DE3787595T2 - Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Teilchen von der Oberfläche eines Substrats. - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Teilchen von der Oberfläche eines Substrats.

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DE3787595T2
DE3787595T2 DE87201332T DE3787595T DE3787595T2 DE 3787595 T2 DE3787595 T2 DE 3787595T2 DE 87201332 T DE87201332 T DE 87201332T DE 3787595 T DE3787595 T DE 3787595T DE 3787595 T2 DE3787595 T2 DE 3787595T2
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Teilchen von einer Oberfläche eines Substrats, wobei mit Hilfe einer Flüssigkeit eine entfernende Kraft auf die Teilchen ausgeübt wird.
  • Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere zum Entfernen von unerwünschten Teilchen von einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats.
  • Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) ist ein wesentlicher Teil der Ausschußrate von ICs dem nachteiligen Einfluß von Teilchen zuzuschreiben, die sich in einem der Verfahrensschritte an dem Substrat haften geblieben sind. Diese Teilchen können beim letztendlichen Funktionieren der IC zu Instabilitäten, Spannungsdurchbrüchen oder zu Kurzschluß führen, welche die ganze IC unverwendbar machen. Bei der Herstellung von ICs sind etwa 60% der Ausschußrate der ICs einer derartigen Kontamination mit kleinen Teilchen zuzuschreiben, was diese Teilchen zu einem wesentlichen Faktor der Ausbeute der Produktion macht.
  • Aus der US-PS Nr. 4. 118.649 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei die die Teilchen entfernende Kraft durch Megaschallwellen erzeugt werden. Dabei befindet sich das Substrat in einem Behälter mit einer Reinigungsflüssigkeit, in der Megaschallwellen erzeugt werden. Die Frequenz dieser Wellen beträgt 0,2 bis 5 MHz. Auf diese Weise lassen sich Teilchen mit einem Durchmesser von 0,3 um und größer auf effektive Weise von der Oberfläche des Substrats entfernen.
  • Das beschriebene bekannt verfahren weist den Nachteil auf, daß zum Entfernen der Teilchen aufwendige Apparatur erforderlich ist und daß sie nicht ausreicht, Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als 0,3 um auf effektive Weise von der Oberfläche des Substrats zu entfernen.
  • In ICs können Teilchen mit einem Durchmesser, der über zehn bis zwanzig Prozent der minimalen Einzelheitgröße in der IC beträgt, dazu führen, daß die IC letztendlich nicht gut funktioniert. Dies bedeutet, daß bei der heutigen Großintegration von Bauelementen in ICs, wobei die Einzelheiten der Größenordnung von 1 um auftreten, Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 um einen zerstörenden Einfluß ausüben können. Da die Integrationsgröße der Bauelemente in ICs immer wächst, wird der nachteilige Einfluß von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,3 um und kleiner künftig eine immer größere Rolle spielen.
  • Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, auf einfach Weise unerwünschte Teilchen von einer Oberfläche eines Substrats zu entfernen, insbesondere auch Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 um.
  • Der Erfindung liegt die nachfolgende Erkenntnis zugrunde. Bei dem bekannten Verfahren ist die Kraft, mit der die Teilchen von der Oberfläche des Substrats entfernt werden, abhängig von dem Durchmesser des zu entfernenden Teilchens und daher dem Quadrat des Radius proportional. Die Kraft, mit der das Teilchen an dem Substrat haftet, ist dagegen direkt proportional zu dem Radius des Teilchens. Dies bedeutet, daß die reinigende Wirkung des beschriebenen Verfahrens bei abnehmender Teilchengröße stark abnimmt. Auf diese Weise ist es nicht möglich, mit Hilfe des bekannten Verfahrens Teilchen mit einem Durchmesser, der einen bestimmten Wert unterschreitet, auf effektive Weise von der Oberfläche des Substrats zu entfernen.
  • Dazu weist das eingangs erwähnte Verfahren nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die entfernende Kraft dadurch ausgeübt wird, daß eine Grenzfläche der Flüssigkeit über die Oberfläche des Substrats bewegt wird. Unter "Grenzfläche einer Flüssigkeit" soll in dieser Hinsicht nicht nur die Oberfläche einer Flüssigkeit verstanden werden, sondern auch eine auf andere Weise verwirklichte Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und einem Gas, sowie die Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und einer anderen Flüssigkeit.
  • Es stellt sich heraus, daß die entfernende Kraft, die durch eine Grenzfläche einer Flüssigkeit auf ein Teilchen ausgeübt wird, eine Kraft ist, die durch die Oberflächenspannung der Grenzfläche verursacht wird, und die ebenso wie die Kraft, mit der das Teilchen an einem Substrat haftet, zu dem Radius des Teilchens direkt proportional ist. Zum Entfernen von Teilchen von einer Oberfläche des Substrats mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens spielt die Teilchengröße also keine Rolle. Auf diese Weise ist erreicht, daß auch Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 um auf effektive Weise von der Oberfläche des Substrats entfernt werden können. Wie es sich untenstehend zeigen wird, läßt sich dies auf einfache Weise verwirklichen. Das Verfahren wird erfindungsgemäß auf wirtschaftliche Art und Weise
  • durchgeführt, wenn die Grenzfläche der Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von höchstens 10 cm/s über die Oberfläche des Substrats bewegt wird. Aus Versuchen hat es sich herausgestellt, daß die Geschwindigkeit, mit der die Grenzfläche über die Oberfläche bewegt wird, eine große Rolle spielt. Eine zu hohe Geschwindigkeit führt nicht zu einer effektiven Entfernung an der Oberfläche des Substrats haftender Teilchen, während dies in dem Fall, wo die Geschwindigkeit niedriger ist als 10 cm/s, zu einer Entfernung der Mehrheit der Teilchen führen kann. Vermutet wird, daß die Grenzfläche einige Zeit braucht, sich einzustellen. Außerdem muß das Teilchen außerhalb des Arbeitsbereiches der Kraft, mit der es an dem Substrat haftet, gebracht werden, was auch einige Zeit erfordert.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit dadurch gebildet wird, daß ihre Oberfläche, die über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, durch das Substrat in die Flüssigkeit hineinbewegt wird. In diesem Fall begegnet ein Teilchen, das an der Oberfläche des Substrats haftet, einer hochsteigenden Flüssigkeit. Auf diese Weise können von einem Substrat, das durch die Flüssigkeit "gut" benetzt wird, auf einfache Weise Teilchen entfernt werden, die durch dieselbe Flüssigkeit "nicht allzu gut" benetzt werden, was in der Praxis der Fall ist für einen wesentlichen Teil aller Teilchen.
  • Bei der Benetzung einer Oberfläche (in diesem Fall der Oberfläche des Substrats oder die Oberfläche des Teilchens) durch eine Flüssigkeit schließen die Grenzfläche der Flüssigkeit und diese Oberfläche einen in der Flüssigkeit liegenden Winkel ein, der nachstehend als "Benetzungswinkel" bezeichnet wird. Dieser Winkel hat einen Wert im Bereich von 0 bis 180º, wobei je nachdem der Winkel kleiner ist, die Benetzung besser genannt wird. Unter dem Ausdruck "die Benetzung einer Oberfläche ist gut" wird verstanden, daß der Benetzungswinkel kleiner als 90º ist, mit dem Ausdruck "die Benetzung ist nicht gut" wird gemeint, daß der Benetzungswinkel größer als 30º ist.
  • Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit dadurch gebildet wird, daß ihre Oberfläche, die über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, durch das Substrat aus der Flüssigkeit herausbewegt wird. In dem Fall begegnet ein Teilchen, das an der Oberfläche des Substrats haftet, einer sich zurückziehenden Flüssigkeit. Auf diese Weise können von einem Substrat, das durch die Flüssigkeit "schlecht" benetzt wird, auf einfache Weise Teilchen entfernt werden, die durch dieselbe Flüssigkeit "nicht allzu schlecht" benetzt werden, was in der Praxis zugleich für einen wesentlichen Teil aller Teilchen der Fall ist. Unter dem Ausdruck "die Benetzung einer Oberfläche ist schlecht" wird verstanden, daß der Benetzungswinkel größer als 90º ist, mit dem Ausdruck "die Benetzung ist nicht allzu schlecht" wird gemeint, daß der Benetzungswinkel kleiner als 150º ist. Diese Ausführung des Verfahrens bietet den hinzukommenden Vorteil, daß nach einer effektiven Entfernung die unerwünschten Teilchen in der Flüssigkeit zurückbleiben, während das Substrat sich nach der Reinigung außerhalb der Flüssigkeit befindet, so daß keine Rekontamination mit entfernten Teilchen auftreten kann.
  • Eine weiter bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit durch ihre Phasengrenze mit einer Gasblase gebildet wird, die über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, wobei das Substrat in die Flüssigkeit getaucht ist. Auf diese Weise begegnet ein an dem Substrat haftendes Teilchen nacheinander einer fortschreitenden sowie einer sich zurückziehenden Flüssigkeit und können, ungeachtet des Benetzungsgrades des Substrats, die meisten Teilchen von dessen Oberfläche entfernt werden. Ein hinzukommender Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß sich die Wirtschaftlichkeit auf einfache Weise dadurch steigern läßt, daß mehrere Gasblasen gleichzeitig über die Oberfläche des Substrats bewegt werden.
  • Eine derartige Gasblase läßt sich sehr einfach dadurch bilden, wenn diese Gasblase eine Dampfblase ist, die dadurch gebildet wird, daß das in die Flüssigkeit eingetauchte Substrat mit einem Laserstrahlenbündel bestrahlt und dieses Bündel über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, und die durch diese Bewegung des Laserstrahlenbündels über diese Oberfläche bewegt wird. Es stellt sich heraus, daß die Dampfblase bei der Bewegung über die Oberfläche nicht immer gleich groß ist, sondern einen sich ständig ändernden Durchmesser aufweist. Dadurch wird der Bewegung der Grenzfläche, die durch die Bewegung des Laserstrahlenbündels verursacht wird, eine zusätzliche Bewegung überlagert.
  • Ein noch wirtschaftlicheres Verfahren weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß die Oberfläche des Substrats und der daran haftenden unerwünschten Teilchen zuvor mit oberflächenaktivem Stoff behandelt wird, wodurch die Oberfläche des Substrats und der Teilchen eine weniger gute Benetzung aufweisen. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß von Teilchen, die "zu gut" durch die Flüssigkeit benetzt werden und an einer Oberfläche eines Substrats haften, das durch dieselbe Flüssigkeit "gut" benetzt wird, so daß sie sich davon nicht mit Hilfe einer der vorhergehenden Ausführungsformen des erfindungsgemaßen Verfahrens auf effektive Weise entfernen lassen, die Benetzung derart verringert wird, daß dies durchaus möglich ist.
  • Weiterhin läßt sich mit dieser Maßnahme erzielen, daß von einem Substrat, das durch eine Flüssigkeit "gut" benetzt wird und dadurch nicht von unerwünschten Teilchen, die an dessen Oberfläche haften, befreit werden kann, indem es aus der Flüssigkeit herausbewegt wird, dieselbe Benetzung derart verringert wird, daß dies durchaus möglich ist, so daß auf diese Weise Rekontamination mit entfernten Teilchen vermieden wird.
  • Die Behandlung der Oberfläche des Substrats und der Teilchen, wodurch ihre Benetzung abnimmt, kann auf wirtschaftliche Weise durchgeführt werden, wenn der oberflächenaktive Stoff ein Stoff ist aus der Gruppe von Verbindungen mit Silanen, Alkoholen und Alkyllithium.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Substrats mit einer Oberfläche mit einem Teilchen,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teilchens, das sich in einer Gleichgewichtslage an einer Grenzfläche einer Flüssigkeit haftet,
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Substrats mit einer Oberfläche mit einem Teilchen, das in eine Flüssigkeit hineinbewegt wird,
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Substrats mit einer Oberfläche mit einem Teilchen, das aus einer Flüssigkeit herausbewegt wird,
  • Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Gasblase, die über die Oberfläche eines Substrats mit einem Teilchen bewegt werden kann, und die sich mit Hilfe von Laserstrahlung bilden läßt.
  • Die Figuren sind schematisch und nicht maßgerecht dargestellt, wobei deutlichkeitshalber die Abmessungen übertrieben worden sind.
  • Fig. 1 zeigt auf schematische weise ein Substrat 1 mit einer Oberfläche 2 mit einem Teilchen 3. Auf das Teilchen 3 wird durch das Substrat 1 eine durch den Pfeil 6 auf schematische weise angegebene, Anziehungskraft FA ausgeübt, für die gilt
  • FA=AR/6z²
  • wobei R der Radius 5 des Teilchens 3 ist, z der Abstand 7 der Oberfläche 4 des Teilchens 3 von der Oberfläche 2 des Substrats 1 und A die sog. Hamaker-Konstante ist. Diese Kraft ist direkt proportional zu dem Radius 5 des Teilchens 3. Beim Entfernen eines derartigen Teilchens 3 von der Oberfläche 2 des Substrats 1 mit Hilfe einer Flüssigkeit, soll von dieser Flüssigkeit auf das Teilchen 3 eine Kraft ausgeübt werden, die größer ist als die Kraft FA6, mit der das Teilchen 3 an der Oberfläche 2 des Substrats 1 haftet, und die dieser Kraft entgegengesetzt ist.
  • Das Entfernen unerwünschter Teilchen von der Oberfläche eines Substrats ist bei der Herstellung integrierter Schaltungen (ICs) von großer Bedeutung, bei der Teilchen, deren Durchmesser über 10 bis 20% der minimalen Einzelheitgröße in der IC beträgt, dazu führen können, daß die IC nicht einwandfrei funktioniert. Bei der heutigen Integration von Bauelementen in ICs treten Einzelheiten in der Größenordnung von 1 um auf. Teilchen mit einem Durchmesser, der kleiner ist als 0,3 um, können bereits aus diesem Grund schädlich wirken.
  • Bei dem bekannten Verfahren wird mittels Megaschallwellen mit Hilfe einer Flüssigkeit eine Kraft auf ein Teilchen ausgeübt, die zu dem Querschnitt des Teilchens und folglich zu dem Quadrat des Radius proportional ist. Die Größe dieser Kraft nimmt dadurch bei abnehmender Teilchengröße viel schneller ab an die Anziehungskraft FA, die ja zu dem Radius R des Teilchens direkt proportional ist. Bei äußerst kleinen Teilchen kann diese Kraft kleiner sein als FA, so daß diese Teilchen mit dem bekannten Verfahren nicht entfernt werden können. Es stellt sich heraus, daß dies der Fall ist bei Teilchen mit einem Durchmesser, der kleiner ist als 0,3 um.
  • Nach der Erfindung werden unerwünschte Teilchen 3 von einer Oberfläche 2 eines Substrats 1 mit einer Kraft entfernt, die durch eine Grenzfläche einer Flüssigkeit auf die Teilchen 3 ausgeübt wird, die über die Oberfläche 2 eines Substrats 1 bewegt wird. Unter "einer Grenzfläche einer Flüssigkeit" soll hier nicht nur die Oberfläche einer Flüssigkeit verstanden werden, sondern auch eine auf andere Art und Weise verwirklichte Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und einem gas, sowie die Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und einer anderen Flüssigkeit.
  • Fig. 2 zeigt auf schematische Weise ein Teilchen 3, das an einer Grenzfläche 10 einer Flüssigkeit 11 haftet. Auf das Teilchen arbeiten eine Anzahl Kräfte, von denen nur diejenige, die durch die Oberflächenspannung der Grenzfläche verursacht wird, für die äußerst kleinen und leichten Teilchen, von denen hier die Rede ist, von Bedeutung ist. R ist der in der Flüssigkeit liegende Winkel 12, den die Grenzfläche 10 mit der Oberfläche 4 des Teilchens 3 einschließt und als Benetzungswinkel des Teilchens 3 bezeichnet wird, während ω der Winkel 13 ist, der die Lage der Grenzfläche 10 gegenüber dem Teilchen 3 darstellt.
  • In dem in Fig. 2 dargestellten Fall - eine Gleichgewichtslage - ist R 12 gleich dem Wert ω 13. Wenn das Teilchen 3 in die Flüssigkeit 11 hinein bewegt wird, wird dieser Bewegung durch die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 mit einer Kraft F&sub1; entgegengewirkt, die maximal einen Wert F1,max = 2πRγsin²(R/2) hat, wobei R der Radius 5 des Teilchens 3 ist, und γ die Oberflächenspannung der Grenzfläche 10. Wenn das Teilchen 3 aus der Flüssigkeit 11 heraus bewegt wird, wird dieser Bewegung durch die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 entgegengewirkt, und zwar mit der Kraft F&sub2;, die einen Maximalwert f2,max= -2πRγsin²(90º + R/2) hat. Es ist die Kraft F&sub1; oder F&sub2;, die nach der Erfindung auf das Teilchen 3 durch die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 ausgeübt wird. Die Kraft F&sub1; sowie die Kraft F&sub2; ist zu dem Radius 5 des Teilchens 3 direkt proportional. Auch Teilchen mit einem Durchmesser, der kleiner ist als 0,3 um lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf effektive Weise von der Oberfläche eines Substrats entfernen.
  • Nach der Erfindung wird die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 über die Oberfläche 2 des Substrats 1 mit einer Geschwindigkeit von höchstens 10 cm/s bewegt. Wenn diese Geschwindigkeit höher ist, werden die Teilchen 3 nicht auf wirtschaftliche Weise entfernt. Offenbar erfordert es eine gewisse Zeit, bevor die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 sich eingestellt hat und bevor das Teilchen 3 außerhalb des Anziehungseinflusses des Substrats 1 gebracht ist.
  • Fig. 3 zeigt auf schematische Weise eine Momentaufnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 durch die Oberfläche 10 gebildet wird, die über die Oberfläche 2 des Substrats 1, wie dies auf schematische Weise durch den Pfeil 16 angegeben ist, in die Flüssigkeit 11 hineinbewegt wird. Deutlichkeitshalber ist von der Oberfläche 10 der Flüssigkeit 11 nur derjenige Teil dargestellt, der hier von Bedeutung ist und der sich in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche 2 des Substrats 1 befindet. Auf diese Weise begegnet das Teilchen 3 einer vorschreitenden Flüssigkeit 11. Der Kraft FA6, mit der das Teilchen 3 an dem Substrat 1 haftet, wird durch den quer zu der Oberfläche 2 des Substrats gerichteten, durch den Pfeil 18 auf schematische Weise angegebenen Anteil F&sub1;(-> ) der obengenannten, schematisch durch einen Pfeil 17 angegebenen Kraft F&sub1; entgegengewirkt, die einen Maximalwert hat entsprechend:
  • f1,max(-> ) = 2πRγsin²(R/2) cos α,
  • wobei &alpha; der in der Flüssigkeit liegende Winkel 19 ist, der durch die Oberfläche 10 der Flüssigkeit 11 und die Oberfläche 2 des Substrats 1 eingeschlossen wird. Dies ist der Benetzungswinkel des Substrats 1. Auf diese Weise können von einem Substrat 1, das durch die Flüssigkeit 11 durchaus benetzt wird (d. h. &alpha; < 90º) auf einfache Weise Teilchen 3 entfernt werden, die durch dieselbe Flüssigkeit 11 nicht allzu gut benetzt werden (d. h. R > 30º), was in der Praxis für einen wesentlichen Teil aller Teilchen 3 der Fall ist.
  • Fig. 4 zeigt auf schematische Weise eine Momentaufnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 durch die Oberfläche 10 gebildet wird, die über die Oberfläche 2 des Substrats 1 bewegt wird, indem das Substrat 1, wie durch den Pfeil 16 schematisch angegeben, aus der Flüssigkeit 11 heraus bewegt wird. Deutlichkeitshalber ist von der Oberfläche 10 der Flüssigkeit 11 nur derjenige Teil dargestellt, der hier von Bedeutung ist und der sich in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche 2 des Substrats 1 befindet. Auf diese Weise begegnet das Teilchen 3 einer sich zurückziehenden Flüssigkeit 11. Der Kraft FA6, mit der das Teilchen 3 sich an dem Substrat 1 haftet, wird hier durch den quer zu der Oberfläche 2 des Substrats gerichteten, durch den Pfeil 21 auf schematische Weise angegebenen Anteil F&sub2;(-> ) der obengenannten, schematisch durch einen Pfeil 20 angegebenen Kraft F&sub2; entgegengewirkt, die einen Maximalwert hat entsprechend:
  • F2,max(-> ) = -2&pi;R&gamma;sin²(90º + R/2) cos &alpha;.
  • Auf diese Weise können von einem Substrat 1, das durch die Flüssigkeit 11 schlecht benetzt wird (&alpha; > 90º), Teilchen 3 entfernt werden, die durch dieselbe Flüssigkeit 11 nicht allzu schlecht benetzt werden (R < 150º), was in der Praxis ebenfalls durch einen wesentlichen Teil aller Teilchen 3 der Fall ist. Nach der Entfernung bleiben diese Teilchen 3 in der Flüssigkeit 11 zurück, so daß Rekontamination mit diesen Teilchen 3 vermieden wird.
  • Fig. 5 zeigt eine Momentaufnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Grenzfläche 10 der Flüssigkeit 11 durch die Phasengrenze 10 mit einer Gasblase 25 gebildet wird, die über die Oberfläche 2 des Substrats 1 bewegt wird, wie auf schematische Weise durch den Pfeil 27 angegeben ist, wobei das Substrat 1 in die Flüssigkeit 11 eingetaucht ist.
  • Auf diese Weise begegnet das Teilchen 3 nacheinander einer vordringenden und einer sich zurückziehenden Flüssigkeit 11. Ungeachtet der Benetzung des Substrats 1 (In Fig. 5 ist eine schlechte Benetzung d. h. &alpha; > 90º angegeben), können die meisten in der Praxis auftretenden Teilchen 3 (30º &le; R &le; 150º) entfernt werden. Die Reinigung kann auf wirtschaftlichere Weise dadurch durchgeführt werden, daß gleichzeitig mehrere Gasblasen 25 über die Oberfläche 2 des Substrats 1 bewegt werden.
  • Eine derartige Gasblase 25 kann auf einfach Weise dadurch gebildet werden, daß die Oberfläche 2 des Substrats 1 mit durch die Pfeile 28 auf schematische Weise angegebene Laserstrahlung bestrahlt wird. In dem Fall ist die Gasblase 25 eine Dampfblase.
  • Bei den nachfolgenden Beispielen wurde eine Siliziumscheibe mit einem Durchmesser von etwa 10 cm mit Äthanol gereinigt und danach mit einer Suspension von Teilchen mit einer bekannten Größe bedeckt, wobei die Suspension danach eingetrocknet wurde.
    • Beispiel 1:
  • Auf die genannte Art und Weise wurden Palladiumteilchen (R 62º) mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 um auf der Siliziumscheibe (&alpha; 20º) angebracht.
  • Die Scheibe wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 mm/s langsam in ein Becherglas mit Wasser bewegt, wonach die Scheibe schnell aus dem Wasser herausgezogen wurde. Nach einmaligem Eintauchen stellte es sich heraus, daß etwa 50% der Teilchen entfernt waren, nach fünfmaligem Eintauchen betrug dieser Prozentsatz etwa 80%. Wenn eine derartige Scheibe mit einer Geschwindigkeit von über 10 cm/s in das Becherglas mit Wasser hineinbewegt wurde, trat sogar nach wiederholtem Eintauchen keine effektive Entfernung der Teilchen auf.
    • Beispiel 2:
  • In diesem Beispiel wurden auf die genannte Art und Weise Rutilteilchen (TiO&sub2;), die "nicht allzu gut" benetzt waren (R > 300) mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1 um auf der Siliziumscheibe (&alpha; 20º) angebracht. Die Scheibe wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 30um/s langsam in ein Becherglas mit Wasser hineinbewegt, wonach sie langsam aus dem Wasser herausgezogen wurde. Diese Ausführungsform führte zu einer effektiven Entfernung von etwa 85% der Teilchen. Wenn aber eine derartige Scheibe mit einer Geschwindigkeit von über 10 cm/s in das Becherglas hineinbewegt wurde, waren am Ende fast keine Teilchen entfernt.
    • Beispiel 3:
  • Nach dem genannten Verfahren wurden stabförmige Hermitteilchen (&alpha; Fe&sub2;O&sub3;) mit einem Durchmesser von etwa 0, 1 um und einer Länge von etwa 0,8 um auf der Siliziumscheibe (&alpha; 20º) angebracht. Die Scheibe wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 um/s langsam in ein Becherglas mit Wasser hineinbewegt, wonach sie schnell aus dem Wasser herausgezogen wurde. Dies alles führte zu einer effektiven Entfernung von etwa 97% der Teilchen. Auch in diesem Fall wurden fast keine Teilchen entfernt, wenn eine derartige Scheibe mit einer Geschwindigkeit von über 10 cm/s in das Becherglas mit Wasser hineinbewegt wurde.
  • Bei den nachfolgenden Beispielen wurde die Oberfläche des Substrats und der daran haftenden unerwünschten Teilchen zuvor mit einem oberflächenaktiven Stoff behandelt, wodurch die Oberfläche des Substrats und der Teilchen eine weniger guten Benetzung aufweisen werden. Ein geeigneter oberflächenaktiver Stoff ist ein Stoff aus der Gruppe der Verbindungen mit Silan, Alkoholen und Alkyllithium.
    • Beispiel 4:
  • Nach dem obengenannten Verfahren wurden Siliziumoxidteilchen (R 0º) mit einem Durchmesser von etwa 0,7 um auf der Siliziumscheibe (&alpha; 20º) angebracht. Bevor die Scheibe mit einer Geschwindigkeit von 3 um/s in ein Becherglas mit Wasser hineinbewegt wurde, wurde das Ganze mit einem Dampf aus CF&sub3;(CH&sub2;)SiCl&sub3; zwei Stunden lang ohne Wasser bei einem Druck von 5 Pa und einer Temperatur von etwa 100ºC behandelt. Durch diese Vorbehandlung wurde auf der Oberfläche des Substrats und der Teilchen eine Monomolekularschicht der genannten Silanverbindung aufgetragen, was die Benetzung mit Wasser der beiden derart verringerte, daß für die beiden der Benetzungswinkel einen Wert von etwa 76º erhielt. Nachdem das Substrat schnell aus dem Wasser herausgezogen wurde, stellte es sich heraus, daß etwa 75% der Teilchen entfernt worden waren. Wenn die Vorbehandlung nicht durchgeführt wurde, stellte es sich heraus, daß fast keine Teilchen entfernt waren.
    • Beispiel 5:
  • Auf die obenstehend beschriebene Art und Weise wurden Siliziumoxidteilchen (R 0º) mit einem Durchmesser von 0,7 um auf der Siliziumscheibe (&alpha; 20º) angebracht. Danach wurde das Ganze zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 100ºC bei einem Druck von 5 Pa und unter Ausschließung von Wasser mit einem Dampf von CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7;(CH&sub2;)&sub2;SiCl&sub3; behandelt, was zu einer Ablagerung einer Monomolekularschicht der genannten Silanverbindung auf der Oberfläche des Substrats und der Teilchen führte, wodurch die Benetzung mit Wasser der beiden derart verringert wurde, daß nach Beendigung ihr Benetzungswinkel einen Wert von etwa 100º hatte. Danach wurde das Ganze schnell in ein Becherglas mit Wasser eingetaucht, wonach es langsam mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 um/s aus dem Wasser herausgezogen wurde. Nach Beendigung der Reinigung stellte es sich heraus, daß etwa 60% der Teilchen auf effektive Weise entfernt waren. Die entfernten Teilchen zeigten sich wie ein Schleier über die Oberfläche des Wassers in dem Becherglas.
    • Beispiel 6:
  • Auf entsprechende Weise wie in dem vorhergehenden Beispiel wurde eine andere Siliziumplatte behandelt. Nachdem die Silanschicht angebracht worden war, wurde das Ganze in ein Becherglas mit Wasser eingetaucht, wonach mit einem Argonlaser ein monochromatisches Laserstrahlungsbündel mit einer Wellenlänge von 514 nm und mit einem Querschnitt von etwa 20 um auf die Oberfläche des Substrats gerichtet wurde, wodurch an der Stelle und in der Nähe des Bündels auf der Oberfläche des Substrats Dampfblasen gebildet wurden. Das Bündel wurde mit einer Geschwindigkeit von 16 um/s in lateraler Richtung über das Substrat bewegt. Dies alles führte zu einer Entfernung von etwa 95% der Teilchen. Es stellte sich heraus, daß während der Bewegung über die Oberfläche des Substrats die Dampfblase nicht immer gleich groß war, sondern einen sich ständig ändernden Durchmesser hatte. Dadurch wurde der Bewegung der Grenzfläche, die durch die Bewegung des Laserbündels verursacht wurde, eine zusätzliche Bewegung überlagert, aus welchem Ereignis sich möglicherweise der signifikante Unterschied im Wirkungsgrad gegenüber dem vorhergehenden Beispiel erklären läßt.
  • Es sei bemerkt, daß wenn in den obengenannten Beispielen statt eines Siliziumsubstrats ein Glassubstrat verwendet wurde, entsprechende Ergebnisse erzielt wurden.
  • Es dürfte einleuchten, daß die Erfindung sich nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern daß im Rahmen der Erfindung für den Fachmann noch viele Abwandlungen möglich sind. So kann beispielsweise die Benetzung der Oberfläche des Substrats und der daran haftenden Teilchen durch eine Behandlung derselben mit einem Alkohol oder einem Alkyllithium verringert werden. Die untenstehende Tabelle gibt davon einige Beispiele für ein Siliziumsubstrat, dessen Benetzungswinkel &alpha; einen Wert von 0º-20º hat. In der zweiten Spalte der Tabelle ist der Wert des Benetzungswinkels &alpha; des Siliziumsubstrats aufgetragen, nachdem dies mit dem in der ersten Spalte genannten Stoff behandelt worden ist.
  • oberflächenaktiver Stoff &alpha; nach der Behandlung
  • Alkohole:
  • Heptanol 81º
  • Decanol 90º
  • Tetanol 92º
  • Hexadecanol 93º
  • Perfluoroctanol 77º
  • Alkyllithium:
  • Methyllithium 44º
  • Butyllithium 51º
  • Es ist auch möglich, die Entfernung der Teilchen von einer Oberfläche eines Substrats dadurch zu erleichtern, daß die Benetzung der Oberfläche und der daran haftenden Teilchen mit einem oberflächenaktiven Stoff zu intensivieren. Auf diese Weise kann ein Substrat, das durch eine Flüssigkeit schlecht benetzt wird (&alpha; > 90º) derart behandelt werden, daß von der Oberfläche dadurch Teilchen entfernt werden können, daß das Substrat in die Flüssigkeit hineinbewegt wird. Auch können Teilchen, die durch die Flüssigkeit zu schlecht benetzt werden (R > 150º) derart behandelt werden, daß sie von einer Oberfläche eines Substrats dadurch entfernt werden, daß das Substrat aus der Flüssigkeit herausgezogen wird.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Teilchen von einer Oberfläche eines Substrats, wobei mit Hilfe einer Flüssigkeit eine entfernende Kraft auf die Teilchen ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernende Kraft dadurch ausgeübt wird, daß eine Grenzfläche der Flüssigkeit über die Oberfläche des Substrats bewegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von höchstens 10 cm/s über die Oberfläche des Substrats bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit dadurch gebildet wird, daß ihre Oberfläche, die über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, durch das Substrat in die Flüssigkeit hineinbewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit dadurch gebildet wird, daß ihre Oberfläche, die über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, durch das Substrat aus der Flüssigkeit herausbewegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche der Flüssigkeit durch ihre Phasengrenze mit einer Gasblase gebildet wird, die über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, wobei das Substrat in die Flüssigkeit getaucht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblase eine Dampfblase ist, die dadurch gebildet wird, daß das in die Flüssigkeit eingetauchte Substrat mit einem Laserstrahlenbündel bestrahlt und dieses Bündel über die Oberfläche des Substrats bewegt wird, indem das Laserstrahlenbündel über diese Oberfläche bewegt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Substrats und der daran haftenden unerwünschten Teilchen zuvor mit oberflächenaktivem Stoff behandelt wird, wodurch die Oberfläche des Substrats und der Teilchen eine weniger gute Benetzung aufweisen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oberflächenaktive Stoff ein Stoff ist aus der Gruppe von Verbindungen mit Silanen, Alkoholen und Alkyllithium.
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