JP5237825B2 - 半導体基板を洗浄する方法および装置 - Google Patents

半導体基板を洗浄する方法および装置 Download PDF

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Description

半導体デバイス、例えば集積回路、メモリセルなどの作成において、一連の製造動作が実行され、半導体ウエハ上に特徴を画定する。ウエハは、シリコン基板に画定された複数レベルの構造の形で、集積回路デバイスを含む。基板レベルにおいて、拡散領域を有するトランジスタデバイスが形成される。次のレベルにおいて、相互に接続された金属化ラインがパターニングされ、トランジスタデバイスに電気的に接続され、所望の集積回路デバイスを画定する。さらに、パターニングされた導電性の層が、誘電材料によって他の導電性の層から絶縁される。
一連の製造動作の間、ウエハ表面は、様々なタイプの汚染にさらされる。本質的に、製造動作において存在する任意の物質は、潜在的な汚染の源である。例えば、汚染の源はとりわけ、プロセス気体、化学物質、堆積物質、および液体を含み得る。様々な汚染は、微粒子物質として、ウエハの表面に堆積し得る。微粒子汚染が除去されない場合、汚染付近内のデバイスは、動作不可能となる可能性がある。従って、ウエハに画定された特徴に損傷を与えずに、実質的に完全な方法でウエハ表面から汚染を洗浄することが必要である。微粒子汚染のサイズはしばしば、ウエハに作成される特徴のほぼ臨界的な寸法サイズである。ウエハの特徴に悪影響を与えずに、そのような小さな微粒子汚染を除去することは難問題である。
従来のウエハ洗浄方法は、ウエハから微粒子汚染を除去するために、機械的な力に大きく依存してきた。特徴のサイズが減少し、より壊れやすくなり続けるにつれ、ウエハ表面に対する機械的な力の適用による特徴への損傷の確率は増加する。例えば、高い縦横比を有する特徴は、十分な機械的な力によって衝撃を受けたとき、転倒または破損しやすい。洗浄の問題をさらに複雑化することに、特徴サイズを低減する方向への動きは、損傷を引き起こし得る微粒子汚染のサイズの低減も引き起こし得る。十分に小さいサイズの微粒子汚染は、ウエハ表面の到達しにくいエリア、例えば高い縦横比特徴または導電性のラインのブリッジング、その他によって囲まれた溝の中に入り込み得る。従って、表面擦傷（ｍａｒｒｅｄ）、および半導体作成の間の効率的で無害な汚染物質の除去は、ウエハ洗浄技術の絶え間ない進歩によって遭遇される持続的な難問題を代表する。フラットパネルディスプレイに対する製造動作は、上に論じられた集積回路製造と同じ欠点に苦しむ。従って、汚染物質除去を必要とするいかなる技術も、より効果的でより摩耗の少ない洗浄技術を必要とする。
概括的に述べて、本発明は、改良された洗浄技術および洗浄溶液を提供することによって、これらのニーズを満たす。本発明は、システム、装置および方法などを含む多くの様式で実装され得ることが理解されるべきである。本発明の幾つかの発明による実施形態が以下に記述される。
一実施形態において、基板を洗浄する方法が提供される。方法は、活性化溶液を基板の表面に塗布することから始まる。活性化溶液および基板の表面は、固体の洗浄表面の表面と接触する。活性化溶液は固体の洗浄要素の一部分の中に吸収され、次に基板または固体の洗浄表面は、互いに対して動かされ、基板の表面を洗浄する。
別の実施形態において、基板を洗浄するための洗浄装置が提供される。洗浄装置は、外面を有する固体の材料を含み、外面は、基板の表面に配置された活性化溶液にさらされたとき、固体の材料の残りに対してより軟らかくなるように構成される。洗浄装置は、固体の材料を支持し、力を及ぼし、外面が基板の表面と接触するように構成された支持構造を含む。
さらに別の実施形態において、基板を洗浄するための洗浄システムが提供される。洗浄システムは、基板を支持するように構成された支持、および活性化溶液を基板の表面に送達するように構成された流体送達システムを含む。洗浄システムは、露出された表面を有する固相の洗浄要素を含み、露出された表面は、露出された表面が活性化溶液と接するとき、固相洗浄要素の残りの部分に対して軟らかくなる成分を有する。洗浄システムは、固相の洗浄要素を支持する支持構造を含む。支持構造は、洗浄動作の間、基板の表面に対して露出された表面を維持するように構成されている。
さらに別の実施形態において、基板を洗浄する方法が提供される。方法は、基板表面を固体の洗浄要素の表面と接触させ、基板表面に対して固体の洗浄要素を押し付けることを含む。方法は、固体の洗浄要素または基板のうちの１つを互いに対して動かすことを含み、該動かすことは、固体の洗浄要素の表面の塑性変形を引き起こし、それによって、固体の洗浄要素の層を基板表面に堆積させる。方法は、固体の洗浄要素の層を基板表面からすすぎ落とすことをさらに含む。
別の実施形態において、基板を洗浄する洗浄装置が提供される。洗浄装置は、外面を有する固体の材料を含む。外面は、基板または固体の材料のうちの１つが互いに対して動く間に、固体の材料に及ぼされる法線方向の力および／または接線方向の力に応答して、塑性的に変形し、基板に対する損傷を防ぐように構成される。洗浄装置は、固体の材料を支持し、下向きの力を伝達するように構成された支持構造を含む。
本発明の他の局面および利点が、本発明を例として示す添付の図面と共に考慮すると、以下の詳細な記述からより明らかとなる。
本発明は、添付の図面と共に考慮すると、以下の詳細な記述によって容易に理解され、同様な参照番号は、同様な構造的要素を示す。
（詳細な記述）
以下の記述において、本発明の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が述べられる。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細のうちの一部、またはすべてがなくても実行し得ることは、当業者には明らかである。他の例において、本発明を不必要に分かりにくくしないために、周知のプロセス動作は、詳細には記述されていない。
本明細書に記述された実施形態は、摩耗性接触を低減し、高い縦横比特徴を含み得る半導体基板から汚染物質を洗浄することにおいて効率的である洗浄技術を提供する。実施形態は、半導体洗浄用途に関する特定の例を提供するが、これらの洗浄用途は、表面から汚染物質を除去することを必要とする任意の技術に拡張され得ることは理解されるべきである。本明細書に記述された実施形態は、洗浄される表面に対して単相の洗浄剤を動かし、単相の洗浄剤の固体部分内に含まれた材料はウエハ表面に存在する粒子を持ち上げて除去することを提供する。一例示的な実施形態において、固体の洗浄要素は、単相の洗浄剤として使用され、洗浄要素は、洗浄される基板の表面と接触させられる実質的に平らな表面を有する。特定の実施形態は、固体の洗浄要素としての要素を指すが、固体の洗浄要素とは、パック（ｐｕｃｋ）、棒、その他を指し得る。一実施形態において、固体の洗浄要素は脂肪酸から成るが、他の材料が同じ効果で使用され得る。これら他の材料は、ポリマー、スルホン酸アルキル、リン酸アルキル、ホスホン酸アルキル、バイオポリマー、タンパク質、その他を含み得る。
図１Ａは、本発明の一実施形態による高水準の単相の洗浄動作を例示する簡略化された概略図である。固体の洗浄要素１００は、基板１０２の上に配置される。固体の洗浄要素１００は、炭素鎖から成り、一般的に知られた脂肪酸、例えばミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、その他から選択され得る。一実施形態において、固体の洗浄要素１００の材料は、鎖の中に８つ以上の炭素原子を有する炭素鎖である。約１０以上の炭素原子で、連鎖は、室温で固体であることは理解されるべきである。しかしながら、代替の実施形態において、固体の洗浄要素１００は８つ未満の炭素を有する炭素鎖からなり得、固体の洗浄要素は、組成物が固体であるように、室温未満の環境で使用され得る。固体の洗浄要素１００は、固体の洗浄要素が、基板１０２の最も軟らかい材料を下回る硬さを有するように選択される。一実施形態において、固体の洗浄要素１００は、固体の洗浄要素１００と基板１０２との間の接触および相対運動の間、塑性変形を受ける。
従って、図１Ｂに示される、固体の洗浄要素１００から一部の材料が擦り取られ、被覆層１０３として基板１０２の上に堆積する。別の実施形態において、被覆層１０３は、基板１０２からすすぎ落とされ、基板１０２の上の被覆層および捕捉された汚染を除去する。本明細書に使用されている場合、塑性変形は、固体の洗浄要素がもはやその形状を保持することができない時点を指し、さらに、塑性ひずみまたは塑性流動を指し得る。通常、塑性変形は、通常の応力の下で生じる脆性破壊とは対照的に剪断応力の下で生じる。従って、固体の洗浄要素の横方向の移行または基板１０２の動きのいずれかからの剪断力と合わせて、固体の洗浄要素１００に及ぼされた下向きの力は、固体の洗浄要素１００の底面の塑性変形を引き起こす。薄膜１０３は、次にすすがれて除去される。一実施形態において、固体の洗浄要素は、基板１０２の表面で汚染物質と相互作用し、薄い膜１０３が除去されるとき、汚染物質は、除去されることが理解されるべきである。
図２Ａは、本発明の一実施形態による高水準の単相の洗浄動作を例示する簡略化された概略図である。固体の洗浄要素１００は、基板１０２の上に配置される。基板１０２の上面には、活性化層１０４がある。一実施形態において、活性化層１０４は、塩基性の添加物を有する薄い水の層である。一実施形態において、塩基性の添加物は、水酸化アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、水酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエタノールアミン、または水酸化テトラメチルアンモニウムから成る群から選択され得る。任意の塩基が水の層と組み合うために使用され得るので、塩基性の添加物は、これらの化合物に限定されないことは理解されるべきである。固体の洗浄要素１００は、炭素鎖から成り、一般的に知られた脂肪酸、例えばミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、またはスルホン酸アルキル（ａｌｋｙｓｕｌｐｈｏｎａｔｅｓ）もしくはホスホン酸アルキル（ａｌｋｙｐｈｏｓｐｈｏｎａｔｅｓ）、その他から選択され得る。一実施形態において、固体の洗浄要素１００の材料は、鎖の中に８つ以上の炭素原子を有する炭素鎖である。約１０以上の炭素原子で、鎖は、室温で固体であることが理解されるべきである。しかしながら、代替の実施形態において、固体の洗浄要素は１０未満の炭素を有する炭素鎖からなり得、固体の洗浄要素は、組成物が固体であるように、室温未満の環境で使用され得る。当業者は、活性化層１０４は、利用可能な一般的に知られた手段によって、基板１０２の上面に配置され得ることを理解する。例えば、活性化層は、基板１０２の上に注がれ、スプレーされ得るか、または他の一般的に利用可能な手段であり得る。
要素が脂肪酸である実施形態において、以下は、要素を構成するために使用され得る例示的な化合物である。脂肪族系酸が本質的に、炭素原子が開鎖を形成する有機化合物によって定義される任意の酸を表すことは理解されるべきである。上に論じられたように、脂肪酸は、固体の洗浄材料として使用され得る脂肪族系酸の例である。固体の洗浄要素として使用され得る脂肪酸の例は、とりわけ、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、エルシン酸（ｅｕｒｃｉｃ）、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、ネルバン酸（ｎｅｒｖａｎｉｃ）、パリナリン酸（ｐａｒｉｎａｒｉｃ）、チムノドン酸(ｔｉｍｎｏｄｏｎｉｃ)、ブラシジン酸（ｂｒａｓｓｉｃ）、イワシ酸、リグノセリン酸、セロチン酸、およびこれらの混合物を含む。一実施形態において、固体の洗浄要素は、Ｃ−１から約Ｃ−２６まで延びる様々な炭素鎖の長さによって定義される脂肪酸の混合を表し得る。カルボン酸は、１つ以上のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を含む本質的に任意の有機酸によって定義される。固体の洗浄要素として使用されるとき、カルボン酸は、Ｃ−１から約Ｃ−１００まで延びる様々な炭素鎖の長さの混合を含み得る。さらにカルボン酸は、他の官能基、例えばメチル、ビニル、アルキン、アミド、第一アミン、第二アミン、第三アミン、アゾ、ニトリル、ニトロ、ニトロソ、ピリジル、ペロキシ、アルデヒド、ケトン、第一イミン、第二イミン、エーテル、エステル、ハロゲン、イソシアネート、イソチオシアネート、フェニル、ベンジル、ホスホジエステル、スルフィドリルを含み得るが、これらに限定されない。
図２Ｂは、本発明の一実施形態に従い、固体の要素を下降させて水の薄膜および基板と接触させることを例示する簡略化された概略図である。固体の洗浄要素１００が下降させられ、活性化層１０４および基板１０２の上面と接触する。固体の洗浄要素１００と活性化層１０４との間の接触の結果として、活性化層のｐＨが、固体の洗浄要素のｐＫａに近い場合、活性化層と接触している固体の洗浄要素の部分はイオン化する。一実施形態において、活性化層１０４は、脂肪酸のｐＫａよりも大きいｐＨである。ステアリン酸に関して、ｐＫａは約１０．２である。しかしながら、当業者は、イオン化は脂肪酸の性質に依存することを理解する。つまり、ｐＫａは、炭素鎖の長さの変化とともに変化する。従って、対応するｐＫａに依存して、スルホン酸およびホスホン酸に対して、様々なｐＨが活性化層１０４に対して適用され得る。別の実施形態において、活性化層が固体の洗浄要素の中に吸い込まれて拡散し、膨張して、領域１０６における固体の洗浄要素の機械的特性を、固体の洗浄要素１００の残りに対して変化させる。領域１０６の寸法は、固体の洗浄パックおよび活性化層材料に依存する。固体の洗浄要素の材料特性は表面の近くで変化するが、領域１０６はなおも固体として考えられ、要素１００は、単相、すなわち領域１０６は要素１００の残りに対してより軟らかい固体として考えられ得る。図１Ｂの層１０３に関して論じられたように、一実施形態において、領域１０６の一部分は、擦り取られて基板１０２の上に、被覆層として堆積する。別の実施形態において、被覆層は、基板１０２からすすがれ、基板１０２の被覆層および任意の汚染を除去する。代替の実施形態において、活性化層１０４は、界面活性剤／分散剤であり得る。ここで、界面活性剤／分散剤は、イオン分子を含む。一実施形態において、界面活性剤、例えばドデシル硫酸アンモニウム（ＡＤＳ）が使用される。界面活性剤が使用される実施形態において、任意の公知の非イオン性、イオン性、または両性イオン性界面活性剤が使用され得る。固体の洗浄要素１００の一部分の活性化は、同時係属中の出願番号に記述されるように、基板の表面を効果的に洗浄する洗浄表面を生じる。
図３Ａは、本発明の一実施形態による単相の要素を利用する洗浄装置の側面図を例示する簡略化された概略図である。この実施形態において、固体の洗浄要素１１８ａ〜１１８ｃは、細長い棒として例示されている。基板に対する輸送メカニズムとして機能するコンベア１１０は、ローラ１１２を介して駆動され、洗浄される基板を固体の洗浄要素１１８ａ〜１１８ｃで支持する。活性化層が適用されないことがあり得るが、図２の活性化層１０４は、レザバ１１４を通して各基板に提供され、ノズル１１６を介して送達される。ノズルおよびレザバは、固体の洗浄要素１１８ａ〜１１８ｃの各々に対して対応し得、例示の容易さのために示されないことは理解されるべきである。この方法で、様々な適用に向けられる洗浄は、洗浄される基板に適用され得る。固体の洗浄要素１１８ａ〜１１８ｃは、基板表面に対して垂直方向に移動させられ得る。ジンバル式技術が固体の洗浄要素１１８ａ〜１１８ｃの各々を支持するために使用され得ることは理解されるべきである。
図３Ｂは、本発明の一実施形態による、図３Ａの洗浄装置の上面図である。例示されているように、輸送メカニズム１１０は、基板１０２ａ〜１０２ｃを支持する。一実施形態において、輸送メカニズム１１０は基板を締め付け、基板をしっかりと支持することが可能であり、基板を回転させることも可能であり得る。各基板は、対応する要素の洗浄領域内にあるので、すなわち棒の底面は、基板の上面に接触することができるので、要素は下降させられて基板と接触する。対応する基板を洗浄するために、活性化層は、接触の前に基板に適用されている。従って、基板１０２ａ〜１０２ｃは、それらが経路を横断するとき、対応する固体の洗浄要素１１８ａ〜１１８ｃによって洗浄される。コンベア１１０が動く相対速度は、各固体の洗浄要素の、対応する基板１０２ａ〜１０２ｃとの必要な滞留時間を可能にするために十分である。一実施形態において、各固体の洗浄要素の組成は異なり得る。つまり、様々な脂肪酸または他の非脂肪酸材料、および／または様々な活性化剤が、順次標的とされる洗浄を提供するために使用され得る。例えば、第１の要素は、特定のタイプの汚染物質を標的とし得、一方、他の要素は、他のタイプの汚染物質を標的とし得る。
図４は、本発明の一実施形態による、単相の洗浄固体に対する代替の実施形態の簡略化された概略図である。ここでは、パックまたは棒ではなく、単相の洗浄固体はローラである。ローラは軸１３０の周りで回転する。ローラ１１８ｄは、本明細書に記述された実施形態のうちの任意のものに対して適用され得ることは理解されるべきである。一実施形態において、支持構造１３１は、ローラ１１８ｄの表面をウエハ表面に押し付けるために使用され得る。例えば、シャフトが、軸１３０に沿ってローラ１１８ｄの中を横断し得る。当業者は、支持構造１３１が、洗浄されるウエハの平らな表面に対して様々な角度で保持され得ることを理解する。さらに、支持構造１３１は、ローラ１１８ｄの自由な回転を可能にし、上述の角度のある動きを調節する公知の技術によってローラ１１８ｄに結合され得る。
図５Ａは、固体の洗浄要素がディスクとして例示される、別の代替の実施形態である。基板１０２の表面を洗浄するために、ディスク１１８ｅは、基板１０２の回転に対して回転する。ディスク１１８ｅは、洗浄される基板１０２に対して様々な直径であり得、相対的な直径は、例示的な図示であり、限定するものとしては意図されていないことは理解されるべきである。当業者は、基板１０２およびディスク１１８ｅは、同様な方向に回転し得るか、またはディスク１１８ｅおよび基板１０２は、反対方向に回転し得ることを理解する。上述されたように、ジンバル式の支持構造は、要素１１８ｅに組み込まれ得る。
図５Ｂは、本発明の一実施形態による単相の洗浄要素の要素実施形態の側面図を例示する簡略化された概略図である。要素１１８ｅは、支持構造１３１に取り付けられる。要素１１８ｅは、接着剤または機械的な手段によって支持構造１３１に取り付けられ得、支持構造は、公知の手段によって要素と構造的に一体化される。一例示的な実施形態において、要素１１８ｅは、支持１４０の周りに画定され、構造的支持を提供する。この実施形態において、要素１１８ｅは、支持１４０の回りに成形されているとして考えられ得る。支持構造１３１は、要素１１８ｅの回転支持を提供する。もちろん、支持１３１は、上に論じられたように、ジンバル式であり得る。レザバ１１４は、送達ライン１１６を通して活性化流体を提供し、ウエハ１０２の上面に活性化層１０４を形成する。上述のように、活性化層は、要素１１８ｅが洗浄される表面と接触する前に適用される。活性化層と接触している基板および洗浄要素はイオン化し、固体の洗浄要素の、基板への吸収を妨げる。要素１１８ｅおよび／またはウエハ１０２は回転させられて洗浄動作を実行する。物理的な特性、すなわち底部分１１８ｅ−２の硬さに対する上部部分１１８ｅ−１の硬さ、要素１１８ｅの底面において、活性化層１０４によって変化させられるが、要素１１８ｅは固体のままであることは理解されるべきである。穴／空洞を有する多孔性のブラシとは異なり、本明細書に記述された実施形態は、ウエハ１０２の表面を洗浄するために適用される通常のブラシの穴／空洞を有さない堅い表面を提供することを、当業者は理解する。従って、本明細書に記述された実施形態は、ウエハ１０２の表面に従い得る、連続して中断されない洗浄層を提供する。さらに、底部分１１８ｅ−１の活性化は、上部部分１１８ｅ−２に及ぼされた圧力が洗浄作用を提供するように転換されるより軟らかいインターフェースを提供する。
図６は、本発明の一実施形態による単相の洗浄装置に対する活性化層についてのさらなる詳細を例示する簡略化された概略図である。基板１０２は、その上に配置された活性化層１０４を有し、固体の洗浄要素１００が、活性化層１０４と接触させられるとき、水が固体の洗浄要素１００の中に吸収される。領域１０６に例示されるように、水は、固体の洗浄要素１００の粒状構造の中を浸透する。述べられたように、活性化層１０４は、一実施形態においては水の層であり、水の層のｐＨは、領域１０６において脂肪酸をイオン化し、中和させるために塩基性である。本質的に、領域１０６の中への活性化層の貫通は、その領域での固体の洗浄要素１００の特性を変化させる。例えば、領域１０６において、固体の洗浄要素１００は性質がゼラチン状となり得るが、しかしなおも固相である。図７を参照すると、領域１０６のイオン化が例示されている。ここで、ステアリン酸に関して、カルボキシル基の水素原子は解離し、領域１０６のこのインターフェースにおいて、負に荷電された官能基を生じる。これらの官能基をイオン化または解離することによって、負に荷電されたインターフェースへの吸収は、妨げられることは理解されるべきである。つまり、固体の洗浄要素は、ウエハ表面に固着せず、それによって効率的な洗浄が達成されるようにする。活性化層が界面活性剤／分散剤である場合、図６に関して上に記述された効果が達成される。一実施形態において、活性化層は、汚染除去を高めるために、化学添加物を有する。これらの化学添加物はとりわけ、とりわけ、フッ化水素酸、硫酸、塩化水素酸、水酸化テトラメチルアンモニウム、過酸化水素を含む。
図８は、本発明の実施形態による表面汚染物質を有する基板を洗浄するための方法動作を例示する流れ図である。方法は、動作２００から始まり、活性化溶液は、動作を通して基板の表面に塗布され、活性化面の適用なしで前進する。上に述べられたように、活性化溶液は、洗浄装置のｐＫａよりも大きいｐＨを有している水溶液であり得る。あるいは、活性化溶液は、界面活性剤であり得る。活性化溶液は、基板の上に注がれるか、またはスプレーされ得るか、または他の現在利用可能な手段であることは理解されるべきである。方法は動作２０２へ進み、そこでは固体の洗浄表面が、活性化溶液および基板の表面と接触させられる。図６および図７を参照して例示されるように、かつ動作２０４において指定されるように、固体の洗浄表面を活性化溶液と接触させることは、固体の洗浄表面の一部分を活性化することまたはイオン化すること／中和することになる。このイオン化／中和または活性化は吸収を妨げ、固体の洗浄要素がいかなる残留物もあとに残さないようにする。一実施形態において、界面活性剤が、活性剤層として使用される場合、界面活性剤は吸収を妨げ、固体の洗浄要素がいかなる残留物もあとに残さないようにする。図５Ａおよび図５Ｂにおけるように、洗浄要素がディスクである実施形態に対して、要素の一例示的な構成は、直径が５インチで高さまたは深さが１インチの寸法を有するディスクであり得る。ここで、深さ１インチの部分は約１／８インチである。もちろん、これは例示的な構成であり、実際の寸法は、要素の組成、および固体の洗浄要素としてディスク、ローラ、その他が使用されているかどうか、ならびに他の環境変数に依存して変化し得る。図５および図６を参照して記述されたように、一実施形態において、活性化溶液は、固体の洗浄要素の一部分の中に吸収される。
図８の方法は、動作２０６への進み、そこでは基板および／または固体の洗浄表面は互いに対して動かされ、基板の表面を洗浄する。上の図に記述されたように、固体の洗浄表面は、洗浄される基板の表面に対して、回転し、転がり、スライドし、その他をなし得る。固体の洗浄表面は、本明細書に記述された機能性をウエハの表面に適用して洗浄するため、ディスク、棒、パック、ローラ、または任意の他の適切な装置であり得る。本質的に、表面汚染物質を除去するために、塑性変形によって基板の表面に層を残し得る任意の幾何学的形状、または活性化層と相互作用し得る任意の幾何学的形状が、本明細書に記述された実施形態に対して使用され得る。さらに、固体の洗浄表面に対して提供される支持構造は、ジンバル式の構造を含み得、複数の次元、例えば２つの軸ジンバルで固体の洗浄表面の回転を可能にし得る。公知のように、ジンバルは通常、軸上に直角に取り付けられた２つまたは３つの対のピボットで作られる。
本発明は、半導体ウエハから汚染物質を除去することに関して記述されたが、既に記述された本発明の原理および技術は、半導体ウエハ以外の表面を洗浄することに対しても等しく適用され得ることは理解されるべきである。例えば、本発明は、半導体製造において使用される任意の機器表面を洗浄するために使用され得、ここで任意の機器表面とは、ウエハと環境的に連絡する、例えばウエハと空間を共有する任意の表面を指す。本発明は、汚染除去が重要である他の技術分野においても使用され得る。例えば、本発明は、宇宙計画、または他の高度先端技術分野、例えば表面科学、エネルギー、光学、マイクロエレクトロニクス、ＭＥＭＳ、フラットパネル処理、太陽電池、メモリデバイス、その他において使用される部品の汚染を除去するために使用され得る。本発明が使用され得る例示的な分野の前記列挙は、包含的な列挙を表すとは意図されていないことは理解されるべきである。さらに、本明細書の例示的な記述において使用されたようなウエハは、本質的に任意の他の構造、例えば基板、部品、パネル、その他を表すように一般化され得ることは理解されるべきである。
この発明は、幾つかの実施形態の観点から記述されたが、当業者は、上記の明細書を読み、かつ図面を調べて、様々な変更、追加、交換およびそれらの均等物に気付くことは理解される。従って、本発明は、本発明の真の精神および範囲内に該当するすべてのそのような変更、追加、交換および均等物を含むことが意図されている。特許請求の範囲において、要素および／またはステップは、特許請求の範囲において明確に述べられていない限り特定の順序の動作を意味しない。
図１Ａは、本発明の一実施形態による、高水準の単相の洗浄動作を例示する簡略化された概略図である。 図１Ｂは、本発明の実施形態による、基板に層を堆積するための、固体の洗浄要素の塑性変形を例示する簡略化された概略図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態による、単相の要素を利用する洗浄装置の側面図を例示する簡略化された概略図である。 図２Ｂは、本発明の一実施形態による、固体の要素を下降させて水の薄膜および基板と接触させることを例示する簡略化された概略図である。 図３Ａは、本発明の一実施形態による、単相の要素を利用する洗浄装置の側面図を例示する簡略化された概略図である。 図３Ｂは、本発明の一実施形態による、図３Ａの洗浄装置の上面図である。 図４は、本発明の一実施形態による、単相の洗浄固体に対する代替の実施形態の簡略化された概略図である。 図５Ａは、本発明の一実施形態による、固体の洗浄要素がディスクとして例示される、別の代替の実施形態である。 図５Ｂは、本発明の一実施形態による、単相の洗浄要素の要素実施形態の側面図を例示する簡略化された概略図である。 図６は、本発明の一実施形態による、単相の洗浄装置に対する活性化層についてのさらなる詳細を例示する簡略化された概略図である。 図７は、本発明の一実施形態による、図５の領域のイオン化のさらに詳細な概略図を例示する。 図８は、本発明の一実施形態による、表面汚染物質を有する基板を洗浄する方法動作を例示する流れ図である。

Claims (24)

  1. 基板を洗浄する方法であって、該方法は、
    活性化溶液を基板の表面に塗布する方法動作と、
    該活性化溶液および該基板の表面を固体の洗浄要素の表面と接触させる方法動作と、
    該活性化溶液を該固体の洗浄要素の一部分の中に吸収させる方法動作と、
    該基板または該固体の洗浄要素のうちの１つを互いに対して動かし、該基板の表面を洗浄する方法動作と
    を包含し、
    該活性化溶液は、該基板上に活性化層を形成し、該活性化層は、該接触の後に残留物が該基板上に残ることを妨げるように活性化し、該固体の洗浄要素の表面は、平らな表面であり、該固体の洗浄要素は、脂肪酸から成る、方法。
  2. 前記活性化溶液は、アルカリ性の溶液である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記活性化溶液は、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエタノールアミンおよび水酸化テトラメチルアンモニウムから成る群から選択される塩基を含むアルカリ性の溶液である、請求項１に記載の方法。
  4. 前記活性化溶液および前記基板の表面を前記固体の洗浄要素の表面と接触させる前記方法動作は、該固体の洗浄要素の表面のイオン化および該基板の表面のイオン化を生じる、請求項１に記載の方法。
  5. 前記活性化溶液は、前記固体の洗浄要素の前記一部分の中に拡散し、該固体の洗浄要素の該一部分を該固体の洗浄要素の残りに対してより軟らかくさせる、請求項１に記載の方法。
  6. 前記活性化溶液は界面活性剤である、請求項１に記載の方法。
  7. 前記界面活性剤は、イオン界面活性剤である、請求項６に記載の方法。
  8. 基板を洗浄する洗浄装置であって、
    外面を有する固体の材料であって、該外面は、該基板の表面に配置された活性化溶液にさらされるとき、前記固体の材料の残りに対してより軟らかくなるように構成される、材料と、
    該固体の材料を支持し、かつ力を及ぼして該外面が該基板の該表面と接触するように構成された支持構造と
    を備えており、該活性化溶液は、該基板上に活性化層を形成し、該活性化層は、該接触の後に残留物が該基板上に残ることを妨げるように活性化し、該外面は、平らな表面であり、該固体の材料は、脂肪酸、スルホン酸アルキル、リン酸アルキル、およびホスホン酸アルキルから成る群から選択される、洗浄装置。
  9. 前記支持構造は、前記固体の材料の軸の中を通るシャフトを含み、該固体の材料は、該軸の周りに回転する、請求項８に記載の装置。
  10. 前記支持構造はジンバル式であり、前記基板に対して、前記固体の材料に回転を提供する、請求項８に記載の装置。
  11. 活性化溶液を前記基板の前記表面に提供する流体送達システムをさらに備えている、請求項８に記載の装置。
  12. 前記活性化溶液はアルカリ性である、請求項８に記載の装置。
  13. 前記活性化溶液は界面活性剤である、請求項８に記載の装置。
  14. 前記外面の成分は前記活性化溶液によってイオン化される、請求項８に記載の装置。
  15. 基板を洗浄する洗浄システムであって、
    該基板を支持するように構成された支持と、
    活性化溶液を該基板の表面に送達するように構成された流体送達システムと、
    露出された表面を有する固相の洗浄要素であって、該露出された表面は、該露出された表面が該活性化溶液と接するとき、該固相の洗浄要素の残り部分に対して軟らかくなる成分を有する、固相の洗浄要素と、
    該固相の洗浄要素を支持する支持構造であって、該支持構造は洗浄動作の間、該基板の表面に対して該露出された表面を維持するように構成された、支持構造と
    を備えており、該活性化溶液は、該基板上に活性化層を形成し、該活性化層は、該露出された表面を接触させた後に残留物が該基板上に残ることを妨げるように活性化し、該露出された表面は、平らな表面であり、該固相の洗浄要素は、本質的に脂肪酸から成る、洗浄システム。
  16. 前記活性化溶液のｐＨは７．０よりも上である、請求項１５に記載の洗浄システム。
  17. 前記活性化溶液は界面活性剤である、請求項１５に記載の洗浄システム。
  18. 前記界面活性剤はドデシル硫酸アンモニウムである、請求項１７に記載の洗浄システム。
  19. 前記支持構造は、前記固相の洗浄要素を回転させるように構成された、請求項１５に記載の洗浄システム。
  20. 前記支持構造は、前記固相の洗浄要素を前記基板の表面に対して平行、垂直に移動させるように構成された、請求項１５に記載の洗浄システム。
  21. 前記支持構造は、前記固相の洗浄要素を動かないように保持する、請求項１５に記載の洗浄システム。
  22. 前記活性化溶液は露出された表面と反応して、前記基板の前記表面に対して前記固相の洗浄要素のゼラチン状の界面部分を成長させる、請求項１５に記載の洗浄システム。
  23. 前記ゼラチン状の界面部分は、前記基板の前記表面に配置された粒子を捕捉する、請求項２２に記載の洗浄システム。
  24. 複数の固相の洗浄要素であって、該複数の固相の洗浄要素は各々、異なる材料から成り、前記基板支持は、該複数の固相の洗浄要素の各々の下で該基板を動かし、前記流体送達システムは、該基板が該複数の固相の洗浄要素の各々の下で動く前に、該基板に前記活性化溶液を提供する、複数の固相の洗浄要素をさらに備えている、請求項１５に記載の洗浄システム。
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