KR102139391B1 - 오염 제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 건식 세정 장치, 기판 건식 세정 시스템 및 기판의 세정 방법이 개시된다. 기판 건식 세정 시스템은 기판 지지부; 및 반응성 종 생성기를 포함한다. 상기 반응성 종 생성기는: 제 1 도관의 아웃렛까지 연장하는 제 1 흐름 채널을 한정하는 제 1 도관 - 상기 제 1 도관의 아웃렛은 상기 기판 지지부에 면함 - ; 제 1 전극; 상기 제 1 전극에 면하는 제 2 전극 - 상기 제 1 흐름 채널은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치됨 - ; 상기 제 1 전극과 상기 제 1 흐름 채널 사이에 배치된 제 1 불활성 벽; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 1 흐름 채널 사이에 배치된 제 2 불활성 벽을 포함한다.

Description

오염 제거 장치 및 방법{CONTAMINATION REMOVAL APPARATUS AND METHOD}
[관련 출원에 대한 교차 참조]
본 출원은 2012년 5월 18일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/649,012(오염 제거 장치 및 방법)의 이익에 대한 우선권을 주장하고, 상기 가출원의 개시는 여기서 그 전체가 참조에 의해 통합된다.
본 특허 공개는 일반적으로 기판으로부터 오염물질을 세정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이고, 더욱 구체적으로, 초 청정(ultra-clean), 건식 유체 스트림(dry fluid stream)을 사용하여 기판으로부터 오염물질을 세정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 세정도는 고체 상태 전자 기기 준비 공정에서 중요한 파라미터로 인식된다. 그리고, 반도체 장치상 피쳐의 공간적 규모가 감소하면서, 결함을 생성하는데 기여하는 입자의 임계 치수도 또한 감소하여, 더 작은 입자를 제거하기 위한 세정 공정이 더욱 요구된다. 실제로, 1 마이크로미터만큼 작거나 그보다 더 작은 입자는 최근 반도체 제조에서 해로운 영향을 유발할 수 있다. 또한, 감소한 피쳐 크기로 인한 세정 방법 성능에 있어서의 증가된 요구는, 웨이퍼 상의 피쳐의 수를 증가로 인한 웨이퍼 크기의 증가시키고 세정도 관련 결함의 더 많은 기회를 유도함으로써 심화된다.
일부 종래의 접근법은, 반도체 제조 산업 및 세정도에 있어서 동일하게 민감한 기타 산업에서 기판으로부터 입자 및 잔여물을 제거하는 것으로 알려진다. 이러한 접근법은 브러시 스크러빙, 건식 아르곤 아이스 세정, 이산화탄소(CO2) 에어로졸 기법과 같은 물리적 세정 기법 또는 (초음파 교반 또는 메가소닉 교반을 동반하거나 동반하지 않은) 플라즈마 에칭 또는 습식 에칭과 같은 화학적 세정 기법으로서 분류될 수 있다.
물리적인 에어로졸 제트 세정이 서브미크론 오염물질 입자의 건식 제거에 있어서 입증되어 왔다. 에어로졸 입자는 급속 냉각 동안 액적 또는 기체 매질의 고체화에 의해 기류에서 형성될 수 있다. 고체 에어로졸 입자가 오염물질과 충돌할 때, 생성된 운동량 전달은 입자와 기판 사이의 접착력을 극복하여 기판의 표면으로부터 입자 또는 잔여물을 제거할 수 있는, 오염물질에 대한 힘을 생성한다. CO2 에어로졸 세정 기법은 실리콘(Si) 웨이퍼, 포토마스크, MEMS 장치, 패키징 제조, 이미징 장치, 금속 리프트-오프, 이온 주입된 포토레지스트 스트리핑, 디스크 드라이브, 플랫 패널 디스플레이 및 3차원 적층 집적 회로를 위한 포스트 다이싱(post-dicing)과 같은, 다양한 표면 세정 응용에 사용되어 왔다.
다른 한편으로, 플라즈마 세정은 유기 오염물질을 휘발성 기체 생성물로 화학적으로 변환함으로써 유기 오염물질을 제거하도록, 반응성 종을 생성하는 것을 기초한다. 플라즈마 세정용 반응종은 예컨대 산소, 수소, 그의 조합으로부터 생성된 라디칼 원자 또는 여기된 원자, 또는 당업자에게 알려진 유사하게 적합한 반응성 종을 포함할 수 있다.
포토마스크 산업에서, 예컨대, 일부 중요한 문제는 수율 손실, 비용, 마스크 기술의 사이클 시간, 마스크 공급 및 마스크 수명이다. 상당한 양의 리소그래피 패터닝 결함, 하드 결함(즉, 수리불가능한 결함), 소프트 결함(즉, 입자 결함), 펠리클 장착 후 입자 결함, 임계 치수(CD)의 균일도, 펠리클 장착 오류 및 광 근접 보정(OPC)에 관련된 오류를 포함하는, 마스크 기술과 관련된 무수한 수율 손실 메커니즘이 존재한다. 일부 경우에, 주요 공정 관련 수율 손실 메커니즘은 마스크의 형태에 따른 결함의 총 수의 최대 56% 내지 67%의 하드 결함 및 소프트 결함이 될 수 있다. 마스크 유지 보수를 수행하는 이유에는 소프트 결함(26%)과 하드 결함(10%)을 포함할 수 있다. 기타 경우에, 마스크 유지에 대한 필요성은 전체 유지보수 및 점검 요구의 최대 34%에 이르는 제거 불가능한 입자가 원인이 된다. 요약하자면, 더욱 엄격해지는 요건을 충족시킬 수 있도록, 마스크 표면으로부터의 모든 가능 입자를 제거할 수 있도록 현재 세정 기술을 개선할 필요가 있다.
포토마스크는 대량 생산을 위해 웨이퍼 상에서 미세 피쳐를 반복적으로 프린트하는데 활용된다. 마스크 수명은 결함의 유기 및/또는 무기 층의 성장, 정전기 방전(ESD), 제거불가능한 입자, 전송 손실, 반사 손실, 상 변화, 인쇄 CD 균일도의 변화 등에 의해 감소될 수 있다. 이러한 결함은, 마스크 준비 공정 또는 웨이퍼 제조에서 사용될 수 있는 기타 공정 도구에 더하여 세정 도구로부터 도입될 수 있다.
종래의 용매 세정 기법은 마스크 수명을 제한하도록 마스크의 충분한 열화(degradation)를 야기할 수 있다. 실제로, 포토마스크 수명은 엄격한 규격에 따라 평가될 수 있고 심지어 규격에 벗어나는 단일 파라미터는 포토마스크의 유효 수명을 끝내기에 충분할 수 있다. 외부 물질 및 얼룩은 세정을 요하는 마스크 상의 소프트 결함으로 알려진다. 극자외선(EUV) 및 나노 임프린트 리소그래피(NIL) 마스크를 포함하는 차세대 리소그래피(NGL) 마스크는 현재 세정 기술에 의해 유발되는 수명 제한 열화 문제의 대상이 될 수 있고 또한 복수의 형태의 오염에 의해 영향을 받을 수 있다.
광 마스크 기술에서, 활성 영역은 펠리클을 마스크에 부착함으로써 소프트 결함으로부터 보호될 수 있다. 일반적으로, 3가지 형태의 펠리클 접착제가 가능하고, 예컨대, 유기실리콘, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 및 메타크릴레이트 코폴리머를 포함한다. 종종, 펠리클은 수리 및 마스크 결함을 해결하기 위한 세정을 수행하기 위하여 마스크로부터 제거되어야 한다. 접착제 또는 글루 잔여물 "트랙"은 펠리클 제거 이후에 유지할 수 있고 새로운 펠리클이 마스크에 적용될 수 있기 전에 제거를 요구할 수 있다. 펠리클 접착제 잔여물의 제거 및 후속하는 레티클 세정은 비용이 많이 들고 시간 소모적인 동작이 될 수 있다. 습식 케미컬이 비용이 많이 드는 것뿐만 아니라, 안전 및 환경 관련 문제로 인해 소유자의 레티클 비용에 추가 비용을 더할 수 있다.
추가로, 습식 케미컬 공정은, 특히 개선된 위상 반전 레티클에 있어서 캐미컬 어택으로 인한 임계 치수 변화를 포함하는 손상을 유발하는 잠재성을 갖는다. 레티클 세정 및 펠리클 재설치의 목적은 그 원래 성능에 있어서 변하지 않는 웨이퍼 준비 공정에 레티클을 돌려보내는 것이다. 적절하게, 세정 기법은 낮은 비용 및 시간 요건으로 그리고 마스크에 대한 손상 없이 모든 펠리클 접착제 잔여물, 소프트 결함, 유기 및 무기 입자를 제거할 것이다.
EUV 마스크 기술에 있어서, 오염의 주 원인은 탄소 오염물질 층의 축적 및 산화이다. 또한, 물은 산화제로 작용할 수 있고 실리콘과 같은 표면을 에칭할 수 있다. 게다가, (필름 또는 입자 형태의) 탄소 오염물질은 EUV 노광 도구의 입자를 포함하는 잔여 탄소의 광자 및/또는 전자 발달 해리로부터 야기될 수 있다. 결국, 임계 치수 및 반사도 변화는 마스크의 인쇄가능성에 영향을 줄 수 있다. 현재 해결책은 오염률을 감소시키는 것 및/또는 마스크 표면을 세정하는 것을 포함한다. 낮은 반사도 손실에도 불구하고 안정적인 산화물 층을 형성하고 미러의 수명을 연장하는 중금속 캐핑 층(capping layer)은 EUV 마스크 표면을 세정하는 것을 방해할 수 있다. 일부 경우에, 캐핑 층은 탄소 오염물질의 축적을 방지할 수 없으므로, 탄소가 주요 표면 오염 공정을 축적하도록 만든다. 실제로, 비교적 우수한 진공 조건하에서도, 탄소 오염이 관찰되어왔다. 또한, 탄소에 의한 EUV 방사선의 높은 흡수는 그것을 통해서 광학적 손실을 심화시킬 수 있다. 적절하게, 세정 기법이 요구되고, 이것은 마스크를 손상시키지 않고도 소프트 결함, 유기 입자 및 무기 입자를 포함하는 EUV 마스크로부터의 오염물질을 제거할 것이다.
반도체 산업은 입자 제거, 잔여물 제거, 표면 세정 및 에칭을 포함하는 세정 및 표면 준비 기법을 발전시켜 제조를 촉진시켜왔다. 그러나, 세정 및 표면 준비 기법에 대한 요구는 반도체 산업 이상으로 확장된다. 실제로, 생물학, 의학(임플란트 및 장비), 항공우주 산업, 이미징, 자동차, 약학 등과 같은 기타 영역은 표면 세정 및 준비 공정으로부터 이익을 얻는다. 일반적으로, 입자 오염물질, 케미컬 잔여물, 펠리클 접착제 잔여물, 포토레지스트 잔여물, 탄소 오염물질, 처리 도구로부터의 오염 가산물(가산물) 등을 포함한 유기 및 무기 결함을 기판으로부터 제거하기 위한 장치 및 방법뿐만 아니라 표면 활성/컨디셔닝을 위한 장치 및 방법이 리소그래피(광학 및 극자외선 EUV 마스크), 반도체, 화합물 반도체, MEMS, 디스크 드라이브, 이미징 장치, LED/평면 패널 디스플레이, 광전 변환 공학(photo voltaics) 및 당업자에게 알려진 기타 유사한 산업과 같은 다양한 산업에 유익하다. 게다가, 본 발명의 측면은, 또한, 습식 세정, 레이저 쇼크 세정 및 주파수 보조 세정을 포함하되 이에 한정되지 않는 기타 건식 또는 습식 세정 기법과 유리하게 결합될 수 있다.
일부 실험실에서는 실리콘 기판으로부터 표면 오염물질을 제거하기 위하여 진공 기반 기술을 사용하는 플라즈마 세정 공정을 조사해왔다. 무선 주파수(RF) 원거리 플라즈마(용량성 결합 RF 플라즈마로도 알려짐) 및 전자 사이클로트론 공진(ECR) 플라즈마를 포함하는 기법은 에칭 공정을 위해 여기된 원자, 분자 또는 이온을 생성하기 위하여 아르곤 또는 헬륨과 같은 캐리어 가스 및 산소 또는 수소와 같은 가스와 함께 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 접근법의 일부는 비용이 많이 드는 진공의 제공을 필요로할 수 있고, 이것은 펌프 다운(pump down) 및 벤팅(venting)의 결과로 기판에 추가 오염물질을 제공할 수 있으며 가속된 이온 또는 기판으로 보내진 대전된 종으로 인해 기판에 손상을 입힐 수 있다. 또한, 이러한 종래의 플라즈마 접근법의 일부는 지역 또는 위치 특정 세정에 편리하게 영향을 미칠 수 없다.
종래의 에어로졸 CO2 세정은 노즐을 통해 생성된 고속 이동 스노우 에어로졸과 표면 오염물질 사이의 운동량 전달을 기초로 한다. 잔여물과 표면 사이의 접착이 강한 경우, 잔여물을 제거하기 위한 충분한 속도를 갖는 유기 오염물질, 예컨대 큰 드라이아이스는 미세 구조에 대한 손상을 유발한다. 또한, 드라이아이스에 의해 제거되는(dislodged) 잔여물은 유체 흐름에 의해 표적 영역으로부터 운반되고 챔버의 세정도가 보존되도록 필터링될 필요가 있을 수 있다.
대기 플라즈마 원을 사용하는 종래의 세정 방법은 일부 단점을 야기할 수 있다. 먼저, 대기 플라즈마와 같은 지역화된 플라즈마 원은 무기 오염물질을 제거할 수 없다. 다음으로, 대기 플라즈마 에처(etcher)로 이용가능한 설계가 거의 없다. Schutze 외의 검토 논평("대기 압력 플라즈마 제트: 기타 플라즈마원에 대한 논평 및 비교" 플라즈마 과학에 대한 IEEE 트랜잭션, Vol. 26, No.6(1998년 12월))은 대기 압력 플라즈마의 일부 설계를 상세히 기재한다. 그러나, 유기 잔여물 제거에 적합하다고 간주될 수 있기 전에 요구되는 다수의 변형이 존재한다. 예컨대, 상기 문헌은 소스 챔버(source chamber)를 위해 사용될 적합한 물질을 제안하는 데 실패했다. 플라즈마의 가혹한 환경으로 인해, 오염은 플라즈마를 담고 있는 소스 챔버 벽과의 플라즈마의 상호작용으로 인해 생성될 수 있다. 양극 산화 알루미늄이 제안되지만, 이러한 처리에서 알루미늄 상에 형성된 산화물은 스무스할 수 없고, 두께가 균일하지 않으며, 적절한 화학량을 갖는 충분한 순도를 띌 수 없으며 반도체 제조 환경을 위한 정확한 세정도 요건을 충족할 수 없다.
대략 밀리미터 두께의 석영 튜브가 제안되었다. 석영의 열 전도도가 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속의 열 전도도보다 10배 이상 작기 때문에, 열적 안정 상태에 도달하는 것과 원하는 온도를 유지하는 것은 석영의 단점이 될 수 있다. 게다가, 석영은 그로부터 발생하는 가스 제트의 유체 특성을 조절하기 위한 플라즈마 컨테이너의 형상의 테일러링(tailoring)을 즉시 수용할 수 없다.
소스로부터 발생한 종이 시준(collimate)될 수 없으므로 제트는 측면 방향으로 확산될 수 있다. 결과적으로 세정되도록 의도되는 표면에 인접한 구조는 플라즈마로부터 방출된 종에 노출되어서 이들을 부식시킬 수 있다. 실제로, 일부 응용에서, 웨이퍼 또는 마스크 상의 주요 피쳐는 플라즈마 노광을 견딜 수 없다.
또한, 종래의 플라즈마 종 세정 장치 설계는 잔여물의 물리적 제거를 위한 드라이아이스를 동시에 수용할 수 없고 플라즈마 동작을 촉진하기에 충분한 진공 압력 조건을 제공할 수 없다.
일 측면에서, 본 공개는 기판 건식 세정 장치를 기재한다. 기판 건식 세정 장치는, 그 안의 제 1 흐름 채널을 한정하는 제 1 도관 - 제 1 도관은 제 1 흐름 채널과 유체 연통하는 제 1 출구 개구를 더 한정함 - ; 용기에 배치된 제 1 전극; 제 1 전극에 면하는 제 2 전극 - 제 1 흐름 채널은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치됨 - ; 및 제 1 전극과 용기 사이의 갭을 충전하는 낮은 대기압 융점을 갖는 금속을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 공개는 기판 건식 세정 시스템을 기재한다. 기판 건식 세정 시스템은 기판 지지부; 및 반응성 종 생성기를 포함한다. 반응성 종 생성기는 제 1 도관의 아웃렛까지 연장하는 제 1 흐름 채널을 한정하는 제 1 도관 - 제 1 도관의 아웃렛은 기판 지지부에 면함 - ; 제 1 전극; 제 1 전극에 면하는 제 2 전극 - 제 1 흐름 채널은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치됨 - ; 제 1 전극과 제 1 흐름 채널 사이에 배치된 제 1 불활성 벽; 및 제 2 전극과 제 1 흐름 채널 사이에 배치된 제 2 불활성 벽을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 공개는 기판 세정 방법을 기재한다. 기판 세정 방법은 반응성 종 생성기의 흐름 경로에 제 1 유체를 전달하는 단계 - 제 1 유체는 적어도 하나의 반응 프리커서(precursor)를 포함함 - ; 한 쌍의 전극 양단에 교번하는 전위를 인가함으로써 반응성 종 생성기의 제 1 불활성 벽, 반응성 종 생성기의 흐름 경로 및 반응성 종 생성기의 제 2 불활성 벽을 통해 전계를 생성하는 단계 - 제 1 불활성 벽 및 제 2 불활성 벽이 반응성 종 생성기의 흐름 경로를 적어도 부분적으로 한정하고, 제 1 불활성 벽은 제 2 불활성 벽에 면함 - ; 전계에 반응하여 적어도 하나의 반응 프리커서를 적어도 하나의 반응성 종으로 해리하는 단계; 기판에 적어도 하나의 반응성 종을 충돌시키는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 반응성 종 생성기의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 측면에 따른, 단부 캡을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 반응성 종 생성기의 저면도(bottom view)이다.
도 3a는 본 발명의 일 측면에 따른, 단부 캡을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 반응성 종 생성기의 저면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 측면에 따른, 단부 캡을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 반응성 종 생성기의 저면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 측면에 따른, 단부 캡을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 반응성 종 생성기의 저면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 측면에 따른, 단부 캡을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 반응성 종 생성기의 저면도이다.
도 7a는 일정한 95와트 공칭 전력 입력에서의 수소 플라즈마의 기화 속도 대 수소(H2) 흐름 속도의 변형의 그래프를 나타낸다.
도 7b는 일정한 95와트 공칭 전력 입력에서의 수소 플라즈마의 기화 속도 대 헬륨(He) 흐름 속도의 변형의 그래프를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 측면에 따른 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 측면에 따른, 발산(diverging) 출구 노즐을 포함하는 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 측면에 따른, 복수의 출구 오리피스(orifice)를 갖는 출구 노즐을 포함하는 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 측면에 따른, 수렴(converging) 출구 노즐을 포함하는 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 측면에 따른, 감소된 영역의 출구 노즐을 포함하는 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 측면에 따른, 카필러리(capillary) 출구 튜브를 포함하는 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 16은 본 발명의 일 측면에 따른 수렴-발산 출구 노즐을 포함하는 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 다른 측면에 따른 기판 건식 세정 시스템의 개략도이다.
도 18a 및 도 18b는 수소 플라즈마 노출 전 후의 웨이퍼의 스캔을 도시하고 개별적으로 클러스터링된 전체 결함을 나타낸다.
도 19a 및 도 19b는 광학 마스크 블랭크로부터의 펠리클 접착제 잔여물의 CO2 세정 전후의 광학 프로필러미터 측정을 각각 나타낸다.
도 20a 및 도 20b는 SEBS 접착제 트랙 제거 전/후의 기판의 이미지를 각각 나타낸다.
도 21은 그래파이트(graphite)를 갖는 원자 수소의 반응 확률 대 표적 온도의 플롯(plot)이다.
도 22는 본 발명의 일 측면에 따라 상이한 플라즈마 전력에서의 플라즈마원으로부터 방출된 산소/헬륨 제트 온도 대 플라즈마 노광 시간의 플롯이다.
도 23은 본 발명의 일 측면에 따른 반응성 종 생성기의 개략도이다.
본 발명의 측면은 상기 방법의 제약 없이 다수의 상기 언급된 세정 및 표면 제조 문제를 해결한다. 개시된 건식 세정 방법은 통합된 세정 원(source)을 포함하고, 이것은 오염물질의 물리적 제거를 위한 액체 또는 기체 에어로졸로부터의 클라이오제닉 CO2 입자의 고속 화학 기화 제거 및/또는 생성을 위하여 일원자 산소, 일원자 수소, 플라즈마에서 생성된 기타 종 또는 그의 조합을 제공한다. 이러한 도구의 장점은 기판의 표적 지역화된 영역으로부터의 유기 및 무기 잔여물 모두를 제거하는 능력이다. 용액 기반 세정 방법과는 다르게, 본 발명의 측면은 잠재적으로 부식성인 에칭제 종을 전체 기판에 노출하지 않고 기판 표면의 선택 지역 영역으로부터 잔여물 및 오염물질을 세정하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 기타 측면은 반응성 세정 공정 동안 개선된 플라즈마 안정도 및 개선된 기판 온도 제어를 가능하게 한다.
개시된 반응성 종 소스는 대기압 환경에서 유리하게 이용될 수 있고, 그렇게 하여, 비용이 많이 드는 진공 시스템에 대한 필요를 제거하고, 펌핑 및 벤팅에 의해 생성될 수 있는 오염물질 가산물을 회피하여 도구 이용가능성을 증가시키고 반응물 노광에 대한 기판의 기타 영역의 불필요한 대상화 없이 지역화된 세정을 제공한다.
본 발명의 측면은, 광학 마스크로부터의 펠리클 접착제 잔여물, 입자 오염물질, 화학적 잔여물, 탄소 오염물질, 포토레지스트 잔여물, 습식 에칭 이후 폴리머 잔여물 등을 포함하는 모든 형태의 오염의 제거; EUV 마스크로부터의 탄소 오염뿐만 아니라 결함의 제거; MEMS 장치로부터의 포토레지스트, 희생 층, 측벽 폴리머, 결함 등의 제거; 3-D 적층 IC 통합 흐름으로부터의 포스트 다이싱 조각 제거; 화합물 반도체에 대한 잔여 금속 리프트 오프 및 포토레지스트 제거; 하드 디스크 드라이브 상의 MR 헤드로부터의 베일 및 오염물질 결함의 제거; 반도체를 위한 오염 및 후 CMP 잔여물 제거 및 LED, 플랫 패널 디스플레이, 태양 전지 등의 제거를 포함하되 이에 한정되지 않는 다수의 처리에 적용될 수 있다.
본 발명의 측면은 유기 및/또는 무기 오염물질을 갖는 기판을 세정하기 위한 시스템 및 방법을 유리하게 제공한다. 일 측면에서, 개시된 장치는 오염 완화를 위해 이용되는 반응성 가스 종의 생성을 위한 초세정, 비입자성, 플라즈마원을 포함한다. 초세정 플라즈마는 오염물질 잔여물을 기화하기 위하여, 일원자 수소, 일원자 산소 그의 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 반응성 종과 같은 종을 포함하는 반응 유체의 지역적으로 강한 제트로 가스 공급 스트림을 화학적으로 변환하거나 해리시킨다. 반응성 종의 생성은 표면과 접촉하여 발생하는 임의의 플라즈마를 예방하기 위하여 세정되는 기판으로부터의 상대적 거리에서 시작되므로 직접적인 플라즈마 접촉 및 높은 에너지 전극으로부터의 손상이 완화된다.
본 발명의 기타 측면에서, 초 세정 플라즈마 원은 기타 세정 장치, 기법 및 공정, 특히, 초세정 드라이아이스 운동량 전달 세정과 같은 물리적 제거 공정과 유리하게 결합될 수 있다. 양쪽 기술이 유기 및 무기 오염물질을 세정하기 위해 사용될 수 있는 반면에, 드라이아이스 세정은 우선적으로 무기 결함만을 제거하고 반응성 종은 우선적으로 유기 결함만 제거한다. 결합된 장치는 기판 표면 열화 또는 변경 없이 무기 및 유기 잔여물의 제거의 양성 건식 세정 방법을 제공한다. 개시된 장치 및 방법의 장점은 표적 기판에 대한 지역 공정의 움직임에 의해 전체 기판을 처리할 능력뿐만 아니라 유기 및 무기 오염물질의 지역적 제거를 생성하는 능력이다. 용액 기반 세정과 종래의 낮은 압력의 플라즈마 세정과 달리, 잔여물은 부식성 에칭제에 전체 활성 영역을 노출하지 않고도 지역적 또는 위치 특정 공정을 통해 제거될 수 있다.
개시된 통합 건식 세정 장치는 오염물질의 신속한 화학적 기화를 위하여 일원자 산소, 일원자 수소, 그의 조합과 같은 반응성 종 또는 기타 반응종을 단독으로 또는 오염 물질의 물리적 제거를 위한 사이오게닉 CO2 입자의 생성과 결합하여 제공한다. 개시된 기술의 장점은, 한정되고 표적화된 지역 영역에 기판 노광을 한정하는 동안 무기 및 유기 잔여물 모두를 제거하는 능력이다. 용액 기반 세정과는 다르게, 잔여물 및 기타 오염물질은 잠재적으로 부식성인 에칭제에 활성 영역을 갖는 전체 기판을 노광하지 않고도 지역적으로 제거될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 반응성 종 생성기(100)의 개략도이다. 반응성 종 생성기(100)는 제 1 도관(102), 제 1 전극(104) 및 제 2 전극(106)을 포함한다. 제 1 도관(102)은 제 1 도관(102)의 입구(110)와 출구(112) 사이에서 연장하는 제 1 흐름 채널(108)을 한정한다. 제 1 도관(102)은 예컨대 원통형 벽을 포함하는 축대칭 형상; 예컨대 서로 면하는 평면 벽을 포함하는 직선 형상; 그의 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 도관 형상을 가질 수 있다. 제 1 도관(102)의 원통형 벽은 원형 형상, 오각형 형상, 사각형 형상, 타원형 형상, 그 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 단면 형상을 갖는 제 1 도관(102)의 길이방향 축(114)에 법선 방향인 단면을 가질 수 있다.
제 1 전극(104)과 제 2 전극(106)은 충분한 라디오 주파수(RF) 전위가 2개의 전극(104, 106)의 양단에 공급될 때 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에서 제 1 흐름 채널(108)의 유체로부터 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 다르게 명시되지 않을 경우, 용어 "유체"는 가스 또는 액체를 모두 포함한다. 본 발명의 일 측면에 있어서, 제 1 전극(104) 및 제 2 전극(106)은 축대칭 배열을 갖고, 제 2 전극(106)은 제 1 전극(104) 주변에 배치된다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106)은 비축대칭 배열을 갖고, 제 2 전극(106)은 제 1 전극(104) 주변에 배치된다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106)은 각각 평면 형상을 각각 갖고 직선 배열로 서로 면한다.
제 2 전극(106)은 제 1 도관(102)의 외부 표면(116) 상에 배치되거나 제 1 도관(102)의 내부 표면(118) 상에 위치되는 전기적으로 전도성인 포일 또는 코팅이 될 수 있다. 제 1 전극(104)은 원형 단면, 오각형 단면, 타원형 단면 또는 당업자에게 알려진 기타 단면을 갖는 전기적으로 전도성인 로드 또는 실린더가 될 수 있다.
반응성 종 생성기(100)는 제 1 도관(102)내에 배치된 내부 부재(120)를 포함할 수 있고, 여기서, 내부 부재(120)는 제 1 흐름 채널(108)을 더 한정한다. 내부 부재(120)는 원형 단면, 오각형 단면, 타원형 단면 또는 당업자에게 알려진 기타 단면을 갖는 원통형 외부 표면(122)을 포함할 수 있다. 또한, 내부 부재(120)는 고체 단면이거나 빈 단면을 가질 수 있다. 본 발명의 일 측면에서, 내부 부재(120)는 일반화된 원통형 벽(126)의 내부 표면(130)에 의해 한정되는 중공 단면을 갖는다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 내부 부재(120)의 일반화된 원통형 벽(126)은 원형 원통형 벽이다.
제 1 전극(104)은 내부 부재(120) 내에 배치될 수 있으며, 내부 부재(120)에 접촉할 수 있거나 접촉할 수 없다. 대안적으로, 제 1 전극(104)은 내부 부재(120)의 내부 표면(130) 또는 외부 표면(132) 상에 배치된 전기 전도성 포일 또는 코팅이 될 수 있다. 제 2 전극의 역할을 하는 내부 부재(120) 상의 코팅은 니켈, 은 또는 당업자에게 알려진 유사한 전기적 특성을 갖는 기타 물질을 포함할 수 있다.
내부 부재(120)의 길이방향 축(124)은 제 1 도관(102)의 길이방향 축(114)과 동축이거나 동축이 아닐 수 있다. 또한, 제 1 전극(104)의 길이방향 축(128)은 제 1 도관(102)의 길이방향 축(114)와 동축이거나 동축이 아닐 수 있다.
반응성 종 생성기(100)내에서 플라즈마를 생성하기 위한 다수의 방법이 존재한다. 본 발명의 일 측면에 있어서, 제 1 전극(104)은 그라운드(136)와의 전기적 소통으로 전기 전도성 어노드가 될 수 있고 제 2 전극(106)은 RF 전원(138)에 결합된 캐소드가 될 수 있다. 반응 가스 및 선택적으로 운반하는 가스일 경우, 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 그리고 RF 전위 사이의 흐름은 전원(138)을 통해 제 2 전극(106)에 인가되고, 플라즈마 종은 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이의 프랄즈마 존(134)에서 생성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 전원(138)은 약 10MHz 내지 약 100MHz의 범위의 라디오 주파수(Rf)를 제공하는 용량성 결합원 또는 약 2GHz 내지 약 4GHz의 범위의 마이크로웨이브 주파수를 제공하는 용량성 결합원이다. 다른 구성을 갖는 본 발명의 다른 측면에 있어서. 전원은 13.6HMz의 주파수에서 교번하는 전위를 제공한다. 또 다른 구성을 갖는 본 발명의 다른 측면에 있어서, 전원은 2.4GHz의 주파수에서 교번하는 전위를 제공한다. 전원(138)으로부터의 전력 입력은 기판에서 요구되는 이온화의 정도 또는 이온 온도에 따라 약 20와트 내지 약 200와트가 될 수 있다.
반응성 종 생성기(100)는 플라즈마 종을 갖는 화학적으로 활성이 아닌, 높은 온도 저항성을 갖지 않으며 고순도를 갖지 않는 물질을 유리하게 통합할 수 있다. 일반적으로, 내부 부재(120)의 제 1 도관(102)과 외부 표면(132)의 내부 표면(118)과 같이 플라즈마와 접촉하는 반응성 종 생성기(100)의 부분의 물질 선택은 본 발명의 측면에 따른 초세정 플라즈마원을 성취하도록 선택된다. 예컨대, 산소 플라즈마원의 경우, 플라즈마와 상호작용하는 장치 물질은 산소 플라즈마 종에 대해 반응성이 아니거나 불활성이어야 하고 석영 또는 사파이어 또는 당업자에게 알려진 유사한 산소 반응 특성을 갖는 기타 물질과 같은 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 제 1 흐름 채널(108)의 일부는 플라즈마 구역(134)을 한정할 수 있고, 여기서 제 1 도관(102)은 외부 석영 튜브를 포함하고 내부 부재(120)는 내부 석영 튜브를 포함한다. 본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 제 2 전극의 다운스트림 에지는 축방향 거리(135)에 의해 제 1 도관(102)의 출구(112)로부터 분리되고, 그렇게 함으로써 반응종이 반응종 생성기(100)를 나가기 전에 대전된 반응성 종의 중화를 촉진한다.
내부 부재(120)의 제 1 전극(104)과 내부 표면(130) 사이의 방사상 에어 갭(140)을 최소화하는 것은 갭(140) 구역 내의 전계의 브레이크다운(breakdown)을 방지하는 것을 도울 수 있다. 실제로, 내부 부재(120)의 제 1 전극(104)과 내부 표면(130) 사이의 에어 갭(140)은 갭의 양단에 아킹을 유발할 수 있기 때문에, 플라즈마의 초기 점화에 의한 어려움뿐만 아니라 동작중의 플라즈마의 불안정성을 유발할 수 있다. 또한, 원하는 내부 플라즈마 구역(134) 밖의 제 1 전극(104) 또는 제 2 전극(106)에 인접한 플라즈마의 생성은 전극의 표면을 부식시킴으로써 기판을 오염시킬 수 있는 전극으로부터의 입자 및 물질을 생성한다.
그러나, 제 1 전극(104)의 물질은 내부 부재(120)의 물질보다 불균형적으로 더 높은 열적 팽창 계수를 가질 수 있고, 그렇게 함으로써 그 사이의 방사상 에어 갭(140)이 매우 작고 제 1 전극(104)이 가열 직후 내부 부재(120)에 대한 충분한 방사상 힘을 행사할 경우 내부 부재(120)에 대한 기계적인 손상의 위험을 야기한다. 실제로, 높은 플라즈마 동작 온도는 800℉(700K)에 근접할 수 있고 갭(140)이 너무 작을 경우 제 1 전극(104)과 내부 부재(120) 사이의 상이한 열적 팽창을 생성할 수 있다.
플라즈마 생성 성능과 상이한 열적 팽창 사이의 경쟁 효과를 해결하기 위하여, 제 1 전극(104)은 비전도성 고순도 플라즈마 호환가능한 불활성 코팅으로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 제 1 전극(104)은 예컨대, 저융점 금속(142) 또는 금속 공융혼합물으로 그 사이에서 충전된 갭을 갖는 석영 슬리브와 같은 전기적 절연 부재(120)내에 배치될 수 있다. 상기 논의된 또 다른 옵션은 니켈이나 은과 같은 전도성 필름에 의한 내부 부재(120)를 코팅함으로써 제 1 전극(104)을 형성하여, 갭(140)을 제거하고 제 1 전극(104)이 상이한 열적 팽창을 통해 내부 부재(120)에 대한 손상 방사상 힘을 행사할 수 있는 위험을 줄인다.
더 큰 갭 내에 배치된 저융점 금속(142)은 제 1 전극(104)과 내부 부재(120) 사이의 아킹을 동시에 방지하는 동안 내부 부재(120)에 대한 손상 응력을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 측면에서, 저융점 금속(142)은 실온과 실내 압력에서 고체상태를 취할 수 있다. 그러나, 금속 필러(142)의 온도가 플라즈마 동작 동안 증가하므로, 고체는 그 사이의 고체 컴플라이언스를 제공함으로써 제 1 전극(104)과 내부 부재(120) 사이에서 액체로 용융되고 응력을 방출할 수 있다.
제 1 전극(104)과 내부 부재(120) 사이의 필러로 사용될 수 있는 저융점 금속 합금의 일부 예시는 인듐, 납, 비스무트 또는 그의 조합을 포함한다. 본 발명의 일 측면에서, 저융점 금속(142)은 약 44.5 중량% 납 및 약 55.5 중량% 비스무트를 포함하고 약 255℉(397K)의 융점을 갖는 납-비스무트 공융 혼합물(LBE)이다. 800℉(700K)의 온도에서의 LBE의 포화 수증기압은 약 7Pa 내지 10Pa 미만이다. 매우 낮은 수증기압을 갖는 저융점 금속을 사용하는 것은 세정될 표면에 대한 금속 오염물질을 회피하는 동안 열 기계적 응력 보상을 허용한다.
도 23에 도시된 바와 같이, 통(basin) 또는 용기(141)는 제 1 도관(102)을 둘러싸고 그 안에서 저융점 금속(142)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 제 2 전극(106)은 통 또는 용기(141)내에 배치되고, 저융점 금속(142)은 제 2 전극(106)과 통 또는 용기(141) 사이의 갭을 충전할 수 있다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 통 또는 용기(141)에 배치된 저융점 금속(142)은 RF 전원(138)과 전기 통신할 수 있고 제 2 전극(106)으로서 자체적으로 기능할 수 있다.
도 1에 도시된 제 2 전극(106) 또는 캐소드를 위해 사용될 적절한 물질의 선택이 또한 중요하게 고려된다. 제 2 전극(106)의 물질은 예컨대 구리, 알루미늄 및 텅스텐과 같이 높은 전기 전도성과 낮은 전기 저항성을 바람직하게 가질 것이다. 그러나, 제 1 도관(102) 및 그러므로 제 2 전극(106)의 높은 온도에 대한 전위는 본 발명의 일부 측면에 따라 바람직한 대안적인 물질을 만들 수 있다. 제 2 전극(106)의 온도는 932℉(500℃)까지 도달할 수 있고, 산화가 제 2 전극(106)의 수명을 단축시킬 수 있고 및/또는 세정될 기판을 오염시킬 수 있는 바람직하지 않은 오염물질을 생성할 수 있으므로 제 2 전극(106) 물질의 산화는 고려되어야 한다. 그러므로, 고온 저항성을 갖는 대안적인 전극 물질은 그 우수한 전기 전도성 및 플라즈마 온도에서의 내산화성으로 인해 예컨대 백금 또는 백금-로듐 포일이 바람직할 수 있다.
반응성 종 생성기(100)로부터의 유체 스트림을 사용하여 유기 오염물질을 기화하는 것의 속도는 유체의 세기 성질; 온도 또는 점도; 반응성 종 생성기를 떠나는 유체 흐름의 속도 프로파일; 그의 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 유체 또는 흐름 특성을 포함하되 이에 한정되지 않는 유체의 구성 요소들에 의존할 수 있다. 제 1 도관(102)의 입구(110)에 들어가는 가스 또는 유체의 유체 흐름은 내부 부재(120)와 제 1 도관(102) 사이의 환형 흐름 영역에 상응하는 환형 링에 집중되는 방사방향 속도 프로파일을 갖는 반응성 종 생성기(100)를 벗어날 수 있고, 이것은 일부 세정 응용에 유리할 수 있다.
대안적으로, 출구 노즐은 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 유체 흐름의 속도 프로파일을 변경하기 위하여 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)에 추가될 수 있다. 도 2 내지 도 6은 반응성 종 생성기(100)에서 벗어나는 유체 흐름이 속도 프로파일을 변형하기 위하여 반응성 종 생성기(100)에 적용될 수 있고 그렇게 함으로써 반응성 종을 함유하는 흐름 제트와 오염물질 사이의 반응 속도를 가속하여 오염물질의 기화를 가속시킬 수 있는 출구 노즐을 갖는 단부 캡의 비한정 예시를 설명한다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2a는 본 발명의 일 측면에 따라 단부 캡(144)을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이고 도 2b는 도 2a의 반응성 종 생성기의 저면도인 것이 이해될 것이다. 단부 캡(144)의 내부 표면(146)은 그를 통하는 흐름 통로(148)를 한정한다. 흐름 통로(148)는 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)와 유체 연통한다.
단부 캡(144)은 길이(152)와 내부 치수(154)를 갖는 연장 튜브(150)를 포함한다. 단부 캡(144)은 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 유체를 수용하고 입구 속도 프로파일을 더욱 시준된 제트로 변형할 수 있다. 단부 캡(144)에 의해 형성된 시준된 유체 제트는 제 1 도관(102)의 내부 치수(156)보다 작은 기판의 지역화된 구역에 대한 세정 동작을 위한 장점을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 길이(152)는 내부 치수(154)보다 크다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 내부 치수(154)는 내부 직경이다. 본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 내부 치수(154)는 제 1 도관(102)의 내부 치수(156)보다 작다. 또한, 내부 치수(154)는 반응성 종 생성기(100)의 내부 부재(120)의 외부 치수(158)보다 작거나 더 클 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 3a는 본 발명의 일 측면에 따라 단부 캡(160)을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이고 도 3b는 도 3a의 반응성 종 생성기의 저면도인 것이 이해될 것이다. 단부 캡(160)의 내부 표면(162)은 그를 통하는 흐름 통로(164)를 한정한다. 흐름 통로(164)는 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)와 유체 연통한다.
단부 캡(160)은 "샤워헤드" 설계로도 지칭될 수 있는 단부 캡(160)을 통해 연장하는 복수의 출구 오리피스(166)를 더 한정한다. 단부 캡(144)은 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 유체를 수용하고 복수의 출구 오리피스(166)로부터 나오는 복수의 더 작은 유체 제트로 입구 방사상 속도 프로파일을 변경할 수 있다. 단부 캡(160)에 의해 형성된 복수의 더 작은 유체 제트는 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 흐름의 균일도를 유리하게 개선시킬 수 있다. 복수의 출구 오리피스(166)는 방사상 어레이, 원주방향 어레이, 직선형 어레이, 그의 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 배열로 분배될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a는 본 발명의 일 측면에 따라 단부 캡(170)을 갖는 반응성 종 생성기의 부분 단면도이고 도 4b는 도 4a의 반응성 종 생성기의 저면도인 것이 이해될 것이다. 단부 캡(170)의 내부 표면(172)은 그를 통하는 흐름 통로(174)를 한정한다. 흐름 통로(174)는 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)와 유체 연통한다.
내부 표면(172)은 단부 캡(170)을 통하는 출구 오리피스(176)를 더 한정한다. 단부 캡(170)은 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 유체를 수용하고 더욱 시준된 유체 제트로 입구 속도 프로파일을 변경할 수 있다. 단부 캡(170)에 의해 형성된 유체 제트는 제 1 도관(102)의 내부 치수(156)보다 더 작은 기판의 지역화된 구역에 대한 세정 동작을 위한 장점을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 출구 오리피스(176)의 축방향 길이(178)는 출구 오리피스(176)의 가로방향 치수(180)보다 작다. 본 발명의 다른 측면에 있어서, 길이방향 치수(180)는 내부 직경이다. 본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 길이방향 치수(180)는 제 1 도관(102)의 내부 치수(156)보다 작다. 또한, 내부 치수(180)는 반응성 종 생성기(100)의 내부 부재(120)의 외부 치수(158)보다 작거나 더 클 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 5a는 본 발명의 일 측면에 따라 단부 캡(190)을 갖는 반응성 종 생성기(100)의 부분 단면도이고 도 5b는 도 5a의 반응성 종 생성기의 저면도인 것이 이해될 것이다. 단부 캡(190)의 내부 표면(192)은 그를 통하는 흐름 통로(194)를 한정한다. 흐름 통로(194)는 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)와 유체 연통한다.
내부 표면(192)은 단부 캡(190)을 통하는 출구 오리피스(196)를 더 한정한다. 출구 오리피스(196)의 흐름 영역은 단부 캡(190)을 벗어나는 흐름(198)의 방향을 따라 발산하거나 증가한다. 단부 캡(190)은 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 유체를 수용하고 발산하거나 확산하는 유체 제트로 입구 속도 프로파일을 변경할 수 있다. 단부 캡(190)에 의해 형성된 유체 제트는 제 1 도관(102)의 내부 치수(156)보다 더 작은 기판의 지역화된 구역에 대한 세정 동작을 위한 장점을 제공할 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도 6a는 본 발명의 일 측면에 따라 단부 캡(200)을 갖는 반응성 종 생성기(100)의 부분 단면도이고 도 6b는 도 6a의 반응성 종 생성기(100)의 저면도인 것이 이해될 것이다. 단부 캡(200)의 내부 표면(202)은 그를 통하는 흐름 통로(204)를 한정한다. 흐름 통로(204)는 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)와 유체 연통한다.
내부 표면(202)은 단부 캡(200)을 통하는 출구 오리피스(206)를 더 한정한다. 출구 오리피스(206)의 흐름 영역은 단부 캡(200)을 벗어나는 흐름(208)의 방향을 따라 수렴하거나 감소한다. 단부 캡(200)은 반응성 종 생성기(100)를 벗어나는 유체를 수용하고 수렴하거나 가속하는 유체 제트로 입구 속도 프로파일을 변경할 수 있다. 단부 캡(200)에 의해 형성된 유체 제트는 제 1 도관(102)의 내부 치수(156)보다 더 작은 기판의 지역화된 구역에 대한 세정 동작을 위한 장점을 제공할 수 있다.
임의의 단부 캡(144, 160, 170, 190, 200)은 예컨대 석영 또는 사파이어같이 불활성이거나 일원자 산소 또는 일원자 수소와 적절하게 반응하지 않는 물질로 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 단부 캡은 제 1 도관(102)으로부터 떨어져 있거나 제 1 도관(102)과 통합될 수 있다. 더욱이, 도 2 내지 도 6에 도시되고 상기 기재된 출구 노즐의 기하학적 형상들 중 하나 이상은 단일 단부 캡에서 유리하게 결합될 수 있음이 이해될 것이다.
반응성 종 생성기(100)는 가스를 제 1 흐름 경로(108)에 공급하기 위하여 레귤레이터를 통해 고압 가스원에 그리고 선택적으로 압축된 헬륨 또는 아르곤 원에 결합할 수 있다. 가스 공급은 하나 이상의 반응 가스 및 하나 이상의 공급 가스를 포함할 수 있다. 또한, 가스 공급은 별도의 가스원을 결합하기 위한 매니폴드를 포함할 수 있고 또한 선혼합된 가스를 활용할 수 있다.
반응성 종 생성기(100)는 유체 제트의 반응성 가스 종의 농도를 제어하기 위하여 반응 가스와 결합하여 전달 가스를 사용할 수 있다. 플라즈마의 점화 및 안정성의 편이는 예컨대 전극의 형태뿐만 아니라 반응성 종 및 캐리어 가스의 부분 압력과 어노드와 캐소드 사이의 거리에 의존할 수 있다. 게다가, 흐름 속도는 플라즈마내의 이온 온도를 제어할 수 있고, 이것은 대전된 반응성 종의 중화와 플라즈마의 더 적은 반응성 종 다운스트림으로 반응성 종으로의 재결합의 속도에 궁극적으로 영향을 줄 수 있다.
반응성 종 생성기(100)는 가스 흐름 컨트롤러 및 플라즈마 구역으로의 도입 전에 가스를 혼합하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이것은 반응성 종 농도 및가스 혼합물의 흐름 속도의 정확한 제어를 가능하게 한다. 반응 가스의 농도를 제어함으로써, 대부분의 분자 종은 여기된 상태로 해리되거나 발달되어서 더욱 반응성이 된다. 예컨대, 2분자 산소는 1분자 산소로 해리될 수 있다. 마찬가지로, 2분자 수소는 1분자 수소로 해리될 수 있다. 게다가, 흐름 속도 제어는 생성된 반응성 종의 온도 제어뿐만 아니라 전달 가스(예컨대, 헬륨, 아르곤 등)의 경제적인 사용을 촉진할 수 있다. 반응성 종의 온도 제어는 표적 기판 물질에 따라 결정적일 수 있다. 플라즈마 구역(134)으로 낮은 흐름 속도를 전달하는 것은 플라즈마 구역과 기판 사이의 더 긴 시간의 비행을 제공함으로써 기판의 물리적인 손상을 방지하는 것을 돕고, 기판에 대한 대전된 종의 속도를 감소시키는데 더하여 대전된 반응성 종의 중화를 촉진할 수 있다. 플라즈마 구역으로 낮은 흐름 유체 속도를 활용함으로써, 불필요한 표면 에칭과 충전이 완화될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 도 7a는 일정한 95와트 공칭 전력 입력에서의 플라즈마에서 생성된 일원자 수소에 의한 실리콘 상의 시아노아크릴레이트 접착 필름(3 내지 4미크론 두께)의 기화 속도 대 입력 2분자 수소 흐름 속도의 변형의 그래프를 나타내고; 도 7b는 일정한 95와트 공칭 전력 입력에서의 플라즈마에서 생성된 일원자 수소에 의한 실리콘 상의 시아노아크릴레이트 접착 필름(3 내지 4 미크론 두께)의 기화 속도 대 헬륨 캐리어 가스 흐름 속도의 변형의 그래프를 나타낸다.
RF 플라즈마 전력은 입력 전원의 약 95W로 상기 기재된 범위 내에서 설정된다. 이러한 전력 레벨에서 그리고 임피던스 정합의 최적화에 의해, 약 89W의 전력은 플라즈마 생성에 직접적으로 결합된다. 약 7.5 기본 리터/분(slm)의 일관적인 헬륨 흐름 속도에 있어서, 필름의 기화 속도는 최대 1slm까지 거의 선형으로 입력 수소 흐름 속도만큼 증가한다(도 7a 참조). 수소 상수의 흐름 속도를 유지함으로써(예컨대, 1.0slm과 동일함), 약 100nm/s의 최대 필름 기화 속도는 전달 가스 또는 가스들, 이러한 예시에서는 헬륨의 변형에 의해 성취된다(도 7b 참조).
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 기타 측면은 기판으로부터 유기 오염물질과 무기 오염물질 모두 제거하는 것을 돕기 위하여 드라이아이스 생성기와 결합된 반응성 종 생성기를 포함한다.
도 8은 본 발명의 일 측면에 있어서 기판 건식 세정 시스템(220)의 개략도이다. 기판 건식 세정 시스템(220)은 반응종 생성기(100)와 드라이아이스 생성기(222)를 포함한다. 드라이아이스 생성기(222)는 그를 통해 제 2 흐름 채널(228)을 한정하는 내부 표면(226)을 갖는 제 2 도관(224)을 포함한다. 제 2 흐름 채널(228)은 드라이아이스 생성기(222)의 입구(230)로부터 드라이아이스 생성기(222)의 출구 개구 또는 출구(232)로 연장한다. 드라이아이스 생성기의 출구(232)와 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)는 기판(236)을 지지하는 기판 지지부(234)를 각각 포함한다.
드라이아이스 생성기(222)의 내부 표면(226)은 제 2 흐름 채널(228)의 제 1 흐름 영역(240)으로부터 제 2 흐름 채널(228)의 제 2 흐름 영역(242)로의 협착부(constriction; 238)를 한정하므로, 제 2 흐름 영역은 제 1 흐름 영역(240)보다 작다. 제 2 흐름 채널(228)은 가압된 이산화탄소 원(244)으로부터 액체 또는 기체 이산화탄소를 모두 수용할 수 있다. 가압된 이산화탄소원(244)으로부터의 이산화탄소의 흐름이 협착부(238)의 다운스트림으로 확장하면서, 이산화탄소 흐름의 적어도 일부는 고체 이산화탄소 입자(246)로 고체화할 수 있다.
반응성 종 생성기(100)의 입구(110)는 가압된 유체 공급(248)으로부터의 공급 유체를 수용할 수 있다. 가압된 유체 공급(248)은 예컨대, 이원자 수소, 이원자 산소, 그의 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 캐미컬 종과 같은 캐미컬 종을 제공하여 플라즈마에 반응성 종을 생성하는 반응 공급(250)을 포함할 수 있다. 또한, 가압된 유체 공급(248)은 예컨대, 아르곤, 그의 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 불활성 유체와 같은 불활성 유체를 제공하는 불활성 캐리어 공급(252)을 포함한다. 가압된 유체 공급(248)은 압력 용기, 튜빙, 펌프, 밸브, 장비 그 조합 또는 당업자에게 알려진 기타 유체 공급 구성요소를 포함할 수 있다.
반응성 종 생성기(100)의 길이방향 축(254)은 제 1 각도(256) 만큼 기판 지지부(234)의 표면(235)에 대해 경사질 수 있다. 드라이아이스 생성기(222)의 길이방향 축(258)은 제 2 각도(260) 만큼 기판 지지부의 표면(235)에 대해 경사질 수 있다. 본 발명의 일 측면에 있어서, 제 1 각도(256)는 기판 지지부(234)의 표면(235)에 법선 방향인 평면(262)에 있어서 제 2 각도(260)의 대각이다.
기판 건식 세정 시스템은 가압된 이산화탄소원(244)에 동작가능하게 결합될 수 있는 컨트롤러(270), 가압된 유체 공급(248), 전원(138) 및 그의 조합을 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(270)는 가압된 이산화탄소원(244)으로부터 드라이아이스 생성기의 제 2 흐름 채널(228)에 이산화탄소를 선택적으로 허용하고 가압된 유체 공급(248)으로부터 제 1 흐름 채널(108)에 가스를 선택적으로 허용하거나 이 조합을 허용하도록 구성될 수 있다. 또한, 컨트롤러(270)는 전원(138)을 통해 제 1 전극(104)과 제 2 전극(106) 사이에서 전계에 선택적으로 동력을 공급하도록 구성될 수 있다.
본 공개의 일 측면에서, 컨트롤러(270)는 가압된 이산화탄소원(244)로부터 이산화탄소의 흐름을 펄싱하고 가압된 유체 공급(248)으로부터 유체의 흐름을 펄싱하고 그 조합을 펄싱하도록 더 구성된다. 본 공개의 또 다른 측면에 있어서, 컨트롤러는 가압된 유체 공급(248)으로부터의 흐름의 펄스에 의해 가압된 이산화탄소원(244)으로부터의 흐름의 펄스를 정시에 중첩한다. 본 공개의 또 다른 측면에서, 컨트롤러는 가압된 유체 공급(248)으로부터의 흐름의 펄스로부터 가압된 이산화탄소원(244)의 흐름의 펄스를 정시에 분리한다.
따라서, 반응성 종 및 드라이아이스 입자 모두 기판(236)의 지역화된 세정을 제공할 수 있다. 드라이아이스 및 반응성 종을 함유하는 제트 양쪽은 유기 오염물질과 무기 오염물질 모두의 제거를 촉진하기 위하여 기판 상의 동일한 위치에서 동시에 조준될 수 있거나, 어셈블리가 기판을 스캐닝할 때 순차적으로 동작하도록 배열된다. 상기 배열은 이산화탄소의 승화에 의해 세정되는 기판 상의 지역 위치의 온도를 제어할 수 있고, 그렇게 함으로써, 후자가 오염물질, 에컨대 유기 오염물질의 더 신속한 기화 또는 휘발을 위해 사용될 수 있는 동안 더 높은 온도 활성 종으로부터의 증발 또는 산화를 회피할 수 있다.
반응성 종 생성기의 플라즈마 구역(134)을 벗어나는 해리된 종은 대전된 종을 포함할 것이고, 대전된 종은 플라즈마 구역(134)으로부터 기판(236)으로의 비행의 시간 동안의 기타 원자 또는 분자와의 충돌의 키네틱 비율에 따라 중화될 것이 이해될 것이다. 또한, 해리된 반응성 종은 플라즈마 구역(134)으로부터 기판(236)으로의 비행의 시간 동안의 기타 원자 또는 분자와의 충돌의 키네틱 속도에 따라 덜 반응성인 종을 형성하도록 기타 종과 재결합할 수 있음이 이해될 것이다.
본 공개의 측면에 있어서, 기판(236) 상에 입사하는 대전된 반응성 종의 양과 기판(236) 상에 입사하는 재결합된 반응성 종의 양은 오염 물질(272)의 바람직한 기화 속도를 성취하기 위하여 플라즈마 구역(134)으로부터 기판(236)으로의 비행 시간을 조절함으로써 최소화되거나 동시에 최적화된다. 플라즈마(134)로부터 기판(236)으로의 비행 시간은 제 1 흐름 채널(108)을 통해 총 질량 흐름 속도를 조절하거나 그 조합을 조절함으로써 플라즈마 구역(134)의 출구로부터 기판(236)으로의 거리(274)를 조절함으로써 컨트롤러(270)에 의해 제어될 수 있음이 이해될 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 기판 건식 세정 시스템(220)의 개략도이다. 도 9에서, 드라이아이스 생성기(222)의 길이방향 축(258)과 기판(236) 또는 기판 지지부(236)의 기판(235)의 표면 사이의 제 2 각도(260)는 대략 90도이다. 드라이아이스 생성기(222)와 기판(236) 사이의 이러한 직접적인 각도는 기판(236)에 의해 한정된 트랜치 또는 피트(276) 피쳐로부터 오염물질(272)의 제거를 유리하게 촉진할 수 있다.
또한, 반응성 종 생성기(100)는 이산화탄소 입자 스트림에 의해 제거된 후에 트랜치(276)로부터 벗어나게 오염물질(272)을 이동시키도록 기판의 표면에 평행한 구성요소를 갖는 각도로 반응성 유체 제트 또는 불활성 유체 제트를 제공할 수 있다. 게다가, 드라이아이스 생성기(222)의 출구(232)로부터 나오는 유체(278)의 제트는 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)로부터 나오는 유체(280)의 제트에 의해 비말동반될 수 있다(entrained).
그러므로, 반응성 종 생성기(100) 및 드라이아이스 생성기(222)의 위치는 오프셋될 수 있고 불활성 캐리어 공급으로부터 이용가능한 불활성 가스는 기판(236)의 표면, 기판(236) 상의 오염물질(272) 또는 그 조합에 대한 저항력(drag force)을 제공하도록 적용될 수 있다. 이러한 배열은, 이산화탄소가, 그림자 효과를 회피하기 위하여 트랜치 및 피트의 하부로부터 오염 물질을 제거하기 위하여 기판 표면에 실질적으로 수직으로 보내지는 것이 유리할 수 있는 경우에, 유리하다. 트랜치/피트(276)로부터 제거되는 오염물질 입자(272)는 측면으로부터의 반응성 종 생성기 가스 흐름(280)에 의해 오염물질 입자(272) 상에서 전달된 저항력에 의해 기판(236)으로부터 벗어나게 전달될 수 있다.
도 10은 본 공개의 또 다른 측면에 따른 기판 건식 세정 장치(300)의 개략도이고, 여기서, 드라이아이스 생성기(222)는 반응성 종 생성기(100)를 갖는 어셈블리 내에 통합된다.
제 1 도관(102)은 그 안에 제 1 흐름 채널(108)을 한정한다. 제 1 흐름 채널(108)은 반응제 공급부(250), 불활성 캐리어 공급부(252) 또는 그 조합과 유체 연통할 수 있고 제 1 흐름 채널은 출구(112)와 유체 연통한다. 제 2 도관(224)은 그 안에 제 2 흐름 채널(228)을 한정한다. 제 2 흐름 채널(228)은 가압된 이산화탄소원(244) 또는 출구 오리피스(232)와 유체 연통할 수 있다. 본 발명에 있어서, 출구 오리피스(232)의 흐름 영역은 이산화탄소 흐름의 압력 강하(drop) 또는 팽창에 영향을 주는 수축 흐름 영역을 한정한다.
제 2 도관(224)은 제 1 전극(104)의 역할을 하는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에서, 제 2 도관(224)은 전기 전도성 물질로부터 만들어진다. 본 발명의 다른 측면에서, 제 2 도관(224)은 전기 전도성 물질의 코팅을 포함한다. 제 1 전극(104)은 내부 부재(120)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 상기 논의된 바와 같이 저융점 금속(142)은 제 1 전극(104)과 내부 부재(120) 사이의 갭을 충전할 수 있다. 제 1 전극(104)과 내부 부재(120) 사이의 갭은 저융점 금속(142)을 포함하기 위한 용기를 한정할 수 있다. 내부 부재(120)는 예컨대 석영 또는 사파이어와 같은 높은 내산화성 및 높은 내열성을 갖는 물질로부터 유리하게 만들어질 수 있다. 내부 부재(120), 제 1 전극(104) 또는 그 조합은 제 2 흐름 채널(228)로부터 제 1 흐름 채널(108)을 분리하는 벽(302)을 한정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 제 2 흐름 채널(228)은 제 1 흐름 채널(108) 내에 배치된다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 제 1 흐름 채널(108)은 환형 단면을 갖는다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 제 1 흐름 채널(108)은 도 10에 도시된 바와 같이 페이지 내로 또는 페이지 밖으로 직선으로 돌출하는 평면 또는 직선 단면을 갖는다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 기판 건식 세정 장치(300)는 축대칭 장치를 가질 수 있고, 여기서, 제 1 도관의 길이방향 축(304)은 제 2 도관의 길이방향 축(306)과 실질적으로 공선형(colinear)이다.
도 10에 도시된 결합된 이산화탄소 및 반응성 종의 컴팩트한 설계에 있어서, 제 1 전극(104)은 출구 오리피스(232)의 양단에 유체 팽창 또는 압력 강하의 결과로서 이산화탄소 고체 입자를 생성하는 카필러리 튜브가 될 수 있다. 이러한 고속 입자는 기판으로부터 유기 및 무기 오염물질을 물리적으로 제거하기 위해 충분히 높은 운동량을 가질 수 있다. 이산화탄소가 서브소닉 또는 수퍼소닉 오리피스를 통한 팽창의 결과로 좁게 시준되므로, 반응성 종 생성기(100)의 출구(112)를 벗어나는 반응성 종은 예컨대 베르누이 효과(Bernoulli Effect)에 의해 이산화탄소 제트로 비말동반되어서, 또한 반응성 종을 포함하는 제트를 시준한다. 게다가, 반응성 종은 표적 기판을 향하는 흐름 경로에서의 드라이아이스의 부분 승화(sublimation)에 의해 냉각될 수 있다. 냉각된 반응성 종 가스는 표적 기판의 원치않는 가열을 방지하는 것을 도울 수 있다. 일부 기판상 열적 손상 또는 기타 물리적인 손상을 한정하는 것만이 바람직할 수 있고 기타 기판에 대한 필수 요건이 될 수 있다.
도 11 내지 도 16을 참조하면, 도 11은 본 발명의 일 측면에 따른, 발산 출구 노즐(310)을 포함하는 기판 건식 세정 시스템(300)의 개략도이고; 도 12는 본 발명의 일 측면에 따른, 복수의 출구 오리피스(312)를 갖는 출구 노즐을 포함하는 기판 건식 세정 시스템(300)의 개략도이고; 도 13은 본 발명의 일 측면에 따른, 수렴 출구 노즐(314)을 포함하는 기판 건식 세정 시스템(300)의 개략도이고; 도 14는 본 발명의 일 측면에 따른, 감소된 영역의 출구 노즐(316)을 포함하는 기판 건식 세정 시스템(300)의 개략도이고; 도 15는 본 발명의 일 측면에 따른, 카필러리 출구 튜브(318)를 포함하는 기판 건식 세정 시스템(300)의 개략도이며; 도 16은 본 발명의 일 측면에 따른 수렴-발산 출구 노즐(320)을 포함하는 기판 건식 세정 시스템(300)의 개략도인 것이 이해될 것이다.
도 11 내지 도 16은 예컨대 도 10에서 도시된 컴팩트한 장치의 부분으로서 드라이아이스를 포함하는 유체 제트 또는 클러스터를 테일러링하는데 사용될 수 있는 상이한 단부 캡 또는 출구 노즐 설계를 도시한다. 그러나, 도 11 내지 도 16에 도시된 출구 노즐은 임의의 드라이아이스 생성기 출구에 적용될 수 있음이 이해될 것이다.
오리피스 설계를 확장하는 것은 이산화탄소의 수퍼소닉 제트를 유리하게 제공할 수 있고, 직선 홀 설계는 서브소닉 제트를 야기할 수 있고 제조하기에 더욱 단순할 수 있다. 복수의 홀 노즐은 높은 플럭스를 요구하는 경우를 위해 사용될 수 있고, 카필러리 튜브 단부는 장치의 길이방향 축과 기판(236)의 표면 사이의 광범위한 각도에서 소스에 가깝게 기판(236)을 운반하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 일부 응용에 있어서, 반응성 종을 함유하는 포커싱된 제트가 바람직할 수 있고, 기타 응용은 확산하거나 발산하는 제트로부터 이득을 취할 수 있다. 기타 경우에, 수렴/발산 노즐은 수퍼소닉 제트를 생성하도록 사용될 수 있다.
드라이아이스 생성기(222)는 눈보다 더 작은 치수와 더 높은 속도를 갖는 이산화탄소 클러스터를 포함하는 제트를 유리하게 생성하기 위하여 사용될 수 있고, 여기서 더 높은 운동량 입자가 요구된다. CO2 클러스터 세정을 위한 응용은 (상기 기재된 바와 같이) 높은 패킹 밀도 및/또는 손상에 더욱 예민한 큰 종횡비 특성으로부터의 결함의 제거를 포함한다.
도 17은 본 발명의 다른 측면에 따른 기판 건식 세정 장치(300)의 개략도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제 1 흐름 채널(108)은 질소, 헬륨 그 조합 또는 제 1 흐름 채널의 업스트림에서 또는 제 1 흐름 채널 내에서 기타 불활성 가스와 같은 깨끗하고 불활성인 가스를 가열함으로써 통전되지 않는다. 불활성 가열은 가압된 유체 공급(248)의 다운스트림에 배치되는 히터(340)에 의해 성취될 수 있다. 또한, 컨트롤러(270)는 온도, 가압된 유체 공급(248)으로부터의 가스 흐름 속도 또는 이 모두를 제어하기 위하여 가열 전원 공급부(342)를 통해 히터(340)에 동작가능하게 결합되어서 생성된 CO2 클러스터의 크기를 제어할 수 있다.
이러한 실시예에서, 드라이아이스 세정 또는 플라즈마는 한번에 하나씩 또는 결합하여 사용될 수 있다. 그러므로, 장치는 각각의 장치의 부분을 턴온/오프하는 수단을 포함한다. 셋업 파라미터(가스 흐름, 전력, 압력 등)는 효과에 따라 상이할 수 있는데, 각각의 부분이 서로 상에서 갖고, 처리, 기판 및/또는 적용에 의존할 수 있는 효과이다.
포토마스크 표면으로부터의 펠리클 접착제 잔여물의 기화 세정에 적용되는 본 발명의 사용의 예시가 고려된다. 다수의 동일한 고려는 EUV 및 NIL 마스크를 포함하는 NGL 마스크 및 웨이퍼 리소그래피 및 비-리소그래피 적용에 사용되는 기타 형태의 오염물질, 기판 및 물질에 적용가능하다.
포토마스크 상의 금속 박막의 경우에, 산소 플라즈마는 금속 박막을 갖는 산소 플라즈마의 전위 반응으로 인해 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 표적 기판 물질의 불화합성은 반응 가스 선택에 대한 결정 요인이다. 그러나, 반응성 종으로서의 일원자 수소는 기판과 호환가능하고 접착 잔여물의 기화에서 효과적일 수 있다. 석영 내부 및 외부 튜브 물질은 수소 플라즈마와 호환가능하므로 먼저 기재된 바와 같이 내부 및 외부 튜브를 위해 사용될 수 있다.
세정에서 사용되기 전의 플라즈마원의 세정도의 평가는 유리할 수 있다. 이러한 평가는 플라즈마원이 아주 깨끗하고 기판에 입자 또는 결함을 추가하지 않을 것을 입증하도록 사용될 수 있다. 포토마스크 세정의 경우에, 반응성 종의 초세정 원은 반응 세정 단계가 포토마스크에 대한 최종 세정 단계들 중 하나일 경우 특히 중요하다. 이러한 경우에 플라즈마원 청정도의 입증이 요구된다. 가산물 확인은 시간의 기간 동안의 반응성 종 생성기(100)의 적용 및 추가된 임의의 결함의 수를 세기 전과 후에 깨끗한 기판(반응성 종에 불활성)을 검사함으로써 수행될 수 있다. 예컨대, 대기 수소 플라즈마를 사용하는 최악의 시나리오는 깨끗한 실리콘 웨이퍼 상에서 약 18분 30초 동안 적용된다. 도 18에서의 결과는, 총 클러스터링된 결함의 수가 126에서 일정하게 유지되되(도 18a) 24개의 결함은 추가되고 24개는 제거되었음을 도시한다. 이것은, 플라즈마에 의해 생성된 초세정 대기 수소 반응성 종이 성취되고 입증된 것을 설명한다.
펠리클 접착제(또는 펠리클 글루) 잔여물 제거를 위한 드라이아이스 세정은, 습식 세정 방법과는 달리 승화 후에 기판상에 임의의 잔여물을 남기지 않는 이산화탄소의 불활성성을 포함하는 다수의 장점을 갖는다. 다른 한편으로, 물리적 세정 공정은 인접 구조에 대한 손상을 회피하기 위하여 조절될 필요가 있다. 주요 피쳐 크기가 단수 나노미터 크기로 수축되므로, 포토마스크 구조의 패킹 밀도와 종횡비는 증가하고 이러한 활성 구조에 대한 손상을 회피하기 위한 인센티브는 더욱 강해질 수 있다. 게다가, 제거된 오염물질은 이산화탄소 스프레이에 의해 전체 기판을 스캐닝하는 x-y 래스터를 통해 기판으로부터 벗어나게 제거되는 것이 요구된다. 이산화탄소 클라이오제닉 세정은 개선된 광 마스크 상에서 50nm 인쇄가능성 규격까지 감소된 생산 환경에서 자유롭게 가산물이 되는 것을 증명한다.
도 19는 웨이퍼 리소그래피 동안 UV광에 노광되지 않는 마스크 블랭크 상에서 5mm/s 스캔 속도에서 최대 16x 스캔을 사용하여 드라이아이스에 의해 펠리클 접착제 트랙 제거를 사용하는 광학 프로필로미터(optical profilometer) 측정을 나타낸다. 92% 내지 98.2%의 상대적인 펠리클 접착제 잔여량 제거 효율이 얻어진다. 이것은, 이산화탄소만이 대량의 접착제 잔여물을 제거할 수 있되 이것은 펠리클 접착제에서 활용되는 모든 유기 화합물을 제거하지 않을 수 있음을 도시한다.
접착재는 복합 유기/무기 화합물을 일반적으로 포함한다. 일부 실시예에서, 표적 물질을 갖는 반응성 종의 화합성의 평가가 요구될 수 있다. 대기 산소 플라즈마 생성된 반응성 종은 얇은 금속 필름을 갖는 광학 마스크를 위해 활용될 수 있되 대기 수소 플라즈마 생성 반응성 종이 사용될 수 있다.
SEBS 접착제 펠리클 글루 잔여물 트랙은 그 제거 가능성을 확인하기 위하여 대기 수소 플라즈마 생성 반응성 종의 대상이 된다. 도 20은 반응성 종 세정 전 후의 사진을 나타내어 생산 환경에서 UV 광에 대한 복수의 노광을 수용하는 부착된 펠리클을 갖는 패터닝된 광학 마스크 상의 접착 트랙의 제거를 설명한다. 이러한 경우, 펠리클의 완전한 제거는 도 19에서 CO2를 위해 활용되는 공정 조건과 유사하게, 5mm/s에서 16x 스캔을 요구한다. 도 19 및 도 20의 펠리클 접착 형태는 동일하지 않되 설명적인 예시로서 도시된다.
플라즈마에서 생성된 수소 반응성 종을 사용하여 포토마스크 펠리클 접착제를 제거하기 위한 간소화된 모델은, 이러한 공정에서 한정하는 단계가 본드를 파손하지 않고 및/또는 휘발성 산화물 및 질화물을 생성하지 않는 탄소/탄화수소의 단독 기화인 것을 가정할 수 있다. 그래파이트의 일원자 수소를 갖는 탄소의 상세한 기화는 변조된 분자 빔 질량 분석계 및 스캐닝 터널링 현미경을 사용하여 연구되어왔다. 그래파이트의 프리즘 평면상에서 원자 수소( ε H )의 반응률은 도 21에 도시된 바와 같이 80℉ 내지 800℉(300K 내지 700K)의 관심 범위(range of interest)의 온도로 서서히 감소한다.
시아노아크릴레이트(C2H5N02)의 탄소 제거 속도(r)는 하기와 같이 기재될 수 있고,
Figure 112014122692551-pct00001
(1)
여기서, s 는 표적 기판상의 빔 영역이고,
Figure 112014122692551-pct00002
는 플라즈마의 분자 수소의 해리율이며 f H 은 표적 기판에 영향을 주는 원자 수소의 흐름 속도이다. 상수 14는 CO2, CH4 및 NH3가 되는 것으로 가정되는 최종 산물의 밸런스(balance)로부터 나온다. 1slm의 흐름 속도 및 8mm의 제트 직경, 플라즈마에서 30%의 수소 해리에 있어서, 접착제 필름의 기화의 속도는 50nm/s에서 100nm/s의 범위에 있다. 그러므로, 수소 플라즈마 생성 반응성 종의 사용은 이용가능한 처리 속도로 펠리클 접착제의 다수의 구성요소의 합리적인 제거 속도를 생성하는 것이 기대된다. 펠리클 접착제의 제거 속도는 이론에 의해 예측되는 바와 같이 동일한 순서가 되도록 실험적으로 관찰되었다.
상기 기재된 바와 같이, 포토마스크 표면으로부터의 펠리클 접착제의 제거는 수소 대기 플라즈마 생성 반응성 종 또는 CO2 극저온 세정 또는 수소 플라즈마 생성 반응성 종과 CO2 극저온 세정의 결합을 사용하여 바람직하게 수행될 수 있다. 예컨대, CO2 극저온 세정은 대다수의 펠리클 접착제를 제거할 수 있고, 수소 반응성 종은 증가된 스루풋에서 남아있는 반도체 잔여물을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 대안적으로, 수소 반응성 종은 접착제 잔여물의 벌크를 휘발시키기 위하여 먼저 활용될 수 있고 CO2 극저온 세정은 이후에 남겨진 소량의 잔여물을 제거하기 위하여 사용된다. 이것은 마스크 상의 잔여물의 회복(bounce back)/재퇴적을 최소화하는데 더하여 도구 플랫폼 상에서 더 적은 잔여물 관리를 야기한다. 이러한 기법, 즉, 수소 반응성 종 또는 CO2 극저온 세정은 독립적으로 이용될 수 있되 시간당 감소된 수의 세정된 기판에서 활용될 수 있다.
대기 플라즈마 원으로부터 방출되는 반응성 가스 종은 대부분 이들이 표적에 도달하는 시간에 의해 대부분 중화될 수 있다. 이것은 충돌 속도가 근 대기압에서 높은 것으로 인한 것이다. 예컨대, 대기온도 및 실온에서의 산소 원자의 중간 자유 경로는 약 6x10-4mm이다. 그러나, 관련될 경우, 이온의 잔여 양은 가능 정전기 방전(ESD) 손상을 완화하기 위하여 바이어스 전압을 인가하거나 대전 중화 방법을 적용함으로써 X-선원에 의해 중화될 수 있다.
대기 플라즈마의 이온은 실온 열 에너지에 가깝게 낮은 에너지를 갖는다. 낮은 대기에서의 대류 이온보조 에칭과는 다르게, 이들은 기판을 손상시키지 않거나 유기 물질의 제거 속도에 대한 민감성을 보이지 않는다. 반대로 표적 표면 온도는 제거 공정의 속도에 영향을 미칠 수 있다. 다수의 경우의 반응 속도는 표면 온도에 의해 증가한다. 그러나, 탄소의 기화에 있어서, CH4를 만들기 위한 기화를 위하여 분자(결국 제거됨)에 흡수된 수소 원자의 재결합 사이의 경쟁이 존재한다. 이러한 시스템에서, 도 22에서 도시된 바와 같이, 기화 속도는 일원자 수소의 이원자 수소로의 재결합에서의 증가로 인한 온도에 의해 감소한다. 이것은 반응 가스의 농도를 제어하는 것은 개시된 세정 공정을 최적화하는 것에 있어서 바람직할 수 있는 이유 중 하나를 설명한다.
펠리클 글루 잔여물에 더하여, 리소그래피 및 NGL에서 현재 사용되는 마스크는 리소그래픽 웨이퍼 처리에서의 환경적 소스, 준비 공정 및 일반적인 용도로부터 오염될 수 있다. 본 발명의 측면은 하나 이상의 소스로부터 오염물질을 갖는 마스크를 세정하기 위해 우선적으로 사용된다. 예컨대, 수소 반응성 종 또는 CO2 극저온 세정 또는 CO2 극저온 세정과 수소 반응성 종과의 결합은 펠리클 접착 잔여물에 지역인 것을 제외한 마스크 영역 상에서 사용될 수 있다. 이것은 마스크의 활성 영역 및/또는 후측을 포함하는 펠리클 글루 구역 내의 영역을 포함할 수 있다. 개시된 장치 및 방법은 또한 기타 장비 상의 마스크의 정합에 영향을 줄 수 있는 오염물질을 제거하기 위하여 펠리클 글루 영역 외부의 영역을 처리하도록 사용될 수 있다. 펠리클 글루 영역 외부 및/또는 마스크의 후측의 영역의 처리는 마스크 기판에 부착된 펠리클을 갖고 또는 갖지 않고 수행될 수 있다.
극자외선 및 나노 임프린트 리소그래피 마스크를 포함하는 차세대 리소그래피 마스크는 현안의 세정 기법을 사용하여 유사한 물질 분해 문제를 갖는다. 본 발명의 측면은 이러한 마스크 기판의 세정에서 유익할 수 있다. 예시로서 EUV 마스크 세정은 초세정 플라즈마 생성된 반응성 종 및/또는 드라이아이스 세정을 사용하여 우선적으로 성취될 수 있다.
EUV 마스크 기술에 있어서, 오염물질의 주요인은 산화와 탄소 오염 층의 축적이다. EUV 노광 도구의 분자를 포함하는 잔여 탄소의 광자 및/또는 전자 향상 해리로 인한 (필름 또는 입자 형태에서의) 탄소 오염이 설명될 수 있다. 탄소( 및 기타) 오염물질에 의해 유발된 CD 및 반사도 변화는 마스크의 인쇄가능성 특성에 영향을 준다. 탄소에 의한 13.5nm의 파장 EUV 방사선의 상당히 높은 흡수도는 오염 층의 상당한 소스 광학적 손실을 야기한다.
펠리클 글루 제거의 경우에 대해 논의된 바와 같이, EUV 기판 탄소 오염물질의 제거는 수소 대기 플라즈마 또는 CO2 극저온 세정 또는 수소 반응성 종과 CO2 극저온 세정의 결합을 사용하여 바람직하게 수행된다. 대안적인 플라즈마 생성 반응성 종은 마스크 물질 또는 특성이 반응성 종에 대한 노광 하에 변경되기 위해 관찰될 경우 활용될 수 있다. 예컨대, 산소 또는 기타 플라즈마는 흡수체 물질이 이러한 플라즈마 종과 호환가능할 경우 사용될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이 수소 반응성 종은 탄소 오염 필름 또는 입자 형태의 기화에서 유용할 수 있다. 대안적으로, 입자 형태의 탄소 오염물질은 CO2 극저온 세정을 사용하여 우선적으로 세정된다. 초세정 반응성 종 생성기와 CO2 극저온 세정의 결합은 EUV 마스크 기판을 지역적으로 또는 그 전체의 다수의 형태의 오염물질을 세정하기 위하여 필름, 입자 또는 기타 형태의 무기 및 유기 오염물질의 세정하도록 제공될 수 있다.
NIL 마스크 기술에 있어서, 오염은 광학 포토마스크 오염 문제와 유사하게, 제조 후 남아있는 잔여물뿐만 아니라 자연적으로 발생된 입자를 포함할 수 있다. 포토마스크 오염 세정에 있어서, 개시된 장치 및 방법은 수소 반응성 종 또는 CO2 극저온 세정 또는 CO2 극저온 세정과 수소 반응성 종과의 결합을 사용하여 오염물질을 세정하도록 적용될 수 있다. 기타 마스크와 다르게 NIL 마스크는 기타 오염물질뿐만 아니라, 그 생산 동안 사용된 후에 마스크 상에 남아있는 레지스트 잔여물에 의해 오염될 수 있다. 레지스트 잔여물은 유기 종을 포함할 수 있고 그러므로 초 세정 플라즈마를 사용하여 우선적으로 세정될 수 있다. 모든 석영 NIL 마스크의 경우에, 석영 표면이 산소 반응성 종에 의해 영향받지 않아야 하고 유기 오염물질에 대한 제거 속도는 기타 반응성 종을 위해 더 커질 수 있기 때문에 산소 반응성 종이 기타 형태보다 선호된다.
개시된 장치 및 방법은 다음으로 기재되는 바와 같은 종래의 접근법에 비해 장점을 제공한다.
본 발명의 측면은 연장된 시간 기간의 적용에 있어 우수한 세정도를 제공할 수 있다. 출원인은, 본 발명의 측면이 세정 노광의 16분 이후 80nm까지 내려간 제로 가산(zero added) 입자를 갖는 기판을 유리하게 세정할 수 있다는 점을 발견했다.
본 발명의 측면은 기판을 손상시키지 않는 세정 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 출원인은, 본 발명의 측면이 특히 EUV 마스크의 광학적 변화 및 반사도 변화에 대한 투과율 손상을 회피하는데 있어서 최적 처리 조건과 결합하여 기판(예컨대, 마스크, 웨이퍼 등)과 작용하지 않는 반응성 종의 선택을 가능하게 하는 것을 발견한다. 예컨대, 수소 반응성 종을 이용하는 최적 처리 조건은 광학 마스크 및 크로늄, 루테늄, 실리콘 등으로 만들어진 EUV 마스크 상의 마스크 기판 열화 문제를 회피하면서 효율적으로 세정할 수 있다.
본 발명의 측면은 선택적인 제거 능력을 제공할 수 있고, 반응성 종은 기판(예컨대, 마스크, 웨이퍼 등) 상의 잔여물 형태를 선별적으로 공격하되 기판과 반응하지 않도록 선택된다. 그러므로, 기판 및 제거될 필요가 있는 잔여물의 형태에 따라, 산소 또는 수소 반응성 종 또는 그 조합이 적용될 수 있다.
본 발명의 측면은, 지역화된 제거 능력을 제공하므로, 반응성 종은 기판의 극소 영역에 적용될 수 있어서 기판상에 남아있는 영역 또는 특정 구체적인 위치에 영향을 주지 않는다. 지역화된 제거 능력은 플라즈마 에싱(ashing)같은 진공 기반 시스템에 비해 장점을 제공하고, 전체 기판은 플라즈마의 대상이 된다. 전체 기판은 기판의 래스터 스캐닝에 의해 또는 전체 기판 영역에 대하여 반응성 종을 적용하기 위한 발산(divergent) 단부 부착부를 이용함으로써 본 발명의 측면에 따라 세정될 수 있다.
본 발명의 측면은 개선된 세정 효율을 제공할 수 있다. 예컨대, 본 명세서에 기재된 통합된 반응성 종 및 극저온 이산화탄소 세정 장치 및 방법은 화학적 그리고 물리적 제거의 결합을 야기하고, 이것은 모두 건식 처리이므로, 별도로 수행되는 기법에 비해 개선된 세정 효율을 제공할 수 있다. 본 출원에 따라, CO2는 단독으로 무기 결함을 우선적으로 제거하는 반면에 플라즈마 생성 반응성 종은 무기 물질을 우선적으로 제거할 수 있어서 그 조합은 양쪽 형태의 공통 오염물질을 제거하는 역할을 한다.
본 발명의 측면은 반응성 종의 더 높은 해리 속도를 제공할 수 있다. 반응성 종 생성기는 다수의 분자 종이 여기 또는 활성 상태로 해리되거나 발달되도록 설계된다. 실제로, 전극 사이의 거리를 최소화하고, 에어 갭을 회피하며, 캐리어에 대한 반응 가스의 속도를 최적화하는 것은 세정 효율을 촉진하는 역할을 한다.
본 발명의 측면은 가속된 종 또는 대전된 종을 회피하는 것을 도울 수 있다. 실제로, 플라즈마 구역(134)과 기판 사이에서의 충분한 비행 시간은 표적 기판상의 구조/피쳐에 대한 물리적 손상을 유발할 수 있는 이온 또는 대전된 종을 중화하는 것을 돕는다.
본 발명의 측면은 기판상의 잔여물을 최소화하는 것을 도울 수 있고, 이것은 대량의 잔여물을 제거하되 세정 도구 및 기판을 야기할 수 있다. 광학 마스크 상의 펠리클 접착제 잔여물과 같은 다량의 오염물질에 대한 반응성 종 공정을 활용하는 것은 대부분의 잔여물의 활용을 야기한다. 이로써, 극저온 CO2 입자의 적용은 반응성 종 세정 후에 남은 소량의 잔여물의 제거를 야기할 수 있다. 따라서, CO2가 뒤따르는 플라즈마의 결합은 마스크 또는 웨이퍼 기판의 민감성 패터닝된 영역 상의 잔여물의 회복 또는 재퇴적을 최소화할 수 있다.
본 발명의 측면은 개선된 플라즈마 안정성을 제공할 수 있다. 실제로, 캐소드와 어노드 양쪽을 둘러싸는 충전 갭은 에어 갭으로 인한 아킹을 감소시켜서 플라즈마 안정성을 개선하고 세정을 위해 요구되는 입자 프리 반응성 종을 생성한다.
본 발명의 측면은 개선된 기판 온도 제어를 제공할 수 있다. 기판상에 입사하는 반응성 종 제트의 온도는 처리 동안 기판상의 열적 부하를 최소화하도록 제어될 수 있다. 그러므로, 고온에 민감한 피쳐를 갖는 기판은 손상 없이 안정하게 처리될 수 있다.
본 발명의 측면은 기판 세정 공정을 사용하여 유체 제트를 커스터마이징(customizing)하기 위한 옵션을 제공할 수 있다. 본 발명을 기반으로 한 조절가능한 제트 크기, 형태 및 플럭스는 상이한 형태의 출구 노즐 부착물을 사용하여 성취될 수 있고, 예컨대 카필러리 튜브, 복수의 오리피스, 수렴 오리피스, 발산 오리피스, 직선 오리피스가 본 발명의 요건을 기초로 하여 변화된 치수와 함께 활용될 수 있다.
본 발명의 측면은 간소화된 도구 관리를 제공한다. 예컨대, 진공 요건의 부재로 인해 시스템을 펌핑하거나 벤팅할 필요성이 없어지는 것은 오염 관리 문제를 최소화할 수 있다.
본 발명의 측면은 소유자에게 감소된 비용을 제공할 수 있다. 실제로, 처리 조건의 최적화는 반응 가스의 소비를 줄일 수 있고 세정 효율을 절충하지 않고도 전여물 관리 부담을 줄이며, 그렇게 함으로써 소유자의 더 낮은 비용을 야기한다.
본 발명의 측면은 펠리클 접착 전여물, 습식 세정 후 캐미컬 잔여물, 탄소 오염물질 또는 진행성 결함을 포함하되 이에 한정되지 않는 다양한 형태의 결함의 세정을 제공할 수 있다. 실제로, 반응성 종 및 이산화탄소 입자의 결합은 무기 입자와 유기 입자의 새로운 그리고 확장된 범위에 걸쳐서 오염물질을 제거할 수 있으며, 이것은 이전에는 불가능했다. 예시는 펠리클 접착제 잔여물, 캐미컬 잔여물, 및 습식 세정 처리로 남은 가산물, 기타 처리 도구로부터 남은 가산물, 알려지지 않은 소스로부터의 외부 물질, 도구로부터의 탄소 오염물질, 광-유도(photo-induced) 탄소 퇴적물, 진행성 결함 또는 헤이즈(haze)를 포함한다.
본 발명의 측면은 감소된 유해 부산물을 제공할 수 있다. 실제로, 반응성 종(예컨대, H2, NH3)은 (예컨대 반응성 종으로서 활성 산소를 사용할 때) 오존과 같은 해로운 부산물을 제거하도록 선택될 수 있다. 또한, 반응 가스의 감소된 소비는 더 적은 양의 부산물을 야기하고 연장된 처리 시간 및 안전 염려를 최소화한다.
본 발명의 측면은 평평한 표면 또는 트랜치로부터 제거를 요하는 아주 작은 오염물질을 갖는 기판상 극저온 이산화탄소 클러스터 기반 세정을 제공할 수 있다. 드라이아이스 크기는 상응하는 크기 범위의 결함을 제거하도록 10nm 내지 50nm 크기의 클러스터로 감소될 수 있다. 극저온 이산화탄소 입자의 크기의 이용가능성은 트랜치의 하부, 컨택트 홀 그리고 정합 크기의 피쳐로부터 입자를 제거하는데 유용하다. 이러한 기술은 큰 영역이되 작은 용적(평평한 또는 2D) 결함을 포함하는 더 작은 피쳐 및 또한 더 작은 크기의 결함에 대한 세정 윈도우를 개방한다.
본 발명의 측면은 기타 세정 기법과의 손쉬운 통합을 제공할 수 있다. 초세정 대기 반응성 종과 극저온 이산화탄소 에어로졸 세정을 결합하는 장치 및 방법의 단순한 설계는 습식 세정/메가소닉 노즐 스프레이, 레이저 충격 세정, 주파수 보조 세정 및 기타 전역/지역 적용가능한 세정과 같은 기타 상보적 세정 기법과의 통합을 단순화한다.
본 발명의 다양한 특성 및 장점은 상세한 설명으로부터 명백하고, 이로써 첨부된 청구항이 본 발명의 참된 정신 및 권리범위에 해당하는 본 발명의 이러한 특징 및 장점을 포괄하는 것이 의도된다. 또한, 다수의 변형 및 변화가 선행기술에서 손쉽게 발생할 수 있으므로, 도시되고 기재된 정밀한 구조 및 동작으로 본 발명을 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서, 모든 적절한 변형 및 동등한 것은 본 발명의 권리범위 이내에 해당되는 것으로 재구분될 수 있다.

Claims (26)

  1. 기판 건식 세정 장치로서,
    제 1 흐름 채널을 그 안에 한정하는 제 1 도관 - 상기 제 1 도관은 상기 제 1 흐름 채널과 유체 연통하는 제 1 출구 개구를 더 한정함 - ;
    용기에 배치된 제 1 전극;
    상기 제 1 전극에 면하는 제 2 전극 - 상기 제 1 흐름 채널은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치됨 - ; 및
    상기 제 1 전극과 상기 용기 사이의 갭을 충전하는 낮은 대기압 융점을 갖는 금속을 포함하며, 상기 금속은 납 비스무스 공융(lead bismuth eutectic)인, 기판 건식 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 용기는 석영을 포함하는, 기판 건식 세정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 도관은 석영 및 사파이어로 구성된 그룹으로부터 선택된 고온 세라믹을 포함하는, 기판 건식 세정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 제 2 흐름 채널을 그 안에 한정하는 제 2 도관을 더 포함하며, 상기 제 2 흐름 채널은 상기 제 2 흐름 채널과 유체 연통하는 제 2 출구 개구를 한정하며, 제 2 도관의 내부 표면은, 상기 제 2 출구 개구로 향하는 흐름의 방향을 따라 제 1 흐름 영역에서 제 2 흐름 영역으로의 협착부(constriction)를 한정하고, 상기 제 1 흐름 영역은 상기 제 2 흐름 영역보다 큰, 기판 건식 세정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 2 흐름 채널은 벽에 의해 상기 제 1 흐름 채널로부터 분리되는, 기판 건식 세정 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 벽은 상기 제 2 도관의 적어도 일부를 포함하는, 기판 건식 세정 장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 벽은 상기 제 1 도관의 적어도 일부를 포함하는, 기판 건식 세정 장치.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 제 2 도관은 상기 제 1 도관 내에 적어도 부분적으로 배치되고 그에 동축으로 배열되는, 기판 건식 세정 장치.
  10. 기판 건식 세정 시스템으로서,
    기판 지지부; 및
    반응성 종 생성기를 포함하고, 상기 반응성 종 생성기는:
    제 1 도관의 아웃렛까지 연장하는 제 1 흐름 채널을 한정하는 제 1 도관 - 상기 제 1 도관의 아웃렛은 상기 기판 지지부에 면함 - ,
    용기에 배치된 제 1 전극,
    상기 제 1 전극에 면하는 제 2 전극 - 상기 제 1 흐름 채널은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치됨 - ,
    상기 제 1 전극과 상기 용기 사이의 갭을 충전하는 낮은 대기압 융점을 갖는 금속 - 상기 금속은 납 비스무스 공융(lead bismuth eutectic)임 - ,
    상기 제 1 전극과 상기 제 1 흐름 채널 사이에 배치된 제 1 불활성 벽, 및
    상기 제 2 전극과 상기 제 1 흐름 채널 사이에 배치된 제 2 불활성 벽을 포함하는, 기판 건식 세정 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 제 2 도관의 아웃렛까지 연장하는 제 2 흐름 채널을 한정하는 제 2 도관을 포함하는 드라이아이스 생성기(carbon dioxide snow generator)를 더 포함하며, 상기 제 2 도관의 아웃렛은 상기 기판 지지부에 면하고, 상기 제 2 도관 내부 표면은 상기 제 2 도관의 아웃렛을 향하는 흐름의 방향을 따라 제 1 흐름 영역에서 제 2 흐름 영역으로의 협착부를 한정하며, 상기 제 1 흐름 영역은 상기 제 2 흐름 영역보다 더 큰, 기판 건식 세정 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 드라이아이스 생성기의 길이방향 축은 상기 기판 지지부의 표면에 실질적으로 수직인, 기판 건식 세정 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 반응성 종 생성기의 길이방향 축은 상기 기판 지지부의 표면에 법선 방향인 평면에 대해 제 1 각도로 경사져 있고,
    상기 드라이아이스 생성기의 길이방향 축은 상기 기판 지지부의 표면에 법선 방향인 평면에 대해 제 2 각도로 경사져 있으며, 상기 제 1 각도는 상기 기판 지지부의 표면에 법선 방향인 평면에 대하여 상기 제 2 각도의 대각인(opposite), 기판 건식 세정 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 제 1 흐름 채널은 환형 단면을 가지며 상기 제 2 흐름 채널은 상기 제 1 흐름 채널 내에서 동축으로 배치되는, 기판 건식 세정 시스템.
  15. 청구항 11에 있어서,
    가압된 이산화탄소 원에서 상기 제 2 흐름 채널 내로 이산화탄소를 선택적으로 들어가게 하고(admit),
    가압된 가스원에서 상기 제 1 흐름 채널 내로 가스를 선택적으로 들어가게 하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하는, 기판 건식 세정 시스템.
  16. 기판 세정 방법으로서,
    반응성 종 생성기의 흐름 경로에 제 1 유체를 전달하는 단계 - 상기 제 1 유체는 적어도 하나의 반응 프리커서(precursor)를 포함함 - ;
    한 쌍의 전극 양단에 교번하는 전위를 인가함으로써 상기 반응성 종 생성기의 제 1 불활성 벽, 상기 반응성 종 생성기의 상기 흐름 경로 및 상기 반응성 종 생성기의 제 2 불활성 벽을 통해 전계를 생성하는 단계 - 상기 제 1 불활성 벽 및 상기 제 2 불활성 벽은 상기 반응성 종 생성기의 상기 흐름 경로를 적어도 부분적으로 한정하고, 상기 제 1 불활성 벽은 상기 제 2 불활성 벽에 면함 - ;
    상기 전계에 반응하여 상기 적어도 하나의 반응 프리커서를 적어도 하나의 반응성 종으로 해리하는 단계;
    기판에 상기 적어도 하나의 반응성 종을 충돌시키는 단계;
    드라이아이스 생성기의 흐름 경로에 이산화탄소를 함유한 제 2 유체를 전달하는 단계;
    상기 제 2 유체를 팽창시킴으로써 고체 이산화탄소 입자들을 생성하는 단계; 및
    상기 고체 이산화탄소 입자들을 상기 기판의 표면에 충돌시키는 단계를 포함하는, 기판 세정 방법.
  17. 삭제
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 제 1 유체를 상기 제 2 유체에 비말동반(entrain)시키는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 제 2 유체의 흐름을 펄싱(pulsing)하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 제 2 유체의 흐름을 조절함으로써 상기 고체 이산화탄소 입자들의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 반응성 종 생성기의 흐름 경로에 제 3 유체를 전달하는 단계 - 상기 제 3 유체는 불활성 가스를 포함함 -; 및
    상기 제 3 유체의 흐름과 유체 연통하는 히터의 전력을 조절함으로써 상기 고체 이산화탄소 입자들의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  22. 청구항 16에 있어서, 유기 오염물질과 상기 적어도 하나의 반응성 종을 반응시킴으로써 상기 기판상에서 상기 유기 오염물질을 기화시키는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  23. 청구항 16에 있어서, 상기 고체 이산화탄소 입자들을 오염물질에 충돌시킴으로써 상기 기판으로부터 상기 오염물질을 제거하는(dislodge) 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  24. 청구항 16에 있어서, 상기 제 1 불활성 벽 및 상기 제 2 불활성 벽은 석영 및 사파이어로 구성된 그룹으로부터 선택된 고온 세라믹으로 만들어지는, 기판 세정 방법.
  25. 청구항 16에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응 프리커서는 이원자 산소와 이원자 수소로 구성되는 그룹으로부터 선택된 종을 포함하는, 기판 세정 방법.
  26. 청구항 16에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응성 종은 일원자 산소와 일원자 수소로 구성된 그룹으로부터 선택된 종을 포함하는, 기판 세정 방법.
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