KR101110905B1 - Megasonic cleaning using supersaturated cleaning solution - Google Patents
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Abstract
메가소닉 에너지로부터 기판에의 데미지를 줄이는 하나 또는 그 이상의 기판의 메가소닉 세정의 방법 및 시스템이 개시된다. 기판은 공정 챔버에서 지지되고, 공정 챔버 내의 조건에 대해 과포화농도인 양으로 세정액에 용해된 이산화탄소 가스를 가지는 세정액을 포함하는 세정 용액에 접촉한다. 그리고, 메가소닉 에너지는 기판에 전달된다. 세정 용액은 메가소닉/음향 에너지의 인가에 의한 데미지로부터의 보호를 제공한다. 다른 측면에서, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 시스템이다. 본 발명은 이산화탄소에 제한되지 않고, 세정액에 용해되었을 때 메가소닉/음향 에너지의 인가에 의한 데미지로부터 기판을 보호하는 어떤 가스와도 결합되어 사용될 수 있다.A method and system of megasonic cleaning of one or more substrates to reduce damage from megasonic energy to the substrate is disclosed. The substrate is supported in the process chamber and contacts the cleaning solution including the cleaning liquid having carbon dioxide gas dissolved in the cleaning liquid in an amount that is supersaturated with respect to the conditions in the processing chamber. Megasonic energy is then transferred to the substrate. The cleaning solution provides protection from damage by the application of megasonic / acoustic energy. In another aspect, the present invention is a system for performing the method. The present invention is not limited to carbon dioxide, and can be used in combination with any gas that protects the substrate from damage by the application of megasonic / acoustic energy when dissolved in the cleaning liquid.
Description
본 출원은 2003년 6월 11일에 출원된 미국 임시출원 60/477,602에 의해 청구하며, 그 내용은 완전히 참조로서 여기에 결합되어 있다.This application is claimed by US
본 발명은 일반적으로 기판 처리/제조를 위한 방법, 장치, 및 시스템에 관한 것으로, 특히 인가된 메가소닉 에너지(megasonic energy)를 이용하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 방법, 장치, 및 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to methods, apparatuses, and systems for substrate processing / manufacturing, and more particularly, to methods, apparatuses, and systems for cleaning semiconductor wafers using applied megasonic energy.
반도체의 제조에 있어서, 반도체 소자는 웨이퍼라 불리는 얇은 디스크 같은 물체 위에 생성된다. 일반적으로, 각 웨이퍼는 복수 개의 반도체 소자를 포함한다. 생산과정 동안에 이러한 웨이퍼의 표면 위의 불순물을 최소화하는 것의 중요성은 반도체 산업의 시작 이래로 인식되어 왔다. 또한, 최종 제품의 요구에 따라 반도체 소자가 더 작아지고 복잡해지면서, 청정의 요구는 더 커져 왔다. 이것은 두 가지 이유 때문이다.In the manufacture of semiconductors, semiconductor devices are created on thin disk-like objects called wafers. In general, each wafer includes a plurality of semiconductor devices. The importance of minimizing impurities on the surface of such wafers during the production process has been recognized since the beginning of the semiconductor industry. In addition, as semiconductor devices become smaller and more complex as the end product demands, the demand for cleanliness has increased. This is for two reasons.
먼저, 소자가 작아지면서, 웨이퍼 상의 불순물 입자가 소자의 표면 면적에서 큰 비율을 차지하게 될 것이다. 이것은 소자가 고장 날 확률을 증가시킨다. 따라서, 웨이퍼당 정상적으로 동작하는 소자의 적절한 출력 정도를 유지하기 위해서는, 증가된 청정 요건이 구현되고 성취되어야 할 것이다.First, as the device becomes smaller, impurity particles on the wafer will occupy a large proportion in the surface area of the device. This increases the probability of the device failing. Thus, in order to maintain the proper degree of output of a normally functioning device per wafer, increased cleanliness requirements will have to be implemented and achieved.
두 번째로, 소자가 더 복잡해지면서, 이러한 소자를 만들기 위해 필요한 원료물질, 시간, 장치, 및 공정이 또한 더 복잡해지고, 더 비싸지고 있다. 결과적으로 각 웨이퍼를 만드는 데 요구되는 비용이 증가한다. 적절한 수익성 정도를 유지하기 위해서는 웨이퍼당 정상적으로 동작하는 소자의 개수가 증가하는 것이 제조사에게는 필수적이다. 이런 출력을 증가시키기 위한 한 방법은 불순물에 의해 동작하지 않는 소자의 개수를 최소화하는 것이다. 따라서, 증가된 청정 요건이 요구된다.Secondly, as devices become more complex, the raw materials, time, equipment, and processes required to make such devices also become more complex and more expensive. As a result, the cost required to make each wafer increases. In order to maintain adequate profitability, it is essential for manufacturers to increase the number of devices that operate normally per wafer. One way to increase this output is to minimize the number of devices that are not operated by impurities. Thus, increased cleanliness requirements are required.
반도체 산업 분야에서 공정 중의 웨이퍼의 청정률을 증가시키는 하나의 방법은 세정 공정 동안에 웨이퍼의 표면상에 메가소닉 에너지를 인가하는 것이다. 메가소닉 에너지의 인가는 세정 공정 동안의 입자의 제거를 향상시킨다. 하지만, 인가된 메가소닉 에너지가 또한 세정되는 반도체 소자에 데미지를 줄 수 있다는 것이 밝혀졌다. 메가소닉 세정 공정에서 사용되는, 세정용액에 용해된 가스의 양과 조성을 포함하는 세정 용액의 조성은 세정 효과와 웨이퍼에 야기하는 데미지의 정도에 영향을 줄 수 있다. 종래 기술은 과포화 레벨의 가스를 포함하는 세정 용액은 웨이퍼 세정 공정에 부적합하다고 한다.One method of increasing the cleanliness of wafers in the process in the semiconductor industry is to apply megasonic energy on the surface of the wafer during the cleaning process. Application of megasonic energy improves the removal of particles during the cleaning process. However, it has been found that the applied megasonic energy can also damage the semiconductor device being cleaned. The composition of the cleaning solution, including the amount and composition of the gas dissolved in the cleaning solution, used in the megasonic cleaning process can affect the cleaning effect and the degree of damage to the wafer. The prior art says that cleaning solutions containing gas at supersaturation levels are unsuitable for wafer cleaning processes.
예를 들어, 미국 특허 번호 5,800,626('626 특허)은 최적의 세정 결과를 얻기 위해서는 세정 용액이 예를 들어 60-98%의 가스로 불포화되어야 한다고 한다. '626 특허는 좋은 세정 효과를 유지하기 위해서는 60%의 낮은 포화 정도가 요구된다고 한다. '626 특허는 또한 용액 내의 너무 많은 가스는 실리콘 표면의 흠을 생성할 수 있다고 한다. 따라서, 세정 용액은 98% 이상 포화 되어서는 안 된다.For example, US Pat. No. 5,800,626 (the '626 patent) states that the cleaning solution must be unsaturated with, for example, 60-98% of gas to obtain optimal cleaning results. The '626 patent requires a low degree of saturation of 60% to maintain a good cleaning effect. The '626 patent also says that too much gas in solution can create flaws in the silicon surface. Therefore, the cleaning solution should not be saturated more than 98%.
미국 특허 번호 6,167,891('891 특허)는 100%의 포화 용액이 최적의 세정 효과를 제공한다고 한다. '891 특허에 따르면, 불포화 또는 과포화 용액은 매우 감소된 세정 효과를 제공한다. '891 특허는 과포화 조건에서의 낮은 세정 효율을 메가소닉 에너지가 웨이퍼 표면에 도달하기 전에 흡수되는 용액 내의 과도한 가스 기포의 형성 때문으로 보았다. '891 특허는 또한 가열된 세정 용액에 대해, 증가된 온도에서의 과포화를 피하기 위해서는 용액이 가열되기 전에 낮은 온도에서 부분적으로 가스를 제거해야 한다고 한다.U.S. Patent No. 6,167,891 ('891 Patent) states that 100% saturated solution provides the optimal cleaning effect. According to the '891 patent, unsaturated or supersaturated solutions provide a very reduced cleaning effect. The '891 patent sees low cleaning efficiency under supersaturation conditions due to the formation of excess gas bubbles in the solution that are absorbed before megasonic energy reaches the wafer surface. The '891 patent also states that for a heated cleaning solution, it must be partially degassed at low temperatures before the solution is heated to avoid supersaturation at increased temperatures.
미국 특허 번호 5,849,091('091 특허)은 웨이퍼 표면에서의 공기/액체 계면이 세정률을 향상시키는 데 중요하다고 한다. 하지만, '091 특허의 발명자는 공기/액체 계면을 형성하는 최적의 방법은 웨이퍼 표면을 가로질러 세정 용액에 직접 가스를 주입하는 것이라고 한다.U.S. Patent No. 5,849,091 ('091 Patent) states that the air / liquid interface at the wafer surface is important for improving the cleaning rate. However, the inventor of the '091 patent says that the best way to form an air / liquid interface is to inject gas directly into the cleaning solution across the wafer surface.
미국 특허 번호 6,039,814('814 특허)는 세정 용액 내의 작은 기포들이 음파의 전파를 방해하여 낮은 세정 효율을 가져온다고 한다. '814 특허는 또한 기포가 웨이퍼 표면에 흠을 생성한다고 한다. 기포의 원인은 세정 용액에 용해된 가스이다. 따라서, '814 특허는 세정 용액에 용해된 가스의 농도는 적어도 5 ppm, 및 바람직하게는 3 ppm 이하이어야 한다고 한다.US Pat. No. 6,039,814 ('814 patent) states that small bubbles in the cleaning solution interfere with the propagation of sound waves, resulting in low cleaning efficiency. The '814 patent also says that bubbles create scratches on the wafer surface. The cause of the bubbles is the gas dissolved in the cleaning solution. Thus, the '814 patent states that the concentration of gas dissolved in the cleaning solution should be at least 5 ppm, and preferably 3 ppm or less.
따라서, 본 발명의 목적은 기판을 세정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a method and system for cleaning a substrate.
본 발명의 다른 목적은 음향 에너지로부터의 데미지를 줄이고 및/또는 제거하는, 기판을 세정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method and system for cleaning a substrate that reduces and / or eliminates damage from acoustic energy.
본 발명의 또 다른 목적은 폴리 실리콘, 금속 또는 유전체를 포함하는 물질의 민감한 라인 및 트렌치 구조에 사용될 수 있는 메가소닉 에너지를 이용한 기판을 세정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a method and system for cleaning a substrate using megasonic energy that can be used in sensitive lines and trench structures of materials including polysilicon, metals or dielectrics.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼당 동작하는 반도체 소자의 수율을 증가시키는 기판을 세정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a method and system for cleaning a substrate that increases the yield of semiconductor devices operating per wafer.
이러한 목적 및 다른 목적은 본 발명에 의해 부합되며, 한 측면에 있어서 본 발명은 적어도 하나의 기판을 세정하는 방법으로서, (a) 기판을 제 1 가스에 대해 제 1 온도와 제 1 부분압력을 가지는 가스 환경의 공정 챔버에 위치시키는 단계; (b) 세정액과 상기 제 1 가스를 포함하는 용액을, 상기 기판과 접촉하도록 상기 공정 챔버에 공급하는 단계; 및 (c) 상기 기판이 상기 용액과 접촉하는 동안 상기 기판을 세정하기 위해 상기 기판에 음향 에너지를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 가스는 상기 제 1 온도와 제 1 부분압력에 대해 과포화 농도로 상기 세정액에 용해된 적어도 하나의 기판을 세정하는 방법이다.These and other objects are met by the present invention, and in one aspect the present invention is a method of cleaning at least one substrate, comprising: (a) having a substrate having a first temperature and a first partial pressure with respect to the first gas; Positioning in a process chamber in a gaseous environment; (b) supplying a solution comprising a cleaning liquid and the first gas to the process chamber to be in contact with the substrate; And (c) applying acoustic energy to the substrate to clean the substrate while the substrate is in contact with the solution, wherein the first gas is supersaturated for the first temperature and the first partial pressure. To at least one substrate dissolved in the cleaning liquid.
제 1 가스는 이산화탄소와 같이, 음향 에너지에 의한 데미지로부터 기판을 보호하는 가스인 것이 바람직하다. 상기 세정액은 탈이온수, RCA 용액, 희석된 산, 희석된 염기 또는 반-수용성 용제와 같이 일반적으로 사용되는 반도체 용액일 수 있다. 상기 용액은 질소(N2), 산소, 헬륨, 및 아르곤과 같이 기판으로부터 입자의 제거를 촉진하는, 세정액 내에 용해된 제 2 가스를 더 포함하는 것이 바람직하다. 제 2 가스는 공정 챔버 내의 제 2 가스의 온도 및 부분압력에 대해 과포화 농도인 정도로 세정액 내에 용해될 수도, 되지 않을 수도 있다.It is preferable that a 1st gas is a gas which protects a board | substrate from the damage by acoustic energy like carbon dioxide. The cleaning solution may be a commonly used semiconductor solution such as deionized water, RCA solution, diluted acid, diluted base or semi-water soluble solvent. The solution preferably further comprises a second gas dissolved in the cleaning liquid that facilitates the removal of particles from the substrate, such as nitrogen (N 2 ), oxygen, helium, and argon. The second gas may or may not be dissolved in the cleaning liquid to such an extent that it is a supersaturated concentration relative to the temperature and partial pressure of the second gas in the process chamber.
바람직한 실시예에서, 제 1 가스는 이산화탄소이고, 세정액은 탈이온수이다. 용액은 막 접촉기(membrane contactor)로서 CO2를 탈이온수에 용해시킴으로써, 공정 챔버가 아닌 환경에서 생성될 수 있다. 이 실시예에서 CO2를 탈이온수에 용해시키는 동안, 막 접촉기 내의 가스 환경은, 막 접촉기 내의 탈이온수에 용해된 CO2의 양이 막 접촉기 내의 온도 및 부분압력에 대해 포화 농도 또는 그 이하인, CO2에 대한 온도 및 부분압력에 대해 유지되는 것이 바람직하다. 세정액에 용해된 이산화탄소의 양은 50~2000 ppm의 범위일 수 있고, 약 1000 ppm인 것이 가장 바람직하다.In a preferred embodiment, the first gas is carbon dioxide and the cleaning liquid is deionized water. The solution can be produced in an environment other than the process chamber by dissolving CO 2 in deionized water as a membrane contactor. While dissolving CO 2 in deionized water in this embodiment, the gaseous environment in the membrane contactor is such that the amount of CO 2 dissolved in deionized water in the membrane contactor is at or below the saturation concentration relative to the temperature and partial pressure in the membrane contactor. It is preferred to be maintained for temperature and partial pressure for two . The amount of carbon dioxide dissolved in the cleaning liquid may range from 50 to 2000 ppm, most preferably about 1000 ppm.
막 접촉기 내의 CO2의 부분압력 및 온도에 대해 포화 농도 또는 그 이하인 탈이온수 내에 용해된 CO2의 양에도 불구하고, 탈이온수의 CO2의 양은 공정 챔버 내의 CO2의 부분압력 및 온도에 대해서는 과포화된 농도이다.Film despite the amount of dissolved CO 2 in a saturated concentration or less of deionized water for the partial pressure and the temperature of the CO 2 in the contactor and for the partial pressure and the temperature of the CO 2 in the amount of the deionized water and CO 2 process chambers supersaturated Concentration.
막 접촉기 내에서 적당한 농도로 생성되면, 용액은 세정되는 기판과 접촉하기 위해 공정 챔버로 공급된다. 용액 내의 CO2의 양은 공정 챔버 내의 가스 환경의 부분 압력 및 온도에 대해 과포화농도에 있기 때문에, CO2는 용액으로부터 공정 챔버 내의 가스 환경으로 유출되려는 경향을 가질 것이다. 따라서, CO2가 용액으로부터 충분히 유출되어 탈이온수에 용해된 CO2의 농도가 공정 챔버 내의 CO2의 온도 및 부분압력에 대해 포화농도로 낮추어지기 전에 기판에 음향 에너지를 인가하는 단계를 완료하는 것이 바람직하다.Once produced at the proper concentration in the membrane contactor, the solution is fed into the process chamber to contact the substrate being cleaned. Since the amount of CO 2 in the solution is at supersaturation relative to the partial pressure and temperature of the gaseous environment in the process chamber, the CO 2 will tend to escape from the solution into the gaseous environment in the process chamber. Thus, completing the step of applying acoustic energy to the substrate before the CO 2 has been sufficiently released from the solution and the concentration of CO 2 dissolved in deionized water is lowered to saturation with respect to the temperature and partial pressure of CO 2 in the process chamber desirable.
공정 챔버 내의 환경은 공기 또는 N2를 포함하고 실온 및 대기압 상태인 가스 환경인 것이 바람직하다. 기판에 인가되는 음향 에너지는 메가소닉 에너지이고 기판은 반도체 웨이퍼인 것이 또한 바람직하다.The environment in the process chamber is preferably a gaseous environment containing air or N 2 and at room temperature and atmospheric pressure. It is also preferred that the acoustic energy applied to the substrate is megasonic energy and the substrate is a semiconductor wafer.
음향 에너지는 용액을 통해 기판에 전달되는 것이 또한 바람직하다. CO2의 보호 효과에 의해, 본 발명의 방법은 반도체 웨이퍼의 세정 공정 동안, 폴리 실리콘, 금속 또는 유전체를 포함하는 물질의 민감한 라인 및 트렌치 구조를 포함하는 웨이퍼에 최소의 데미지로 메가소닉 에너지를 인가하는 데 사용될 수 있다.It is also desirable for acoustic energy to be delivered to the substrate through the solution. Due to the protective effect of CO 2 , the method of the present invention applies megasonic energy with minimal damage to a wafer comprising trenches and sensitive lines of material comprising polysilicon, metal or dielectric during the cleaning process of the semiconductor wafer. Can be used to
본 발명의 방법은 또한 비-담금(non-immersion) 및 담금(immersion) 방식의 공정 챔버 모두에서 기판을 세정하기 위해 사용될 수 있고, 단일 또는 배치(batch) 방식의 기판 공정에 사용될 수 있다. 비-담금 방식 공정 챔버에서 구현될 때, 기판은 실제적으로 수평 방향으로 지지될 수 있다. 이 실시예에서, 기판의 적어도 하나의 표면상에 용액의 층을 형성하기 위해, 용액이 공정 챔버에 공급되는 것이 바람직하다. 그러면, 음향 에너지는 용액을 통해 기판으로 전달되는 것이 바람직하다. 비교하여, 담금방식으로 사용될 때에는, 기판은 용액에 잠기게 될 것이다.The method of the invention can also be used to clean substrates in both non-immersion and immersion process chambers, and can be used in single or batch substrate processing. When implemented in a non-immersion process chamber, the substrate may be supported in a substantially horizontal direction. In this embodiment, the solution is preferably supplied to the process chamber to form a layer of the solution on at least one surface of the substrate. The acoustic energy is then preferably delivered to the substrate through the solution. In comparison, when immersed, the substrate will be submerged in solution.
다른 측면에 있어서 본 발명은 적어도 하나의 반도체 웨이퍼를 세정하는 방법으로서, (a) 공정 챔버에 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계; (b) 세정액과 상기 세정액에 용해된 제 1 및 제 2 가스를 포함하는 용액을 상기 웨이퍼와 접촉하도록 상기 공정 챔버에 공급하는 단계; 및 (c) 상기 웨이퍼를 세정하기 위해 상기 용액을 통해 상기 웨이퍼에 음향 에너지를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 가스는 상기 웨이퍼로부터의 입자 제거를 촉진하고 상기 제 2 가스는 음향 에너지에 의한 데미지로부터 상기 웨이퍼을 보호하는 적어도 하나의 반도체 웨이퍼를 세정하는 방법이다.In another aspect, the present invention provides a method of cleaning at least one semiconductor wafer, comprising: (a) placing a semiconductor wafer in a process chamber; (b) supplying a solution comprising a cleaning liquid and first and second gases dissolved in the cleaning liquid into the process chamber to contact the wafer; And (c) applying acoustic energy to the wafer through the solution to clean the wafer, wherein the first gas promotes particle removal from the wafer and the second gas is caused by acoustic energy. A method of cleaning at least one semiconductor wafer that protects the wafer from damage.
또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 기판을 세정하는 시스템으로서, 제 1 가스의 제 1 온도 및 제 1 부분 압력의 가스 환경을 가지는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에서 적어도 하나의 기판을 지지하는 지지부; 상기 제 1 가스를 세정액에 용해하여, 용액을 형성하는 용해수단; 상기 지지부에 의해 지지되는 기판의 적어도 하나의 표면에 상기 용액의 층을 공급하는 공급수단; 상기 지지부에 의해 지지되는 기판에 상기 용액의 층을 통해 음향 에너지를 전달하기 위한 음향 에너지원; 및 (1) 상기 제 1 가스가 상기 제 1 온도 및 제 1 부분압력에 대하여 과포화 농도로 상기 세정액에 용해되도록 상기 용해수단을 제어하고, (2) 기판이 상기 지지부에 위치하고 상기 용액의 층이 상기 기판에 공급될 때 음향 에너지원을 활성화하는 제어기를 포함하며, 상기 음향 에너지는, 상기 제 1 가스가 상기 용액으로부터 충분히 유출되어 상기 세정액에 용해된 제 1 가스의 농도가 상기 제 1 온도 및 제 1 부분압력에 대해 포화농도로 낮추어지기 전에, 상기 용액의 층을 통과해 상기 기판에 도달하는 적어도 하나의 기판을 세정하는 시스템이다.In still another aspect, the present invention provides a system for cleaning at least one substrate, comprising: a process chamber having a gaseous environment of a first temperature and a first partial pressure of a first gas; A support for supporting at least one substrate in the process chamber; Dissolving means for dissolving the first gas in a cleaning liquid to form a solution; Supply means for supplying a layer of the solution to at least one surface of the substrate supported by the support; An acoustic energy source for delivering acoustic energy through the layer of solution to a substrate supported by the support; And (1) controlling the dissolution means such that the first gas is dissolved in the cleaning liquid at a supersaturation concentration with respect to the first temperature and the first partial pressure, and (2) a substrate is placed in the support and the layer of the solution is And a controller for activating an acoustic energy source when supplied to the substrate, wherein the acoustic energy is such that the concentration of the first gas dissolved in the cleaning liquid due to the sufficient outflow of the first gas from the solution is determined by the first temperature and the first temperature. A system for cleaning at least one substrate that passes through a layer of solution to the substrate before being lowered to saturation with respect to partial pressure.
본 발명의 메가소닉 세정 방법의 상술된 실시예는 여러 가지 특성을 가지며, 하나만으로 희망하는 속성을 가져올 수는 없다. 후술되는 특허청구범위에 의해 표현되는 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 매우 현저한 특성들이 논의될 것이다.The above-described embodiment of the megasonic cleaning method of the present invention has various characteristics and cannot bring desired properties by itself. Without limiting the scope of the invention, which is represented by the following claims, very prominent features will be discussed.
인가된 메가소닉 에너지를 사용한 반도체 웨이퍼의 효과적인 세정은 세정 용액 내에 용해된 가스의 적절한 농도를 요구한다. 하지만, 종래 기술의 내용과는 달리, 웨이퍼 손상 없는 최적의 세정은 용해된 가스의 과포화 농도를 가지는 세정 용액을 사용하여 얻어진다. 여기에 기술되는 본 발명의 방법은 담금 및 비-담금 세정 기술 모두를 사용하여 웨이퍼를 세정하는 데 효과적이다. 세정되는 웨이퍼는 세정 용액에 잠기게 되거나 또는, 선택적으로, 세정 용액이 분무수단에 의해 얇은 막으로 웨이퍼 표면에 인가될 것이다.Effective cleaning of semiconductor wafers with applied megasonic energy requires an appropriate concentration of dissolved gas in the cleaning solution. However, contrary to the teachings of the prior art, optimal cleaning without wafer damage is obtained using a cleaning solution having a supersaturated concentration of dissolved gas. The method of the present invention described herein is effective for cleaning wafers using both immersion and non-immersion cleaning techniques. The wafer to be cleaned will be submerged in the cleaning solution or, optionally, the cleaning solution will be applied to the wafer surface in a thin film by spraying means.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메가소닉 세정 시스템의 도식도.1 is a schematic diagram of a megasonic cleaning system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비-담금 단일 웨이퍼 메가소닉 세정 장치의 좌측면도.2 is a left side view of a non-soaked single wafer megasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 좌측면 단면도.3 is a left side cross-sectional view of the device shown in FIG. 2;
도 4A는 종래 기술의 메가소닉 세정 공정을 사용하여 세정된 에칭 라인을 지닌 손상된 반도체 웨이퍼 표면의 현미경(microscopic) 이미지.4A is a microscopic image of a damaged semiconductor wafer surface with etch lines cleaned using the prior art megasonic cleaning process.
도 4B는 본 발명의 실시예에 따라 세정된 에칭 라인을 지닌 손상되지 않은 반도체 웨이퍼 표면의 현미경 이미지.4B is a microscopic image of an undamaged semiconductor wafer surface with cleaned etch lines in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 메가소닉 세정 시스템(10)이 본 발명의 실시예에 따라 도시된다. 메가소닉 세정 시스템(10)은 CO2 가스 소스(20), 질소(N2) 가스 소스(30), 세정액 소스(40), 막 접촉기(membrane contactor)(50), 공정 챔버(process chamber)(60), 및 메가소닉 에너지 소스(70)를 포함한다. 메가소닉 에너지 소스 (70)가 공정 챔버(60)의 바닥에 결합된 것으로 도시되어 있지만, 메가소닉 에너지 소스(70)가 공정 챔버(60) 내에 지지되는 반도체 웨이퍼(미도시)에 메가소닉 에너지를 공급할 수 있는 한, 본 발명은 공정 챔버(60)에 대한 메가소닉 에너지 소스(70)의 어떤 특정한 배치에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 1, a
메가소닉 세정 시스템(10)을 사용하여 본 발명의 실시예에 따라 반도체 웨이퍼를 세정하기 위해 위해서는, 탈이온수, RCA 용액, 희석된 산, 희석된 염기 또는 반-수용성 용제를 포함하는 일반적으로 사용되는 반도체 용액과 같은 세정액이 먼저 유체 라인(fluid line)(41)을 통해 세정액 소스(40)로부터 막 접촉기(50)에 공급된다. 다른 RCA 세정액을 포함하여 이에 제한되지 않고, 다른 세정액이 본 발명에 사용될 수 있다. 동시에 CO2 가스는 유체 라인(21)을 통해 CO2 가스 소스(20)로부터 막 접촉기(50)에 공급되고, N2 가스는 유체 라인(31)을 통해 N2 가스 소스(30)로부터 막 접촉기(50)에 공급된다. 막 접촉기(50)는 세정액에 CO2 가스와 N2 가스를 용해하도록 동작하여, 세정 용액을 형성한다. 본 발명이 CO2 와 N2 가스를 세정액에 용해하는 것과 관련하여 기술되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 가스는 질소(N2), 산소(O2), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 그외의 것들과 같이 입자 제거를 촉진하는 방식의 가스인 것이 바람직하다. 또한 가스는 메가소닉 에너지 노출에 의한 데미지로부터 반도체 웨이퍼를 보호하는 방식의 가스인 것이 바람직하다. 이러한 가스의 바람직한 예는 CO2 이다. 또한, 막 접촉기를 이용하여 가스가 세정액에 용해 될 수 있지만, 액체에 가스를 용해하는 다른 알려진 방법이나 장치가 사용될 수 있다.In order to clean semiconductor wafers according to embodiments of the present invention using the
제어된 온도 및 압력을 가지는 가스 환경은 세정액으로 CO2 와 N2 가스를 용해하는 동안에 막 접촉기(50)에서 유지된다. 막 접촉기(50)에서의 가스 환경의 CO2 와 N2 의 온도 및 부분압력은, 공정 챔버(60)에서 유지되는 가스 환경에서보다 더 많은 CO2 와 N2 가스가 막 접촉기에서 세정액에 용해되도록 제어된다. 따라서, 막 접촉기(50) 내의 가스 환경의 온도 및 부분압력에 대해 막 접촉기(50)에서 세정액에 용해되는 CO2 와 N2 가스의 양은 포화 농도 또는 그 이하이지만, 공정 챔버(60) 내의 가스 환경의 온도 및 부분압력에 대해 세정액에 용해되는 CO2 와 N2 가스의 양은 포화 농도 이상일 것이다.A gaseous environment with controlled temperature and pressure is CO 2 And N 2 It is held in the
예를 들어, 단지 N2 및 CO2를 1:1의 부피비로 포함하는 막 접촉기(50)의 가스환경과 단지 공기를 포함하는 공정 챔버(60)의 가스 환경을 고려하자. 양 가스 환경이 대기압과 실온 상태인 것을 가정하면, 막 접촉기(50)의 가스 환경에서의 CO2의 부분압력이 공정 챔버(60)의 가스 환경에서의 CO2의 부분압력보다 크다. 따라서, 평형상태에서 막 접촉기(50)의 가스 환경에 노출된 세정액에 용해된 CO2의 농도가 공정 챔버(60)의 가스 환경에 노출된 세정액의 CO2의 농도보다 클 것이다. 이 원리는 용해된 N2 가스에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.For example, consider the gaseous environment of the
원하는 세정 용액을 형성하기 위해 바람직한 양의 CO2 와 N2 가스가 세정액에 용해된 후, 세정 용액이 유체 라인(51)을 통해 공정 챔버(60)로 인가된다. 공정 챔버(60)로 들어가면서, 세정 용액은 거기에 지지된 웨이퍼를 접촉한다. 공정 챔버(60)는 대기압 및 실온에서 공기를 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 세정 용액이 공정 챔버(60)에 도달할 때, 세정 용액에 용해된 가스(예를 들어, CO2 가스 또는 N2 가스)의 하나 또는 그 이상은 포화 농도를 넘는다. 따라서, 공정 챔버(60)의 가스 환경의 온도 및 각 부분 압력에 대해 포화 농도를 넘는 용해 가스는 세정 용액으로부터 유출되려는 경향을 가질 것이다. 하지만, 세정 용액 내의 가스의 양을 포화 농도로 돌리기 위해 충분한 양의 가스가 세정 용액으로부터 유출되기 전에, 아래에 상술되는 웨이퍼 공정/세정이 완료되는 것이 바람직하다.Preferred amounts of CO 2 to form the desired cleaning solution And N 2 After the gas is dissolved in the cleaning liquid, the cleaning solution is applied to the
바람직한 실시예에서, 세정 용액의 CO2 농도는 1000 ppm이고, 이것은 대기압 및 실온에서의 공기 중의 CO2의 포화 농도의 1000배를 넘는다. 실험은 이 농도의 CO2가 인가된 메가소닉 에너지와 함께 사용되면 웨이퍼 손상 없이 매우 효과적인 세정을 할 수 있음을 보여주었다.In a preferred embodiment, the CO 2 concentration of the cleaning solution is 1000 ppm, which is more than 1000 times the saturation concentration of CO 2 in air at atmospheric pressure and room temperature. Experiments have shown that this concentration of CO 2 can be used in conjunction with applied megasonic energy for very effective cleaning without wafer damage.
일단 세정 용액이 공정 챔버(60)에 공급되고 공정 챔버(60) 내의 반도체 웨이퍼와 접촉하면, 메가소닉 에너지 소스(70)는 활성화된다. 사용되는 공정 챔버의 종류에 따라, 반도체 웨이퍼는 세정 용액에 잠기거나 또는, 단일-웨이퍼 공정 챔버의 경우에는 세정 용액의 층이 웨이퍼의 표면의 하나 또는 그 이상에 인가될 수 있 다. 본 발명은 공정 챔버의 특정한 종류에 제한되지 않는다. 선택적으로, 메가소닉 에너지 소스는 어떤 특별한 형태 및/또는 배치에 제한되지 않는다. 예를 들어, 메가소닉 에너지 소스는 판형, 연장된 로드(rod), 삼각형, 또는 다른 모양일 수 있다. 본 발명은 울트라소닉(ultrasonic)을 적용하여 사용할 수 있고 다른 형태의 음향 에너지가 적용되어 사용될 수도 있다. Once the cleaning solution is supplied to the
활성화되면, 메가소닉 에너지 소스(70)는 세정 용액을 통해 세정되는 반도체 웨이퍼로 메가소닉 음향 에너지를 생성하고 전달한다. 세정 용액 내의 용해된 CO2(및/또는 N2)는 웨이퍼 표면에 전달되는 메가소닉 에너지에 의해 세정되는 웨이퍼가 손상되지 않도록 보호한다. 결과적으로, 폴리 실리콘, 금속 또는 유전체를 포함하는 물질의 라인 또는 트렌치의 에칭 후와 같은 민감한 상태의 웨이퍼에 이어서 메가소닉 에너지가 세정 공정에서 반도체 웨이퍼에 인가될 수 있다.When activated,
도 4A와 도 4B의 비교는 세정 용액에 용해된 가스의 하나로서 과포화된 양의 CO2 를 사용하는 이익을 도시한다. 도 4A와 도 4B는 현미경을 이용한 민감한 비트라인 구조의 손상의 평가를 보여준다. 도면의 어두운 점은 웨이퍼 손상을 보여준다. 도 4A는 포화 농도의 공기를 가진 세정 용액을 사용한 경우의 웨이퍼 손상을 보여준다. 세정 효율은 약 99%이지만, 웨이퍼는 심각한 손상을 입게 된다. 도 4B는 본 발명의 실시예에 따라 과포화 농도의 CO2를 가진 세정 용액을 사용한 경우의 웨이퍼 손상을 보여준다. 세정 효율은 역시 약 99%이지만, 웨이퍼는 손상을 입지 않는다. 도 4A 및 도 4B에 도시된 웨이퍼를 세정하는 데 사용된 공정에서, 메가소닉 조건은 동일하고, 용해된 가스의 농도를 제외하고는 세정 용액도 동일하다.4A and 4B show the benefit of using supersaturated amounts of CO 2 as one of the gases dissolved in the cleaning solution. 4A and 4B show the evaluation of damage to sensitive bitline structures using a microscope. Dark spots in the figure show wafer damage. 4A shows wafer damage when using a cleaning solution with air at saturation concentrations. The cleaning efficiency is about 99%, but the wafer will be severely damaged. 4B shows wafer damage when using a cleaning solution with a supersaturated concentration of CO 2 in accordance with an embodiment of the present invention. The cleaning efficiency is also about 99%, but the wafer is not damaged. In the process used to clean the wafers shown in FIGS. 4A and 4B, the megasonic conditions are the same, and the cleaning solution is the same except for the concentration of dissolved gas.
상기에서 논의된 바와 같이, 본 발명은 단일 웨이퍼 또는 배치 공정 챔버 및/또는 담금 또는 비-담금 공정 챔버의 다양한 종류의 공정 챔버와 결합하여 실현될 수 있다. 예시를 위해, 단일 웨이퍼 비-담금 방식의 공정 챔버가 논의될 것이지만, 발명의 원리는 배치, 담금 방식의 공정 탱크에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다.As discussed above, the present invention can be realized in combination with various types of process chambers of a single wafer or batch process chamber and / or a immersion or non-immersion process chamber. For illustration purposes, a single wafer non-soak process chamber will be discussed, but the principles of the invention may equally apply to batch, soak process tanks.
도 2는 본 발명에 따라 만들어진 단일 웨이퍼 비-담금 메가소닉 에너지 세정 장치(101)를 도시한다. 도 1과 관련하여 기술된 대로 생성된 세정 용액은, 웨이퍼 표면상에 얇은 막을 형성하기 위해 유체 배출구(214)를 통해 웨이퍼(106)에 공급된다. 선택적으로, 세정 용액은 또한 웨이퍼(106)의 바닥 표면에 인가될 수 있다. 유체 배출구(214)는 유체 라인(51)(도 1)에 결합 될 수 있다. 메가소닉 에너지 세정 장치(101)는 공정 탱크(101)의 벽(100)을 통해 삽입된 연장된 프로브(104)를 포함한다. 공정 탱크(101)는 공정 챔버를 형성하고, 그 내부에서 웨이퍼(106)가 본 발명에 따라 처리될 수 있다. 보여지는 것처럼, 프로브(104)는 컨테이너(container)(101) 밖의 한 말단에 지지된다. 프로브(104)와 탱크 벽(100) 사이에 끼워진 적당한 O-링(102)은 공정 탱크(101)에 대해 적절한 밀폐를 제공한다.2 shows a single wafer non-soaked megasonic energy cleaning apparatus 101 made in accordance with the present invention. The resulting cleaning solution as described in connection with FIG. 1 is supplied to the
하우징(120) 내에 포함된 열 전달 부재(134)는 프로브(104)에 음향적으로 그리고 기계적으로 결합된다. 또한 하우징(120) 내에 포함된 압전 트랜스듀서(piezoelectric transducer)(140)가 열 전달 부재(134)에 음향적으로 결합된다. 격리 애자(stand off)(141) 및 전기 커넥터(142, 154, 126)는 트랜스듀서(140)와 음향 에너지 소스(미도시) 사이에 연결된다. 하우징(120)은 냉각제를 위해 입수로 (inlet conduit)(124) 및 출수로(outlet conduit)(122)를 지지하고, 전기 커넥터(154, 126)에 대한 개구(152)를 가진다. 하우징(120)은 프로브(104)를 위한 개구(132)를 가진 환상 판(118)에 의해 닫힌다. 판(118)은 교대로 탱크(101)에 부착된다. 공정 탱크(101) 내에, 지지부 또는 서셉터(susceptor)(108)가 프로브(104)와 가까이에 평행하게 배치된다. 서셉터(108)는 다양한 형태를 가질 수 있고, 공정 탱크(101)의 바닥 벽을 통해 확장되는 축(110) 상에 지지된 허브(108c)에 연결된 복수 개의 스포크(spoke)(108b)에 의해 지지되는 외부 림(outer rim)(108a)을 포함하여 배치 방법이 도시되어 있다. 탱크(101)의 외부에서, 축(110)은 모터(112)에 연결된다.The
연장된 프로브(104)는 음향 에너지를 효과적으로 전달하는 석영(quartz)과 같은 상대적으로 비활성적이고, 오염되지 않는 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 석영 프로브를 사용하는 것이 대부분의 세정 용액에 대해 만족스럽지만, 플루오르화 수소(hydrofluoric) 산을 포함하는 용액은 석영을 식각할 수 있다. 따라서, 사파이어 실리콘 카바이드(sapphire silicon carbide), 보론 질화물(boron nitride), 유리질 탄소(vitreous carbon), 유리질 탄소(glassy carbon) 코팅된 흑연(graphite), 또는 다른 적절한 물질로 만들어진 프로브는 석영 대신에 사용될 수 있다. 또한 석영이 실리콘 카바이드 또는 유리질 탄소와 같은 HF를 견딜 수 있는 물질로 코팅될 수도 있다.The
프로브(104)는 고체로, 연장된, 축(spindle) 모양 또는 프로브 모양의 세정부(104a), 및 기저 또는 후부(104b)를 포함한다. 프로브(104)의 단면은 원형일 수 있고, 세정부(104a)의 직경은 후부(104b)의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 후부(104b)의 후면적은 세정부(104a)의 끝면의 25배이다. 물론 원형이 아닌 단면 모양도 사용될 수 있다. 프로브(104a)의 길이를 따라 메가소닉 에너지를 집중하기 위해서는 실린더형의 로드(rod) 또는 작은 직경을 가지는 세정부(104a)가 바람직하다. 하지만, 로드(104a)의 직경은 프로브에 의해 전달되는 메가소닉 에너지에 의해 생성되는 기계적 진동을 견딜 수 있을 정도이어야 한다. 로드(104a)의 반지름은 그것에 인가되는 에너지의 주파수의 파장과 같거나 작은 것이 바람직하다. 이러한 구조는 프로브에 접촉하는 액체로 방사상으로 에너지를 유도하는 바람직한 정상 표면파 운동을 생성한다. 실제로는, 로드 직경은 로드의 길이를 따라 분리된 위치에서 적은 양을 팽창하고 수축한다. 바람직한 실시예에서, 로드(104a)의 반지름은 약 0.2 인치이고, 약 0.28 인치의 파장에서 동작한다. 이러한 구성은 프로브 길이를 따라 인치당 3-4 파장을 생성한다.The
프로브 세정부(104a)는 웨이퍼 세정동안 웨이퍼(106)의 전체 표면적이 프로브(104)에 노출되도록 충분히 긴 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 웨이퍼(106)는 프로브(104) 아래에서 회전하기 때문에, 세정부(104b)의 길이는 적어도 웨이퍼(106)의 중심에 도달할 정도로 긴 것이 바람직하다. 따라서, 웨이퍼(106)가 프로브(104) 아래에서 회전함에 따라, 웨이퍼(106)의 전체 표면적은 프로브(104)의 아래를 통과한다. 프로브 끝으로부터의 메가소닉 진동은 웨이퍼 중심을 향해 일정한 교란(agitation)을 제공하므로, 프로브(104)가 웨이퍼(106)의 중심에 도달하지 않더라도 아마도 만족스럽게 동작할 수 있다. 프로브(104)의 길이는 또한 바람직한 파장수에 의해 결정된다. 통상, 프로브 길이는 프로브(104)에 인가되는 에너지의 반 파장 만큼 증가하면서 변한다. 프로브 세정부(104a)는 인가된 에너지의 인치당 3-4 파장을 포함하는 것이 바람직하다. 이 실시예에서, 인치로 잰 프로브 세정부(104a)의 길이는 3과 4 사이의 수로 나눈 바람직한 파장수와 동일하다. 트랜스듀서의 변화 때문에, 바람직한 파장을 얻기 위해 트랜스듀서(140)를 조정하는 것이 필요하고, 그러면 매우 효율적인 지점에서 동작한다.The probe cleaner 104a is preferably long enough so that the entire surface area of the
탱크(101)의 외부에 위치하는 후면 프로브 부분(104b)은 세정부(104a)의 직경보다 큰 직경으로 퍼진다. 도 2-3에서 도시된 실시예에서, 프로브의 후부의 직경은 점차적으로 실린더 부분(104d)으로 증가한다. 후부(104d)의 말단에서의 큰 표면적은 많은 양의 메가소닉 에너지를 전달하는 데 유리하고, 그것은 더 작은 직경의 부분(104a)에서 집중된다. The
사용될 때, 도 1과 관련하여 상기 상술된 대로 생성된 세정 용액은, 프로브(104)가 음향적으로 여기되는 동안 노즐(214)로부터 웨이퍼 상부 표면으로 분무된다. 노즐로부터 웨이퍼(106) 상에 세정 용액을 분무하는 대신, 탱크(101)가 세정 용액으로 채워질 수 있다. 분무 방법에서, 액체는 프로브(104)의 하부와 회전하는 웨이퍼(106)의 인접 상부 표면 사이에 메니스커스(meniscus)(216)를 생성한다. 메니스커스(216)는 프로브 단면의 하부를 적신다. 단면의 젖은 부분에 의해 정의되는 원호(arc)의 크기는 세정 용액에서 사용되는 액체의 특성, 프로브(104)를 만드는 데 사용되는 물질, 및 웨이퍼(106)과 프로브(104)의 하부 모서리 사이의 수직거리에 따라 변한다.When used, the cleaning solution produced as described above in connection with FIG. 1 is sprayed from the
세정 용액은 프로브(104) 내의 메가소닉 에너지가 입자를 느슨하게 하기 위해 웨이퍼 표면에 전달되는 매체를 제공한다. 이 느슨해진 입자는 연속적으로 흐르는 분무와 회전하는 웨이퍼(106)에 의해 제거된다. 유체 흐름이 중단되면, 일정량의 건조 동작이 원심력에 의해 얻어지고, 세정 용액은 웨이퍼(106)로부터 제거된다. 선택적으로, 본 발명의 세정 용액 또는 다른 세정 매체는 메가소닉 에너지 소스가 위치한 웨이퍼의 반대편에 공급될 수 있다. 이 실시예에서, 또한 웨이퍼의 반대편을 세정하기 위해 메가소닉 에너지가 충분한 파워로 웨이퍼로 공급되는 것이 바람직하다.The cleaning solution provides a medium in which megasonic energy in the
상기에서 논의된 것처럼, 메가소닉 에너지의 인가를 통한 웨이퍼 공정/세정은, 충분히 CO2 및/또는 N2 가스가 세정 용액으로부터 유출되어 포화 농도로 세정 용액의 가스의 양을 되돌리기 위해 전에 완료된다. 과포화 농도로 세정 용액에 용해된 CO2(및/또는 N2)는 웨이퍼 표면에 전달되는 메가소닉 에너지에 의한 데미지로부터 세정되는 웨이퍼를 보호한다. 모든 기능은 적절히 프로그램된 프로세서/제어기에 의해 수행된다.As discussed above, wafer processing / cleaning through the application of megasonic energy is completed before sufficiently CO 2 and / or N 2 gas flows out of the cleaning solution and returns the amount of gas in the cleaning solution to the saturated concentration. CO 2 (and / or N 2 ) dissolved in the cleaning solution at a supersaturation concentration protects the wafer from being cleaned from damage by megasonic energy delivered to the wafer surface. All functions are performed by a properly programmed processor / controller.
당업자가 쉽게 만들고 이용할 수 있도록 충분히 자세히 본 발명은 기술되고 도시되었지만, 다양한 대안, 수정, 및 향상이 본 발명의 범위를 벗어나지 않게 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명은 세정액에 두 가스를 인가하는 데 제한되지 않고, 공정 챔버 내의 환경에 대한 과포화 농도에서 세정액에 용해된 단지 하나의 가스의 실시예를 포함한다. 또한, 부가 가스는 세정액에 존재할 수 있고, 및/또는 세정액 은 액체들의 혼합일 수 있다.While the invention has been described and illustrated in sufficient detail to enable those skilled in the art to readily make and use it, various alternatives, modifications, and improvements may be made without departing from the scope of the invention. In particular, the present invention is not limited to applying two gases to the cleaning liquid, and includes an embodiment of only one gas dissolved in the cleaning liquid at a supersaturation concentration for the environment in the process chamber. In addition, the addition gas may be present in the cleaning liquid, and / or the cleaning liquid may be a mixture of liquids.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010108641A (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-08 | 강병근 | Healthy beverage with radish and manufacturing method thereof |
KR20020037177A (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-18 | 김용현 | Honey drink added radish |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100827618B1 (en) * | 2006-05-11 | 2008-05-07 | 한국기계연구원 | Ultrasonic device for cleaning and ultrasonic cleaning system using the same |
US7969548B2 (en) * | 2006-05-22 | 2011-06-28 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and lithographic apparatus cleaning method |
WO2008050832A1 (en) * | 2006-10-27 | 2008-05-02 | Tokyo Electron Limited | Substrate cleaning apparatus, substrate cleaning method, program and recording medium |
KR100748480B1 (en) * | 2007-06-27 | 2007-08-10 | 한국기계연구원 | Ultrasonic device for cleaning and ultrasonic cleaning system using the same |
JP4532580B2 (en) * | 2008-08-20 | 2010-08-25 | 株式会社カイジョー | Ultrasonic cleaning equipment |
JP4915455B2 (en) * | 2010-02-25 | 2012-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | Degreasing system using microbubbles for large products such as vehicles |
JP2014130881A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Ebara Corp | Polishing device |
JP6678448B2 (en) * | 2015-12-22 | 2020-04-08 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate cleaning method and substrate cleaning apparatus |
WO2020095091A1 (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-14 | Arcelormittal | Equipment improving the ultrasound cleaning |
JP7233691B2 (en) * | 2019-03-28 | 2023-03-07 | 株式会社エアレックス | Decontamination method for low-temperature goods and pass box used for this |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001015474A (en) | 1999-05-25 | 2001-01-19 | Infineon Technol North America Corp | Method and device for degassing demineralized water for ultrasonically cleaning semiconductor wafer |
JP2001053051A (en) | 1999-08-10 | 2001-02-23 | Pre-Tech Co Ltd | Device and method for drying and washing substrate |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5368054A (en) | 1993-12-17 | 1994-11-29 | International Business Machines Corporation | Ultrasonic jet semiconductor wafer cleaning apparatus |
JPH1022246A (en) | 1996-07-04 | 1998-01-23 | Tadahiro Omi | Cleaning method |
CN1299333C (en) * | 1996-08-20 | 2007-02-07 | 奥加诺株式会社 | Method and device for cleaning electronic element or its mfg. equipment element |
US5800626A (en) | 1997-02-18 | 1998-09-01 | International Business Machines Corporation | Control of gas content in process liquids for improved megasonic cleaning of semiconductor wafers and microelectronics substrates |
US5849091A (en) * | 1997-06-02 | 1998-12-15 | Micron Technology, Inc. | Megasonic cleaning methods and apparatus |
US6743301B2 (en) | 1999-12-24 | 2004-06-01 | mFSI Ltd. | Substrate treatment process and apparatus |
US6684890B2 (en) * | 2001-07-16 | 2004-02-03 | Verteq, Inc. | Megasonic cleaner probe system with gasified fluid |
US20030084916A1 (en) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | Sonia Gaaloul | Ultrasonic cleaning products comprising cleaning composition having dissolved gas |
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2004
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001015474A (en) | 1999-05-25 | 2001-01-19 | Infineon Technol North America Corp | Method and device for degassing demineralized water for ultrasonically cleaning semiconductor wafer |
JP2001053051A (en) | 1999-08-10 | 2001-02-23 | Pre-Tech Co Ltd | Device and method for drying and washing substrate |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010108641A (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-08 | 강병근 | Healthy beverage with radish and manufacturing method thereof |
KR20020037177A (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-18 | 김용현 | Honey drink added radish |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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