JP5060782B2 - 基板を洗浄するための方法および材料 - Google Patents

Description

集積回路、メモリセルなど、半導体素子の製造では、一連の製造動作を実行して、半導体ウエハ（「ウエハ」）上に形状を規定する。ウエハは、シリコン基板上に規定された多層構造の形態の集積回路素子を備える。基板レベルには、拡散領域を有するトランジスタ素子が形成される。それに続くレベルには、相互接続メタライゼーション配線が、パターニングされてトランジスタ素子に電気的に接続されており、それによって、所望の集積回路素子が規定されている。また、パターニングされた導電層は、誘電材料によって他の導電層から絶縁されている。

一連の製造動作中に、ウエハ表面は、様々な種類の汚染物質にさらされる。基本的に、製造動作中に存在するすべての物質が、潜在的な汚染源になる。例えば、汚染源としては、特に、プロセスガス、化学物質、蒸着材料、および、液体が挙げられる。様々な汚染物質が、微粒子の形態でウエハ表面上に堆積しうる。粒子状の汚染物質が除去されなければ、汚染物質の近傍の素子は動作不能になる可能性がある。したがって、ウエハ上に規定された形状に損傷を与えることなく、ほぼ完全にウエハ表面から汚染物質を取り除くことが必要である。しかしながら、粒子状汚染物質のサイズは、しばしば、ウエハ上に加工された形状の限界寸法のサイズと同等である。ウエハ上の形状に悪影響を与えずに、かかる小さい粒子状汚染物質を除去することは、非常に困難である。

従来のウエハ洗浄方法は、ウエハ表面から粒子状汚染物質を除去する際に、機械的な力に大きく依存していた。形状のサイズが小さくなって壊れやすくなるにつれ、ウエハ表面に対して機械的な力を用いることで形状が損傷する可能性が高くなっている。例えば、アスペクト比の高い形状は、十分な機械力を作用させると、倒壊や破壊を受けやすい。洗浄の問題をさらに複雑にしていることは、形状サイズを小さくすると、粒子状汚染物質のサイズも小さくなることである。十分に小さいサイズの粒子状汚染物質は、高アスペクト比の形状によって囲まれたトレンチ内など、到達するのに困難な領域内に入り込むことができる。したがって、現在の半導体製造において損傷なしに汚染物質を効率的に除去することは、ウエハ洗浄技術における継続的な進歩によって対処すべき課題である。平面ディスプレイの製造動作は、上述の集積回路製造と同じ欠点を抱えていることを理解されたい。

以上の点から、ウエハ表面を洗浄するための、より効果的で研磨作用の弱い洗浄剤および方法が求められている。

概して、本発明は、これらの要求を満たすために、ウエハ表面を洗浄するための改良された方法および材料を提供する。本発明は、装置、方法、および、システムを含む種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。

一実施形態では、洗浄方法が開示されている。表面上に粒子が堆積した基板が準備される。固体部分と、液体部分と、気体部分とを備える三相体が生成される。三相体に力が加えられて、固体部分と粒子との間の相互作用が促進される。三相体は、基板の表面から粒子と共に除去される。固体部分と粒子との間の相互作用により、三相体と共に粒子が基板から除去される。

別の実施形態では、基板前処理用洗浄剤が開示されている。その洗浄剤は、液体成分と、固体成分と、気体成分とを有する。固体成分は、液体成分の中に分散された複数の固体で構成される。気体成分は、液体成分および固体成分と混合されることで、洗浄剤を基板に供給される状態に保つ。

さらに別の実施形態では、別の洗浄方法が開示されている。基板が準備され、その基板の上には、粒子が堆積している。実質的に固相の界面活性剤と、液相の液体部分と、気相の気体部分とを備える三相体が、基板への供給に先立って生成される。三相体は、界面活性剤が基板表面上の粒子と相互作用するように、基板の表面に供給される。次に、三相体は、基板の表面から除去され、界面活性剤と粒子との間の相互作用により、三相体と共に粒子が除去される。

添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することができる。なお、同じ符号は、同じ構造要素を示している。

ウエハ表面を洗浄するための方法および洗浄剤の発明について説明する。しかしながら、本発明が、これらの詳細の一部または全てがなくとも実施可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の説明は省略した。

本明細書で用いられているように、三相体洗浄剤は、気相と液相と固相とを含む複数の三相体を含有する。一実施形態では、気相および液相は、基板表面の汚染物質粒子１０２の近傍に固相を運ぶよう媒介する。三相体洗浄剤の組成および作用についてのさらなる説明は、２００６年２月３日出願の米国特許出願Ｎｏ．１１／３４６，８９４（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５４６）「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ａ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ」と、２００６年２月３日出願の米国特許出願Ｎｏ．１１／３４７，１５４（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５４７）「Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ」と、２００６年１月２０日出願の米国特許出願Ｎｏ．１１／３３６，２１５（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５４５）「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と、に記載されている。固相は、洗浄中に粒子１０２と相互作用して、粒子の除去を実現する。本明細書で用いられる一例としての基板は、限定されることなく、半導体ウエハ、ハードディスク、光学ディスク、ガラス基板、平面ディスプレイの表面、液晶ディスプレイの表面など、製造や取り扱いの動作の際に汚染されうるものを意味する。実際の基板によって、表面で起こりうる汚染の様式は様々であり、汚染の許容レベルは、基板を取り扱う個々の工業分野で規定される。

図１は、本発明の一実施形態に従って、汚染物質粒子と相互作用する三相体を示す図である。図に示すように、三相体１１０は、気体部分１０４と、液体部分１０６と、固体部分１０８とを備える。基板１１２の表面に向かって三相体１１０に力を加えると、三相体１１０は、基板１１２の表面上に存在する汚染物質粒子１０２に近づくため、それらの粒子と相互作用する。一実施形態では、力（Ｆ）すなわちＦの垂直成分は、汚染物質粒子１０２の方に移動して相互作用する三相体１１０に隣接した三相体１１０によって加えられる。別の実施形態では、Ｆは、流体（例えば、気体または液体）によって、基板１１２の表面に向かって三相体１１０に加えられる。さらに別の実施形態では、Ｆは、翼板など、機械的な供給器によって加えられる。Ｆは、装置がＦを加える際に基板１１２に対する三相体１１０の洗浄特性を実質的に損なわない限りは、任意の装置を用いて加えられてよいことを理解されたい。一実施形態では、流体は、空気、窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、アルゴン（Ａｒ）などの気体である。別の実施形態では、流体は、三相体１１０の液体部分１０６と混合できない液体である。

図１に示すように、力は、基板１１２と、その上の汚染物質粒子とに向かって、固体部分１０８を移動させるよう作用する。一実施形態では、固体部分１０８と汚染物質粒子１０２との間の相互作用は、固体部分１０８が、汚染物質粒子１０２の十分近くに移動された時に起きる。固体部分１０８と汚染物質粒子１０２との間の相互作用は、特に、付着（例えば、化学的または物理的な付着）、衝突（すなわち、モーメントや運動エネルギの伝達）、引力（例えば、立体力、静電気力など）、および、物理的および化学的な結合（例えば、共有結合、水素結合など）など、１または複数の作用によって確立されてよい。固体部分１０８と汚染物質粒子１０２との間の相互作用は、汚染物質粒子１０２と基板１１２との間のすべての付着力と、固体部分１０８と汚染物質粒子１０２との間の斥力と、に十分に打ち勝つ必要がある。したがって、固体部分１０８が、基板１１２から遠ざけられると、固体部分１０８と相互作用した汚染物質粒子１０２も、基板１１２から除去すなわち退けられる。

一実施形態では、気体部分１０４は、三相体１１０の５％から９９．９％の体積を占めるよう規定される。気体部分１０４を構成する１または複数の気体は、窒素（Ｎ₂）、アルゴン（Ａｒ）など、不活性であってもよいし、酸素（Ｏ₂）、オゾン（Ｏ₃）、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）、空気、水素（Ｈ₂）、アンモニア（ＮＨ₃）、フッ化水素（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）など、反応性であってもよい。一実施形態では、気体部分１０４は、例えば、窒素（Ｎ₂）など、１種類の気体のみを含む。別の実施形態では、気体部分１０４は、例えば、オゾン（Ｏ₃）と酸素（Ｏ₂）と二酸化炭素（ＣＯ₂）と塩酸（ＨＣｌ）とフッ化水素酸（ＨＦ）と窒素（Ｎ₂）とアルゴン（Ａｒ）との混合物、オゾン（Ｏ₃）と窒素（Ｎ₂）との混合物、オゾン（Ｏ₃）とアルゴン（Ａｒ）との混合物、オゾン（Ｏ₃）と酸素（Ｏ₂）と窒素（Ｎ₂）との混合物、オゾン（Ｏ₃）と酸素（Ｏ₂）とアルゴン（Ａｒ）との混合物、オゾン（Ｏ₃）と酸素（Ｏ₂）と窒素（Ｎ₂）とアルゴン（Ａｒ）との混合物、酸素（Ｏ₂）とアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂）との混合物など、様々な種類の気体の混合物を含む混合気体である。結果として形成される混合物を、液体部分１０６および固体部分１０８と混合して、基板１１２の洗浄や前処理動作で利用可能な三相体１１０を形成できる限り、気体部分１０４は、基本的に、任意の組み合わせの気体の種類を含んでよいことを理解されたい。

さらに、図１を参照しつつ、個々の実施形態に応じて、三相体１１０の固体部分１０８は、基本的に任意の三相以外の相を示す物理特性を有してもよく、固体部分１０８は、液体部分１０６および気体部分１０４以外の部分として規定されることを理解されたい。例えば、弾性や可塑性などの物理特性は、三相体１１０内の固体部分１０８の種類によって異なってもよい。さらに、様々な実施形態において、固体部分１０８は、結晶性固体または非結晶性固体として規定されてよいことを理解されたい。個々の物理特性に関わらず、三相体１１０の固体部分１０８は、基板１１２の表面に近接または接触した際に基板１１２の表面への付着を防止できることと、容易に除去（例えば、リンス剤による流体力学的除去）されることが可能であることが好ましい。さらに、固体部分１０８の物理特性は、洗浄処理中に基板１１２の表面を損傷しないことが好ましい。また、固体部分１０８は、基板１１２の表面上に存在する汚染物質粒子１０２と近接または接触した時に、粒子１０２と相互作用することが好ましい。一実施形態では、固体部分１０８は、発泡防止特性を有する。別の実施形態では、固体部分１０８は、発泡促進特性を有する。用途と、三相体を取り扱うために用いられる装置とに応じて、段階的に、または、レシピに従って、発泡促進特性または発泡防止特性を調整してよい。

一実施形態では、固体部分１０８は、液体部分１０６および気体部分１０４に溶解せず、液体部分１０６の全体にわたって分散することを可能にする表面機能を有する。別の実施形態では、固体部分１０８は、液体部分１０６の全体にわたって分散することを可能にする表面機能を持たないため、固体部分１０８を液体部分１０６の全体にわたって分散できるように、液体部分１０６に化学分散剤を加える必要がある。一実施形態では、固体部分１０８は、沈殿反応によって形成され、その沈殿反応においては、液体部分１０６に溶解した成分が、１または複数の成分を加えることによる反応の結果として不溶性の化合物を形成する。一実施形態では、固体部分１０８は、液体部分１０６に塩基を加えた時に（すなわち、ゼータ電位を変えることにより）、液体部分１０６内で懸濁する。具体的な化学特性、および、周囲の液体部分１０６との相互作用により、固体部分１０８は、いくつかの異なる形態の内の１または複数の形態を取りうる。

例えば、様々な実施形態において、固体部分１０８は、凝集体、コロイド、ゲル、合体した球状体、または、基本的に任意の他の種類の凝集、凝固、フロック形成、凝塊形成、合体、を形成してよい。上述の固体部分１０８の形態を例示するリストは、包括的なリストを意図するものではなく、開示された実施形態の趣旨の範囲内で、代替や拡張が可能であることを理解されたい。また、固体部分１０８は、基本的に、基板１１２および汚染物質粒子１０２との相互作用に関して上述したように機能できる任意の固体材料として規定できることを理解されたい。

さらに、図１に関して、固体部分１０８を形成するために利用可能ないくつかの代表的な種類の材料として、脂肪族酸、カルボン酸、パラフィン、ワックス、ポリマ、ポリスチレン、および、その他の粘弾性材料が挙げられる。固体部分１０８の材料は、液体部分１０６の中での溶解限度を超える濃度で存在することが好ましい。また、特定の固体部分１０８の材料に関する洗浄効果は、温度、ｐＨ、および、その他の環境条件の関数として変化してよいことを理解されたい。

脂肪族酸とは、基本的に、炭素原子が開鎖を形成する有機化合物として定義される任意の酸を示す。脂肪酸は、三相体１１０の洗浄剤の中の固体部分１０８として利用可能な脂肪族酸の一例である。固体部分１０８として利用可能な脂肪酸の例としては、特に、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ネルボン酸、パリナリン酸、ティムノドン酸、ブラシジン酸、クルパノドン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、および、それらの混合物が挙げられる。一実施形態では、固体部分１０８は、Ｃ−１から約Ｃ−２６までにわたる様々な炭素鎖長によって規定される脂肪酸の混合物であってよい。カルボン酸は、基本的に、１または複数のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を含む任意の有機酸として規定される。三相体１１０の固体部分１０８として用いられる場合、カルボン酸は、Ｃ−１から約Ｃ−１００までにわたる様々な炭素鎖長の混合物を含んでよい。また、カルボン酸は、長鎖アルコール、エーテル、および／または、ケトンを、三相体１１０の液体部分１０６における溶解限度を超えて含んでよい。一実施形態では、固体部分１０８で用いられる脂肪酸は、汚染物質粒子１０２と接触すると、界面活性剤として機能する。

さらに、図１に関して、液体部分１０６は、水系であっても非水系であってもよい。一実施形態では、水系液体部分１０６は、水（脱イオン水など）だけで構成される。別の実施形態では、水系液体部分１０６は、水と、水に溶けた他の成分とによって構成される。さらに別の実施形態では、非水系液体部分１０６は、特に、炭化水素、フッ化炭素、鉱物油、または、アルコールによって構成される。液体部分１０６が水系であるか非水系であるかに関わらず、液体部分１０６は、イオン性または非イオン性溶媒と、他の化学添加剤とを含むよう変更できることを理解されたい。例えば、液体部分１０６への化学添加剤は、共溶媒、ｐＨ調整剤（例えば、酸および塩基）、キレート剤、極性溶媒、界面活性剤、水酸化アンモニウム、過酸化水素、フッ化水素酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、および、レオロジー調整剤（例えば、ポリマ、粒子状物質、ポリペプチドなど）を含んでよい。

図２は、本発明の一実施形態に従って、第１の三相体が、第２の三相体に対して力を加えて、第２の三相体の固体部分と汚染物質粒子との間の相互作用を引き起こす様子を示す図である。この図では、気体部分１０４と、液体部分１０６と、固体部分１０８とを備える第１の三相体１１０が、同一の構成要素を備える第２の三相体１１０の上側に位置している。第１の三相体１１０は、図に示すように、第２の三相体１１０に対して、下向きの力を加えて、固体部分１０８と、基板１１２の表面上の汚染物質粒子１０２との間の相互作用を引き起こす。下向きの力の結果として、第１の三相体１１０の気体部分１０４と、液体部分１０６と、固体部分１０８とが、第２の三相体１１０の同一の構成要素と接触した時に、第１の三相体１１０から第２の三相体１１０への運動エネルギの伝達が起きる。この伝達により、第２の三相体１１０が、汚染物質粒子１０２に向かって移動して、第２の三相体１１０と粒子１０２との間の相互作用が起きる。上述のように、相互作用は、付着、衝突、および、引力を含む１または複数の作用によって確立されてよい。また、「下向き」という用語が用いられているが、力は、任意の角度または方向から加えられてよい。したがって、「上向き」、「横向き」、または、その他の方向の力を加えることも可能であり、水平方向には配置できないが、斜めに配置、もしくは、垂直に配列または保持できる基板に対して、力を加える際には、方向が重要になる。

一実施形態では、流体によって加えられた圧力（すなわち、力）の結果として、第１の三相体１１０は、第２の三相体１１０に対して力を加える。三相体１１０（すなわち、変形可能な液滴および泡）に対して圧力を加えるために利用可能であると共に、三相体１１０の気体部分１０４、液体部分１０６、および、固体部分１０８にほとんど溶解しない限りは、流体は、液体であっても気体であってもよいことを理解されたい。別の実施形態では、第１の三相体１１０に隣り合って接触する三相体１１０が、第１の三相体１１０に対して力を加え、その結果、第１の三相体１１０が、第２の三相体１１０に向かって落ち込むことで、第２の三相体１１０に対して力を加える。

図３は、本発明の一実施形態に従って、基板の表面に供給する前に形成された三相体洗浄剤を示す図である。図に示すように、三相体洗浄剤３０２は、気体部分１０４と、液体部分１０６と、固体部分１０８とをそれぞれ有する複数の三相体１１０を備える。複数の三相体１１０は、三相体１１０の各々の液体部分１０６の間の化学結合（例えば、共有結合、水素結合など）によって、互いに凝集することで、一体的な三相体洗浄剤３０２を形成している。したがって、様々な三相体１１０の物理的境界は、一定の流動状態にある。一実施形態では、三相体洗浄剤３０２は、泡の形態を取る。泡とは、気体である分散相と、液体である連続相とからなる材料である。

一実施形態では、三相体洗浄剤３０２は、基板１１２に供給する前に、供給器を用いて生成される。供給器は、三相体１１０の気体部分１０４と、液体部分１０６と、固体部分１０８とを構成する成分を取得して、それらを処理（適切な攪拌および／または曝気）することで、三相体洗浄剤３０２を形成する。三相体洗浄剤３０２の形成に利用可能な供給器の種類の例としては、近接ヘッド、マニホールド、スパージャ、ミキサなどが挙げられる。三相体洗浄剤３０２の形成に必要な攪拌および／または曝気を実現するよう構成可能であれば、任意の供給器を、三相体洗浄剤３０２の形成に用いてよいことを理解されたい。別の実施形態では、三相体洗浄剤３０２は、供給器を介して基板１１２の表面に供給する前に、貯蔵容器内で生成される。貯蔵容器は、三相体１１０の出発原料に対して十分な攪拌および／または曝気を施し、三相体洗浄剤３０２を生成するよう構成される。

図４は、本発明の一実施形態に従って、三相体が、基板の表面から汚染物質粒子を除去する様子を示す図である。図に示すように、三相体１１０は、気体部分１０４と、液体部分１０６と、固体部分１０８とを備える。三相体１１０の固体部分１０８と汚染物質粒子１０２との間の相互作用の結果として、三相体１１０が基板１１２の表面から除去される際に、粒子１０２が基板１１２の表面から除去される。

一実施形態では、三相体１１０は、基板１１２の表面を液体でリンスすることによって除去される。液体は、三相体１１０と直接的に接触して、基板１１２の表面から三相体１１０を運んで除去する。別の実施形態では、三相体１１０は、その三相体１１０と、同様に基板１１２の表面から除去されつつある隣接した三相体１１０との間の引力によって除去される。さらに別の実施形態では、三相体１１０は、基板１１２の表面から三相体１１０を機械的に掃き取るよう構成された装置を用いて除去されてよい。三相体１１０は、除去によって基板１１２を損傷しない限りは、任意の方法を用いて基板１１２から除去されてよいことを理解されたい。

図５は、本発明の一実施形態に従って、三相体を用いて基板の表面を洗浄する方法を示すフローチャートである。三相体と、この方法で三相体を利用する様子については、図１、２、および、４に示している。方法５００は、表面上に粒子が堆積した基板を準備する動作５０２から始まる。上述したように、基板は、半導体ウエハなど、任意の汚染された表面であってよい。次に、方法５００は、固体部分と、液体部分と、気体部分とを備える三相体を生成する動作５０４に進む。一実施形態では、供給に先だって、受け取った原材料を処理（攪拌および／または曝気）して三相体を生成するよう構成された供給装置を用いて、三相体が生成される。別の実施形態では、供給装置に送られる前に三相体洗浄剤を貯蔵する貯蔵容器の中で、三相体が生成される。さらに別の実施形態では、三相体の原材料が供給装置から供給された時に、自動的に起きる一連の化学反応により、供給の時点で、三相体が生成される。

次に、方法５００は、三相体に力を加えることによって、三相体の固体部分と汚染物質粒子との間の相互作用を促進する動作５０６に進む。上述したように、力は、三相体の上に位置する流体または隣接する三相体によって供給される圧力や接触力を介して、基板の表面に向かって加えられてよい。あるいは、一実施形態では、力は、基板表面に向かって三相体に機械力を加えるよう設計された装置によって加えられる。

さらに、図５によると、方法５００は、三相体の固体部分と汚染物質粒子との間の相互作用によって三相体と共に粒子が除去されるように、基板の表面から粒子と共に三相体を除去する動作５０８に進む。上述のように、三相体の固体部分と汚染物質粒子との間の相互作用は、付着、衝突、引力、および、化学結合など、１または複数の作用によって確立されてよい。

図６は、本発明の一実施形態に従って、固相として界面活性剤を備える三相体を用いて基板の表面を洗浄する方法を示すフローチャートである。三相体と、この方法で三相体を利用する様子については、図１、２、および、４に示している。方法６００は、表面上に粒子が堆積した基板を準備する動作６０２から始まる。次に、方法６００は、実質的に固相である界面活性剤と、液相の液体部分と、気相の気体部分とを備える三相体を生成する動作６０４に進む。一実施形態では、三相体は、三相体を生成してウエハの表面に供給する供給器によって供給される。別の実施形態では、三相体は、供給器によって供給される前に、貯蔵容器内で生成される。さらに別の実施形態では、三相体の原材料が供給装置から供給された時に、自動的に起きる一連の化学反応により、供給の時点で、三相体が生成される。

一実施形態では、界面活性剤は、液体部分１０６全体に分布されることにより、それぞれカルボキシル基が一端に付着した複数の炭化水素鎖が懸濁した状態になる。それら複数の炭化水素鎖は、フロック形成しない。一実施形態では、界面活性剤の分散は、三相体に塩基を供給することによって実現される。

さらに、図６によると、方法６００は、界面活性剤がウエハ表面の粒子と相互作用するように、基板の表面に三相体を供給する動作６０６に進む。一実施形態では、三相体に力が加えられることにより、界面活性剤は、粒子に近接または接触するように移動される。力は、三相体の上に位置する流体または隣接する三相体によって供給される圧力を介して、基板の表面に向かって加えられる。別の実施形態では、力は、基板表面に向かって三相体に機械力を加えるよう設計された装置によって加えられる。

次に、方法６００は、界面活性剤と粒子との間の相互作用によって三相体と共に粒子を除去するように、基板の表面から粒子と共に三相体を除去する動作６０８に進む。界面活性剤と汚染物質粒子との間の相互作用は、付着、衝突、引力、および、化学結合など、１または複数の作用によって確立されてよい。

本明細書では、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明したが、本発明の趣旨や範囲を逸脱することなく、様々な他の具体的な形態で本発明を実施できることは、当業者にとって明らかである。したがって、上述した例および実施形態は、例示に過ぎず、限定の意図はないため、本発明は、本明細書に記載した詳細事項には限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲内で変更および実施することができる。

本発明の一実施形態に従って、汚染物質粒子と相互作用する三相体を示す図。 本発明の一実施形態に従って、第１の三相体が、第２の三相体に対して力を掛けて、第２の三相体の固体部分と汚染物質粒子との間の相互作用を引き起こす様子を示す図。 本発明の一実施形態に従って、基板の表面に供給する前に形成された三相体洗浄剤を示す図。 本発明の一実施形態に従って、三相体が、基板の表面から汚染物質粒子を除去する様子を示す図。 本発明の一実施形態に従って、三相体を用いて基板の表面を洗浄する方法を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に従って、固相として界面活性剤を備える三相体を用いて基板の表面を洗浄する方法を示すフローチャート。

Claims (23)

1. 洗浄方法であって、
   粒子が付着した表面を有する基板を前記粒子が付着した表面が上になるように準備する工程と、
   固体部分と、液体部分と、気体部分とを備えた三相体を生成する工程と、
   前記基板の上方から前記三相体を供給する工程と、
   前記三相体に力を加えて、前記固体部分と前記粒子との間の相互作用を促進する工程と、
   前記粒子との前記相互作用によって、前記粒子が前記三相体と共に除去されるように、前記基板の前記表面から前記粒子と共に前記三相体を除去する工程と、を備える、洗浄方法。
2. 請求項１に記載の洗浄方法であって、前記相互作用は、前記粒子と、前記三相体の前記固体部分との間の結合またはモーメント伝達の一方である、洗浄方法。
3. 請求項１に記載の洗浄方法であって、前記結合は、付着または反発の一方である、洗浄方法。
4. 請求項１に記載の洗浄方法であって、前記液体部分と、前記気体部分とは、封入輸送体を形成し、前記気体部分は、前記三相体の５％ から９９．９％ の体積を占める、洗浄方法。
5. 請求項４に記載の洗浄方法であって、
   前記気体部分は、
   オゾン（Ｏ₃）と、酸素（Ｏ₂）と、塩酸（ＨＣｌ）と、フッ化水素酸（ＨＦ）と、窒素（Ｎ₂）と、アルゴン（Ａｒ）との混合気体、
   オゾン（Ｏ₃）と、窒素（Ｎ₂）との混合気体、
   オゾン（Ｏ₃）と、アルゴン（Ａｒ）との混合気体、
   オゾン（Ｏ₃）と、酸素（Ｏ₂）と、窒素（Ｎ₂）との混合気体、
   オゾン（Ｏ₃）と、酸素（Ｏ₂）と、アルゴン（Ａｒ）との混合気体、
   オゾン（Ｏ₃）と、酸素（Ｏ₂）と、窒素（Ｎ₂）と、アルゴン（Ａｒ）との混合気体、および、
   酸素（Ｏ₂）と、アルゴン（Ａｒ）と、窒素（Ｎ₂）との混合気体、
   の内の１つである、洗浄方法。
6. 請求項４に記載の洗浄方法であって、前記封入輸送体は、他の封入輸送体と共に泡を形成し、これらの封入輸送体は、前記固体部分が、前記粒子に近接して、前記固体部分と、前記基板の前記表面上の前記粒子との間の前記相互作用を促進するように力を加える、洗浄方法。
7. 請求項１に記載の洗浄方法であって、前記固体部分は、気相および液相以外の状態である、洗浄方法。
8. 請求項７に記載の洗浄方法であって、前記固体部分は、脂肪酸を備える、洗浄方法。
9. 請求項１に記載の洗浄方法であって、前記三相体の上に位置する隣接した三相体が、前記力を加える、洗浄方法。
10. 基板前処理用洗浄剤であって、
    液体成分と、
    前記液体成分の中に分散された複数の固体で構成された固体成分と、
    前記液体成分および前記固体成分と混合されることで、前記洗浄剤を前記基板に供給される状態に保つ気体成分と、を備え、
    前記基板に対して上方から供給される、基板前処理用洗浄剤。
11. 請求項１０に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記液体成分は、塩基を備える、基板前処理用洗浄剤。
12. 請求項１１に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記塩基は、水酸化アンモニウムと、水酸化カリウムと、水酸化ナトリウムと、水酸化テトラメチルアンモニウムと、からなる群から選択された塩基水溶液である、基板前処理用洗浄剤。
13. 請求項１０に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記固体成分は、脂肪酸または脂肪酸塩である、基板前処理用洗浄剤。
14. 請求項１０に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記複数の固体は、発泡防止剤として機能する、基板前処理用洗浄剤。
15. 請求項１３に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記脂肪酸は、界面活性剤として機能する、基板前処理用洗浄剤。
16. 請求項１３に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記脂肪酸は、ステアリン酸（ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆ＣＯＯＨ）と、パルミチン酸と、オレイン酸と、からなる群から選択される、基板前処理用洗浄剤。
17. 請求項１０に記載の基板前処理用洗浄剤であって、前記固体成分は、カルボン酸、スルホン酸、または、ホスホン酸を有する、基板前処理用洗浄剤。
18. 洗浄方法であって、
    粒子が付着した表面を有する基板を前記粒子が付着した表面が上になるように準備する工程と、
    実質的に固相の界面活性剤と、液相の液体部分と、気相の気体部分とを備える三相体を、前記基板への供給に先立って生成する工程と、
    前記界面活性剤が前記粒子と相互作用するように、前記基板の上方から前記表面に前記三相体を供給する工程と、
    前記界面活性剤と前記粒子との間の前記相互作用によって、前記粒子が前記三相体と共に除去されるように、前記基板の前記表面から前記粒子と共に前記三相体を除去する工程と、を備える、洗浄方法。
19. 請求項１８に記載の洗浄方法であって、前記液体部分と、前記気体部分とは、封入輸送体を形成し、前記気体部分は、前記三相体の５％ から９９．９％ の体積を占める、洗浄方法。
20. 請求項１８に記載の洗浄方法であって、前記相互作用は、前記粒子と、前記三相体の前記界面活性剤との間の結合である、洗浄方法。
21. 請求項１９に記載の洗浄方法であって、前記封入輸送体は、他の封入輸送体と共に泡を形成し、前記泡の状態の前記封入輸送体は、前記界面活性剤が、前記粒子に近接して、前記界面活性剤と、前記基板の前記表面上の前記粒子との間の前記相互作用を開始するように、前記界面活性剤に対して力を加える、洗浄方法。
22. 請求項２１に記載の洗浄方法であって、前記界面活性剤は、前記液体部分の中に分布されることにより、それぞれカルボキシル基が一端に結合した複数の炭化水素鎖が、懸濁して、前記複数の炭化水素鎖の間でフロック形成しない状態になる、洗浄方法。
23. 請求項２２に記載の洗浄方法であって、さらに、
    前記三相体に塩基を加えることにより、前記界面活性剤の前記懸濁を促進する工程を備える、洗浄方法。

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