JP5662435B2 - 損傷を与えない高効率な粒子除去洗浄 - Google Patents

Description

一般に、本発明は、半導体基板処理に関し、さらに具体的には、特殊な化学製剤を使用して効率的で損傷を与えない粒子除去洗浄をもたらすシステムおよび方法に関する。

半導体素子は、さまざまな製造工程を経て得られる。さまざまな製造工程期間に、基板は、製造工程に使用されるあらゆる材料や化学物質を含むさまざまな汚染物質に曝される。エッチング、堆積などのさまざまな製造工程に使用される化学物質によって、基板表面に形成される半導体素子上およびその周囲に粒子またはポリマー残留汚染物質が残留する。粒子汚染物質の大きさは、基板表面に作製される素子およびフィーチャーの限界寸法と同程度以上である。半導体素子の大きさが小さくなるにつれて、基板表面に形成され素子に損傷を与えることなく基板表面から粒子を除去することはますます困難になる。

いくつかの実施形態では、基板表面から汚染物質を除去するために力学的エネルギーが使用される。しかし、力学的エネルギーを加えると半導体素子が破損するということは周知の事実である。半導体素子に与える損傷を最小限にしながら基板表面から汚染物質を取り除くために、特殊な化学製剤を使用する新規の半導体基板処理概念が知られている。特殊な化学製剤を用いる場合、粒子除去効率（ＰＲＥ）は、どのように化学製剤を基板表面に適用して基板表面から除去するかに左右される。特殊な化学製剤の選択は、基板の種類と、除去する必要がある粒子の種類とに強く依存する。特殊な製剤を使用した場合の典型的なＰＲＥ値は約９０％である。このＰＲＥ値は高いものの、残り１０％の汚染物質は洗浄処理後に基板に残った状態であることを理解する必要がある。この１０％の粒子汚染物質は、歩留まりを大幅に低下させる可能性があり、よって後続の処理工程の前に除去される必要がある。

上記のＰＲＥ値は、完全な洗浄環境での最適な結果を表す。実際には、ＰＲＥ値は、上記の評価よりはるかに低い（４０〜５０％）可能性があり、基板表面に残留し、収率を大幅に低下させうる多量の汚染物質をもたらす。

上記を考慮すると、半導体素子の構造的完全性を保持しながら基板表面から汚染物質を除去するためには、さらに効果的な洗浄技術が要求されている。このような状況において、本発明の実施形態が生じる。

概して、実施形態は、基板表面に形成された素子フィーチャーに機械的損傷を与えることなく基板表面から汚染物質を除去するように改良された基板洗浄技術を提供することによってその要求を満たす。基板洗浄技術は、洗浄液に分散された乾燥ＰＶＡ粒子を含む洗浄剤を利用する。洗浄液に浸漬すると、ＰＶＡ粒子は水分を吸収し、ＰＶＡ剤は加水分解する。洗浄剤が基板表面に適用されると、ＰＶＡ粒子は、汚染物質と相互作用し、汚染物質と基板表面との結合を切断するてことして作用するせん断力をさらに加える。洗浄液とＰＶＡ粒子の長鎖ポリマーは、遊離した汚染物質を取り込む。取り込まれた汚染物質は、基板表面から洗浄剤と共に除去され、基板表面を実質的に洗浄された状態にする。ＰＶＡ粒子は、穏やかに作用して、基板表面から汚染物質を遊離させる柔軟性のあるマイクロブラシとして作用する、マイクロメートル単位の大きさの微粒子である。柔軟で、スポンジに似た性質のＰＶＡ粒子は、穏やかに作用して、隣接するフィーチャーおよび素子に影響を与えることなく汚染物質を除去する。マイクロメートル単位の大きさの粒子は、密接して形成されたフィーチャー間の領域に洗浄剤を到達させて汚染物質を除去することが可能であり、基板表面を実質的に洗浄する。

当然のことながら、本発明は、材料（または溶液）、方法、処理、装置またはシステムを含む多数の方法で実施することができる。以下に、本発明のいくつかの実施形態を記載する。

一実施形態では、半導体基板表面から汚染物質を除去する洗浄剤を提供する。洗浄剤は、洗浄液と、洗浄液に分散したマイクロメートル単位の大きさの複数の乾燥ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子とを含む。洗浄液は、独特な粘弾性を示す。洗浄液は、長いポリマー鎖から生成される単相ポリマー化合物である。マイクロメートル単位の大きさの複数の乾燥ポリビニルアルコール粒子は、洗浄液の液体を吸収し、洗浄剤中に均一に懸濁されるようになる。懸濁されたＰＶＡ粒子は、半導体基板表面の少なくとも一部の汚染物質と相互作用し、基板表面から汚染物質を遊離させて除去する。遊離した汚染物質は、洗浄剤中に取り込まれる。

別の実施形態では、半導体基板表面から汚染物質を除去するための装置を提供する。この装置は、半導体基板を受け取り、保持し、平面に沿って移動させるための基板支持機構を含む。また、この装置は、基板表面から汚染物質を除去するために洗浄剤を適用するための洗浄剤ディスペンサを含む。洗浄剤は、洗浄液と、洗浄液に分散したマイクロメートル単位の大きさの複数のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子を含む。洗浄液は、独特な粘弾性を示す長いポリマー鎖の単相ポリマー化合物である。乾燥ＰＶＡ粒子は、洗浄液の液体を吸収し、洗浄剤中に均一に懸濁されるようになる。懸濁されたＰＶＡ粒子は、少なくとも一部の汚染物質と相互作用し、基板表面から汚染物質を遊離させる。遊離した汚染物質は、洗浄剤中に取り込まれ、基板表面を実質的に洗浄された状態にする。

さらに別の実施形態では、半導体基板の基板表面から汚染物質を除去する方法を提供する。この方法は、洗浄装置に半導体基板を配置することを含む。基板表面から汚染物質を除去するために、洗浄剤が供給される。洗浄剤は、洗浄液と、洗浄液に分散したマイクロメートル単位の大きさの複数のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子を含む。洗浄液は、粘弾性を示す長いポリマー鎖の単相ポリマー化合物である。乾燥ＰＶＡ粒子は、洗浄液から液体を吸収し、洗浄剤中に均一に懸濁されるようになる。複数のＰＶＡ粒子は半導体基板表面の少なくとも一部の汚染物質と相互作用し、基板表面から汚染物質を遊離させる。遊離した汚染物質は、洗浄剤中に取り込まれる。

本発明の他の態様および利点は、本発明の原理の一例として示す以下の詳しい記載と添付の図面とを参照することによって明らかとなる。

本発明は、以下の記載と添付の図面とを参照して容易に理解される。これらの図面は、本発明を好ましい実施形態に限定するものと解釈されるべきではなく、説明および理解のみを目的としたものである。同じ符号は、同じ構造要素を表す。

本発明の一実施形態において、基板表面から汚染物質を除去するための洗浄剤の概略物理図である。 本発明の一実施形態において、基板表面に適用された状態の洗浄剤の概略物理図である。 本発明の一実施形態に従って、基板表面の汚染物質に接触するＰＶＡ粒子の拡大図である。 本発明の一実施形態において、ＰＶＡ粒子に取り込まれる汚染物質の拡大図である。 本発明の一実施形態において、基板表面から汚染物質を除去する際に使用される洗浄液のポリマー鎖のサンプルを示す図である。 本発明の一実施形態において、基板表面から汚染物質を洗浄するための装置の概略図である。 本発明の一実施形態において、基板表面から汚染物質を洗浄するために使用される装置の別の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態において、標準洗浄剤および強化洗浄剤を使用した場合の粒子除去効率（ＰＲＥ）を示す図である。 本発明の一実施形態に従って、基板表面に強化洗浄剤を適用する際に使用される処理のフローチャートである。

洗浄処理時に、損傷を与えることなく基板表面から汚染物質を効率的に除去し、粒子除去効率を増大させるためのいくつかの実施形態を説明する。しかし、本発明は、これらの特定の詳細の一部または全てがなくても実施可能であることは、当業者にとって明らかであろう。他の例では、本発明を不必要に曖昧にしないように、周知の処理工程を詳しく記載していない。

基板表面から汚染物質を効率的に除去することは、基板表面に形成されたフィーチャーと、結果として得られる半導体素子との機能性を維持するために有用である。小さい技術ノードに対して機械的損傷を与えることなく粒子を除去することは、ますます困難になっている。本発明の一実施形態では、基板表面を洗浄する際に強化された洗浄剤が使用される。洗浄剤は、長いポリマー鎖のポリマー化合物から生成される洗浄液を含む。洗浄液は、独特な粘弾性を示す。マイクロメートル単位の大きさの複数の乾燥ＰＶＡ粒子が洗浄液で分散され、洗浄剤を生成する。ＰＶＡ粒子は、洗浄液から液体を吸収し、洗浄液中に均一に懸濁されるようになる。洗浄剤が基板表面に適用されると、ＰＶＡ粒子は、汚染物質と相互作用し、基板表面から汚染物質を遊離させる。遊離した汚染物質は、洗浄剤中に取り込まれ、洗浄剤と共に除去され、基板表面を実質的に洗浄された状態にする。

従来の基板洗浄装置および基板洗浄方法は、基板表面から粒子を取り除く際に機械的な力を利用するブラシおよびパッドを含む。幅が狭く、アスペクト比が高い素子構造を伴う最新技術に関しては、ブラシやパッドが加える機械的力によって、素子構造に損傷を与える可能性がある。さらに、粗いブラシやパッドは、基板表面に傷をつける場合もある。キャビテーション気泡と音響流を利用して基板を洗浄するメガソニック洗浄および超音波洗浄などの洗浄技術は、損傷を受けやすい構造に損傷を与える可能性がある。噴射および噴霧を使用する洗浄技術は、膜の浸食を引き起こす可能性があり、脆い構造に損傷を与える可能性もある。洗浄剤には、洗浄を促進するために研磨固体を含むものもある。微細なフィーチャーを伴う最新技術に関して、洗浄剤中の研磨固体は、素子構造に損傷を与える可能性がある。

微細なＰＶＡ粒子は、フィーチャーおよび基板表面に機械的損傷を与えることなく、洗浄剤が基板表面およびフィーチャーから汚染物質粒子を除去することを可能にする。さらに、ＰＶＡ粒子は、洗浄液の液体を吸収し、洗浄剤のポリマー鎖中に均一に懸濁される。ＰＶＡ粒子は、基板表面にさらなるエネルギーを加える柔軟性のあるマイクロブラシとして作用し、汚染物質と基板表面との結合を切断しようとするため、隣接して形成されたフィーチャーを破損することなく汚染物質を遊離させる。遊離した汚染物質は、洗浄液の長いポリマー鎖またはＰＶＡ粒子中に取り込まれる。取り込まれた汚染物質は、洗浄剤と共に除去される。ＰＶＡ粒子は、洗浄液が示す通常の粒子除去機構と共に作用する他の粒子除去機構を備えることから、基板表面での粒子除去効率を高める。

図１は、基板表面から汚染物質を除去する際に使用される洗浄剤１００の物理図を示す。洗浄剤１００は、洗浄液１１０と、洗浄液に分散されているマイクロメートル単位の大きさの複数の乾燥ＰＶＡ粒子１２０とを含む。洗浄液は、独特な粘弾性を示す長いポリマー鎖のポリマー化合物から生成される。一実施形態では、洗浄液は単相化合物である。洗浄液の長いポリマー鎖は、汚染物質およびＰＶＡ粒子を捕捉して取り込む特有の能力を備える。洗浄液に使用可能なポリマー化合物の種類の詳細に関しては、２００８年６月２日出願の米国特許出願第１２／１３１，６５４号明細書（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６２８Ａ）、名称「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ Ｍｅｄｉａ」、２００８年６月２日出願の米国特許出願第１２／１３１，６６０号（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６２８Ｃ）、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ Ｍｅｄｉａ」、２００８年６月２日出願の米国特許出願第１２／１３１，６６７号（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６２８Ｇ）、名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ Ｍｅｄｉａ」、２００８年６月３０日出願の米国特許出願第１２／１６５，５７７号、名称「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｈｅａｄ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｕｓｉｎｇ Ｌｏｗ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｆｌｕｉｄ」および２００８年１１月７日出願の米国特許出願第１２／２６７，３４５号（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６４４）、名称「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ Ｐａｎｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ」を参照することができる。これらの関連出願それぞれの開示内容は、参照によりその全体を本願明細書に引用したものとする。

マイクロメートル単位の大きさの複数の乾燥ＰＶＡ粒子が洗浄液中に分散される。ＰＶＡ粒子は、スポンジ状の性質であり、複数の細孔１３０を含む。ＰＶＡ粒子は、ＰＶＡ粒子が洗浄処理時に柔軟性を備えることを可能にするばね定数Ｋによって定義される。したがって、ＰＶＡ粒子は、材料に押し付けられると形態を失い、材料から離れると形態を取り戻すことができる。ＰＶＡ粒子の大きさは、ＰＶＡ粒子の性質および組成物によって定義される。一実施形態では、ＰＶＡ粒子の大きさは、ＰＶＡ粒子中の対応する細孔の大きさとほぼ同程度である。ＰＶＡ粒子は、洗浄液中に分散されると、洗浄液の液体を吸収して膨張し、洗浄液の長いポリマー鎖中に取り込まれるようになる。

乾燥ＰＶＡ粒子が混合される前の洗浄液の粘性は、脱イオン水（ＤＩＷ）の粘性と大きく異なっており、これより高い。これは、ＰＶＡ粒子が、ＤＩＷまたはＤＩＷと同じような粘性を示す化学的性質構造に添加されると、水分を吸収し、すぐに容器の底にひと塊になって沈殿することによる。本発明では、ＰＶＡ粒子を懸濁するために使用される高粘度の洗浄液は、ＰＶＡ粒子を沈殿させないようにする。

図１に示すように、結果として得られた洗浄剤は、均一に懸濁されたＰＶＡ粒子を含む。洗浄液は、ＰＶＡ粒子を基板表面の汚染物質に近接させる溶剤を提供し、これにより、ＰＶＡ粒子は汚染物質と相互作用して基板表面から汚染物質を遊離させる。

一実施形態では、洗浄剤は、ポリマー洗浄液にマイクロメートル単位の大きさの乾燥ＰＶＡ粒子を約０．１〜約２０重量％で混合することによって調製される。別の実施形態では、ポリマーに対する乾燥ＰＶＡ粒子は、約１〜約５重量％である。一実施形態では、乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、約２０〜約２００マイクロメートルである。別の実施形態では、乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、約１〜約２００マイクロメートルである。ＰＶＡ粒子は、洗浄液に懸濁されると、水分を吸収して膨張する。

洗浄剤は、力を使用して適用される。この力は、基板表面全体に洗浄剤を供給する際に使用することができる。一実施形態では、基板表面に洗浄剤を適用するために高度機械洗浄（ＡＭＣ）技術が使用される。ＡＭＣ技術を使用して基板を洗浄するための典型的な装置の詳細は、２００８年６月３０日出願の米国特許出願第１２／１６５，５７７号、名称「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｈｅａｄ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｕｓｉｎｇ Ｌｏｗ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｆｌｕｉｄ」に記載され、その内容全体は、参照により本願明細書に引用したものとする。この実施形態では、洗浄剤を、基板表面全体に洗浄剤を均一に適用するのに十分な力によって供給することができる。この力は、洗浄剤の適用に対応する基板の相対運動による力を含んでもよい。この力によって、ＰＶＡ粒子を基板表面の汚染物質に近接させる。ＰＶＡ粒子は、てことして作用し、汚染物質にさらにせん断力を加えて表面からの汚染物質の遊離を促進する。ＰＶＡ粒子の柔軟なスポンジ状の性質によって、隣接するフィーチャーおよび素子への損傷を防ぎながら、ＰＶＡ粒子は汚染物質に対してマイクロブラシのように作用し、汚染物質を遊離させる。

図２Ａ〜２Ｃは、本発明の一実施形態において、基板表面から汚染物質を除去する際に使用されるフィーチャーを示す。図２Ａに示すように、洗浄液１１０に分散されたＰＶＡ粒子１２０を含む洗浄剤は、洗浄剤ディスペンサ（図示せず）を使用して基板１０の表面の一部に適用される。基板１０の表面は、複数のフィーチャーおよび素子（図示せず）と、フィーチャーおよび素子を形成するため使用した１または複数の製造工程の間に、フィーチャー／素子の上面およびフィーチャーの中／間に堆積した複数の汚染物質１３０とを含む。洗浄剤ディスペンサは、下向きの力などの力で洗浄剤を供給し、表面に洗浄剤を押し付けて、ＰＶＡ粒子を表面の不要な粒子と相互作用させる。このように加えられる力のほかに、洗浄剤ディスペンサに対する基板１０の相対運動など他の力が洗浄剤に作用してもよい。粘弾性を伴うこれらの力によって、洗浄剤が汚染物質の少なくとも一部と相互作用することが可能となり、基板表面から汚染物質を遊離させて取り込んで除去する。

洗浄液の粘弾性が粒子除去効率に関与する以外に、洗浄液１１０に懸濁したＰＶＡ粒子１２０も、汚染物質１３０の除去に有用である。図２Ｂおよび図２Ｃは、基板表面から汚染物質１３０を除去する際のＰＶＡ粒子１２０の役割を示す。上述のように、マイクロメートル単位の大きさの乾燥ＰＶＡ粒子１２０は、洗浄液１１０からの液体を使用して加水分解し、大きさが膨張する。加水分解して膨張したＰＶＡ粒子１２０は、洗浄液１１０の長いポリマー鎖に懸濁された状態にあり、均一な粘性のある洗浄剤を生成する。図２Ｂおよび図２Ｃは、汚染物質除去処理におけるＰＶＡ粒子１２０の役割をさらに理解するために、ＰＶＡ粒子１２０および汚染物質１３０の拡大図を示す。洗浄剤は、ＰＶＡ粒子１２０が汚染物質１３０に近接することを可能にするせん断力と共に適用される。図２Ｂに示すように、ＰＶＡ粒子１２０が汚染物質１３０に近接すると、ＰＶＡ粒子１２０に関連するばね定数によって、ＰＶＡ粒子１２０は汚染物質１３０の形に適合する。次に、ＰＶＡ粒子１２０は、汚染物質１３０にさらにせん断力を加えるてことして作用し、基板表面からの汚染物質の遊離を促進する。汚染物質１３０は、遊離すると洗浄剤のポリマー鎖に取り込まれる。

本発明の一実施形態では、ＰＶＡ粒子１２０のスポンジ様の性質によって、遊離した汚染物質１３０を取り込むことが可能となる。図２Ｃに示すように、遊離した汚染物質１３０が取り込まれると、ＰＶＡ粒子１２０に関連するばね定数によって、変形したＰＶＡ粒子１２０が原形を取り戻すことが可能となる。洗浄剤に加える力と基板１０の表面によって与えられる相対力によって、基板１０の表面から洗浄剤と共に汚染物質１３０を除去することを促進し、基板表面を実質的に洗浄された状態にする。図２Ａ〜２Ｃは、単一のＰＶＡ粒子が単一の汚染物質と相互作用する例示的な実施形態を示す。単一のＰＶＡ粒子が複数の汚染物質と相互作用して、それらを基板表面から実質的に除去することができることに留意する必要がある。

図３は、洗浄液１１０の長いポリマー鎖が汚染物質１３０の取り込みに有用である本発明の別の実施形態を示す。図３は、原寸に比例して示していないことに留意する必要がある。図３は、基板表面から遊離した汚染物質を取り込む際に用いる取り込みフィーチャーを示す。さらに、図３に示すポリマー鎖は、洗浄処理時にＰＶＡ粒子１２０および汚染物質１３０の取り込みを示す一例であり、特定の化合物を表していない。実際のポリマー化合物は、同じような取り込み概念を伴うさらに単純なモデルでも複雑なモデルでもよい。図３に示すように、ＰＶＡ粒子１２０は、洗浄液に添加されると、洗浄液１１０から液体を吸収して膨張し、洗浄液１１０のポリマー鎖中に取り込まれる。ＰＶＡ粒子１２０を含む洗浄剤が基板表面に適用されると、適用によるせん断力が加わって、ＰＶＡ粒子１２０が汚染物質１３０と相互作用することが可能となる。汚染物質１３０の一部は、洗浄液１１０との相互作用によって遊離する。残りの汚染物質１３０の少なくとも一部は、ＰＶＡ粒子１２０との相互作用によって除去される。ＰＶＡ粒子１２０は、さらなる力を与える柔軟性のあるマイクロブラシとして作用する。ＰＶＡ粒子１２０は、てことして作用し、このさらなる力を使用して、基板表面から残りの汚染物質１３０の一部の遊離に作用する。図３に示すように、遊離した汚染物質１３０の一部が、ポリマー鎖中に取り込まれ、次に、ＰＶＡ粒子中の一部が、ポリマー鎖中に取り込まれる。次いで、汚染物質１３０は、洗浄剤と共に基板表面から除去される。

洗浄剤は、基板表面を洗浄するために使用される公知の装置のいずれか１つを使用して基板表面に供給されてもよい。一実施形態では、基板１０の表面に洗浄剤を供給するために、近接ヘッドが使用される。図４は、本発明の一実施形態に従って、基板１０を洗浄するためのそのような近接ヘッド装置２００の１つを示す。装置２００は、基板１０の表面１５に洗浄剤を供給するためのディスペンサヘッド２０４ａを近接ヘッドの形態で含む。ディスペンサヘッド２０４ａは、基板表面に洗浄剤を送達するための入口を含む。入口の大きさは、洗浄剤を容易に適用できるような大きさになるように構成される。一実施形態では、入口の大きさは約０．８７５〜約１ｍｍである。ディスペンサヘッド２０４ａは、洗浄剤を基板表面に供給する洗浄剤貯蔵部２３１に連結される。一実施形態では、ディスペンサヘッド２０４ａは、基板１０の表面１５に隣接して保持される。近接ヘッドを使用して基板を洗浄するための例示的な装置の詳細は、２００８年６月３０日出願の米国特許出願第１２／１６５，５７７号、名称「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｈｅａｄ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｕｓｉｎｇ Ｌｏｗ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｆｌｕｉｄ」に記載され、その内容全体は、参照により本願明細書に引用したものとする。

最大限の粒子除去効率をもたらすように洗浄液の粘弾性を十分に利用することを確実にするためには、最適な方法によりウェハ表面から洗浄液をすすぐ必要がある。閉じ込め化学洗浄（Ｃ３）ヘッドは、基板表面から洗浄溶剤を除去するための最も効果的な方法をもたらす。Ｃ３ヘッドおよび洗浄液の詳細に関しては、２００８年６月２日出願の米国特許出願第１２／１３１，６５４号（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６２８Ａ）、名称「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ Ｍｅｄｉａ」、２００８年６月２日出願の米国特許出願第１２／１３１，６６０号（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６２８Ｃ）、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ Ｍｅｄｉａ」、２００８年６月２日出願の米国特許出願第１２／１３１，６６７号（代理人管理番号ＬＡＭ２Ｐ６２８Ｇ）、名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ｔｗｏ−Ｐｈａｓｅ Ｍｅｄｉａ」を参照することができ、その内容は、参照により本願明細書に引用したものとする。Ｃ３ヘッドによって実現されるＤＩＷすすぎのメニスカス界面は、洗浄液に貯留力を与え、流体の粘弾性によって基板表面からの粒子の除去を可能にする。メニスカス界面に２相流（液体＋空気）があることは、最大限の粒子除去洗浄効率をもたらすために重要である。

必要に応じて、装置は、基板１０の表面１５をすすいで乾燥させるためのすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１を含んでもよい。すすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１は、すすぎ液貯蔵部２３２に連結され、ディスペンサヘッド２０４ａによって供給された洗浄剤の膜によって覆われた基板表面１５をすすぐためのすすぎ液を提供する。さらに、すすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１は、廃棄物貯蔵部２３３および真空部２３４に連結される。廃棄物貯蔵部２３３は、洗浄剤と、基板表面１５から除去された汚染物質との混合物を受けて保持し、すすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１によって供給された液体をすすぐ。

一実施形態では、基板１０は、基板支持機構（図示せず）を使用して受け取られ、支持され、ディスペンサヘッド２０４ａおよびすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１の下方に移される。基板１０の表面１５は、ディスペンサヘッド２０４ａ下に移動する時、まず洗浄剤によって処理される。洗浄剤は、薄膜として供給され、基板表面１５の少なくとも一部を覆う。次いで、基板表面１５は、すすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１によって供給されたすすぎ液を使用してすすがれ、乾燥される。洗浄剤を適用する力と、洗浄剤の適用に対する基板の相対運動とによって、ＰＶＡ粒子が汚染物質に近接し、それと相互作用することを可能にするせん断力が生成される。洗浄剤中のＰＶＡ粒子は、基板１０の表面１５にさらなるエネルギーを与える柔軟性のあるマイクロブラシとして作用する。ＰＶＡ粒子は、汚染物質にさらなるエネルギーを加えるてことして作用し、基板表面１５からの汚染物質の遊離を促進する。

あるいは、基板２０５を安定（静止）して保持し、ディスペンサヘッド２０４ａおよびすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１を移動させることができる。移動可能な基板を有する実施形態で記載したように、移動するディスペンサヘッドおよびすすぎ乾燥ヘッドが加えるさらなる力によって、ＰＶＡ粒子が基板表面から汚染物質に作用して汚染物質の遊離を促進する。

一実施形態では、ディスペンサヘッド２０４ａおよびすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１は単一のシステムに属する。この実施形態では、基板支持機構は、まず、洗浄剤を供給するディスペンサヘッド２０４ａの下方に基板１０を移動させ、次いで、すすぎ液を供給して汚染物質と共に除去するすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１下に基板１０移動させるために使用される。別の実施形態では、ディスペンサヘッド２０４ａおよびすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１は２つの別個のシステムに属する。ディスペンサヘッド２０４ａの下方に基板を移動させることによって、ディスペンサヘッド２０４ａを有する第１のシステムで、基板１０の表面１５に洗浄剤が供給される。次に、基板は、すすぎ乾燥装置を有する第２のシステムに移動させられる。一実施形態では、すすぎ乾燥装置は、すすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１である。実施形態は、近接ヘッドに限定されず、洗浄剤およびすすぎ液を供給するために他の装置を含むことができる。

一実施形態では、洗浄剤とすすぎ液を基板の上面に供給するディスペンサヘッド２０４ａおよびすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１のほかに、基板１０の底面を覆うさらなるディスペンサヘッドおよび／またはすすぎ乾燥ヘッドを備えてもよい。図４は、そのような実施形態の１つを示す。図４に示すように、基板の下面を洗浄するために、表面１０の下側に２つのすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−２および２０４ｂ−３をさらに備えている。図４に示すように、一実施形態では、下側にある２つのすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−２および２０４ｂ−３は、対応するすすぎ液貯蔵部２３２’、廃棄物貯蔵部２３３’および真空部（ポンプ）２３４’に連結される。別の実施形態では、下側にあるすすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−２および２０４ｂ−３はそれぞれ、別個のすすぎ液貯蔵部、別個の廃棄物貯蔵部および別個の真空ポンプに連結される。さらに別の実施形態では、基板１０の上面と下面の両方にすすぎ液を供給するために、統合されたすすぎ液貯蔵部が使用される。同じように、統合された廃棄物貯蔵部と統合された真空ポンプとが、基板の上面と下面の両方に廃棄物容器および真空部を備えてもよい。

当技術分野で周知のように、さまざまな洗浄剤ディスペンサ２０４ａ、すすぎ乾燥ヘッド２０４ｂ−１、２０４ｂ−２、２０４ｂ−３などをさまざまな位置に備えてもよい。さまざまなディスペンサおよびすすぎ乾燥ヘッドの位置は、互いに独立していてもよいし、互いの位置に依存していてもよい。

図５は、代替実施形態における洗浄化学物質ディスペンサ装置の概略図を示す。ディスペンサ装置２７０は、基板支持アセンブリ２７２を収容する容器２７１を有する。基板支持アセンブリ２７２は、基板１０を支持する基板ホルダ２７３を有する。洗浄化学物質貯蔵装置（図示せず）に連結されたディスペンサアーム２７５は、基板１０の表面に洗浄化学物質を供給するために使用される。ディスペンサアーム２７５は、洗浄剤の簡単な適用を可能にするのに十分大きくなるように構成される供給出口を含む。基板支持アセンブリ２７２は、基板ホルダ２７３で支持された基板を回転させる回転機構２７４に連結される。ディスペンサアームは、基板表面に洗浄剤を適用する位置に移動する可動アームであってよい。複合的（統合的な）な適用された力と、基板の相対運動とによって、ＰＶＡ粒子にエネルギーを与え、これによってＰＶＡ粒子を汚染物質と相互作用させる。ＰＶＡ粒子によって与えられるさらなるせん断力は、基板表面から汚染物質を遊離させるてことして作用する。遊離した汚染物質は、ＰＶＡ粒子中または洗浄液の長いポリマー鎖中に取り込まれ、洗浄剤と共に除去される。洗浄溶剤中に懸濁されたＰＶＡ粒子は、フィーチャーの上面、場合によってはフィーチャーの中／間の汚染物質粒子に達し、汚染物質に首尾よく作用する柔軟性のあるマイクロブラシとして作用し、隣接して形成されたフィーチャー／素子に損傷を与えることなく、徹底的な洗浄を達成することができる。

一実施形態では、洗浄剤を供給するために使用されるディスペンサアームは、洗浄処理後にすすぎ液を基板表面に供給するためにも使用してよい。この実施形態では、ディスペンサアームは、洗浄剤の供給とすすぎ液の供給とを切り換えるスイッチング機構を含んでもよい。代替実施形態では、基板表面１５から洗浄剤をすすいで除去するすすぎ液を供給するために、第２のディスペンサアームを使用してもよい。

上記の実施形態は、ポリマー性洗浄液を使用し、マイクロメートル単位の大きさの複数のＰＶＡ粒子を混合することによって、洗浄力を高める洗浄技術を示す。ＰＶＡ剤は、洗浄補助剤として当業界で周知である。従来の洗浄技術は、ローラーブラシでＰＶＡ剤を使用していた。ＰＶＡブラシの使用による最大の支障は、フィーチャーに機械的損傷を与えることである。ＰＶＡローラー洗浄は、接触式洗浄法である。洗浄処理時に、ローラーは、半導体基板に接触し、基板に圧力を加える。この技術は、平面から粒子を除去するのにきわめて効果があると考えられるが、フィーチャーに加わる力によって、フィーチャーに機械的損傷を与えることが多いため、幾何学形状の基板の洗浄には使用することができない。この実施形態では、ＰＶＡ粒子は洗浄液の長いポリマー鎖中に取り込まれる。ＰＶＡ粒子は、汚染物質と基板表面との間の結合力を上回るように作用するせん断力を提供する。この適用の主な利点は、洗浄剤の洗浄液に分散したＰＶＡ粒子の大きさと加えた力とによって、洗浄剤が、機械的損傷を与えることなく、基板表面から粒子を除去することである。ＰＶＡ粒子は、首尾よく作用して表面から汚染物質を遊離させる。

洗浄液と適切なＰＶＡ粒子の選択は、汚染物質の種類と、素子／フィーチャーとに関わる複数の処理パラメータの種類に基づく。処理パラメータは、フィーチャー／素子を形成するさまざまな製作層を分析することによって得てもよい。処理パラメータは、汚染物質および各素子／フィーチャーの特徴を定義する。各フィーチャー／素子および汚染物質に関わる処理パラメータのいくつかは、１または複数の種類、大きさおよび組成を含む。約０．１〜約２０重量％の洗浄液に約０．５〜約２００μｍの大きさのＰＶＡ粒子を分散し、約１５〜１５００ｍｌ／分の流量で適用すると、最適洗浄が得られる。洗浄剤を室温で適用すると、最適洗浄を得ることができる。

図６は、本発明の一実施形態において、粒子除去効率（ＰＲＥ）と洗浄処理後に残った汚染物質の数とを示す。洗浄剤は、洗浄液に約１〜約２０重量％のＰＶＡ粒子を混合することによって調製する。ＰＲＥは、粒子監視基板を使用することによって測定し、粒子監視基板には、さまざまな大きさの窒化ケイ素粒子を意図的に堆積させる。洗浄済みのシリコン基板を使用する。窒化ケイ素をシリコン基板に堆積させる。堆積後に、基板に堆積した窒化ケイ素粒子の量を測定する。次いで、基板を最初に洗浄剤で洗浄し、洗浄後に窒化ケイ素粒子の量を測定する。次いで、ＰＲＥを以下に示す標準式を使用して算出する。ＰＲＥは、洗浄液で処理した後と、洗浄剤で処理した後の基板に対して算出し、洗浄液は、ＰＶＡ粒子を分散することによって強化する。ＰＲＥは、以下に記載する式（１）によって算出される。
ＰＲＥ＝（洗浄前の総数−洗浄後の総数）／洗浄前の総数・・・（１）

ＳｉＮ粒子を有する基板を走査して、標準洗浄液および強化洗浄液による洗浄前および洗浄後の粒子数を測定し、洗浄時の強化洗浄液の効果を比較する。図６に示すように、強化洗浄液のＰＲＥが約９４％であるのに比して、標準洗浄液のＰＲＥは約８５．８％であり、強化洗浄液は、基板表面から汚染物質を除去するのに効果があることを明確に示している。洗浄剤中の洗浄液のポリマー鎖およびポリマーネットワークは、基板表面から遊離した汚染物質を捕捉して取り込むことを促進し、これにより、基板表面に汚染物質が堆積したり、再堆積したりすることを防ぎ、またＰＶＡ粒子には、基板表面の汚染物質をさらに効率的に洗浄する効果がある。

図７は、本発明の一実施形態に従って、マイクロメートル単位の大きさの複数のＰＶＡ粒子が分散した洗浄剤を使用して、基板を洗浄するための処理フローを示す。基板は、フィーチャー／素子が基板表面から突出してパターン化した基板である。この処理は、処理７１０で示すように、洗浄装置に洗浄する基板を配置することから開始する。基板は、洗浄装置の中を通るように基板を移動させるか、あるいは、基板に対して移動する１または複数のディスペンサとともに静止している基板支持機構に配置することができる。処理７２０では、洗浄剤を基板表面に供給する。洗浄剤は、独特な粘弾性の洗浄液を含む。さらに、洗浄剤は、長いポリマー鎖の単相ポリマー化合物となるように選択する。マイクロメートル単位の大きさの複数の乾燥ＰＶＡ粒子が、洗浄液中に分散される。乾燥ＰＶＡ粒子は、洗浄液から液体を吸収し、膨張して、洗浄液のポリマー鎖中に均一に懸濁される。

また、基板洗浄法は、ＰＶＡ粒子に力を加え、ＰＶＡ粒子と汚染物質との間で相互作用が成立するように、基板に存在する汚染物質にＰＶＡ粒子を近接させることを含む。一実施形態では、この力は、洗浄剤が基板表面に適用される際に、ＰＶＡ粒子に加えられる。別の実施形態では、この力は、洗浄剤が基板表面に適用されるか、あるいは、すすぎ液が基板表面に適用される際に、ＰＶＡ粒子に加えられる。この実施形態では、すすぎ時に基板表面に加えた力によって、ＰＶＡ粒子を汚染物質に近接させ、ＰＶＡ粒子と汚染物質と間の相互作用が成立することを促進する。

一実施形態では、基板上への洗浄剤の流量は、洗浄剤を適用する力を増大し、ＰＶＡ粒子が汚染物質と相互作用することを可能にするように制御される。基板から汚染物質を除去するための本発明の方法は、洗浄剤のＰＶＡ粒子に力を加えて、ＰＶＡ粒子が除去される汚染物質との相互作用を成立させる手段がありさえすれば、多くのさまざまな方法で実施することができる。

ＰＶＡ粒子は、さらなる力を与える柔軟性のあるマイクロブラシとして作用する。さらなる力を加えることによって、ＰＶＡ粒子が基板表面からの汚染物質の遊離に有用であるてことして作用することが可能となる。遊離した汚染物質は、ＰＶＡ粒子中または洗浄剤の長いポリマー鎖中に取り込まれる。処理７３０では、取り込まれた汚染物質と共に洗浄化学物質を基板表面から除去し、基板表面を実質的に洗浄された状態にする。

一実施形態では、洗浄剤は取り込まれた汚染物質と共に、真空にすることによって除去される。別の実施形態では、すすぎ液を供給し、基板表面から素早く除去する。すすぎ液を除去する際に、汚染物質と共に洗浄剤も素早く除去する。本質的には、パターン化した基板の除去される汚染物質は、半導体ウェハ製造工程によるあらゆる種類の表面汚染物質であってよく、粒子汚染、微量金属汚染、有機汚染、フォトレジストによる破片、ウェハ処理装置からの汚染、ウェハはす縁の汚染およびウェハ裏面の粒子汚染を含むが、これに限定されない。

すすぎ液が汚染物質と共に洗浄剤を除去するために使用される実施形態では、すすぎ液は、汚染物質と共に洗浄剤を効率的に除去することを容易にするように慎重に選択される。この実施形態では、すすぎ液は、選択したすすぎ液とその送達法が洗浄処理に使用される洗浄剤を補うように選択される。すすぎ処理７３０のすすぎ液は、基板表面に化学残留物を残すことなく、洗浄剤を徹底的に除去することを容易にするＤＩＷまたは他の液体などのあらゆる液体であってもよい。一実施形態では、すすぎ液は、閉じ込め化学洗浄（Ｃ３）ヘッドによって適用される。しかし、最大限の粒子除去効率を達成するために、すすぎ液をウェハに供給する手段となりうるさまざまな方法がある。

ウェハキャリアなどの基板支持装置に関するさらなる情報に関しては、本願の譲受人に譲受された２００７年５月２日出願の米国特許出願第１１／７４３，５１６号、名称「ＨＹＢＲＩＤ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ ＷＡＦＥＲ ＣＡＲＲＩＥＲ ＦＯＲ ＷＥＴ ＣＬＥＡＮ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ」を参照することができ、参照により本願明細書に引用したものとする。

近接ヘッドに関するさらなる情報に関しては、２００３年９月９日発行の米国特許第６，６１６，７７２号、名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＰＲＯＸＩＭＩＴＹ ＣＬＥＡＮＩＮＧ ＡＮＤ ＤＲＹＩＮＧ」に記載されるような典型的な近接ヘッドを参照することができる。この米国特許は、Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社、本願の譲受人に譲受され、参照により本願明細書に引用したものとする。

メニスカスに関するさらなる情報に関しては、２００５年１月２４日発行の米国特許第６，９９８，３２７号、名称「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＵＳＩＮＧ Ａ ＤＹＮＡＭＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＭＥＮＩＳＣＵＳ」および２００５年１月２４日発行の米国特許第６，９９８，３２６号、名称「ＰＨＯＢＩＣ ＢＡＲＲＩＥＲ ＭＥＮＩＳＣＵＳ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＴＡＩＮＭＥＮＴ」を参照することができる。これらの米国特許は、本願の譲受人に譲受され、その全体を参照により本願明細書に引用したものとする。

上部および底部メニスカスに関するさらなる情報に関しては、２００２年１２月２４日出願の米国特許出願第１０／３３０，８４３号、名称「ＭＥＮＩＳＣＵＳ， ＶＡＣＵＵＭ， ＩＰＡ ＶＡＰＯＲ， ＤＲＹＩＮＧ ＭＡＮＩＦＯＬＤ」に記載されるような典型的なメニスカスを参照することができる。この米国特許は、Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社、本願の譲受人に譲受され、参照により本願明細書に引用したものとする。

本発明をいくつかの実施形態に関して記載してきたが、当業者が、本願明細書を読み、その図面を吟味すれば、さまざまな変更、追加、置換およびその均等物を実施できることが理解されよう。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内にそのような変更、追加、置換および均等物をすべて含むことが意図される。本願の特許請求の範囲では、要素および／または工程は、本願の特許請求の範囲で明確に言及しない限り、処理の特定の順序を含意しない。
適用例１：半導体基板表面から汚染物質を除去するための洗浄剤であって、独特な粘弾性を示し、ポリマー化合物と、脱イオン水と、長いポリマー鎖を有する１または複数の添加剤と、の単相混合物である洗浄液と、前記洗浄剤を生成するために前記洗浄液に分散され、マイクロメートル単位の大きさである複数の乾燥ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子と、を備え、前記乾燥ビニルアルコール粒子は、前記洗浄液の液体を吸収し、前記洗浄剤中に均一に懸濁され、前記洗浄剤に均一に懸濁されている前記乾燥ビニルアルコール粒子は、少なくとも一部の汚染物質と相互作用して前記基板表面から前記汚染物質を遊離し、遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤中に取り込まれる、洗浄剤。
適用例２：前記乾燥ＰＶＡ粒子は、複数の細孔を含み、前記細孔の大きさは、前記乾燥ＰＶＡ粒子の化学組成に基づいて異なる、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例３：前記基板表面から遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤中に懸濁されている前記ＰＶＡ粒子の前記複数の細孔内に取り込まれる、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例４：前記基板表面から遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤の前記長いポリマー鎖中に取り込まれる、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例５：前記乾燥ＰＶＡ粒子は、ばね定数によって定義され、前記ばね定数は、前記洗浄剤を適用する際に変形したり、形を取り戻したりするための柔軟性を前記乾燥ＰＶＡ粒子に与える、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例６：前記洗浄液における前記ＰＶＡ粒子の懸濁は、前記乾燥ＰＶＡ粒子によって洗浄液の水分を吸収し、前記ＰＶＡ粒子は膨張して前記洗浄液の前記長いポリマー鎖中に取り込まれ、取り込まれた前記ＰＶＡ粒子は、前記汚染物質と相互作用する際に柔軟性のあるマイクロブラシとして作用し、これにより、前記基板表面に形成されたフィーチャーへの損傷が防止される、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例７：前記ＰＶＡ粒子は前記洗浄剤と共に、前記基板表面に適用された前記洗浄剤に加えられる力によって、前記基板に形成されている半導体素子の周囲で変形し、前記ＰＶＡ粒子は、相互作用時にせん断力をさらに加え、前記フィーチャーに機械的損傷をもたらすことなく前記基板表面から前記汚染物質を除去する、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例８：前記乾燥ＰＶＡ粒子は、複数の細孔を含み、前記洗浄剤に懸濁されている前記乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、対応する前記細孔より大きくなるように前記細孔の大きさによって定義され、これにより前記ＰＶＡ粒子の構造的完全性および機能性を維持する、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例９：前記乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、約２０〜約２００マイクロメートルである、適用例８に記載の洗浄剤。
適用例１０：前記洗浄剤は、約１〜約５重量％の乾燥ＰＶＡ粒子から成る、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例１１：前記洗浄剤は、約０．１〜約２０重量％の乾燥ＰＶＡ粒子から成る、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例１２：前記洗浄液は、脱イオン水、ポリマー化合物、ｐＨ調整剤および他の添加剤から成る群から選択される、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例１３：前記乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、約４５〜１５０マイクロメートルから約１０００〜１１８０マイクロメートルに及ぶ、適用例１に記載の洗浄剤。
適用例１４：半導体基板表面から汚染物質を除去するための装置であって、前記基板を受け取り、保持し、平面に沿って移動させる基板支持機構と、前記半導体基板表面に洗浄剤を適用するための洗浄剤ディスペンサと、を備え、前記洗浄剤は、独特な粘弾性を示し、長いポリマー鎖の単相ポリマー化合物である洗浄液と、前記洗浄剤を生成するために前記洗浄液に分散され、マイクロメートル単位の大きさである複数の乾燥ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子と、を含み、前記乾燥ビニルアルコール粒子は、前記洗浄液の液体を吸収して前記洗浄剤中に均一に懸濁されるようになり、均一に懸濁された前記乾燥ビニルアルコール粒子は、少なくとも一部の汚染物質と相互作用し、前記基板表面から前記汚染物質を遊離し、遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤中に取り込まれる、装置。
適用例１５：前記洗浄剤ディスペンサは、前記洗浄剤を供給するために供給孔を有する近接ヘッドであり、前記供給ヘッドの前記供給孔の大きさは、前記基板表面に前記洗浄剤を適用することができるよう、ＰＶＡ粒子の大きさより大きい、適用例１４に記載の装置。
適用例１６：前記供給孔の大きさは、約０．８７５〜約１０ｍｍである、適用例１５に記載の装置。
適用例１７：前記半導体基板は、前記近接ヘッドの下方に移動し、前記半導体基板の移動は、前記洗浄剤と前記基板表面との間にせん断力をもたらし、前記洗浄剤中のＰＶＡ粒子は、前記基板表面から前記汚染物質を遊離させるために、更なるせん断力を提供する、適用例１５に記載の装置。
適用例１８：前記洗浄剤ディスペンサは噴出口である、適用例１４に記載の装置。

Claims (18)

1. 半導体基板表面から汚染物質を除去するための洗浄剤であって、
   独特な粘弾性を示し、ポリマー化合物と、脱イオン水と、長いポリマー鎖を有する１または複数の添加剤と、の単相混合物である洗浄液と、
   前記洗浄剤を生成するために前記洗浄液に分散され、マイクロメートル単位の大きさである複数の乾燥ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子と、を備え、
   前記乾燥ポリビニルアルコール粒子は、前記洗浄液の液体を吸収し、前記洗浄剤中に均一に懸濁され、前記洗浄剤に均一に懸濁されている前記乾燥ポリビニルアルコール粒子は、少なくとも一部の汚染物質と相互作用して前記基板表面から前記汚染物質を遊離し、遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤中に取り込まれる、洗浄剤。
2. 前記乾燥ＰＶＡ粒子は、複数の細孔を含み、前記細孔の大きさは、前記乾燥ＰＶＡ粒子の化学組成に基づいて異なる、請求項１に記載の洗浄剤。
3. 前記基板表面から遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤中に懸濁されている前記ＰＶＡ粒子の前記複数の細孔内に取り込まれる、請求項２に記載の洗浄剤。
4. 前記基板表面から遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤の前記長いポリマー鎖中に取り込まれる、請求項１に記載の洗浄剤。
5. 前記乾燥ＰＶＡ粒子は、ばね定数によって定義され、前記ばね定数は、前記洗浄剤を適用する際に変形したり、形を取り戻したりするための柔軟性を前記乾燥ＰＶＡ粒子に与える、請求項１に記載の洗浄剤。
6. 前記洗浄液における前記ＰＶＡ粒子の懸濁は、前記乾燥ＰＶＡ粒子によって洗浄液の水分を吸収し、前記ＰＶＡ粒子は膨張して前記洗浄液の前記長いポリマー鎖中に取り込まれ、取り込まれた前記ＰＶＡ粒子は、前記汚染物質と相互作用する際に柔軟性のあるマイクロブラシとして作用し、これにより、前記基板表面に形成されたフィーチャーへの損傷が防止される、請求項１に記載の洗浄剤。
7. 前記ＰＶＡ粒子は前記洗浄剤と共に、前記基板表面に適用された前記洗浄剤に加えられる力によって、前記基板に形成されている半導体素子の周囲で変形し、前記ＰＶＡ粒子は、相互作用時にせん断力をさらに加え、前記フィーチャーに機械的損傷をもたらすことなく前記基板表面から前記汚染物質を除去する、請求項１に記載の洗浄剤。
8. 前記乾燥ＰＶＡ粒子は、複数の細孔を含み、前記洗浄剤に懸濁されている前記乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、対応する前記細孔より大きくなるように前記細孔の大きさによって定義され、これにより前記ＰＶＡ粒子の構造的完全性および機能性を維持する、請求項１に記載の洗浄剤。
9. 前記乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、約２０〜約２００マイクロメートルである、請求項８に記載の洗浄剤。
10. 前記洗浄剤は、約１〜約５重量％の乾燥ＰＶＡ粒子から成る、請求項１に記載の洗浄剤。
11. 前記洗浄剤は、約０．１〜約２０重量％の乾燥ＰＶＡ粒子から成る、請求項１に記載の洗浄剤。
12. 前記洗浄液は、脱イオン水、ポリマー化合物、ｐＨ調整剤および他の添加剤から成る群から選択される、請求項１に記載の洗浄剤。
13. 前記乾燥ＰＶＡ粒子の大きさは、約４５〜１５０マイクロメートルから約１０００〜１１８０マイクロメートルに及ぶ、請求項１に記載の洗浄剤。
14. 半導体基板表面から汚染物質を除去するための装置であって、
    前記基板を受け取り、保持し、平面に沿って移動させる基板支持機構と、
    前記半導体基板表面に洗浄剤を適用するための洗浄剤ディスペンサと、を備え、
    前記洗浄剤は、
    独特な粘弾性を示し、長いポリマー鎖の単相ポリマー化合物である洗浄液と、
    前記洗浄剤を生成するために前記洗浄液に分散され、マイクロメートル単位の大きさである複数の乾燥ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）粒子と、を含み、
    前記乾燥ポリビニルアルコール粒子は、前記洗浄液の液体を吸収して前記洗浄剤中に均一に懸濁されるようになり、均一に懸濁された前記乾燥ポリビニルアルコール粒子は、少なくとも一部の汚染物質と相互作用し、前記基板表面から前記汚染物質を遊離し、遊離された前記汚染物質は、前記洗浄剤中に取り込まれる、装置。
15. 前記洗浄剤ディスペンサは、前記洗浄剤を供給するために供給孔を有する近接ヘッドであり、前記近接ヘッドの前記供給孔の大きさは、前記基板表面に前記洗浄剤を適用することができるよう、ＰＶＡ粒子の大きさより大きい、請求項１４に記載の装置。
16. 前記供給孔の大きさは、約０．８７５〜約１０ｍｍである、請求項１５に記載の装置。
17. 前記半導体基板は、前記近接ヘッドの下方に移動し、前記半導体基板の移動は、前記洗浄剤と前記基板表面との間にせん断力をもたらし、前記洗浄剤中のＰＶＡ粒子は、前記基板表面から前記汚染物質を遊離させるために、更なるせん断力を提供する、請求項１５に記載の装置。
18. 前記洗浄剤ディスペンサは噴出口である、請求項１４に記載の装置。

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