JP2755643B2 - How to clean particles from the surface - Google Patents
How to clean particles from the surfaceInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
- B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
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- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、数ミクロンのオーダの微粒子状物質を除去
することにより表面を掃除する無接触方法に関する。The present invention relates to a contactless method for cleaning surfaces by removing particulate matter on the order of a few microns.
従来の技術 半導体基板を種々のリソグラフィック工程にかける半
導体集積回路を製作する際に、最終製品における欠陥を
最少にするために、基板表面を可能な限り清浄に保持す
ることが必要であり、かつまた掃除法が如何なる形式に
せよ基板表面に損傷を及ぼさないことが必要である。2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor integrated circuit in which a semiconductor substrate is subjected to various lithographic processes, it is necessary to keep the substrate surface as clean as possible in order to minimize defects in a final product, and It is also necessary that the cleaning method does not damage the substrate surface in any form.
本発明は、半導体基板表面の掃除と関連して記載する
が、本発明は表面から微粒子を除去することが必要であ
るあらゆる場合に使用することができるものと理解され
るべきである。Although the invention is described in connection with cleaning a semiconductor substrate surface, it should be understood that the invention can be used wherever it is necessary to remove particulates from the surface.
発明が解決しようとする課題 従って、本発明の第１の課題は、表面から極めて小さ
な粒子状物質を除去する無接触法を提供することであっ
た。Accordingly, a first object of the present invention was to provide a non-contact method for removing extremely small particulate matter from a surface.
課題を解決するための手段 前記課題を解決する本発明方法は、掃除すべき表面と
掃除装置との間に高速の薄いガス膜を形成することより
成る。ガス膜（ガスベアリングとも称される）は、掃除
装置を支持する、従って掃除装置自体が掃除すべき表面
に絶対に接触しないように、掃除装置と表面との間に自
己制御ギャップを形成する。該掃除装置は、ガスを表面
に配向するための複数の孔と、真空のための開口とを有
する。有利には、これらの孔は１つの円内に配置されて
おりかつ真空に対する開口はその中心部に位置する。ガ
ス膜の厚さは流入ガス圧及び真空の１つの関数である。
本発明の実施形は、粒子除去を援助するために乱流及び
渦流の領域を形成することを包含する。これらの領域
は、ガス流を撹乱させるために掃除装置内にポケットを
形成することにより生ぜしめられる。本発明による方法
は、イオン化したガスを使用すること、及び掃除装置を
表面に対して相対的に移動させること又は表面を掃除装
置に対して相対的に移動させることを包含する。SUMMARY OF THE INVENTION The method of the present invention for solving the above-mentioned problems comprises forming a high-speed thin gas film between the surface to be cleaned and the cleaning device. The gas film (also called a gas bearing) forms a self-controlling gap between the cleaning device and the surface such that the cleaning device itself does not contact the surface to be cleaned. The cleaning device has a plurality of holes for directing gas to the surface and an opening for vacuum. Advantageously, these holes are arranged in one circle and the opening for the vacuum is located at its center. Gas film thickness is a function of incoming gas pressure and vacuum.
Embodiments of the present invention include forming turbulent and vortex regions to assist in particle removal. These areas are created by forming pockets in the cleaning device to disrupt the gas flow. The method according to the invention involves using ionized gas and moving the cleaning device relative to the surface or moving the surface relative to the cleaning device.
空気圧と真空を組合わせることが先行技術に属するこ
とは認めるが、該先行技術はこの組合せを、極めて小さ
な（１又は２ミクロン）の粒子を追払いかつ除去するこ
とができる膜の厚さ及び高速度流を有する平坦なガスタ
イプベアリングを形成するためには利用していない。先
行技術の典型的な例は、チル他（Till et al.）による
米国特許第4,026,701号明細書に記載されており、該技
術的手段は、76.2〜254ミクロン（0.003〜0.010イン
チ）のオーダの粒子を除去するために、76.2〜約381ミ
クロン（0.003〜0.015インチ）のオーダのギャップを用
いて電子写真画像素子の画像表面を掃除することに係わ
る。これらの掃除装置は、完全に異なった状況、即ち紙
操作及び印刷において作動する。この場合に除去される
粒子は、本発明によって除去される粒子よりも著しく大
きい。It is recognized that the combination of air pressure and vacuum belongs to the prior art, but the prior art has identified this combination as having a film thickness and height that can repel and remove very small (1 or 2 micron) particles. It is not used to form flat gas-type bearings with velocity flow. A typical example of the prior art is described in U.S. Pat. No. 4,026,701 to Till et al. It involves cleaning the image surface of an electrophotographic image element with a gap on the order of 76.2 to about 381 microns (0.003 to 0.015 inches) to remove particles. These cleaning devices operate in completely different situations: paper handling and printing. The particles removed in this case are significantly larger than the particles removed according to the invention.
実施例 次に、図面に示した本発明を実施する装置を参照して
本発明を詳細に説明する。Embodiment Next, the present invention will be described in detail with reference to the apparatus for carrying out the present invention shown in the drawings.
図面に示されているように、ガス膜10は隣接した表面
12と14の間に形成され、該ガス膜はまた基板20の表面14
から掃除装置16の表面12の間隔を保持するためにガスベ
アリングを形成する。この間隔は図面にはギャップＧと
して示されている。該掃除装置はしばしば“パック（pu
ck）”とも称され、かつガス圧を適当に調整することに
より、20〜50ミクロンのオーダの小さなギャップＧ、ひ
いてはガスの高速流を達成することができる。このガス
の高速流が、数ミクロンのオーダの小さな粒子を表面14
から除去しかつまた表面14を掃除するための無接触法を
提供する。As shown in the drawing, the gas film 10 has an adjacent surface
A gas film formed between 12 and 14 is also formed on the surface 14 of the substrate 20.
A gas bearing is formed in order to maintain the distance between the surface 12 of the cleaning device 16 and the surface. This spacing is indicated in the drawing as gap G. The cleaning device is often "packed (pu
ck) ", and by suitably adjusting the gas pressure, a small gap G of the order of 20 to 50 microns and thus a high flow of gas can be achieved. Small particles of the order of surface 14
And provides a contactless method for cleaning surface 14 as well.
第１図及び第２図から明らかなように、パック16は、
中心部に配置された大きな開口24を中心として、有利に
は図示されているように１つの円周（但し、楕円、直線
等の別の形態も実施可能である）内に配置された複数の
孔22を有する管状ボデーを有する。孔22は環状導管26及
び孔30によって、ブロック線図として示された加圧下に
あるガス源に接続されておりかつ中心開口24はまたブロ
ック線図として示された真空ポンプ34に接続されてい
る。両者とも第３図に示されている。孔22は加圧ガスを
表面14に向けるように配向されており、かつ開口24は表
面12の中央部領域内のガス及び粒子状物質を除去するよ
うに配向されている。図示の実施例では、パックは目的
を達成するために２つの部材16a及び16bから成り、かつ
２つの部材によってかつそれらの間に過圧ガス流が形成
されるように導管26及び孔30と適当に一緒に連結されて
いる。ギャップＧの寸法は自体で制御されかつ約60pis
のガス圧及び１〜10mmHgの真空によって決定される。こ
のような値及び直径が約0.254mm（約0.010インチ）であ
る孔22で、生じるギャップＧの厚さは20〜50ミクロンで
あり、高い効率で１又は２ミクロン程度の粒子を除去す
るために適性な厚さを提供する。As is clear from FIGS. 1 and 2, the pack 16
A plurality of centers arranged around a centrally located large opening 24, advantageously within one circumference (although other forms such as ellipses, straight lines, etc. are possible) as shown. It has a tubular body with a hole 22. The hole 22 is connected by an annular conduit 26 and a hole 30 to a gas source under pressure, shown as a block diagram, and the central opening 24 is also connected to a vacuum pump 34, shown as a block diagram. . Both are shown in FIG. The holes 22 are oriented to direct the pressurized gas to the surface 14 and the openings 24 are oriented to remove gas and particulate matter in the central region of the surface 12. In the embodiment shown, the pack is composed of two members 16a and 16b to achieve the purpose and is suitable for the conduit 26 and the bore 30 so that an overpressure gas flow is formed by and between the two members. Are linked together. The dimension of the gap G is controlled by itself and is about 60 pis
Gas pressure and a vacuum of 1 to 10 mmHg. With holes 22 having such values and diameters of about 0.010 inches, the thickness of the resulting gap G is between 20 and 50 microns, and to remove particles as small as 1 or 2 microns with high efficiency. Provides a suitable thickness.
表面全体を掃除するために、掃除装置16は表面14に対
して可動であり、かつその逆の関係で可動である。第３
図は、基板20を回転する真空チャック36の上にマウント
しかつ表面14全体を掃除するために半径方向で掃除装置
を運動させることにより表面14を掃除する１つの方法を
示す。To clean the entire surface, the cleaning device 16 is movable with respect to the surface 14 and vice versa. Third
The figure shows one method of mounting the substrate 20 on a rotating vacuum chuck 36 and cleaning the surface 14 by moving a cleaning device in a radial direction to clean the entire surface 14.
ガス膜の掃除能力を強化するために、パック表面12に
はほぼ同じ寸法の開口24及び外側レッジ42を包囲する深
さ約1.016mm（約0.04インチ）の環状のレリーフ溝40が
設けられている。上記値は１実施例にすぎすかつその他
の深さ値が実施可能であることは当業者にとって自明の
ことである。これらは小さな粒子を払除けかつ除去する
ためにガスの高速度流における乱流及び渦流を生ぜしめ
る。To enhance the ability to clean the gas film, the puck surface 12 is provided with a substantially similar sized opening 24 and an annular relief groove 40 of about 1.016 mm (about 0.04 inch) deep surrounding the outer ledge 42. . It is obvious to a person skilled in the art that the above values are only an example and that other depth values are feasible. These create turbulence and vortices in the high velocity flow of gas to dislodge and remove small particles.
もう１つの実施例では、更に高速度流内の乱流及び渦
流は、孔22内に深さ約0.254〜0.508mm（0.001〜0.002イ
ンチ）のカウンタボア22を設けることによって生ぜしめ
られる。上記値も１実施例にすぎずかつその他の深さ値
が実施可能であることは当業者にとって自明のことであ
る。In another embodiment, turbulence and vortices in the still higher velocity flow are created by providing a counterbore 22 within hole 22 having a depth of about 0.001-0.002 inches. It is obvious to one skilled in the art that the above values are only one example and that other depth values are feasible.
最後に、所望により、更に供給源32からのイオン化し
たガスを使用することにより、小さな粒子の除去を強化
することができる。Finally, the removal of small particles can be enhanced, if desired, by further using ionized gas from source 32.
本発明の特殊性は、極めて小さな粒子の除去を行う極
めて小さなギャップにあり、かつ本発明は別の多くの用
途、例えば光学部材の表面及び数インチのパック直径よ
りも著しく大きい曲率半径を有する光学部材の表面の掃
除において使用できることは、当業者にとっては自明の
ことである。The particularity of the present invention lies in the very small gaps that provide for the removal of very small particles, and the invention has many other applications, such as optical surfaces having optical elements and radii of curvature that are significantly larger than a few inch pack diameter. It is self-evident to those skilled in the art that they can be used in cleaning the surface of a member.
第１図は掃除すべき表面を横切る流れの方向を付記し
た、表面から間隔を有する掃除装置の１実施例の縦断面
図、第２図は加圧ガスの複数の流動孔及び真空のための
開口を示す、第１図の矢印の方向で見た２−２線に沿っ
た断面図、第３図は掃除すべき半導体基板を保持する回
転真空チャックに対して間隔をおいた掃除ヘッドを示す
図、第４図は選択的実施例としての掃除装置の１つの孔
内のカウンタボアを示す第１〜３図よりも拡大した部分
的横断面図である。 10……薄いガス膜、14……掃除表面、16……掃除装置、
22……孔、24……開口、Ｇ……ギャップFIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a cleaning device spaced from a surface, with the direction of flow across the surface to be cleaned, FIG. 2 is a plurality of flow holes for pressurized gas and for vacuum. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in the direction of the arrow in FIG. 1 showing an opening; FIG. 3 shows a cleaning head spaced from a rotary vacuum chuck holding a semiconductor substrate to be cleaned; FIGS. 4 and 5 are partial cross-sectional views, which are larger than FIGS. 1 to 3, showing the counterbore in one hole of the cleaning device as an alternative embodiment. 10 ... thin gas film, 14 ... cleaning surface, 16 ... cleaning device,
22 ... hole, 24 ... opening, G ... gap
フロントページの続き (72)発明者 リー・エイチ・ヴエネクラーセン アメリカ合衆国カリフオルニア・カスト ロ・ヴアレイ・バツデイング・ロード 3445 (56)参考文献 特開 昭58−21742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208051（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−92642（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4026701（ＵＳ，Ａ)Continuation of the front page (72) Inventor Lee H. Venekrasen, California, California Castro-Valley Batting Road, 3445 U.S. Pat. No. 4,026,701 (US, A)
Claims (4)
粒子を掃除する方法において、掃除すべき表面に掃除装
置の周辺部より加圧ガスを噴射し、同時に掃除装置の中
心部に作用させた真空により前記ガスを吸引することに
より前記表面と掃除装置との間に高速の薄いガス膜を発
生させ、該ガス膜により、掃除装置が前記表面に接触し
ないように掃除装置を浮動させかつ前記表面と掃除装置
との間に自己調節ギャップを形成させることを特徴とす
る、表面から微粒子を掃除する方法。1. A method for cleaning fine particles of the order of 1 or 2 microns from a surface, wherein a pressurized gas is injected from a peripheral portion of the cleaning device to a surface to be cleaned, and a vacuum is simultaneously applied to a central portion of the cleaning device. A high-speed thin gas film is generated between the surface and the cleaning device by sucking the gas, thereby causing the cleaning device to float so that the cleaning device does not contact the surface, and A method for cleaning particles from a surface, comprising forming a self-adjusting gap with a cleaning device.
包含する請求項１記載の方法。2. The method of claim 1, further comprising the step of ionizing said gas film.
又は２記載の方法。3. The device for injecting gas is annular.
Or the method of 2.
装置との間に乱流の領域を形成する工程を包含する請求
項１から３までのいずれか１項記載の方法。4. The method according to claim 1, further comprising the step of forming a turbulent zone between the vacuum zone and the device for injecting gas.
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