KR101555392B1 - 단일-상 및 2-상 매개물에 의한 입자 제거 방법 - Google Patents

단일-상 및 2-상 매개물에 의한 입자 제거 방법 Download PDF

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그랜트 펭
지 주
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드래간 포드레스닉
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Abstract

본 발명의 실시형태는 미세한 피처로 패터닝된 기판을 세정하기 위한 방법을 제공한다. 패터닝된 기판을 세정하기 위한 방법은 설명된 세정 재료를 이용함으로써 피처를 실질적으로 손상시키지 않고 미세한 피처로 패터닝된 기판을 세정하는데 있어서 이점을 갖는다. 세정 재료는 액체 상이나 액체/기체 상의 유체이고, 디바이스 피처 주변에서 변형된다; 따라서, 세정 재료는 디바이스 피처를 실질적으로 손상시키지 않고 또는 손상 전부를 감소시킨다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료는 기판 상의 오염물을 캡처한다. 또한, 세정 재료는 오염물을 인트랩하고, 이 오염물을 기판 표면으로 되돌리지 않는다. 큰 분자량을 갖는 하나 이상의 중합성 화합물의 폴리머는 긴 폴리머 체인을 형성하고, 체인은 또한 교차 결합되어 네트워크 (또는 중합성 네트워크) 를 형성한다. 긴 폴리머 체인 및/또는 중합성 네트워크는 종래의 세정 재료와 비교하여 우수한 오염물 캡처 및 인트랩 성능을 나타낸다.

Description

단일-상 및 2-상 매개물에 의한 입자 제거 방법{METHODS FOR PARTICLE REMOVAL BY SINGLE-PHASE AND TWO-PHASE MEDIA}
발명자들:
David S. L. Mui, Satish Srinivasan, Grant Peng, Ji Zhu, Shih-Chung Kon, Dragan Podlesnik 및 Arjun Mendiratta
본 발명은 반도체 디바이스 제조에 있어서의 웨이퍼 세정 기술에 관한 것이다.
집적 회로, 메모리 셀 등과 같은 반도체 디바이스의 제조에서, 반도체 웨이퍼 ("웨이퍼") 상에 피처 (feature) 를 정의하기 위해 일련의 제조 동작들이 수행된다. 웨이퍼 (또는 기판) 는 실리콘 기판 상에 정의된 멀티-레벨 구조의 형태로 집적 회로 디바이스를 포함한다. 기판 레벨에서, 확산 영역을 갖는 트랜지스터 디바이스가 형성된다. 후속 레벨에서, 상호접속 금속 배선 라인이 패터닝되고 트랜지스터 디바이스와 전기적으로 접속되어 원하는 집적 회로 디바이스를 정의한다. 또한, 패터닝된 도전층들은 유전체 재료에 의해 다른 도전층으로부터 절연된다.
일련의 제조 동작 동안, 웨이퍼 표면은 다양한 유형의 오염물에 노출된다. 기본적으로, 제조 동작에서 존재하는 임의의 재료는 오염물의 잠재적인 소스이다. 예를 들어, 오염물의 소스들로는 특히 프로세스 가스, 화학물질, 퇴적 재료, 및 액체가 있을 수도 있다. 다양한 오염물이 웨이퍼 표면 상에 미립자 형태로 퇴적될 수도 있다. 미립자 오염물이 제거되지 않으면, 오염물 부근의 디바이스는 동작이 불가능해지기 쉽다. 따라서, 웨이퍼 상에 정의된 피처를 손상시키지 않고 실질적으로 완전한 방식으로 웨이퍼 표면으로부터 오염물을 세정할 필요가 있다. 그러나, 종종 미립자 오염물의 크기는 웨이퍼 상에 제조된 피처의 임계적 치수 크기 정도이다. 웨이퍼 상의 피처에 대해 악영향을 미치지 않고 이러한 작은 미립자 오염물의 제거는 매우 어려울 수 있다.
종래의 웨이퍼 세정 방법은 웨이퍼 표면으로부터 미립자 오염물을 제거하기 위해 기계적 힘에 많이 의존해왔다. 피처 크기가 계속 감소하고 더욱 깨지기 쉬워짐에 따라, 웨이퍼 표면 상에 기계적 힘의 적용으로 인한 피처 손상의 가능성이 증가한다. 예를 들어, 고 애스팩트비 (aspect ratio) 를 갖는 피처는 충분한 기계적 힘에 의해 영향을 받을 때 넘어짐 (toppling) 또는 브레이킹 (breaking) 에 취약하다. 세정 문제를 더욱 어렵게 하는 것은, 감소된 피처 크기를 향한 움직임은 미립자 오염물의 크기에서의 감소를 또한 야기한다. 충분히 작은 크기의 미립자 오염물은 고 애스팩트비 피처에 의해 둘러싸인 트렌치에서와 같이, 웨이퍼 표면 상의 도달하기 어려운 영역 내로 들어갈 수 있다. 따라서, 현대의 반도체 제조 동안 효과적이고 비-손상의 오염물 제거는 웨이퍼 세정 기술에서의 진보를 계속함으로써 충족되어야 할 계속되는 도전을 나타낸다. 평면 패널 디스플레이의 제조 동작은 전술된 집적 회로 제조의 동일한 단점을 겪는다.
상기 관점에서, 오염물을 제거하는데 효과적이고 패터닝된 웨이퍼 상의 피처에 손상을 주지 않는, 패터닝된 웨이퍼를 세정하기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
대체로 말하면, 본 발명의 실시형태들은 웨이퍼 표면, 특히 패터닝된 웨이퍼 (또는 기판) 의 표면을 세정하기 위한 향상된 재료, 장치, 및 방법을 제공한다. 전술된 세정 재료, 장치, 및 방법은 실질적으로 피처를 손상시키지 않고 미세한 피처로 패터닝된 기판을 세정하는데 이점을 갖는다. 세정 재료는 액체 상 (phase) 이거나 액체/기체 이중 상 (dual phase) 의 유체이고, 디바이스 피처 주변에서 변형된다; 따라서, 세정 재료는 실질적으로 디바이스 피처를 손상시키지 않거나 손상 전부를 감소시킨다. 큰 분자량을 갖는 하나 이상의 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료는 기판 상의 오염물을 캡처한다. 하나의 모노머로 제조된 폴리머에 있어서, 폴리머는 하나의 중합성 화합물을 함유한다. 2 이상의 모노머로 제조된 폴리머, 예컨대 코폴리머 또는 폴리머의 혼합물에 있어서, 폴리머는 2 이상의 중합성 화합물을 함유한다. 또한, 세정 재료는 오염물을 인트랩하고 (entrap), 오염물을 기판 표면으로 되돌리지 않는다.
큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 긴 폴리머 체인을 형성하고, 이것은 또한 교차-결합되어 네트워크 (또는 중합성 네트워크) 를 형성할 수 있다. 실질적으로 교차-결합되지 않거나 거의 교차-결합되지 않는 폴리머에 대한 폴리머 체인의 길이는 폴리머의 분자량을 모노머 종들 (species) 의 분자량으로 나눔으로써 추정될 수 있다 (길이~ (폴리머의 분자량)/(모노머량)). 긴 폴리머 체인 및/또는 폴리머 네트워크는 종래의 세정 재료와 비교하여 우수한 오염물 캡처 및 인트랩 성능을 나타낸다. 그 결과, 이러한 폴리머를 포함하는 유체 형태의 세정 재료는 우수한 입자 제거 성능을 나타낸다. 캡처 또는 인트랩된 오염물은 그 후, 기판의 표면으로부터 제거된다.
전술한 바와 같이, 폴리머는 교차-결합될 수 있다. 그러나, 폴리머가 용매 내에 용해되는 것을 방지하고 기판 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형되는 것을 방지하는, 폴리머가 너무 단단하거나 딱딱하게 되는 것을 방지하기 위해, 교차결합의 범위가 비교적 제한된다.
본 발명은 시스템, 방법, 및 챔버를 포함하여 다수의 방식으로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태를 이하에서 설명한다.
일 실시형태에서, 집적 회로 디바이스를 정의하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 단계를 포함한다. 세정 재료는 용매, 세정 재료의 수소이온 지수 (pH) 값을 변화시키기 위한 완충제, 및 10,000 g/mol 보다 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머로 제조된다. 완충제 및 용매는 세정 용액을 형성하고, 여기서 폴리머는 세정 용액에서 용해 가능하게 되어 세정 재료를 형성한다.
가용화된 (solubilized) 폴리머는 긴 폴리머 체인을 가져서, 집적 회로 디바이스를 정의하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물의 적어도 일부를 캡처 및 인트랩한다. 세정 재료는 액체 상으로서 정의된다. 패터닝된 기판을 덮는 세정 재료 상에 힘이 인가될 때, 세정 재료는 패터닝된 기판의 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형된다. 세정 재료가 패터닝된 기판의 표면 상에 도포되어 표면 상의 디바이스 피처를 실질적으로 손상시키지 않고 표면으로부터 오염물을 제거한다. 세정 재료가 패터닝된 기판의 표면 상에 도포되기 전에 세정 재료에는 거친 입자 (abrasive particles) 가 실질적으로 존재하지 않는다. 또한, 방법은 패터닝된 기판으로부터 세정 재료를 린스하기 위해 린스 액체를 도포하는 단계를 포함한다. 패터닝된 기판의 표면 상의 오염물은 세정 재료와 함께 제거된다.
일 실시형태에서, 집적 회로 디바이스를 정의하기 위해 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법이 제공된다. 이 방법은 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 분배 (dispense) 하는 단계를 포함한다. 세정 재료는 용매, 세정 재료의 수소이온 지수 (pH) 값을 변화시키기 위한 완충제, 및 500,000 g/mol 이상의 분자량을 갖는 폴리아크릴아미드 (PAM) 의 폴리머로 이루어진다. 완충제 및 용매는 세정 용액을 형성한다. 폴리머는 세정 용액에서 용해 가능하여 세정 재료를 형성하게 된다. 세정 재료는 패터닝된 기판의 표면 상에 도포되기 전에 1 ppb 미만의 금속 오염물 및 약 7 내지 약 12 의 pH 값을 갖는다.
가용화된 폴리머는 긴 폴리머 체인을 가져서, 집적 회로 디바이스를 정의하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물의 적어도 일부를 캡처 및 인트랩한다. 세정 재료는 액체 상으로서 정의된다. 패터닝된 기판을 덮는 세정 재료 상에 힘이 인가될 때, 세정 재료는 패터닝된 기판의 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형된다. 세정 재료가 패터닝된 기판의 표면 상에 도포되어, 표면 상의 디바이스 피처를 실질적으로 손상시키지 않고 표면으로부터 오염물을 제거한다. 세정 재료가 패터닝된 기판의 표면 상에 도포되기 전에, 세정 재료에는 거친 입자가 실질적으로 존재하지 않는다. 또한, 방법은 린스 액체를 이용하여 패터닝된 기판으로부터 세정 재료를 린스하는 단계를 포함한다. 패터닝된 기판의 표면 상의 오염물은 세정 재료와 함께 제거된다.
다른 실시형태에서, 집적 회로 디바이스를 제조하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법이 제공된다. 이 방법은 세정 재료를 준비하는 단계를 포함한다. 세정 재료는 10,000 g/mol 보다 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 포함한다. 폴리머는 세정 용액에서 용해 가능하게 되어 세정 재료를 형성하게 된다. 세정 재료는 1 ppb 미만의 금속 오염물을 갖도록 정제된다.
가용화된 폴리머는 긴 폴리머 체인을 가져서, 집적 회로 디바이스를 제조하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물의 적어도 일부를 캡처 및 인트랩한다. 세정 재료는 액체 상으로서 정의된다. 또한, 방법은 패터닝된 기판의 표면 상에 세정 재료를 도포하는 단계를 포함한다. 패터닝된 기판을 덮는 세정 재료 상에 힘이 인가될 때, 세정 재료는 패터닝된 기판의 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형된다. 패터닝된 기판의 표면 상에 세정 재료가 도포되어, 기판 상의 디바이스 피처를 실질적으로 손상시키지 않고 표면으로부터 오염물을 제거한다. 패터닝된 기판의 표면 상에 세정 재료가 도포되기 전에, 세정 재료에는 고체가 실질적으로 존재하지 않는다. 방법은 패터닝된 기판의 표면으로부터 제거된 오염물과 함께 세정 재료를 린스하기 위해 패터닝된 기판의 표면 상에 린스 액체를 분배하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 설명된 다음의 상세한 설명에 의해 용이하게 이해될 것이고, 동일한 참조 부호는 동일한 구조적 요소를 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 상의 결함 및 디바이스 피처를 나타낸다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 것과 관련된 3 개의 응답 커브의 다이어그램을 나타낸다.
도 2b 는 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 것과 관련된 3 개의 응답 커브의 다이어그램을 나타낸다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 상이한 기술 노드들 (technology nodes) 에 대한 3 개의 손상 커브 및 세정 재료의 힘 세기 커브의 다이아그램을 나타낸다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 용액 내에 용해된 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머 (polymer) 를 함유하는 세정 재료를 나타낸다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 오염물을 인트랩 (entrap) 하는 도 3a 의 세정 재료를 나타낸다.
도 3c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 오염물을 세정하기 위한 패터닝된 웨이퍼 상에 분배된 도 3a 의 세정 재료를 나타낸다.
도 3d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 오염물을 세정하기 위한 패터닝된 웨이퍼 상에 분배된 도 3a 의 세정 재료를 나타낸다.
도 3e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 오염물을 세정하기 위해 트렌치 (trench) 및 비아 (via) 를 갖는 패터닝된 웨이퍼 상에 분배된 도 3a 의 세정 재료를 나타낸다.
도 3f 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 용액 내에 유화된 (emulsified) 겔 (gel)-형 폴리머 방울을 갖는 세정 재료를 나타낸다.
도 3g 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 용액 내에 부유된 (suspended) 겔-형 폴리머 덩어리를 갖는 세정 재료를 나타낸다.
도 3h 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 폼 (foam) 세정 재료를 나타낸다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판을 세정하기 위한 시스템의 상면도의 단순화된 개략도를 나타낸다.
도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 4a 의 세정 헤드의 저면도를 나타낸다.
도 4c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면 상의 세정 헤드 아래에 세정 재료의 세정 바디 (cleaning body) 를 분배하는 세정 헤드의 측면도를 나타낸다.
도 4d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 위의 세정 헤드의 단면도를 나타낸다.
도 4e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 세정 시스템을 나타낸다.
도 4f 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판을 세정하기 위해 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료를 이용하는 세정 장치 및 세정 재료를 린스하기 위한 린스 장치를 나타낸다.
도 4g 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판을 세정하기 위해 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료를 이용하는 세정 및 린스 장치를 나타낸다.
도 4h 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 시스템을 나타낸다.
도 4i 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판을 세정하기 위한 시스템의 상면도의 단순화된 개략도를 나타낸다..
도 4j 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 4i 의 세정 헤드 및 린스 헤드의 저면도를 나타낸다.
도 4k 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 재료 준비를 위한 시스템을 나타낸다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 하이드록시에틸 셀룰로오즈 (hydroxyethyl cellulose; HEC) 및 폴리아크릴 산 (PAA) 의 분자량의 함수로서 입자 제거 효율성 (particle removal efficiency; PRE) 을 나타낸다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 폴리아크릴아미드 (PAM) 의 분자량의 함수로서 PRE 를 나타낸다.
도 5c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 폴리아크릴아미드 (PAM) 폴리머로 제조된 세정 재료의 점도를 감소시키기 위해 염화암모늄을 이용한 실험 결과를 나타낸다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 패터닝된 기판을 세정하기 위해 고 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료를 이용한 프로세스 흐름을 나타낸다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 재료를 정제하는 프로세스 흐름을 나타낸다.
도 6c 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른, 세정 재료를 정제하는 프로세스 흐름을 나타낸다.
표면 피처를 손상시키지 않고 웨이퍼 표면을 세정하기 위한 재료, 방법 및 장치의 실시형태를 설명한다. 본원에 논의된 세정 재료, 장치, 및 방법은 피처를 손상시키지 않고 미세한 피처로 패터닝된 기판을 세정하는데 이점을 갖는다. 세정 재료는 액체 상이거나 액체/기체 상의 유체이고, 디바이스 피처 주변에서 변형된다; 따라서, 세정 재료는 디바이스 피처를 손상시키지 않는다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료는 기판 상의 오염물을 캡처 (capture) 한다. 또한, 세정 재료는 오염물을 인트랩하고, 이 오염물을 기판 표면으로 되돌리지 않는다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 긴 폴리머 체인을 형성하고, 이것은 또한 교차-결합되어 네트워크 (또는 중합성 네트워크) 를 형성할 수 있다. 긴 폴리머 체인 및/또는 폴리머 네트워크는 종래의 세정 재료와 비교하여 오염물을 캡처 및 인트랩하는 우수한 성능을 나타낸다.
그러나, 본 발명이 이들 특정 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백하다. 다른 경우에서, 잘 알려진 프로세스 동작은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 설명되지 않는다.
본원에 설명된 실시형태는 오염물을 제거하는데 효과적이고 그 일부가 고 애스팩트비 피처를 포함할 수도 있는 패터닝된 웨이퍼 상의 피처를 손상시키지 않는 세정 재료 및 세정 방법을 제공한다. 실시형태들은 반도체 세정 애플리케이션에 관한 특정 예들을 제공하지만, 이들 세정 애플리케이션은 기판으로부터 오염물의 제거를 필요로 하는 임의의 기술로 확장될 수도 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 바디 (101) 를 갖는 기판 (100) 을 나타낸다. 기판 (101) 상에는 표면 (105) 부근에 디바이스 구조체 (102) 및 입자 (103) 가 존재한다. 입자 (103) 는 디바이스 구조체 (102) 의 폭 (104) 과 동일한 정도의 크기 내에 있을 수 있는 대략의 직경 (107) 을 갖는다.
65 nm, 45 nm, 32 nm, 22 nm, 및 16 nm 기술 노드와 같은 진보된 기술에 있어서, 디바이스 구조체 (102) 의 폭 (104) 은 65 nm 이하이다. 디바이스 구조체 (102) 의 폭 (104) 과 같은 디바이스 구조체의 폭은 제한된 표면적의 칩 상에 더 많은 디바이스를 맞추기 위해 각각의 기술 노드를 이용하여 계속적으로 스케일 다운된다 (scaled down). 일반적으로, 디바이스 구조체 (102) 의 높이 (106) 와 같은 디바이스 구조체의 높이는 저항의 문제로 인해 디바이스 피처의 폭에 비례하여 스케일 다운되지 않는다. 폴리실리콘 라인 및 금속 상호접속과 같은 도전성 구조체에 있어서, 구조체의 폭 및 높이를 좁히는 것은 저항을 너무 증가시켜서 상당한 RC 지연을 야기하고, 도전성 구조체에 대해 너무 많은 열을 생성한다. 결과적으로, 구조체 (102) 와 같은 디바이스 구조체는 구조체 상에 인가된 힘 (111) 에 의해 구조체에 손상을 주기 쉬운 고 애스팩트비를 갖는다. 일 실시형태에서, 디바이스 구조체의 애스팩트비는 약 2 이상의 범위 내에 있을 수 있다. 힘 (112) 이 입자 (103) 상에 적용되어 입자 (103) 를 제거하는데 도움을 준다. 힘 (111 및 112) 은 디바이스 구조체 (102) 근처의 기판 표면 상의 세정 재료 (미도시) 에 의해 인가되어 입자 (103) 와 같은 표면 미립자를 제거한다. 일 실시형태에서, 힘 (111 및 112) 은, 힘들이 서로의 부근에 있기 때문에 크기면에서 매우 가깝다. 기판 표면 상에 인가된 힘 (111 및 112) 은 세정 재료와 기판 표면 사이의 임의의 상대적 모션 (motion) 에 의한 것일 수 있다. 예를 들어, 힘은 세정 재료의 분배 또는 세정 재료의 린스에 의한 것일 수 있다.
디바이스 구조체 (102) 의 감소된 폭 (104) 및 디바이스 구조체 (102) 의 비교적 높은 애스팩트비는 인가된 힘 (111) 하에서 또는 인가된 힘 (111) 하의 누적된 에너지 하에서 디바이스 구조체 (102) 를 파손시키기 쉽다. 손상된 디바이스 구조체 (102) 는 입자 소스가 되어 수율을 감소시킨다. 또한, 손상된 디바이스 구조체 (102) 는 손상으로 인해 동작 불가능해질 수 있다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 것에 관한 3 개의 응답 커브의 도면을 나타낸다. 커브 (201) 는 기판 표면 상의 세정 재료에 의해 가해지는 (힘의 결과로서) 에너지에 대한 세기를 나타낸다. 세정 재료에 의해 가해지는 세정 에너지의 세기는 EP 에서 피크가 된다. 커브 (202) 는 세정 재료에 의해 기판 상에 인가된 에너지의 함수로서 입자 제거 효율을 나타낸다. 입자 제거 레이트는 ER 근처에서 피크가 된다. 세정 재료에 의해 가해지는 에너지가 ER 에 도달할 때, 세정 재료는 기판 표면으로부터 입자를 제거하는데 있어서 가장 효율적이다. 커브 (203) 는 세정 재료에 의해 기판 표면 상에 인가된 에너지의 함수로서 세정 재료에 의해 야기된 디바이스 구조체의 손상의 양을 나타낸다. 디바이스 구조체는 기판 상의 세정 재료에 의해 가해진 에너지의 상측 단부, EN 보다 더 높은 ES 에서 손상된다. 디바이스 구조체 손상 커브 (203) 가 패턴 기판 상에 가해지는 세정 재료의 에너지 분포 (201) 밖에 있기 때문에, 패턴 기판 상의 디바이스 구조체는 손상되지 않는다. 입자 제거 커브 (202) 는, 세정 재료가 기판 상의 구조체의 손상 없이 기판 표면으로부터 입자 (또는 콘택) 를 제거할 수 있는 것을 나타낸다.
도 2b 는 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 것에 관한 3 개의 응답 커브의 도면을 나타낸다. 커브 (201') 는 세정 재료에 의해 패터닝된 기판 상에 가해지는 에너지에 대한 세기를 나타낸다. 세정 재료에 의해 가해지는 세기는 EP' 에서 피크가 된다. 커브 (202') 는 기판 상에 인가된 에너지에 대한 입자 제거 레이트를 나타낸다. 입자 제거 레이트는 ER' 근처에서 피크가 된다. 세정 재료에 의해 가해진 에너지가 ER' 에 도달할 때, 세정 재료는 기판 표면으로부터 입자를 제거하는데 있어서 가장 효율적이다. 커브 (203') 는 세정 재료에 의해 기판 표면 상에 인가된 에너지의 함수로서 세정 재료에 의해 야기된 디바이스 구조체의 손상의 양을 나타낸다. 기판 상의 디바이스 구조체는 세정 재료에 의해 가해진 에너지의 에너지 분포의 상측 단부 EN' 보다 더 낮은 ES' 에서 손상을 입게된다. 디바이스 구조체 손상 커브 (203') 가 패턴 기판 상에 가해지는 세정 재료의 에너지 분포 (201') 내에 있기 때문에, 패턴 기판 상의 디바이스 구조체는 세정 재료에 의해 손상을 입게되어 입자 (또는 결함) 를 추가한다.
전술한 바와 같이, 세정 프로세스 동안 디바이스 구조체를 손상시키는 것은 디바이스를 동작 불가능하게 할 수 있고, 손상된 디바이스 구조체가 기판 표면 상에 남아서 디바이스 수율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 도 2b 의 세정 커브 (201') 와 손상 커브 (203') 간의 관계는 바람직하지 않다. 반대로, 도 2a 의 세정 커브 (201) 와 손상 커브 (203) 의 관계는 바람직하다.
종래의 기판 세정 장치 및 방법은 기판 표면으로부터 미립자를 제거하는데 있어서 기계적 힘을 이용하는 브러쉬 및 패드를 포함한다. 좁은 폭 및 고 애스팩트비를 갖는 디바이스 구조체를 이용하는 진보된 기술에 있어서, 브러쉬 및 패드에 의해 인가된 기계적 힘은 디바이스 구조체를 손상시킬 수 있다. 또한, 거친 브러쉬 및 패드는 기판 표면 상에 스크래치를 야기할 수도 있다. 기판을 세정하기 위해 캐비테이션 버블 (cavitation bubble) 및 음향 스트리밍 (acoustic streaming) 을 이용하는 메가소닉 세정 및 울트라소닉 세정과 같은 세정 기술이 또한, 깨지기 쉬운 구조체를 손상시킬 수 있다. 제트 (jet) 및 스프레이를 이용하는 세정 기술은 필름의 부식을 야기할 수 있고, 또한 깨지기 쉬운 구조체를 손상시킬 수 있다. 도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 세정과 같은 종래의 방법에 의해 도포된 종래의 세정 재료에 대한 세정 커브 (201") 를 나타낸다. 3 개의 기술 노드, 90 nm, 65 nm, 및 45 nm 각각에 대해 손상 커브 203Ⅰ, 203Ⅱ, 및 203Ⅲ 이 존재한다. 90 nm 기술 노드의 패터닝된 웨이퍼에 대한 커브 203Ⅰ 에 있어서 손상의 개시는 에너지 ES Ⅰ 에서 시작한다. ES Ⅰ 는 패터닝된 기판 상의 세정 재료의 에너지 분포의 상측 단부 EN" 보다 크다. 따라서, 디바이스 구조체에 대한 손상이 존재하지 않는다. 손상의 개시가 EN" 보다 더 높은 ES Ⅱ 에서 시작하기 때문에, 도 2c 의 종래의 세정 재료는 65 nm 기술 노드에서도 여전히 사용한다. 기술이 더 좁은 폭으로 이동함에 따라, 손상의 개시는 더 낮은 에너지 레벨에서 시작한다. 기술 노드가 45 nm 이하일 때, 커브 (201") 의 종래의 세정 재료 및 방법은 디바이스 구조체에 손상을 야기할 것이다. 45 nm 기술 노드에서의 손상의 개시, ES Ⅲ 는 EN" 보다 더 낮다. 도 2c 는 몇몇 세정 재료 및 방법이 종래의 기술에 대해 유효하게 작용하지만, 더 좁은 피처 폭을 갖는 진보된 기술에 대해 더 이상 유효하게 작용하지 않는 것을 나타낸다. 따라서, 디바이스 구조체에 적당하고 진보된 기술에 대해 구조체 표면으로부터 입자를 제거하는데 효과적인 세정 재료를 이용하는 세정 메커니즘을 찾을 필요가 있다.
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도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 세정 용액 (305) 내에 용해된 큰 분자량을 갖는 폴리머 (310) 를 함유하는 세정 용액 (305) 을 함유하는 액체 세정 재료 (300) 를 나타낸다. 일 실시형태에서, 액체 세정 재료 (300) 는 겔이다. 다른 실시형태에서, 액체 세정 재료 (300) 는 졸 (sol) 이다. 또 다른 실시형태에서, 액체 세정 재료 (300) 는 액체 용액이다. 액체 세정 재료 (300) 는, 기판 표면 상에 입자를 갖는 기판 상에 도포될 때, 기판 표면 상의 입자를 제거할 수 있다. 일 실시형태에서, 제거된 입자 (320) 는 도 3b 에 나타난 바와 같이 폴리머 (310) 에 부착된다. 예컨대 10,000 g/mol 또는 100,000 g/mol 보다 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 입자들이 기판 표면으로 되돌아가는 것을 방지하기 위해 제거된 입자를 캡처 및 트랩하도록 긴 폴리머 체인 및 중합성 네트워크를 형성한다. 폴리머는 pH 값에 영향을 주고 폴리머의 용해도를 향상시키는 엘리먼트를 포함하는 세정 용액 내에 용해된다. 세정 용액 내에 용해된 폴리머는 세정 용액 내에 부유하는 겔-형 방울이 되거나 또는 부드러운 겔일 수 있다. 일 실시형태에서, 기판 표면 상의 오염물은 폴리머 분자가 오염물 부근에 있게될 때 이온력 (ionic force), 반데르 발스힘, 정전기력, 소수성 상호작용 (hydrophobic interaction), 입체 상호작용 (steric interaction), 또는 화학적 결합에 의해 용매화된 폴리머에 부착된다. 이 폴리머는 오염물을 캡처 및 인트랩한다.
일 실시형태에서, 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 세정 용액 (305) 내에 네트워크를 형성한다. 또한, 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 액체 세정 용액 (305) 내에 분산된다. 액체 세정 재료 (300) 는 세정 프로세스 동안 기판 상의 디바이스 구조체에 대해 부드럽다. 도 3c 의 세정 볼륨 (330) 에 도시된 바와 같이, 세정 재료 (300) 내의 폴리머 (310) 는 디바이스 구조체 (302) 상에 강력한 충격 없이 구조체 (302) 와 같은 디바이스 구조체 주변에서 슬라이딩할 수 있다. 반대로, 상기에서 언급된 단단한 브러쉬 및 패드는 디바이스 구조체와 유연성 없이 접촉하고, 디바이스 구조체를 손상시킨다. 메가소닉 세정의 캐비테이션에 의해 생성된 힘 (또는 에너지) 및 제트 스프레이 동안 액체에 의한 고속의 충격이 또한 구조체를 손상시킬 수 있다. 다르게는, 2 이상 유형의 폴리머가 세정 용액 내에 용해되어 세정 재료를 수립할 수 있다. 예를 들어, 세정 재료 내의 폴리머는 "A" 중합성 화합물 및 "B" 중합성 화합물을 포함할 수 있다.
고 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 교차-결합되거나 교차-결합되지 않고 폴리머의 긴 체인을 형성하여 중합성 네트워크를 형성한다. 도 3c 에 도시된 바와 같이, 폴리머 (310) 는 패터닝된 (또는 패터닝되지 않은) 기판 표면 상의 오염물 (32OⅠ, 32OⅡ, 320Ⅲ, 320Ⅳ) 과 같은 오염물과 접촉하고, 오염물을 캡처한다. 오염물이 폴리머에 의해 캡처된 후에, 오염물은 폴리머에 부착되고 세정 재료 내에 부유한다. 도 3c 는 폴리머 체인(들) (311Ⅰ, 311Ⅱ) 에 각각 부착되는 오염물 (320Ⅲ, 320Ⅳ) 을 나타낸다. 오염물 (32OⅠ, 32OⅡ) 은 다른 폴리머 체인에 부착된다. 다르게는, 오염물 (32OⅠ, 32OⅡ, 320Ⅲ, 및 320Ⅳ) 은 각각 다수의 폴리머 체인에 부착될 수 있고, 또는 중합성 네트워크에 부착될 수 있다. 세정 재료 (300) 내의 폴리머가 예컨대, 린스에 의해 기판 표면으로부터 제거될 때, 이 폴리머 체인에 부착된 오염물은 폴리머 체인과 함께 기판 표면으로부터 제거된다.
도 3c 에 도시된 실시형태는 단지 하나의 디바이스 구조체 (302) 를 나타낸다. 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 기판 (301) 과 같은 기판 상에서, 302Ⅰ, 302Ⅱ, 302Ⅲ, 및 302Ⅳ 와 같은 다수의 디바이스 구조체가 클러스터링되어 (clustered) 서로 옆에 있을 수 있다. 도 3c 와 유사하게, 세정 볼륨 (330') 내의 액체 세정 재료 (300) 는 세정 프로세스 동안 기판 상의 디바이스 구조체에 대해 부드럽다. 세정 재료 (300) 내의 폴리머 (310) 는 디바이스 구조체 상에 강력한 충격 없이 디바이스 구조체 (302Ⅰ, 302Ⅱ, 302Ⅲ, 및 302Ⅳ) 주변에서 슬라이딩한다. 폴리머 체인에 부착되는 도 3c 의 오염물 (32OⅠ, 32OⅡ, 320Ⅲ, 및 320Ⅳ) 과 유사하게 오염물 (325Ⅰ, 325Ⅱ, 325Ⅲ, 및 325Ⅳ) 은 또한 폴리머 체인에 부착된다.
도 3c 및 도 3d 에서와 같이 라인 피처를 갖는 세정 기판에 추가하여, 다른 패터닝된 피처를 갖는 기판이 또한 본 발명에서 설명된 재료 및 방법에 의해 세정될 수 있다. 도 3e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비아 (315) 및 트렌치 (316) 를 형성하는 기판 (302') 을 갖는 기판 (301') 을 나타낸다. 오염물 (326Ⅰ, 326Ⅱ, 326Ⅲ, 및 326Ⅳ) 은 또한 상기 도 3c 및 도 3d 에서 논의된 메커니즘에 의해 세정 재료 (300) 에 의해 제거될 수 있다. 일 실시형태에서, 폴리머는 기판 표면으로부터의 입자 (또는 오염물) 로 하여금 미세한 부유 입자들의 집합체로 형성된 큰 덩어리인 플록 (floc) 이 되게하는 응집제 (flocculant) 로서 역할을 한다. 다른 실시형태에서, 폴리머는 응집제로서 역할을 하지 않는다.
전술한 바와 같이, 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 세정 용액 내에 분산된다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 예들로는, 폴리아크릴아미드 (PAM) 와 같은 아크릴 폴리머, 및 Carbopol 940™ 및 Carbopol 941™, 폴리- (N,N-디메틸-아크릴아미드) (PDMAAm), 폴리-(N-이소프로필-아크릴아미드) (PIPAAm), 폴리메타크릴산 (PMAA), 폴리메타크릴아미드 (PMAAm) 와 같은 폴리아크릴산 (PAA); 폴리에틸렌 이민 (PEI), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO) 등과 같은 폴리이민 및 옥사이드; 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 술폰산 (PESA), 폴리비닐아민 (PVAm), 폴리비닐-피롤리돈 (PVP), 폴리-4-비닐 피리딘 (P4VP) 등과 같은 비닐 폴리머; 메틸 셀룰로스 (MC), 에틸 셀룰로스 (EC), 하이드록시에틸 셀룰로스 (HEC), 카르복시메틸 셀룰로스 (CMC) 등과 같은 셀룰로스 유도체; 아라비아 고무 (Gum Arabic), 한천 및 아가로스, 헤파린, 구아검, 크산탄검 등과 같은 다당류; 알부민, 콜라겐, 글루텐 등과 같은 단백질이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 폴리머 구조체의 몇몇 예를 설명하기 위해, 폴리아크릴아미드는 아크릴아미드 서브유닛으로부터 형성된 아크릴레이트 폴리머 (-CH2CHCONH2-)n 이다. 폴리비닐 알콜은 비닐 알콜 서브유닛으로부터 형성된 폴리머 (-CH2CHOH-)m 이다. 폴리아크릴산은 아크릴산 서브유닛으로부터 형성된 폴리머 (-CH2=CH-COOH-)o 이다. "n", "m", 및 "o" 는 정수이다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 수용액에서 용해 가능하거나 고 흡수성이어서, 수용액 내에 소프트 겔을 형성한다. 일 실시형태에서, 중합성 화합물의 분자량은 100,000 g/mol 보다 크다. 다른 실시형태에서, 중합성 화합물의 분자량은 약 0.1M g/mol 내지 약 1OOM g/mol 사이이다. 다른 실시형태에서, 중합성 화합물의 분자량은 약 1M g/mol 내지 약 2OM g/mol 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 중합성 화합물의 분자량은 약 15M g/mol 내지 약 2OM g/mol 사이이다. 일 실시형태에서, 세정 재료 내의 폴리머의 중량 백분율은 약 0.001% 내지 약 20% 사이이다. 다른 실시형태에서, 중량 백분율은 약 0.001% 내지 약 10% 사이이다. 다른 실시형태에서, 중량 백분율은 약 0.01% 내지 약 10% 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 중량 백분율은 약 0.05% 내지 약 5% 사이이다. 폴리머는 세정 용액에서 용해될 수 있고, 세정 용액 내에 완전히 분산될 수 있으며, 세정 용액 내에 (유화된) 액체 방울을 형성할 수 있고, 또는 세정 용액 내에 덩어리를 형성할 수 있다.
다르게는, 폴리머는 2 이상의 모노머 (monomer) 종들로부터 유도되는 코폴리머 (copolymer) 일 수 있다. 예를 들어, 코폴리머는 90% 의 PAM 및 10% 의 PAA 를 포함할 수 있고, PAM 및 PAA 의 모노머로 제조될 수 있다. 또한, 폴리머는 2 이상의 폴리머들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 폴리머는 2 개 유형의 폴리머, 예컨대 90% 의 PAM 및 10% 의 PAA 를 용매 내에서 혼합함으로써 제조될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c 에 도시된 실시형태에서, 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 세정 용액 내에 균일하게 용해된다. 세정 용액의 베이스 액체, 또는 용매는 테레빈 (turpentine) 과 같은 비-극성 액체, 또는 물 (H2O) 과 같은 극성 액체이다. 용매의 다른 예들로는, 이소프로필 알콜 (IPA), 디메틸 술폭시드 (DMSO), 및 디메틸 포름아미드 (DMF) 가 있다. 일 실시형태에서, 용매는 1보다 많은 액체를 포함하고, 2 이상의 액체의 혼합물이다. PAM, PAA, 또는 PVA 와 같은 극성을 갖는 폴리머에 대해, 세정 용액에 적합한 용매는 물 (H2O) 과 같은 극성 액체이다.
다른 실시형태에서, 세정 용액은 물과 같은 용매 외의 화합물을 포함하여, 세정 용액 내에 폴리머를 혼합함으로써 형성되는 세정 재료의 특성을 변형시킨다. 예를 들어, 세정 용액은 세정 용액에 의해 형성된 세정 용액 및 세정 재료의 수소이온 지수 (pH) 값을 조정하기 위해 약한 산 또는 약한 염기일 수 있는 완충제를 포함할 수 있다. 약한 산의 일 예는 시트르산이다. 약한 염기의 일 예는 암모늄 (NH4OH) 이다. 세정 재료의 pH 값은 약 1 내지 약 12 사이이다. 일 실시형태에서, (구리 및 금속간 절연막 (inter-metal dielectric) 의 퇴적 전에) 프론트-엔드 (front-end) 애플리케이션에 있어서, 세정 재료는 염기성이다. 일 실시형태에서, 프론트-엔드 애플리케이션의 pH 값은 약 7 내지 약 12 사이이다. 다른 실시형태에서, 프론트-엔드 애플리케이션의 pH 값은 약 8 내지 약 11 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 프론트-엔드 애플리케이션의 pH 값은 약 8 내지 약 10 사이이다. 일 실시형태에서, (구리 및 금속간 절연막의 퇴적 후의) 백엔드 (backend) 프로세싱에 있어서, 세정 용액은 약한 염기성, 중성, 또는 산성이다. 백엔드 상호접속에서의 구리는 구리를 어택 (attack) 하는 암모늄을 갖는 염기성 용액과 양립가능하지 않다. 일 실시형태에서, 백엔드 애플리케이션의 pH 값은 약 1 내지 약 7 사이이다. 다른 실시형태에서, 백엔드 애플리케이션의 pH 값은 약 1 내지 약 5 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 백엔드 애플리케이션의 pH 값은 약 1 내지 약 2 사이이다. 다른 실시형태에서, 세정 용액은 ADS (ammonium dodecyl sulfate) 와 같은 계면활성제를 포함하여, 세정 용액 내의 폴리머 분산을 돕는다. 일 실시형태에서, 계면활성제는 또한 기판 표면 상의 세정 재료의 젖음성 (wetting) 을 돕는다. 기판 표면 상의 세정 재료의 젖음성은 세정 재료가 기판 표면 및 기판 표면 상의 입자와 밀착되는 것을 허용한다. 젖음성은 세정 효율성을 향상시킨다. 다른 첨가제가 또한 추가되어, 표면 젖음성, 기판 세정, 린스, 및 다른 관련된 특성을 향상시킬 수 있다.
완충된 세정 용액 (또는 세정 용액) 의 예들로는, 용액 내에 0.44 wt% 의 NH4OH 및 0.4 wt% 의 시트르산과 같은 염기성 및 산성 완충제를 포함하는 완충된 암모늄 용액 (buffered ammonium solution; BAS) 이 있다. 다르게는, BAS 와 같은 완충된 용액은 1 wt% 의 ADS 와 같은 소정 양의 계면활성제를 포함하여, 폴리머가 세정 용액 내에 부유되고 분산되는 것을 돕는다. 1 wt% 의 ADS, 0.44 wt% 의 NH3, 및 0.4 wt% 의 시트르산을 함유하는 용액은 용액 "100" 으로 지칭된다. 용액 "100" 및 BAS 양자 모두는 약 10 의 pH 값을 갖는다.
도 3a 내지 도 3e 에 도시된 실시형태는 세정 용액 (305) 내에 균일하게 분산된 (또는 용해된) 큰 분자량을 갖는 폴리머 (310) 를 갖는 액체 세정 재료 (300) 를 제공한다. 전술한 바와 같이, 이 애플리케이션에 있어서 큰 분자량을 갖는 폴리머는 세정 용액 내에 완전히 용해되고, 이는 수용성일 수 있다. 폴리머는 고 흡수성이어서, 수용액 내에 소프트 겔을 형성한다. 도 3f 는 세정 용액 (305') 내에 유화된 겔-형 폴리머 방울 (340) 을 갖는 액체 세정 재료 (300') 의 실시형태를 나타낸다. 세정 용액 (305') 은 또한 작고 고립된 폴리머 (306) 를 함유한다. ADS 와 같은 계면활성제가 세정 용액에 추가되어, 겔-형 폴리머 방울 (340) 이 세정 용액 (305') 내에 균일하게 분산되는 것을 돕는다. 도 3f 에 도시된 실시형태에서, 세정 용액 (305') 과 겔-형 폴리머 방울 (340) 사이에는 경계 (341) 가 존재한다. 겔-형 폴리머 방울 (340) 은 소프트하고, 기판 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형된다. 겔-형 폴리머 방울 (340) 이 디바이스 피처 주변에서 변형되기 때문에, 방울은 피처를 손상시키도록 디바이스 피처 상에 큰 에너지 (또는 힘) 을 가하지 않는다. 일 실시형태에서, 방울의 직경은 약 0.1 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 사이이다.
다른 실시형태에서, 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머가 세정 용액 내에 용해되어, 겔-형 폴리머 덩어리 (350) 를 형성하고, 이것은 도 3g 에 도시된 바와 같이 세정 용액 (305") 과의 명확한 경계를 확립하지 않는다. 세정 용액 (305") 은 또한 작고 고립된 폴리머 (306) 를 함유한다. 겔-형 폴리머 덩어리 (350) 는 소프트하고, 기판 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형되며, 피처를 손상시키도록 기판 표면 상의 디바이스 피처 상에 많은 양의 에너지 (또는 힘) 을 가하지 않는다. 일 실시형태에서, 폴리머 덩어리의 직경은 약 0.1 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 사이이다.
상기에서 논의된 세정 재료는 모두 액체 상 (phase) 이다. 다른 실시형태에서, 상기에서 논의된 액체 세정 재료 (300, 300', 및 300") 와 같은 세정 재료는 도 3h 에 도시된 바와 같이 세정 재료를 폼 (foam) 으로 만들기 위해, N2, 불활성 기체와 같은 기체, 또는 공기와 같은 기체들의 혼합물을 추가하도록 교반될 수 있다. 도 3h 에서, 세정 재료 (300*) 는 세정 용액 (305) 내에 분산된 공기 버블 (360) 을 갖는다. 폴리머 (310) 가 또한 세정 용액 (305) 내에 분산된다. 다른 실시형태에서, 도 3h 의 폴리머 (310) 는 도 3f 및 도 3g 에 설명된 폴리머 방울 (340) 또는 폴리머 덩어리 (350) 일 수 있다. 세정 재료 (300*) 는 기체 상 및 액체 상을 갖는다.
전술된 세정 재료는 많은 메커니즘에 의해 기판 표면 상에 분배된다. 도 2a 및 도 2b 에 논의된 바와 같이, 패터닝된 기판 상의 디바이스 피처의 손상을 방지하기 위해, 패터닝된 표면 상의 세정 재료에 의해 인가된 에너지는 디바이스 피처의 손상을 방지하기 위해 최소의 힘 (ES 또는 ES') 미만일 필요가 있다. 상기에서 논의된 세정 재료 (300, 300', 300", 및 300*) 와 같은 세정 재료는 액체 상 또는 기체/액체 상이다. 액체 및 폼은 기판 표면 상에서 유동할 수 있고, 기판 표면 상의 디바이스 피처 주변에서 변형된다 (또는 유동한다). 따라서, 세정 재료는 기판 표면 상의 디바이스 피처 상에 많은 에너지를 가하지 않고 패터닝된 기판 상에 도포될 수 있다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판을 세정하기 위한 시스템 (400) 의 상면도의 단순화된 개략도를 나타낸다. 웨이퍼 (또는 기판)(420) 는 세정 헤드 (410)(또는 세정 근접 헤드) 를 향해 직선 방향으로 이동한다. 세정 헤드는 암 (arm) 일 수 있는 지지 구조체 (450) 에 의해 고정된다. 세정 헤드 (410) 는 전술된 세정 재료를 제공 (또는 분배) 한다. 일 실시형태에서, 세정 헤드 (410) 의 길이 (440) 는 웨이퍼 (420) 의 직경 (451) 보다 더 길다. 웨이퍼 (420) 는 세정 헤드 아래에서 한 번만 이동된다. 다른 실시형태에서, 세정 헤드 (410) 의 길이 (440) 는 웨이퍼 (420) 의 직경 (451) 보다 더 짧다. 웨이퍼 (420) 는 세정 헤드 (410) 아래에서 다수 회 이동되어, 전체 웨이퍼 (420) 가 세정되는 것을 확보한다.
일 실시형태에서, 세정 재료는 공급 라인 (460) 을 통해 압력이 가해질 수도 있는 저장소 (470) 로부터 전달된다. 다르게는, 웨이퍼 (420) 가 고정되거나 또한 이동하는 동안 세정 헤드 (410) 는 웨이퍼 (420) 위에서 이동할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 세정 재료는 액체 용액, 폼 또는 에멀전 (emulsion) 형태일 수도 있다. 저장소 (470) 에 압력이 가해지면, 세정 용액 또는 에멀전은 세정 헤드로 전달되기 전에 공기를 공급받고 폼으로 발달할 수도 있다. 저장소에 압력이 가해지지 않는 경우, 세정 용액은 다른 통상적으로 알려진 수단을 통해 펌핑 또는 전달될 수도 있다.
일 실시형태에서, 세정 헤드는 또한 기판 표면으로부터 진공인 이용된 세정 재료를 위한 용기 (423) 및 진공을 제공하는 진공 펌프 (425) 에 커플링된다.
도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세정 재료를 분배하기 위해 다수의 분배 홀 (411) 을 갖는 세정 헤드 (410) 의 예시적인 저면도를 나타낸다. 다르게는, 분배 홀 (411) 은 길고 좁은 분배 슬롯으로 대체된다. 일 실시형태에서, 분배 홀 (411) (의 행) 은 기판 표면으로부터 세정 재료를 제거하는 주변 진공 홀 (414) 로 둘러싸인다.
도 4c 는 표면 (421) 을 세정하기 위해 세정 헤드 (410) 아래의 세정 재료의 세정 바디 (430) 를 웨이퍼 (420) 의 표면 (421) 상에 분배하는 세정 헤드 (410) 의 측면도의 실시형태를 나타낸다. 세정 재료는 공급 라인 (460) 에 의해 공급된다. 세정 재료는 진공 라인 (465) 에 의해 공급된 진공에 의해 기판 표면으로부터 제거된다. 웨이퍼 (420) 는 화살표 (422) 로 도시된 방향으로 세정 헤드 (410) 아래에서 이동한다. 세정 재료의 세정 바디 (430) 는 "매니스커스 (meniscus)" 를 형성한다. 본 명세서에 이용된 "매니스커스" 라는 용어는 액체의 표면 장력에 의해 일부 속박되고 포함된 액체의 세정 바디 (또는 볼륨)(430) 를 지칭한다. 매니스커스는 또한, 제어 가능하고 에워싸인 형상으로 표면 위에서 이동될 수 있다. 특정 실시형태에서, 매니스커스가 제어 가능하게 유지되도록 유체를 또한 이동시키면서 매니스커스는 표면에 대한 유체의 전달에 의해 유지된다. 또한, 매니스커스 형상은, 네트워킹될 수도 있는 제어기 또는 컴퓨팅 시스템과 일부 인터페이스되는 정밀한 유체 전달 및 제거 시스템에 의해 제어될 수 있다. 기판의 표면 상에 매니스커스를 형성하는 분배 헤드의 상세는, 2006 년 12 월 18 일 자로 출원된 발명의 명칭이 "Substrate Preparation Using Stabilized Fluid Solutions and Methods for Making Stable Fluid Solutions" 인 미국 특허출원 제 11/641,362 호 (대리인 문서 번호 LAM2P581) 에서 논의된다. 상기 관계된 관련 출원의 개시물은 본원에 참조로서 통합된다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 (420) 가 세정 헤드 (410) 아래에서 이동함에 따라 세정 바디 (430) 는 표면 (421) 상의 얇은 층의 세정 재료 (미도시) 를 뒤에 남긴다. 얇은 층의 세정 재료는 진공에 의해 완전하게 제거되지 않는 세정 재료의 결과물이다. 세정 헤드 (410) 는 암 (450) 에 의해 웨이퍼 (420) 의 표면 (421) 부근에 유지된다. 따라서, 세정 헤드 (410) 는 근접 헤드로 지칭된다. 일 실시형태에서, 세정 헤드 (410) 로부터 분배된 세정 재료는 세정 바디 (430) 아래의 기판의 표면 (421) 상에 전단력 (shear force; 432) 을 가한다.
다른 실시형태에서, 세정 헤드 (410) 로부터 분배된 세정 재료는 또한 세정 헤드 (430) 아래의 기판의 표면 (421) 상에 하방력 (downward force; 미도시) 을 가한다. 일 실시형태에서, 하방력 및 전단력은 폴리머를 오염물과 접촉하게 도와 이 오염물이 폴리머 체인 및/또는 네트워크에 부착되는 것을 허용한다. 일 실시형태에서, 오염물은 반데르 발스힘에 의해 폴리머에 부착된다. 다른 실시형태에서, 오염물은 중합성 네트워크에 의해 인트랩된다. 다른 실시형태에서, 세정 용액 내의 폴리머를 오염물과 접촉시키도록 하는데 하방력도 전단력도 필요하지 않다. 세정 재료가 기판 표면 상에 분산될 때, 세정 재료 내에 분산된 폴리머는 기판 표면 상의 오염물과 접촉하게 된다. 기판 표면으로부터 세정 재료를 제거하기 위한 린스 단계 동안, 폴리머에 의해 부착되고/되거나 인트랩된 오염물은 세정 재료와 함께 기판 표면으로부터 제거된다.
도 4d 는 기판 (420) 상에 세정 재료를 분배하는 세정 헤드 (410") 의 단면도를 나타낸다. 세정 재료는 세정 재료 공급 라인 (460) 에 커플링된 분배 홀을 통해 분배되고, 진공 라인 (465) 에 커플링된 진공 홀에 의해 기판 (420) 의 표면으로부터 제거된다. 세정 재료는 세정 헤드 (410") 와 기판 (420) 사이에 매니스커스 (430') 를 형성한다. 또한, 기판 (420) 의 표면의 표면 장력을 감소시키는데 이용되는 표면 장력 감소 기체의 공급 라인 (467) 에 커플링된 표면 장력 감소 기체의 분배 홀 (미도시) 이 존재한다. 일 실시형태에서, 표면 장력 감소 기체는 이소프로필 알콜 (IPA) 및 질소 (N2) 의 혼합물을 포함한다.
도 4e 는 상부 세정 헤드 (또는 근접 헤드)(410), 하부 세정 헤드 (또는 근접 헤드)(410'), 및 지지 구조체 (419) 를 포함하는 세정 재료 분배 어셈블리 (418) 를 갖는 세정 시스템 (400') 의 일 실시형태를 나타낸다. 상부 세정 헤드 (410') 는 하부 세정 헤드 (410') 의 거울상이다. 세정 재료 분배 어셈블리 (418) 는 제어기 (419) 에 의해 제어된다. 기판 홀더 (424) 에 의해 고정되는 기판 (420) 은 466 의 방향으로 상부 및 하부 세정 헤드들 (410, 410') 사이를 통과한다. 상부 및 하부 세정 헤드들 (410, 410') 을 이용하여, 기판의 전면 및 후면 양자 모두가 동시에 세정된다.
각각의 세정 헤드는 복수의 분배 홀 (또는 노즐) 을 포함하고, 이를 통해 세정 재료가 공급되어 매니스커스를 형성한다. 액체는 탈 이온수, 세정 용액, 또는 기판 (420) 을 프로세스, 세정, 또는 린스하기 위해 설계된 다른 액체일 수도 있다. 복수의 진공 포트는 매니스커스 주변에 진공을 적용한다. 진공 포트는 노즐에 의해 공급된 공기 또는 다른 기체와 같은 주변 유체 및 매니스커스로부터 액체를 빨아들인다. 특정 실시형태에서, 노즐은 진공 포트를 둘러싸고 이소프로필 알콜 증기, 질소, 이들의 혼합물, 또는 다른 기체나 2-상의 기체/액체 유체를 공급한다. 노즐 및 이로부터 공급된 유체는 매니스커스의 표면에서 코히런트 (coherent) 액체/기체 인터페이스의 유지를 돕는다. 근접 헤드 구조 및 동작에 관한 더욱 상세한 설명은 관련 기술의 상호 참조 (Cross Reference to Related Art) 섹션에서 참조로서 통합된다. 특히, 미국 특허출원 10/261,839, 10/330,843, 및 10/330,897 은 근접 헤드 구조 및 동작에 관한 추가의 상세를 위해 참조된다.
세정 재료를 분배하기 위해 근접 헤드를 이용하는 세정 장치의 상세는 2006 년 9 월 15 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Method and Material for Cleaning a Substrate" 인 미국 특허출원 11/532,491 (대리인 문서 번호 LAM2P548B), 2006 년 9 월 15 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Apparatus and System for Cleaning a Substrate" 인 미국 특허출원 11/532,493 (대리인 문서 번호 LAM2P548C), 및 2006 년 12 월 18 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Substrate Preparation Using Stabilized Fluid Solutions and Methods for Making Stable Fluid Solutions" 인 미국 특허출원 11/641,362 (대리인 문서 번호 LAM2P581) 에 설명된다. 상기 관계된 관련 출원들 각각의 개시물은 본원에 참조로서 통합된다.
전술된 실시형태는 단지 예시이다. 기판 표면 상에 세정 재료를 분배하고 기판 표면으로부터 세정 재료를 제거하기 위한 세정 헤드의 다른 실시형태들이 또한 가능하다. 도 4f 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세정 재료 (481) 를 함유하는 세정 탱크 (480) 및 린스 액체 (491) 를 함유하는 린스 탱크 (490) 를 나타낸다. 먼저, 기판 캐리어 (423) 에 의해 고정된 기판 (420') 이 탱크 (480) 의 세정 재료 (481) 안에 잠겨서, 세정 재료가 기판 표면 상의 오염물과 접촉하는 것을 허용한다. 기판 (420') 은 기계적 메커니즘 (미도시) 에 의해 세정 탱크 (480) 내의 세정 재료 (481) 안으로 내려지고 밖으로 올려진다. 그 후에, 기판 캐리어 (426) 에 의해 고정된 기판 (420') 은 세정 탱크 (490) 의 린스 액체 (491) 안에 잠겨서, 세정 재료를 린스한다. 기계적 메커니즘 (미도시) 은 린스 탱크 (490) 의 안팎으로 기판을 하강 및 상승 시키는데 이용된다. 세정 재료가 린스 탱크 (또는 린스중인 탱크)(490) 내의 기판 (420') 의 표면에 남아 있을 때, 오염물은 세정 재료와 함께 기판 표면으로부터 제거된다. 기판 (420') 은 기계적 메커니즘 (미도시) 에 의해 린스 탱크 (490) 내의 린스 액체 (491) 안으로 하강된다. 도 4f 에 도시된 기판의 방위는 수직이지만, 다른 방위도 또한 가능하다. 예를 들어, 기판은 수평 방위로 세정 탱크 및/또는 린스 탱크 내에 침지될 수 있다.
도 4g 는 기판의 표면으로부터 오염물을 세정하기 위한 세정 장치 (499) 의 다른 실시형태를 나타낸다. 세정 장치는 기판 지지체 (483) 를 갖는 세정 탱크 (485) 를 구비한다. 기판 (420*) 이 기판 지지체 (483) 상에 위치하고, 기판 지지체는 세정 프로세스 동안 회전한다. 세정 장치 (499) 는 기판 (420*) 의 표면 상에 세정 재료를 분배하는 세정 재료 분배 헤드 (497) 를 갖는다. 세정 재료 분배 헤드 (497)(또는 분배 노즐) 는 세정 재료의 저장 탱크 (470) 에 커플링된다. 세정 장치 (499) 는 또한 기판 (420*) 의 표면 상에 린스 액체를 스프레이하는 린스 액체 분배 헤드 (498)(또는 분배 노즐) 을 갖는다. 린스 액체 분배 헤드 (498) 는 린스 액체의 저장 탱크 (496) 에 커플링된다. 회전하는 기판 (420*) 은 세정 재료 및 린스 액체가 기판 표면 전체를 덮도록 허용한다. 린스 액체가 분배되어 기판 표면으로부터 세정 재료를 제거하기 전에, 세정 재료가 표면 상에 분배된다.
세정 재료가 패터닝된 기판의 표면을 린스한 후에, 패터닝된 기판은 비교적 고속으로 기판을 스핀 (또는 회전) 시킴으로써 건조된다. 스핀시키는 동안, 기판은 도 4g 에 도시되지 않은 디바이스 (또는 메커니즘) 에 의해 고정된다. 일 실시형태에서, 표면 장력 감소 기체가 패터닝된 기판의 표면 상에 적용되어 린스 및 가능하게는 나머지 세정 재료를 제거하는 것을 돕는다. 일 실시형태에서, 표면 장력 감소 기체는 이소프로필 알콜 (IPA) 및 질소 (N2) 의 혼합물을 포함한다. 다른 표면 장력 감소 기체가 또한 이용될 수 있다.
세정 탱크 (485) 는 세정 프로세스의 폐물 (waste) 을 수용할 수 있다. 세정 프로세스의 폐물은 폐물의 세정 재료 및 폐물의 린스 액체를 포함한다. 일 실시형태에서, 세정 탱크 (485) 는 폐물 라인 (404) 에 연결되는 배수 홀 (403) 을 갖는다. 폐물 라인 (404) 은 세정 탱크 (485) 로부터의 세정 폐물의 배수를 제어하는 밸브 (405) 에 커플링된다. 세정 폐물은 재활용 프로세서 (406) 또는 폐물 처리기 (407) 로 향할 수 있다.
전술된 세정 재료는 기판 표면 상의 폴리실리콘 라인 또는 (트렌치 및/또는 비아를 갖는) 금속 상호접속과 같은 미세한 피처 (또는 토폴로지 (topology)) 를 갖는 세정 기판에서 특히 이점을 갖는다. 이들 미세한 피처의 가장 작은 폭 (또는 임계 치수) 는 45 nm, 32 nm, 25 nm, 또는 이보다 작을 수 있다. 전술된 세정 재료를 이용하는 발전된 세정에 있어서, 세정 재료는 가능한 한 작은 금속 및/또는 미립자 오염물과 부딪힐 필요가 있다. 일 실시형태에서 기판 표면 상에 세정 재료가 도포되기 전에, 준비된 세정 재료 내의 금속 오염물은 모든 금속 오염물에 대해 100 ppb (parts per billion) 미만이도록 지정된다. 다른 실시형태에서, 준비된 세정 재료 내의 금속 오염물은 10 ppb (parts per billion) 미만이도록 지정된다. 또 다른 실시형태에서, 준비된 세정 재료 내의 금속 오염물은 사전 세정을 위해 1 ppb 미만이도록 지정된다. 일 실시형태에서, 기판 표면 상에 세정 재료가 도포되기 전에, 준비된 세정 재료에 대한 입자 사양은 65 nm 보다 큰 입자 크기에 대해 50 미만이다. 다른 실시형태에서, 입자 사양은 65 nm 보다 큰 입자 크기에 대해 20 미만이다. 다른 실시형태에서, 입자 사양은 50 nm 보다 큰 입자 크기에 대해 10 미만이다. 또 다른 실시형태에서, 입자 사양은 30 nm 보다 큰 입자 크기에 대해 5 미만이다. 금속 오염물 및 입자에 대한 사양은 더 미세한 (또는 더 작은) 피처 크기를 갖는 더욱 발전된 기술에 대해 더 엄격하다.
다수의 방법 및 시스템은 세정 재료를 금속 오염물 사양에 충족시키게 하는데 (또는 정제하는데) 이용될 수 있다. 예를 들어, 세정 재료 내의 금속 오염물은 분획 (fractionation) 에 의해 제거될 수 있다 (또는 세정 재료가 정제될 수 있다). 일 실시형태에서, 알콜이 폴리머의 수용액에 추가된다. 폴리머는 물에서보다는 알콜에서 더욱 적게 용해되기 때문에, 더 순수한 폴리머가 침전된다 (precipitate). 알콜에 추가하여, 폴리머의 수용액에 산이 추가되어 폴리머로부터 금속을 분리하는 것을 도울 수 있다. 산은 H+ 를 제공하여, 폴리머에 부착된 Na+ 와 같은 금속 이온을 대체할 수 있고, 이것은 폴리머로부터 금속을 분리하는 것을 돕는다. 금속 오염물을 제거하는 다른 방법은 이온 교환을 이용하는 것이다. 세정 재료는 수지의 작은 입자들로 패키징된 컬럼 (column) 을 통과하여, 세정 재료 내의 금속 이온들이 컬럼에 의해 제공된 수소이온과 교환된다. 컬럼이 산으로 채워지는 경우 컬럼은 수소 이온을 제공하여 Na+ 와 같은 금속 이온을 대체한다. Na+ 은 단지 예로서 이용된다. 이러한 방법 및 시스템에 의해 다른 금속 이온이 제거될 수 있다. 다른 방법이 또한 이용되어 세정 재료를 정제할 수 있다.
도 4h 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판을 세정하기 위한 시스템 (475) 의 개략도를 나타낸다. 세정 헤드 (410)(또는 세정 근접 헤드) 는 도 4a 에 도시된 세정 헤드와 유사하다. 기판 (420") 은 기판 홀더 (또는 기판 캐리어)(424) 에 의해 유지된다. 세정 헤드 (410) 는 전술된 세정 재료 (300) 와 같은 세정 재료의 저장소 (470) 에 커플링된다. 세정 헤드 (410) 는 또한 사용된 세정 재료를 위한 용기 (423) 에 커플링되고, 이 용기 (423) 는 진공 펌프 (425) 에 커플링된다. 일 실시형태에서, 시스템 (475) 은 린스 헤드 (417) 를 갖고, 린스 헤드는 기판 (420") 의 표면으로부터 세정 재료를 제거하도록 린스 액체를 분배한다. 린스 헤드 (417) 는 린스 액체의 저장소 (471) 에 커플링된다. 일 실시형태에서, 린스 헤드 (417) 는 린스 액체 분배 홀 및 진공 홀을 갖는 세정 헤드와 유사하게 구성된다. 린스 헤드 (417) 는 이용된 린스 액체의 용기 (408) 에 커플링되고, 용기는 또한 진공 펌프 (425') 에 커플링된다. 다른 실시형태에서, 시스템 (475) 은 진공 헤드 (412) 를 갖고, 진공 헤드는 기판 표면 상에 남아있는 임의의 나머지 세정 재료 및/또는 린스 액체를 제거한다. 진공 헤드는 사용된 세정 재료 및 린스 액체의 폐물 용기 (409) 에 커플링된다. 폐물 용기 (409) 는 또한 진공 펌프 (425") 에 커플링된다.
도 4i 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다른 세정 시스템 (400*) 의 단면도를 나타낸다. 웨이퍼 (또는 기판)(420) 는 세정 헤드 (410*)(또는 세정 근접 헤드) 를 향해 직선 방향으로 이동한다. 세정 헤드는 암일 수 있는 기판 지지체 (450) 에 의해 고정된다. 세정 헤드 (410*) 는 세정 재료의 저장소 (470) 에 커플링된다. 세정 헤드 (410*) 는 전술된 세정 재료를 제공 (또는 분배) 한다. 일 실시형태에서, 세정 헤드 (410*) 의 길이 (440) 는 웨이퍼 (420) 의 직경 (451) 보다 더 길다. 웨이퍼 (420) 는 세정 헤드 아래에서 한 번만 이동된다. 다른 실시형태에서, 세정 헤드 (410*) 의 길이 (440) 는 웨이퍼 (420) 의 직경 (451) 보다 더 짧다. 웨이퍼 (420) 는 세정 헤드 (410*) 아래에서 다수 회 이동되어, 전체 웨이퍼 (420) 가 세정되게 한다.
도 4i 의 실시형태에서, 세정 헤드 (410*) 옆에는 린스 헤드 (417*) 가 존재한다. 세정 헤드 (410*) 와 유사하게, 린스 헤드 (417*) 의 길이 (440') 는 웨이퍼의 직경 (451) 보다 더 길거나 더 짧을 수 있다. 웨이퍼 (420) 는 세정 헤드 (410*) 아래에서 먼저 이동하고, 이어서 린스 헤드 (417*) 아래에서 이동한다. 세정 헤드 (410*) 는 슬릿 (411*) 을 포함하여, 세정 재료를 분배한다. 도 4j 는 슬릿 (411*) 을 갖는 세정 헤드 (410*) 의 저면도를 포함한다. 린스 헤드 (417*) 는 린스 액체의 저장소 (471) 에 커플링된다. 일 실시형태에서, 린스 헤드 (417*) 는 린스 액체 분배 홀 (401) 및 진공 홀 (402) 을 가지고, 도 4a 및 도 4b 의 세정 헤드 (410) 와 유사하게 구성된다. 도 4j 는 다수의 진공 홀 (402) 에 의해 둘러싸인 다수의 린스 액체 분배 홀 (401) 을 갖는 린스 헤드 (417*) 의 저면도를 포함한다. 린스 헤드 (417*) 는 사용된 린스 액체의 용기 (408) 에 커플링되고, 용기는 또한 진공 펌프 (425') 에 커플링된다.
웨이퍼 (420) 가 세정 헤드 (410*) 및 린스 헤드 (417*) 아래에서 이동할 때, 세정 헤드 (410*) 는 기판 표면 상에 세정 재료를 분배하고, 린스 헤드 (417*) 는 웨이퍼 (420) 의 표면으로부터 세정 재료를 린스한다. 린스 헤드 (417*) 는 또한, 웨이퍼 (420) 의 표면 상의 입자 및 오염물, 세정 재료, 및 린스 액체를 포함하는 세정 폐물을 제거한다.
도 4k 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 세정 재료 준비 시스템 (482) 을 나타낸다. 시스템 (482) 은 세정 재료에 이용되는 폴리머를 저장하는 폴리머 용기 (484) 를 갖는다. 폴리머 용기 (484) 는 또한, 시스템 (482) 의 프리-믹스 (pre-mix) 용기 (493) 안으로 분배되는 폴리머의 양을 제어하는 분배 제어기 (488) 에 커필링된다. 시스템 (482) 은 또한, 세정 재료 내에 이용되는 용매를 저장하는 용매 용기 (486) 를 갖는다. 용매 용기 (486) 는 프리-믹스 용기 (493) 안으로 분배되는 용매의 양을 제어하는 분배 제어기 (489) 및 (후술될) 세정 재료 조정 용기 (495) 에 또한 커플링된다. 또한, 시스템 (482) 은 세정 재료에 이용되는 계면활성제와 같은 완충제 및 첨가제(들)을 저장하는 완충제 및 첨가제 용기 (487) 를 갖는다. 완충제 및 첨가제 용기 (487) 는 프리-믹스 용기 (493) 안으로 분배되는 완충제 및 첨가제(들)의 양을 제어하는 분배 제어기 (492) 및 세정 재료 조정 용기 (495) 에 커플링된다. 다른 실시형태에서, 세정 재료 내에 첨가제가 필요 없고, 완충제 및 첨가제 용기 (487) 내에 첨가제가 존재하지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 완충제 및 첨가제(들)은 개별 용기 내에 있고, 개별 제어기에 의해 제어된다.
일 실시형태에서, 먼저, 폴리머, 용매, 완충제, 및 첨가제(들)이 프리-믹스 용기 (493) 에서 혼합된다. 그 후, 용기 (493) 로부터의 혼합물이 정제기 (또는 정제 시스템)(494) 로 공급되어, 혼합물로부터 금속 오염물 및 다른 오염물을 제거한다. 일 실시형태에서, 정제기 (494) 는 또한, 혼합물로부터 (부드러운 또는 거친) 임의의 입자를 필터링하기 위한 필터링 기능을 갖는다. 다른 실시형태에서, 단지 폴리머 및 용매만이 프리-믹스 용기 (493) 에서 혼합된다. 완충제 및 첨가제는 폴리머 및 용매와 함께 프리-믹스 용기 (493) 에서 혼합되지 않는다.
금속 오염물이 제거된 후에, 혼합물은 세정 재료의 최종 혼합물을 제조하기 위해 필요한 추가의 용매, 완충제, 및 첨가제(들)을 추가하기 위해 조정 용기 (495) 로 이동된다. 준비된 세정 재료는 세정 기판에서의 이용을 위해 용기 (427) 에 저장된다. 다르게는, 정제기 (494) 를 나오는 혼합물이 이용을 위해 준비되고, 세정 재료에 대해 조정 용기 (495) 에서 추가적으로 프로세싱될 필요가 없다. 이러한 환경 하에서, 정제기 (494) 를 나오는 혼합물이 최종 세정 재료이고, 세정 재료의 스토리지 (427) 에 공급된다. 다른 실시형태에서, 프리-믹스 용기 (493) 로부터의 혼합물이 이용을 위해 준비되고 정제기 (494) 를 통과할 필요가 없다. 이러한 환경 하에서, 세정 재료인 혼합물은 스토리지 (427) 에 공급된다.
시스템 (482) 은 정제기 (494) 및 조정 용기 (495) 를 갖지 않고, 프리-믹스 용기가 혼합 용기이다. 이러한 환경 하에서, 혼합된 세정 재료는 스토리지 (427) 에 바로 공급된다. 일 실시형태에서, 도 4a, 4e, 4g, 4h, 및 4i 의 세정 재료 저장소 (470) 내의 세정 재료는 세정 재료의 스토리지 (427) 로부터의 것이다.
표 1 은 BAS 내의 상이한 중량 퍼센트의 Carbopol 941™ PAA 의 점도, 린스 시간, 및 입자 제거 효율성 (PRE) 을 비교한다. 점도는 500 s- 1 의 변형율 (strain rate) 로 측정된다. 린스 시간은 기판의 표면에서 세정 재료를 린스하는데 걸리는 시간을 측정한다. PRE 는, 크기가 변하는 질화 규소 입자로 의도적으로 퇴적되는 입자 모니터 기판을 사용함으로써 측정된다. 이 연구에서, 단지 90 nm 와 1 ㎛ 사이의 입자 크기가 측정된다. PRE 는 이하에서 나열된 식 (1) 에 의해 계산된다:
PRE = (세정전 카운트 - 세정후 카운트)/세정전 카운트 식 (1)
상이한 농도의 Carbopol 941™ PAA 폴리머를 갖는 세정 재료의 비교
농도 (wt%) 폴리머 분자량
(g/mol)		 점도 ＠
500 s-1 (cP)		 린스 시간
(초)		 PRE
0.2 % 1.25 M 26
Figure 112010044787229-pct00001
5		 74 %
0.5 % 1.25 M 198 5-10 89 %
1 % 1.25 M 560 8-10 87 %
표 1 의 세정 재료는 전술된 BAS 의 상용 가능한 Carbopol 941™ PAA 를 혼합함으로써 제조된다. 이용된 Carbopol 941™ PAA 는 1,250,000 (또는 1.25M) g/mol 의 분자량을 갖는다. 표 1 의 결과는, Carbopol 941™ PAA 의 중량 % 약 0.5 % 일 때까지, PRE 가 증가한다는 것을 나타낸다. 0.5% 와 1% 사이의 폴리머에서는 PRE 의 현저한 차이가 없다. 결과는 또한, 폴리머의 중량 % 에 따라 세정 재료의 점도가 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 세정 재료를 린스하는데 걸리는 린스 시간은 세정 재료의 점도에 따라 증가한다. 기판을 린스하는데 물이 이용된다.
표 2 는 세정 재료 내의 입자를 인트랩 또는 부유하는데 있어서 상이한 세정 재료의 능력을 비교한다. 질화 규소 입자가 세정 재료 안에 의도적으로 추가된다. 질화 규소 입자가 추가된 후에, 세정 재료는 세정 기판 상에 분배된다. 세정 재료는 그 후, 기판으로부터 린스되고, 그 후 표면 상의 입자 (질화 규소) 의 수가 측정된다.
질화 규소 입자가 추가된 상이한 세정 재료들을 이용하여 입자 카운트의 비교
세정 재료
w/1X SiN 입자		 린스 후의 입자 카운트 세정 재료
w/50X SiN 입자		 린스 후의
입자 카운트
DIW 포화 DIW 포화
DIW + 암모늄
(pH > 10)		 6002 DIW + 암모늄
(pH > 10)		 포화
"100" 4238 "100" 포화
"100"내의 0.2 % Carbopol 940TM 1137 "100"내의 0.2 % Carbopol 940TM 15689
0.5 % PAM 53 0.5 % PAM 104
5 가지 유형의 용액이 세정 재료로서 이용된다. 제 1 유형의 세정 재료, "DIW" 는 탈이온수이다. 제 2 유형의 세정 재료는 pH 값을 10 보다 크게 조정하기 위해 암모늄이 추가된 DIW 이다. 제 3 유형은 용액 "100" 이고, 이는 1 wt% 의 ADS 가 추가된 BAS 이다. 전술한 바와 같이, 용액 "100" 의 pH 값은 10 이다. 제 4 유형의 세정 재료는 "100" 용액에 분해된 0.2 wt% 의 Carbopol 940™ PAA 이다. Carbopol 940™ PAA 의 분자량은 4M (또는 4 백만) g/mol 이다. 제 5 유형은 용액 "100" 내에 용해된 0.5 wt% 의 PAM 이다. PAM 의 분자량은 18M g/mol 이다. 제 5 세정 재료의 pH 값은 약 10 이다. 제 5 유형의 세정 재료는 2 가지 양의 질화 규소 입자, 1X, 및 5OX 으로 혼합된다. 50X 의 질화 규소의 수는 1X 의 입자 수의 50 배이다. 1X 질화물 입자는 질화물 입자 중량 % 가 0.00048% 를 나타내는 한편, 50X 질화물 입자는 질화물 입자 중량 % 가 0.024% 를 나타낸다.
결과는, DIW 내에 질화 규소 입자를 부유 및 유지하는데 있어서 DIW 가 매우 좋지 않다는 것을 나타낸다. 많은 양의 (포화된) 질화 규소 입자가 기판 표면 상에 남는다. 표 2 에 이용된 "포화" 의 설명은 75,000 보다 큰 입자 (또는 결함) 카운트를 설명한다. 반면, "100" 내의 0.2% Carbopol 940™ PAA 및 "100" 내의 0.5% PAM 은 세정 재료 내에 질화 규소 입자를 부유시키기에 더 좋다. "100" 내의 0.5% PAM 은 세정 재료 내에 추가된 질화 규소 입자를 인트랩 또는 부유하는데 특히 우수하다. 세정 재료 내의 질화 규소 (또는 Si3N4) 입자의 단지 작은 수, 1X 질화 규소 입자에 대해 53, 및 50 X 질화 규소 입자에 대해 104 가 기판 표면 상에 남는다.
세정 재료에 이용된 폴리머의 분자량은 입자 제거 효율성 (PRE) 에 영향을 줄 수 있다. 도 5a 는 이들 2 개의 폴리머 (PAA 및 HEC) 의 분자량의 함수로서, "100" 내의 1% (중량 %) 의 헤드록시에틸 셀룰로스 (HEC) 및 "100" 내의 1% (중량 %) 의 PAA 를 갖는 세정 재료에 의한 기판 상의 90nm 보다 큰 질화 규소 입자의 PRE 의 그래프를 나타낸다. 도 5a 의 데이터는, 100,000 g/mol 내지 1M (또는 1,000,000) g/mol 사이의 HEC 분자량에 따라 PRE 가 증가하는 것을 나타낸다. 도 5a 의 데이터는, 500,000 g/mol 과 IM g/mol 사이의 PAA 에 대한 분자량에 따라 PRE 가 증가하는 것을 나타낸다. 그러나, PAA 에 대해 1M g/mol 과 1.25M g/mol 사이에서는 PRE 가 많이 변화하지 않는다. 도 5b 는 PAM 의 분자량의 함수로서 "100" 내의 1% (중량 %) 의 PAM 을 갖는 세정 재료에 의한 기판 상의 90 nm 보다 큰 질화 규소 입자의 PRE 그래프를 나타낸다. 도 5b 의 데이터는, PAM 의 분자량이 500,000 g/mol 내지 18M g/mol 사이에서 증가함에 따라 PRE 가 증가하는 것을 나타낸다. 2 개의 그래프 모두에서의 데이터는 PRE 에 대한 분자량의 효과를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 세정 재료의 점도는 기판 표면으로부터 세정 재료를 제거하기 위한 린스 시간에 영향을 준다. 도 5c 는 탈이온 (DI) 수에 용해된 0.2 wt% - 1 wt% 의 PAM 을 갖는 세정 재료에 염화암모늄 (NH4Cl) 을 추가한 결과를 나타낸다. PAM 은 18M g/mol 의 분자량을 갖는다. 추가된 염화암모늄은 세정 용액에서 이온화되어, 세정 재료에 추가의 이온을 제공하여 세정 재료의 이온 세기를 증가시킨다. 증가된 이온 세기는 세정 재료의 점도를 감소시킨다. 예를 들어, 1.5 wt% 의 염화암모늄은 1 wt% PAM 을 갖는 세정 재료에 대해 약 100 cP 에서 60 cP 로 점도를 감소시킬 수 있다. 1.5 wt% 의 염화암모늄은 또한, 0.5 wt% PAM 을 갖는 세정 재료에 대한 점도를 약 50 cP 에서 약 25 cP 로 감소시킬 수 있다. 점도를 낮추는 것은 기판 표면으로부터 세정 재료를 린스하는데 걸리는 시간의 양을 낮춘다. 일 실시형태에서, 기판 세정이 제조 목표를 달성하기에 합당한 시간 프레임 내에서 달성될 수 있는 것을 보장하기 위해, 세정 재료의 점성은 500 cP 아래로 유지된다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료를 이용하여 패터닝된 기판을 세정하는 프로세스 흐름 (600) 을 나타낸다. 세정 재료는 전술되었다. 단계 601 에서, 패터닝된 기판이 세정 장치 내에 배치된다. 단계 602 에서, 세정 재료는 패터닝된 기판의 표면 상에 분배된다. 단계 603 에서, 패터닝된 기판의 표면 상에 린스 액체가 분배되어 세정 재료를 린스한다. 린스 액체는 전술되었다. 일 실시형태에서, 린스 액체가 기판 표면 상에 도포된 후에, 린스 액체, 세정 재료, 및 기판 표면 상의 오염물은 진공에 의해 패터닝된 기판의 표면으로부터 제거될 수 있다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 패터닝된 기판을 세정하기 위해 세정 재료를 준비하는 프로세스 흐름 (650) 을 나타낸다. 세정 재료는 전술한 바와 같이 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유한다. 단계 651 에서, 폴리머, 용매, 및 첨가제 (예컨대, 완충제, 및/또는 계면활성제) 와 같은 재료가 함께 혼합되어 세정 재료, 또는 세정 재료의 프리-믹스를 형성한다. 단계 653 에서, 세정 재료 (또는 프리-믹스) 는 1 ppb 미만의 금속 오염물을 갖도록 정제된다. 정제 프로세스 후에, 세정 재료를 원하는 식 (formula) 으로 재저장하도록 몇몇 첨가제(들), 용매, 및/또는 완충제가 추가될 필요가 있다. 이러한 환경 하에서, 첨가제, 용매, 및/또는 완충제가 추가되어 세정 재료의 최종 생산물을 만든다.
상기에서 논의된 바와 같이, 금속 오염물의 세정 재료를 제거하기 위해 세정 재료를 정제하는 다수의 방법이 존재한다. 다른 방법으로, 정제는 세정 재료 준비 프로세스 동안 수행될 수 있다. 도 6c 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 패터닝된 기판을 세정하기 위해 세정 재료를 준비하는 프로세스 흐름 (670) 을 나타낸다. 단계 671 에서, 중합성 화합물 및 몇몇 용매가 함께 혼합되어 혼합물을 형성한다. 단계 672 에서, 폴리머 및 용매의 혼합물은 1 ppb 미만의 금속 오염물을 갖도록 정제된다. 단계 673 에서, 폴리머 및 용매의 혼합물이 나머지 성분들과 혼합되어 세정 재료를 형성한다. 세정 재료를 정제하는 다른 실시형태가 또한 가능하다.
상기에서 논의된 세정 재료, 장치, 및 방법은 미세한 피처로 패터닝된 기판을 피처를 손상시키지 않고 세정하는데 이점을 갖는다. 세정 재료는 액체 상이나 액체/기체 상 (폼) 의 유체이고, 디바이스 피처 주위에서 변형된다; 따라서, 세정 재료는 디바이스 피처를 손상시키지 않는다. 액체 상의 세정 재료는 액체, 졸, 또는 겔 형태일 수 있다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머를 함유하는 세정 재료는 기판 상의 오염물을 캡처한다. 또한, 세정 재료는 이 오염물을 인트랩하고, 기판 표면으로 오염물을 되돌리지 않는다. 큰 분자량을 갖는 중합성 화합물의 폴리머는 긴 폴리머 체인을 형성하고, 체인은 또한 교차 결합되어 폴리머의 네트워크를 형성할 수 있다. 긴 폴리머 체인 및/또는 폴리머 네트워크는 종래의 세정 재료와 비교하여 우수한 오염물의 캡처 및 인트랩 성능을 나타낸다.
기판 표면으로부터 오염물 또는 입자를 제거하기 위해 기판 표면 상에 세정 재료가 도포되기 전에, 세정 재료는 실질적으로 변형가능하지 않은 입자 (또는 거친 입자) 가 존재하지 않는다. 변형가능하지 않은 입자는 슬러리 내의 입자 또는 모래와 같은 단단한 입자들이고, 패터닝된 기판 상의 미세한 디바이스 피처를 손상시킬 수 있다. 기판 세정 프로세스 동안, 세정 재료는 기판 표면으로부터 오염물 또는 입자를 수집한다. 그러나, 기판 세정을 위해 기판 표면 상에 세정 재료가 도포되기 전에, 세정 재료 내에는 변형가능하지 않은 입자가 의도적으로 혼합되지 않는다.
상기 실시형태는 패터닝된 기판을 세정하기 위한 재료, 방법, 및 시스템을 설명하였으나, 이 재료, 방법, 및 시스템은 또한 패터닝되지 않은 (또는 블랭크의) 기판을 세정하는데 이용될 수 있다.
상기 논의가 패터닝된 웨이퍼로부터 오염물을 세정하는 것에 중심을 두고 있으나, 세정 장치 및 방법은 또한 패터닝되지 않은 웨이퍼로부터 오염물을 세정하는데 이용될 수 있다. 또한, 상기에서 논의된 패터닝된 웨이퍼 상의 예시적 패턴은 폴리실리콘 라인 또는 금속 라인과 같은 돌출한 라인이다. 그러나, 본 발명의 개념은 오목한 피처를 갖는 기판에 적용될 수 있다. 예를 들어, CMP 후의 오목한 비아는 웨이퍼 상의 패턴을 형성하고, 대부분의 적합한 설계의 채널이 이용되어 최선의 오염물 제거 효율성을 달성할 수 있다.
본원에 이용된 예로서, 기판은 비제한적으로, 제조 또는 핸들링 동작 동안 오염될 수도 있는 반도체 웨이퍼, 하드 드라이브 디스크, 광 디스크, 유리 기판, 및 평판 디스플레이 표면, 액정 디스플레이 표면 등을 가리킨다. 실제 기판에 따라, 표면은 상이한 방식으로 오염될 수도 있고, 오염물의 용인 가능한 수준은 기판이 핸들링되는 특정 산업에서 정의된다.
본 발명의 몇몇 실시형태가 본원에 상세히 설명되었으나, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남 없이 많은 다른 특정 형태들로 본 발명이 구현될 수도 있는 것으로 당업자는 이해하여야 한다. 따라서, 본 실시예 및 실시형태들은 제한적이 아니고 예시적인 것으로서 고려되어야 하며, 본원에 제공된 상세들에 본 발명이 제한되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위 내에서 변형 및 실시될 수도 있다.

Claims (25)

  1. 집적 회로 디바이스들을 정의하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물들을 제거하는 방법으로서,
    상기 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 단계; 및
    상기 패터닝된 기판으로부터 상기 세정 재료를 린스하기 위해 린스 액체를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 세정 재료는 용매, 상기 세정 재료의 수소이온 지수 (pH) 값을 변화시키기 위한 완충제, 및 중합성 화합물의 폴리머들로 이루어지고,
    상기 완충제 및 상기 용매는 세정 용액을 형성하고,
    상기 폴리머들은 상기 세정 용액 내에 용해 가능하게 되어 상기 세정 재료를 형성하고, 가용화된 폴리머들은 집적 회로 디바이스들을 정의하기 위한 상기 패터닝된 기판의 상기 표면으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 캡처 및 인트랩 (entrap) 하도록 상기 가용화된 폴리머들의 분자량이 10,000 g/mol 보다 크도록 긴 폴리머 체인들을 갖고, 상기 세정 재료는 액체 상 (phase) 으로서 정의되고,
    상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판을 덮는 상기 세정 재료 상에 힘이 인가될 때 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상의 디바이스 피처들 주변에서 변형되고, 상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되어 상기 표면 상의 상기 디바이스 피처들을 손상시키지 않고 상기 표면으로부터 오염물들을 제거하고, 상기 세정 재료가 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되기 전에 상기 세정 재료에는 연마 입자들 (abrasive particles) 이 존재하지 아니하며,
    상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상의 상기 오염물들은 상기 세정 재료와 함께 제거되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 물, 이소프로필 알콜 (IPA), 디메틸 술폭시드 (DMSO), 디메틸 포름아미드 (DMF), 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물은 폴리아크릴아미드 (PAM) 와 같은 아크릴 폴리머, Carbopol 940™ 및 Carbopol 941™, 폴리-(N,N-디메틸-아크릴아미드)(PDMAAm), 폴리-(N-이소프로필-아크릴아미드)(PIPAAm), 폴리메타크릴산 (PMAA), 폴리메타크릴아미드 (PMAAm) 와 같은 폴리아크릴산 (PAA), 폴리에틸렌 이민 (PEI), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO) 와 같은 폴리이민 및 옥사이드, 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 술폰산 (PESA), 폴리비닐아민 (PVAm), 폴리비닐-피롤리돈 (PVP), 폴리-4-비닐 피리딘 (P4VP) 과 같은 비닐 폴리머, 메틸 셀룰로스 (MC), 에틸 셀룰로스 (EC), 하이드록시에틸 셀룰로스 (HEC), 카르복시메틸 셀룰로스 (CMC) 와 같은 셀룰로스 유도체, 아라비아 고무 (acacia), 한천 및 아가로스, 헤파린, 구아검, 크산탄검과 같은 다당류, 및 알부민, 콜라겐, 및 글루텐과 같은 단백질로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분자량은 0.1M g/mol 내지 1OOM g/mol 사이인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료는 상기 세정 용액 내의 상기 폴리머들의 분산 또는 젖음성을 돕기 위한 계면활성제를 더 포함하는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료는 액체, 졸, 또는 겔 형태의 유체인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료는 기체를 더 포함하고,
    상기 세정 재료는 액체 상 및 기체 상을 포함하는 이중 상을 갖는 폼 (foam) 인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 pH 값은 프론트-엔드 (front-end) 애플리케이션에 있어서 7 내지 12 사이인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 pH 값은 백엔드 (backend) 애플리케이션에 있어서 1 내지 7 사이인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료는 이온-제공 화합물을 더 포함하고,
    상기 이온-제공 화합물은 상기 세정 용액에서 이온화되어 상기 세정 재료에 더 큰 이온 세기를 제공하여 상기 세정 재료의 점도를 감소시키는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    폴리머들은 이온력, 정전기력, 반데르 발스힘, 소수성 결합 (hydrophobic interaction), 입체 상호작용 (steric interaction), 또는 화학적 본딩에 의해 오염물들을 캡처 및 인트랩하도록 적어도 일부가 영향을 받는 폴리머 체인들을 형성하는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스 피처들은 45 nm 이하의 임계적 치수를 갖는 크기들을 특징으로 하는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 긴 폴리머 체인들의 일부가 교차 결합되어 중합성 네트워크를 형성하고, 상기 중합성 네트워크는 상기 오염물들을 캡처 및 인트랩하는 것을 돕는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료의 금속 오염물들은 1 ppb 미만인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 세정 재료는 분획 (fractionization) 또는 이온 교환에 의해 정제되어 상기 패터닝된 기판 상에 도포되기 전에 1 ppb 미만의 금속 오염물들을 갖는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료의 미립자 오염물들은 65 nm 이상의 입자 크기에 대해 20 ppb 미만인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합성 화합물은 폴리아크릴아미드 (PAM) 이고 상기 PAM 의 분자량은 500,000 g/mol 이상인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 린스 액체는 탈이온수 (DIW) 인, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료 및 상기 린스 액체를 진공 흡입하여 상기 패터닝된 기판의 상기 표면으로부터 상기 세정 재료, 상기 린스 액체, 및 상기 오염물들을 제거하는 단계를 더 포함하는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 도포하는 단계는 세정 탱크에서 상기 세정 재료 내에 상기 패터닝된 기판을 침지시킴으로써 수행되고,
    상기 패터닝된 기판 상에 상기 린스 액체를 도포하는 단계는 린스 탱크에서 상기 린스 액체 내에 상기 패터닝된 기판을 침지시킴으로써 수행되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료를 도포하는 단계는 상기 패터닝된 기판 위 및 부근에 위치한 세정 헤드에 의해 수행되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 린스 액체를 도포하는 단계는 상기 패터닝된 기판 위 및 부근에 위치한 린스 헤드에 의해 수행되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 재료를 도포하는 단계는 세정 재료 분배 노즐에 의해 수행되고, 상기 린스 액체를 도포하는 단계는 린스 액체 분배 노즐에 의해 수행되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물을 제거하는 방법.
  24. 집적 회로 디바이스들을 정의하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물들을 제거하는 방법으로서,
    상기 패터닝된 기판 상에 세정 재료를 분배하는 단계; 및
    린스 액체를 이용하여 상기 패터닝된 기판으로부터 상기 세정 재료를 린스하는 단계를 포함하고,
    상기 세정 재료는 용매, 상기 세정 재료의 수소이온 지수 (pH) 값을 변화시키기 위한 완충제, 및 폴리아크릴아미드 (PAM) 의 폴리머들로 이루어지고,
    상기 완충제 및 상기 용매는 세정 용액을 형성하고,
    상기 폴리머들은 상기 세정 용액 내에 용해 가능하게 되어 상기 세정 재료를 형성하고, 상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되기 전에 1 ppb 미만의 금속 오염물 및 7 과 12 사이의 pH 값을 갖고, 가용화된 폴리머들은 집적 회로 디바이스들을 정의하기 위한 상기 패터닝된 기판의 상기 표면으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 캡처 및 인트랩 (entrap) 하도록 상기 가용화된 폴리머들의 분자량이 500,000 g/mol 이상이 되도록 긴 폴리머 체인들을 갖고, 상기 세정 재료는 액체 상 (phase) 으로서 정의되고,
    상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판을 덮는 상기 세정 재료 상에 힘이 인가될 때 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상의 디바이스 피처들 주변에서 변형되고, 상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되어 상기 표면 상의 상기 디바이스 피처들을 손상시키지 않고 상기 표면으로부터 오염물들을 제거하고, 상기 세정 재료가 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되기 전에 상기 세정 재료에는 연마 입자들 (abrasive particles) 이 존재하지 아니하며,
    상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상의 상기 오염물들은 상기 세정 재료와 함께 제거되는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물들을 제거하는 방법.
  25. 집적 회로 디바이스들을 제조하기 위한 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물들을 제거하는 방법으로서,
    세정 재료를 준비하는 단계;
    상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 상기 세정 재료를 도포하는 단계; 및
    상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 린스 액체를 분배하여 상기 패터닝된 기판의 상기 표면으로부터 제거된 오염물들과 함께 상기 세정 재료를 린스하는 단계를 포함하고,
    상기 세정 재료는 중합성 화합물의 폴리머들을 포함하고,
    상기 폴리머들은 세정 용액 내에 용해 가능하게 되어 상기 세정 재료를 형성하고,
    상기 세정 재료는 1 ppb 미만의 금속 오염물들을 갖도록 정제되고, 가용화된 폴리머들은 집적 회로 디바이스들을 정의하기 위한 상기 패터닝된 기판의 상기 표면으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 캡처 및 인트랩 (entrap) 하도록 상기 가용화된 폴리머들의 분자량이 10,000 g/mol 보다 크도록 긴 폴리머 체인들을 갖고, 상기 세정 재료는 액체 상 (phase) 으로서 정의되고,
    상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판을 덮는 상기 세정 재료 상에 힘이 인가될 때 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상의 디바이스 피처들 주변에서 변형되고, 상기 세정 재료는 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되어 상기 표면 상의 상기 디바이스 피처들을 손상시키지 않고 상기 표면으로부터 오염물들을 제거하고, 상기 세정 재료가 상기 패터닝된 기판의 상기 표면 상에 도포되기 전에 상기 세정 재료에는 고체들이 존재하지 아니하는, 패터닝된 기판의 표면으로부터 오염물들을 제거하는 방법.
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