HUT73857A - Process for removing surface contaminants by irradiation and a device for implementing said process - Google Patents

Process for removing surface contaminants by irradiation and a device for implementing said process Download PDF

Info

Publication number
HUT73857A
HUT73857A HU9502907A HU9502907A HUT73857A HU T73857 A HUT73857 A HU T73857A HU 9502907 A HU9502907 A HU 9502907A HU 9502907 A HU9502907 A HU 9502907A HU T73857 A HUT73857 A HU T73857A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
treated
gas
flow
substrate
laminar
Prior art date
Application number
HU9502907A
Other languages
English (en)
Other versions
HU9502907D0 (en
Inventor
Audrey C Engelsberg
Original Assignee
Cauldron Lp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=21936355&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=HUT73857(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Cauldron Lp filed Critical Cauldron Lp
Publication of HU9502907D0 publication Critical patent/HU9502907D0/hu
Publication of HUT73857A publication Critical patent/HUT73857A/hu

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0057—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by ultraviolet radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B23K26/1436—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B23K26/1437—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for flow rate control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704—Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70925—Cleaning, i.e. actively freeing apparatus from pollutants, e.g. using plasma cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76819—Smoothing of the dielectric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Steering Controls (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

ADVOPATENT Szabadalmi Iroda
ELJÁRÁS FELÜLETI SZENNYEZÉSEK ELTÁVOLÍTÁSÁRA BESUGÁRZÁSSAL
CAULDRON LIMITED PARTNERSHIP, Bethesda, Maryland,
Amerikai Egyesült Államok
Feltaláló:
Engelsberg
.Milton, Vermont, Amerikai Egyesült Államok ( 4λ S
A bejelentés napja: 1994. 04.11.
Elsőbbsége: 1993. 04. 12. ^08/045,165^ Amerikai Egyesült Államok ,
A nemzetközi bejelentés száma: PCT/US94/03907
11269
A találmány tárgya szennyezések eltávolítása egy a találmány tárgya szennyezések eltávolítása egy hordozó amely a kezelendő felület molekulakristály-szerkezetét nem módosítj a.
leírásunkban a szennyezések fogalmán részecskéket, filmeket, valamint nemkívánt kémiai elemeket vagy vegyületeket értünk. A szennyező részecskék lehetnek különálló anyagtöredékek, amelyek mérete a szubmikrontól a szabad szemmel látható szemcseméretig terjed. A szennyező származó ólajfoltok vagy ujjlenyomatok vegyi anyag bármely olyan elem vagy lehetnek. Szennyező vegyület, amely a tisztítási eljárás végrehajtása során nem kívánatos. így például a hordozó felületén elhelyezkedő hidroxilcsoportok kívánt reakciót egy eljárás egyik lépésében, de nemkívánt szennyezést jelenthetnek az eljárás egy másik lépésében.
A szennyezések a felülethez gyenge kovalens kötések útján, elektrosztatikus erőkkel, van dér Waals erőkkel, hidrogénkötéssel,
Coulomb-erőkkel vagy dipólusos szennyezések eltávolítását.
Egyes esetekben a felületi szennyezések jelenléte kevésbé hatásossá vagy működésképtelenné teszi a szennyezett hordozó felhasználását a hordozó tervezett céljára. így például egyes, igen pontos, tudományos célra szolgáló mérőeszközök pontossága veszendőbe megy, ha az eszközben lévő optikai lencséket vagy tükröket mikronos finomságú felületi szennyezések vonják be. Hasonlóképpen a félvezetőkben minimális molekuláris szennyezéseknek tulajdonítható felületi hibák a félvezető maszkokat vagy csipeket gyakran értéktelenné teszik. Egy kvarc félvezető maszkon a molekuláris felületi hibák számának kis mértékű csökkentése gyökeresen megjavíthatja a félvezető csip teljesítményét. Ugyanígy, ha a molekuláris felületi szennyezéseket - így a szenet vagy oxigént - a sziliciumlapkák felületéről az áramköri rétegek lapkára helyezése előtt, vagy e rétegek elhelyezése közben eltávolítják, akkor az így előállított számítógépi csip minősége jelentős mértékben megjavul.
Továbbá a törmelékeknek egy jelentős része, amely végül a sziliciumlapkákat szennyezi a gyártás során, kijut a gyártó berendezésből, így azon műveleti kamrákból, amelyekbe a lapkákat helyezik, valamint azokból a csövekből, amellyel a feldolgozó (műveleti) gázt a kamrákba vezetik. Ennek megfelelően a gyártás folyamán fellépő lapkaszennyezés mértéke a gyártó berendezés periódusos tisztításával jelentősen csökkenthető.
A legfinomabb szennyezésektől is mentes, különösen tiszta felületek igénye számos különböző felülettisztító módszer kidolgozásához vezetett. Ezeknek az ismert módszereknek azonban - amint ezt az alábbiakban kifejtjük súlyos hátrányaik vannak. Az alábbi eljárások külső szerek bevezetését teszik szükségessé a hordozó felületére.
A nedves kémiai tisztítás technológiája
- az RCA eljárás.
Az RCA tisztító eljárást jelenleg a félvezetők gyártásában, a panel megjelenítő, valamint az adathordozó diszk gyártásában alkalmazzák. Az RCA eljárásnak két változata van: az SC-1 és C-2 [ SC jelentése Standard Clean (standard tisztítás)] . Általában az SC-1 eljárást alkalmazzák szerves és szemcsés nyomok eltávolítására. Ez az eljárás sorrendben vizes ammónium-hidroxid-oldat (NH4OH) , hidrogén-peroxid (H2O2) és víz (H2O) fürdő alkalmazásából áll. Az SC-2 eljárást felületi fémnyomok eltávolítására, továbbá a passziváló vékony oxidréteg kialakítására, a szilícium vagy azzal analóg felületek hidrofillé tételére alkalmazzák. Ez az utóbbi eljárás vizes sósavoldatot, hidrogén-peroxidot és vizet tartalmazó fürdők sorából áll. A gyártási gyakorlatban a folyadékfürdőket lassú ütemben, állandóan frissítik, s ennek következtében a lapkák egymást követő sora előbbi sarzsokból származó részecskék hatásának van kitéve. Ezek a szennyezések a felületre ismét rárakódnak.
Széleskörű kutatást végeztek az RCA eljárás teljesítményének olyan növelésére, amellyel 0,2pm méretű részecskék is eltávolithatók. Ezek a folyadékok csak fizikai határaik közelében képesek 0,3pm-nél kisebb méretű részecskék eltávolítására, mivel még a friss vegyszerek is literenként 10000, 0,5μτη vagy ennél kisebb méretű részecskét tartalmazhatnak, ami 10 részecske (125 mm) lapka valószínűségének felel meg [lásd: C.M. Osburn és munkatársai: J. Environ. Sci 45. old. (1988 március-április)].
Ipari szakértők kiemelték, hogy a nedves vegyi fürdők a szilíciumon oxidképződést, a felület mikroméretű érdesedését, valamint szerves vegyületekből és elemi fémekből (amilyen például a vas, réz, alumínium és magnézium) eredő szennyezéseket idézhetnek fürdőkben oldódnak [ M. Itano és munkatársai:
Proceedings, Microcontamination 91,
521 (1991) és T. Shinono és munkatársai: ugyanott, 544.]
Híg fluorhidrogénsav
A híg fluorhidrogénsavat (HF) újabban vezették be a félvezetők iparába szerves szennyezések, fémes nyomszennyezések és vékony, természetes eredetű oxid eltávolítása céljából
A HF azonban a szubsztrátum felületén mikroméretű maratást idéz elő, amelynek megszüntetése nehéz, azonban kritikus jellegű. Továbbá, megmaradó fluorhidrogén molekulák kiválthatják az oxid lebomlását a kapuáramkörökben, és károsan befolyásolhatják a csip egyéb elektromos paramétereit. Ohmi és munkatársai újabban közölték, hogy a HF mikro-érdesítő hatásainak ellenőrzése céljából pontosan szabályozni kell a folyadék pH-értékét, és az ultratiszta víz hőmérsékletét ellenőrizni; valamint szupertiszta vegyszerek alkalmazása szükséges nemkívánt fémek - például Fe és Cu lerakódásának a megakadályozására. [ M. Itano és munkatársai:
Proceedings, Microcontamination 91, 521 (1991); és T. Shinono és munkatársai: ugyanott, 544] .
Tisztítás megahangos (megaszonikus) és ultrahangos kezeléssel
A megahangos tisztítási eljárást az RCA fejlesztette ki
1979-ben az RCA nedves kémiai eljárásának a kiegészítésére, szerves fémek és részecskék eltávolítására. A megahangos (megaszonikus) eljárás során a lapkákat például vízbe, alkoholba vagy híg SC-1 oldatokba mártják, és (piezoelektromos átvivőkkel gerjesztett (850-900 KHz tartományú hanghullámok hatásának vetik alá. Több mikrontól 0,3pm-ig terjedő méretű részecskék 2-5 W/cm2 fajlagos bevitt teljesítménnyel hatásosan eltávolíthatók [ W. Kern: J. Electrochem. Soc. 137, 1887 (1990)] . Megerősítették, hogy a megahangos eljárással egészen
0,3pm~ig terjedő méretű részecskék eltávolíthatók; és
igazolták, hogy 0,5pm vonalszélességű mértani ábrák és
fémvonalak az elfogadható tisztítási hatásfok eléréséhez
szükséges energiaszinteken könnyen felszakadnak. [ A.A.
Busnania és munkatársai: Proceedings, Microcontamination 92,
563 (1992)] . így kisebb geometriai méretek esetén a megaszonikus kezelés a műszert tönkreteszi.
Az ultrahangos tisztítás alapelve ugyanaz, mint a megaszonikus eljárásé, azonban 20-80 KHz tartományú kavitációs frekvenciát vált ki a folyadékban, és fajlagos teljesítménye 50-szer nagyobb, mint a megaszonikus eljárásé. Az ultrahangos módszer lpm-nél kisebb méretű részecskék eltávolításában kevésbé hatékony [ W. Kern: J. Electrochem. Soc. 137, 1887 (1990)] .
Mind az ultrahangos, mind a megaszonikus tisztítás alapelve abban áll, hogy részecske alá folyékony be, így részecskét hidrosztatikus erők szabadítják fel a
Egy 0, lpm méretű részecske esetén a van dér
Waals és a szekunder adhéziós erők 10® din értékre bcsülhetők.
A megaszonikus
tisztítás által kifejtett erők nagyságrendje 103 din, s ez megmagyarázza azt a tényt, hogy 0,3|im-nél kisebb méretű részecskék eltávolítására alkalmatlan [ M. Ranada: Aerosol. Sci. and Technoi. 7_, 161 (1987)] .
Tisztítás ibolyántúli fénnyel és ózonnal
Az ibolyántúli fénnyel és ózonnal (UV/O3) végzett tisztítási eljárásban olyan Hg vagy Hg/Xe lámpát alkalmaznak, amely 185-254 nm tartományban energialeadásra képes. Ez az eljárás viszonylag hatékonynak bizonyult megmaradó szerves filmek - például fotoreziszt (fényellenálló réteg) eltávolítására, azonban sók, füstök, ujjlenyomatok és ózonnal lebontott polimerek eltávolításában nem hatásos. Gondot okoz, hogy a megmaradó peroxidmolekulák és a felületen lévő illékony hidroxilcsoportok a felület jellegét hidrofóbról hidrofilra változtathatják, ami az adhézió következtében a feldolgozás további folyamán problémát jelenthet, továbbá egy későbbi tisztítási folyamatból nemkívánt szennyezéseket vonzhat magához. A felülettől függően az ózon nemkívánt oxidképződést okozhat, s ennek következtében egy további tisztítási eljárás válhat szükségessé. Ehhez járul, hogy a teljes hatás érdekében az UV/O3 eljárás a szervetlen szennyezések eltávolítására egy előzetes tisztítási eljárást igényel [ J.R. Víg, J.Vac. Sci. Technoi. A. 3, 1027 (1985)] .
Kefével végzett tisztítás
Úgy találták, hogy az ionmentesített vízzel vagy lúgos oldatokkal végzett kefés tisztítás hatékonyan alkalmazható még • ·
Ι,Ομπι méretű részecskék felületről történő eltávolítására is. A kefével végzett tisztítás különleges alkalmazást nyert a félvezetőiparban, mint végső tisztítás a kémiai-mechanikai finomítás után kapott szuszpenzió eltávolítására. A felület sérülése és a kefe-anyag kihullásának megelőzése céljából a kefe anyagát és a felületen a kefének az elhelyezését gondosan ellenőrizni kell [ W. Kern: J. Electrochem. Soc. 137, 1887 (1990)] .
Fluorhidrogénsavas gőzölés
A csoportos eszközrendszerek megjelenése vezetett a gőzfázisú HF, mint tisztítószer vizsgálatához, mivel a nedves kémiai és mechanikai rendszerek tulajdonképpen nem képesek az eszközök halmazába hatolni. Az eljárásból és az eszközökből (szerszámokból) származó szennyezés megköveteli a lapka tisztítását minden egyes kritikus jellegű eljáráslépés előtt és után. Mivel valamennyi, jelenleg is alkalmazásban lévő tisztítási eljárás kémiai vagy mechanikus jellegű, a lapkát halmazos környezetéből a tisztítás céljára ki kell venni, s ezzel a kiászterrendszer (halmazos rendszer) számos előnye veszendőbe megy.
Kutatásokat végeztek gőz-alakú HF tisztítás beépítésére olyan egységbe, amely egy klaszter eszköz része lehet. A Genus cég hírt adott egy modulról (amelyet eredetileg az Advantage Production Technology cég dolgozott ki), amely klaszterrendszerbe építhető. A Sematech egyik jelentése közölte, hogy a HF gőzzel végzett maratás nem volt szabályozható, és súlyos mikroérdesedést okozott [B. Van Eck
és munkatársai: Proceedings, Microcontamination 92, 694 (1992)] .
A HF ellenőrzése kritikus jellegűvé vált. A Genus cég megvizsgálta a következő reagensek gőzalakú kombinációit: UV/O2; UV/C12/H+; és UV/C12/H2. Ezekből a kísérletekből származó eredmények arra utaltak, hogy ezen különleges gőzfázisú reagensek maratási foka nem szabályozható, mivel a rendszer állandóan alakul. A kaput képező oxid bomlását is kimutatták ezekben a kísérletekben, amikor a gőzalakú HF alkalmasságát vizsgálták a korlátozott hozam növelésére CMOS kapusor esetében [ J. DeLarios és munkatársai: Proceedings Microcontamination 92, 706 (1992)] . Gondot okoznak a maradék fluorid, klór és hidridionok a felületen; továbbá, hogy ezek az ionok esetleg leronthatják a parametrikus teljesítményt, vagy az eljárás további menetében nehézségeket okozhatnak.
Tisztítás szuperkritikus folyadékkal
A szuperkritikus folyadék technológiája abban áll, hogy fagyasztott gázrészecskéket (például argont) alkalmaznak aeroszolban [ T. McDermott és munkatársai: Microcontamination 33 (1991. október); valamint K.S. Schumacher: Proceedings, SÉMI Ultraclean Manufacturing Conference 1993, 53. old.; és E. Bök: Solid State Technology 117 (1992. július)] . Ennek a műszaki eljárásnak az alapja abban áll, hogy egy nagy sebességű gázáramból argon-pelleteket pillanatszerűen visznek át a felületi részecskék irányában. Ha a gáz 84 K-ra (-184°Cra) hűlt le 0, 68 atm. nyomáson, akkor az argon megszilárdul, és aeroszolt képez. Az argonrészecskék felületre ütközése a ♦ ·-·· ·· felületi részecskékkel energiát közöl, és a részecskét a lehűlt gáz áramlása eltávolítja. Ennek a technológiának az alkalmazásában problémát jelenthet a hősokk a lapkával szemben, a felület alatti ionvándorlás, a felület szerkezeti károsodása, valamint az elektromos paraméteres (parametrikus) károsodás. Mindeddig nem ismertettek olyan vizsgálatot teljesen feldolgozott lapkákról, amelynek során vizsgálták, hogy szuperkritikus közeg okozhat-e valamilyen elektromos paraméteres károsodást.
Lézerrel segített folyadékos tisztítás
Egy további, ismert élj árás a lézerrel túlhevített folyadékok segítségével végzett tisztítás.
Ennek technológiának két változata az
Ellen-féle és a Tam-féle élj árás.
Az Allen-eljárás
Ez az eljárás [lásd: 4
987
286 számú, Egyesült Államokbeli szabadalmi leírás, valamint
S.
Allén: Appl. Phys. Lett.
nedves tisztítási eljárás víz és
1064 nm hullámhosszú CO2 lézer, mint hőforrás alkalmazásával.
A víznek be kell hatolnia a részecske (szemcse) és a hordozó felülete közötti impulzus gyorsan felhevíti, robbanásszerűen elgőzölög, és részecskét a hordozóról kilöki.
Az Allen-eljárással kapcsolatban több potenciális problémáról tettek említést. Egy mintázott (rajzolatot viselő) lapkán a víz behatolhat a fémvonalak {fémrajzolat) alá, és • ··
elpárolgása során kiemelheti azt, így nemcsak a környezetét károsítja, hanem a felületen további részecskéket is kialakít. Amint Allén leírja, szűk tartományban fókuszolt C02 lézer használatával, 30 J/cm2 energiafluxus mellett egy mintázott felületen tömegveszteségi hatások léphetnek fel, mivel a legtöbb szerves, polimer és fémfilmet 20 J/cm2 energiafluxus könnyedén eltávolítja. Célzott igénybevétel biztosítására, a részecske eltávolítása és ismételt ülepedésének elhárítása céljából Allén javasolja a hordozó felszerelését függőlegesen, vagy megfordított helyzetben a gravitáció alapján. Másrészt javasolja közvetlen gázáram irányítását gázvezetéken át a felületre a részecske eltávolítása céljából.
Tam-elj árás
A Tam-eljárás [ lásd: W. Zapka és munkatársai: Appl. Phys. Lett. 58, 2217 (1991); A.C. Tam és munkatársai: J. Appl. Phys. 71, 3515 (1992)] az Allén eljáráshoz nagyon hasonló. A Tam-eljárásban alkoholokat - így etanolt és izopropanolt -, valamint vizet alkalmaznak. Ez az eljárás az Allen-eljárástól abban is különbözik, hogy a kamrában hevített nitrogéngázzal lökést idéz elő a cseppfolyós közeg eloszlatására, és ezt közvetlenül követi egy Ir:YAG lézer impulzus. Ezt a lépéssort több ciklusban ismétlik. Alkoholok alkalmazása során részecskék eltávolításához 5 J/cm2 energiasűrűség szükséges; megfigyelhető azonban a felület károsodása. Tam 0,35pm méretű AI2O3 gömbrészecskék eltávolítására etanolt és pulzált KrF excimer lézert alkalmazott
350 mJ/cm2-nél nagyobb • ·
energiafluxus mellett, azonban folyékony közeg nélküli körülmények között nem ért el sikert.
Egyéb eljárások
A nyomás alatti folyadéksugárral végzett tisztítás megkönnyíti a szemcsék eltávolítását, azonban fennáll a kezelési felület károsodásának veszélye annak a nagy nyomásnak a következtében, amelyen a tisztító folyadékot alkalmazzuk.
Továbbá ez technológia kezelési felületet elektrosztatikusán károsíthatja tisztító folyadékban jelenlévő ionok következtében.
Hasonlóképpen egy lehúzható polimer szalag is károsíthatja a kezelési felületeket polimar maradék rárakódása következtében.
ismert hordozó felületek tisztítását alkalmazott módszerek elkerülik idegen anyagok alkalmazását. Ilyen élj árások például:
A felületi ömlesztés
Ez az eljárás megkívánja a kezelendő felület megömlesztését a szennyező anyagok felszabadítására, amelyeket azután ultranagy vákuumban távolítanak el. E módszer hátránya, hogy a kezelendő felületet egy rövid időre meg kell ömleszteni. Ez az ömlesztés esetleg nemkívánt például abban az esetben, ha egy félvezető felületét az áramköri rétegek elhelyezése közben tisztítunk, és kívánatos, hogy az előzőleg rögzített rétegek integritását ne zavarjuk meg. Ehhez járul, hogy egy ilyen művelet nehézkes, vagy éppen kivihetetlen lehet kiterjedt, szabálytalan felületek tisztítása céljából, * * ·· · ·«« ··· 9« • ·· · * · · 99 • ♦*· · «··« amilyenek például csövekben és lapkafeldolgozó kamrákban találhatók. Végül ebben az eljárásban alkalmazott ultranagy vákuum költséges, és működtetése időigényes.
Izzítás
Az izzításos kezelési módszerek hátrányai hasonlók. Ha egy felületet izzításos módszer útján tisztítunk, akkor a hordozó kezelendő és tisztítandó felületét olyan hőmérsékletre hevítjük, amely általában a alatt van, ahhoz azonban elegendő, hogy az anyag molekulakristály-s zerkezete felületet tartósan ezen a felemelt hőmérsékleten tartj uk mialatt felület molekulakristály-szerkezet átrendeés vákuumban eltávolítjuk.
Az izzításos tisztító módszerek nem alkalmazhatók, ha a hordozófelületek molekulakristályszerkezetének megtartása kívánatos.
Tisztítás tömegvesztéssel
Egy további, jelenleg is alkalmazott, tömegvesztés néven ismert tisztítási módszer más, különös hátrányokkal terhes. A tömnegvesztés során egy felületet, vagy a felületen lévő szennyezéseket az elpárolgás pontjáig hevítjük. A tömegvesztéssel eltávolítandó anyagtól függően az anyag elgőzölgése előtt megolvadhat, vagy az anyag közvetlenül a hevítés során szublimálhat. A tömegvesztéses tisztítási technológia során - ha a kezelendő felület károsodását elkerülni kívánjuk - a tömegvesztésre szánt energiát pontosan és kizárólag a szennyezésekre kell átvinni, és nem arra a felületre, amelyen a szennyezések vannak; ez a feladat nehéz, ha a szennyezések rendkívül kis méretűek, vagy véletlenszerű az eloszlásuk, vagy ha a kezelendő felület szabálytalan alakú. A szennyezés elgőzölögtetése az alatta elhelyezkedő kezelendő felület károsodása nélkül még akkor is nehéz, ha a tömegvesztést előidéző energiát sikerül kizárólag a szennyezésre irányítani.
A felületnek ömlesztéssel, izzítással vagy tömegvesztéssel végzett tisztítása lézeres energiaforrással hajtható végre.
A szennyezések lézeres energiaforrás alkalmazásával végzett eltávolítása egy felületről ömlesztés, izzítás vagy tömegvesztés útján - még nem szünteti meg ezeknek az eljárásoknak inherens hátrányait. így például a 4 292 093 számú Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban amelynek címe: Eljárás atomosán tiszta, kristályos sziliciumés germániumfelületek előállítására lézeres besugárzás alkalmazásával (angolul) - közölt, lézeres izzítási módszer mind vákuumfeltételek, mind a kezelendő felület átrendeződését és megömlesztését előidéző energiaszintek alkalmazását igényli. Más ismert, lézeres felülettisztító módszerek amelyek szintén ömlesztést vagy izzítást involválnak hasonlóan magas energialeadási és/vagy vákuumfeltételeket kívánnak, amint ezt a 4 181 538 és 4 680 616 számú Egyesült
Államok-beli szabadalmi leírásokban közük. A 3 464 534 számú
Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban (címe: Lézeres törlő) közölt tömegvesztési technológia hátrányai ugyanazok,
mint más, nagy energiával járó tömegvesztési módszerek hátrányai.
szennyezések egyik forrása egeszen lapkafelületeken való lerakódásig - a lapka feldolgozása során alkalmazott berendezés. A feldolgozó berendezésből eredő szennyeződés csökkentésének legfőbb módja a berendezés időszakosan végzett, átfogó tisztítása, ami általában magában foglalja a berendezés szétszerelését és egyedi részeinek laboratóriumi követelmények szerinti ellenőrzését. Azonban az időközben - a nagy tisztítási eljárások között - végrehajtott tisztító eljárásokkal az ilyen, nagyobb tisztítási eljárások száma csökkenthető.
Egy ilyen időközi tisztítási eljárás annak a térségnek öblítése inért gázzal, amelyben a berendezést elhelyeztük, bármely felületi szennyezések elmozdítása és eltávolítása céljából. Ilyen módszert közöl W. G. Fisher Partiele Control in Semiconductor Manufacturing (Részecskék ellenőrzése félvezetők gyártása során) című művének 24. fejezetében [ szerk. R. P. Donovan, New York, Marcel Dekker (1990)] , amely szerint kívánatos az öblítő gázáramlás sebességét megfelelő magasan tartani, hogy a berendezésen átáramló gáz turbulens (örvénylő) áramlásban legyen, aminek célja fokozni a szennyezések elvonását az inért gázzal. E közlemény szerint az örvénylő áramlás kedvez a részecskék elmozdításának, mivel egy turbulens áramlásnak vannak olyan területei, ahol a pillanatnyi folyadéksebesség az átlagsebességnél nagyobb.
Egy ilyen módszernek a lapkák tisztítására végzett alkalmazása során azonban a turbulens áramlás problematikusnak ·· • · * ····
bizonyulhat, mivel a turbulens gázáramlásnak vannak olyan lokalizált sebességi komponensei, amelyek a lapka felületére merőlegesek. Ezek a sebességi komponensek az áramlással elvont részecskéket a lapka felülete irányában elmozdíthatják, és azzal érintkezve a részecskék ott megtapadhatnak. Ez különösen érvényes olyan részecskékre, amelyek éppen felszabadultak a éppen felszabadult részecskék viszonylag közel vannak a lapka felületéhez, és ezért hajlamosabbak arra, hogy a lapkafelületre merőleges, lokalizált sebességi komponensek következtében ismét a felületre ülepedjenek.
A találmány értelmében a jelenleg fennálló problémák megoldhatók, és a jelenlegi hátrányok elkerülhetők úgy, hogy egy hordozó felületéről a felületi szennyezéseket a kezelendő felület molekulakristály-szerkezetének módosítása, vagy a kezelendő felület egyéb károsítása nélkül távolítjuk el. A hordozó kezelendő felületén át gázt áramoltatunk, és a hordozót folyamatosan besugározzuk olyan energiasűrűséggel és időtartammal, amely elegendő a felületi szennyezések felszabadítására a hordozónak a kezelendő felületéről, viszont eléggé kis mértékű, hogy a hordozó kezelendő felületének a molekulakristály-szerkezetét meg ne változtassa. Legkedvezőbb, ha a gáz a hordozó kezelendő felületével szemben inért.
Továbbá, abból a célból, hogy messzemenően elkerüljük a gázáramlással elvont szennyezések felületre ülepedésének a áramlását a lamináris áramlás tartományában alkalmazzuk.
A besugárzás forrása bármely, önmagában ismert eszköz, például pulzált vagy
folytonos hullámhosszú lézer, vagy más, nagy energiájú fényforrás lehet. A besugárzást előnyösen pulzált, ibolyántúli lézerrel gerjesztjük. A találmány kedvezően alkalmazható felületi szennyezések eltávolítására egy általában sík félvezető hordozóról, áramköri kapcsolási sémáknak a félvezető hordozón végzett elhelyezése előtt, közben vagy után. A találmány szabálytalan alakú felületeken vagy még specifikusabban, nem-egybeeső (nem koincidens) síkokban fekvő felületeken is alkalmazható. Ezek a síkok magukban foglalnak minden lehetséges kapcsolatot egy hordozó felületei között, azoknak a kivételével, amelyek azonos teret vagy síkot foglalnak el. így párhuzamosan vagy szögben álló felületek - például egy cső szembeni ekvő, belső falai vagy egy kocka alakú kamrának szomszédos falai - egymáshoz nem-koincidensen viszonyuló síkokat foglalnak el.
Az alábbiakban a csatolt rajzok rövid leírását közöljük.
Az 1. ábra egy szennyezés eltávolítása találmány szerinti módszerének és a berendezésnek a vázlatos rajza.
A 2. ábra vázlatos rajz, amely a lézeres sugárzás alkalmazását mutatja be - a találmány egyik megvalósítási módja szerint - szennyezések eltávolítására viszonylag sík, kezelendő felületekről.
A 3. ábra vázlatosan mutatja a lézeres besugárzás alkalmazását - a találmány egy másik kiviteli módja szerint szennyezések eltávolítására viszonylag sík, kezelendő felületről.
A 4. ábra vázlatos rajz, mely egy maszk és besugárzás, valamint gáz együttes alkalmazását mutatja szennyezések
eltávolítására viszonylag sík, kezelendő felületekről a találmány szerint.
Az 5. ábra berendezés vázlatos rajza a találmány szerint szennyezés eltávolítására egy szabályalan alakú, kezelendő felületről.
A 6-11. ábrák azoknak az apparátusoknak vázlatos oldalnézeti rajzai, amelyek a találmány szerint a gázt és a sugárzást szabálytalan alakú, kezelendő felületekre vezetik.
A 12. és 13. ábrák vázlatos oldalnézeti rajzok, amelyek bemutatják, hogy az 5. ábra találmány szerinti megvalósítása alapján miként lehet szennyezést eltávolítani hosszúkás, zárt vezetékek belsejéből.
A 14. ábra egy berendezés vázlatos rajza, amely a találmány szerint a gázt és a sugárzást vezeti szabálytalan alakú, kezelendő felületekre.
A 15. ábra a 14. ábrában illusztrált berendezés részleges vázlata.
A 16. ábra egy berendezés részleges vázlata más oldalról, amely a találmány értelmében a gázt és a sugárzást szállítja szabálytalan alakú kezelendő felületekre.
A 17. és 17a. ábrák vázlatos oldalnézeti rajzok, amelyek mutatják az 5. ábrában bemutatott, találmány szerinti alkalmazást flexibilis, porózus, központosító támasztó szerkezettel.
A 18. ábra vázlatos oldalnézeti rajz, amely bemutatja a találmány alkalmazását optikai szórótesttel (diffuzorral).
A 19. és 20. ábrák vázlatos oldalnézeti rajzban mutatják az 5. ábrában bemutatott, találmány szerinti megoldás • · · · alkalmazását szennyezések eltávolítására egy műveleti eljárási kamra belsejéből.
A 21. és 22. ábrák vázlatos oldalnézeti rajzok, amelyek mutatják az 5. ábrában szemléltetett, találmány szerinti megoldás alkalmazását szennyezés eltávolítására szabálytalan alakú tárgyak külsejéről.
A 23. és 24. ábrák vázlatos oldalnézeti raj zok, amelyek
mutatják a találmány egy másik megvalósítási módja szerint
besugárzás alkalmazását szennyezés eltávolítására vezeték
belsejéből.
A 25. és 26. ábrák vázlatos oldalnézeti raj zok, amelyek
mutatják a találmány egy további kiviteli módj a s zerint
besugárzás alkalmazását szennyezések eltávolítására
szabálytalan alakú tárgyak külsejéről.
A 27A és 27B. ábrák felületnézetben mutatják egy
berendezés különböző szintjeit, amely a találmány alapelvei szerint gázt és sugárzást vezet kezelendő felületekre.
A 28. ábra a 27. ábrában bemutatott berendezésnek a 27A. ábrában látható 28-28 egyenesek mentén vett keresztmetszete.
A 29. ábra a 27. ábrában bemutatott berendezés perspektivikus, bontott részábrázolása.
A 30. ábra egy gázáramlás sebességi profilját szemlélteti az áramlási csatorna különböző szakaszaiban.
A 31. ábra áramlási és nyomási adatokat tüntet fel szűrők kiválasztása céljából a 27. ábrában bemutatott berendezés céljára.
A 32. ábra egyes hordozó tárgyak megmunkálására alkalmazott szerszámberendezés vázlatos rajza.
• « * ·
A 33-35. ábrák a találmány szerinti szennyezés eltávolító módszerek és berendezések vázlatos rajzai.
A 36. ábra bemutatja a Rankine-ellipszist, amely a találmány szerint megvalósított eljárási kamra egy részének az alakját szemlélteti.
A 37. ábra példaképpen mutatja az áramlás sebességi profiljait egy eljárási kamrában.
A 38. és 39. ábrák egy találmány szerint alkalmazott vizsgáló cella (próbacella) vázlatos sík- és keresztmetszete.
A 40. ábra adatokat mutat be a módszer kipróbálásáról.
A 41. ábra vázlatosan szemlélteti az inért gáz áramlási vonalát egy hordozónak az üvegen át, ha egy másodlagos, inért gázáramlást vezetünk be.
A 42. ábra a találmány alapelvei szerint megvalósított, másik berendezés vázlatos rajza.
Az alábbiakban részletesen bemutatjuk a találmány jelenleg előnyös megvalósítási formáit, amelyek példáit a mellékelt rajzokban szemléltetjük. Valamennyi rajzban a hasonló elemek jelölésére hasonló jeleket alkalmaztunk.
1. Az alapvető kezelési módszer és berendezés
Az 1. ábrában vázlatosan szemléltetünk egy módszert és berendezést felületi szennyezések eltávolítására egy hordozó felületéről, a hordozó felület molekulakristály-szerkezetének módosítása vagy a felület egyéb károsítása nélkül. Amint az 1. ábra mutatja, a 10 szerkezeti egység egy 12 hordozót tartalmaz, amelynek a felületéről a szennyezéseket el kell távolítanunk. A 16 gázforrásból a 12 hordozó fölé állandóan gázt áramoltatunk. A 18 gáz a 12 hordozóval szemben inért, és a 12 hordozón át úgy áramlik, hogy a 12 hordozót mintegy elárasztja a nem-reagáló gázkörnyezettel. A 18 gáz előnyösen valamilyen kémiailag inért gáz, például hélium, nitrogén vagy argon. A 15 burkolat körülveszi a 12 hordozót, és a 21 esősoron, 22 szelepsoron és 20 gázáramlásmérőn át a 16 gázforrással· áll kapcsolatban.
A találmány 1. ábrában bemutatott megvalósítása szerint a 15 burkolat rozsdamentes acélból készült minta-reakciócella, amely fel van szerelve a 23, illetve 25 gázbevető, ill. gázkivezetővei. A 15 burkolat egy zárt, optikai tisztaságú 17 kvarcablakkal van ellátva, amelyen át a sugárzás beléphet. A 23, illetve 25 bevezető, illetve kivezető részek például szelepekkel ellátott rozsdamentes acélcsövek lehetnek. A 12 mintának a 15 burkolatban történő elhelyezése után a 15 burkolatot ismételten átöblítjük, majd töltjük a 18 gázzal, és nyomását egy kevéssel a környezeti nyomás fölött tartjuk, hogy más gázok beáramlását megakadályozzuk. Jóllehet a 15 burkolatot szilárd kamra alakjában mutatjuk be, előre feltételezzük, hogy egy tisztítandó felület bármely típusú burkolatba zárható, amelyen át gáz áramoltatható. így például, ha a kezelendő felület nagy terjedelmű, rögzített tárgy, akkor egy nagy, hordozható burkolatot - például műanyag zsákot alkalmazhatunk.
A 18 gáz áramlását egy megfelelő 20 áramlásmérővel szabályozhatjuk, amely célszerűen egy Matheson Model 602 áramlásmérő lehet. A 22 szelepek előnyösen mérő, szabályzó vagy membránszelepek, amelyek magas hőmérsékleten és nyomáson is alkalmazhatók, és toxikus, veszélyes, korrozív vagy
expanzív gázok vagy folyadékok kezelésére alkalmasak, amilyenek például a Swagelok SS-4H™ sorozatú szelepek (Swagelok Co. of Solon, Ohio) . A 22 szelepek a 15 burkolat izolálása céljából nyihatók vagy zárhatók, abból a célból, hogy a 15 burkolatot a 16 gázforrással, vagy a 15 burkolatot egy más anyaggal - például egy másik, 40 forrásból érkező, a 12 hordozón ülepítő - gázzal hozzuk kapcsolatba.
A találmány szerinti eljárásban nagy energiájú sugárzást irányítunk a hordozó kezelendő felületére olyan energiasűrűséggel és időtartammal, amely elegendő felületi szennyezések felszabadítására a hordozó kezelendő felületéről, azonban nem éri el azt az energiasűrűséget, amelynek hatására a felület molekulakristály-szerkezete megváltozik. A találmánynak az 1. ábrában bemutatott megvalósítása szerint egy 14 sugárzási forrás - amely lézer vagy nagy energiájú lámpa lehet - bocsátja ki a 11 sugárzást, amelyet a 12 hordozó kezelendő felületére irányítunk. Az 1. ábrában a 14 sugárforrást úgy szemléltetjük, hogy a 15 burkolaton kívül van, és a 17 kvarcablakon át sugározza be a 12 mintát. Kézenfekvő azonban, hogy a 14 sugárforrás egy más megoldás szerint a 15 burkolaton belül is elhelyezhető.
A nagy energiájú besugárzás energiafluxusát és hullámhosszát előnyösen az eltávolítandó felületi szennyeződésektől függően választjuk meg. Erre a célra a 27 gázelemcső csatlakoztatható a 25 kivezető nyíláshoz. A 27 elemző analizálja a 15 burkolatból származó, elhasznált gáz tartalmát, s így előnyösen segíti a 14 sugárforrás szelektív energia- és hullámhossz-szabályzását. A 27 gázelemző például a
Bruker Instruments, Inc. (Billerica, Massachusetts) vagy a
Perkin Elmer (Edén Prairie, Minnesota) cégek által gyártott tömegspektrométer lehet.
A találmány értelmében alkalmazott besugárzási forrás megválasztása a kívánt sugárzási energiától és hullámhossztól függ. A sugárzás energiaszintje - elektronvolt/foton (Εν/foton) értékben kifejezve - legalább kétszerese annak az energiának, amely a szennyezések és a tisztítandó felület kötésének megszakításához szükséges. Az általános szennyezések (például szén és oxigén) és az általánosan alkalmazott hordozó anyagok (például szilícium, titán, germánium, vas, platina és alumínium) közötti kötés energiái 2 és 7 Ev/kötés tartományában vannak [ ennek leírását lásd: Handbook of Chemistry and Physics, 68. kiadás [ F-169] -[ F-177] old. (CRC Press, 1987)] . Ennek megfelelően kívánatosak azok a sugárforrások, amelyek 4-14 Ev/foton energiatartományban bocsátanak ki fotonokat. A hullámhossznak azon hullámhossz alatt kell lennie, amely a jól ismert fotoelektromos effektus útján veszélyezteti a hordozó felületének épségét, amint ezt G. W. Castollan közli [ Physical Chemistry, 2. kiadás, 458-459. old. (Academis Press, (1975)]; ezt a közleményt hivatkozásként foglaljuk leírásunkba. Az előnyösen hullámhossz egyrészt az eltávolítandó molekulafajtáktól, másrészt molekulafaj ta rezonanciaállapotaitól függ.
A találmány megvalósítása során bármely, a s zakterületen energiaszintű sugárzás gerjesztésére alkalmazható eszközt, például nagy energiájú fényforrásokat és lézereket használhatunk. Az alkalmazástül függően feltételezzük, hogy az ilyen sugárforrások fényenergiája a távoli ibolyántúli tartománytól az infravörös tartományig, azaz 193 nm-től 3000 nm hullámhossz tartományig térj edhet.
Az alábbi I. táblázatban több, célszerűen alkalmazható lézer hullámhosszát és fotoenergiáit szemléltetjük.
I. táblázat
Megfelelő lézerek jellemzése
Lézer Hullámhossz (nm) Ev/foton
KeCl, pulzált 308 4,04
Argon-ion,folytonos hullámhosszú 257 4, 83
KrF, pulzált 248 5, 01
ArF, pulzált 193 6, 44
Beállítható festéklézerek, pulzáltak vagy folytonos hullámhosszúak 200-800 6,22-1,55
Ezeknek a lézereknek a leírása részletesebben megtalálható a következő közleményekben: M.J. Webber (szerk.) CRC Handbook of Laser Science, 1-5. kötet (1983-1987); Mitsuo Maeda: Laser Dyes (Academic Press 1984); valamint a Lambda Physik (289 Great Road, Action, Massachusetts); Coherent, Inc. (3210 Porter Drive, Palo Alto, California); valamint SpectraPhysics (1250 West Midsdlefield Road, Mountain View, California) helyekről származó lézer-irodalom. Előre látható, hogy nagy energiájú xenon- vagy higanylámpák vagy más típusú lézerek, így például a látható, ibolyántúli, infravörös, röntgen- vagy szabadelektromos lézerek megfelelő sugárforrásként alkalmazhatók.
A találmány értelmében a hordozó kezelendő felületére irányított besugárzásnak (amely felületről a szennyezéseket el kell távolítani) az energiasűrűsége kisebb, mint amely a felület molekulakristály-szerkezetének módosításához szükséges. A sugárzás energiasűrűségét és időtartamát úgy választjuk, hogy a hordozó felülete olyan energiamennyiségben részesüljön, amely lényegesen csekélyebb, mint a hordozó felületi szerkezetének módosításához szükséges energia. Az előnyös energiaszint a kezelendő hordozó összetételétől függ, így egyes hordozóanyagok, például műanyagok esetében ez az energiaszint sokkal alacsonyabb lenne, mint más anyagok, például nagy szilárdságú karbidacélok esetében. A különböző anyagok képződési hője jól ismert [ lásd: Handbook of Chemistry and Physics, 68. kiadás, 033-042. old. (CRC Press 1987)] . A képződési idő általában megfelel annak a hőmennyiségnek, amely különböző anyagok elbontásához szükséges, és vezérfonalként használható annak a besugárzási energiasűrűségnek és időtartamnak a megválasztásában, amely a kezelendő felület molekulakristály-szerkezetét még nem változtatja meg. Az alábbi II. táblázatban több, általánosan használt hordozóanyag képződési hőjét foglaltuk össze.
II. táblázat
Anyag Képződési idő
a12°3 16906,7 kJ/mól; 17,52 Ev/molekula
sío2 840,3 kJ/mól; 9,11 Ev/molekula
Nb2O5 1528,2 kJ/mól; 13,27 Ev/molekula
NiO 230,6 kJ/mól; 2,50 Ev/molekula
Ti2°3 500,2 kJ/mól; 15,63 Ev/molekula
A találmány s zerint alkalmazott besugárzási energia
és sűrűsége időtartama a felületén nem hordozó kezelendő közelíti meg
Az adott hordozóanyagon alkalmazható legnagyobb energia megtalálása azonban némi kísérletezést igényel az anyag alapján. Ez a kísérletes megismerés biztosítja, hogy izzás, tömegvesztés és megömledés nem fordul elő.
A sugárzást előnyösen a kezelendő hordozó egy részének síkjára merőlegesen irányítjuk, hogy egy adott, a sugárforrásból származó teljesítmény esetén a felületen az energiailuxust maximálissá tegyük. A besugárzást azonban célszerű vagy szükséges esetben hordozóra valamilyen szögben is irányíthatjuk, hogy az eljárást egy adott környezetben valósítsuk
A felületen az energiafluxus természetesen a beesési szög szinuszától függően változik, s ezt figyelembe kell venni a sugárforrás energiateljesítményének és az időtartamnak a megválasztásában.
Ha egy hordozó felületet a fentebb leírtak szerint besugározunk, akkor a felületi szennyezések és hordozó felület közötti kötések es az inért vivőgáz a besugárzás során a szennyezéseket hordozó
Mindaddig, amíg a tisztított hordozó a közömbös gázkörnyezetben marad, szennyezések nem alakulnak ki.
a hordozó felületén új
Szükséges esetben a 25 burkolat-kivezetőhöz megfelelő csapdarendszer csatlakoztatható az eltávolított szennyezések befogása és közömbösítése céljából.
a) Az eljárás elméleti, kvantumdinamikai alapja
Egy szennyezésnek valamilyen felületről besugárzással végzett, inért gázáramlással kapcsolt eltávolítása nemlineáris optikai elmélettel írható le; ez az elmélet a kvantummechanika egyik ága.
A nemlineáris optikai elmélet alapja a nemlineáris közegekben érvényes Maxwell-egyenletekből származik, amelyek az alábbiak:
V xE = c{őBl őt) (I)
VxE=
4π c(őE/őt) c
V.E =4πρ (2) (3)
V.B = O (4) ahol E jelentése az elektromos tér, B a mágneses tér, J az áramsűrűség és p a töltéssűrűséget jelenti.
A lézer és más, nagy energiájú sugárforrások beveezetésével hozzáférhetővé váltak olyan nemlineáris folyamatok, amelyeket elméletileg már az 1880-as évek óta posztuláltak. A nemlineáris optika elméletét N.
Bloembergen közölte e következő helyen: Nonlinear
Optics,
New York:
Benj amin/Cummins
Publishing
Company,
1965 utánnyomás, 1982) ; valamint Y.
R. Shen:
The Principles of
Nonlinear Optics,
New York, John
Willey and
Sons kiadó, 1984.
Egy lézer olyan sugárnyalábot gerjeszt, amely koherens és erős irány1tottsági sajátságai vannak. A sugárnyalábnak ezt a tulajdonságát sugárerősségnek (sugárerőnek) definiáljuk; ez az egyedülálló sajátság felhasználható megtapadó szennyezések eltávolítására egy felületről. Homogén közegben a sugárerősséget az (5) egyenlet adja meg, amely a Maxwellegyenletekből is származtatható:
/^νΡ+Ρ^δεΙδ^-(ε-\)(δβ/δί) ahol p a közeg sűrűsége, p a nyomás és jelenti az elektromágneses sűrűséget vákuumban.
Ashkin és munkatársai vizsgálatai
A.
Ashkin és munkatársai: Appl.
Phys. Lett. 28, 333 (1976);
30,
202 (1977);
és 19, 729 (1971)] megmutatták, hogy kicsi - például latex-gömbrészecskék megfelelő fotonfluxussal rendelkező lézertérben egy felületről eltávolíthatók. Mihelyt
a lézer-sugárnyaláb megszűnik, a latex-gömbrészecske visszatér a felületre. Ezt a nemlineáris folyamatot optikai lebegésnek nevezik. Ashkin kísérletei igazolták, hogy a sugárforrás tulajdonságai felhasználhatók a helyi tapadás (adhézió) és a gravitációs erő hatásának megszűntetésére. Ezt a jelenséget az eljárás olyan próbáiban (tesztelésében) figyelték meg, amelyet itt 5pm méretű részecskékre vonatkozón írunk le. A részecskének a besugárzott tér megszűnése után végbemenő ismételt megtapadását bármely helyre az áramló, inért gáz alkalmazásával megakadályozzuk.
A találmány szerinti eljárás és berendezés tesztjeiben megfigyelt másik nemlineáris folyamat a multifoton (többfotonos) disszociáció (MPD). Nagy energiájú sugárforrás amely kielégítő fotonfluxussal rendelkezik, és kölcsönhatásban van egy szennyezést hordozó felülettel - az MPD útján képes eltávolítani a szennyezést [ lásd: Y. R. Shen: Principles of Nonlinear Optics, New York, John Willey and Sons (1984), 23. fejezet, 4437-465. old.] . E folyamat következtében több foton rezgési és forgási állapotokat gerjeszthet, amelyek klasszikus eszközökkel nem megengedettek. Ezek az új állapotok - amelyekbe a szennyezés eljuthat - kvázi metastabilis állapotokként írhatók le. A kvázi-metastabilis állapot a szennyezésnek felülettől végbemenő elválásához (disszociációjához) vagy a szennyezés leszakadásához vezethet. A disszociáció folyamatát tovább erősítik azok a nemlineáris szuszceptibilitások, amelyek a felületről és a szennyezésről származnak. Továbbá az MPD eljárás elmélete posztulálja, hogy kötések szelektíven megszűntethetők a felület és azon kémiai ·· ·· ···« • · · · • · · · • · · · * * · · · · · · anyagfajta ismeretében, amelyet a fotonfluxus beállításával el kell távolítanunk, s ami a nemlineáris mechanizmus előnyének kiaknázását jelenti.
A fentebb leírt nemlineáris folyamatok komplementernek látsznak. A szennyezéstől és a felülettől függően az egyik nemlineáris folyamat lehet előnyösebb, mint a másik, vagy együttműködhetnek.
b) Példák az alapvető kezelésre
A fentebb leírt, alapvető kezelési módszer és berendezés alkalmazását - sík kezelendő felületek figyelembevételével az alábbi példákban szemléltetjük. Az I. példában egy pulzált KrF gerjesztő lézer különböző energiasűrűségeit alkalmaztuk szilicium-dioxid hordozón változóan sikeres eredményekkel. A II. példában a találmány használhatóságát vizsgáljuk az optikai komponensek területén.
i) I. példa
Félvezető felületeken vékony film kialakításának elősegítésére természetes eredetű szilicium-dioxid szükséges. Ha a szilicium-dioxidból álló félvezető felületek ki vannak téve a környezet hatásának, akkor a félvezető felületén gyengén szénszennyezések (karbonszennyezések) tapadnak meg. Ezeknek a szennyezéseknek a jelenléte az elhelyezendő, vékony film vezetőképességét vagy szigetelő jellegét lényegesen csökkenti. Ezért a félvetők gyártása során óvatosan járnak el, hogy a környezeti behatást igen jó vákuum alkalmazásával, valamint kémiai és mechanikai eszközökkel minimálissá tegyék.
• · • · · · • · · · • · · * • · · « •··· ·· ··
A vákuumtechnikai eljárások különösen az igen jó, vagy megközelítőleg ultranagy vákuum alkalmazása költséges, különösen ha a felületeket az eljárás lépései között kell tisztán tartani. A kémiai (nedves és száraz), valamint mechanikai-technikai eszközök a hordozó kezelendő felületét károsíthatják és az ezek alatt károsíthatják, ha hordozó egy megmunkált, integrált áramkör.
E nehézségek leküzdése céljából pulzált KrF excimer lézerből származó (EMG150 modell, a Lambda Physik sugárzást amelynek alapvető hullámhossza 248 tartomány) alkalmaztuk szilíciumhordozó felületén egy zárt kamrában, amelyen át argongázt áramoltattunk. Abból a célból, hogy a felületi szénszennyezést és a szén százalékos értékét csökkentsük [ amely utóbbi kémiailag s zorbeált (kemiszorpciós) fémorganikus trímetil-alumíniummal kapcsolatos; a trimetil-aluminium a vékony film kialakítása során az alumínium prekurzora a excimer lézerrel 35 mJ/cm^ alkalmaztunk a szilicium-dioxid hordozó felületére 20 percig
6000 lézer-hot-tál,
Hz kezelt felületeket ezután argongáz folytonos áramlásának hatása alá helyeztük, ahol a gáz áramlási sebessége 16 1/óra (4,5 ml/s) és nyomása 1,03 x
0,12 Pa nyomás (szabályzó előnyomás).
E kezelés után a röntgensugárral végzett fotoelektron-spektroszkópiás (XPS) elemzés azt mutatta, hogy
felületének 30-45%-át borította; a kezelés után ez az átlagos szénbevonat a hordozó felületének 19%-ára csökkent. Maga a hordozó felület károsodást vagy módosulást nem mutatott.
Egy felületről, amelyet a fenti leírás szerint lézerrel besugároztunk, majd fémorganikus gázáramlás hatása alá helyeztünk, az XPS elemzés alapján azt mutatta, hogy a hordozó felületének 20,8%-a volt szénnel fedett, összehasonlítva a hordozó felületének 40-45%-ával, amelyet a fémorganikus gáz behatása után szén borított, vagy olyan felülettel összehasonlítva, amelyet lézerrel nem kezeltünk. Ha a lézert a fentebb leírtak szerint mind a fémorganikus gáz behatása előtt, mind a gáz behatása után alkalmaztunk, akkor a felületnek mindössze 8,9%-a maradt szénnel fedett. A lézeres tisztító kezelés egyes hatásait a lézer hatásának kitett területekhez közeleső területrészek is mutatták. A kezelt területhez közeli (szomszédos) területek szénszintje 12,7%-ra csökkent. Ez a hatás valószínűleg az alkalmazott lézerimpulzus Gauss-jellegének tulajdonítható.
A lapkát a mintavevő cellából az XPS elemző eszközbe argonnal töltött kesztyűs manipulátorral vittük át. A sziliciumlapkát (chipet) az XPS elemzőbe egy inért UHV átvivő rúddal helyeztük át. Ezáltal a környezet hatását minimálisra csökkentettük.
Egy másik szilicium-dioxid lapkát, míg argongáz hatása alá helyeztük a fentebb leírtak szerint, pulzált KrF excimer lézer sugárzásának tettük ki (e sugárzás jellemzői: 9 mJ/cm2, 6000 shot, 10 HZ ismétlődési fokozat). Az XPS elemzés szerint a felület szénbevonata mind a lézeres kezelés előtt,
mind e kezelés után 40-55%-os maradt. Tehát 9 mJ/cm2 energiasűrűségű besugárzással a felületen adszorbeált széntartalom nem volt eltávolítható.
Egy másik szilicium-dioxid lapkát a fentebb leírtak szerint argongáz hatásának tettünk ki, miközben pulzált KrF excimer lézerrel besugároztuk (300 mJ/cm2, 6000 shot, 10 Hz ismétlődési fokozat). A kezelés végére a hordozó felülete jelentős károsodást szenvedett, sőt a hordozón lyuk képződött. Ebből következik, hogy 300 mJ/cm2 energiasűrűségű besugárzás a hordozó felületének molekulakristály-szerkezetét megváltoztatta.
Ezek a példák szemléltetik, hogy megfelelő energiailuxusú és hullámhosszú lézeres besugárzás a szennyezés alatti felület vagy a szomszédos szerkezeti részek károsodása nélkül csökkentheti a felületi szennyezést.
A szilicium-dioxid képződési hőjének figyelembe
vételével várható, hogy ha egy szilicium-dioxid hordozó
felületét pulzált KrF excimer lézerből származó olyan
besugárzásnak vetünk alá, amelynek energiasűrűsége 100 mJ/cm2
-nél kisebb (6000 kisüléssel, 10 Hz ismétlési sebességgel), akkor a hordozó molekulakristály-szerkezete nem módosul. Ha a kezelést pulzált KrF geresztő lézerből származó olyan besugárzással végezzük, amelynek energiasűrűsége 75 mJ/cm2 (6000 Shot, 10 Hz ismétlődési fokozat), akkor várható, hogy a szilícium hordozó felülete egyáltalán nem változik.
ii) II. példa • ·· · ··*·«· · • « · * · • · « β · · ««· * ·« · ·· « ♦
Nehéz feladat nagy energiájú optikai komponenseket találni olyan technológiai módszerek számára, mint a lézeres fúzió, a röntgensugaras litográfia vagy az UV excimer lézeres optika. A lézeres fúziót és a röntgenes litográfiái technológiát kizárólag tiszta környezetben használják. Az excimer lézeres optikai eljárás működési élettartama rövid, mivel a jelenlegi ipari filmbevonási technológiával nehéz olyan filmeket előállítani, amelyek tartós, nagy energiájú fluxusoknak ellenállni képesek.
A nagy energiájú optika állandó nehézsége az optikai bomlás. Ez a jelenség úgy írható le, mint katasztrofális kár kialakulása átlátszó közegben, erős lézertérben (lásd Y. R. Shen. Priciples of Nonlinear Optics, 1. kiadás, 528-540. old. (Wiley Interscience 1984) . Ez a jelenség mind szilárd anyagokban, mind gázokban előfordul. Egy szilárd testben, például nagy energiájú optika esetén az optikai bomlás akuttá válik a felület valamilyen hibája, például az alapanyagában levő karcolások és pórusok következtében. Az optikai bomlás legtöbb esetben felületi szennyezések, így például adszorbeált porrészecskék következménye. Az ilyen szennyezések jelenléte csökkenti a bomlási küszöböt, amely viszont korlátozza azt a maximális lézeres energiát, amely egy adott lézerrendszerből kiaknázható. Ez a tény nagyon fontos korlátozó tényezője egy lézeres közeg (szilárd vagy gázalakú közeg) energiapumpálásának külső energiaforrás segítségével. Ez utóbbi viszont korlátozza azt a lézeres energiát, amely optikai ablakokon, lencséken és más optikai komponenseken végbemenő energiaátvitelre felhasználható.
• ···
Az optikai bomlást például egy szilárd testen energia-keresztmetszettel rendelkező lézerimpulzussorozat (impulzusnyaláb) elegendő energiát adhat le lavinaszerű ionizációs gerjesztésére a szilárd felületen. Ez felületi plazmát alakíthat ki, amely a szilárd anyagot roncsolhatja. A szennyezések jelenléte hatékonyan csökkenti a lézer hatásfokát, és korlátozza potenciális alkalmazási céljából a szennyezések eltávolításának e leírásban ismertetett módszere felhasználható megtapadó szennyezések, például adszorbeált por eltávolítására. így például egy optikai komponens kezelése céljából ezt a komponenst folytonos argongázáramlásnak tesszük ki, miközben pulzált KrF excimer lézert irányítunk az optikai komponens felületére. A lézert megfelelő energiafluxusra és hullámhosszra hangoljuk, mely jelentősen kisebb, mint az ionizáció és az azt követő, nagy energiájú optikában fellépő plazmát nagy energiájú impulzus.
Az optikai komponens felületét a választott fluxuson és hullámhosszon ideig besugározzuk az adszorbeált szennyezések eltávolítására.
iii) III. példa
Kvalitatív kísérleteket hajtottunk végre Potomac Photonics SGX.1000 KrF lézerrel (beszerezhető a Potomac Photonics cégtől, Lanham, Maryland). A lézert átlagosan 60 mJ/s teljesítménnyel, 0,02 sec behatási idővel, 20μτη nyalábmérettel működtettük. A nitrogént 140 ml/s áramlási sebességgel alkalmaztuk, míg a hordozót egy állványra lézer energiáját
Molectron
JD-1000 joulemeter műszerrel mértük
13-09-es s zondával (beszerezhető a Molectron Detector, Inc.
Portland,
Oregon) . A tisztítás eredményét ezerszeres nagyítás mellett vizuálisan szemlélve látható, hogy az eljárás a szerves olaj foltokat (ujjlenyomatok) és aluminium-pelyheket az alumíniumról, sziliciumpelyheket és a szilíciumos homályosodást szilíciumról eltávolította;
valamint eltávolította a nem azonosított idegen anyagot egy 3, Ομτη méretű, rajzolatos CMOS lapkáról.
c) A hordozó szelektív kezelése szelektíven besugározató. Amint például a 2. ábra mutatja, a hordozó egy lézerimpulzusok
XY táblára van rögzítve, amely a 11' rögzített nyalábjához képest szelektíven mozdul el; a
11' lézerimpulzusokat a 14' lézer szolgáltatja; az impulzusokat egy nyalábelosztón és fókuszoló lencsén át irányítj uk, hozzuk a 12 hordozó felületének kiválasztott részeivel;
a 12 hordozó felett áramlik a 18 inért gáz. Egy másik megoldás szerint - amint ezt a 3. ábra szemlélteti a 11' lézerimpulzusok a 30, 32 nyalábelosztók segítségével két impulzuskészletre bonthatók, melyek a 34-37 tükrök szabályozásával szelektíven mozdulnak el a 19 rögzített táblán elhelyezett 12 hordozó felülete fölé. A lézerenergiamérő - amely közvetlenül a lézerből származó energiát méri - lehetővé teszi a hordozón alkalmazott lézerenergia pontos monitorázását. Megfelelő lézerenergiamérők a Digirad of Oriskany cégtől (New York) és a Scientech. Inc. of Boulder cégtől (Colorado) szerezhetők be.
Továbbá, egy sík felület szelektív besugárzása elérhető egy maszk alkalmazásával, amely hasonló a félvezetők iparában alkalmazott maszkokhoz, s amelyet a sugárforrás és a kezelt hordozó között helyezünk el. Amint a 4. ábrán látható, a 9 maszk megkönnyíti a 19 rögzített táblán elhelyezett 12 hordozó szelektív besugárzását úgy, hogy korlátozza a 11 sugárzás eljutását a 12 hordozóhoz a maszk a járatain át. Az 1. ábrán részletesen látható, hogy a 15 burkolat egy rozsdamentes acélból készült minta-reakciócellából áll, amely az egymással szemben levő 23, 25 bevezető, illetve kivezető nyílásokkal van ellátva, valamint magában foglalja a 17 zárt, optikai tisztaságú kvarcablakot, amelyen át a sugárzás haladhat.
Belátható, hogy nagy energiájú lámpák is alkalmazhatók sík felületek besugárzására hasonló elhelyezésben, mint ahogyan ezt a 2-4. ábrák szemléltetik.
Egy másik megvalósítási formát - amely lehetővé teszi egy sík felület szelektív besugárzását - vázlatosan mutat a 42. ábra. Egy alkalmas 110 lézerből eredő sugárzási energiát a 112 optikai lencsére irányítunk; ez a sugárzás a 113 és 114 relétükrökről visszaverődik, és egy Galilei-féle 115 teleszkópon halad át. A lézerből származó sugárzást ezután egy másik, 116 relétükrön át irányítjuk visszaverődés útján, és egy következő, szabályozható fókuszoló 117 lencsén át fókuszoljuk, mielőtt eléri a hordozót, amely 118 tartóra van ····
• · • · 9 szerelve egy χ-y átvivő állványon. Legalább a 118 tartót egy cellán belül helyezzük el (ez az ábrán nem szerepel), amelyen át inért gáz áramlik. A cella kimeneténél helyezzük el a 119 áramlásmérőt. A 42. ábrán vázlatosan szemléltetett elrendezés különösen összefogott (kompakt) berendezést biztosít.
d) Az inért gáz lamináris áramlása
Abból a célból, hogy csökkentsük annak valószínűségét, hogy egy szennyezés - amely a sugárzás hatására a hordozó felületéről felszabadult, és a gázáram magával ragadta - az eljárás további menetében ismét a hordozó felületére ülepedik, előnyösen szabályozzuk a gázáramlást, hogy a gázáramba vont szennyezésnek ne adjon át olyan sebességi komponenst, amely a hordozó felületére merőleges. Ilyen, a felületre merőleges komponensek - definíció szerint - kikerülhetetlenek a turbulens gázáramlásban, és akár turbulens, akár lamináris áramlás esetén az áramlás recirkulációjának területein jelen vannak. A találmány alapelveinek értelmében tehát előnyösen úgy járunk el, hogy a hordozón végbemenő gázáramlást a lamináris áramlás tartományában tartjuk, és az áramlás recirkulációs övezeteinek kialakulását elkerüljük.
Jól ismert, hogy belső áramlások esetén (így csövekben vagy - mint a jelen esetben - egy műveleti kamrában) a lamináris áramlás akkor tartható meg, ha a Reynolds-szám értéke megközelítőleg 2000-nél kisebb. A (6) egyenlet mutatja a Reynolds-szám (Re) számítását:
Re= (6) ahol p és μ a gáz sűrűsége, illetve abszolút viszkozitása; h az áramlást határoló falak közötti távolság fele, és V az áramlás átlagsebessége.
Jól ismert továbbá, hogy egy gázban egy szabad részecskére - például gázáramlással elragadott, felszabadult részecskére - kifejtett homlokellenállási erő (jele: F) gáz viszkozitásával, a részecske dp relatív sebességgel (a részecske és a alábbi egyenlet alapján:
(9) ahol c csúszási korrekciós tényező. Abból a célból, hogy a részecskére kifejtett erőt, s így annak valószínűségét maximálissá tegyük, hogy a részecskét a gázáramlás magával ragadja és meg is tartsa, az áramlás sebességét maximálissá kell tennünk. Ezzel azonban ellentétben áll, hogy a Reynoldsszámot megközelítőleg 2000 alatt kell tartani a lamináris áramlás fenntartására. Nyilvánvaló továbbá, hogy egy adott gáz esetében nagyobb gázsebesség érhető el az áramlási csatorna h félmagasságának a csökkentésével.
Az áramlási csatornában fennálló V átlagsebesség az alábbi kapcsolatban áll a gáznak a csatornában fennálló Q térfogati áramlási sebességével:
ρ=κ4 (ii) ahol A az áramlási csatorna keresztmetszetének területe. így a gáznak a térfogati áramlási sebessége, amelyet az áramlási cső átmérőjével és a gázáramlás között) az Γ=^πμάρ v c
csatornában biztosítanunk fenntartására, egy kisebb áramlási csatorna esetére kell egy adott átlagsebesség keresztmetszeti területtel bíró kisebb. Egy áramlási csatorna szélességét általában a kezelendő hordozó szélessége szabja meg, azonban általában nagyobb flexibilitás érhető el a csatorna magasságának a szabályozása útján. Ennélfogva egy kívánt sebesség eléréséhez szükséges gázmennyiség minimálissá tételéhez előnyös a csatorna magasságának a minimálissá tétele.
A szakterületen jártas egyén felismerheti, hogy a gázáramlás sebessége az áramlási csatorna szélességében nem egységes: a sebesség a csatorna falánál zérus, és a csatorna középvonalához közeledve monoton növekszik egy maximális értékig. Egy teljesen kifejlődött, lamináris, csőben végbemenő áramlás esetén a sebesség eloszlása (megoszlása):
(12) ahol y az áramlási csatorna falától mért távolság. A 30.
ábrán látható, hogy a sebességi áramlási csatorna E bemeneti területén azaz abban a tartományban, ahol az áramlási csatorna ellentétes falain kifejlődő határrétegek a csatorna középvonalában nem találkoznak - egy határréteg-tartomány van, közel a falhoz és egy potenciális magrészhez. Jóllehet - amint ezt a 30. ábra szemlélteti - a sebességre zárt formájú megoldás nincsen, az áramlási sebesség egy adott távolságban közel a falhoz nagyobb az E bemeneti tartományban, mint a teljesen kifejlődött F áramlás tartományában.
A szennyezés elragadásának további paraméterei: a gáznak a sűrűségi és abszolút viszkozitási sajátságai. Ezeket a sajátságokat egyesíti magában a kinematikai viszkozitás (jele: ν), amely a sűrűség és az abszolút viszkozitás viszonya:
13)
A Reynolds-számra vonatkozó fenti (6) egyenletből kitűnik, hogy egy adott Reynolds-szám és áramlási csatornaméret esetére lineáris kapcsolat szerint nagyobb kinematikai viszkozitással nagyobb sebesség érhető el. Egyidejűleg figyelembe kell venni a határréteg vastagságát: általában kívánatos a lehető legnagyobb sebesség legközelebb a falhoz, ami annyit jelent, hogy előnyösen lehetőleg vékonyabb határréteget kell fenntartani. Ezzel azonban ellentétben áll, hogy egy turbulens határréteg általában vékonyabb, mint egy lamináris határréteg azonos körülmények között, a turbulens áramlást azonban el kell kerülni.
A határréteg vastagsága a kinematikai viszkozitás négyzetgyökével egyenesen arányos, az áramlási csatornában fennálló átlagsebesség négyzetgyökével fordítva arányos. Ezért az áramlási csatornában fennálló, adott sebesség esetére a határréteg vastagabb egy viszonylag nagyobb, mint egy viszonylag csekély kinematikai viszkozitású gáz esetén. A Reynolds-szám egyenletéből következik azonban, hogy a arányos növelését a Reynolds-szám azonos értéken tartásával (tehát a lamináris áramlás megtartásával)
Ennélfogva a megnövekedet kinematikai viszkozitásnak határréteg vastagságára kifejtett, nemkívánt hatásai az átlagos áramlási sebesség növelésével kiküszöbölhetők. Ezek a megfontolások természetesen csak a bemeneti tartományra érvényesek; a teljesen kifej lett áramlás tartományában a határréteg vastagsága az áramlási csatorna szélességének a fele, és ezt a gáz sajátságai nem befolyásolják. A viszkozitás a részecskére kifejtett elvonó erő jelentős paramétere, amint ez a fenti látható: minél nagyobb a gáz viszkozitása, annál nagyobb a tehát a nagyobb abszolút viszkozitással bíró gázok előnyösek.
Amint fentebb közöltük, a kezelés kivitelezésére bármely gáz alkalmazható, amely a hordozóval szemben inért. Különösen célszerűen alkalmazhatók a nemesgázok, amelyek lényegében minden hordozó anyaggal szemben inertek. A nitrogén a legtöbb hordozó esetében szintén használható. A nemesgázok közül a hélium és az argon a legkönnyebben hozzáférhetők, és gazdasági szempontból alkalmazásuk a legígéretesebb. A három gáz hélium, argon és nitrogén - közül az argon előnyös, mert abszolút viszkozitása a legnagyobb.
Az áramlási csatornában végbemenő áramlás állapotára vonatkozó további paraméterek: a gáz hőmérséklete és nyomása. A legtöbb gáz viszkozitása (mind abszolút, mind kinematikai viszkozitása) a hőmérséklet emelésével némileg növekedik. Ezzel szemben a kezelési eljárás legtöbb ipari alkalmazásában a gáz hőmérséklete megközelítőleg a szobahőmérséklet. Szemben ezzel jelentősen variálható a gáznak a nyomása. A gáz sűrűsége sztatikus nyomásával arányos. így - ismét utalva a Reynoldsszám fenti, (6) egyenletére - adott Reynolds-számú gáz és D áramlási csatorna-magasság esetére a sűrűség növelése (a nyomás növelése útján) az átlagsebesség csökkentését igényli, így tehát a nyomás csökkentése a lamináris áramlás tartományában nagyobb sebességek elérését teszi lehetővé.
Visszatérve a második szempontra - annak elkerülésére, hogy az áramlás által elragadott szennyezés a felületre merőleges sebességi komponensek hatása alá kerüljön, ami recirkulációs zónák elkerülését igényli - a szakterületen jól ismert, hogy az áramlás recirkulációját az áramlásban fellépő, káros nyomásgradiensek idézhetik elő, amelyek a gázáramlás alatti felület diszkontinuitásai vagy a felület profiljának gyors változásai következtében alakulnak ki. Kívánatos tehát ilyen diszkontinuitások kialakulásának elkerülése azon műveleti (eljárási) kamra felületén, amelyen a hordozót kezelnünk kell, különösen a hordozót az eljárás iránya szerint megelőző részen (upstream ) , vagy ehhez szorosan közeli részen. Továbbá, az áramlási csatornába belépő áramlásnak egységes sebességi profillal kell rendelkeznie, amely egy, az áramlási csatorna tengelyével párhuzamos sebességi vektort tartalmaz.
Az áramlásra vonatkozó megfontolások jelentőségét - azaz a recirkuláció és turbulens áramlás elkerülésének jelentőségét mutatják egy reakciócellában végrehajtott próbáknak az eredményei, ahol a cellának a kialakítása a lamináris, nem- 44
recirkuláló áramlás fenntartására az optimálisnál mint a fenti
I. és II. példákban leírt próbák esetében.
A 38. ábra vázlatosan, síkban, míg a 39. ábra keresztmetszetben mutatja a
200 reakciócellát. A cellának 202 bemeneti nyílása és 210 kimeneti nyílása van, amelyek azonos szintben vannak a cella
201 szintjével, és mindegyiknek az átmérője 0,6 a 201 szintre van felszerelve.
A cella
Laboratóriumi környezeti hatásnak kitett, csupasz szilícium-mintákat vizsgáltunk a cellában kis nyomású, 500 wattos Hg/XE Model
Oriel Corporation cégtől, Stamford, Connecticut) 4 átmérőjű lencsével, csatlakoztatva (Model 84350, szintén az
Oriel cégtőié szerezhető be), amelynek kimeneti energiája a 200-315 nm tartományban 40gJ/s.
A lámpa energiát végeztük, adott le. Az energiaméréseket JL-1400A fotométerrel a 200-315 nm tartományban JSEL/240/QnDS2/TD detektorral, míg a 300-400 nm tartományban JXRL140B detektorral (beszerezhető a Jetlight Company, Inc. cégtől,
Lagúna Hills, Califomia) . A minta elemzését (a kezelés előtt és után) VG Instruments Model 310 Auger/XPS spektrométerrel végeztük (jelenleg beszerezhető a Fisons Instruments cégtől, Danvers, Massachusetts).
A gáz áramlási sebességét a cellában 9 ml/s-től 130 ml/s-ig változtattuk; ennek szabályzását L-03217 sorozatú 150 nm-es változtatható áramlásmérővel szabályoztuk (beszerezhető a Cole-Parmar Instruments, Inc. cégtől, Miles, Illinois), amelyet argonnal, nitrogénnel és héliummal kalibráltunk. Ezt szemlélteti az alábbi III. táblázat és a 40. ábra.
III. táblázat
Tesztelési adatok
Az argon áramlási sebessége A szén eltávolítása
(ml/s) (%)
9 18, 9
9 21, 4
12 20, 6
12 30, 9
12 34, 6
66 37, 9
66 42, 5
66 65, 4
117 20, 6
117 19, 3
130 25,2
Az adatokból kitűnik, hogy az eljárás eltávolítási cellában fennálló áramlási körülményektől függ). Jóllehet a
Reynolds-számoknak a cella magasságának felére alapozott, számított értékei nyilvánvalóan a lamináris tartományban voltak, nézetünk szerint magasabb áramlási sebességek mellett a gáznak szabad kiterjedése a 202 bemeneti nyílásból a cellába lépés során a bemeneti nyílás mindkét oldalán recirkulációs övezeteket, és valószínűleg további áramlása során örvényeket alakított ki. Ez a recirkulációs hatás valószínűleg a szennyezések ismételt ülepedését idézte elő.
A 27-29. ábrákban bemutattunk egy reakciócellát, amely megvalósítja a fentebb kifejtett elveket úgy, hogy a hordozó kezelendő felületén nem-recirkuláló lamináris áramlás alakul ki. Ez a megvalósítási forma továbbá egységes áramlást biztosít az áramlási csatornába lépés helyén. Egy 200 cellát így arra szánunk, hogy maximálissá tegye a szennyezések eltávolítását a kezelendő felületről, és minimálissá tegye azok ismételt ülepedését.
A 200 reakciócella magában foglalja a 202 bemeneti nyílást, amely folyadékkapcsolatban áll egy kisméretű 206 keverőkamrával, ez utóbbi viszont magában foglal egy kis momentumú 230 gázzal telt teret és ezzel szomszédos 204 bemélyedést. A 230 gáztér végződésein 226 szűrőegységgel és egy 228 merőleges tartóval határolt.
A 226 szűrőegység a 232 áramlási csatornába veztő nyílásnál áll, és két szabályozható 208 beállító szerkezet kényszeríti ebbe a helyzetbe. A szűrőegység minden egyes tagjának a kerületére tömítés (ezt az ábra nem mutatja) , például teflontömítés, O-alakú gyűrű vagy rugalmas szalag van felszerelve, hogy a 206 keverőkamrából a 232 áramlási kamrába lépő gáz kerülő áramlását megakadályozzuk.
A 232 áramlási csatorna a 226 szűrőegységtől az eljárás további részére terjed ki, és magában foglal egy 214 bemélyedést egy hordozó minta befogadására (ezt az ábra nem • * mutatja).
Ezt a bemélyedést úgy méretezzük, hogy a minta felülete a csatorna felületével egy szintben legyen.
Hogy a mintát a kezelés során visszatartsuk, vákuum alkalmazható a minta hátsó részére a 216 vákuumszívón és a 218 vákuumcsatornákon át.
A 214 bemélyedés fölé amely a hordozó mintájának a befogadására szolgál egy 220 kvarclemezt helyezünk el, amelyen a sugárzás a fentebb kifejtett módon áthaladhat. A 220 méretű tömítőgyűrűvel rögzített, illetve zárt.
214 bemélyedés után (az eljárás haladó irányában) foglal nyílás, amely a 232 áramlási csatornának azon a részén van, amelyet alakja után Rankineellipszisnek neveznek. Amint a szakterületen jártas egyén számára jól ismert, a Rankine-ellipszis figyelembe veszi a hígfolyós áramlási megoldást egy egyenletes áramlás esetére. Ebben a vonatkozásban a Rankineellipszis áramlás vezetését a 210 kimeneti nyílás irányában, recirkulálása a 232 áramlási csatornában.
írható le ahol R
Rankine-ellips zis alakja az alábbi egyenlettel (a 36. ábrában bemutatott rajzzal kapcsolatban):
y = A^(S,-í2) a Rankine-ellipszis és az x tengely pozitív darabjának a metszéspontja.
A 200 cellán át a gázáramlás a kezdődik. A bemeneti nyílásnál a gáz
202 bemeneti nyílásnál betáplálható egy nyomás alatt álló gáztárolóból, amely megfelelő nyomásszabályzóval van ellátva (ezt az ábra nem mutatja) a gáznyomás és az áramlási sebesség szabályozása céljából. A gázt a bemeneti nyíláshoz megfelelő csővezetékkel tápláljuk, amely a bemeneti nyíláshoz csatlakozik. A 202 bemeneti nyílástól a gázt a 204 bevágás sík felületére irányítjuk. A 204 bevágást elhagyva a gáz a 230 gáztérbe, majd a 226 szűrőegységhez jut.
Könnyen belátható, hogy a 230 gázteret elhagyó áramlás nem lesz egységes, változó sebességekkel halad át a gáztér kimeneti nyílásán, és lesznek olyan sebességi komponensei, amelyek az áramlási csatorna tengelyével nem párhuzamosak. Amint fentebb leírtuk, kívánatos, hogy mindkét körülményt kiküszöböljük, s így az áramlási csatornába lépő áramlásnak sebességi profilja egységes, tehát párhuzamos legyen a 232 áramlási csatorna tengelyével, amint ezt a 30.
ábra mutatja.
Ezt a 226 el.
áramlási csatornájának bemeneténél helyezzük el. Amidőn az áramlást a 226 az áramlási feltételek úgy változnak, hogy a 232 áramlási csatorna szélességében és magasságában egyaránt egységes és párhuzamos sebességi profil alakul ki. Abból a célból, hogy elfogadható határokon belül tartsuk az áramlási veszteségeket, a szűrőn át végbemenő nyomásesést 7-14 kPa-ra korlátozzuk. A szűrőegység előnyösen egy porózus, zsugorított fémszűrőből áll (amely például a Pali
Ultrafine Filtration Company cégtől szerezhető be).
A szűrők számát és típusát az áramlási körülmények szabják meg. így például egy 0-500 ml/s sebességű légáramlás esetében a 31. ábra adatai lehetővé teszik olyan szűrők kiválasztását, amelyek a kívánt, legfeljebb 7-14 kPa nyomásesést biztosítják. Az 1F-4F kihúzott vonalak durvább szűrőnyílású PSS Grade F jelű Pali szűrők sorozatára vonatkoznak. Az 1H, 2H, 3H és 4H szaggatott vonalak egy sorozat finomabb szűrőnyílású Pali szűrőre vonatkoznak, amelyek jele PSS Grade H.
ml/s kezdeti sebesség esetére a 31. ábra alapján az 1H szűrő biztosítja a kívánt 7-14 kPa nyomásesést. A 31. ábrának ezt az adatát kísérletileg igazoltuk.
A 31. ábrában közölt információ levegőre érvényes, mivel azonban a levegő javarészt nitrogénből áll, nitrogénre ugyanúgy érvényes. Ezeknek az adatoknak a beállítása más inért gázok esetén - például argonnál és héliumnál - is szükséges.
Egy 200 cella esetére - egy hordozó minta kezelésére, cm, a 232 áramlási csatorna
16, 51
0,31 cm; ennek eredménye olyan áramlási csatorna, amelynek keresztmetszeti területe
A cella teljes mérete 25,4 cm x
50,8 cm. A cellát 0,6 cm el mind a
202 bemeneti nyílásnál, mind a 210 kimeneti nyílásnál;
ezek egészen 500 ml/s sebességekig megfelelők. Nagyobb áramlási sebességektől függően nagyobb méretű szerelvények lehetnek szükségesek.
Ha argont alkalmazunk, akkor az elérhető maximális sebességet lamináris áramlás megtartásával meghatározhatjuk a
Reynolds-szám egyenletének V-re vonatkozó megoldásával. Argon esetében:
V = (16)
2000.(0,134 cm2 / 5)
0,16czn ennek alapján az eredmény 1,675 cm/s. E sebesség eléréséhez szükséges áramlási sebesség a (11) egyenlettel határozható meg:
Q = (1,675cm! 5)(5,24cm2) (17) azaz 8, 777 ml/s .
A műveleti (eljárási) kamrán belül végbemenő gázáramlás jól ismert folyadékdinamikai elvek alkalmazásával modellezhető, beleértve a Navier-Stokes egyenleteket, a kontinuitási és a határrétegre vonatkozó egyenleteket, kialakítható a gázáramlás modellje a cellán belül. A különböző paraméterek - így a gáz típusának és térfogati áramlási sebességének - bevitelével a Reynolds-szám kiszámítható.
Meghatározható továbbá a sebességi profil az áramlási csatorna bemeneti nyílásától számított, kiválasztott távolságokban.
így például, ha argont alkalmazunk 1000 ml/s áramlási sebességgel, akkor az átlagos áramlási sebesség 191 cm/s, és a Reynolds-szám értéke 233. A bemenet hosszúsága 30 cm. Az így kapott gázsebesség-profilokat a 37. ábra mutatja több értékre vonatkozóan.
(18) ahol x az axiális távolság és E az áramlás bemeneti hossza.
Ebben a példában a bemenet hossza megközelítőleg 30 mm. A 37.
ábrában bemutatott sebességi profilok szemléltetik a kapcsolatot a lokális sebesség és átlagsebesség aránya ( (U/Um) és az áramlási csatorna felületéről számított y távolság között.
A találmány szerinti eljárásnak és berendezésnek megfelelően az inért gázt a 200 cellába lényegében a fentebb leírt módon tápláljuk be. A gázt egy gázforrásból vesszük, és folyamatosan áramoltatjuk a lamináris áramlás tartományában a hordozó felülete fölé. Az áramlás bármilyen megfelelő, szelepes szabályzó és áramlásmérő segítségével szabályozható és monitorozható.
Nyilvánvaló, hogy ez a megvalósítási mód különböző változatokban tervezhető a kezelő berendezés és módszer megvalósítására ipari környezetben, különösen a kezelési módszer alkalmazásával kapcsolatban egy általánosan alkalmazott műveleti szerelvénykészlettel, amint ezt vázlatosan mutatja a 32. ábra.
Egy tipikus szerelvénykészlet magában foglal egy központilag elhelyezett 320 kamrát, amelyben a 321 hordozót a feldolgozó lépések között tartjuk. A 320 kamra körül vannak elhelyezve a különböző megmunkáló eszközök - amelyek jele 302,
304, 306 és 308 - elkülönített helyei. A 321 eszközt minden egyes körülzárt helyre az előre programozott feldolgozó lépésnek megfelelően vezetjük be.
Egy tisztítási eljárási egység célszerűen elhelyezhető akár a 312 betápláló egységben, akár a 310 kiürítő egységben vagy mindkettőben - és ezzel megvalósítható a kezelő berendezés és a lamináris áramlást alkalmazó módszer. Mielőtt
a 321 hordozót a 320 műveleti kamrába bevisszük, a tisztító kezelés a 312 beviteli egységben megtörténhet. Hasonlóképpen, a tisztító kezelés végrehajtható a 310 ürítő egységben a 320 műveleti kamrában végzett megmunkálás befejezése után.
A nyalábos egységekben a 320 műveleti kamra általában úgy van kialakítva, hogy kis nyomású vákuumban (némileg atmoszféra alatti nyomásoktól 0,13 Pa-ig terjedő nyomásokon) működjék. Kívánatos a gázáramlás minimálissá tétele a központi 320 műveleti kamra és a tisztító eljárás egysége között, mert ez az áramlás zavarhatná a potenciális szennyezéseket a kamra falain, a közöttük lévő felület körül, s így a szennyezések további forrását vezetnénk be.
Ennélfogva ipari körülmények között előnyös a tisztító eljárási egység ugyanazon a nyomáson, mint a
320 műveleti kamrában. Amint fentebb megjegyeztük, az itt leírt eljárás ilyen nyomáson
Belátható továbbá, hogy különböző alkalmazások során kívánatos lehet folyadékáramlási segédeszközök bevezetése a gázáramlás körülményeinek (a nyomásnak és az áramlási sebességnek) szabályozására kamrában, a lamináris áramlás megtartásával a hordozó felületén.
Általában a gáz áramlási sebességét a kamrán át, valamint a gáz sztatikus nyomását a kamrában betáplált gáz nyomása és áramlási sebessége, valamint a kamra kivezető nyílásánál fennálló nyomás szabja meg.
Nézetünk szerint például a cella 202 bemenetébe nyomás gáz (amint fentebb leírtuk) gázkompresszor alkalmazásával a bemeneti nyíláson át pótolható. Ez az utánpótlás lehetővé teszi, hogy a gáz a cellán át magasabb sztatikus nyomáson azonos relatív sebességgel, vagy azonos sztatikus nyomáson magasabb sebességgel haladjon a cellán keresztül, mintha utánpótlásáról nem gondoskodnánk. Hasonlóképpen - nézetünk szerint - a gázáramlás kimenete a 210 kimeneti nyíláson a gáz kimeneti nyílásához csatlakoztatott vákuumszivattyúval biztosítható. Ez akkor szükséges, ha a kamrát az atmoszférikusnál kisebb nyomás alatt kell tartanunk. A kimenet és bemenet szabályozása kombinálható.
2. Szabálytalan alakú felületek kezelése
A 2-4., valamint 27-29. ábrákban szemléltetett megvalósítási formák elsősorban sík vagy lapos hordozók például szilícium-lapkák - kezelésére irányulnak. Ennek megfelelően alkalmazásuk olyan hordozó felületekre korlátozott, amelyek egy műveleti kamrán belül rögzítettek, és úgy vannak kialakítva, hogy lehetővé teszik egy általában rögzített elhelyezésű sugárforrásból származó sugárzás megfelelő behatását.
Ezzel szemben az 5-26. ábrák a találmány szerinti olyan megvalósítási formákat szemléltetnek, amelyek lehetővé teszik felületi szennyezések eltávolítását szabálytalan alakú, belső és külső hordozó felületekkel rendelkező tárgyakról; vagy még pontosabban olyan felületekről, amelyek nem-koincidens (nemegybeeső) síkokban vannak. Ezek a síkok egy hordozó felületei között fennálló minden lehetséges viszonyt magukban foglalnak, azokat kivéve, amelyek azonos teret vagy síkot foglalnak el.
így például egymással párhuzamos, vagy egymással szöget bezáró felületek igy egy cső egymással szemben lévő falai vagy egy kocka alakú kamra szomszédos falai nem-koincidens síkokat foglalnak el.
Nyilvánvaló, hogy a 2-4. és
27-29. ábrákban bemutatott berendezések nem alkalmazhatók ilyen hordozó felületek kezelésére. Ezek a berendezések kizárólag sík hordozókra korlátozottak.
Ezzel ellentétben az
5-26.
ábrákban szemléltetett berendezésekkel hatásosan kezelhetők nemkoincidensen viszonyuló síkokat elfoglaló akár egymás után, akár egyidőben -, amint ezt alább részletesen kifejtjük.
Jóllehet ezekben az ábrákban nem szemléltetjük, egy fentebb leírt 27 gázelemző és/vagy részecske-kimutató fentebb leírt sugárforrás szelektív energia- és hullámhossz-beállításának megkönnyítésére.
Alkalmas részecske-detektorok beszerezhetők a Partiele
Systems, Inc. cégtől (Boulder, Colorado), vagy
Measuring a Tencor
Instruments cégtől (Mountainview, California).
Az 5. ábra vázlatosan szemléltet egy 80 berendezést, amellyel elnyújtott, zárt vezetékekről, például a 71 csövekről szennyezések távolíthatók el. A 14 sugárforrásból származó sugárzást az 50 sugárzásvezető csatornán át vezetjük, amely optikai hullámvezető: például optikai rostok kötege, vagy fényvezető cső; míg egy, a hordozó kezelendő felületével szemben inért gázt vezetünk a 16 gázforrástól az 51 gázvezetéken át a kezelendő felületre. Az 50 sugárzásvezető csatorna és az 51 gázvezeték az 53 kábelfejnél - vagy kábelfej előtt - találkoznak, ahol az 52 egyetlen kábellé egyesíthetők. Az 53 kábelfej - az 52 kábel végéhez csatlakoztatva - magába foglaja az 54 a sugárzási csatornákat (amelyek - egy vagy több - optikai rostok lehetnek), valamint az 55 gázvezetékeket. Az 53 kábelfej különböző kialakítási formáit keresztmetszetben szemléltetik a 6-11. ábrák.
Az 53 kábelfej végén az 54 sugárvezető csatornák és 55 gázvezetékek geometriai formája és kialakítása az adott alkalmazáshoz (azaz nyújtott, zárt vezetékekre vagy kiterjedt, sík felületekre) szükséges sugárzási erősség és megoszlás, és/vagy gázturbulencia alapján válaszhatók meg. így például a 6. és 7. ábrák olyan kialakítási formákat szemléltetnek, amelyeket a fokozott besugárzási hatás és a (gázturbulencia) szab meg. Továbbá a 6-9.
gázörvénylés ábrák olyan geometriai alakokat szemléltetnek, amelyek a gáz és/vagy sugárzás egyenlőtlen mennyiségét szállítják, miközben ismételten áthaladnak a gáznak és a sugárzásnak
10. és
11. ábrákban szemléltetett egyenlő eloszlásával, ha ezek a felületre irányulnak.
Másrészt a ábrák a gáz és sugárzás viszonylag egyenletes eloszlását mutatják, ha olyan felületekre alkalmazzuk, amelyek általában az kábelfej tengelyével párhuzamosak, amint ezt alább pontosan kifejtjük.
Jóllehet, az kábelfej alkalmazásával a gáz és a sugárzás szabályozása fokozható, bizonyos alkalmazások esetében ez az elem egészében kiküszöbölhető, s így a gáz és a sugárzás az 51 gázvezeték végződéséről, illetve
az 50 sugárzásvezető csatorna végéről közvetlenül és egyszerűen kiléphetnek.
Azon túlmenően, hogy több 54 sugárzásvezető csatorna és 55 gázvezeték működését megkönnyíti, az 53 kábelfej lehetőséget nyújt a sugárzás és a gáz visszairányítására a hordozó 70 kezelendő felületére. Ilyen visszairányítás szükséges akkor, ha a 80 berendezést szűk járatok - például a 71 csövek - belsejének a tisztítására használjuk, amint ezt a
12. és 13. ábrák mutatják, s ahol az 53 kábelfej tengelyének általában párhuzamosnak kell lennie a 70 kezelendő felülettel.
Amint a 15. ábra mutatja, az 54 sugárzásvezető csatorna és az 55 gázvezeték az 53 kábelfej középvonalától kifelé elhajlanak, s igy mind a sugárzást, mind a gázáramlást a vezetéknek tisztítandó, belső falai felé irányítják. Az 53 kábelfej középvonalához viszonyított hajlásszöge néhány foktól több, mint 90 fokig terjedhet, ahogyan ezt a 15. és 16. ábrák mutatják. Az 53 kábelfej kialakítási formája az alkalmazásra vonatkozólag specifikus, és a szennyezés eltávolítása céljából alkalmazott gázáramlási sebesség és fotonfelszabadulás követelményeivel kapcsolatos. Pontosabban, az 53 kábelfej a sugárzást az adott szennyezésnek és hordozónak megfelelő sűrűséggel és beesési szöggel irányítja, miközben fenntartja az inért gáz folytonos áramlását a hordozónak besugározandó részén.
Működtetés során a 80 berendezés, közelebbről az 52 kábel és 53 kábelfej keresztezhetnek egy hosszúkás, zárt 71 vezetéket akár előre haladó, akár fordított irányban, amint ezt a 12., illetve 13. ábrák mutatják. Ha ez előremutató irányban történik, amint ezt a 60 nyíl a 12. ábrán mutatja, akkor az 53 kábelfejnek a 15. ábrában szemléltetett kialakítása lehet. Az 54 sugárzásvezető csatorna és az 55 gázvezeték az 53 kábelfej belső és külső járataiban helyezhető el.
Ezen a módon a 70 hordozó felület besugárzása - amely az sugárzásvezető csatornán szállított energiából származik az gázvezeték viszonyítva az eljárás irányban (műveleti irányban;
downstream ) fog bekövetkezni ;
és bármely elmozdított szennyezés folytonosan a kürített gáz által az kábelfej előtt halad, amint a kábelfej előre mozog.
Másrészt az 53 kábelfej amint ezt a
13.
ábrán a 61 nyíl jelzi megfordított irányban vagy hátrafelé is elmozdulhat. Ha az 53' kábelfej visszafelé mozdul el, akkor kialakítása a 16. ábra szerinti lehet. Az 54 sugárzásvezető csatorna és az 55 gázveték az 53' kábelfej külső és belső járataiban helyezhetők el. Az 55 gázvezetékből ürülő (távozó) gáz az 52 kábel mentén visszafelé áramlik a kábel és a 71 cső közötti gyűrű alakú térben. Ilyen módon a 70 hordozó felületnek az 54 sugárzásvezető csatornán át szállított energia által besugározandó részét a gáz elfedi, és a gáz bármely elmozdult szennyezést folyamatosan visz az 53' kábelfej mozgásának az irányában, amint a kábelfej a cső hosszában visszafelé mozog. Abból a célból, hogy a szennyezéseket tartalmazó gáznak a cső már kezelt részébe való átmenetét megakadályozzuk, a csőnek az előzőleg kezelt részhez közelebbi végére kupakot helyezhetünk. Eljárhatunk úgy is, hogy amint ezt a 16. ábra szemlélteti egy 53a' kupakot szerelünk az 53' kábelfej végére. Ennek a kupaknak a külső átmérője valamivel kisebb, mint a 71 cső belső átmérője úgy, hogy a kupak és a cső között a gyűrű alakú áramlás területe jóval kisebb, mint a 71 cső és 52 kábel vagy 53' kábelfej közötti gyűrűs áramlás területe. Ennélfogva a gázáramlás az 53a' kupak felől az 52 kábel felé irányul.
Mind az előrehaladás, mind a visszafelé mozgás kialakulása során az 55 gázvezetékből távozó inért gáz állandó áramlási sebessége elegendő a szennyezések elmozdítására a kezelés területéről. Ez a gázáramlás arra is felhasználható, hogy az 53 kábelfejet hosszúkás, zárt, tisztítandó járatokon belül középpontba helyezzük. Amint a 14-16. ábrák szemléltetik, az 55 gázvezeték kör alakú gyűrű formáját veheti fel, amely az 52 kábel középvonalától kifelé irányul (elhajlik). Ha elegendő gáznyomást alkalmazunk, akkor az 55 gázvezetékből jövő, egyenletes, kifelé elhajló gáz (kifelé irányuló gáz) az 53 kábelfejet egy hosszanti irányban megnyúlt, zárt vezeték középvonalába helyezheti.
Egy más megoldás szerint - amint ezt a 17. és 17a. ábrák szemléltetik - egy flexibilis, porózus, stabilis és részecskéket nem hullató anyagból álló 56 tartószerkezet helyezhető az 53 kábelfej köré központtartás céljára. Hogy a tisztított felületek szennyezését elkerüljük, az 56 tartószerkezetet sohasem szabad kezelt felületekkel érintkezésbe hozni, akár előremutató irányban (60 nyíl), akár hátrafelé (61 nyíl) mozdul el az 53 kábelfej. így az 56 tartószerkezetnek a sugárzási kezelés előtt kell a hordozó felületére jutnia. Ennek az alkalmazásnak a során a ·· ·*··· szerkezetnek megfelelően porózusnak kell lennie, hogy lehetővé tegye a gáz és az elmozdított szennyezések áramlását, amint az 53 kábelfej a zárt vezetéket keresztezi. A 17. ábrában bemutatott megvalósítás szerint előrehaladó elmozdulás során az 55 gázvezetékek és 54 sugárzásvezető csatornák (ezek nincsenek feltüntetve) inkább az 53 kábelfej oldalán lépnek ki, mint a homlokzatáról - amint ezt a 14. és 15. ábrák szemléltetik - és így lehetővé válik az 56 tartószerkezet beszerelése a gáz és szennyezés áramlásától számítva az eljárás irányában.
Ha egy hosszanti irányban elnyúlt, zárt vezeték belsejét megfelelően visszaverő anyagból készítjük - például lágyított 316 rozsdamentes acélból -, akkor egy nagy energiájú lámpa vagy 50 sugárzásvezető csatorna - amelynek a végére 57 optikai diffuzor van felszerelve - egyszerűen kibocsáthatja a 11 sugárzást a vezeték bemenetéhez, és lehetővé válik, hogy a 11 sugárzás visszaverődés útján a 70' belső téren át haladjon, amint ez a 18. ábrában látható. A 71' hosszúkás vezetéknek a 70' belseje megfelelő tükrözéssel lehetővé teszi, hogy a 11 sugárzás a sugárforrás mozgatása nélkül a csatorna belsején át haladjon. A 18 inért gázáramlás - amely bármely ismert módon a 71' vezeték bemenetéhez vezethető - biztosítja, hogy a 70' hordozó felületről felszabaduló részecskék az eljárási irányban mozogjanak. Ezen túlmenően az 58 visszaverő felület szintén a 316 rozsdamentes acélból szerkeszthető, és a 71' vezeték bejáratának a kerületére rögzíthető a sugárzás és gáz visszaáramlásának a megelőzésére.
« V «· • * «· w^·· * · ·· elmozdított szennyezések eltávolítására inért közegként inkább egy folyadék, mint gáz használható. Egy ilyen módosítás különösen lehet plakkoknak az az alkalmazott sugárzás falairól.
olyan
Ilyen alkalmazás során es amely a felületi szennyezések felszabadítására felületről, de nem ér szerkezeti összetételének a károsítására vagy megsértésére.
Hasonlóan a hosszan elnyúló, zárt vezetékekhez, a 80 berendezés és még különösebben az 52 és 53 kábelfej felhasználható részek például eljárási (műveleti) kamrák tisztítására. Ilyen esetekben az 53 kábelfej kihajlás nélkül alakítható ki úgy, hogy a sugárzás és az inért gáz a kábeltengely hosszában a kábel végén egyenes irányban lépnek ki. Amidőn az egység ilyen felületeket tisztít, akkor vezérléséhez kézi vagy robotos szabályzást has ználhatunk.
A 19. ábrán például látható, hogy a 15 kamra magában a 25 gázkivezetőt tartalmazza. A kamrán belül a 81 robotkar amely a 83 fixponthoz csatlakozik - lehetővé teszi az 53 kábelfej mozgását a kamra belső falai mentén, amely a 70 hordozó kezelendő felületével azonos. A kar teljes 360 fokos fordulatot végezhet, és a 83 fixpont a 62 nyíllal jelzett irányban fel és le mozoghat; így lehetőséget ad a kamra belsejének eléréséhez. Amint a sugárzás és a gáz az 54, illetve 55 vezetékeken át a 70 hordozó kezelendő felületéhez jut, a szennyezés a felületről elmozdul, és a gravitáció, valamint a gázáramlás hatása a 25 kivezető nyílás felé ragadj a.
Egy megoldás szerint - ezt mutatja a 20. ábra - egy tisztító kamra elrendezése látható, ahol a 25 gázkivezetőt a kamra tetején helyezzük el. Ugyanúgy, mint a 19. ábrán, a 83 fixponthoz csatlakoztatott 81 robotkar lehetővé teszi az 53 kábelfej mozgását a kamra belső falai mentén. Ebben az esetben azonban a felszabadult szennyezésnek a 25 gázkivezetőhöz való eljutatása nem bízható a gravitációra. Amint az 55' nyíl jelzi, ere a célra egy másodlagos (szekunder) gázáramlást alkalmazunk,amely állandó turbulenciát tart fenn a 15 kamra alján. Ez a másodlagos áramlás állandó mozgásban tartja a gázt a 25 kivezető nyílás irányában, s igy a kamra teljes mélységét bővíti. Ennek megfelelően, ahogyan a 70 hordozó felület az aljától felfelé a tetejéig megtisztul, a szennyezést az 55' másodlagos áramlás által előidézett gázáram elszállítja, és a 25 kivezető nyíláson át kihajtja. Előre látható, hogy egy vagy több másodlagos gázforrás csatlakoztatható a 15 kamrához,
amelyek alkalmazkodnak a kamra különböző geometriai
kialakításához, valamint a gázkivezetés helyeihez (azaz oldalt
vannak felszerelve).
A belső részeken kívül az 52 kábel és 53 kábelfej
felhasználhatók szennyezés eltávolítására szabálytalan alakú tárgyak külső felületeiről. így például a 21. ábrán a 15' kamra a 23 gázbevezetőkkel és 25 gázkive zetőkkel van felszerelve, amelyek lehetővé teszik, hogy a 18 gázáramlás
főrésze a kamrán át haladjon. A kamrán belül a 82 fixponthoz erősített 81 robotkar lehetővé teszi az 53 kábelfej mozgását a 72 tárgy körül, amely magában foglalja a hordozó 70 kezelendő felületét. A 72 tárgy 70 teljes felületének hozzáférhetőségét segíti elő a 84 forgó korong. Az 53 kábelfejen belül az 54 és 55 vezetékek szállítják a sugárzást, és megfelelő mértékű gázáramlást a specifikus kezelendő területre, aminek útján a 70 hordozó felületről a szennyezések felszabadulnak. Mihelyt a szennyezés a kezelt területről felszabadul, belép a gázáramlás 18 főrészzébe, és a 25 gázkivezetőn át a 15' kamrába távozik. Amint fentebb említettük, ez a kilépő gáz egy gázelemző és/vagy részecske-kimutató alkalmazásával monitorozható; így megkönnyíti a 14 sugárforrás (ezt az ábra nem mutatja) energiájának és hullámhosszának szelektív szabályzását.
A 21. ábrában bemutatott elvek a 22. ábrára vonatkozón is érvényesek, ahol a 73 tárgy egy 70 hordozó sokkal síkabb kezelendő felületét foglalja magában, amilyen csak egy festményen található.
Előre felételezhető, hogy egy szabálytalan alakú tárgy külseje sikeresen kezelhető az alábbi eljárással kamra alkalmazása nélkül, csupán az 51 vezetéken betáplált gáz segítségével. Egy ilyen berendezés kézben tartott eszköz formájában lehet, ahol a megfelelő szennyezésmentesítést szemmel, és nem gázelemző és/vagy részecske-detektor segítségével ellenőrizzük.
- 63 • · · ·
Egyes szabálytalan alakú felületeken végzett alkalmazások során előnyös lehet a 80 berendezés megváltoztatása úgy, hogy a gázt a sugárzást átvivő eszköztől elkülönítjük. Ha például szennyezéseket távolítunk el egy eljárási kamra belsejéből, akkor egy vagy több sugárforrás, például ibolyántúli fényű lámpa helyezhető el a kamrán belül a 85 tartó segítségével, amint ezt a 23. ábra szemlélteti. Amint az ibolyántúli lámpa besugározza a kamra 70 belsejét (a hordozó kezelendő felületét), egy vagy több 23 bevezetőből gázt vezethetünk be, amely az elmozduló szennyezést a 15' kamrából a 25 kivezető nyíláson át kihajtja. Amint fentebb közöltük, a 18 gázáramlás a 22 szelepek útján szabályozható. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy a sugárzást az 50 vezetéken és a 81 robotkaron át vezetjük a 15' kamra belsejébe, amint ezt a 24. ábra mutatja.
Végül - amint ezt a 25. és 26. ábrák szemléltetik - a sugárzást az 59 nagy energiájú lámpák csoportjával is gerjeszthetjük, amelyek lényegében elárasztják a 74 tárgyon a 70 hordozó kezelendő felületét megfelelő erősségű sugárzással, s így a szennyezést elmozdítják. A 74 tárgy - amely fémmel borított hordozó lehet - az 59 lámpák hatása alatt áll; a 18 inért gáz a 85 Quonset-en belül a 86 ventillátor által meggyorsítva áramlik a 70 hordozó felület fölé. Ha geometriailag árnyékolt területek elkerülhetik a 86 ventillátor által kialakított gázturbulenciát vagy az 59 lámpacsoport által gerjesztett sugárzást, akkor egy vagy több 80 berendezés (az ábra ezeket nem mutatja) alkalmazható e területek hozzáférhetősége céljából.
3. A gravitációs erőkkel kiegészített kezelés
A találmány szerinti berendezés és módszer egy másik kiviteli alakjában figyelembe vesszük, hogy bizonyos előnyök nyerhetők olyan szerkezet kialakításával, amely lehetővé teszi kezelés alatt a hordozó megtartását fordított helyzetben. Általában, ha egy szennyezés a hordozó felületéről elmozdul, az inért gázáramlás elszállítja a szennyezést, és ha elkerüljük az olyan gázáramlási körülményeket, amelyek a hordozó felületre merőleges sebességi komponenst juttatnak a szennyezésnek, akkor csökkenthető annak a lehetősége, hogy a szennyezés a hordozóra visszaülepedik. Ha azonban a hordozót úgy helyezzük el, hogy a kezelendő felülete legfelül van, akkor a gravitáció által az elmozduló szennyezésre kifejtett erő a hordozó felülete irányában mutat, és elősegíti a visszaülepedést. Ezért általában előnyös a hordozót úgy felszerelni, hogy a felszabaduló (elmozduló) szennyezés inkább esik a hordozótól távolodó irányban, mint a hordozó felé. Belátható azonban, hogy a hordozónak megfordított helyzetben történő felszerelése nemkívánt lehet, ha a gyártás vagy eljárás más tényezőit figyelembe vesszük.
A 33. ábrára visszatérve: általában belátható, hogy egy 301 hordozó gyakran foglalhat magába számos 305 üreget vagy hézagot, amelyben a 303 szennyezések fogva maradhatnak. Ezek a hordozók különösen alkalmasak arra, hogy megfordított
helyzetben szereljük fel azokat, s így a nehézségi erő
hatására a visszaülepedés elkerülhető. A fentebb részletesen
leírtakkal azonos módon a 313 sugárforrásból származó 309
besugárzás mentén a 307 inért gázáramlást irányítjuk a
• · · kezelendő felületre. A sugárzás a 311 kvarcablakon halad keresztül. Természetesen bizonyos eszközöket kell biztosítanunk, hogy a hordozót megfordított helyzetben tartsuk; erre alkalmas például a 27. ábrában szemléltetett 216 vákuumcsatorna.
Nyilvánvaló, hogy amint egy 305 üreg oldalaránya (mélységének szélességéhez viszonyított aránya) növekedik, az inért gázáramlás kisebb hányada hatol át az üreg szintjére a szennyezések eltávolításának elősegítésére. Ennek alapján fontolóra vehető egy másodlagos inért 315 gázáramlás a 307 elsődleges (primer) inért gázáramláson kívül a 301 eszköz kezelése során, ha ezt a 34. és 35. ábrákban bemutatott módon megfordított helyzetben szereljük fel. A 315 szekunder inért gázáramlás a 301 hordozó síkjára lényegében merőlegesen vezethető be, s így a hozzáadódó folyadékáramlás fokozza a besugárzás hatását és a 307 primer gázáramlás hatását a 303 szennyezések elmozdítására a 305 üregekből és hézagokból. Az áramlás nem érhet el olyan áramlási sebességet, amely lerontja a 307 primer áramlást olyan mértékig, hogy nem-lamináris (azaz turbulens) áramlási körülményeket idéz elő. Amint a 41. ábra mutatja, feltehető, hogy a 315 szekunder áramlás kiváltja a 325 áramlási irányt a 305 üregen át, s ez az áramlás az üreg falait általában követi. Jóllehet ez felfogható úgy, hogy recirkulációval jár, és az áramlás a teljes hordozó síkjára merőleges sebességi komponenst tartalmaz, ha ezt helyileg szemléljük, akkor valójában az üreg falaira és aljára merőleges komponens viszonylag csekély. Ennek következtében az áramlásnak a szennyezések eltávolítását és nem visszaülepedését kell elősegítenie.
A 315 másodlagos (szekunder) áramlást bármely szögben bevezethetjük, amelyet meghatározás alapján optimálisnak találunk a 303 szennyezések elmozdításának legkedvezőbb elősegítésére. Hasonlóképpen - amint fentebb leírtuk - előnyös lehet a 309 beeső sugárzás irányítása a hordozó síkjához viszonyított olyan szögben, hogy a sugárzás az üregnek a falait a merőlegeshez lehető legközelebbi szögben érje, s így fokozza a szennyezéseknek az eltávolítását az üreg falairól. A beesési szöget természetesen az üreg oldalaránya szabja meg.

Claims (20)

Szabadalmi igénypontok
1. Eljárás felületi szennyezések eltávolítására egy hordozó kezelendő felületéről - a kezelendő felület kristályszerkezetének megóvása mellett amely az alábbi lépésekből áll:
a kezelendő felületen át lamináris gázáramlást vezetünk, amely gázáramlás a kezelendő felülettel szemben inmert; és a kezelendő felületet nagy energiájú besugárzással besugározzuk, amely besugárzás energiasűrűsége és időtartama elegendő felületi szennyezések felszabadítására a kezelendő felületről, azonban nem elegendő a kezelendő felület kristályszerkezetének a módosításához.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris gázáramlás olyan gázáramlásból ered (gázáramlást olyan gázáramlásból eredeztetjük), amelyet a kezelendő felülethez viszonyítva az eljárási iránnyal ellenkező irányban (upstream) elhelyezett szűrőn nyomunk át.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris gázáramlás olyan gázáramlásból ered, amelyet a szűrőhöz viszonyítva az eljárási iránnyal ellenkező irányban elhelyezett keverőkamrába vezetünk.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris áramlás bevezetésének lépése előtt a kezelendő felületet egy áramlási csatorna felületével egyenlő szintbe hozzuk, amely csatornát úgy alakítunk ki, hogy a lamináris áramlást biztosítsa.
5 . A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hordozó felületét az áramlási csatorna felületén
vákuummal megtartjuk.
6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris áramlás bevezetése előtt a kezelendő
felületet az áramlási csatornában olyan módon helyezzük el, hogy a kezelendő felület a gravitációs erőkhöz viszonyítva megfordított helyzetben van.
7 . A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve,
hogy a kezelendő felületre a lamináris áramláshoz viszonyítva valamilyen szögben egy szekunder (másodlagos) inért gázáramlást vezetünk be.
8 . Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris áramlás olyan gázáramlásból származik, amelyet a kezelendő felülethez viszonyítva az eljárási iránnyal ellenkező irányban elhelyezett kompresszor hatásával
egészítünk ki.
9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris áramlás olyan gázáramlásból ered, amelyet a kezelendő felülethez viszonyítva az eljárási iránnyal ellenkező irányban elhelyezett szivattyú hatásával egészítünk ki.
10. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lamináris áramlást a kezelendő felülethez viszonyítva eljárási irányben elhelyezett szivattyú segítségével a kivezető nyílás irányában vezetjük.
11. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy lamináris gázáramként lamináris argongázáramlást alkalmazunk.
12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, áramlás sebességi lényegében párhuzamos.
13. Berendezés felületi szennyezések eltávolítására egy hordozó kezelendő felületéről kezelendő felület kristályszerkezetének megóvása mellett azzal jellemezve, hogy felülettel szemben inért gáz tartályából ;
egy házból, amely a hordozó felületét alátámasztja, és az inért gáz lamináris áramlását a tartályból a kezelendő felület fölé vezeti; és egy amely a felületnek nagy energiájú besugárzással végzett besugárzására alkalmas olyan energiasűrűséggel és elegendő a felületi szennyezések felszabadítására a kezelendő de nem elegendő a kristályszerkezetének módosításához.
14. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház egy áramlási csatornát foglal magában, felület befogadására bemélyedést tartalmaz.
15. A 13.
igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlási csatorna szűrőegységet helyezünk el olyan sebességi profil
ΊΟ kialakítására a lamináris áramláson belül, amely sebességi profil lényegében egységes, és lényegében a kezelendő felülettel párhuzamos.
16. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház egy keverőkamrát tartalmaz a tartályból származó gázból eredő gázáramlás kezelésére, amely keverőkamra a szűrőegységhez viszonyítva az eljárási iránnyal ellenkező irányban van elhelyezve.
17 .
igénypont szerinti berendezés, azzal j ellemezve, hogy a ház eszközöket foglal magában egy másodlagos, inért való vezetésére, amely inért másodlagos gázáramlás a kezelendő felülethez viszonyítva szögben irányul a kezelendő felületre.
17. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház vákuumrendszert tartalmaz a kezelendő felületnek a bemélyedésben való megtartására.
18. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a ház egy bemélyedést tartalmaz a kezelendő felület megtartására a gravitációs megfordított helyzetben.
19.
20.
Berendezés felületi szennyezések eltávolítására egy hordozónak a kezelendő felületéről kristályszerkezetének megóvása mellett a kezelendő felület azzal jellemezve, hogy egy tartályból, amelyben a kezelendő felülettel szemben inért gáz van;
egy házból, amely alátámasztja a kezelendő felületet a gravitációs erőkhöz viszonyítva fordított helyzetben, és amely ház az inért gázáramlást a tartályból vezeti; és felület besugárzására nagy energiáj ú sugárzással, olyan energiasűrűséggel és időtartammal, amely elegendő a felületi szennyezések felszabadítására a kezelendő felületről, de megváltoztatásához.
HU9502907A 1993-04-12 1994-04-11 Process for removing surface contaminants by irradiation and a device for implementing said process HUT73857A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4516593A 1993-04-12 1993-04-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU9502907D0 HU9502907D0 (en) 1995-12-28
HUT73857A true HUT73857A (en) 1996-10-28

Family

ID=21936355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9502907A HUT73857A (en) 1993-04-12 1994-04-11 Process for removing surface contaminants by irradiation and a device for implementing said process

Country Status (17)

Country Link
EP (1) EP0693978B1 (hu)
JP (1) JP2820534B2 (hu)
CN (1) CN1066644C (hu)
AT (1) ATE186859T1 (hu)
AU (1) AU684772B2 (hu)
BR (1) BR9405973A (hu)
CA (1) CA2160255A1 (hu)
CZ (1) CZ267195A3 (hu)
DE (1) DE69421806D1 (hu)
FI (1) FI954837A0 (hu)
HU (1) HUT73857A (hu)
LV (1) LV11288B (hu)
NO (1) NO954027L (hu)
RU (1) RU2136467C1 (hu)
SG (1) SG41949A1 (hu)
TW (1) TW252211B (hu)
WO (1) WO1994023854A1 (hu)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5643472A (en) * 1988-07-08 1997-07-01 Cauldron Limited Partnership Selective removal of material by irradiation
IL115933A0 (en) 1995-11-09 1996-01-31 Oramir Semiconductor Ltd Process and apparatus for oblique beam revolution for the effective laser stripping of sidewalls
IL115931A0 (en) 1995-11-09 1996-01-31 Oramir Semiconductor Ltd Laser stripping improvement by modified gas composition
IL115934A0 (en) * 1995-11-09 1996-01-31 Oramir Semiconductor Ltd Laser processing chamber with cassette cell
KR100636451B1 (ko) * 1997-06-10 2006-10-18 가부시키가이샤 니콘 광학 장치 및 그 세정 방법과 투영 노광 장치 및 그 제조방법
US6325078B2 (en) 1998-01-07 2001-12-04 Qc Solutions, Inc., Apparatus and method for rapid photo-thermal surface treatment
TW563002B (en) * 1999-11-05 2003-11-21 Asml Netherlands Bv Lithographic projection apparatus, method of manufacturing a device using a lithographic projection apparatus, and device manufactured by the method
DE10206687B4 (de) * 2002-02-18 2004-02-19 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren zur lichtinduzierten chemischen Behandlung eines Werkstücks
CN102557313A (zh) 2004-04-15 2012-07-11 特洛伊人技术公司 水处理设备以及在流体处理系统中使用的处理筒
US7648581B2 (en) 2004-11-16 2010-01-19 Tokyo Electron Limited Substrate cleaning method, substrate cleaning apparatus, substrate processing system, substrate cleaning program and storage medium
JP4610308B2 (ja) * 2004-11-16 2011-01-12 東京エレクトロン株式会社 基板洗浄方法、基板洗浄装置、基板処理システム、基板洗浄プログラム及び記憶媒体
NO328089B1 (no) * 2007-09-03 2009-11-30 Weltec As Dekkgasstromningsstyrer for et sveiseapparat
GB2452941B (en) 2007-09-19 2012-04-11 Wolfson Microelectronics Plc Mems device and process
DE102007051459A1 (de) * 2007-10-27 2009-05-14 Asml Netherlands B.V. Reinigung eines optischen Systems mittels Strahlungsenergie
ES2337860B8 (es) * 2007-12-19 2011-07-28 Airbus Operations, S.L. Procedimiento para la preparacion y limpieza de utiles de fabricacionde piezas de material compuesto, y dispositivo correspondiente.
CN101580222B (zh) * 2008-05-15 2011-11-16 原相科技股份有限公司 微机电元件与制作方法
JP2011527637A (ja) * 2008-07-09 2011-11-04 エフ・イ−・アイ・カンパニー レーザ機械加工のための方法および装置
RU2445175C1 (ru) * 2010-06-28 2012-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр лазерных технологий" (ООО "ЦЛТ") Способ поверхностной лазерной обработки и устройство для его осуществления
DE102011079451A1 (de) 2011-07-20 2012-08-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische Anordnung und Verfahren zur Verringerung von oxidischen Verunreinigungen
JP5453487B2 (ja) * 2012-05-24 2014-03-26 ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト 超音波洗浄方法および超音波洗浄装置
HU229953B1 (hu) * 2012-07-05 2015-03-02 Sld Enhanced Recovery, Inc Eljárás és berendezés elsősorban kitermelőcsövek alkáliföldfém-só lerakódásainak eltávolítására
RU2552296C2 (ru) * 2012-12-11 2015-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские нанотехнологии" Способ исследования нано- и микрообъектов методом зондовой микроскопии
DE102015011229B4 (de) * 2015-08-27 2020-07-23 Süss Microtec Photomask Equipment Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Aufbringen eines mit UV-Strahlung beaufschlagten flüssigen Mediums auf ein Substrat
CN106994453A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 台湾神户电池股份有限公司 电池极板板头清洁方法
CN107203094B (zh) * 2017-07-03 2020-07-24 京东方科技集团股份有限公司 掩膜版清理装置及方法
KR101987957B1 (ko) * 2017-09-05 2019-06-12 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN108145595B (zh) * 2017-12-22 2020-07-07 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 一种抛光液供给装置及系统
KR102573280B1 (ko) * 2018-03-21 2023-09-01 삼성전자주식회사 기판 세정 방법, 기판 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102433558B1 (ko) 2019-07-11 2022-08-19 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN111943526A (zh) * 2020-07-06 2020-11-17 南方科技大学 抛光方法及应用、抛光装置、石英玻璃
CN112246782B (zh) * 2020-08-19 2022-04-12 厦门理工学院 一种激光清洗头
KR102504805B1 (ko) * 2021-03-15 2023-02-28 주식회사 지티아이코리아 웨이퍼 막질 제거 장치
EP4309809A1 (de) * 2022-07-19 2024-01-24 Müller, Axel Reinigungsverfahren mittels gasspülung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297172A (en) * 1980-01-23 1981-10-27 Kansas State University Research Foundation Low energy process of producing gasoline-ethanol mixtures
JPS57102229A (en) * 1980-12-17 1982-06-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Substrate processing method
US4756765A (en) * 1982-01-26 1988-07-12 Avco Research Laboratory, Inc. Laser removal of poor thermally-conductive materials
JPS60129136A (ja) * 1983-12-15 1985-07-10 Toshiba Corp 紫外線照射装置
JPS61119028A (ja) * 1984-11-15 1986-06-06 Nec Corp 光化学気相成長装置
US4829552A (en) * 1985-12-06 1989-05-09 Rossi Remo J Anti-scatter grid system
US5024968A (en) * 1988-07-08 1991-06-18 Engelsberg Audrey C Removal of surface contaminants by irradiation from a high-energy source
JPH0513346A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JPH05179447A (ja) * 1991-12-26 1993-07-20 Nissin High Voltage Co Ltd イオン注入装置
US5228206A (en) * 1992-01-15 1993-07-20 Submicron Systems, Inc. Cluster tool dry cleaning system

Also Published As

Publication number Publication date
NO954027L (no) 1995-12-11
TW252211B (hu) 1995-07-21
RU2136467C1 (ru) 1999-09-10
SG41949A1 (en) 1997-08-15
FI954837A (fi) 1995-10-11
NO954027D0 (no) 1995-10-10
BR9405973A (pt) 1995-12-12
EP0693978A1 (en) 1996-01-31
ATE186859T1 (de) 1999-12-15
CZ267195A3 (en) 1996-04-17
DE69421806D1 (de) 1999-12-30
LV11288A (lv) 1996-06-20
CN1125917A (zh) 1996-07-03
JP2820534B2 (ja) 1998-11-05
LV11288B (en) 1996-12-20
JPH08509652A (ja) 1996-10-15
AU6629794A (en) 1994-11-08
EP0693978B1 (en) 1999-11-24
CA2160255A1 (en) 1994-10-27
FI954837A0 (fi) 1995-10-11
HU9502907D0 (en) 1995-12-28
CN1066644C (zh) 2001-06-06
WO1994023854A1 (en) 1994-10-27
AU684772B2 (en) 1998-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HUT73857A (en) Process for removing surface contaminants by irradiation and a device for implementing said process
US5821175A (en) Removal of surface contaminants by irradiation using various methods to achieve desired inert gas flow over treated surface
US5531857A (en) Removal of surface contaminants by irradiation from a high energy source
US5024968A (en) Removal of surface contaminants by irradiation from a high-energy source
US5099557A (en) Removal of surface contaminants by irradiation from a high-energy source
RU2141879C1 (ru) Выборочное удаление материала облучением
US5814156A (en) Photoreactive surface cleaning
KR100348701B1 (ko) 건식 표면 클리닝 장치
KR100221421B1 (ko) 조사에 의한 표면 오염물 제거장치
TW201843762A (zh) 次奈米級光基基板清潔機構
US20200152430A1 (en) Device and method for plasma treatment of electronic materials
KR20210115058A (ko) 챔버 부품들을 제조하기 위한 방법
Engelsberg Particle Removal from Semiconductor Surfaces Using a Photon-Assisted, Gas-Phase Cleaning Process
JP2021535583A (ja) 電子材料のプラズマ処理のための装置および方法

Legal Events

Date Code Title Description
DFC4 Cancellation of temporary protection due to refusal