JP6605044B2 - 半導体ウエハの洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents
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Description
=−Sx0p0ln(x0−x)│0 x0−1=Sx0p0ln(x0) (2)
ここで、Sはシリンダ断面の面積、X0はシリンダの長さ、P0は圧縮前のシリンダ内部の気体圧力である。上記式(2)では、圧縮時の温度上昇の要因を考慮していないため、気泡内の圧力は実際には温度上昇により高くなる。したがって、音波圧力による実際の機械的作用は、式(2)によって計算されるものよりも大きくなる。
ΔT=Q/(mc)=βwm/(mc)=βSx0p0ln(x0)/(mc) (3)
上記式で、Qは機械的作用から変換された熱エネルギーであり、βは音波圧力によるトータルの機械的作用に対する熱エネルギーの比であり、mは気泡内部の気体の質量であり、cは気体比熱係数である。β=0.65、S=1E−12m2、x0=1000μm=1E−3m(圧縮比N=1000)、p0=1kg/cm2=1E4kg/m2、m=8.9E−17kg(水素ガスの場合)、c=9.9E3J/(kg0k)を上記式(3)に代入すると、ΔT=50.90kとなる。
最初の圧縮後の気泡内の気体温度T1は以下の通り計算される。
=ni/f1 =((Ti−T0−ΔT)/(ΔT-δT)+1)/f1 (11)
ここで、t1は超音波/高周波超音波の周期であり、f1は周波数である。
Claims (73)
- パターン構造の特色を有する半導体ウエハを洗浄する方法であって、
前記半導体ウエハに液体を塗布する工程と、
音響エネルギーを前記液体に供給するためのトランスデューサの電源を、タイマーに基づいて、所定の第1期間にわたって、第1周波数および第1電力レベルに制御するステップと、
音響エネルギーを前記液体に供給するための前記トランスデューサの前記電源を、前記タイマーに基づいて、所定の第2期間にわたって、第2周波数および第2電力レベルに制御するステップと、
所定のサイクル数の間、前記第1および第2期間が交互に適用され、
前記第1期間において気泡の温度が上昇するものの臨界内破温度まで上昇せず、前記第2期間において気泡の温度が低下するように、前記第1期間と第2期間、前記第1電力レベルと第2電力レベル、および、前記第1周波数と第2周波数とを決定することを特徴とする方法。 - 前記第1期間は、
前記第1周波数と第1電力レベルで前記液体に音響エネルギーを、試験期間にわたって供給することと、前記第2周波数と第2電力レベルで前記液体に音響エネルギーを、充分に長い期間にわたって供給することとを交互に行い、
損傷した前記特色の割合を測定し、
上記複数のステップを複数の異なる試験期間で繰り返し、
前記特色に対する損傷がない試験期間の一部を前記第1期間として決定することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第2期間は、
前記第1周波数と第1電力レベルで前記液体に音響エネルギーを、所定期間にわたって供給することと、前記第2周波数と第2電力レベルで前記液体に音響エネルギーを、試験期間にわたって供給することとを交互に行い、
損傷した前記特色の割合を測定し、
上記複数のステップを複数の異なる試験期間で繰り返し、
前記特色に対する損傷がない試験期間の一部を前記第2期間として決定することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第2電力レベルは前記第1電力レベルより低いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2電力レベルがゼロであることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記第2期間における音響エネルギーは、前記第1期間における音響エネルギーと逆位相であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は前記第2周波数に等しく、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルより高いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より高く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルより高いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より低く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルに等しいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より低く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルよりも高いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より低く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルよりも低いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1電力レベルは、前記第1期間中に上がることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1電力レベルは、前記第1期間中に下がることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1電力レベルは、前記第1期間中に上がること及び下がることの両方が生じることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に高い値から低い値に変化することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に低い値から高い値に変化することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に低い値から高い値に変化し、その後前記低い値に戻ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に高い値から低い値に変化し、その後前記高い値に戻ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf1に設定され、その後f3に設定され、最後にf4に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf4に設定され、その後f3に設定され、最後にf1に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf1に設定され、その後f4に設定され、最後にf3に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf3に設定され、その後f4に設定され、最後にf1に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf3に設定され、その後f1に設定され、最後にf4に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf4に設定され、その後f1に設定され、最後にf3に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2期間において前記第2周波数はゼロであり、前記第2電力レベルは一定の正の値であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2期間において前記第2周波数はゼロであり、前記第2電力レベルは一定の負の値であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記特色は、深さ対幅の比が少なくとも3であるビアホールまたはトレンチを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記半導体ウエハの装置製造ノードが16ナノメートル以下であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 音響エネルギーが供給されるとき、前記トランスデューサに対して前記ウエハを回転させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記特色は、前記第1期間における気泡の膨張によって損傷されないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2期間において気泡内部の温度が低下することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2期間において前記気泡内部の温度が前記液体の温度近傍まで低下することを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記第1期間は、第1周波数の一サイクル期間の2,000倍より短いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1期間は、((Ti−T0−ΔT)/(ΔT−δT)+1)/f1よりも短く、ここで、Tiは内破温度であり、T0は液体温度であり、ΔTは、前記気泡を一回圧縮した後の温度上昇であり、δTは、前記気泡を一回膨張させた後の温度下降であり、f1は前記第1周波数であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- パターン構造の特色を有する半導体ウエハを洗浄する装置であって、
前記半導体ウエハを保持するように構成されたウエハホルダと、
前記半導体ウエハに液体を塗布するように構成された注入口と、
音響エネルギーを液体に供給するように構成されたトランスデューサと、
前記トランスデューサの電源と、
タイマーを備えた電源用コントローラであって、前記タイマーに基づいて前記トランスデューサを制御することにより、
所定の第1期間にわたって、第1周波数および第1電力レベルで、音響エネルギーを前記液体に供給し、
所定の第2期間にわたって、第2周波数および第2電力レベルで、音響エネルギーを前記液体に供給するように構成されたコントローラと、を備え
前記コントローラは、所定のサイクル数の間、前記第1期間および第2期間を交互に適用するように構成されており、
前記第1期間において気泡の温度が上昇するものの臨界内破温度まで上昇せず、前記第2期間において気泡の温度が低下するように、前記第1期間と第2期間、前記第1電力レベルと第2電力レベル、および、前記第1周波数と第2周波数とを決定することを特徴とする装置。 - ウエハホルダは回転チャックを備えることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- ウエハホルダは洗浄タンクに沈められたカセットを備えることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記注入口はノズルを備えていることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記トランスデューサが前記注入口に接続され、前記注入口を流れる前記液体に音響エネルギーを加えることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第2電力レベルは前記第1電力レベルより低いことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第2電力レベルがゼロであることを特徴とする請求項40に記載の装置。
- 前記第2期間における音響エネルギーは、前記第1期間における音響エネルギーと逆位相であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は前記第2周波数に等しく、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルより高いことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より高く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルより高いことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より低く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルに等しいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より低く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルよりも高いことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は前記第2周波数より低く、前記第1電力レベルは前記第2電力レベルよりも低いことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1電力レベルは、前記第1期間中に上がることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1電力レベルは、前記第1期間中に下がることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1電力レベルは、前記第1期間中に上がること及び下がることの両方が生じることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に高い値から低い値に変化することを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に低い値から高い値に変化することを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に低い値から高い値に変化し、その後前記低い値に戻ることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1周波数は、前記第1期間中に高い値から低い値に変化し、その後前記高い値に戻ることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf1に設定され、その後f3に設定され、最後にf4に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf4に設定され、その後f3に設定され、最後にf1に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf1に設定され、その後f4に設定され、最後にf3に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf3に設定され、その後f4に設定され、最後にf1に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf3に設定され、その後f1に設定され、最後にf4に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間において前記第1周波数はまずf4に設定され、その後f1に設定され、最後にf3に設定され、f4はf3より小さく、f3はf1より小さいことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第2期間において前記第2周波数はゼロであり、前記第2電力レベルは一定の正の値であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第2期間において前記第2周波数はゼロであり、前記第2電力レベルは一定の負の値であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記特色は、深さ対幅の比が少なくとも3であるビアホールまたはトレンチを含むことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記半導体ウエハの装置製造ノードが16ナノメートル以下であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- ウエハホルダは、音響エネルギーが供給される際にトランスデューサに対してウエハを回転させるようにさらに構成されていることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記特色は、前記第1期間における気泡の膨張によって損傷されないことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第2期間において気泡内部の温度が低下することを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第2期間において前記気泡内部の温度が前記液体の温度近傍まで低下することを特徴とする請求項67に記載の装置。
- 前記第1期間は、第1周波数の一サイクル期間の2,000倍より短いことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記第1期間は、((Ti−T0−ΔT)/(ΔT−δT)+1)/f1よりも短く、ここで、Tiは内破温度であり、T0は液体温度であり、ΔTは、前記気泡を一回圧縮した後の温度上昇であり、δTは、前記気泡を一回膨張させた後の温度下降であり、f1は前記第1周波数であることを特徴とする請求項35に記載の装置。
- タイマーを備えた、トランスデューサの電源用コントローラであって、前記タイマーに基づいて前記トランスデューサを制御することにより、
所定の第1期間にわたって、第1周波数および第1電力レベルで、音響エネルギーを半導体ウエハに塗布した液体に供給し、
所定の第2期間にわたって、第2周波数および第2電力レベルで、音響エネルギーを前記液体に供給するように構成され、
前記コントローラは、所定のサイクル数の間、前記第1期間および第2期間を交互に適用するように構成されており、
前記第1期間において気泡の温度が上昇するものの臨界内破温度まで上昇せず、前記第2期間において気泡の温度が低下するように、前記第1期間と第2期間、前記第1電力レベルと第2電力レベル、および、前記第1周波数と第2周波数とを決定することを特徴とする装置。 - 前記第2電力レベルは前記第1電力レベルより低いことを特徴とする請求項71に記載のコントローラ。
- 前記第2電力レベルがゼロであることを特徴とする請求項72に記載のコントローラ。
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