DE69735920T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Teilchen von einer Gegenstandsoberfläche - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Teilchen von einer Gegenstandsoberfläche Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Teilchen von einer Oberfläche eines Gegenstandes, wie z.B. eines Halbleiterwafers in einem Reinraum, einer Reaktionsvorrichtung (Reaktor) für das Beschichten einer Oberfläche einer Halbleitervorrichtung und seiner peripheren Ausrüstung und eines Glases für Flüssigkristall.
  • Ein Reinraum wird benutzt, um Halbleiter-Vorrichtungen und Ähnliches herzustellen, und er muss notwendigerweise frei von Teilchen, wie z.B. Staub sein, um eine Oberfläche eines Halbleiterwafers frei von Teilchen erstellen zu können. In letzter Zeit ist es z.B. notwendig geworden, Teilchen von einem Halbleiterwafer zu entfernen, mit Abmessungen von nur einigen wenigen Mikrometern und vorzugsweise Teilchen mit Abmessungen kleiner als einem Mikrometer.
  • Ein gebräuchliches Verfahren, um Teilchen von der Oberfläche eines Gegenstandes zu säubern, umfasst ein Berührungsverfahren und ein berührungsloses Verfahren, wie in 8 dargestellt. Das Berührungsverfahren umfasst ein Vakuumverfahren mit feststehenden Bürsten und ein Vakuumverfahren mit sich drehenden Bürsten. Beide Berührungsverfahren ermöglichen die Entfernung von Teilchen mit einer Abmessung von nicht weniger als etlichen Mikrometern, aber sie entfernen keine Teilchen mit Abmessungen kleiner als etliche Mikrometer.
  • Das berührungslose Verfahren umfasst ein Vakuum-Verfahren, ein Luftmesser-Verfahren und ein Ultraschall-Luftverfahren. Das Vakuum-Verfahren entfernt Teilchen mit Abmessungen von nicht weniger als ungefähr 100 Mikrometer, und das Luftmesser-Verfahren ermöglicht nicht das Entfernen von Teilchen kleiner als etliche Mikrometer. Das Ultraschall-Luftverfahren ermöglicht das Entfernen von Teilchen mit Abmessungen von nur einigen Mikrometern. Jedoch ermöglicht das Ultraschall-Luftverfahren nicht das Entfernen von Teilchen mit Abmessungen von nicht mehr als 1 Mikrometer.
  • Die Erfinder haben vorgeschlagen, Teilchen von einem Wafer durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Lichtstrahl, einem Strahlungsstrahl und einem Laserstrahl auf den Wafer zu entfernen, wodurch Photoelektronen von dort emittiert werden, um Teilchen davon zu entfernen (siehe JP-A-4-239,131 und JP-A-6-296,944). Allerdings wird in diesem Verfahren die Oberfläche eines Wafers direkt mit einem ultravioletten Strahl, einem Laserstrahl oder einem Strahlungsstrahl bestrahlt. Daher, wenn die Oberfläche des Wafers für diese Strahlen empfindlich ist, kann die Oberfläche des Wafers einer nachteiligen chemischen Reaktion ausgesetzt sein, wodurch die Anwendung eingeschränkt wird.
  • DE 39049A zeigt auf, dass Staubteilchen von Teilchen, welche auf der Oberfläche von Festkörperteilen gegenwärtig sind, geladen werden und sie unterliegen einem Strahl von elektromagnetischen Strahlungsblitzen. US-A-5432670 zeigt, dass die Ionisierung von Luft ohne Gebrauch von Corona Entladungsspitzen erfolgt, wobei die Generierung von Teilen durch Korrosion der Coronaspitzen vermieden wird. Dies wird durch die Benutzung eines Laserstrahls erreicht, der auf ein kleines Brennpunktvolumen von starkem elektrischen Feld neben dem Halbleiterchip fokussiert ist. Das elektrische Feld ist stark genug, um Luft zu ionisieren.
  • In Anbetracht des Vorangegangenen ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Entfernen von Teilchen von einer Oberfläche eines Gegenstandes bereitzustellen, welche es erlauben, sogar Teilchen mit Abmessungen von weniger als einem Mikrometer zu entfernen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, um Teilchen von der Oberfläche eines Gegenstandes zu entfernen, welches folgendes aufweist: die Versorgung der Teilchen mit einer elektrischen Ladung und Anlegen einer Ultraschallwelle und eines Gasstroms auf die Oberfläche des Gegenstandes, während ein erstes elektrisches Feld angelegt wird, um die elektrisch aufgeladenen Teilchen von der Oberfläche des Gegenstandes wegzutreiben. Elektrostatische Kraft, getrieben von dem ersten elektrischen Feld, zusammen mit dem Anlegen einer Ultraschallwelle und Gas erleichtern das Entfernen der Teilchen von der Oberfläche.
  • Vorzugsweise beinhaltet der Versorgungsschritt die Bombardierung der Oberfläche des Gegenstandes mit mindestens einem Elektron und negativ geladenen Ionen, um die Teilchen negativ zu laden.
  • Der Versorgungsschritt kann folgenden Schritt beinhalten: den Schritt des Aufstrahlens von mindestens einem Ultraviolettstrahl und/oder einem Strahlungsstrahl auf ein Photoelektronen emittierendes Material in der Gegenwart von mindestens 1 Teil pro Million von gasförmigem Sauerstoff und Wasser, um ein negativ geladenes Ion herzustellen. Des weiteren beinhaltet der Versorgungsschritt den Schritt des Anlegens eines zweiten elektrischen Feldes, um das negativ geladene Ion in Richtung zur Oberfläche des Gegenstandes zu treiben, wodurch das negativ geladene Ion mit den Teilchen interagiert, um sie mit der elektrischen Ladung zu versorgen.
  • Vorzugsweise beinhaltet der Versorgungsschritt den Schritt der Durchführung der elektrischen Entladung, um ein negativ geladenes Ion herzustellen.
  • Vorzugsweise beinhaltet der Versorgungsschritt des weiteren den Schritt des Anlegens eines zweiten elektrischen Feldes, um das negativ geladene Ion in Richtung zur Oberfläche des Gegenstandes zu treiben, wodurch das negativ geladene Ion mit den Teilchen interagiert, um sie mit der elektrischen Ladung zu versorgen.
  • Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren des weiteren den Schritt des Sammelns der von der Oberfläche entfernten Teilchen. Der Sammelschritt kann den Teilschritt des Versorgens der von der Oberfläche entfernten Teilchen mit wenigstens einem Elektron und negativ geladenen Ionen beinhalten. Der Sammelschritt kann folgende Teilschritte beinhalten: Strahlen von mindestens einem Ultraviolettstrahl und einem Strahlungsstrahl auf das Photoelekt ronen emittierende Material in Gegenwart von mindestens 1 Teil pro Million von einem gasförmigen Sauerstoff und Wasser, um ein negativ geladenes Ion herzustellen; und Anlegen eines zweiten elektrischen Feldes, um das negativ geladene Ion in Richtung zur Oberfläche des Gegenstandes zu treiben. Alternativ beinhaltet der Sammelschritt den Schritt der Durchführung der elektrischen Entladung, um ein negativ geladenes Ion herzustellen.
  • Vorzugsweise werden Teilchen mit Abmessungen von nicht mehr als 5 Mikrometern von der Oberfläche des Gegenstandes entfernt. Des weiteren werden vorzugsweise Teilchen mit Abmessungen von nicht mehr als 1 Mikrometer von der Oberfläche des Gegenstandes entfernt. Vorzugsweise haben die Teilchen Abmessungen von mindestens 0,1 Mikrometern.
  • Vorzugsweise besteht der Gegenstand aus einem Halbleiterwafer, der über einer ersten Elektrode angeordnet ist. Vorzugsweise besteht der Gegenstand aus einem stehenden Halbleiterwafer und ist nahe einer ersten Elektrode angeordnet.
  • Vorzugsweise erstreckt sich das erste elektrische Feld von 10 Volt bis zu 100 Kilovolt pro Zentimeter. Vorzugsweise erstreckt sich das zweite elektrische Feld von 0,1 Volt bis 2 Kilovolt pro Zentimeter. Vorzugsweise erstreckt sich das zweite elektrische Feld von 10 Volt bis 1 Kilovolt pro Zentimeter.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung, um Teilchen von der Oberfläche eines Gegenstandes zu entfernen, vorgesehen, die folgendes aufweist: eine Ionisierungsvorrichtung, um Teilchen auf der Oberfläche eines Gegenstandes mit einer elektrischen Ladung zu versorgen; einen Ultraschallgenerator, um eine Ultraschallwelle auf die Oberfläche eines Gegenstandes zuzuleiten und eine Strömungsquelle, um einen Gasstrom auf einer Oberfläche des Gegenstandes zu erzeugen; und eine erste Elektrode, um ein elektrisches Feld zu formen um elektrisch geladene Teilchen von der Oberfläche eines Gegenstandes wegzutreiben.
  • Vorzugsweise weist der Ultraschallgenerator mindestens einen der folgenden Komponenten auf: einen piezoelektrischen Oszillator, eine polymer piezoelektrische Membran, einen elektrostriktiven Oszillator, einen Langevin-Oszillator, einen magnetostriktiven Oszillator, einen elektrodynamischen Transformator, und einen Kondensator-Transformator. Vorzugsweise enthält der Ultraschallgenerator einen piezoelektrischen Oszillator.
  • Vorzugsweise enthält die Strömungsquelle ein Luftmesser.
  • Vorzugsweise enthält die Ionisierungsvorrichtung ein Photoelektronen emittierendes Material und eine Lichtquelle, um mindestens einen ultravioletten Strahl und einen Strahlungsstrahl auf ein Photoelektronen emittierendes Material aufzustrahlen.
  • Vorzugsweise ist die Ionisierungsvorrichtung fähig, eine elektrische Entladung durchzuführen. Vorzugsweise enthält die Ionisierungsvorrichtung ein Paar von zweiten Elektroden, worin Elektrizität zwischen den zweiten Elektroden durch ein Gas fließt. Vorzugsweise enthält die Ionisierungsvorrichtung eine Heizung, um Konvektion zu erzeugen.
  • Vorzugsweise enthält die Vorrichtung des weiteren eine Falle, um die von einem Gegenstand entfernten Teilchen zu sammeln. Die Falle kann eine dritte Elektrode enthalten, um die von einem Gegenstand entfernten Teilchen festzuhalten.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein Querschnitt der Ionisierungsvorrichtung 40 in 2;
  • 4 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Querschnitt der Ionisierungsvorrichtung 60 in 5;
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein Diagramm, das die Grenze der Größe der entfernbaren Teilchen in Mikrometern zeigt.
  • In der vorliegenden Erfindung werden Teilchen auf der Oberfläche eines Gegenstandes mit elektrischer Ladung versorgt. Die Oberfläche des Gegenstandes kann mit Elektronen und/oder negativ geladenen Ionen bombardiert werden, um die Teilchen negativ aufzuladen.
  • In der vorliegenden Erfindung können Photoelektronen genutzt werden, um Teilchen auf der Oberfläche eines Gegenstandes mit elektrischer Ladung zu versorgen. Alternativ kann elektrische Entladung genutzt werden, um die Teilchen mit elektrischer Ladung zu versorgen. Gleichermaßen können Photoelektronen und elektrische Entladung genutzt werden, um die von der Oberfläche des Gegenstands entfernten Teilchen mit elektrischer Ladung zu versorgen, um das Festhalten dieser zu erleichtern.
  • In der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiges Photoelektronen emittierendes Material, welches nach Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl Photoelektronen emittiert, genutzt werden. Vorzugsweise kann das Photoelektronen emittierende Material eine kleine Arbeitsfunktion für das Hervorbringen von Photoelektronen haben. Vom Standpunkt bezüglich Effizienz und Kosten aus betrachtet, kann das Material aus mindestens einem von Ba, Sr, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Ag, Pt, Cd, Pb, Al, C, Mg, Au, In, Bi, Nb, Si, Ti, Ta, U, B, Eu, Sn, P und W oder einem beliebigen Verbund oder Gemisch, welche diese Elemente oder eine beliebige Kombination davon enthalten, hergestellt werden. Diese Materialien können entweder für sich allein oder als Beimischung ge nutzt werden. Ein Verbund dieser Materialien kann benutzt werden, wie z.B. Amalgam.
  • Verbindungen, welche für Photoelektronen emittierendes Material benutzt werden können, beinhalten Oxide, Boride und Karbide. Beispielhafte Oxide beinhalten: BaO, SrO, CaO, Y2O3, Cd2O3, Nd2O3, ThO2, ZrO2, Fe2O3, ZnO, CuO, Ag2O, La2O3, PtO, PbO, Al2O3, MgO, In2O3, BiO, NbO, und BeO. Beispielhafte Boride beinhalten: YB6, CdB6, LaB5, NdB6, CeB6, EuB6, PrB6 und ZrB2. Beispielhafte Karbide beinhalten: UC, ZrC, TaC, TiC, NbC, und WC.
  • Legierungen, welche für Photoelektronen emittierende Materialien verwendet werden können, beinhalten Messing, Bronze, Phosphorbronze, Legierungen aus Ag und Mg(2 bis 20 Gewichtsprozent von Mg), Legierungen aus Cu und Be(1 bis 10 Gewichtsprozent von Be) und Legierungen aus Ba und Al. Legierungen aus Ag-Mg, Cu-Be und Ba-Al Systems werden bevorzugt. Die Oxide können, entweder durch Erhitzung einer Metalloberfläche in der Luft für Oxidation oder durch Oxidation der Metalloberfläche mit Chemikalien gewonnen werden.
  • Ein weiteres Verfahren, das angewendet werden kann, ist die Erhitzung der Metalloberfläche vor Benutzung, um darauf eine dauerhafte Oxidschicht zu bilden. Beispielsweise wird eine Legierung aus Mg und Ag in Wasserdampf mit einer Temperatur zwischen 300 und 400°C erhitzt, um darauf einen Oxidfilm bzw. zu bilden. Der Oxidfilm bzw. – bleibt für eine lange Zeitspanne beständig.
  • JP-B-7-93098 zeigt einen dünnen Film aus Au, welcher als Photoelektronen emittierendes Material dient, auf Quarzglas beschichtet als Matrix dient. Das Quarzglas sendet einen ultravioletten Strahl aus. Die Offenbarung von JP-B-93098 ist hierin als Referenz enthalten. Wie in JP-A-5-68875 vorgeschlagen, kann ein elektrischer Leiter, zusammen mit dem Photoelektronen emittierenden Material zu einer Matrix verbunden werden. Auf die Offenbarung von JP-A-5-68875 wird Bezug genommen.
  • Das Photoelektronen emittierende Material kann in verschiedenen Bauformen, u.a. Riegel- oder Stangenform, linearer Form, Faserform, Gitterform, Plattenform, plattierte Form, gebogene Form, zylindrische Form, Siebform, genutzt werden. Vorzugsweise bieten die Formen eine große für einen ultravioletten Strahl oder einen Strahlungsstrahl exponierte Fläche. Wie in JP-A-4-243540 offenbart, kann das Photoelektronen emittierende Material auf eine Oberfläche einer ultravioletten Strahlenquelle, wie einer ultravioletten Lampe und/oder einer Oberfläche in ihrer Nähe, beschichtet werden. Die angewandte Bauform kann je nach Anwendungsfall, Form und Struktur einer Vorrichtung usw. bestimmt werden.
  • Die Strahlungsquelle, um Photoelektronen von den Photoelektron emittierenden Materialien zu emittieren ist nicht begrenzt, vorausgesetzt, dass die Strahlungsquelle auf Bestrahlung Photoelektronen von dem Photoelektronen emittierenden Material erzeugt. Die Strahlungsquelle beinhaltet einen ultravioletten Strahl, einen Strahlungsstrahl, elektromagnetische Wellen und einen Laser, und kann in Anbetracht des Bereichs der Anwendung, der Größe der Vorrichtung, Form und Wirkungen ausgewählt werden. In Anbetracht des Effekts und problemlosen Ablaufs werden normalerweise ein ultravioletter Strahl und/oder ein Strahlungsstrahl vorgezogen.
  • Der Typ des ultravioletten Strahls ist nicht eingeschränkt, vorausgesetzt dass die Strahlungsquelle bei Bestrahlung Photoelektronen von dem Photoelektron emittierenden Material erzeugt. Eine Quelle des ultravioletten Strahls kann in Anbetracht des Bereichs der Anwendung, der Form und Struktur der Vorrichtung, der Arbeitsabläufe, Kosten usw. ausgewählt werden.
  • Die Quelle des ultravioletten Strahls kann z.B. Quecksilberlampen, Wasserstoffgasentladungsröhren, Xenongasentladungsröhren und Lymangasentladungsröhren sein. Darüber hinaus können Sterilisierungslampen, chemische Lampen, Schwarzlichtlampen und fluoreszierende chemische Lampen verwendet werden.
  • Ein Strahlungsstrahl ist nicht begrenzt, vorausgesetzt dass die Ausstrahlung davon Photoelektronen von dem Photoelektronen emittierenden Material emittiert. Um den Strahlungsstrahl zu erzeugen, können gebräuchliche Verfahren genutzt werden. Vorzugsweise hat der Strahlungsstrahl eine sterilisierende Wirkung. Z.B. 137Ce, 60Co, welche beide eine sterilisierende Wirkung haben, werden vorzugsweise als Quelle des Strahlungsstrahls verwendet. Eine Quelle des Strahlungsstrahls kann, in Anbetracht des Bereichs der Anwendung, der Arbeitsabläufe, Kosten usw., ausgewählt werden.
  • Der Strahlungsstrahl enthält z.B. einen Alphastrahl, einen Betastrahl und einen Gammastrahl. Die Quelle des Strahlungsstrahls beinhaltet radioaktive Isotope, wie z.B. Kobalt 60, Cäsium 137, Strontium 90; in einem Kernreaktor produzierte radioaktive Abfälle, durch entsprechend behandelte radioaktive Abfälle hergestellte radioaktive Materialien; den Kernreaktor selbst; einen Teilchenbeschleuniger, wie z.B. einen Elektronenbeschleuniger, etc.
  • Die Elektrode ist nachstehend erläutert. Elektroden können genutzt werden, um Photoelektronen zu emittieren, Photoelektronen zu beschleunigen, geladene Teilchen von der Oberfläche eines Gegenstandes zu entfernen, und um von der Oberfläche entfernte, schwebende Teilchen festzuhalten/zu fangen. Eine unabhängige Elektrode kann für jeden dieser Verwendungszwecke genutzt werden. Wahlweise kann dieselbe Elektrode für jede beliebige Kombination dieser Verwendungszwecke gemeinsam genutzt werden.
  • Vorzugsweise wird ein elektrisches Feld zwischen den Photoelektronen emittierenden Materialien gebildet, welche als Kathode dienen, und einer Elektrode, welche als Anode dient, um die Photoelektronen von den Photoelektronen emittierenden Materialien zur Elektrode zu treiben. Das elektrische Feld erleichtert auch das Aussenden von Photoelektronen von dem Photoelektronen emittierenden Material. Die Elektrode für die Anode kann nahe des Gegenstands angeordnet werden, damit die Photoelektronen auf die Oberfläche des Gegenstandes, wo die Teilchen vorhanden sind, bombardiert werden.
  • Das elektrische Feld kann von 0,1 Volt pro Zentimeter bis zu 2 Kilovolt pro Zentimeter reichen.
  • Die Photoelektronen können mit gasförmigem Sauerstoff und Wasser in Wechselwirkung treten, um negativ geladene Ionen zu produzieren. Das elektrische Feld treibt die negativ geladenen Ionen zusammen mit den Photoelektronen in Richtung der Anode. Die negativ geladenen Ionen und die Photoelektronen treten in Wechselwirkung mit dem Teilchen, um die Teilchen mit einer elektrischen Ladung zu versorgen.
  • Die Elektroden können aus einem beliebigen leitenden Material sein, welche, z.B. Wolfram, Edelstahl, eine Legierung aus Cu und Zn beinhalten können. Die Elektrode kann die Bauform einer Stange, einer Leitung, eines Gitters, einer Platte, einer gefalteten Platte, einer gekrümmten Oberfläche, einer zylindrischen Form, eines Netzes etc. haben. Das Vorhandensein oder das Fehlen des elektrischen Feldes, die Stärke davon, Material und Form der Elektrode kann von dem Anwendungsgebiet, der Bauart und der Struktur einer Vorrichtung, der benötigten Leistung abhängen und kann aufgrund einer Vorprüfung ausgewählt werden.
  • Wahlweise kann in der vorliegenden Erfindung elektrische Entladung genutzt werden, um die Teilchen mit einer elektrischen Ladung zu versorgen. Die elektrische Entladung kann genutzt werden, um die von der Oberfläche des Gegenstands entfernten Teilchen mit elektrischer Ladung zu versorgen, um das Einfangen derselben zu erleichtern.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die elektrische Entladung auf einen Durchlass von Elektrizität durch ein Gas. Die elektrische Entladung kann u.a. Koronaentladung, Glimmentladung, Bogenentladung, Funkenentladung, schleichende Entladung, Impulsentladung, Hochfrequenzentladung, Laserentladung, Anstoßentladung, Plasmaentladung usw. beinhalten. In der vorliegenden Erfindung kann ein gebräuchliches Verfahren genutzt werden, um die elektrische Entladung zu verursachen.
  • Die schleichende Entladung und die Impulsentladung bieten eine gesteigerte Konzentration von Ionen, wodurch sie die Vorrichtung kleiner machen. Diese Merkmale sind in manchen Anwendungen bevorzugt. Die Koronaentladung ist einfach, einfach anzuwenden und wirkungsvoll. Deshalb ist die Koronaentladung in anderen Anwendungen vorzuziehen.
  • Bei der Erzeugung von elektrischer Entladung im Allgemeinen ist es vorzuziehen, nicht positiv geladene Ionen gegenüber positiv geladenen Ionen zu erzeugen, da negativ geladene Ionen die Tendenz haben, sich weiter zu bewegen als positiv geladene Ionen.
  • Wenn die Gegenwart von Ozongas vorgezogen wird, können die negativ geladenen Ionen durch elektrische Entladung, wie der Koronaentladung, erzeugt werden. Die negativ geladenen Ionen neigen dazu, mehr Ozongas zu produzieren als die positiv geladenen Ionen. Eine Oberfläche eines Gegenstandes kann organische Substanzen haben, welche Teilchen sein können, oder auch nicht, und die Gegenwart von Ozongas oxidiert die organischen Substanzen, um sie abzubauen. Folglich können organische Substanzen und Teilchen gleichzeitig entfernt werden.
  • Im Gegensatz dazu, wenn die Gegenwart von Ozongas nicht wünschenswert ist, können positiv geladene Ionen durch elektrische Entladung erzeugt werden.
  • Eine Entladungselektrode und eine ergänzende Elektrode für elektrische Entladung können aus gebräuchlichem Material sein und eine herkömmliche Bauform haben. Die Bauform beinhaltet eine Nadelform, eine Plattenform, eine Gitterform, eine Linienform, eine Kugelform, eine gewellte Form, eine gefaltete Form, eine kammähnliche Form usw.
  • Im Allgemeinen wird eine elektrische Ladung zwischen 1 Kilovolt bis zu 80 Kilovolt angelegt, um eine Koronaentladung zu erzeugen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird eine Ultraschallwelle und eine Gasströmung auf die Oberfläche eines Gegenstandes angewendet, während ein elektrisches Feld angelegt wird, um elektrisch geladene Teilchen von der Oberfläche des Gegenstandes wegzutreiben, womit Teilchen effizient von der Oberfläche eines Gegenstandes entfernt werden. Der Gegenstand kann ein Halbleiterwafer in einem Reinraum, ein Reaktor zur Beschichtung einer Oberfläche einer Halbleitervorrichtung und seiner Zusatzausstattung und ein Glas für Flüssigkristall sein. Der Reaktor kann aus Aluminium oder Edelstahl sein.
  • Typischerweise kann ein Paar Elektroden genutzt werden, um ein elektrisches Feld zu formen, um die elektrisch geladenen von der Oberfläche des Gegenstandes wegzutreiben. Die Anode, um die Photoelektronen von den Photoelektronen emittierenden Materialien, welche als Kathode dienen, zu treiben, kann zu einer Kathode umgewandelt werden, um die elektrisch geladenen Teilchen von der Oberfläche des Gegenstandes wegzutreiben. Die Kathode, um die elektrisch geladenen Teilchen wegzutreiben, kann an der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche des Gegenstandes, in Bezug auf die Teilchen, angeordnet werden. Die ergänzende Anode, um die elektrisch geladenen Teilchen wegzutreiben, kann unabhängig auf der gleichen Seite der Oberfläche des Gegenstandes, in Bezug auf die Teilchen, angeordnet werden. Wahlweise kann die ergänzende Kathode die Photoelektronen emittierenden Materialien bilden.
  • Die Elektrode, um die elektrisch geladenen Teilchen von der Oberfläche eines Gegenstandes wegzutreiben, sind nicht begrenzt, solange die Elektroden in der Lage sind, ein elektrisches Feld zu bilden. Die Elektrode kann aus einem beliebigen leitenden Material sein, wie einer Cu-Zn-Legierung, Edelstahl, Wolfram. Der Aufbau der Elektrode kann eine lineare Form, eine Stabform, eine Netzform, eine Gitterform, eine Plattenform usw. beinhalten.
  • Das elektrische Feld, um die elektrisch geladenen Teilchen von der Oberfläche des Gegenstandes wegzutreiben, kann von 10 Volt bis 100 Kilovolt pro Zentimeter reichen, und reicht vorzugsweise von 0,1 Volt bis 2 Kilovolt pro Zentimeter. Eine angemessene Stärke für das elektrische Feld hängt von der Bauform and den Eigenschaften von einer Oberfläche eines Gegenstandes, wo Teilchen vorhanden sind, chemischer Zusammensetzung und einer Höhe der elektrischen Ladung der Teilchen ab, und eine Vorprüfung kann durchgeführt werden, um die Stärke des elektrischen Feldes zu bestimmen. In der vorliegenden Erfindung erleichtert die Formation des elektrischen Feldes mit den elektrisch geladenen Teilchen die Entfernung der Teilchen.
  • Elektrostatische Kraft, angetrieben durch das elektrische Feld, erleichtert das Entfernen der Teilchen von der Oberfläche. Die Anwendung einer Ultraschallwelle und Gas erleichtert das Entfernen weiter.
  • Im Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Ultraschallwelle und ein Gasstrom auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht. Die Ultraschallwelle kann im Bereich von 1 kHz bis zu 5000 kHz liegen, und vorzugsweise von 10 kHz bis zu 300 kHz. Die Ultraschallwelle kann durch einen Ultraschallgenerator erzeugt werden.
  • Ein Gasstrom kann durch ein Luftmesser angelegt werden. Der Gasstrom bezieht sich auf einen Fluss von Druckluft bei einer hohen Geschwindigkeit. Z. B. kann teilchenlose Luft, ein teilchenloses Edelgas, wie Stickstoffgas, genutzt werden.
  • Die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hat einen Ultraschallgenerator, um eine Ultraschallwelle auf die Oberfläche eines Gegenstandes anzulegen und eine Strömungsquelle um einen Gasstrom auf die Oberfläche eines Gegenstandes anzuwenden. Der Ultraschallgenerator kann folgendes beinhalten: einen piezoelektrischen Oszillator, eine polymer piezoelektrische Membran, einen elektristriktiver Oszillator, einen Langevin-Oszillator, einen magnetostriktiver Oszillator, einen elektrodynamischer Transformator, einen Kondensator-Umwandler. Vorzugsweise kann der Ultraschallgenerator einen piezoelektrischen Oszillator beinhalten. Die Strömungsquelle kann ein Luftmesser enthalten.
  • In der vorliegenden Erfindung werden sowohl die Ultraschallwelle als auch die Gasströmung auf die Oberfläche eines Gegenstandes angewendet. Wenn die Teilchen kleinere Durchmesser haben, ist die Anwendung von sowohl der Ultraschallwelle als auch der Gasströmung besonders effizient, um die Teilchen zu entfernen. Die Bedingungen für die Entfernung elektrisch geladener Teilchen beinhalten die Gegenwart der Kombination von folgendem: Frequenz der Ultraschallwellen und ein Verfahren, um selbige zu erzeugen, der Druck und die Geschwindigkeit des Gasstroms und so fort abhängig von der Vorrichtung, Art und Größe der Teilchen, Art und Struktur der Oberfläche wo das Teilchen vorhanden ist, die Stärke des elektrischen Feldes, die Größe und der Aufbau der Vorrichtung, die benötigte Leistung usw. Vorzugsweise können die Bedingungen, um die elektrisch geladenen Teilchen zu entfernen, durch eine Vorprüfung bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise die von der Oberfläche des Gegenstandes entfernten Teilchen gesammelt werden, um zu verhindern, dass die umgebende Atmosphäre verunreinigt wird. Die entfernten Teilchen sind, wie oben beschrieben, elektrisch aufgeladen, und die Fangstelle, welche mit einer entgegengesetzten Ladung aufgeladen ist, kann über dem Gegenstand angeordnet werden. Wenn die Teilchen beispielsweise negativ aufgeladen sind, kann die Fangstelle positiv aufgeladen sein, und die Fangstelle kann eine als Anode dienende Elektrode sein. Wenn die entfernten Teilchen einen kleinen Durchmesser haben, oder eine elektrische Ladung darauf nicht ausreichend ist, können die entfernten Teilchen durch Photoelektronen oder elektrischer Entladung, wie oben beschrieben, mit einer weiteren elektrischen Ladung versorgt werden. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Versorgung der entfernten Teilchen mit Photoelektronen und Fangen derselben ist in den vorher genannten Schriftstücken offenbart, e benso wie in „Aerosol Study" Vol. 8, Ausgabe 3, Seiten 239-248, 1993; „Clean Technology" Vol. 8, Ausgabe 7, Seiten 63-67, 1995.
  • Die Fangstelle für geladene Teilchen kann von beliebiger Bauart sein. Beispiele umfassen Staub sammelnde Platten, verschiedene Elektroden um Staub zu sammeln, und elektrostatische Filter. Die Fangstelle enthält des weiteren eine wollige Struktur, welche selbst als Elektrode dient, z.B. eine Stahlwollenelektrode und eine Wolframwollenelektrode. Elektret Aufbauten können auch genutzt werden.
  • Staub sammelnde Platten, Elektroden um Staub zu sammeln, und Elektroden mit einer wolligen Struktur, wie Stahlwollenelektroden und Wolframwollenelektroden sind vorzuziehen, da sie fähig sind, die entfernten schwebenden Teilchen zu fangen und ein elektrisches Feld zu bilden, um die entfernten, schwebenden Teilchen mit elektrischer Ladung zu versorgen.
  • Wenn das elektrische Feld angewandt wird, um die entfernten schwebenden Teilchen zu fangen, reicht das elektrische Feld von 10 Volt bis zu 1 Kilovolt pro Zentimeter.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels erklärt. Allerdings sind die folgenden Beispiele veranschaulichend und begrenzen die vorliegende Erfindung nicht.
  • Beispiel 1
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 in einem Reinraum.
  • Die Vorrichtung 10 ist in einer Kammer 38 aufgestellt, welche wiederum in einem Reinraum aufgestellt ist. Die Vorrichtung 10 hat einen Träger 12, um eine Elektrode 14 zu lagern, und die Elektrode 14, welche einen Plattenaufbau haben kann. Die Elektrode 14 kann als Bett dienen, um einen Wafer 30 in Plattenaufbau anzubringen. Wahlweise kann ein Wafer in einem Gestell in im Allgemeinen Querrichtungen stehend gehalten werden. Der Wafer 30 hat eine Oberfläche 32, und eine Vielzahl von Teilchen 34 sind auf der Oberfläche 32 vorhanden.
  • Eine Vorrichtung 10 hat eine Vorrichtung 20, um ein Photoelektron 29 auf die Elektrode 14 zu emittieren. Die Vorrichtung 20 hat eine Ultraviolettlampe 22, eine Beschichtung 24 auf einer Oberfläche der Ultraviolettlampe. Die Beschichtung 24 besteht aus Photoelektronen emittierendem Material. Das Material ist üblicherweise elektrisch leitend, und die Beschichtung 24 kann als eine der Elektroden dienen, um ein elektrisches Feld zu formen, um ein Photoelektron zu treiben. Die U.S. Patente Nr. 4,750,917 und Nr. 5,225,000 legen die Bestrahlung eines Photoelektronen emittierenden Materials mit einem ultraviolettem Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl und die Versorgung von Teilchen in einem Gas mit elektrischer Ladung offen. Die ganze Offenbarung beider U.S. Patente sind hierin als Referenz eingebunden.
  • Eine Vorrichtung 10 hat einen Ultraschallgenerator 18, um eine Ultraschallwelle auf Teilchen 34 auf einer Oberfläche 32 eines Wafers 30 anzuwenden. Der Ultraschallgenerator kann einen piezoelektrischen Oszillator beinhalten.
  • Eine weitere Elektrode 26, um von einem Wafer 30 entfernte Teilchen 34 zu fangen, ist zwischen der Ultraviolettlampe 22 und der Elektrode 14 angeordnet. Die Elektrode 26 kann einen Gitteraufbau haben und sich in Richtungen parallel zu dem Wafer 30 erstrecken.
  • Die Ultraviolettlampe 22 ist eingeschaltet, um einen Ultraviolettstrahl auf die Beschichtung 24 auf der Ultraviolettlampe 22 auszustrahlen, wodurch Photoelektronen 29 von der Beschichtung 24 emittiert werden. Während Photoelektronen 29 von der Beschichtung 24 erzeugt werden, wird elektrische Ladung auf die Beschichtung 24, welche als Kathode dient und die Elektrode 12, welche als Anode dient, angelegt, um so ein elektrisches Feld zu formen, um die Photoelektronen 29 von der Beschichtung 24 zu der Elektrode 14 zu treiben. Während des Durchgangs können die Photoelektronen 29 mit Sauerstoff- und Wasserstoffmolekülen in einer Umgebungsatmosphäre/Lufthülle interagieren, um negativ geladene Ionen davon zu erzeugen. Die negativ geladenen Ionen zusammen mit den Photoelektronen 29 werden durch das elektrische Feld in Richtung der Elektrode 14 getrieben. Die negativ geladenen Ionen und/oder Photoelektronen 29 interagieren mit den Teilchen 34 auf einer Oberfläche 32 eines Wafers 30, um so die Teilchen mit elektrischer Ladung zu versorgen.
  • Anschließend wird elektrischer Strom an die Elektrode 14 und Elektrode 26 angelegt, so dass die Elektrode 14 und die Elektrode 26 entsprechend als Kathode und Anode dienen, um so ein elektrisches Feld zu formen, um die negativ geladenen Teilchen 34 von dem Wafer 30 zur Elektrode 26 zu treiben. Es sei bemerkt, dass die Polarität der Elektrode 14 von einer Anode und einer Kathode geändert wird. Gleichzeitig wendet der Ultraschallgenerator 18 eine Ultraschallwelle auf die Teilchen 34 auf einer Oberfläche 32 eines Wafers 30 an, um so das Entfernen der Teilchen 34 von der Oberfläche 32 einzuleiten. Teilchen 34 sind von der Oberfläche 32 entfernt und schweben über dem Wafer 32.
  • In der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise das von der Waferoberfläche 32 Entfernte von einem Gas entfernt. Die als Kathode dienende Elektrode 26 kann die schwebenden Teilchen einfangen.
  • Vorzugsweise sind die schwebenden Teilchen weiter ionisiert, um das Fangen mit der Anode 26 zu erleichtern. Im Allgemeinen sind größere Teilchen empfänglicher elektrisch aufgeladen zu werden und von der Elektrode 26 eingefangen zu werden, während kleinere Teilchen weniger empfänglich sind, elektrisch aufgeladen zu werden und eingefangen zu werden. In Anbetracht des vorangegangenen, wird die Ultraviolettlampe 22 vorzugsweise wieder angeschaltet, um so Photoelektronen von der Beschichtung 24 zu emittieren, und ein elektrischer Strom wird auf die als Kathode dienende Beschichtung 24 und die als Anode dienende Elektrode 26 angelegt, um so die Photoelektronen zu dem Raum über dem Wafer zu treiben. Daher ist der Raum B reich an negativ geladenen Ionen, um die schwebenden Teilchen zu ionisieren, womit das Fangen der weiter ionisierten Teilchen durch die Elektrode 26 erleichtert wird.
  • Beispiel 2
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels. Das Beispiel von 2 ist dasselbe wie in 1, abgesehen von einer Ionisierungsvorrichtung 40. Die Vorrichtung 40 ist über dem Wafer 30 angebracht.
  • 3 ist ein Querschnitt der Vorrichtung 40. Die Vorrichtung 40 hat ein Gehäuse 41 mit zylindrischer Bauform, welches eine Bohrung definiert, die sich in Axialrichtung erstreckt. Das Gehäuse 41 ist vorzugsweise aus einem elektrischen Isolierstoff hergestellt. Der elektrische Isolierstoff kann polymeres Material beinhalten, vorzugsweise fluorisiertes polymeres Material und ein keramisches Material. Das Gehäuse 41 hat eine Elektrode 46, welche eine Maschenstruktur in einer zylindrischen Bauform haben kann, welche in der Form ergänzend zu einer inneren Oberfläche des Gehäuses 41 ist.
  • Die Vorrichtung 40 hat eine Ultraviolettlampe 42 in zylindrischer Bauform, welche eine Achse mit dem Gehäuse 41 teilen kann. Photoelektronen emittierendes Material 44, welches elektrisch leitend ist, ist auf einer Oberfläche der Ultraviolettlampe aufgetragen. Das Gehäuse 41 ist vorzugsweise in einer vertikalen Richtung gehalten, um so ein Ansteigen von lokaler Luft durch das Bohrung durch zu erleichtern.
  • In 2 und 3 wird nach dem Anschalten der Ultraviolettlampe 42 ein Ultraviolettstrahl auf die Beschichtung 44 ausgestrahlt, um so Photoelektronen zu emittieren, während eine elektrische Ladung an der Beschichtung 44 als Kathode und die Elektrode 46 als Anode angelegt wird, um so die Photoelektronen 49 in Richtung der Elektrode 46 zu beschleunigen. Gleichzeitig erhitzt die Hitze von der Ultraviolettlampe 42 ein lokales Gas in dem Gehäu se 41, um so Wärmekonvektion durch die Bohrung in dem Gehäuse 41 zu schaffen. Das heißt, dass das lokale Gas in der Bohrung sich durch die Bohrung in dem Gehäuse 41 nach oben bewegt, während das lokale Gas die Photoelektronen nach oben trägt. Diese Wärmekonvektion trägt weitere Photoelektronen und resultierende negativ geladene Ionen von der Vorrichtung 40 zu dem Wafer 30, um so die Teilchen 34 auf der Oberfläche 32 des Wafers zu ionisieren.
  • Der Ultraschallgenerator 18, wendet eine Ultraschallwelle auf die Oberfläche 32 eines Wafers 30 an, während eine elektrische Ladung an der Elektrode 26 als Kathode und die Elektrode 46 als Anode angelegt wird, um so ein elektrisches Feld zu bilden, um die elektrische geladenen Teilchen von der Oberfläche 32 des Wafers 30 zu der Elektrode 46 zu treiben.
  • Vorzugsweise ist die Ultraviolettlampe 42 angeschaltet, um so die Wärmekonvektion zu erzeugen, um die von der Oberfläche 32 des Wafers entfernten Teilchen 34 zu dem unteren Ende der Bohrung des Gehäuses 41 zu tragen. Gleichzeitig kann ein elektrisches Feld zwischen der Beschichtung 42 als Kathode und die Elektrode 64 als Anode geformt werden, um so die Teilchen durch die Elektrode 46 zu fangen.
  • Beispiel 3
  • Die Kammer 38, welche die Vorrichtung 10 von Beispiel 1 beinhaltet, ist in einem Reinraum der Klasse 10 aufgestellt, und folgende Experimente werden durchgeführt, um so die Beseitigung der Teilchen von einem Gegenstand zu bestätigen. In dieser Beschreibung bezieht sich eine Klasse auf eine Anzahl von Teilchen mit einem Durchmesser von nicht weniger als 0,1 Mikrometer in einem Quadratfuß. Die Kammer hat ein Volumen von 28 Litern.
  • Eine hochreine Siliziumscheibe mit einem Durchmesser von fünf Zoll wurde benutzt. Polystyren-Latex, welches PSL genannt werden kann, Standardteil chen mit durchschnittlichen Abmessungen von 0,5 und 1,0 Mikrometern wurden auf die Siliziumscheibe 30 in jeweils zwei Durchläufen platziert.
  • Auf die Oberfläche einer bakteriziden 6W Lampe, wurde eine Goldschicht mit einer Dicke von 10 Nanometern aufgetragen. Ein elektrisches Feld von 300 Volt pro Zentimeter wurde, um die Photoelektronen und negativ geladenen Ionen zu dem Wafer 30 zu treiben, zwischen der als Kathode dienenden Beschichtung 24 und der als Anode dienenden Elektrode 16 geformt.
  • Der Ultraschallgenerator 18 hatte einen piezoelektrischen Oszillator mit 60 kHz.
  • Ein Staubdetektorgerät für einen Wafer wurde benutzt, um die Anzahl der aus Polystyren-Latex gefertigten Teilchen auf der Oberfläche 32 eines Wafers 30 zu bestimmen. Die Anzahl der Teilchen auf einer Oberfläche 32 des Wafers werden in Tabelle 1 gezeigt, um so die Beseitigung der Teilchen zu zeigen. Tabelle 1
    Figure 00200001
  • In Tabelle 1 bezieht sich der Ionisierungsablaufschritt auf die Ausstrahlung eines Ultraviolettstrahls auf die Beschichtung 24 durch eine Ultraviolettlampe 22, um so Photoelektronen 29 von der Beschichtung 24 zu emittieren und ein elektrisches Feld zwischen der Beschichtung 24 und der Elektrode 14 zu formen, um die Photoelektronen und negativ geladenen Ionen zu treiben. Der Ultraschallschritt bezieht sich auf das Anlegen einer Ultraschallwelle auf die Oberfläche 32 eines Wafers 30. Der Elektrisches-Feld-Schritt bezieht sich auf die Formung eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode 14 und der Elektrode 26, um die geladenen Teilchen 34 von der Oberfläche 32 des Wafers 30 zu treiben, während eine Ultraschallwelle angewandt wird. „Fertig" bezieht sich darauf, dass der Schritt ausgeführt wurde. „Keine" bezieht sich darauf, dass der Schritt nicht ausgeführt wurde. Die Zahlen beziehen sich auf die gegenwärtigen Teilchen auf der kreisförmigen Oberfläche des Wafers mit einem Durchmesser von 5 Zoll.
  • Beispiel 4
  • Die vorgenannte Vorrichtung 10 des Beispiels 3 benutzend, wurde ein weiteres Experiment für die Beseitigung von schwebenden Teilchen, hervorgebracht von den Teilchen 34 auf der Oberfläche 32 des Wafers, durchgeführt. Der Ionisierungsschritt, der Ultraschallschritt und der Elektrisches-Feld-Schritt von Beispiel 3 wurden unter den gleichen Gegebenheiten in zwei Durchläufen durchgeführt. Polystyren-Latexteilchen mit durchschnittlichen Ausmaßen von 0,5 Mikrometern wurden benutzt.
  • Nach dem Elektrisches-Feld-Schritt, in einem der Durchläufe, wurde wieder der Ionisierungsschritt für eine Zeitspanne von 30 Minuten durchgeführt, um so die Beseitigung der schwebenden, von der Waferoberfläche bei der Elektrode 26 hervorgebrachten Teilchen, zu erleichtern. Im Gegensatz dazu wurde dieser Ionisierungsschritt in dem anderen Durchlauf nicht durchgeführt.
  • Anschließend wurde teilchenloses Stickstoffgas in die Kammer 38 eingeführt, um so die Luft darin zu reinigen, gefolgt von der Ermittlung der Anzahl von schwebenden Teilchen mit Ausmaßen von nicht weniger als 0,1 Mikrometern pro Quadratfuß in der Kammer 38, mit einem Teilchenzähler. Das Ergebnis wird in Tabelle 2 gezeigt Tabelle 1
    Figure 00220001
  • Die Vorrichtung 10 von Beispiel 3 wurde benutzt, außer dass der Ultraschallgenerator 18 durch ein Luftmesser ersetzt wurde, um einen Gasstrom auf der Oberfläche 32 des Wafers zu erzeugen. Das Luftmesser liefert ein teilchenfreies N2, mit einer Reinheit höher als 99,9999 mit einem Druck von zwei Atmosphären. Polystyren-Latex mit Abmessungen von 0,5 Mikrometern wurde als Teilchen benutzt.
  • Ähnlich dem Ergebnis von Beispiel 3 wurden mehr als 80 Prozent der Teilchen durch die Methode mit dem Ionisierungsschritt, dem Luftmesse schritt und dem Elektrisches-Feld-Schritt entfernt gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz dazu, in einer Methode einschließlich dem Ionisierungsschritt und dem darauf folgenden Luftmesserschritt, ohne den Elektrisches-Feld-Schritt durchzuführen, sind mehr als 70 Prozent der Teilchen auf der Oberfläche des Wafers verblieben.
  • In beiden Durchläufen wurden die von der Oberfläche entfernten Teilchen durch den nachfolgenden Ionisierungsschritt gesammelt.
  • Beispiel 6
  • 4 ist eine schematische Darstellung von einem weiteren Beispiel. Das Beispiel von 4 ist dasselbe wie das von 1, außer einer Ionisierungsvorrichtung 50 für elektrische Entladung. Die Ionisierungsvorrichtung 50 ist über der Elektrode 26 angebracht.
  • Die Ionisierungsvorrichtung hat eine Halterung 52 und eine Vielzahl von hinausragenden Nadeln 54 von der Halterung 52. Die Nadeln dienen als Entladungselektroden für Koronaentladung.
  • In dieser Ausführung wird die Korona Ladung auf die Entladungselektrode 54, welche als Kathode dient, und die Elektrode 26, welche als Anode dient, angewandt, um so eine Koronaentladung zu erzeugen. Als Ergebnis wird eine Vielzahl von negativ geladenen Ionen und Elektronen, in der Nähe der der Entladungselektrode 54 erzeugt und ein Schauer der negativ geladenen Ionen und Elektronen wird durch ein elektrisches Feld zwischen der Kathode 54 und der Anode 26 in Richtung zur Elektrode 26 getrieben. Die negativ geladenen Ionen interagieren mit den Teilchen 34 auf der Oberfläche 32 des Wafers 30, um so die Teilchen mit der elektrischen Ladung zu versorgen.
  • Anschließend wird elektrische Ladung an die Elektrode 14 und die Elektrode 26 angelegt, so dass die Elektrode 14 und die Elektrode 26 jeweils als eine Kathode und eine Anode dienen, um so ein elektrisches Feld zu formen, um die negativ geladenen Teilchen 34 von dem Wafer 30 zur Elektrode 26 zu treiben. Bitte beachten Sie, dass die Polarität der Elektrode 14 von einer Anode und einer Kathode geändert wird. Gleichzeitig wendet der Ultraschallgenerator 18 eine Ultraschallwelle auf die Teilchen 34 auf einer Oberfläche 32 eines Wafers 30 an, um so das Entfernen der Teilchen 34 von der Oberfläche 32 einzuleiten. Teilchen 34 sind von der Oberfläche 32 entfernt, und schweben über dem Wafer 32.
  • Vorzugsweise werden die schwebenden, von der Waferoberfläche 32 entfernten Teilchen durch ein Gas bei der Elektrode 26 weiter entfernt. Die schwebenden Teilchen können weiter ionisiert werden, um das Fangen zu erleichtern. Speziell die Korana Ladung kann wieder an der Entladungselektrode 54, welche als Kathode dient, und der Elektrode 26, welche als Anode dient, angewandt werden, um so eine Koronaentladung zu erzeugen. Als Ergebnis wird eine Vielzahl von negativ geladenen Ionen und Elektronen, in der Nähe der der Entladungselektrode 54 erzeugt und ein Schauer der nega tiv geladenen Ionen und Elektronen wird durch ein elektrisches Feld zwischen der Kathode 54 und der Anode 26 in Richtung zur Elektrode 26 getrieben. Die negativ geladenen Ionen ionisieren die schwebenden Teilchen 34 über dem Wafer 30, um so das Fangen der weiter ionisierten Teilchen durch die Elektrode 26 zu erleichtern.
  • Beispiel 7
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels. Das Beispiel von 5 ist ähnlich dem von 2. In 5 wird ein Luftmesser 29 anstatt eines Ultraschallgenerators 18 benutzt, um einen Gasstrom frei von Teilchen auf die Oberfläche 32 des Wafers 30 anzuwenden. In 5 ersetzt eine Ionisierungsvorrichtung 60 die Ionisierungsvorrichtung 50 in 2.
  • 6 ist ein Querschnitt der Ionisierungsvorrichtung 60. Die Ionisierungsvorrichtung 60 hat ein Gehäuse 61, in einer zylindrischen Bauform, welches eine Bohrung definiert, die sich in Axialrichtung erstreckt. Das Gehäuse 61 ist vorzugsweise aus einem elektrischen Isolierstoff hergestellt. Das Gehäuse 61 hat eine Elektrode 66, welche eine zylindrische Bauform haben kann, welche in der Form komplementär zu einer inneren Oberfläche des Gehäuses 61 ist.
  • Die Ionisierungsvorrichtung 60 hat eine Halterung 62, welche eine Stabbauform entlang einer axialen Richtung des Gehäuses 61 haben kann, und eine Vielzahl von der Halterung 62 in im Allgemeinen in Radialrichtungen hinausragenden Nadeln. Die Nadeln 64 dienen als Entladungselektroden für Koronaentladung.
  • Die Ionisierungsvorrichtung 60 hat eine Heizvorrichtung 68, um Konvektion zu erzeugen. Die Heizvorrichtung 68 umgibt den Träger 62 und ist zwischen den Nadeln 64 angebracht. Der Heizvorrichtung 68 erwärmt örtliche Luft in der Bohrung, um örtliche Luft durch die Bohrung nach oben zu fließen zu lassen, um so Konvektion in der Kammer 38 zu schaffen. Die Konvektion trägt die negativ geladenen Ionen in der Bohrung des Gehäuses 61 zu dem Wafer 30 und trägt die von der Oberfläche des Wafers entfernten Teilchen 34 zu der Bohrung des Gehäuses 61. Das Gehäuse 61 ist vorzugsweise in einer vertikalen Richtung gehalten, um so Konvektion durch die Bohrung zu erleichtern.
  • Die Koronaspannung wird an der als Kathode dienenden Entladungselektrode 64 und der als Anode dienenden Elektrode 66 angelegt, um so die Koronaentladung zu erzeugen. Als Ergebnis wird eine Vielzahl von negativ geladenen Ionen und Elektronen in der Nähe der Entladungselektroden 64 erzeugt und ein Schauer der negativ geladenen Ionen und Elektronen wird durch ein elektrisches Feld zwischen der Kathode 64 und der Anode 66 in Richtung zur Elektrode 66 getrieben.
  • Vorzugsweise wird während der Koronaentladung die Heizvorrichtung 68 angeschaltet, um so die Wärmekonvektion zu erzeugen, um ein örtliches Gas, welches die negativ geladenen Ionen enthält, in der Bohrung des Gehäuses zu dem oberen Ende des Gehäuses 61 und weiter zu einem Bereich über dem Wafer 30 zu tragen. Die negativ geladenen Ionen interagieren mit den Teilchen 34 auf der Oberfläche 32 des Wafers 30, um so die Teilchen 34 zu ionisieren.
  • Das Luftmesser wendet einen teilchenlosen Gasstrom auf die Oberfläche 32 des Wafers 30 an, während einen elektrischen Strom auf die Elektrode 14 als eine Kathode und der Elektrode 66 als eine Anode angelegt wird, um so ein elektrisches Feld zu formen, um die elektrisch geladenen Teilchen von der Oberfläche 32 des Wafers 30 zu der Elektrode 66 zu treiben.
  • Vorzugsweise kann die Koronaspannung weiter an der als Kathode dienenden Elektrode 64 und der als Anode dienenden Elektrode 66 angewandt werden, um so eine Koronaentladung zu erzeugen. Die auf diese Weise erzeugten negativ geladenen Ionen versorgen die schwebenden, von der Oberfläche 32 entfernten Teilchen weiterhin mit negativer Ladung, wodurch das Fangen durch die Elektrode 66 erleichtert wird. Während der Koronaent ladung ist vorzugsweise die Heizvorrichtung angeschaltet, um so die Konvektion zu erzeugen, um die Luft mit den schwebenden, negativ geladenen Teilchen zu dem unteren Ende der Bohrung des Gehäuses 41 zu tragen, wobei das Fangen durch die Elektrode 66 erleichtert wird.
  • Beispiel 8
  • Die Kammer 38, welche die Vorrichtung 11 von Beispiel 6 in 4 enthält, wurde in einem Reinraum der Klasse 10 aufgestellt, und folgende Experimente wurden durchgeführt, um die Beseitigung der Teilchen von einem Gegenstand zu bestätigen. Die Kammer hatte ein Volumen von 30 Litern.
  • Eine hochreine Siliziumscheibe mit einem Durchmesser von fünf Zoll wurde benutzt. Polystyren-Latex, welches PSL genannt werden kann, Standardteilchen mit durchschnittlichen Ausmaßen von 0,5 und 1,0 Mikrometern wurden auf die Siliziumscheibe 30 in jeweils zwei Durchläufen, platziert.
  • Die Ionisierungsvorrichtung 50 hatte eine Halterung 52 und eine Vielzahl von, als Entladungselektroden dienenden Nadeln 54. Ein elektrisches Feld zwischen den Entladungselektroden 54 und der Elektrode 14 in Plattenbauweise wurde auf 2,5 Kilovolt pro Zentimeter eingestellt.
  • Nach der Koronaentladung wurde ein elektrisches Feld von 300 Volt pro Zentimeter zwischen der Entladungselektrode 54 als eine Kathode und der Elektrode 14 als eine Anode angelegt, um so die negativ geladenen Ionen zu der Oberfläche 32 des Wafers 30 zu treiben.
  • Der Ultraschallgenerator 18 hatte einen piezoelektrischen Oszillator mit 60 kHz.
  • Ein elektrisches Feld von 100 Volt pro Zentimeter wurde zwischen der Elektrode 26, als eine Anode und der Entladungselektrode 54, als eine Kathode, angewandt, um die schwebenden, negativ geladenen Teilchen durch die Elektrode 26 zu fangen.
  • Ein Staubdetektor für ein Wafer wurde benutzt, um die Anzahl der Teilchen aus Polystyren-Latex auf der Oberfläche 32 des Wafers 30, festzustellen.
  • Die Anzahl der Teilchen auf einer Oberfläche 32 von dem Wafer wird in Tabelle 3 gezeigt, um so die Beseitigung der Teilchen zu zeigen. Tabelle 3
    Figure 00270001
  • In Tabelle 3 bezieht sich der Ionisierungsschritt auf die Koronaentladung and den folgenden Schritt des Anlegens eines elektrischen Feldes, um die negativ geladenen Ionen zu der Oberfläche des Substrats zu treiben. Der Ultraschallablaufschritt bezieht sich auf das Anlegen einer Ultraschallwelle auf die Oberfläche 32 des Wafer 30, durch den Ultraschallgenerator 18. Der Elektrisches-Feld-Schritt bezieht sich auf die Formung eines elektrischen Feldes zwischen der Elektrode 54 und der Elektrode 26, um die geladenen Teilchen 34 von der Oberfläche 32 des Wafers 30 zu treiben, während die Ultraschallwelle angewandt wird. „Fertig" bezieht sich darauf, dass der Schritt ausgeführt wurde. „Keine" bezieht sich darauf, dass der Schritt nicht ausgeführt wurde. Die Zahlen beziehen sich auf die gegenwärtigen Teilchen auf der oberen, kreisförmigen Oberfläche des Wafers, mit einem Durchmesser von 5 Zoll.
  • Beispiel 9
  • Die zuvorgenannte Vorrichtung 11 von Beispiel 6 benutzend wurde ein weiteres Experiment für die Beseitigung von schwebenden Teilchen, hervorgebracht von den Teilchen 34 auf der Oberfläche 32 des Wafers, durchgeführt. Der Ionisierungsschritt, der Ultraschallschritt und der Elektrisches-Feld-Schritt von Beispiel 8, wurde mit den gleichen Bedingungen in zwei Läufen durchgeführt. Polystyren-Latexteilchen mit durchschnittlichen Ausmaßen von 0,5 Mikrometern, wurden benutzt.
  • Nach dem Elektrisches-Feld-Schritt wurde in einem der Durchläufe der Ionisierungsschritt für eine Zeitspanne von 30 Minuten wieder durchgeführt, um so die Beseitigung der von der Waferoberfläche hergebrachten, schwebenden Teilchen durch die Elektrode 26 zu erleichtern. Im Gegensatz dazu wurde der Ionisierungsschritt in dem anderen Durchlauf nicht durchgeführt.
  • Anschließend wurde teilchenfreies Stickstoffgas in die Kammer 38 eingeführt, um so die Luft darin zu reinigen, gefolgt von der Ermittlung der Anzahl von schwebenden Teilchen mit Abmessungen von nicht weniger als 0,1 Mikrometern pro Quadratfuß in der Kammer 38 mit einem Teilchenzähler. Das Ergebnis wird in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Figure 00280001
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung in einem Reinraum. Die Vorrichtung ist in einer Kammer 88 aufgestellt, welche wiederum in einem Reinraum aufgestellt ist.
  • Ein Gehäuse oder Gestell 100 hat ein Unterteil 102, Seitenwände 104, 105, welche mit dem Unterteil 102 verbunden sind, und eine Vielzahl von Vorsprüngen 106, um einen Wafer von einem anderen zu trennen. Das Gehäuse kann aus Kunstharz, wie Polypropylen sein.
  • Ein Wafer 90 in Platten- oder Scheibenbauart steht in im Allgemeinen querlaufenden Richtungen in dem Gehäuse 100. Der Wafer 90 hat ein Paar Hauptoberflächen 92, 96, und eine Vielzahl an Teilchen 94 sind auf einer der Hauptoberflächen 92 gegenwärtig.
  • In 7 ist eine Elektrode 84 auf einer äußeren Oberfläche der Seitenwand 104 angebracht, um so ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode 74 und der Elektrode 84 zu formen. Die Elektrode 84 ist in Bezug auf die Teilchen 94 auf der gegenüberliegenden Seite des Wafers 90 angebracht. Die Elektrode 74 ist in Bezug auf die Teilchen 94 auf der gleichen Seite des Wafers 90 angebracht. Die Elektrode 84 kann eine metallische Beschichtung auf der äußeren Oberfläche der Seitenwand 104 sein.
  • Eine Anordnung hat eine Vorrichtung 70, um ein Photoelektron 79 in Richtung der Elektrode 84 zu emittieren. Die Vorrichtung 70 hat eine Ultraviolettlampe 72, eine Beschichtung 74 auf einer Oberfläche der Ultraviolettlampe. Die Beschichtung 74 ist aus Photoelektronen emittierenden Material, und die Beschichtung kann als eine der Elektroden dienen, um ein elektrisches Feld zu formen, um ein Photoelektron zu treiben.
  • Eine Vorrichtung 10 besitzt ein Luftmesser 89, um einen Gasstrom auf eine Oberfläche 94 des Wafers 90 zu leiten. Das Luftmesser 89 kann, in Bezug auf die Teilchen 94, auf der gleichen Seite des Wafers angebracht werden.
  • Eine weitere Elektrode 86, um die von dem Wafer 90 entfernten Teilchen 94 zu fangen, ist zwischen der Ultraviolettlampe 72 und der Elektrode 84 angebracht. Die Elektrode 86 kann eine Gitterbauform haben und sich in horizon talen Richtungen erstrecken. Die Elektrode 86 kann über dem Gehäuse 100 angebracht werden. Die Ultraviolettlampe 72 wird angeschaltet, um so einen Ultraviolettstrahl auf die Beschichtung 74 der Ultraviolettlampe 72 auszustrahlen, wobei Photoelektronen 79 von der Beschichtung 74 emittiert werden. Während Photoelektronen 79 von der Beschichtung 74 erzeugt werden, wird eine elektrische Ladung, auf die als Kathode dienende Beschichtung 74 und die als Anode dienende Elektrode 84, angelegt, um so ein elektrisches Feld zu formen, um die Photoelektronen 79 von der Beschichtung 74 zu der Elektrode 84 zu treiben. Während des Durchlaufs können die Photoelektronen 79 mit Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle in einer Umgebungsatmosphäre interagieren, um so negativ geladene Ionen zu erzeugen. Die negativ geladenen Ionen, zusammen mit den Photoelektronen 79, werden durch das elektrische Feld in Richtung der Elektrode 84 getrieben. Die negativ geladenen Ionen und/oder Photoelektronen 79 interagieren mit den Teilchen 94 auf einer Oberfläche 92 eines Wafer 90, um so die Teilchen mit elektrischer Ladung zu versorgen.
  • Anschließend wird elektrische Ladung an der Elektrode 84 und Elektrode 86 angelegt, so dass die Elektrode 84 und Elektrode 86 entsprechend als Kathode und Anode dienen, um so ein elektrisches Feld zu formen um die negativ geladenen Teilchen 94 von dem Wafer 90 zur Elektrode 86 zu treiben. Es sei bemerkt, dass die Polarität der Elektrode 14 von einer Anode und einer Kathode geändert wird. Gleichzeitig legt das Luftmesser einen Gasstrom auf die Oberfläche 92 eines Wafers 90 an. Teilchen 94 sind von der Oberfläche 92 entfernt, und schweben über dem Wafer 90.
  • In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise von dem Wafer 90 die entfernten Teilchen ferner aus einem Gas entfernt. Die als Kathode dienende Elektrode 86 kann die schwebenden Teilchen einfangen. Vorzugsweise weden die schwebenden Teilchen weiter ionisiert, um das Einfangen mit der Anode 86 zu erleichtern.
  • In der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Kombination einer Ultraschallwelle, eines Gasstroms, und eines elektrischen Feldes, Teilchen mit Ausmaßen von weniger als 10 Mikrometern, insbesondere jener kleiner als 5 Mikrometern, und sogar jener mit Abmessungen kleiner als 1 Mikrometer, zu entfernen. Das Vorhandensein eines sammelnden Bauteils, erlaubt es die resultierenden, von dem Gegenstand entfernten, schwebenden Teilchen weiter zu beseitigen.

Claims (20)

  1. Ein Verfahren zum Entfernen von Teilchen von einer Oberfläche eines Gegenstands, das Folgendes aufweist: Erzeugen von Photoelektronen oder Ionen durch Ausstrahlen von einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl auf ein Photoelektronen emittierendes Material oder durch Durchführen elektrischer Entladung in der Gegenwart von Sauerstoff- oder Wassermolekülen; Versorgen von Partikeln, die an der Oberfläche des Gegenstands anhaften mit Photoelektronen oder Ionen, durch Anlegen eines zweiten elektrischen Feldes, um die Photoelektronen oder Ionen in eine Richtung zu der Oberfläche des Gegenstands zu treiben, um elektrisch geladene Partikel zu erzeugen; und Anlegen einer Ultraschallwelle und eines Gasstromes auf die Oberfläche des Gegenstands während ein erstes elektrisches Feld angelegt wird, um die elektrisch geladenen Partikel weg von der Oberfläche des Gegenstands zu treiben.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Lieferschritt das Bombardieren der Oberfläche des Gegenstands mit den Photoelektronen und/oder Ionen aufweist, um die Partikel elektrisch zu laden.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Lieferschritt das Ausstrahlen von einem ultravioletten Strahl und/oder einem Strahlungsstrahl auf ein Photoelektronen emittierendes Material in der Gegenwart von zumindest einem Teil pro Millionen (ppm) gasförmigen Sauerstoffs und/oder Wassers, um negativ geladene Ionen zu erzeugen.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Lieferschritt Folgendes aufweist: Bilden des zweiten elektrischen Feldes, um die Oberfläche des Gegenstands mit einer Ladung entgegengesetzt zu den Photoelektronen oder Ionen vorzusehen, wodurch die Photoelektronen oder Ionen in eine Richtung zu der Oberfläche des Gegenstands hin getrieben werden, wodurch elektrisch geladene Partikel erzeugt werden, und dann Bilden des ersten elektrischen Feldes, um die Oberfläche des Gegenstands mit einer Ladung entsprechend der Ladung der Partikel vorzusehen, wodurch die elektrisch geladenen Partikel weg von der Oberfläche des Gegenstands getrieben werden.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Lieferschritt den Schritt des Durchführen einer elektrischen Entladung aufweist, um negativ geladene Ionen zu erzeugen.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 5, wobei der Lieferschritt ferner den Schritt des Anlegens eines zweiten elektrischen Feldes aufweist, um die Oberfläche des Gegenstands mit der positiven Ladung vorzusehen, wodurch die Photoelektronen oder negativ geladenen Ionen in eine Richtung zu der Oberfläche des Gegenstands hin getrieben werden, um die Partikel mit der elektrisch negativen Ladung zu versorgen.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1 das ferner den Schritt des Sammelns der von der Oberfläche entfernten Partikel aufweist.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel, die eine Größenordnung von nicht mehr als 5 Mikrometern besitzen, von der Oberfläche des Gegenstands entfernt werden.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Partikel, die eine Größenordnung von nicht mehr als 1 Mikrometern besitzen, von der Oberfläche des Gegenstands entfernt werden.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Partikel, die eine Größenordnung von nicht mehr als 0,1 Mikrometern besitzen, von der Oberfläche des Gegenstands entfernt werden.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Gegenstand einen Halbleiterwafer aufweist, der oberhalb einer ersten Elektrode angeordnet ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste elektrische Feld von 10 Volt bis 100 Kilovolt pro Zentimeter reicht.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das zweite elektrische Feld von 0,1 Volt bis 2 Kilovolt pro Zentimeter reicht.
  14. Eine Vorrichtung zum Entfernen von Partikeln von einer Oberfläche eines Gegenstands, die Folgendes aufweist: eine Photoelektronen oder Ionen erzeugende Vorrichtung zum liefern von Partikeln an eine Oberfläche eines Gegenstands mit einer elektrischen Ladung; eine zweite Elektrode zum Bilden eines elektrischen Feldes mit einer ersten Elektrode zum Treiben der Photoelektronen oder Ionen in eine Richtung zu den Partikeln auf der Oberfläche des Gegenstands; einen Ultraschallgenerator zum Anlegen einer Ultraschallwelle an eine Oberfläche eines Gegenstands und eine Strömungsquelle zum Erzeugen eines Gasstroms auf einer Oberfläche des Gegenstands; und die erste Elektrode zum Bilden eines elektrischen Feldes mit der zweiten Elektrode zum Treiben der elektrisch geladenen Teilchen von einer Oberfläche des Gegenstands weg.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Gegenstand oberhalb der ersten Elektrode angeordnet ist oder nahe dieser steht oder sich befindet.
  16. Vorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die zweite Elektrode geladen ist, um ein zweites elektrisches Feld mit der ersten Elektrode zu bilden, wodurch die Photoelektronen oder Ionen in einer Richtung zu den Partikeln auf der Oberfläche des Gegenstands getrieben werden und die Partikel mit der elektrischen Ladung versorgen.
  17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das zweite elektrische Feld von 0,1 bis 2 Kilovolt reicht.
  18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei das zweite elektrische Feld von 10 bis 1 Kilovolt reicht.
  19. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Ionen erzeugende Vorrichtung zumindest ein Paar von Elektroden aufweist, wobei Elektrizität durch ein Gas zwischen den beiden Elektroden hindurchgeht, um Ionen zu erzeugen.
  20. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner eine Falle zum Sammeln von aus dem Gegenstand entfernten Partikeln aufweist.
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