tröpfchen sich mit dem Gasstrom entlang der Innenoberfläche des gekrümmten Teils 23 bewegen und die Anzahl der mit der gereinigten Oberfläche kollidierenden Tröpfchen vermindert ist. Deshalb ist die Reinigungswirkung insgesamt vermindert. Wenn die Länge des geraden Rohrs 22 größer als 200 mm beträgt, ist der Fluidwiderstand im geraden Rohr 22 so erhöht, dass die Einspritzgeschwindigkeit der Tröpfchen vermindert ist, was zur Verminderung der Reinigungskraft pro Tröpfchen und der gesamten Reinigungswirkung führt. Deshalb beträgt die Länge des geraden Rohrs 22 bevorzugt mindestens 20 mm und nicht mehr als 200 mm.
Die zuvor bezeichneten, bevorzugten Zahlenbereiche der Querschnittsfläche und der Länge des geraden Rohrs 22 werden auf der Basis der folgenden Überlegungen festgelegt: die Beschleunigung der Tröpfchen in dem geraden Rohr 22 bzw. die Einspritzgeschwindigkeit der Tröpfchen hängen von der Länge des geraden Rohrs 22, der Geschwindigkeit des in dem geraden Rohr 22 strömenden Gases, der Strömungsrate des Gases und der Strömungsrate der Flüssigkeit ab. Angenommen, dass die Gestalt des geraden Rohrs 22 festgelegt ist, das heißt die Schnittfläche und die Länge des geraden Rohrs 22 konstant sind, sind z. B. die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, welches im geraden Rohr 22 strömt, sowie die Einspritzgeschwindigkeit der Tröpfchen vermindert, wenn die Strömungsrate des Gases vermindert wird. Wenn gleichwohl die Strömungsrate der Flüssigkeit erhöht wird, wird die integrierte Masse des Gases und der Flüssigkeit, die in dem geraden Rohr 22 strömen, erhöht, um die Beschleunigung der Tröpfchen im geraden Rohr 22 sowie die Einspritzgeschwindigkeit der Tröpfchen zu vermindern. Um die Verminderung der Einspritzgeschwindigkeit der Tröpfchen zu vermeiden, muß die Strömungsrate der Flüssigkeit deshalb in Übereinstimmung mit der Strömungsrate des Gases begrenzt werden. Wenn die Strömungsrate der Flüssigkeit jedoch übermäßig vermindert wird, ist die Anzahl der Tröpfchen unter Verminderung des Reinigungseffekts erniedrigt. Deshalb muß die Strömungsrate der Flüssigkeit über der unteren Grenze liegen. Die Geschwindigkeit des Gases in dem geraden Rohr 22 hängt von der Schnittfläche des geraden Rohrs 22 und der Strömungsrate des Gases ab. Wenn zum Beispiel die Schnittfläche des geraden Rohrs 22 erniedrigt wird, muß die Strömungsrate des Gases in gleichem Maße erniedrigt werden, um die Geschwindigkeit des Gases unverändert zu lassen. In diesem Fall muß die Strömungsrate der Flüssigkeit ebenso in gleichem Maße erniedrigt werden, um nicht die Einspritzgeschwindigkeit der Tröpfchen zu vermindern. Wenn jedoch die Strömungsrate der Flüssigkeit übermäßig erniedrigt wird, wird der Reinigungseffekt vermindert, wie oben beschrieben. Wenn die Schnittfläche des geraden Rohrs 22 erhöht wird, wird die Strömungsrate des Gases ebenso erhöht, während die Ausstoßeffizienz einer Reinigungskammer verschlechtert wird, was zum Problem der Anheftung von Teilchen an die gereinigte Oberfläche führt, die aus dem im Stand der Technik verursachten Anschwellen bzw. Ansammeln eines durch die Flüssigkeit gebildeten Nebels resultiert. Unter Beachtung dieser Punkte werden die Zahlenbereiche der Querschnittsfläche und der Länge des geraden Rohrs 22 auf die bezeichnete Weise festgelegt.

Zweite Ausführungsform

Eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 92 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt umfasst die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 92 ein Mischteil 21 und ein gerades Rohr 22, ähnlich zu jenen gemäß des Standes der Technik bzw. ersten Ausführungsform. In der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 92 gemäß dieser Ausführungsform ist ein Gasschutzschild 6 an einer Stelle angeordnet, die mit einem Zwischenraum 24 vom Rohrauslaß 4 entfernt liegt. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts um das Gasschutzschild herum. Das Gasschutzschild 6 kann mit dem geraden Rohr 22 durch ein Montageteil 7 verbunden sein, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt. Das Gasschutzschild 6 ist in einer Richtung angeordnet, die im wesentlichen senkrecht zu derjenigen steht, in der durch das gerade Rohr 22 beschleunigt wird, das heißt der Beschleunigungsrichtung, und weist eine Öffnung 5 auf bei einer Stelle, wo sich eine Linie schneidet, die durch Verlängerung der Mittellinie des geraden Rohrs 22 gebildet ist.
Tröpfchen, die aus dem Auslaß 4 des geraden Rohrs ausgestoßen werden, schreiten gemäß dem Trägheitsgesetz geradlinig als solche voran und kollidieren gegen die gereinigte Oberfläche durch die Öffnung 5 des Gasschutzschilds 6. Der größte Teil des aus dem Auslaß 4 des geraden Rohrs ausgestoßenen Gases ist nicht so gradlinig wie die Tröpfchen und kollidiert gegen das Gasschutzschild 6, um einen Strom entlang der oberen Oberfläche des Gasschutzschilds 6 zu bilden. Deshalb wird das Gas kaum auf die gereinigte Oberfläche gesprüht. Somit kann die gereinigte Oberfläche mit den Tröpfchen kollidieren bei nur geringer Kollision mit dem Gas.
Der Abstand des Zwischenraums 24 kann passend eingestellt werden, so dass die Tröpfchen die Öffnung 5 passieren können, während lediglich ein kleiner Teil des Gases durch die Öffnung 5 tritt.

Dritte Ausführungsform

Eine Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 93 einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Diese Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 93 wird durch Verbinden eines Gasschutzschilds 6 mit einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gebildet, die ähnlich ist zu der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei dieser Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 93 wird der größte Teil eines Gases nicht direkt auf eine gereinigte Oberfläche gesprüht, sondern seitwärts durch einen Zwischenraum 25 zwischen einem gekrümmten Teil 23 und dem Gasschutzschild 6 entfernt aufgrund von Wirkungen, die ähnlich sind zu denen des unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschriebenen gekrümmten Teils 23 und des unter Bezugnahme aul die zweite Ausführungsform beschriebenen Gasschutzschilds 6. Deshalb kann die gereinigte Oberfläche geschützt werden vor Anheftung von Teilchen sowie vor einer durch Kollision mit Teilchen verursachten Schädigung eines feinen Musters.

Vierte Ausführungsform

Eine Reinigungsausrüstung bzw. -einrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Diese Reinigungsausrüstung umfasst eine Plattform 11 zum Aufnehmen bzw. Halten eines Halbleiterwafers 10, wobei die gereinigte Oberfläche 100 nach oben gerichtet ist, einen Motor 12 zum Rotieren der Plattform 11, sowie die unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschriebene Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91. Die Reinigungsausrüstung umfasst ferner eine Reinigungskammer 13 mit Wänden zum Einschließen der Plattform 11 und der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91. Auf den Wänden der Reinigungskammer 13 sind Entfernungs- bzw. Ausstoßanschlüsse 14 angeordnet an Stellen, die sich mit einer Ebene schneiden, die durch Verlängerung der gereinigten Oberfläche 100 des zu reinigenden Halbleiterwafers 10 erhalten wird.
Ein Ende 26 des gekrümmten Teils 23 liegt in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der gereinigten Oberfläche 100 des Halbleiterwafers 10 vor. Bei Fig. 6 steht das gerade Rohr 22 senkrecht zu der gereinigten Oberfläche 100, und somit ist das Ende 26 im wesentlichen senkrecht zum geraden Rohr 22. Selbst wenn das gerade Rohr 22 in Bezug auf die gereinigte Oberfläche 100 schief angeordnet ist, ist das Ende 26 im wesentlichen parallel zur gereinigten Oberfläche 100 angeordnet.
Beim Reinigen wird der Halbleiterwafer 10 auf die Plattform 11 gelegt und daran fixiert, welche ihrerseits durch den Motor 12bei einer vorgeschriebenen Rotationsfrequenz rotiert wird. Ein Gas und eine Flüssigkeit werden in die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 geleitet, die ihrerseits Tröpfchen und das Gas aus deren vorne gelegenem Ende stößt. Die ausgestoßenen Tröpfchen kollidieren gegen die gereinigte Oberfläche 100 des Halbleiterwafers 10. Andererseits strömt ausgestoßenes Gas entlang der Innenoberfläche des gekrümmten Teils 23, bildet einen Strom entlang der gereinigten Oberfläche 100 des Halbleiterwafers 10 und strömt ferner zur äußeren Peripherie des Halbleiterwafers 10. Die Ausstoßanschlüsse 14 sind so in der Verlängerung des Gases angeordnet, dass das Gas aus der Reinigungskammer 13 ausgestoßen bzw. entfernt wird. Die gegen die gereinigte Oberfläche 100 kollidieren Tröpfchen werden ebenso durch die Ausstoßanschlüsse 14 aus der Reinigungskammer 13 ausgestoßen bzw. entfernt aufgrund einer Zentrifugalkraft, die sich aus der Rotation des Halbleiterwafers 10 ergibt, und zwar entlang des Gasstroms um die gereinigte Oberfläche 100 herum.
Die Reinigungsausrüstung, die in dem obigen Beispiel die unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschriebene Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 umfasst, kann alternativ eine andere Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse umfassen. Die Reinigungsausrüstung kann zum Beispiel die in Fig. 7 gezeigte Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 92 oder die in Fig. 8 gezeigte Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 93 umfassen. Bei dieser Reinigungsausrüstung strömt der größte Teil des Gases seitwärts, ohne direkt gegen die gereinigt Oberfläche zu kollidieren, wodurch die gereinigte Oberfläche 100 geschützt werden kann vor Wiederanheften der Verunreinigungen und vor Anheftung von im Gas enthaltenen Teilchen sowie vor aus der Kollision mit den Teilchen resultierendem Schaden.
Wenn die Reinigungskammer 13 in eine geschlossene Struktur gebracht wird, die von der Außenluft abgeschnitten ist, und einen Gaszufuhranschluß 15 zum Zuführen von Gas wie Stickstoff oder Trockenluft in die Reinigungskammer 13 umfasst, werden das Gas und die Flüssigkeit, die aus der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 gestoßen werden, effizienter und schneller aus der Reinigungskammer 13 entfernt. Insbesondere wenn wir Innendruck der Reinigungskammer 13 mittels einer gut bekannten Innenluftdruckhalteeinrichtung geringer gemacht wird als der Umgebungsdruck, wird der Unterschied zwischen dem Druck des Gases in der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 und dem Druck in der Reinigungskammer 13 stärker erhöht, so dass das aus der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse 91 ausgestoßene Gas ohne weiteres entlang der Innenoberfläche des gekrümmten Teils 23 oder dergleichen strömt. Deshalb kann das Gas leichter daran gehindert werden, gegen die gereinigte Oberfläche 100 direkt zu kollidieren.

Fünfte Ausführungsform

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt einen Schritt des Ausführens einer Reinigung mit der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse bzw. der Reinigungsausrüstung gemäß irgendeinem der vorbezeichneten Ausführungsformen als Teil der Herstellungsschritte davon ein. Gemäß diesem Reinigungsschritt kann die Oberfläche der gereinigte Substanz vor Schädigung, vor Wiederanheftung von zeitweise entfernten Verunreinigungen sowie vor Anheftung von in einem Gas enthaltenen Teilchen geschützt werden zum Ermöglichen einer ausgezeichneten Reinigung, wodurch eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Ausbeute effizient hergestellt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Tröpfchen, die aus einem Auslaß eines geraden Rohrs gestoßen werden, geradlinig als solche voranschreiten und gegen eine gereinigte Oberfläche zum Entfernen von Verunreinigungen kollidieren, während ein aus dem Auslaß des geraden Rohrs gestoßenes Gas aufgrund eines Coanda-Effekts entlang der Innenoberfläche eines mit dem geraden Rohr verbundenen, gekrümmten bzw. gebogenen Teils strömt, wodurch ein Anschwellen bzw. Ansammeln verhindert werden kann zum Verhindern der Wiederanheftung der Verunreinigungen oder dergleichen. Der größte Teil des ausgestoßenen Gases kollidiert nicht direkt gegen die gereinigte Oberfläche, wohingegen ursprünglich im Gas enthaltene Teilchen sich entlang eines Gasstroms bewegen, wodurch die Teilchen daran gehindert werden können, sich an die gereinigte Oberfläche zu heften oder dagegen zu kollidieren.
Obgleich die vorliegende Erfindung im einzelnen beschrieben und veranschaulicht wurde, wird deutlich, dass dies nur zur Veranschaulichung und als Beispiel diente und nicht einschränkend zu verstehen ist, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch den Inhalt der beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse mit:
einem Mischteil (21), welches zwei Arten von extern zugeführten Fluids miteinander mischt, zum Herstellen einer Fluidmischung;
einem geraden Rohr (22), welches linear und röhrenförmig entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsrichtung in Richtung auf die Oberfläche einer gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz gebildet ist, zum Beschleunigen der von dem Mischteil (21) empfangenen Fluidmischung entlang der Beschleunigungsrichtung; und
einem gekrümmten Teil (23), das mit einem Auslaß (4) des geraden Rohrs (22) verbunden ist,
wobei das gekrümmte Teil (23) eine Innenoberfläche aufweist, die in Verbindung steht mit der Innenoberfläche des geraden Rohrs (22), und wobei die Innenoberfläche des gekrümmten Teils (23) eine konvex gekrümmte, gebogene Oberfläche definiert unter Ausweitung zu einem Raum, der die aus dem geraden Rohr (22) gespritzte Fluidmischung aufnimmt.

2. Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Gasschutzschild (6), das von einem Ende des gekrümmten Teils getrennt in einer Richtung angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Beschleunigungsrichtung steht, wobei das Gasschutzschild (6) eine Öffnung (5) bei einer Stelle aufweist, wo sich eine Linie schneidet, die durch Verlängerung der Mittellinie des geraden Rohrs (22) gebildet wird.

3. Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse mit:
einem Mischteil (21), welches zwei Arten von extern zugeführten Fluids miteinander mischt, zum Herstellen einer Fluidmischung;
einem geraden Rohr (22), welches linear und röhrenförmig entlang einer vorgeschriebenen Beschleunigungsrichtung in Richtung auf die Oberfläche einer gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz gebildet ist, zum Beschleunigen der von dem Mischteil (21) empfangenen Fluidmischung entlang der Beschleunigungsrichtung; und
einem Gasschutzschild (6), das von einem Auslaß (4) des geraden Rohrs (22) getrennt in einer Richtung angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Beschleunigungsrichtung steht, wobei das Gasschutzschild (6) eine Öffnung (5) bei einer Stelle aufweist, wo sich eine Linie schneidet, die durch Verlängerung der Mittellinie des geraden Rohrs (22) gebildet wird.

4. Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Länge des geraden Rohrs (22) mindestens 20 mm und nicht mehr als 200 mm beträgt.

5. Reinigungsausrüstung mit:
einer Plattform (11) zum Aufnehmen einer gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz;
einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse, die auf eine Stelle der Plattform (11) zum Aufnehmen der gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz gerichtet angeordnet ist;
Wänden, die die Plattform (11) einschließen; und
einen Ausstoßanschluß (14), der bei einer Stelle angeordnet ist, die sich mit einer Ebene schneidet, die durch Verlängerung einer gereinigten bzw. zu reinigenden Oberfläche der gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz, die auf der Plattform (11) liegt, gebildet wird.

6. Reinigungsausrüstung gemäß Anspruch 5, ferner mit einer Reinigungskammer (13), die die Plattform (11) sowie die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse einschließt, wobei die Reinigungskammer (13) eine geschlossene, gegenüber der Außenluft abgeschlossene Struktur aufweist und eine Innenluftdruckhalteeinrichtung einschließt zum Niedrigermachen des Innenluftdrucks als dem Atmosphärendruck.

7. Reinigungsausrüstung mit:
einer Plattform (11) zum Aufnehmen einer gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz darauf; und
einer Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse, die in Richtung auf eine Stelle der Plattform (11) zum Aufnehmen der gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz angeordnet ist, wobei die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse eine solche ist, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert ist.

3. Reinigungsausrüstung gemäß Anspruch 7, wobei im Fall der Bezugnahme auf die Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß Anspruch 1 oder 2 ein Ende des gekrümmten Teils (23) in einer Ebene vorliegt, die im wesentlichen parallel ist zu einer gereinigten bzw. zu reinigenden Oberfläche der auf der Plattform liegenden gereinigten bzw. zu reinigenden Substanz.

9. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Anwendung der Zweifachfluid-Reinigungsstrahldüse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 oder unter Anwendung einer Reinigungsausrüstung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8.