JP5805077B2 - 多段階基板洗浄の方法及び装置 - Google Patents

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Description

集積回路やメモリセルなどの半導体デバイスの作成では、半導体ウエハ（「ウエハ」）上に特徴を画定するために、一連の製造工程が実施される。ウエハ（又は基板）は、シリコン基板上に画定された多層構造の形の集積回路デバイスを含む。基板の層には、拡散領域を伴うトランジスタデバイスが形成される。続く層には、所望の集積回路デバイスを形成するために、金属化相互接続配線がパターン化され、トランジスタデバイスに電気的に接続される。また、パターン化導電層は、誘電体材料によってその他の導電層から絶縁される。
一連の製造工程中、ウエハ表面は、様々なタイプの汚染物質に曝される。基本的に、製造工程中に存在するあらゆる材料が、潜在的汚染源である。例えば、汚染源は、なかでも特に、プロセスガス、ケミカル、堆積材料、及び液体を含みえる。これらの様々な汚染物質は、微粒子の形でウエハ表面上に堆積する恐れがある。もしこのような微粒子汚染が除去されないと、汚染付近のデバイスは、動作不能になりやすくなる。したがって、ウエハ上に画定された特徴を損傷させることなく十分に完全なやり方でウエハ表面から汚染物質を洗浄する必要がある。しかしながら、微粒子汚染のサイズは、多くの場合、ウエハ上に作成される特徴の限界寸法のサイズと同程度である。ウエハ上の特徴に悪影響を及ぼすことなくこのような小さな微粒子汚染を除去することは、極めて難しい可能性がある。
（１）本発明の第１の形態は、基板を洗浄するための方法であって、
第１の処理ヘッドを用いて、基板の表面に対して１回目の洗浄材料の適用を実施する工程であって、前記洗浄材料は、前記基板の前記表面上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、工程と、
前記第１の処理ヘッドを用いて、前記基板の前記表面から前記洗浄材料をすすぐために前記基板の前記表面に対して１回目のすすぎ流体の適用を実施する工程であって、前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第１の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
第２の処理ヘッドを用いて、前記すすぎ流体の残留薄膜を上に有する前記基板の前記表面に対して２回目の洗浄材料の適用を実施する工程と、
前記第２の処理ヘッドを用いて、前記基板の前記表面から前記洗浄材料をすすぐために前記基板の前記表面に対して２回目のすすぎ流体の適用を実施する工程であって、前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせずに除去するか、又は、前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第２の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
を備える方法である。
（２）本発明の第２の形態は、基板を洗浄するための方法であって、
洗浄対象とされる基板を第１の処理ヘッドの下で移動させる工程と、
前記基板が前記第１の処理ヘッドの下で移動されるのに伴って前記基板の上に洗浄材料を吐出するように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記洗浄材料は、前記基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、工程と、
前記基板上に前記洗浄材料を吐出する工程に続いて前記基板をすすぐように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記基板が前記第１の処理ヘッドの下から現れ出るのに伴って前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第１の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
前記基板上に存在する前記すすぎ流体の残留薄膜に前記洗浄材料が接触するように前記基板の上に前記洗浄材料を吐出するように第２の処理ヘッドを動作させる工程と、
前記第２の処理ヘッドによって前記基板上に前記洗浄材料を吐出することに続いて前記基板をすすぐように前記第２の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせずに除去するか、又は、前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第２の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
を備える方法である。
（３）本発明の第３の形態は、基板を洗浄するための装置であって、
基板を実質的に水平な向きに維持しつつ前記基板を実質的に直線状の経路で移動させるように構成された基板キャリアと、
前記基板の前記経路の上方に位置決めされた第１の処理ヘッドであって、前記基板の上に洗浄材料を吐出し、前記基板上にすすぎ流体を吐出し、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第１の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御しつつ前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成された第１の処理ヘッドと、
前記基板の前記経路の上方に且つ前記基板キャリアの進行方向に対して前記第１の処理ヘッドよりも後ろに位置決めされた第２の処理ヘッドであって、前記基板上に存在する前記すすぎ流体の残留薄膜に洗浄材料が接触されるように前記基板の上に前記洗浄材料を吐出し、前記基板上にすすぎ流体を吐出し、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせずに除去するか又は前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように、前記第２の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御しつつ前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成された第２の処理ヘッドと、
を備え、前記洗浄材料は、前記基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、装置である。
一実施形態では、基板を洗浄するための方法が開示される。方法は、基板の表面に対して１回目の洗浄材料の適用を実施するための工程を含む。洗浄材料は、基板の表面上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む。方法は、基板の表面から洗浄材料をすすぐために基板の表面に対して１回目のすすぎ流体の適用を実施するための工程に続く。１回目のすすぎ流体の適用は、基板の表面上にすすぎ流体の残留薄膜を残らせるようにも実施される。方法は、また、すすぎ流体の残留薄膜を上に有する基板の表面に対して２回目の洗浄材料の適用がなされるように、基板の表面に対して２回目の洗浄材料の適用を実施するための工程も含む。方法は、次いで、基板の表面から洗浄材料をすすぐために基板の表面に対して２回目のすすぎ流体の適用を実施するための工程に続く。
別の実施形態では、基板を洗浄するための方法が開示される。方法は、洗浄対象とされる基板を第１の処理ヘッドの下で移動させることを含む。第１の処理ヘッドは、基板が第１の処理ヘッドの下で移動されるのに伴って基板の上に洗浄材料を吐出するように動作される。洗浄材料は、基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む。第１の処理ヘッドは、基板が第１の処理ヘッドの下から現れ出るのに伴って基板上にすすぎ流体の残留薄膜を残らせるために、基板上に洗浄材料を吐出することに続いて基板をすすぐように動作される。方法は、また、すすぎ流体の残留薄膜を上に有する基板を第２の処理ヘッドの下で移動させることも含む。第２の処理ヘッドは、基板上に存在するすすぎ流体の残留薄膜に洗浄材料が接触するように基板の上に洗浄材料を吐出するように動作される。第２の処理ヘッドは、また、第２の処理ヘッドによって基板上に洗浄材料を吐出することに続いて基板をすすぐようにも動作される。
別の実施形態では、基板を洗浄するための装置が開示される。装置は、基板を実質的に水平な向きに維持しつつ基板を実質的に直線状の経路で移動させるように構成された基板キャリアを含む。装置は、また、基板の経路の上方に位置決めされた第１の処理ヘッドを含む。第１の処理ヘッドは、基板の上に洗浄材料を吐出し、基板上にすすぎ流体を吐出し、基板上にすすぎ流体の残留薄膜を残らせるように基板からすすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成される。装置は、更に、基板の経路の上方に且つ基板キャリアの進行方向に対して第１の処理ヘッドよりも後ろに位置決めされた第２の処理ヘッドを含む。第２の処理ヘッドは、基板上に存在するすすぎ流体の残留薄膜に洗浄材料が接触されるように基板の上に洗浄材料を吐出するように構成される。第２の処理ヘッドは、また、基板上にすすぎ流体を吐出し、基板からすすぎ流体及び洗浄材料を除去するようにも構成される。第１及び第２の各処理ヘッドによって吐出される洗浄材料は、基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む。
本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１]
基板を洗浄するための方法であって、
基板の表面に対して１回目の洗浄材料の適用を実施する工程であって、前記洗浄材料は、前記基板の前記表面上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、工程と、
前記基板の前記表面から前記洗浄材料をすすぐために及び前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記基板の前記表面に対して１回目のすすぎ流体の適用を実施する工程と、
前記すすぎ流体の残留薄膜を上に有する前記基板の前記表面に対して２回目の洗浄材料の適用を実施する工程と、
前記基板の前記表面から前記洗浄材料をすすぐために前記基板の前記表面に対して２回目のすすぎ流体の適用を実施する工程と、
を備える方法。
［適用例２]
適用例１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒として形成される、方法。
［適用例３]
適用例１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記すすぎ流体は、脱イオン水として形成される、方法。
［適用例４]
適用例１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記すすぎ流体は、脱イオン水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、極性溶媒、及び、噴霧化極性溶媒のうちの１つ又は２つ以上として形成される、方法。
［適用例５]
適用例１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記１回目のすすぎ流体の適用は、前記１回目の洗浄材料の適用のすぐ後に続いて実施され、前記２回目のすすぎ流体の適用は、前記２回目の洗浄材料の適用のすぐ後に続いて実施される、方法。
［適用例６]
適用例１に記載の基板を洗浄するための方法であって、更に、
前記１回目の洗浄材料の適用及び前記１回目のすすぎ流体の適用の両方を実施するように第１の処理ヘッドを動作させる工程と、
前記２回目の洗浄材料の適用及び前記２回目のすすぎ流体の適用の両方を実施するように第２の処理ヘッドを動作させる工程と、
前記基板を前記第１及び第２の処理ヘッドの下に連続して移動させる工程と、
を備える方法。
［適用例７]
適用例６に記載の基板を洗浄するための方法であって、更に、
前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜を制御された厚さで残らせるように前記第１の処理ヘッドによる真空を制御する工程を備える方法。
［適用例８]
基板を洗浄するための方法であって、
洗浄対象とされる基板を第１の処理ヘッドの下で移動させる工程と、
前記基板が前記第１の処理ヘッドの下で移動されるのに伴って前記基板の上に洗浄材料を吐出するように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記洗浄材料は、前記基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、工程と、
前記基板が前記第１の処理ヘッドの下から現れ出るのに伴って前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるために、前記基板上に前記洗浄材料を吐出する工程に続いて前記基板をすすぐように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程と、
前記すすぎ流体の残留薄膜を上に有する前記基板を第２の処理ヘッドの下で移動させる工程と、
前記基板上に存在する前記すすぎ流体の残留薄膜に前記洗浄材料が接触するように前記基板の上に前記洗浄材料を吐出するように前記第２の処理ヘッドを動作させる工程と、
前記第２の処理ヘッドによって前記基板上に前記洗浄材料を吐出することに続いて前記基板をすすぐように前記第２の処理ヘッドを動作させる工程と、
を備える方法。
［適用例９]
適用例８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒であり、前記すすぎ流体は、脱イオン水である、方法。
［適用例１０]
適用例８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記すすぎ流体は、脱イオン水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、極性溶媒、及び、噴霧化極性溶媒のうちの１つ又は２つ以上として形成される、方法。
［適用例１１]
適用例８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記第１及び第２の各処理ヘッドは、前記基板がその直径の弦の方向に移動される間に、前記直径の弦に垂直に伸びる吐出線にわたって前記基板全域に前記洗浄材料を吐出するように動作される、方法。
［適用例１２]
適用例８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
前記基板の上面は、前記基板が前記第１及び第２の処理ヘッドの下で移動される間、実質的に水平な向きに維持され、前記第１及び第２の処理ヘッドは、前記第１及び第２の処理ヘッドと前記基板の前記上面との間に前記すすぎ流体の制御されたメニスカスをそれぞれ確立するために、前記基板の前記上面に十分に接近して維持される、方法。
［適用例１３]
適用例８に記載の基板を洗浄するための方法であって、更に、
前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を制御された厚さで残らせるように前記第１の処理ヘッドによる真空を制御する工程を備える方法。
［適用例１４]
適用例８に記載の基板を洗浄するための方法であって、更に、
前記基板を第３の処理ヘッドの下で移動させる工程と、
前記基板を乾燥させるように前記第３の処理ヘッドを動作させる工程と、
を備える方法。
［適用例１５]
基板を洗浄するための装置であって、
基板を実質的に水平な向きに維持しつつ前記基板を実質的に直線状の経路で移動させるように構成された基板キャリアと、
前記基板の前記経路の上方に位置決めされた第１の処理ヘッドであって、前記基板の上に洗浄材料を吐出し、前記基板上にすすぎ流体を吐出し、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成された第１の処理ヘッドと、
前記基板の前記経路の上方に且つ前記基板キャリアの進行方向に対して前記第１の処理ヘッドよりも後ろに位置決めされた第２の処理ヘッドであって、前記基板上に存在する前記すすぎ流体の残留薄膜に洗浄材料が接触されるように前記基板の上に前記洗浄材料を吐出し、前記基板上にすすぎ流体を吐出し、前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成された第２の処理ヘッドと、
を備え、前記洗浄材料は、前記基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、装置。
［適用例１６]
適用例１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
前記第１及び第２の各処理ヘッドは、前記基板キャリアが前記基板を移動させるように構成された直線状の経路に垂直に伸びる吐出線にわたって前記基板全域に前記洗浄材料を吐出するように位置決めされる、装置。
［適用例１７]
適用例１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
前記基板キャリアの前記直線状の経路は、前記基板の上面が実質的に水平で且つ前記第１及び第２の各処理ヘッドの下面に平行であるように構成され、前記第１及び第２の処理ヘッドは、前記第１及び第２の各処理ヘッドと前記基板の前記上面との間に前記すすぎ流体の制御されたメニスカスがそれぞれ確立されるように、前記基板キャリアの前記直線状の経路に十分に接近して位置決めされる、装置。
［適用例１８]
適用例１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
前記第１の処理ヘッドは、前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するための制御可能な真空を含み、前記制御可能な真空は、前記第１の処理ヘッドによって前記基板上に残される前記すすぎ流体の残留薄膜の厚さの制御を可能にするように形成される、装置。
［適用例１９]
適用例１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
前記洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒として形成され、前記すすぎ流体は、脱イオン水である、装置。
［適用例２０]
適用例１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、更に、
前記基板の前記経路の上方に且つ前記基板キャリアの進行方向に対して前記第２の処理ヘッドよりも後ろに位置決めされた第３の処理ヘッドであって、前記基板を乾燥させるように構成された第３のヘッドを備える装置。
本発明を例として示した添付の図面に関連させた以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様及び利点が明らかになる。
本発明の一実施形態にしたがった、粘弾性材料をその中に分布された洗浄溶液を含む液状洗浄材料を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、液状洗浄材料の粘弾性成分内に取り込まれた幾つかの汚染物質粒子を示した図である。 洗浄材料の粘弾性成分がどのようにしてデバイス構造に損傷力を及ぼすことなくデバイス構造の周囲を滑動することができるかを説明した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液中に乳化されたゲル状粘弾性成分の滴を伴う液状洗浄材料を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液中に溶解されて洗浄溶液内で明確な境界を有さないゲル状粘弾性成分の塊を形成した粘弾性材料を伴う液状洗浄材料を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液内に分散された気泡を有する洗浄材料を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、基板から汚染物質を洗浄するためのシステムを示した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、処理ヘッドの下に且つ下側処理ヘッドの上方に位置付けられた基板キャリアを伴うチャンバの縦断面図である。 本発明の一実施形態にしたがった、基板の上面に対して多段階の洗浄材料の適用を提供するように位置決めされた２つの処理ヘッドを示した図である。 本発明の一実施形態にしたがった、第１及び第２の上側処理ヘッドの下を基板が通過するのに伴って基板の底面をすすぐように配された第１及び第２の下側処理ヘッドを示した図である。 本発明の典型的な一実施形態にしたがった、処理ヘッドの略底面図である。 本発明の一実施形態にしたがった、基板を洗浄するための方法のフローチャートである。 本発明の別の一実施形態にしたがった、基板を洗浄するための方法のフローチャートである。
以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部又は全部の詳細を特定しなくても実施されえる。また、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるために、周知のプロセス工程は詳細に説明されていない。
ここでは、基板から汚染物質粒子を洗浄するための方法及び装置が開示される。方法は、洗浄対象とされる基板の表面に対する多段階の洗浄材料の適用（塗布）を含む。一実施形態では、２段階の洗浄材料の適用及びすすぎが用いられる。しかしながら、その他の実施形態では３段階以上の洗浄材料の適用及びすすぎが用いられてもよいことが理解されるべきである。多段階の各段階において適用される洗浄材料は、基板上に存在する汚染物質粒子を取り込むように構成される。すすぎ流体は、多段階の各段階において、洗浄材料内に捕捉された汚染物質粒子とともに洗浄材料を除去するために基板表面に適用される。基板が多段階の段階間を移動するにあたり、基板表面上にすすぎ流体の薄膜が残されてよい。洗浄材料と、基板の表面上に存在する残ったすすぎ流体との間の相互作用は、粒子除去効率（ＰＲＥ）を向上させる。
本明細書で言うところの基板は、製造工程又は取り扱い工程の最中に汚染されえる半導体ウエハ、ハードディスクドライブ、光ディスク、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ表面、液晶ディスプレイ表面などを意味するが、これらに限定はされない。実際の基板に応じて、表面は、様々に汚染されえると考えられ、その汚染の許容レベルは、基板が取り扱われている特定の産業において規定されている。議論を容易にするために、本明細書では、基板の汚染は、基板表面上における汚染物質粒子の存在によって記述される。しかしながら、本明細書で言うところの汚染物質粒子は、基本的にあらゆる基板処理工程及び基板取り扱い工程の最中に基板に接触しえる基本的にあらゆる種類の汚染物質の形をとりえることが理解されるべきである。
各種の実施形態において、本明細書で開示される装置、システム、及び方法は、パターン化基板からも非パターン化基板からも同様に汚染物質粒子を洗浄するために使用することができる。パターン化基板の場合、洗浄対象とされるパターン化基板上の隆起構造は、ポリシリコン配線又は金属配線などの隆起した線に対応するであろう。加えて、洗浄対象とされるパターン化基板表面は、化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスの結果として得られる凹んだビアなどの凹み特徴を含むこともある。
図１Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、粘弾性材料をその中に分布された洗浄溶液１０５を含む液状洗浄材料１００を示している。実施形態の一例では、粘弾性材料は、高分子量のポリマ１１０で形成される。別の例の実施形態では、液状洗浄材料１００は、ゲル状のポリマである。更に別の例の実施形態では、液状洗浄材料１００は、ゾルである、すなわち液体中に固体粒子を含むコロイド懸濁液である。更に別の実施形態では、液状洗浄材料１００は、液体溶液である。液状洗浄材料１００は、基板に適用されたときに基板から汚染物質粒子を除去するように構成される。
図１Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、液状洗浄材料１００の粘弾性成分１１０内に取り込まれた幾つかの汚染物質粒子１２０を示している。一実施形態では、粘弾性成分１１０は、長いポリマ鎖を形成する高分子量（例えば１０，０００ｇ／モルを超える分子量）のポリマである。これらの長いポリマ鎖は、互いに絡み合い、基板の表面上の汚染物質粒子を取り込むように及び基板の表面からいったん除去された取り込まれた汚染物質粒子を戻らせないように機能するポリマ網目を形成する。
粘弾性成分１１０は、洗浄溶液１０５中に溶解される。洗浄溶液１０５は、ｐＨ値に影響を及ぼして粘弾性成分１１０の溶解度を向上させる要素を含む。洗浄溶液１０５中に溶解された粘弾性成分１１０は、軟質ゲルであってよい、又は洗浄溶液１０５中に懸濁されたゲル状の滴になってよい。また、一実施形態では、洗浄溶液１０５中に複数のタイプの粘弾性成分１１０が同時に溶解されてよい。一実施形態では、基板表面上の汚染物質は、イオン力、ファン・デル・ワールス力、静電力、疎水性相互作用、立体相互作用、又は化学結合によって溶媒和した粘弾性成分１１０に付着する。したがって、粘弾性成分１１０は、汚染物質付近の相互作用範囲内にきたときに、汚染物質を捕捉して取り込む。加えて、液状洗浄材料１００は、洗浄プロセス中に基板上に存在するデバイス構造に対して優しいように調合される。例えば、図１Ｃに示されるように、洗浄材料１００中の粘弾性成分１１０は、デバイス構造１０２に損傷力を及ぼすことなくデバイス構造１０２の周囲を滑動することができる。
高分子量のポリマを有する粘弾性材料の非限定的な例として、ａ）ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）などのアクリルポリマ、ｂ）Carbopol 940TM及びCarbopol 941TMなどのポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ｃ）ポリ−（Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミド）（ＰＤＭＡＡｍ）、ｄ）ポリ−（Ｎ−イソプロピル−アクリルアミド）（ＰＩＰＡＡｍ）、ｅ）ポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）、ｆ）ポリメタクリルアミド（ＰＭＡＡｍ）、ｇ）ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）などの、ポリイミン及びオキシド、ｈ）ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンスルホン酸（ＰＥＳＡ）、ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、ポリビニル−ピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ−４−ビニルピリジン（Ｐ４ＶＰ）などの、ビニルポリマ、ｉ）メチルセルロース（ＭＣ）、エチル−セルロース（ＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの、セルロース誘導体、ｊ）アカシア（アラビアゴム）、寒天及びアガロース、ヘパリン、グアーゴム、キサンタンゴムなどの、多糖類、並びにｋ）卵白、コラーゲン、グルテンなどの、タンパク質が挙げられる。
典型的な粘弾性成分１１０構造について、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）は、「ｎ」を整数として、アクリルアミドサブユニットから形成されるアクリラートポリマ（−ＣＨ2ＣＨＣＯＮＨ2−）ｎである。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は、「ｍ」を整数として、ビニルアルコールサブユニットから形成されるポリマ（−ＣＨ2ＣＨＯＨ−）ｍである。ポリアクリル酸（ＰＡＡ）は、「ｏ」を整数として、アクリル酸サブユニットから形成されるポリマ(−ＣＨ2＝ＣＨ−ＣＯＯＨ−）ｏである。粘弾性材料中の高分子量の粘弾性成分１１０は、水溶液中において可溶性である、又は水溶液中に軟質ゲルを形成できるように高吸水性である。粘弾性成分１１０は、洗浄溶液中に溶解することができる、洗浄溶液中に完全に分散することができる、洗浄溶液中に液滴を形成する（乳化する）ことができる、又は洗浄溶液中に塊を形成することができる。
一実施形態では、粘弾性材料の分子量は、１００，０００ｇ／モルを上回る。別の一実施形態では、粘弾性材料の分子量は、約０．１Ｍｇ／モルから約１００Ｍｇ／モルまでの範囲内である。別の実施形態では、粘弾性化合物の分子量は、約１Ｍｇ／モルから約２０Ｍｇ／モルまでの範囲内である。更に別の実施形態では、粘弾性化合物の分子量は、約１５Ｍｇ／モルから約２０Ｍｇ／モルまでの範囲内である。
一実施形態では、洗浄材料１００中における粘弾性成分１１０の重量パーセントは、約０．００１％から約２０％までの範囲内である。別の実施形態では、洗浄材料１００中における粘弾性成分１１０の重量パーセントは、約０．００１％から約１０％までの範囲内である。別の実施形態では、洗浄材料１００中における粘弾性成分１１０の重量パーセントは、約０．０１％から約１０％までの範囲内である。更に別の実施形態では、洗浄材料１００中における粘弾性成分１１０の重量パーセントは、約０．０５％から約５％までの範囲内である。
或いは、粘弾性成分１１０は、２つ又は３つ以上のモノマ種から得られるコポリマであってよい。例えば、コポリマ分子は、９０％のアクリルアミド（ＡＭ）と、１０％のアクリル酸（ＡＡ）とを含むことができる。また、粘弾性成分１１０は、２種類又は３種類以上のポリマの混合であってよい。例えば、粘弾性成分１１０は、９０％のＰＡＭと１０％のＰＡＡのように２種類のポリマを溶媒中で混合することによって作ることができる。
図１Ａ〜１Ｃの典型的な実施形態では、粘弾性成分１１０は、洗浄溶液１０５中に一様に溶解される。洗浄溶液１０５の基礎液体、すなわち溶媒は、テレピン油などの非極性液体、又は水（Ｈ2Ｏ）などの極性液体であってよい。溶媒のその他の例には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、及びジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）がある。一実施形態では、溶媒は、２種類又は３種類以上の液体の混合である。ＰＡＭ、ＰＡＡ、又はＰＶＡのように極性を有する粘弾性成分１１０の場合は、洗浄溶液１０５に適した溶媒は、水（Ｈ2Ｏ）などの極性液体である。
別の実施形態では、洗浄溶液１０５は、洗浄材料１００を改質するために、水などの溶媒以外の化合物を含む。例えば、洗浄溶液１０５は、洗浄溶液１０５の及び対応する洗浄材料１００の水素指数（ｐＨ）値を調整するために、緩衝剤を含むことができ、この緩衝剤は、弱酸又は弱塩基であってよい。弱酸の一例は、クエン酸である。弱塩基の一例は、アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）である。洗浄材料１００のｐＨ値は、約１から約１２までの間である。一実施形態において、（銅及び金属間誘電体の蒸着前の）フロントエンド用途の場合は、洗浄材料１００は、ｐＨ値が約７から約１２までの範囲内の塩基性である。別の実施形態では、フロントエンド用途の場合のｐＨ値は、約８から約１１までの範囲内である。更に別の実施形態では、フロントエンド用途の場合のｐＨ値は、約８から約１０までの範囲内である。
一実施形態において、（銅及び金属間誘電体の蒸着後の）バックエンド処理の場合は、洗浄溶液は、弱塩基性、中性、又は酸性であってよい。一実施形態では、バックエンド用途の場合のｐＨ値は、約１から約７までの範囲内である。別の実施形態では、バックエンド用途の場合のｐＨ値は、約１から約５までの範囲内である。更に別の実施形態では、バックエンド用途の場合のｐＨ値は、約１から約２までの範囲内である。
一実施形態では、洗浄溶液は、洗浄溶液１０５中における粘弾性成分１１０の分散を助けるために、ドデシル硫酸アンモニウム（ＡＤＳ）又はドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）などの表面活性剤を含む。一実施形態では、表面活性剤は、基板表面上における洗浄材料１００の湿潤化も助ける。基板表面上における洗浄材料１００の湿潤化は、洗浄材料１００が基板表面及びその上の汚染物質粒子に密接することを可能にする。湿潤化は、また、洗浄効率を向上させる。また、表面の湿潤化、基板の洗浄、すすぎ、及びその他の関連の性質を向上させるために、その他の添加物を追加することもできる。
一実施形態では、洗浄溶液１０５は、緩衝溶液として調合される。例えば、洗浄溶液１０５は、０．４４ｗｔ％（重量パーセント）のＮＨ4ＯＨと０．４ｗｔ％のクエン酸のように、塩基性の緩衝剤と酸性の緩衝剤とを含む緩衝アンモニウム溶液（ＢＡＳ）であってよい。更に、ＢＡＳなどの緩衝洗浄溶液は、洗浄溶液１０５中における粘弾性成分１１０の懸濁及び分散を助けるために、１ｗｔ％のＡＤＳ又はＳＤＳなどの幾らかの量の表面活性剤を含むことができる。１ｗｔ％のＡＤＳ又はＳＤＳ、０．４４ｗｔ％のＮＨ3、及び０．４ｗｔ％のクエン酸を含む洗浄溶液１０５は、本明細書では、溶液「Ｓ１００」として言及される。溶液「Ｓ１００」及びＢＡＳは、ともに、約１０のｐＨ値を有する。
図１Ｄは、本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液１０５’中に乳化されたゲル状粘弾性成分の滴１４０を伴う液状洗浄材料１００’を示している。洗浄溶液１０５’は、分離された小さな粘弾性成分１０６も含むことができる。洗浄溶液１０５’全体にゲル状粘弾性成分の滴１４０が一様に分散することを助けるために、ＡＤＳ又はＳＤＳなどの表面活性剤が追加されてよい。図１Ｄの典型的な実施形態では、洗浄溶液１０５’と、ゲル状粘弾性成分の滴１４０との間に、境界１４１が生じる。ゲル状粘弾性成分の滴１４０は、軟質であり、基板表面上のデバイス特徴の周りで変形する。ゲル状粘弾性成分の滴１４０は、デバイス特徴の周りで変形するので、デバイス特徴に損傷力を及ぼさない。一実施形態では、ゲル状粘弾性成分の滴１４０の直径は、約０．１μｍ（マイクロメータ）から約１００μｍまでの範囲内である。
図１Ｅは、本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液１０５”中に溶解されて洗浄溶液１０５”内で明確な境界を有さないゲル状粘弾性成分の塊１５０を形成した粘弾性材料を伴う液状洗浄材料１００”を示している。洗浄溶液１０５”は、分離された小さな粘弾性成分１０６も含むことができる。ゲル状粘弾性成分の塊１５０は、軟質であり、基板表面上のデバイス特徴の周りで変形し、デバイス特徴に損傷力を及ぼさない。一実施形態では、粘弾性成分の塊１５０の直径は、約０．１μｍから約１００μｍまでの範囲内である。
上記の洗浄材料１００、１００’、及び１００”は、全て、液相である。更に別の実施形態では、洗浄材料１００、１００’、及び１００”は、Ｎ2などのガス、不活性ガス、又は空気などのガス混合の追加によって撹拌して泡状にすることができる。図１Ｆは、本発明の一実施形態にしたがった、洗浄溶液１０５内に分散された気泡１６０を有する洗浄材料１００*を示している。この洗浄材料は、粘弾性成分の鎖１１０、粘弾性成分の滴１４０、又は粘弾性成分の塊１５０、又はそれらの組み合わせを含むことができる。洗浄材料１００*は、気相部分及び液相部分の両方を含むことが認識されるべきである。
図１Ａ〜１Ｃに示されるように、高分子量の粘弾性成分１１０の長い鎖は、網目を形成し、該網目は、粘弾性成分の架橋を含むことも含まないこともある。図１Ｃに示されるように、粘弾性成分１１０は、基板表面上の（汚染物質粒子１２０I及び１２０IIなどの）汚染物質粒子に接触し、それらの汚染物質粒子を取り込む。基板表面からの汚染物質粒子の除去に際して、汚染物質粒子は、粘弾性成分１１０の網目によって洗浄材料１００中に懸濁される。例えば、図１Ｃは、それぞれ粘弾性成分の鎖１１１I、１１１IIへの付着によって洗浄材料１００中に懸濁された汚染物質粒子１２０III、１２０IVを示している。汚染物質粒子は、どれも、粘弾性成分の網目内の複数の粘弾性成分の鎖に付着できることが理解されるべきである。
上記のように、基板上の汚染物質粒子は、洗浄材料１００の粘弾性成分の鎖／網目に取り込まれる。洗浄材料１００に取り込まれた汚染物質粒子は、すすぎによって基板から洗浄材料１００が除去されるときに、基板から除去される。具体的には、洗浄材料１００及びその中に取り込まれた汚染物質を除去するために、基板にすすぎ流体が適用される。すすぎ流体材料は、洗浄材料１００及び洗浄対象とされる基板と化学的に適合性であることが望ましい。一実施形態では、すすぎ流体は、脱イオン水（ＤＩＷ）である。しかしながら、その他の実施形態では、すすぎ流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセテート（ＤＭＡＣ）、ＤＩＷと容易に混合可能な極性溶媒、噴霧化極性溶媒などの噴霧化液体（例えばＤＩＷ）などの、液体状態にある多くの異なる材料の１つ、又はこれらの任意の組み合わせであってよい。上記のすすぎ流体材料は、例として挙げられたものであり、全てのすすぎ流体材料を表すものではない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したがった、基板から汚染物質を洗浄するためのシステムを示している。システムは、囲い壁２０１によって画定されたチャンバ２００を含む。チャンバ２００は、入力モジュール２１９と、処理モジュール２２１と、出力モジュール２２３とを含む。基板キャリア２０３及び対応する駆動装置は、矢印２０７によって示されるような、入力モジュール２１９から処理モジュール２２１を経て出力モジュール１２３に至る基板２０２の直線移動を提供するように構成される。駆動レール２０５Ａ及び誘導レール２０５Ｂは、基板２０２が駆動レール２０５Ａ及び誘導レール２０５Ｂによって画定された直線状の経路に沿って実質的に水平な向きに維持されるように、基板キャリア２０３の制御された直線移動を提供するように構成される。
入力モジュール２１９は、基板２０２がチャンバ２００に挿入されるときに基板２０２を基板ハンドリング機器によって通らせることができるドアアセンブリ２１３を含む。入力モジュール２１９は、また、入力モジュール２１９内においてその上に基板キャリア２０３が中心合わせされたときに基板キャリア２０３の開口領域を通って垂直に移動するように構成された基板リフタ２０９を含む。基板リフタ２０９は、基板２０２がドアアセンブリ２１３を通ってチャンバ２００に挿入されたときに基板２０２を受け取るために上昇することができる。基板リフタ２０９は、次いで、基板２０２を基板キャリア２０３上に配して基板キャリア２０３の直線状の進行経路を空けるために下降することができる。
処理モジュール２２１は、基板２０２を上に置かれた基板キャリア２０３が下を移動するのに伴って基板２０２を処理するように配された幾つかの処理ヘッド２１７Ａ〜２１７Ｃを含む。処理モジュール２２１は、また、基板キャリア２０３が処理モジュール２２１を通って移動するのに伴って基板２０２の底面を処理するように構成され且つ位置決めされるように基板キャリア２０３の直線状の進行経路の下方に配された追加の下側処理ヘッドも含むことができる。以下で更に詳しく論じられるように、本発明に関連して、処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂは、基板２０２の上面に対して多段階の洗浄材料の適用を実施するように構成される。加えて、一実施形態では、処理ヘッド２１７Ｃは、処理ヘッド２７１Ａ及び２１７Ｂによって多段階の洗浄プロセスが実施された後に基板２０２の上面に対して乾燥プロセスを実施するように構成される。
基板キャリア２０３は、処理モジュール２２１を通って移動すると、出力モジュール２１５に到着する。出力モジュール２１５は、出力モジュール２１１内において基板キャリア２０３がその上に中心合わせされたときに基板キャリア２０３の開口領域を通って垂直に移動するように構成された基板リフタ２１１を含む。基板リフタ２１１は、基板２０２を基板キャリア２０３からチャンバ２００からの回収のための位置へ持ち上げるために上昇することができる。出力モジュール２１１は、また、基板２０２がチャンバ２００から回収されるときに基板２０２を基板ハンドリング機器によって通らせることができるドアアセンブリ２１５を含む。基板２０２が基板リフタ２１１から回収されたら、基板リフタ２１１は、基板キャリア２０３の直線状の進行経路を空けるために下降することができる。次いで、基板キャリア２０３は、次の処理対象基板を取得するために入力モジュール２１９に戻ることができる。
図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、処理ヘッド２１７Ａの下に且つ下側処理ヘッド２１８Ａの上方に位置付けられた基板キャリア２０３を伴うチャンバ２００の縦断面図を示している。処理ヘッド２１７Ａは、処理ヘッド２１７Ａの垂直位置が駆動レール２０５Ａの垂直位置及び誘導レール２０５Ｂの垂直位置の両方に対して間欠送りされ、それによって、それらのレール上に保持された基板キャリア２０３及び基板２０２の垂直位置に対して間欠送りされるように、駆動レール２０５Ａ及び誘導レール２０５Ｂの両方に搭載される。
処理ヘッド２１７Ａは、基板キャリア２０３上に存在する基板２０２の上面を処理流体２３１に曝すように構成される。一部の実施形態では、処理ヘッド２１７Ａは、基板２０２が処理ヘッド２１７Ａの下を横断するのに伴って基板２０２の上面に処理流体２３１のメニスカスを吐出するように構成される。同様に、下側処理ヘッド２１８Ａは、基板キャリア２０３上に存在する基板２０２の底面を処理流体２３３に曝すように構成される。やはり、一部の実施形態では、処理ヘッド２１８Ａは、基板２０２が処理ヘッド２１８Ａの下を横断するのに伴って基板２０２の底面に処理流体２３３のメニスカスを吐出するように構成される。各種の実施形態において、処理モジュール２２１内の各処理ヘッド（例えば処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂ）は、基板２０２に対して１つ又は複数の基板処理工程を実施するように構成することができる。加えて、一実施形態では、処理モジュール２２１内の処理ヘッドは、基板キャリア２０３が上側／下側処理ヘッドの下／上を１回通過すれば基板２０２の上面／底面の全体が処理されるように、基板２０２の全直径にわたるように構成される。
本発明は、基板２０２の上面に対する多段階の洗浄材料１００の適用を含む。図２Ｃは、本発明の一実施形態にしたがった、基板２０２の上面に対して多段階の洗浄材料１００の適用を提供するように位置決めされた２つの処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂを示している。この典型的な実施形態は、２つの処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂを用いているが、その他の実施形態では、基板２０２の上面に対する／上面からの洗浄材料１００の連続的な適用／除去を提供するために、３つ以上の処理ヘッドが用いられてもよいことが理解されるべきである。
基板２０２は、矢印２５１によって示される方向に、処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂの下で移動される。第１の処理ヘッド２１７Ａは、洗浄材料１００を通らせて基板２０２上面に適用させるためのチャネル２５３Ａを含む。この実施形態では、基板２０２上面は、第１の処理ヘッド２１７Ａの下の領域に入るときに、実質的に乾燥している。したがって、第１の処理ヘッド２１７Ａは、実質的に乾燥した基板２０２上面に洗浄材料１００を適用する。第１の処理ヘッド２１７Ａは、更に、すすぎ流体供給チャネル２５５Ａを通じて脱イオン水（ＤＩＷ）などのすすぎ流体を供給し、真空チャネル２５７Ａを通じてすすぎ流体及び洗浄材料１００を除去するように構成される。真空チャネル２５７Ａを通じて提供される吸引は、第１の処理ヘッド２１７Ａの下に、実質的に閉じ込められた流体メニスカスを維持するように制御される。しかしながら、真空チャネル２５７Ａを通じて提供される吸引は、基板２０２上面上に、残留すすぎ流体の薄膜を残らせるようにも制御される。したがって、基板２０２上面は、第１の処理ヘッド２１７Ａの下から現れ出るときに湿っている。
一実施形態では、第１の処理ヘッド２１７Ａの下を基板２０２が横断した後に基板２０２上面上に残される残留すすぎ流体の薄膜の厚さは、約０．０１ミリメートル（ｍｍ）から約５ｍｍまでの範囲内に制御される。別の実施形態では、第１の処理ヘッド２１７Ａの下を基板２０２が横断した後に基板２０２上面上に残される残留すすぎ流体の薄膜の厚さは、約０．０５ｍｍから約２ｍｍまでの範囲内に制御される。更に別の実施形態では、第１の処理ヘッド２１７Ａの下を基板２０２が横断した後に基板２０２上面上に残される残留すすぎ流体の薄膜の厚さは、約０．１ｍｍから約１ｍｍまでの範囲内に制御される。一実施形態では、第１の処理ヘッド２１７Ａの下を基板２０２が横断した後に基板２０２上面上に残される残留すすぎ流体の薄膜の平均厚さは、約０．３ｍｍである。しかしながら、この平均厚さは、基板２０２の湾曲、第１の処理ヘッド２１７Ａの湾曲、並びに基板キャリア２０３及びそれに関連した構成要素の幾何学的特性ゆえに、約０．１ｍｍから約１ｍｍまでの範囲内で変化しえる。
一実施形態では、すすぎ流体は、基板２０２の上面から洗浄材料１００を実質的に完全に除去するように十分な大きさの流量及び力で第１の処理ヘッド２１７Ａを通じて適用される。したがって、この実施形態では、第１の処理ヘッド２１７Ａの下から現れ出るときに基板２０２の湿った上面上に残っている流体は、主に、すすぎ流体で構成され、考えられる洗浄材料１００の残余は僅かである。
第１の処理ヘッド２１７Ａの下を横断した後、基板２０２は、第２の処理ヘッド２１７Ｂに向かって進み続けて第２の処理ヘッド２１７Ｂの下を通過する。一実施形態では、第２の処理ヘッド２１７Ｂは、第１の処理ヘッド２１７Ａと構造的に同じである。したがって、第２の処理ヘッド２１７Ｂは、基板２０２の湿った上面にそこから洗浄材料１００を適用させるためのチャネル２５３Ｂを含む。第２の処理ヘッド２１７Ｂは、更に、すすぎ流体供給チャネル２５５Ｂを通じて脱イオン水（ＤＩＷ）などのすすぎ流体を供給し、真空チャネル２５７Ｂを通じてすすぎ流体及び洗浄材料１００を除去するように構成される。
真空チャネル２５７Ｂを通じて提供される吸引は、第２の処理ヘッド２１７Ｂの下に、実質的に閉じ込められた流体メニスカスを維持するように制御される。一実施形態では、真空チャネル２５７Ｂを通じて提供される吸引は、基板２０２の上面から洗浄材料１００及びすすぎ流体の両方を実質的に完全なやり方で除去するようにも制御される。別の実施形態では、真空チャネル２５７Ｂによって提供される吸引は、基板２０２の上面が基板２０２上にすすぎ流体を残留させた状態で第２の処理ヘッド２１７Ｂの下から現れ出ることを可能にしてよい。この実施形態では、基板２０２の上面を乾燥させるために、図２Ａの処理ヘッド２１７Ｃのような第３の処理ヘッドが用意されてよい。
図２Ａ〜２Ｄに示されるように、第１及び第２の処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂを間近に連続して配置することに関連する予期せぬ結果は、境界領域２６１において湿った基板２０２に洗浄材料１００が適用されるときの粒子除去効率（ＰＲＥ）が、乾燥した基板２０２に洗浄材料１００が適用され、引き続きすすがれたときに達成されるＰＲＥに匹敵することが発見されたことである。例えば、境界２６１では、洗浄材料１００が希釈される可能性があるにもかかわらず、境界２６１における湿った基板２０２への洗浄材料１００の適用は、尚も、思いのほか高いＰＲＥを提供する。これは、洗浄材料１００の堆積／すすぎのための２１７Ａ及び２１７Ｂなどの複数の処理ヘッドを、それらの処理ヘッドの下を通過する間に基板２０２を乾燥させる必要なく間近に連続して配置することを可能にするので、この発見は、重要だとみなされる。なお、洗浄材料１００の塗布／すすぎのための連続する各処理ヘッドの間に、乾燥のための処理ヘッドを配置することは、システムの費用を増大させるとともに、システムのスループット率を低下させる可能性があることが認識されるべきである。
一実施形態では、第２の処理ヘッド２１７Ｂ（又は（１つ若しくは２つ以上の）更なる後続の処理ヘッド）によって吐出される洗浄材料１００は、第１の処理ヘッド２１７Ａの下を基板２０２が横断した後に基板２０２上面上に残された残留すすぎ流体の薄膜を押しのける。この押しのけのメカニズムは、洗浄材料１００の粘性が残留すすぎ流体と比べて高いこと、及び洗浄材料１００の粘弾性の性質によって提供される。
上で言及された押しのけのプロセスは、以下のように発生することができる。第２の処理ヘッド２１７Ｂは、高粘性（固体様）流体、すなわち洗浄材料１００からなる垂直な「カーテン」又は「壁」を提供する。基板２０２が第２の処理ヘッド２１７Ｂに近づくのに伴って、残留すすぎ膜は、第２の処理ヘッド２１７Ｂによって吐出される高粘性流体の垂直カーテンからの高粘性抵抗を受ける。基板２０２上に残る代わりに、残留すすぎ流体は、第２の処理ヘッド２１７Ｂによって吐出される高粘性流体の垂直カーテンに出会って集められる、すなわち滞る。
集められた残留すすぎ流体は、最終的に、１）基板キャリア２０３及びその上の基板２０２が第２の処理ヘッド２１７Ｂの下を通過するときの、基板２０２横断経路の下に位置決めされた下側処理ヘッドへ向かう流れ、及び／又は、２）基板２０２周縁と基板キャリア２０３との間の隙間を通る、基板２０２横断経路の下に位置決めされた下側処理ヘッドに向かう流れの組み合わせを通じて、基板２０２上面から立ち退かされる。洗浄材料１００は、残留すすぎ流体と容易に混ざり合わないので、洗浄材料１００の粘弾性の性質も、洗浄材料１００のカーテンによって残留すすぎ流体に及ぼされる抵抗及び押しのけに寄与する。
しかしながら、第２の処理ヘッド２１７Ｂから吐出される洗浄材料１００と、洗浄材料１００のカーテンに出会う残留すすぎ流体との間には、少量の混合がありえることが理解されるべきである。また、基板２０２が第２の処理ヘッド２１７Ｂの下を横断するのに伴って洗浄材料１００とすすぎ流体との間に可能な相互作用時間よりも大幅に長い期間にわたり、洗浄材料１００と残留すすぎ流体との間には、対応する洗浄材料１００の希釈を伴う大量の混合が発生することが理解されるべきである。したがって、洗浄材料１００と残留すすぎ流体との間には、少量の混合が生じえるものの、残留すすぎ流体よりも高い洗浄材料１００の粘性は、洗浄材料１００による残留すすぎ流体の押しのけを、優勢な相互作用効果にする。図２Ｄは、本発明の一実施形態にしたがった、第１及び第２の処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂの下を基板２０２が通過するのに伴って基板２０２の底面をすすぐように配された第１及び第２の下側処理ヘッド２１８Ａ及び２１８Ｂを示している。第１及び第２の各下側処理ヘッド２１８Ａ及び２１８Ｂは、チャネル２７１Ａ／２７１Ｂを通して基板２０２の底面に向かってすすぎ流体を流すように構成される。また、第１及び第２の各下側処理ヘッド２１８Ａ及び２１８Ｂは、基板２０２の底面からすすぎ流体を除去するための真空チャネル２７３Ａ／２７３Ｂを含むように構成される。
一実施形態では、チャネル２７１Ａ／２７１Ｂを通るすすぎ流体の流量、及び真空チャネル２７３Ａ／２７３Ｂを通じて提供される吸引は、第１及び第２の各下側処理ヘッド２１８Ａ及び２１８Ｂと基板２０２の底面との間にそれぞれのすすぎ流体メニスカスが維持されるように制御される。加えて、基板２０２を挟んで第１及び第２の各処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂと反対側からの基板２０２の底面に対するすすぎ流体の適用は、第１及び第２の処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂによって基板２０２の上面に及ぼされる力に抵抗して裏側から支持する力を基板２０２の底部に提供することが認識されるべきである。
上側の第１及び第２の処理ヘッド２１７Ａ及び２１７Ｂは、各処理ヘッド２１７Ａ／２１７Ｂが基板２０２全体に実質的に一様に洗浄材料１００を吐出し、引き続き基板２０２を実質的に一様にすすぐように構成される限り、多くの異なる形に構成することができる。図２Ｅは、本発明の典型的な一実施形態にしたがった、処理ヘッド２１７Ａ／２１７Ｂの略底面図を示している。洗浄材料１００を通らせて吐出させるためのチャネル２５３Ａ／２５３Ｂは、少なくとも基板２０２の直径に等しい距離にわたるように構成される。すすぎ流体を通らせて吐出させるためのチャネル２５５Ａ／２５５Ｂは、真空を適用するための環状チャネル２５７Ａ／２５７Ｂによって取り囲まれるように形成される。したがって、すすぎ流体は、少なくとも基板２０２の直径に等しい距離をカバーする有効すすぎ面積を提供するために、チャネル２５５Ａ／２５５Ｂから基板２０２表面を経て環状真空チャネル２５７Ａ／２５７Ｂに入るように流れる。
図３は、本発明の一実施形態にしたがった、基板を洗浄するための方法のフローチャートを示している。方法は、基板の表面に対して１回目の洗浄材料の適用を実施するための工程３０１を含む。工程３０１において適用される洗浄材料は、基板の表面上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む。一実施形態では、工程３０１において適用される洗浄材料は、上述された洗浄材料１００に相当する。したがって、一実施形態において、この方法で使用される洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒として形成される。
方法は、また、基板の表面から洗浄材料をすすぐために基板の表面に対して１回目のすすぎ流体の適用を実施するための工程３０３も含む。工程３０３におけるすすぎ流体の適用は、基板の表面上にすすぎ流体の残留薄膜を残らせるようにも実施される。各種の実施形態において、この方法で使用されるすすぎ流体は、脱イオン水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、極性溶媒、噴霧化極性溶媒、又はこれらの組み合わせのいずれかとして形成される。工程３０３における１回目のすすぎ流体の適用は、工程３０１における１回目の洗浄材料の適用のすぐ後に続いて実施される。
方法は、基板の表面に対して２回目の洗浄材料の適用を実施するための工程３０５に続く。工程３０５は、すすぎ流体の残留薄膜を上に有する基板の表面に対して２回目の洗浄材料の適用がなされるように実施されることが理解されるべきである。このように、２回目の洗浄材料の適用は、基板上に存在するすすぎ流体の残留薄膜に接触されるようになされる。
方法は、更に、基板の表面から洗浄材料をすすぐために基板の表面に対して２回目のすすぎ流体の適用を実施するための工程３０７を含む。工程３０７における２回目のすすぎ流体の適用は、工程３０５における２回目の洗浄材料の適用のすぐ後に続いて実施される。
一実施形態では、図３の方法は、工程３０１の１回目の洗浄材料の適用及び工程３０３の１回目のすすぎ流体の適用の両方を実施するように第１の処理ヘッドを動作させることを含む。また、この実施形態では、第２の処理ヘッドは、工程３０５の２回目の洗浄材料の適用及び工程３０７の２回目のすすぎ流体の適用の両方を実施するように動作される。更に、この実施形態では、基板は、第１及び第２の処理ヘッドの下で連続して移動される。加えて、この実施形態の工程３０３では、第１の処理ヘッドによる真空は、基板の表面上にすすぎ流体の残留薄膜を制御厚さで残らせるように制御される。
図４は、本発明の別の一実施形態にしたがった、基板を洗浄するための方法のフローチャートを示している。方法は、洗浄対象とされる基板を第１の処理ヘッドの下で移動させるための工程４０１を含む。工程４０３では、第１の処理ヘッドは、基板が第１の処理ヘッドの下で移動されるのに伴って基板の上に洗浄材料を吐出すように動作される。洗浄材料は、基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む。この方法の洗浄材料は、上述された洗浄材料１００に相当する。したがって、この方法の洗浄材料は、基板の表面上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む。一実施形態において、この方法で使用される洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒として形成される。
方法は、基板上に洗浄材料を吐出することに続いて基板をすすぐように第１の処理ヘッドが動作される工程４０５に進む。工程４０５は、基板が第１の処理ヘッドの下から現れ出るのに伴って基板上にすすぎ流体の残留薄膜が残されるように実施される。一実施形態では、第１の処理ヘッドによる真空は、基板上にすすぎ流体の残留薄膜を制御厚さで残らせるように制御される。この方法の各種の実施形態において、すすぎ流体は、脱イオン水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、極性溶媒、及び噴霧化極性溶媒の１つ又は２つ以上として形成される。
工程４０７では、すすぎ流体の残留薄膜を上に有する基板が第２の処理ヘッドの下で移動される。工程４０９にしたがって、第２の処理ヘッドは、基板上に存在するすすぎ流体の残留薄膜に洗浄材料が接触するように基板の上に洗浄材料を吐出するように動作される。次いで、工程４１１において、第２の処理ヘッドは、第２の処理ヘッドによって基板上に洗浄材料を吐出することに続いて基板をすすぐように動作される。
一実施形態では、第１及び第２の各処理ヘッドは、基板がその直径の弦の方向に移動される間に、その直径の弦に垂直に伸びる吐出線に沿って基板全域に洗浄材料を吐出するように動作される。加えて、基板の上面は、基板が第１及び第２の処理ヘッドの下で移動される間、実質的に水平な向きに維持される。第１及び第２の処理ヘッドは、第１及び第２の処理ヘッドと基板の上面との間にすすぎ流体の制御メニスカスをそれぞれ確立するために、基板の上面に十分に接近して維持される。更に、一実施形態では、方法は、基板を第３の処理ヘッドの下で移動させるとともにその第３の処理ヘッドを基板を乾燥させるように動作させるための工程も含むことができる。
本発明は、幾つかの実施形態の観点から説明されてきたが、当業者ならば、先の明細書を読むこと及び図面を検討することによって、各種の代替、追加、置き換え、及び均等物を認識できることがわかる。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、追加、置き換え、及び均等物を含むことを意図される。

Claims (20)

  1. 基板を洗浄するための方法であって、
    第１の処理ヘッドを用いて、基板の表面に対して１回目の洗浄材料の適用を実施する工程であって、前記洗浄材料は、前記基板の前記表面上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、工程と、
    前記第１の処理ヘッドを用いて、前記基板の前記表面から前記洗浄材料をすすぐために前記基板の前記表面に対して１回目のすすぎ流体の適用を実施する工程であって、前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第１の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
    第２の処理ヘッドを用いて、前記すすぎ流体の残留薄膜を上に有する前記基板の前記表面に対して２回目の洗浄材料の適用を実施する工程と、
    前記第２の処理ヘッドを用いて、前記基板の前記表面から前記洗浄材料をすすぐために前記基板の前記表面に対して２回目のすすぎ流体の適用を実施する工程であって、前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせずに除去するか、又は、前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第２の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
    を備える方法。
  2. 請求項１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒として形成される、方法。
  3. 請求項１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記すすぎ流体は、脱イオン水として形成される、方法。
  4. 請求項１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記すすぎ流体は、脱イオン水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、極性溶媒、及び、噴霧化極性溶媒のうちの１つ又は２つ以上として形成される、方法。
  5. 請求項１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記１回目のすすぎ流体の適用は、前記１回目の洗浄材料の適用のすぐ後に続いて実施され、前記２回目のすすぎ流体の適用は、前記２回目の洗浄材料の適用のすぐ後に続いて実施される、方法。
  6. 請求項１に記載の基板を洗浄するための方法であって、更に、
    前記１回目の洗浄材料の適用及び前記１回目のすすぎ流体の適用の両方を実施するように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程と、
    前記２回目の洗浄材料の適用及び前記２回目のすすぎ流体の適用の両方を実施するように前記第２の処理ヘッドを動作させる工程と、
    前記基板を前記第１及び第２の処理ヘッドの下に連続して移動させる工程と、
    を備える方法。
  7. 請求項１に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記１回目のすすぎ流体の適用を実施する工程は、前記第１の処理ヘッドの前記真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御することによって、前記基板の前記表面上に前記すすぎ流体の残留薄膜の厚さを制御する工程を含む方法。
  8. 基板を洗浄するための方法であって、
    洗浄対象とされる基板を第１の処理ヘッドの下で移動させる工程と、
    前記基板が前記第１の処理ヘッドの下で移動されるのに伴って前記基板の上に洗浄材料を吐出するように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記洗浄材料は、前記基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、工程と、
    前記基板上に前記洗浄材料を吐出する工程に続いて前記基板をすすぐように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記基板が前記第１の処理ヘッドの下から現れ出るのに伴って前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第１の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
    前記基板上に存在する前記すすぎ流体の残留薄膜に前記洗浄材料が接触するように前記基板の上に前記洗浄材料を吐出するように第２の処理ヘッドを動作させる工程と、
    前記第２の処理ヘッドによって前記基板上に前記洗浄材料を吐出することに続いて前記基板をすすぐように前記第２の処理ヘッドを動作させる工程であって、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせずに除去するか、又は、前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第２の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御する工程と、
    を備える方法。
  9. 請求項８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒であり、前記すすぎ流体は、脱イオン水である、方法。
  10. 請求項８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記すすぎ流体は、脱イオン水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセテート、極性溶媒、及び、噴霧化極性溶媒のうちの１つ又は２つ以上として形成される、方法。
  11. 請求項８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記第１及び第２の各処理ヘッドは、前記基板がその直径の弦の方向に移動される間に、前記直径の弦に垂直に伸びる吐出線にわたって前記基板全域に前記洗浄材料を吐出するように動作される、方法。
  12. 請求項８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記基板の上面は、前記基板が前記第１及び第２の処理ヘッドの下で移動される間、実質的に水平な向きに維持され、前記第１及び第２の処理ヘッドは、前記第１及び第２の処理ヘッドと前記基板の前記上面との間に前記すすぎ流体の制御されたメニスカスをそれぞれ確立するために、前記基板の前記上面に十分に接近して維持される、方法。
  13. 請求項８に記載の基板を洗浄するための方法であって、
    前記基板をすすぐように前記第１の処理ヘッドを動作させる工程は、前記第１の処理ヘッドの前記真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御することによって、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜の厚さを制御する工程を備える方法。
  14. 請求項８に記載の基板を洗浄するための方法であって、更に、
    前記基板を第３の処理ヘッドの下で移動させる工程と、
    前記基板を乾燥させるように前記第３の処理ヘッドを動作させる工程と、
    を備える方法。
  15. 基板を洗浄するための装置であって、
    基板を実質的に水平な向きに維持しつつ前記基板を実質的に直線状の経路で移動させるように構成された基板キャリアと、
    前記基板の前記経路の上方に位置決めされた第１の処理ヘッドであって、前記基板の上に洗浄材料を吐出し、前記基板上にすすぎ流体を吐出し、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように前記第１の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御しつつ前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成された第１の処理ヘッドと、
    前記基板の前記経路の上方に且つ前記基板キャリアの進行方向に対して前記第１の処理ヘッドよりも後ろに位置決めされた第２の処理ヘッドであって、前記基板上に存在する前記すすぎ流体の残留薄膜に洗浄材料が接触されるように前記基板の上に前記洗浄材料を吐出し、前記基板上にすすぎ流体を吐出し、前記基板上に前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせずに除去するか又は前記すすぎ流体の残留薄膜を残らせるように、前記第２の処理ヘッドの真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御しつつ前記基板から前記すすぎ流体及び洗浄材料を除去するように構成された第２の処理ヘッドと、
    を備え、前記洗浄材料は、前記基板上に存在する汚染物質を取り込むための１つ又は２つ以上の粘弾性材料を含む、装置。
  16. 請求項１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
    前記第１及び第２の各処理ヘッドは、前記基板キャリアが前記基板を移動させるように構成された直線状の経路に垂直に伸びる吐出線にわたって前記基板全域に前記洗浄材料を吐出するように位置決めされる、装置。
  17. 請求項１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
    前記基板キャリアの前記直線状の経路は、前記基板の上面が実質的に水平で且つ前記第１及び第２の各処理ヘッドの下面に平行であるように構成され、前記第１及び第２の処理ヘッドは、前記第１及び第２の各処理ヘッドと前記基板の前記上面との間に前記すすぎ流体の制御されたメニスカスがそれぞれ確立されるように、前記基板キャリアの前記直線状の経路に十分に接近して位置決めされる、装置。
  18. 請求項１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
    前記第１の処理ヘッドは、前記第１の処理ヘッドの前記真空チャンネルを通じて提供される吸引の強さを制御することによって、前記第１の処理ヘッドによって前記基板上に残される前記すすぎ流体の残留薄膜の厚さを制御可能に形成される、装置。
  19. 請求項１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、
    前記洗浄材料は、ポリアクリルアミドを溶解された極性溶媒として形成され、前記すすぎ流体は、脱イオン水である、装置。
  20. 請求項１５に記載の基板を洗浄するための装置であって、更に、
    前記基板の前記経路の上方に且つ前記基板キャリアの進行方向に対して前記第２の処理ヘッドよりも後ろに位置決めされた第３の処理ヘッドであって、前記基板を乾燥させるように構成された第３のヘッドを備える装置。
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