KR20090035548A - 액체 에어로솔 입자 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말(飛沫)들을 표면으로부터 입자들을 제거하기에 충분한 힘으로 표면에 접촉시키는 것으로 이루어지는 방법에 의하여 기체의 표면으로부터 입자들이 제거된다.
입자 제거

Description

액체 에어로솔 입자 제거 방법 {LIQUID AEROSOL PARTICLE REMOVAL METHOD}
이 출원은 "액체 에어로솔 입자 제거 방법" 제하의, 2006. 7. 7 출원된 미국 잠정 출원 60/819179을 우선권으로서 주장한다.
본 발명은 기체(substrate)로부터 입자들을 제거함에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 기체로부터 입자들을 제거함에 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔의 사용에 관한 것이다,
각종의 처리 단계들의 어떤 반도체 웨이퍼들 및 타의 초소형전자 장치들을 포함하는 것들 따위의, 초소형전자 장치들의 처리에 있어서, 기체 표면 청결은 실질적으로 모든 처리 양상들에 있어 점점 더 위태롭게 되고 있다. 표면 청결은 많은 방법들로 측정되어 입자 출현을 관찰하며/또는 물은 초소형전자 장치의 생산에 영향을 미칠 수도 있는 오염물질로서 기록한다, 초소형전자 장치들은, 예들로서, 편평 패널 다스플레이들, 마이크로-일렉트리컬-미캐니컬-시스텀즈(MEMS), 선진 상호접속 시스템들, 광학식 구성부재들 및 장치들, 대량 데이터 기억 장치들(디스크 드라이브들)의 구성부재들, 및 여타 따위의 어느 단계의 처리 반도체 웨이퍼들과 장치들을 포함한다. 일반적으로, 상기 기체 표면들로부터 점점 더 작아지는 입자들의 양적 감소는, 반도체 웨이퍼들로부터의 장치들의 생산성을 최대화하여 상기 장치들에 대해 결정된 질 표준에 맞게 하기 위해 요망되는 한편 그렇게 하여 효과적이고 유효한 처리 단계들도 함께 요망된다.
초소형전자 장치들의 습식 처리의 대표적인 단계들은 초소형전자 장치 에칭, 린싱 및 건조를 포함한다. 이들 단계들은, 기체 표면에 적당한 처리 화학약품, 예를 들어, 가스의 또는 액체의 청정 용액이나 에칭 또는 산화제의 적용을 함유할 수도 있다. 상기 청정 용액들이나 에칭 또는 산화제들은, 다음 예비적으로 적용된 물질들을 희석하여 결국 세척하게 탈 이온화 물(DI 물) 따위의 헹굼 유체를 활용하는 후속의 헹굼 단계에 의해 바람직하게 제거된다. 실리콘 표면들 상의 자연 산화물의 충분한 에칭에 의한 제거는 실리콘 표면을 친수성으로부터 변화시키며 상기 HF 최종에칭의 표면들을 소수성이 되게 한다
침수 처리의 경우에 있어서, (잘 알려져 있는 바와 같은, 폭포 식 수세기(rinser) 따위의) 린스 조로부터 일 이상의 기체들을 들어올리거나 용기 내의 액체를 낮추는 것은, 린스 액체로부터 장치(들)을 분리하기 위하여 장치(들)이 적당히 헹구어진 후에 집행될 수가 있다. 스프레이 처리를 위해, 린스 유체는 소정의 기간 동안 장치 표면에 분배되는 한편 그리고/또는 그 다음 한 장치(또는 스택의 회전 목마(carousel) 상의 복수의 장치들)는 장치 표면으로부터 린스 유체를 던지기에 유효한 속도로 회전되거나 돌려진다. 침수 처리에 있어서나 스프레이 처리에 있어서, 상기 린스/건조 공정들의 목표는 처리된 장치를 유효하게 건조하는 데, 즉, 장치 표면으로부터 증발되도록 헹굼 후 남아 있는 유체의 양을 감소시키기 위하여, 가능한 많은 린스 유체를 물리적으로 제거하는 데 있다. 린스 유체의 증 발은 유체 내에 떠돈 어떤 오염 물질들이나 입자들을 뒤에 남길 수도 있다.
헹굼 단계 후 초소형전자 장치들로부터 린스 유체의 향상된 분리나 제거를 위하여, 장치 표면으로부터의 유체의 분리 점 및 부근의 린스 유체 내에 표면 장력 변화도를 창출하는 특정 화합물들을 소개하는 기술들이 개발되었다. 이것의 효과는, 일반적으로 마랑고니 효과(Marangoni effect)라 불리며, 침수 분리의 액 조로부터 장치를 분리나 또는 스프레이 분배의 경우 장치를 돌리는 활동하에 장치 표면으로부터 린스 유체(전형적으로 DI 물)를 흘리게 할 능력을 향상시키는 데 있다. 상기 기술들로 린스 유체의 제거는 친수성 또는 소수성의 장치 표면들에 대해 향상됨이 발견되었다. 표면 장력에 영향을 미치며 그러한 표면 장력 변화도를 창출하는 화합물들이 알려져 있으며 이소프로필 알코올(IPA), 1-메톡시-2-프로판올, 디-아세톤 알코올, 및 에틸렌글리코올을 포함한다. 침수 형 용기에 대한 모힌드라 및 그 외에의 미국특허 제 5,571,337 호 및 스핀 분배 장치에 대한 리나아르스 및 그 외에의 미국특허 제 5,271,774 호의 예를 참조하면, 그의 각각은 린스 유체의 제거의 일부로서 마랑고니 효과를 활용하고 있다.
수평으로 회전되는 기체들로부터 처리 유체들이 보다 양호하게 제거되는 기체들을 획득하려는 시도는 메르텐스 및 그 외에의 미국특허 제 6,568,408 호에 개시돼 있다. 예리하게 설정된 액체-증기 경계를 제어가능하게 창출하고, 그 경계가 이동 액체와 증기 송출 노즐들을 따라 기체 표면을 가로질러 옮겨지는 방법과 장비가 설명돼 있다. 메르텐스 및 그 외에의 특허에 설명된 바와 같이, 표면 장력 영향도는, 마랑고니 효과를 토대로 액체 제거를 향상시키기 위해, 액체 내의 혼 화되기 쉬운 경계에 증기의 특수 송출에 의해 상기 경계 내에 이론상 창출된다. 그러한 시스템은 친수성 표면에 더 효과적일 수도 있으나, 시스템의 복잡성과 적당한 린스 유체 제거로 헹굼을 달성하기에 필요한 제어의 방식에 중대하게 추가한다. 그러한 시스템의 효력은 HF 최종 에칭의 실리콘 웨이퍼들 따위의, 완전히 소수성의 표면들에 대해 중대하게 적어, 작은 입자들 따위의, 오염물질의 감소가 여전히 요망된다.
상기에 기재한 리나아르스 및 그 외에의 미국특허 제 5,271,774 호는, 기체표면에, 그것이 헹구어 진 후 그리고 회전에 의해 추종되는 기체 표면(그 자체로 친수성 웨이퍼 표면상에 자연적으로 형성하는)에 수막 층을 남기는 유기 솔벤트 증기를 배달하는 장치와 방법을 개시하고 있다. 유기 솔벤트 증기는 처리 체임버 내로 도입되며 증기온도에 의해 제어됨으로써 바람직하게 불포화된다. '774 특허의 도 2, 3 및 5는 유기 솔벤트 증기에의 노출의 결과로서 두꺼운 비말(飛沫:drops)들 내로의 필름의 파괴에 의해 추종되는 기체 표면상의 린스 수막으로 시작하는 연속을 보이고 있다. 그때, 비말들은 회전에 의해 표면으로부터 더 용이하게 던져진다. 유기 솔벤트 증기의 작용이 물의 막으로부터 비말들을 창출하려는데 반하여 그 자체로 필름 층이 어쩌면 친수성 표면에 마련되어, 상기 활동은, 같은 효과가 자연적으로 창출되기 때문에, 소수성 표면이 물로 헹구어지는 상태에는 필요로 하지 않게 된다. 소수성 표면에 대하여, 린스 물은 표면의 성질로 인해 장치 표면에 비말들로 장식된다. 다시, 모든 표면들 상의, 특히 소수성 장치 표면들에 대한 오염물질의 감소를 향상시킬 필요가 있다.
예를 들면, 기체에 대한 입자 제거 효과(PRE)를 증대시키는 한편 산화물(예를 들어, 이산화 실리콘) 손실 및 손상을 최소화하는 것이 바람직하다. 초소형전자 기체들로부터 입자들을 전통적으로 제거하는 것은 특정 화학약품 및/또는 물리적 작용(예를 들어, 메가소닉스)에 의지한다. 많은 전통적인 처리들의 결함은 그들이 화학적 작용 때문에 기체를 심하게 에칭한다는 것 및/또는 물리적 작용 때문에 기체를 심하게 손상한다는 것이다. 예를 들면, 전통적인 단일 기판 스프레이 처리기들은 그들이 대개 화학적 작용에 의지하기 때문에 기체들을 깨끗하게 할 수 있는 동시에 비교적 낮은 손상을 제공하지만, 그들은 심하게 에칭하는 경향이 있다.
표면장력 감소 제의 사용으로 장치가 헹구어지는 반도체 웨이퍼들 따위의 장치들을 헹구어 처리하는 방법이 미국 특허 출원 공개 2002/0170573에 개시돼 있다. 그 방법은 적어도 부분 건조 중 표면장력 감소 제의 사용을 바람직하게 통합하는 연속 건조단계를 포함할 수도 있다. 스프레이 처리 시스템에 있어서의 향상된 헹굼 과정은 '초소형전자 기체를 스핀 건조하는 장치 및 방법' 제하의 미국 출원번호 11/096,935에 개시돼 있다. 그에 개시된 과정에 있어서는, 건조 향상 물질이 처리 체임버 내의 가스 환경 내에 배달되므로 그 건조 향상 물질은 그의 포화점 이하의 처리 체임버의 가스 환경 내의 바람직한 농도에 있게 되고 그에 의해 건조 향상 물질에 대한 노점에 설정하게 된다. 린스 용액의 온도는, 처리 체임버 내의 건조 향상 물질의 노점 아래가 되게 헹굼 단계의 적어도 최종 부분 중 베풀어지는 것으로 제어된다.
일 이상의 웨이퍼들이 가스질의 정전기 방지제의 존재하에 처리되는 일 이상의 반도체 웨이퍼들을 처리하는 방법들은 미국특허 출원 공개 2005/0000549에 개시돼 있다. 처리는 일 이상의 약품 처리를 행하여, 헹구고, 및/또는 가스질의 정전기 방지제의 존재하에 건조하는 단계들을 포함할 수가 있다. 건조하는 단계는 이소프로필 알코올 따위의, 건조 향상 물질을 처리 체임버 내로 도입하기를 또한 포함할 수 있다.
부여된 일련의 특허들은 젯 노즐이 기체에 향해 비말들을 분출하는 청결 장치 형상들에 관련되고 있다. 따라서 제공된 장치는 기체의 표면에 점착하는 오염 물질 제거를 위해 주장된다. 미국 특허들 5,873,380; 5,918,817; 5,934,566; 6,048,409 및 6,708903을 참조하기 바란다. 거기에 개시된 바와 같은 젯들은 각종 노즐 형상들을 포함하고 있다. 개시들은 순수한 물, 또는 경우에 따라서는 (미국특허 제6,048,409호 칼럼 9, 라인 67 내지 칼럼 9, 라인 1에 순수한 물 이외의 산 또는 알칼리 화학물질인 것으로 개시된) 세척 용액인 추가 화학약품인 액체를 함유하는 비말들을 분배하는 것을 심사숙고한다
표면으로부터 입자들을 제거하기에 충분한 힘으로 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 표면에 접촉하게 하는 것을 포함하는 방법에 의하여 기체의 표면으로부터 입자들이 제거될 수 있음이 발견되었다. 표면과의 에어로솔 비말의 강력한 접촉으로 에어로솔 비말의 혼합물에 있어서의 표면장력활성 화합물의 통합의 결합이 우수 입자 제거를 예기치 않게 제공한다는 것이 발견되었다. 따라서, 한편으로, 기체에 적용될 혼합물의 선택은 입자 제거를 위해 기체 상에 에어로솔의 강력한 충돌의 효과를 놀라울 정도로 증대시킨다, 마찬가지로, 표면장력활성 화합물로 이루어지는 혼합물의 강력한 액체 에로솔로서의 기체에의 적용은 온화한 린스로서의 표면장력활성 화합물로 이루어지는 같은 혼합물의 적용에 비해 우수한 입자 제거를 제공한다. 이론에 의하여는 순조롭지 않지만, 비말에 있어서의 표면장력활성 화합물의 존재는 그것이 기체의 표면을 때릴 때 비말 혼합물의 표면장력을 감소시키고, 그에 의해 비말로 하여금 더 표면에 퍼지어 충격하게 하여 입자 제거 효과를 증대시는 것으로 믿어진다.
본 발명의 한 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 비말들의 형성에서 물과 표면장력활성 화합물을 함유한다. 이론에 의하여는 순조롭지 않지만, 에어로솔 비말들의 형성에서 물과 표면장력활성 화합물의 화합은 비말들 내에 표면 장력활성 화합물의 우수한 통합과 분배를 제공하는 것으로 믿어진다.
본 발명의 하나의 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은 비말들의 형성에 앞서 에어로솔 비말들의 액체 내에 통합된다. 더 우선하는 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은, 에어로솔 비말들의 형성 중에, 물을 함유하는 액체 혼합물의 적어도 하나의 흐름을 가스 함유-표면장력활성 화합물 증기의 적어도 하나의 흐름과 충돌함에 의해 에어로솔 비말들의 액체에 통합되고, 그에 의해 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 에어로솔 비말들을 형성한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 표면장력활성 화합물 없이 형성되어, 표면을 접촉하기에 앞서 표면장력활성 화합물을 내포하는 분위기를 통과된다.
현재의 기체 청결 방법은 기체를 심하게 손상함이 없이 물리적 입자 제거 작용을 이용하기 때문에 독특하다. 유리하게도, 그러한 분무 액체는 초소형전자 처리 장비에 이용될 수 있어, 바람직하지 않은 양의 산화물의 손실 없이 그리고 기체의 심한 손상 없이 예외의 입자 제거 효율("PRE")에 도달하는 등, 지금까지 통용되지 않은 청결 결과를 달성하게 된다. 본 발명의 한 실시양태에 있어서, 현재의 방법은 현재의 방법을 사용하지 않는 유사 시스템들에 비해 개량된 PRE를 제공한다. 따라서, 3% 이상의 그리고 더 바람직하기는 5% 이상의 본 발명의 방법을 포함하는 완전한 청결 공정에 대한 PRE 개량이 관찰될 수가 있다.
첨부의 도면은, 본 출원이 부분 통합되어 구성하며, 발명의 몇몇 양상들을 발명의 원리를 설명하는 실시양태들의 설명과 함께 예시한다. 도면의 간단한 설명은 아래와 같다:
도 1은 본 발명의 공정을 실행할 수 있는 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 공정의 실시양태를 실행하기 위한 스프레이 바의 단면도이다.
아래에 묘사된 본 발명의 실시양태들은, 하기의 상세한 설명에 기재된 명확한 형식들에 발명 전부를 다하거나 한정할 생각이 아니다. 선택돼 기술된 실시양태들의 목적이 그러하므로 본 발명의 원리들과 실행들의 기술분야에 숙련한 이들에 의한 평가와 이해가 촉진될 수 있다.
위에 적시한 바와 같이, 본 발명은 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 표면으로부터 입자들을 제거하기에 충분한 힘으로 표면에 접촉시킴에 의한 입자들의 제거를 심사숙고한다. 액체 에어로솔 비말들이 힘과 함께 기체의 표면에 향해지기 때문에, 입자들은, 같은 혼합물로 종래의 헹굼에 의해 표면으로부터 헹구어질 수 있는 입자들의 양을 초과하는 방식으로 기체로부터 제거된다. 예를 들면, 입자들의 제거는, 입자들을 내포하는 스프레이 또는 입욕(bath)에의 표면의 노출에 의하여 우선 질화규소 입자들을 적용함에 의하여 전통적으로 실험된다. 이 실험 표면은 여기에 설명된 바와 같은 혼합물(총 처리 요법의 일부로 취해지는 비 추가 청정 단계들)로 단지 헹구어지어, 제거되는 일련의 입자들은 전형적으로 실험 프로토콜의 오류의 마진 이하이다. 이와는 대조적으로, 본 방법은 다른 청정 단계들 외에 입자들을 제거하기에 유효한 양의 충분한 힘으로 단행되는 경우, 통계상 중대한 방식의 입자 제거를, 바람직하게 40% 이상, 더 바람직하게 50% 이상, 그리고 가장 바람직하게 60% 이상 할 수 있다.
청결히 될 표면을 가지는 기체는 바람직하게 고도의 청결을 필요로 하는 초고속전자 장치로서, 기체의 표면은 본 공정의 시행 후 일련의 불필요한 입자 불순물들이 사실상 없어지거나 큰 감소를 가져야함을 의미한다. 상기 기체들의 예들은 어떤 모양으로 에칭되어, 피복되었거나, 또는 통합 회로 장치로서의 도전체 리드들이나 트레이스들과 통합된 생것(raw)을 처리하는 어느 단계의 반도체 웨이퍼들과, 평편 패널 디스플레이, 마이크로-일렉트리컬-미캐니컬-시스템즈(MEMS), 초소형 전자 마스크(회로패턴이 인쇄된 유리판)들, 어드밴스드 일렉트리컬 인터커넥트 시스템즈, 광학 구성요소들과 자치들, 대량 데이터 기억 장치들(disk drives)의 구성요소들, 리드 프레임들, 의료 장치들, 디스크들과 헤드들, 등등 따위의 장치들을 포함한다,
본 방법은, 주어진 어떤 공정 전이나 후, 기체에 행해지는 타의 처리 공정들의 부분으로서 단행될 수가 있다. 기체에 행해지어도 좋은 추가의 공정들은 침수 공정 단계들, 스프레이 공정 단계들이나 또는 그의 조합을 포함한다. 본 방법은 스프레이 공정 단계가 본질적이며, 기체를 스프레이 공정 공구 형태에 배치하여 같은 형태에서 모든 처리를 단행함에 의하여 조작 절차들을 최소화하는 능력으로 인하여, 스프레이 공정 단계들만을 포함하는 기체 준비 프로토콜에서 즉시 통합된다. 본 방법은, 단일의 기체 형태나 복수의 기체의 처리를 위한 형태에 마련된, 스택이나 회전목마 배열 또는 양자의, 기체들을 가지는 공구에 있어 단행될 수 있다.
기체는 처리중 바람직하게 회전되어 처리 공정 중 균일한 노출을 에어로솔 비말들에 제공하게 된다. 초소형전자 장치가 (수직을 포함하여) 수평으로부터 경사진 각에서 달리 지지될 수 있다고 생각될지라도, 바람직하게, 기체는 회전되는 동시에 그것은 사실상 수평방식으로 향해 있다. 에어로솔 비말들은, 회전하는 초소형전자 장치의 중앙구역에 또는 그의 하나의 가장자리나 그의 또 다른 곳 또는 에워싸인 어떤 곳에 향해, 소정의 상태에 따라 청정 장치를 달성하게 결정된 시간 동안 초소형전자 장치의 바람직한 표면을 유효하게 처리하는 바람직한 입자 제거 작동으로 분배될 수 있다.
표면과 접촉하는 액체 에어로솔 비말들은 물과 표면장력활성 화합물로 이루어져 있다. 하나의 실시양태에 있어서, 액체 애어로솔 비말들의 비 표면장력활성 화합물 액체는, 초소형전자 장치 표면에 분배될 수 있는 어떤 유체로 이루어질 수도 있으며 장치 표면을 유효하게 헹구어 오염물질들을 감소하게 되고 및/또는 적용되기 전 처리 액체와 가스를 감소시키게 되는 종래의 린스 유체와 같은 혼합물이다. 그 액체는 바람직하게 DI 물이지만, 일 이상의 처리 구성요소들, 즉, 표면을 처리할 성분들을 임의로 포함할 수도 있다. 처리 구성요소들을 함유하는 그러한 액체 혼합물의 한 예는 SC-1 혼합물이며, 그것은 수산화 암모늄/과산화 수소/물 혼합물이다.
표면장력활성 화합물은 이소프로필 알코올, 에틸 알코올, 메틸 알코올, 1-메톡시-2-프로판올, 디-아세톤 알코올, 에틸렌 글리콜, 테트라히이도로프란, 아세톤, 페르플루오로헥산, 헥산 및 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 특히 우선하는 표면장력활성 화합물은 이소프로필 알코올이다.
본 발명의 한 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은 약 0.1에서 약 3 vol%까지의 농도의 액체 에어로솔 비말에 존재한다. 본 발명의 또 다른 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은 약 1에서 약 3 vol%까지의 농도의 액체 에어로솔 비말에 존재한다.
액체 에어로솔 비말은, 종래의 에어로솔 스프레이 캔에 있어서 같이, 유체를 압력하의 밸브를 통해 추진제로부터 강제함에 의하거나, 또는 더 바람직하게 액체 또는 액체와 가스의 흐름들을 충돌함에 의하는 어떤 적당한 기술로부터 형성될 수 도 있다. 액체 에어로솔 비말 준비에 있어서의 사용을 위해 적당한 노즐들의 예들은 미국특허들 제 5,873,380; 5,918,817; 5,934,566; 6,048,409 및 6,708,903 호에 보인 것들을 포함한다.
가스는 특히 질소, 압축 건조 공기, 탄산가스, 및 아르곤 따위의 희(稀)가스들 따위의 무반응성 또는 비교적 무반응성 가스들을 포함하는, 어떤 적당한 가스이어도 좋다다.
한 우선하는 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은 가스에 화합물을 통합함에 의하여 비말로 제공된다. 하나의 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 물을 함유하는 액체 혼합물의 적어도 하나의 흐름을 가스 내포의-표면장력활성 화합물 증기의 적어도 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의하여 형성되고, 그에 의해 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 에어로솔 비말들을 형성한다. 또 하나의 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은, 적어도 그의 하나가 물을 함유하는 액체 혼합물들의 둘의 흐름을 가스 내포의-표면장력활성 화합물 증기의 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의하여 형성되고, 그에 의해 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 에어로솔 비말들을 형성한다.
바람직하게, 표면장력활성 화합물은 가스에 있어서 약 1 내지 3vol%로 존재한다. 약 3%보다 높은 표면장력활성 화합물의 양은, 공급 라인들이 가열되지 않는 한 가스의 화합물 밖의 응축 따위의, 복잡 취급을 일반적으로 이끌어 들인다. 게다가, 표면장력활성 화합물들의 높은 응축들은 가연성 관계를 높이는 경향이 있다. 표면장력활성 화합물은, 표면장력활성 화합물의 용액을 통해 가스를 거품 이 는 따위의, 어떤 바람직한 방법으로 가스에 통합될 수가 있다.
대신에, 표면장력활성 화합물은, 액체 구멍들을 통해 분배하기 전에 액체에 성분으로서 제공될 수가 있다. 이 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은, 미리 희석된 방식의 공구에 마련된 미리 혼합 용액으로서 바람직하게 제공된다. 대신에, 표면장력활성 화합물은 공구의 내 및 스프레이 노즐이나 스프레이 노즐로부터 상류의 액체에 공급될 수가 있다. 이 실시양태는, 그렇지만, 표면장력활성 화합물이 저장탱크 내의 공구와 그리고 크게 집중된 표면장력활성 화합물을 내포하는 공급 라인에 필수적으로 존재할 수가 있기 때문에 보다 적게 우선된다. 크게 집중된 표면장력활성 화합물의 공구 내의 존재는 가연성과 혼합 조절 관련으로 인하여 일반적으로 덜 바람직하다. 하나의 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 혼합물의 적어도 하나의 흐름을 적어도 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의하여 형성되고, 그에 의하여 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 에어로솔 비말들을 형성한다. 또 다른 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 적어도 하나가 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 혼합물들의 둘의 흐름들을 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의하여 형성되고, 그에 의하여 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 에어로솔 비말들을 형성한다. 더욱 또 다른 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은, 그의 적어도 하나가 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 혼합물들의 둘의 흐름들을 충돌함에 의하여 형성되고, 그에 의하여 물과 표면장력활성 화합물을 함유하는 액체 에어로솔 비말들을 형성한다.
액체 에어로솔 비말들이 표면장력활성 화합물 없이 형성되는 본 발명의 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물을 내포하는 분위기는 액체 에어로솔 비말들의 형성 전 및 액체 에어로솔 비말들의 표면을 향하는 방향 중에 처리 체임버 안에 창생된다. 표면장력활성 화합물을 내포하는 분위기는 숙련 기술인에게 분명해지게 되는 바와 같은 어떤 방식으로도 준비된다. 본 발명의 한 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은 기체의 표면에 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시양태에 있어서, 표면장력활성 화합물은 기체의 표면에 표면장력활성 화합물이 응축할 정도의 수준의 분위기에서 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시양태에 있어서, 표면장력 활성 화합물이 포화점 아래의 수준의 분위기에서 제공되어서. 표면장력활성 화합물의 표면상의 응축이 회피되게 된다.
본 발명의 한 실시양태는 도 1에 개략적으로 예시돼 있으며, 본 발명을 실시하기 위한 변경의 스프레이 처리 시스템(10)을 보이고 있다. 시스템(10)에 있어서, 예를 들어, 특정한 초소형전자 장치로서의 웨이퍼(13)는 스핀 모터(15)에 의해 구동되는 회전가능 척(14) 상에 지탱돼 있다. 시스템(10)의 이 부분은 종래의 스프레이 프로세서 장치에 상응한다. 스프레이 프로세서들은 일반적으로 알려져 있으며, 턴테이블이나 회전목마 상의 웨이퍼를 그들의 축 둘레나 공통 축 둘레로 스피닝 또는 회전시킴에 의해 원심력으로 액체들을 제거할 능력을 마련한다. 본 발명에 따른 적용에 적당한 전형적인 스프레이 프로세서 기계들은 미국특허 제 6,406,551 및 6,488,272 호에 개시돼 있으며, 그들은 전체를 참고로 여기에 충분히 편입돼 있다. 스프레이 프로세서 형식의 기계들은, 예를 들어, 일 이상의 지정 상호 MERCURY® 또는 ZETA® 하에 미네소타주 차스카의 회사 FSI 인터내셔널로부터 입수가능하다. 본 발명에 따른 적용에 적당한 단일 웨이퍼 스프레이 프로세서 시스템의 또 다른 예는 오스트리아, 빌아취 SEG AG로부터 입수가능하며 지정 상호 AEG 323 하에 판매되고 있다. 본 발명에 따른 적용에 적당한 공구 시스템의 또 다른 예는 2006, 3. 15 출원의, BARRIER STRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TO PROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORE TREATMENT FLUIDS 제하의 미국특허출원 SN 11/376,996에 개시돼 있다.
스프레이 바(20)는 액체 에어로솔 비말들을 웨이퍼(13) 상에 향하게 하기 위한 복수의 노즐들로 이루어져 있다. 액체는 액체 공급 저장 탱크(22)로부터 라인(22)을 통해 제공되며 가스는 마찬가지로 가스 공급 저장 탱크(24)로부터 라인(25)을 통해 제공된다. 스프레이 바(20)는 에어로솔 비말들을 생성하도록 복수의 노즐들로 바람직하게 마련된다. 한 우선의 실시양태에 있어서, 노즐들은, 스프레이 바(20)가 웨이퍼(13) 위의 위치인 경우 웨이퍼의 반경이나 웨이퍼의 완전 경에 상응하는 위치들에 스프레이 바(20)에 있어 약 3.5mm의 간격으로 마련된다. 노즐들은 웨이퍼의 외측 가장자리의 노즐들의 간격에 비해 회전의 축에 가까운 상이한 간격으로 임의로 준비되어도 좋다. 우선하는 스프레이 바 모양새는 2006. 7. 7 출원의, BARRIER STRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TO PROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORE TREATMENT FLUIDS 제하의 미국특허출원 SN 60/819,133; 및 2007. 6. 20 출원의, BARRIER STRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TO PROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORE TREATMENT FLUIDS 제하의 미국특허출원 SN [docket no FSI0202/US]에 또한 개시돼 있다.
스프레이 바(30)의 횡단면도가 도 2에 도시돼 있으며, 본 발명의 우선하는 노즐 모양새를 설명하고 있다. 이 모양새에 있어서, 액체 분배 오리피스들(32 및 34)은 충돌하는 액체 흐름들(42 및 44)을 마련하도록 내부로 향해져 있다. 가스 분배 오리피스(36)가 이 실시양태에 있어 보인 바와 같이 액체 분배 오리피스들(32 및 34) 사이에 위치돼 있어서 가스 흐름(46)은 액체 흐름들(42 및 44)과 충돌한다. 이 충돌의 결과, 분무가 일어나고, 그에 의하여 액체 에어로솔 비말들(48)을 형상한다. 본 발명의 목적들을 위하여, 상호 충돌하여 액체 에어로솔 비말 흐름 또는 분배를 형성하게 되는 흐름들을 마련하게 구성된 일단의 액체 오리피스들과 가스 오리피스들은 노즐이 참작된다. 하나의 실시양태에 있어서, 액체 분배 오리피스들(32와 34)은 약 0.020에서 약 0.030 인치까지의 경을 가진다. 또 다른 실시양태에 있어서는, 액체 분배 오리피스들(32와 34)은, 웨이퍼의 중심 내지 웨이퍼의 중간 반경에 상응하는 위치의 스프레이 바에 위치되는 경우 약 0.026 인치의 직경을, 그리고 웨이퍼의 중간 반경으로부터 웨이퍼의 바깥 가장자리까지에 상응하는 위치의 스프레이 바에 위치되는 경 약 0.026 인치의 직경을 가진다. 본 발명의 한 실시양태에 있어서, 가스 배치 오리피스(36)는 약 0.010 내지 약 0.030 인치, 바람직하게 약 0.020 인치의 직경을 가지고 있다.
흐름들의 위치, 방향 및 흐름들의 상대 힘은 결과적인 액체 에어로솔 비말들의 방향 흐름을 바람직하게 마련하도록 선택되므로, 비말들은 기체의 표면에 향해 지어 바람직한 입자 제거를 초래하게 된다. 하나의 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 웨이퍼의 표면에 직각인 각도에서 표면에 접촉시켜진다. 또 다른 실시양태에 있어서, 액체 에어로솔 비말들은 웨이퍼의 표면으로부터 약 10에서 90도 이하까지의 각도에서 웨이퍼의 표면에 접촉시켜진다. 또 다른 실시양태에 있어서는, 액체 에어로솔 비말들은 웨이퍼의 표면으로부터 약 30에서 약 60도까지의 각도에서 웨이퍼의 표면에 접촉시켜진다. 우선하는 실시양태에 있어서, 웨이퍼는 에어로솔 비말의 웨이퍼의 표면과의 접촉 중 약 250 내지 약 1000 RPMs의 속도로 스프닝한다. 웨이퍼와의 비말들의 접촉의 방향은 하나의 실시양태에 있어서는 웨이퍼의 스핀의 축 둘레의 동심원과 정렬될 수도 있으나, 또 다른 실시양태에 있어서는 웨이퍼의 회전의 축으로부터 떨어져 부분적으로나 완벽하게 향해질 수도 있다. 시스템(10)은, 일 이상의 유체 흐름, 유체 압력, 유체 온도, 이들의 조합, 등등을 감시 및/또는 제어하도록 적당한 제어 장비(도시하지 않음)를 바람직하게 채용하고 있어, 달성될 특정 공정의 목적들을 실행함에 있어서 바람직한 공정 변수들을 획득하게 된다.
이 방법은 입자들의 제거가 요구되는 청결, 마스킹, 에칭 및 타의 처리 단계 따위의 각종 처리 단계들 전이나 사이를 포함하는, 기체 처리 프로토콜의 어느 단계에 활용될 수도 있다. 본 발명의 우선하는 실시양태에 있어서, 기술된 바와 같은 에어로솔 비말들을 이용하는 이 방법은, 최종 헹굼 단계에 앞선 청결 단계의 부분이다.
여기에 기술된 바와 같은 입자 제거 단계의 완성 후, 기체는 바람직하게 헹 구어져 건조 단계에 또한 넘겨지며, 그 건조 단계는, 린스 유체 분배가 확정 시간동안 종결되어 장치 표면으로부터 린스 용액을 던지게 된 후에도 적어도 초소형전자 장치의 회전의 연속을 포함한다. 가열될 수도, 되지 않을 수도 있는 질소 따위의, 건조 가스의 송달은 건조 단계 중 또한 우선된다. 건조 단계는, 어떤 특정 적용을 토대로 한 바람직한 최종 오염 수준의 만족한 산물을 달성하기 위하여, 기체 표면이 충분히 건조함에 필요한 동안 바람직하게 계속된다. 친수성 표면들과 함께, 적당한 얇은 액체 필름은 어떤 또는 모든 장치 표면에 여전히 제공되어도 좋다. 건조 단계는 헹굼 단계와 매분 같거나 또는 상이한 회전운동으로 회전되는 초소형전자 장치와 함께 행해지어도 좋다.
본 발명의 대표적인 실시양태들은 이제 본 발명의 원리와 실행을 설명하는 하기의 실시예들을 참조하여 기술될 것이다.
실시예 1
여섯의 질화규소 입자 도전의 웨이퍼들을, (1 LPM)의 흐름 속도의 DI 물을 120 slm 흐름 속도의 건조 N2 가스 흐름과 충돌함에 의하여 창출된 에어로솔의 단일 웨이퍼 스핀 모듈을 이용하여 액체 탈 이온화 물 에어로솔 공정으로 깨끗하게 하였다. 다섯의 입자 도전의 웨이퍼들은, 에어로솔이 (1 LPM)의 흐름 속도의 DI 물을 120 slm의 흐름 속도의 1%IPA/N2 가스 흐름과 충돌함에 의해 창출된 같은 에어로솔 공정으로 세척되었다. 모든 웨이퍼들을 약 15 분의 타임 프레임 내에서 처리하였다. 입자 측정은 KLA-Tencor SP1/TBI 측정 공구를 이용하여 65nm보다 큰 치수 들에 향하였다. 입자 제거 능률은 건조 N2로 평균 61.7%로부터 N2의 1%IPA 증기로 평균 66.8%까지 향상되었다.
실시예 2
이 실시예에 있어서는, 200mm 웨이퍼들을 스핀 침전에 의하여 질화규소 입자들로 오염시키고 다음 대기 상태에서 24 시간 동안 "연대(age)"에 앉히었다. 다섯의 질화규소 입자 도전 웨이퍼들은 1 LPM의 흐름 속도의 DI 물을 200 slm의 흐름 속도의 건조 N2 가스 흐름과 충돌함에 의해 창출된 에어로솔의 단일 웨이퍼 스핀 모듈을 이용하여 액체 탈 이온화 물 에어로솔 공정으로 세척되었다. 여섯의 입자 도전 웨이퍼들은, 에어로솔이 1 LPM의 흐름 속도의 D1 물을 200 slm의 흐름 속도의 3%IPA/N2 가스 흐름과 충돌함에 의해 창출된 같은 에어로솔 공정으로 세척되었다. 표1에 보고된 입자 제거 능률은 각 조건하에서 진행한 웨이퍼들 전반에 걸친 평균치이다.
입자 사이즈 빈 (nm) 평균 시발 총수 입자 제거 능률 (%)1
N2 뿐 N2+3%IPA
65-90 1982 62.4 76.3
90-120 1364 72.2 82.9
120-150 739 78.1 88.4
150-200 640 86.1 93.2
200-300 994 90.2 94.9
에리어 112 57.9 83.3
여기에 인용된 모든 특허들, (잠정 출원을 포함하는)특허 출원들, 및 간행물들은 마치 개별적으로 편입된 것처럼 참조로 통합돼 있다. 달리 지적되지 않는 한, 모든 부품들과 퍼센티지들은 부피이며 모든 분자량들은 평균 분자량들의 무게이다. 전기의 상세한 설명은 이해의 명료만을 위해 주어졌으며, 불필요한 제한들이 없어 그로부터 이해되게 된다. 발명은 도시 설명된 정확한 상세에 한정되지 않으며, 기술에 숙련한 이에게 명백한 변화들에 대하여는 청구의 범위에 정의된 발명 내에 포함될 것이다.

Claims (20)

  1. 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말(飛沫)들을 표면으로부터 입자들을 제거하기에 충분한 힘으로 표면에 접촉시키는 것으로 이루어지는 기체의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은 비말들의 형성에 있는 물과 표면장력활성 화합물을 의미하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은 물로 이루어지는 액체 혼합물의 적어도 하나의 흐름을 가스 내포의-표면장력활성 화합물 증기의 적어도 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의해 형성되고, 그에 의해서 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 형성하는, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은, 그의 적어도 하나가 물로 이루어지는 액체 혼합물들의 둘의 흐름을 가스 내포의-표면장력활성 화합물 증기의 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의해 형성되고, 그에 의해서 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 형성하는, 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 혼합물의 적어도 하나의 흐름을 적어도 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의해 형성되고, 그에 의해서 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 형성하는, 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은, 그의 적어도 하나가 물과 표면장력활성 화합물로 이루어져 있는 액체 혼합물의 둘의 흐름들을 하나의 가스 흐름과 충돌함에 의해 형성되고, 그에 의해서 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 형성하는, 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    가스는 질소, 압축 건조 공기, 이산화 탄소, 및 아르곤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    가스는 질소, 압축 건조 공기, 이산화 탄소, 및 아르곤으로 이루어지는 군으 로부터 선택되는, 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    가스는 질소, 압축 건조 공기, 이산화 탄소, 및 아르곤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은, 그의 적어도 하나가 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 혼합물의 둘의 흐름들을 충돌함에 의해 형성되고, 그에 의해서 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는 액체 에어로솔 비말들을 형성하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은 표면장력활성 화합물 없이 형성되어, 표면에 접촉하기에 앞서 표면장력활성 화합물을 내포하는 분위기에 통과되는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    표면장력활성 화합물은 이소프로필 알코올, 에틸 알코올, 메틸 알코올, 1-메톡시-2-프로판올, 디아세톤 알코올, 에틸렌 글리콜, 테트라하이트로프란, 아세톤, 페르플루오로헥산, 헥산 및 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    표면장력활성 화합물은 이소프로필 알코올인, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은, 표면과의 접촉으로, 약 0.1에서 약 3vol%까지의 농도의 표면장력활성 화합물을 함유하는, 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은, 표면과의 접촉으로, 약 0.1에서 약 3vol%까지의 농도의 표면장력활성 화합물을 함유하는, 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은, 표면과의 접촉으로, DI 물과 표면장력활성 화합물로 이루어지는, 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    액체 에어로솔 비말들은 게다가 처리 성분을 함유하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    처리 성분은 수산화 암모늄과 과산화 수소로 이루어져 있는, 방법.
  19. 제 3 항에 있어서,
    표면장력활성 화합물은 가스에 있어서 약 1에서 약 3vol%까지의 농도로 존재하는, 방법.
  20. 제 4 항에 있어서,
    표면장력활성 화합물은 가스에 있어서 약 1에서 약 3vol%까지의 농도로 존재하는, 방법.
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