KR20120004451A - 기판상의 입자들을 제거하기 위해 점탄성 세정 물질을 이용하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

기판상의 입자들을 제거하기 위해 점탄성 세정 물질을 이용하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 실시형태들은 기판 표면, 특히 패턴화된 기판 (또는 웨이퍼) 의 표면으로부터 입자들을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 세정 장치 및 방법은 기판 표면상의 피처들을 실질적으로 손상시키지 않고서 미세한 피처들을 갖는 패턴화된 기판들을 세정하는 장점들을 갖는다. 세정 장치 및 방법은 10,000 g/mol 보다 큰 분자량을 갖는 폴리머 화합물을 함유한 점탄성 세정 물질을 이용하는 것을 수반한다. 점탄성 세정 물질은 기판 표면상의 입자들의 적어도 일부분을 인트랩한다. 충분히 짧은 시구간에 걸친 점탄성 세정 물질에 대한 힘의 인가는 인트랩된 입자들과 함께 점탄성 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 고체 유사 특성들을 점탄성 세정 물질이 나타내도록 야기시킨다. 점탄성 세정 물질의 고체 유사 성질에 접근하기 위해 단기간에 걸쳐 다수의 힘들이 인가될 수 있다. 이와 달리, 점탄성 세정 물질의 온도를 낮출때, 점탄성 세정 물질은 또한 고체 유사 특성들을 나타낸다.

Description

기판상의 입자들을 제거하기 위해 점탄성 세정 물질을 이용하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR USING A VISCOELASTIC CLEANING MATERIAL TO REMOVE PARTICLES ON A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 표면, 특히 패턴화된 기판 (또는 웨이퍼) 의 표면으로부터 입자들을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
집적 회로, 메모리 셀 등과 같은 반도체 디바이스의 제조에서는 반도체 웨이퍼 ("웨이퍼") 상에 피처들 (features) 을 정의하기 위해 일련의 제조 동작들이 수행된다. 웨이퍼 (또는 기판) 는 실리콘 기판 상에서 정의된 멀티 레벨 구조의 형태로 집적 회로 디바이스들을 포함한다. 기판 레벨에서, 확산 영역들을 갖는 트랜지스터 디바이스들이 형성된다. 후속 레벨들에서, 희망하는 집적 회로 디바이스를 정의하기 위해 상호접속 금속 라인들이 패턴화되고 트랜지스터 디바이스들에 전기적으로 연결된다. 또한, 패턴화된 도전층들은 유전체 물질들에 의해 다른 도전층들로부터 절연된다.
이러한 일련의 제조 동작들 동안에, 웨이퍼 표면은 다양한 유형들의 오염물들에 노출된다. 본질적으로 제조 동작에서 존재하는 임의의 물질은 잠재적인 오염물 소스이다. 예를 들어, 오염물 소스에는 그 중에서도, 프로세스 가스, 화학물질, 퇴적 물질, 및 액체가 포함될 수도 있다. 다양한 오염물들이 미립자 형태로 웨이퍼 표면상에서 퇴적될 수도 있다. 만약 미립자 오염물이 제거되지 않으면, 오염물 근처 내의 디바이스들은 동작이 불가능해질 가능성이 높을 것이다. 이에 따라, 웨이퍼 상에서 정의된 피처들을 손상시키지 않고 실질적으로 완벽한 방법으로 오염물들을 웨이퍼 표면으로부터 세정 (cleaning) 하는 것이 필요하다. 하지만, 미립자 오염물의 크기는 종종 웨이퍼 상에서 제조된 피처들의 임계 치수 크기 정도이다. 웨이퍼 상의 피처들에 악영향을 미치지 않고서 이와 같은 작은 미립자 오염물을 제거하는 것은 매우 어려울 수 있다.
통상적인 웨이퍼 세정 방법들은 웨이퍼 표면으로부터 미립자 오염물을 제거하는데 기계적인 힘을 많이 의존해왔다. 피처 크기들이 계속해서 감소되고 보다 약해짐에 따라, 웨이퍼 표면에 대한 기계적인 힘의 인가로 인한 피처 손상의 가능성은 증가한다. 예를 들어, 높은 종횡비 (aspect ratio) 를 갖는 피처들은 충분한 기계적인 힘에 의해 영향을 받을 때 무너짐 (toppling) 또는 파손 (breaking) 에 취약하다. 세정 문제를 더욱 복잡하게 하는 것으로서, 감소된 피처 크기로의 동향은 미립자 오염물의 크기의 감소를 야기시킨다. 미립자 오염물들과 기판 표면 사이의 접착을 이겨내는데 필요한 힘은 더 높아진 표면 대 체적 비로 인해 입자들이 작을수록 증가한다. 따라서, 최신의 반도체 제조 동안의 오염물의 효과적이고 비파괴적인 제거는 웨이퍼 세정 기술에서의 끊임없는 진보들에 의해 충촉되어야 할 끊임없는 도전과제를 나타낸다. 평판 패널 디스플레이를 위한 제조 동작들은 상술한 집적 회로 제조의 동일한 결점들로부터 고충을 겪고 있다는 것을 이해해야 한다.
이러한 점을 감안하여, 패턴화된 웨이퍼들 상의 피처들을 손상시키지 않고 오염물들을 제거하는데 효과적인 패턴화된 웨이퍼 세정 방법 및 장치가 필요하다.
일반적으로, 본 발명의 실시형태들은 기판 표면, 특히 패턴화된 기판 (또는 웨이퍼) 의 표면으로부터 입자들을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 세정 장치 및 방법은 기판 표면상의 피처들을 실질적으로 손상시키지 않고서 미세한 피처들을 갖는 패턴화된 기판들을 세정하는 장점들을 갖는다. 세정 장치 및 방법은 10,000 g/mol 보다 큰 분자량을 갖는 폴리머 화합물을 함유한 점탄성 (viscoelastic) 세정 물질을 이용하는 것을 수반한다. 점탄성 세정 물질은 기판 표면상의 입자들의 적어도 일부분을 인트랩 (entrap) 한다. 충분히 짧은 시구간에 걸친 점탄성 세정 물질에 대한 힘의 인가는 인트랩된 입자들과 함께 점탄성 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 고체 유사 특성들을 점탄성 세정 물질이 나타내도록 야기시킨다. 점탄성 세정 물질의 고체 유사 성질에 접근하기 위해 단기간에 걸쳐 다수의 힘들이 인가될 수 있다. 이와 달리, 점탄성 세정 물질의 온도를 낮출때, 점탄성 세정 물질은 또한 고체 유사 특성들을 나타낸다.
기판 표면상의 피처들을 손상시키기 않고서 어떻게 기판 표면상의 입자들이 제거될 수 있는지를 설명하는 장치 및 방법의 다양한 실시형태들이 본 출원에서 서술된다. 본 발명은 시스템, 방법 및 쳄버를 포함하여, 수많은 방법들로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이하에서는 본 발명의 여러가지 발명 실시형태들을 서술한다.
하나의 실시형태에서, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법이 제공된다. 본 방법은 기판의 표면상에 세정 물질층을 분배하는 단계를 포함한다. 기판은 기판 지지대에 의해 회전되며, 세정 물질은 폴리머 화합물을 포함한 점탄성 용액이다. 폴리머 화합물은 세정 용액에 용해되어 세정 물질을 형성한다. 세정 물질은 기판의 표면으로부터의 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들을 캡쳐하고 인트랩한다. 게다가, 본 방법은 기판의 표면상의 세정 물질층상에 린스액 (rinsing liquid) 을 분배하여 세정 물질층을 제거하는 단계를 포함한다. 세정 물질층상에 린스액을 분배하는 동안 또는 그 이전에 세정 물질에 에너지가 인가된다. 인가된 에너지는 기판 표면으로부터의 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가 (또는 증대) 시킨다. 세정 물질에 의해 인트랩된 입자들 중 적어도 몇몇은 세정 물질과 함께 제거된다.
다른 실시형태에서, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법이 제공된다. 본 방법은 기판의 표면상에 점탄성 세정 물질층을 분배하는 단계를 포함한다. 기판은 기판 지지대에 의해 회전된다. 점탄성 세정 물질은 기판의 표면으로부터의 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들을 캡쳐하고 인트랩한다. 본 방법은 기판의 표면상의 세정 물질층상에 린스액을 분배하여 세정 물질층을 제거하는 단계를 포함한다. 세정 물질층상에 린스액을 분배하는 동안 또는 그 이전에 세정 물질에 에너지가 인가된다. 인가된 에너지는 기판 표면으로부터의 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가 (또는 증대) 시킨다. 세정 물질에 의해 인트랩된 입자들 중 적어도 몇몇은 세정 물질과 함께 제거된다.
또 다른 실시형태에서, 복수의 프로세싱 슬롯들을 갖는 장치에서의 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법이 제공된다. 본 방법은 기판 지지대에 의해 기판을 본 장치의 제 1 프로세싱 슬롯으로 이동시키는 단계를 포함한다. 본 장치의 제 1 프로세싱 슬롯은 기판 지지대에 의해 상기 제 1 프로세싱 슬롯 아래의 프로세싱 슬롯들로부터 분리된다. 본 방법은 또한 기판의 표면상에 점탄성 세정 물질층을 분배하는 단계를 포함한다. 기판은 기판 지지대에 의해 회전된다. 점탄성 세정 물질은 기판의 표면으로부터의 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들을 캡쳐하고 인트랩한다.
본 방법은 기판 지지대에 의해 기판을 본 장치의 제 2 프로세싱 슬롯으로 이동시키는 단계를 더 포함한다. 본 장치의 제 2 프로세싱 슬롯은 기판 지지대에 의해 상기 제 2 프로세싱 슬롯 아래의 프로세싱 슬롯들로부터 분리된다. 게다가, 본 방법은 기판의 표면상의 세정 물질층상에 린스액을 분배하여 점탄성 세정 물질층을 제거하는 단계를 포함한다. 세정 물질층상에 린스액을 분배하는 동안 또는 그 이전에 세정 물질에 에너지가 인가된다. 인가된 에너지는 기판 표면으로부터의 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 세정 물질의 고체 유사 반응을 증대시킨다. 세정 물질에 의해 인트랩된 입자들 중 적어도 몇몇은 세정 물질과 함께 제거된다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명에 의해 쉽게 이해될 것이며, 동일한 참조 부호들은 동일한 구조적 엘리먼트들을 가리킨다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면상의 오염물들을 세정하기 위해 기판 표면상에 분배된 큰 분자량을 갖는 폴리머 화합물의 폴리머들을 함유한 점탄성 세정 물질을 도시한다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 점탄성 세정 물질을 분배하기 위한 장치를 도시한다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 2a 에서 도시된 장치의 평면도를 도시한다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 롤러 쌍들에 의해 안정되게 홀딩되어 있는 기판을 도시한다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면상에 린스액을 분배하기 위한 장치를 도시한다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 물질막상에 분배되는 린스액의 스트림을 도시한다.
도 3c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3b 의 영역 A 의 확대도를 도시한다.
도 3d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3c 의 영역 B 에서의 세정 물질의 일부가 린스액에 의해 제거된 후의 기판의 부분을 도시한다.
도 3e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하기 위한 통합형 프로세싱 장치를 도시한다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 후면 냉각을 갖는 도 3b 의 장치와 유사한 장치를 도시한다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 핸들에 부착된 흡입 튜브를 갖는 장치를 도시한다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 핸들에 결합된 흡입 헤드를 도시한다.
도 6c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 흡입 홀들을 갖는 도 6b 의 흡입 헤드의 저면도를 도시한다.
도 6d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 위에 배치된 음향 공명기 블록을 도시한다.
도 7b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 위와 아래에 배치된 음향 공명기 블록들을 도시한다.
도 7c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 물질 린싱 (rinsing) 시스템을 도시한다.
도 7d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 린스 헤드의 측면도이다.
도 7e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 위의 린스 헤드의 평면도이다.
도 7f 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 9a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 린스액을 도입시키기 위한 스프레이 분사 헤드를 도시한다.
도 9b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 린스액의 스프레이 분사를 인가하기 위한 장치를 도시한다.
도 9c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판을 세정하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
도 11a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, A 도 (degree) 의 진동하에 있는 기판의 평면도이다.
도 11b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름을 도시한다.
표면 피처들을 손상시키지 않고서 웨이퍼 표면들을 세정하는 물질, 방법 및 장치의 실시형태들이 설명된다. 여기서 논의되는 세정 물질, 장치 및 방법은 피처들을 손상시키지 않고서 미세한 피처들을 갖는 패턴화된 기판들을 세정하는 장점들을 갖는다. 세정 물질은 액체상 또는 액체/가스상의 유체이며, 디바이스 피처들 주변을 변형시키며; 이에 따라 세정 물질은 디바이스 피처들을 손상시키지 않는다. 10,000 g/mol 보다 큰 분자량을 갖는 폴리머 화합물을 함유한 세정 물질은 기판상의 오염물을 캡쳐한다. 게다가, 세정 물질은 오염물을 인트랩하고, 오염물을 기판 표면으로 되돌려 놓지 않는다. 큰 분자량의 폴리머 사슬은 통상적인 세정 물질에 비해 미립자 오염물의 캡쳐 및 인트랩을 증대시킨다.
하지만, 본 발명은 이러한 특정한 상세사항들 모두 또는 그중의 일부 없이 실시될 수 있다는 것은 본 발명분야의 당업자에게 자명할 것이다. 다른 경우들에서, 본 발명을 불필요하게 애매모호하게 하지 않도록 하기 위해, 잘 알려진 프로세스 동작들은 상세하게 기술되지 않는다.
여기서 설명된 실시형태들은 오염물을 제거하는데 효과적이며, 일부가 높은 종횡비 피처들을 포함할 수도 있는, 패턴화된 웨이퍼들상의 피처들을 손상시키지 않는 세정 장치 및 세정 방법을 제공한다. 본 실시형태들은 반도체 세정 애플리케이션들과 관련된 특정한 예시들을 제공하지만, 이러한 세정 애플리케이션들은 기판으로부터의 오염물들의 제거를 필요로 하는 임의의 기술에 까지 확장될 수도 있다.
65 nm, 45 nm, 32 nm, 22 nm, 및 16 nm 및 그 아래의 기술 노드들과 같은, 진보된 기술들의 경우, 최소 피처들은 대략 각각의 노드들의 크기인 폭을 갖는다. 각각의 기술 노드가 칩들의 제한된 표면 면적상에서 보다 많은 수의 디바이스들을 끼워넣으려고 함에 따라 디바이스 구조물들의 폭은 계속해서 치수가 낮아진다. 일반적으로, 디바이스 구조물의 높이와 같은, 디바이스 구조물들의 높이들은 비저항들 (resistivities) 의 고려로 인해 디바이스 피처들의 폭에 비례하여 치수가 낮아지지 않는다. 실리콘 라인들 및 금속 상호접속부와 같은, 도전성 구조물들의 경우, 구조물들의 폭과 높이를 좁히는 것은 비저항을 너무 높게 증가시켜서 상당한 RC 지연을 야기시키고 도전성 구조물들에 대한 너무 많은 열을 발생시킬 것이다. 그 결과, 구조물과 같은, 디바이스 구조물들은 높은 종횡비를 가졌을 것인데, 이것은 구조물에 인가된 힘에 의해 디바이스 구조물들이 쉽게 손상되도록 만든다. 하나의 실시형태에서, 디바이스 구조물의 종횡비는 약 2 이상의 범위에 있을 수 있다. 구조물에 인가된 힘은 기판 표면으로부터 입자들 (또는 오염물들) 을 제거하는 것을 보조하는데 이용되는 힘을 포함하며, 이것은 기판 표면과 세정 물질간의 임의의 상대적인 운동의 결과일 수 있거나 또는 기판 표면상의 세정 물질 또는 린스액의 분배로부터 초래될 수 있다.
디바이스 구조물들의 감소된 폭들 및 디바이스 구조물들의 비교적 높은 종횡비들은 인가된 힘 또는 인가된 힘으로 인해 축적된 에너지에 의해 디바이스 구조물들이 쉽게 파손되도록 만든다. 손상된 디바이스 구조물들은 이러한 손상과 감소된 총체적인 수율로 인해 동작불능이 될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 액체 세정 용액 (105) 및 이 액체 세정 용액 (105) 에 용해된 큰 분자량을 갖는 폴리머들 (110) 을 함유한 점탄성 세정 물질 (100) 을 도시한다. 일 실시형태에서, 세정 물질 (100) 은 액체 형태로 존재한다. 다른 실시형태에서, 세정 물질 (100) 은 겔이나 졸이다. 세정 물질 (100) 은, 기판 표면 (111) 상에 입자들을 갖는 기판 (101) 상에 도포될 때, 입자들과의 적어도 부분적인 바인딩 또는 상호작용에 의해 기판 (101) 의 기판 표면 (111) 으로부터, 입자들 (120I, 120II) 과 같은, 입자들을 캡쳐하고 제거시킬 수 있다. 게다가, 세정 물질 (100) 은 또한 입자들과의 적어도 부분적인 바인딩 또는 상호작용에 의해 입자들 (120I, 120II) 과 같은, 기판 표면 (111) 으로부터 제거된 입자들, 피처 (102) 상의 입자 (120V) 와 같은, 피처들의 표면들상의 입자들, 또는 입자들 (120III, 120IV) 과 같은, 세정 물질 (100) 에 존재하는 입자들을 인트랩하여 이 입자들이 기판 표면 (111) 상에 떨어지거나 또는 퇴적되는 것을 막는다. 피처 (102) 상의 입자 (120V) 와 같은, 피처들의 표면들상의 입자들은 피처들의 측벽들 (미도시) 상에 있을 수 있다. 큰 분자량을 갖는 폴리머들을 함유한 세정 물질의 상세사항은 “Materials for Particle Removal by Single-Phase and Two-Phase Media” 이라는 명칭으로 2008년 6월 2일에 출원되고 공동 양도된 미국 특허 출원 12/131,654 에 기술되어 있으며, 이 특허 출원은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 병합된다.
기판 표면 (111) 상의 입자들 (120I, 120II) 과 같은, 입자들을 기판 표면 (111) 으로부터 제거하도록 입자들 캡처를 가능하게 하기 위해서, 폴리머 (110) 는 기판 표면 (111) 상의 입자들 (120I, 120II) 과 같은, 입자들에 근접해 있을 필요가 있다. 만약 폴리머 (110) 와 입자들 (120I, 120II) 간의 알짜 인력들 (net attractive forces) 이 입자들과 기판 표면 (111) 간의 힘들보다 강하면, 세정 물질 (100) 에서의 폴리머 (110) 는 입자들 (120I, 120II) 을 기판 표면 (111) 으로부터 떨어져 있도록 이동시킨다.
하나의 실시형태에서, 폴리머 (들) 을 함유한 용액인 세정 물질 (100) 은 점탄성 특성들을 나타낸다. 세정 물질 (100) 이 기판 표면 (111) 상에 도포되어 입자들과 접촉하게 된 후에는, 세정 물질 (100) 과 입자들은 기판 표면 (111) 으로부터 제거될 필요가 있다. 세정 물질 (100) 을 기판 표면 (111) 으로부터 제거하는 방법들은 여러가지가 있다. 예를 들어, 세정 물질 (100) 을 기판 표면 (111) 으로부터 제거하기 위해 세정 물질 (100) 에 힘이 인가될 수 있다. 인가된 힘 및 인가된 힘의 시간 척도에 따라, 점탄성 세정 물질은 액체 유사 반응 또는 고체 유사 반응을 갖는다. 만약 인가된 힘의 시간 척도가 점탄성 세정 물질의 특성 시간 척도보다 짧으면, 점탄성 세정 물질은 고체 유사 반응을 나타낼 것이다. 점탄성 세정 물질은 고체처럼 행동을 하며 액체처럼 흐르지는 않는다. "고체 유사" 점탄성 세정 물질은, 비결정성 물질과 같이, 단단하고 딱딱할 수 있거나, 또는 고무 (탄성 유사) 또는 금속처럼 변형될 수 있다.
점탄성 세정 물질의 특성 시간은 점탄성 세정 물질에 인가된 힘, 스트레스, 또는 고온 또는 저온에 대한 노출 (가열 또는 냉각) 과 같은 외부 에너지에 점탄성 세정 물질이 반응하는 반응 시간 (또는 특성 반응 시간) 이다. 인가되는 외부 에너지는 외부 에너지에 노출되는 위치(들) 에서 임시적으로 저장되고, 점탄성 세정 물질이 인가된 외부 에너지에 반응하거나 또는 점탄성 세정 물질이 외부 에너지를 소산시키는데에 일정한 양의 시간 (즉, 특성 반응 시간) 이 걸린다. 인가된 외부 힘 또는 외부 에너지의 시간 척도가 특성 반응 시간보다 짧을 때, 점탄성 세정 물질은 인가되는 외부 힘 또는 외부 에너지에 반응하는데 충분한 시간을 갖지 못한다. 점탄성 세정 물질은 고체처럼 행동할 것이다.
이와 대비되어, 만약 인가된 힘의 시간 척도가 점탄성 세정 물질의 특성 시간 척도보다 길면, 점탄성 세정 물질은 액체 유사 반응을 나타낼 것이다. 점탄성 세정 물질은 액체처럼 흐를 것이다. 비교적 짧은 시간 척도들에서 힘들을 인가하는 예시들에는, 비제한적인 것들로서, 기판과 접촉한 점탄성 물질에 대한 접선 방향으로 전단 흐름 (shearing flow) 을 인가하는 것, 점탄성 물질에 대해 수직한 흡입 흐름 (suction flow) 을 인가하는 것, 스프레이 분사와 같이 점탄성 물질에 수직한 충돌 흐름 (impinging flow) 을 인가하는 것, 또는 기판 자체와 같은 고체, 액체, 또는 가스와 같은 매질을 통해 간접적으로 결합되거나 또는 점탄성 물질에 직접적으로 결합된 음향력 (acoustical force) 을 인가하는 것, 또는 기계적으로 유도된 진동적 흐름을 인가하는 것이 포함된다.
고체 유사 반응의 크기는 일반적으로 훨씬 짧은 시간 척도들에서 힘들을 인가함으로써 증가한다. 점탄성 세정 물질의 특성 시간 척도는, 폴리머 화합물의 농도 또는 화학적 또는 구조적 성질을 변경하는 것, 및 폴리머 화합물을 용해시킨 세정 용액의 농도 또는 화학적 또는 구조적 성질을 변경하는 것과 같은, 다양한 방법들에 의해 조정될 수 있다. 뿐만 아니라, 점탄성 세정 물질의 특성 시간은 점탄성 세정 물질의 온도를 낮춤으로써 감소될 수 있거나 또는 점탄성 세정 물질의 온도를 상승시킴으로써 증가될 수 있다. 점탄성 세정 물질은 고체 유사 성질에 보다 손쉽게 접근하기 위해 인가된 힘과 협력하여 냉각될 수 있다. 또 추가적으로, 점탄성 세정 물질의 특성 시간 및 고체 유사 반응의 크기는 폴리머 성분의 농도를 조정함으로써 변경될 수 있다. 인가된 힘과 협력하여 점탄성 세정 물질 내의 폴리머 성분의 높은 농도는 점탄성 세정 물질의 고체 유사 성질에 보다 손쉽게 접근하게 해준다.
도 1 에서 도시된 바와 같이, 기판 (101) 의 표면으로부터 입자들을 제거하기 위해 기판상의 세정 물질 (100) 에 적용하는 방법들은 많이 있다. 하나의 실시형태에서, 기판이 자신의 중심점을 중심으로 회전되는 동안에 세정 물질이 기판상에 분배된다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 입자들과의 적어도 부분적인 바인딩 또는 상호작용에 의해 세정 물질은 기판상의 입자들을 캡쳐하고 인트랩한다. 도 2a 는 상술한 세정 물질 (100) 과 유사한, 점탄성 세정 물질 (230) 을 기판 표면상에 분배하는 장치 (200) 의 실시형태를 도시한다. 기판 (201) 은 기판 지지대 (210) 상에 배치된다. 하나의 실시형태에서, 기판 지지대 (210) 는 진공에 의해 기판 (201) 을 고정시키는 진공 척이다. 기판 지지대 (210) 는 기판 지지대 (210) 의 중심점 부근에 있는 축 (215) 에 결합된다. 축 (215) 은 메카닉 디바이스 (미도시) 에 의해 회전된다. 과잉의 (또는 오버플로우) 세정 물질을 받아내기 위해 기판 지지대 (210) 및 기판 (201) 을 둘러싸는 콘테이너 (260) 가 존재한다. 기판 (201) 및 기판 지지대 (210) 위에는, 기판 표면 (205) 상에 세정 물질 (230) 을 분배하는, 세정 물질 디스펜서 (220) 가 존재한다. 세정 물질 (230) 은 기판 표면 (205) 상에 박막 (240) 을 형성한다. 하나의 실시형태에서, 세정 물질 디스펜서 (220) 의 노즐 (225) 은 기판 (201) 의 표면 (205) 의 중심점을 가리킨다. 하나의 실시형태에서, 기판은 약 0 내지 약 1000 rpm (round per minute) 사이의 속도로 회전한다. 다른 실시형태에서, 회전 속도는 약 0 내지 약 500 rpm 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 회전 속도는 약 50 내지 약 300 rpm 사이이다.
하나의 실시형태에서, 세정 물질 디스펜서 (220) 의 암 (226) 은 기판 (201) 의 표면 (205) 을 가로질러 스윕 (sweep) 한다. 도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 장치 (200) 의 평면도를 도시한다. 도 2b 에서 도시된 실시형태에서, 암 (226) 은 아크 (229) 를 따라 기판 (201) 의 표면을 가로질러 스윕한다. 암 (226) 이 기판 (201) 을 가로질러 스윕할 때, 기판 (201) 은 자신의 중심점을 중심으로 회전한다. 기판 (210) 의 회전 및 암 (226) 의 스위핑 (sweeping) 으로 인해, 세정 물질이 기판 표면 전체에 걸쳐서 분배된다. 하나의 실시형태에서, 암 (226) 의 스위핑 (또는 스윙) 의 속도는 약 0 rpm 내지 약 1000 rpm 사이이다. 다른 실시형태에서, 스위핑 속도는 약 0 rpm 내지 약 300 rpm 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 스위핑 속도는 약 10 rpm 내지 약 100 rpm 사이이다.
하나의 실시형태에서, 기판상에서 세정 물질의 막을 분배하는데 걸리는 시간은 약 10 초 내지 약 120 초 사이이다. 다른 실시형태에서, 세정 물질의 막을 분배하는데 걸리는 시간은 약 10 초 내지 약 60 초 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 기판상에서 세정 물질의 막을 분배하는데 걸리는 시간은 약 20 초 내지 약 40 초 사이이다.
하나의 실시형태에서, 분배 노즐 (225) 로부터의 세정 물질의 유량 (flow rate) 은 약 0 ml/min 내지 약 1000 ml/min 사이이다. 다른 실시형태에서, 세정 물질의 유량은 약 25 ml/min 내지 약 500 ml/min 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 세정 물질의 유량은 약 50 ml/min 내지 약 300 ml/min 사이이다.
만약 암 (226) 이 기판 (201) 의 중심점에서만 세정 물질을 분배하도록 정지상태로 머물러 있다면, 세정 물질은 기판의 회전과 세정 물질의 유동성에 의해 기판 (201) 의 표면 (205) 전체에 걸쳐 확산될 수 있다.
기판의 표면 (들) 상의 입자들을 제거하기 위해, 세정 물질은 기판의 전면 (디바이스 측), 기판의 후면, 또는 기판의 양면들상에서 분배될 수 있다.
유동적인 세정 물질을 스피닝 (spinning) 기판상에 분배하기 위해, 기판은 도 2a 의 기판 지지대 (210) 와 같은, 기판 지지대상에 배치될 필요가 없다. 기판은 롤러, 그립퍼, 핀, 또는 다른 유형들의 기판 고정 디바이스들에 의해 홀딩될 수 있다. 도 2c 는 롤러 쌍들 (250 과 251, 및 250' 과 251') 에 의해 안정되게 홀딩된 기판 (201') 의 실시형태를 도시한다. 기판 (201') 은 롤러들의 회전 운동에 의해 회전된다. 기판 (201') 의 가장자리를 이 두 개의 롤러들 사이에서 방향 (지면에서 나오는 쪽을 가리킴; 256) 으로 밀어내도록 하기 위해, 롤러 (250) 는 원방향 (반시계방향; 252) 으로 회전하는 반면에, 롤러 (251) 는 원방향 (시계방향; 253) 으로 회전한다. 기판의 가장자리를 이러한 롤러들 사이에서 방향 (지면으로 들어가는 쪽을 가리킴; 257) 으로 밀어내도록 하기 위해, 롤러 (250') 는 원방향 (시계방향; 254) 으로 회전하는 반면에, 롤러 (251') 는 원방향 (반시계방향; 255) 으로 회전한다. 롤러들 (250, 251, 250', 및 251') 은 기판 (201') 이 시계방향으로 회전하도록 이동시킨다.
본 발명에서 설명된 방법 및 장치의 실시형태들은 세정 물질의 점탄성 성질을 활용하는 것을 수반한다. 상술한 바와 같이, 외부 힘이 충분히 빠른 레이트로 인가될 때, 점탄성 세정 물질은, 기판 표면으로부터의 인트랩된 미립자 오염물들과 함께 점탄성 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 고체 유사 반응을 나타낸다. 인가된 힘과 협력하여 점탄성 세정 물질을 냉각하는 것은 고체 유사 반응에 보다 손쉽게 접근하게 해준다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면상에 린스액 (330) 을 분배하기 위한 장치 (300) 를 도시한다. 기판 (301) 은 기판 지지대 (310) 상에 배치된다. 하나의 실시형태에서, 기판 지지대 (310) 는 진공에 의해 기판 (301) 을 고정시키는 진공 척이다. 기판 지지대 (310) 는 기판 지지대 (310) 의 중심점 부근에 있는 축 (315) 에 결합된다. 축 (315) 은 메카닉 디바이스 (미도시) 에 의해 회전된다. 기판 (301) 및 기판 지지대 (310) 위에는, 세정 물질의 박막 (340) 을 갖는, 기판 (301) 의 표면 (305) 상에 린스액 (330) 을 분배하는 린스액 디스펜서 (320) 가 존재한다. 린스액은 탈이온화수 (DIW), N2, CO2, 또는 공기와 같은 기체(들)을 갖는 기화수 (gasified water) (또는 DIW), 탈산소화 DIW, 계면활성제, 부식 억제제 또는 킬레이트제와 같은 첨가제를 갖는 DIW 일 수 있다. 이와 달리, 린스액들에는 또한 APM (ammonium peroxide mixture, 또한 SC1 라고도 칭함), SC-2 (standard clean-2, 주요 화학물질은 HCl 임), HF, H2SO4, NH4OH, SPM (sulfuric-acid peroxide mixture), H2O2, 및 DSP (diluted sulfuric-acid peroxide mixture), 등과 같은 수용성 화학물질이 포함될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 세정 물질 디스펜서 (320) 의 노즐 (325) 은 표면 (306) 의 중심점을 가리킨다. 과잉의 (또는 오버플로우) 린스액 및 제거된 입자들과 함께 제거된 세정 물질을 받아내기 위해 기판 지지대 (310) 및 기판 (301) 을 둘러싸는 콘테이너 (360) 가 존재한다. 하나의 실시형태에서, 기판 지지대 (310) 는 도 2a 의 기판 지지대 (210) 이며, 이것은 세정 물질 분배 동작이 적용된 후 기판 (201) 이 동일한 장치에서 린스액을 갖고 기판 지지대 (210) 상에 머물러 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 실시형태에서, 장치 (200) 는 린스액을 도포하기 위한 다른 암을 갖는다.
기판은 린스 분배 동작 동안에 약 0 rpm (round per minute) 내지 약 1000 rpm 사이의 속도로 회전한다. 다른 실시형태에서, 회전 속도는 약 0 rpm 내지 약 500 rpm 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 회전 속도는 약 50 rpm 내지 약 300 rpm 사이이다. 하나의 실시형태에서, 세정 물질 디스펜서 (320) 의 암 (326) 은 도 2a 의 암 (226) 과 마찬가지 방식으로 세정 물질 (301) 의 표면 (305) 을 가로질러 스윕 (sweep) 한다. 하나의 실시형태에서, 분배 노즐 (325) 로부터의 세정 물질의 유량은 약 0 ml/min 내지 약 1000 ml/min 사이이다. 다른 실시형태에서, 세정 물질의 유량은 약 0 ml/min 내지 약 500 ml/min 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 세정 물질의 유량은 약 50 ml/min 내지 약 300 ml/min 사이이다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 탈이온화수 (DIW) 와 같은, 린스액 (350) 의 스트림이 세정 물질막 (340) 상에 분배되는 것을 도시한다. 기판이 회전하는 동안에 린스액 (350)의 스트림이 기판 표면상에 도입된다. 린스액 (350) 은 포인트 (306) 를 둘러싼 영역에서 세정 물질의 표면상에 힘 (FJ) 를 가한다. 도 3c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 3b 의 영역 A 의 확대도를 도시한다. 린스액 (350) 은, 세정 물질의 표면에 부딪친 후, 세정 물질 (340) 의 표면 (341) 을 따라 흐르고, 포인트 (306) 의 우측에 FS1 을 도입시키고, 포인트 (306) 의 좌측에 FS2 를 도입시킨다. FJ, FS1 및 FS2 에 의해 도입된 힘들은 세정 물질 (340) 의 포인트 (351) 를 둘러싼 영역 B 를 "고체 유사" (또는 고체 유사에 근접) 하게 만든다.
영역들 (C1, C2) 과 같은, 세정 물질 (340) 의 다른 영역들은 직접적으로 고체 유사 특성들을 나타내지 않는다. FJ, FS1 및 FS2 에 의해 도입된 힘들은 세정 물질이 마치 영역 B 에 의해 교체된 것처럼 세정 물질을 흐르게 하는 액체 유사 반응을 유도한다. 영역 B 에서의 세정 물질은 고체 유사이다. 영역 B 와 기판 (401) 사이 (고체 대 고체) 의 계면 (353) 으로부터 고체 유사 세정 물질을 제거하는 것은 기판 표면으로부터의 입자 제거의 효율성을 증가시킨다.
영역 B 에서의 세정 물질 (340) 은 기판 (301) 의 표면 (411) 에서 손쉽게 리프트 오프 (lifted off) 된다. 린스액의 힘은 고체 유사 반응을 활성화시키고 세정 물질과 인트랩된 입자 오염물을 기판 (310) 의 표면 (341) 으로부터 리프트 오프하는데 필요한 에너지를 전달한다. 세정 물질의 일부가 기판 표면으로부터 리프트 오프된 후, 린스액 (350) 은 계속해서 세정 물질상에 힘들을 가하여 기판 표면으로부터 세정 물질을 제거시킨다. 도 3d 는 도 3c 의 영역 B 에서 세정 물질의 일부가 린스액 (350) 에 의해 제거된 후의 기판 (301) 의 일부분의 실시형태를 도시한다. 영역 B 는 우측상의 남아있는 영역 B1 과 좌측상의 남아있는 영역 B2 만을 갖는다. 린스액 (350) 은 세정 물질 (340) 상에 힘들 (FJ, FS1, 및 FS2) 을 계속해서 인가하기 때문에, 힘들은 계속해서 우측상의 "고체 유사" 영역 B1 을 확대시키고 영역 C1 을 C1' 으로 축소시킨다. 좌측에서는, "고체 유사" 영역이 B2 까지 확대되는 반면에, C2 는 C2' 로 축소된다. 린스액은 계속해서 세정 물질 (340) 상에 힘들을 인가함에 따라, 영역들 B1, B2 을 포함한 "고체 유사" 세정 물질은 기판 표면으로부터 제거될 것이다. 이러한 방식으로, 세정 물질은 기판 표면으로부터 제거된다. 세정 물질이 기판 표면으로부터 제거될 때, 기판 표면상의 입자들은 세정 물질과 함께 기판 표면으로부터 제거된다. 상술한 바와 같이, 입자들은 캡쳐되어 세정 물질에 인트랩된다.
그 후 린스액 (350) 은 기판 표면으로부터 세정 물질 (340) 을 제거한다. 하나의 실시형태에서, 기판 표면으로부터 린스액 모두를 분리하기 위한 회전에 의한 추가적인 건조 동작이 존재한다. 기판은 도 3a 에서 도시된 바와 같이 동일한 메카니즘에 의해 회전될 기판 지지대 (310) 상에 머물러 있을 수 있다. 다른 실시형태에서, 기판은 회전 동작에 의한 건조를 수행하기 위해 별개의 회전 시스템 또는 쳄버로 이동될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 회전 동작에 의한 건조 동안에, 회전 속도는 약 100 rpm 내지 약 5000 rpm 사이이다. 다른 실시형태에서, 회전 속도는 약 500 rpm 내지 약 3000 rpm 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 회전 속도는 약 1000 rpm 내지 약 2500 rpm 사이이다. 하나의 실시형태에서, 건조 회전의 지속기간은 약 10 초 내지 약 90 초 사이이다. 다른 실시형태에서, 회전 지속기간은 약 20 초 내지 약 60 초 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 회전 지속기간은 약 30 초 내지 약 60 초 사이이다. 이와 달리 건조 동작은 액체 IPA (isopropyl alcohol), IPA 와 물의 혼합물, 기상 IPA 와 같은 건조보조 증기, 또는 하나 이상의 비활성 가스(들) 과 건조보조 증기의 혼합물과 같은, 건조보조액을 도포하는 것에 의해 보조될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 비활성 가스(들) 은 N2, O2, Ar, 공기, 또는 He 일 수 있다.
아래에서는, 세정 물질의 점탄성 성질을 활용하는, 패턴화될 수 있거나 또는 비어 있는 기판상의 입자들을 제거하는 방법 및 장치의 예들을 설명한다:
방법 1:
상술한 바와 같이, 기판이 자신의 중심점을 중심으로 회전되는 동안에 점탄성 세정 물질이 기판상에 분배된다. 세정 물질이 기판상에 분배될 때, 입자들과의 적어도 부분적인 바인딩 또는 상호작용에 의해 세정 물질은 기판상의 입자들을 캡쳐하고 인트랩한다. 세정 물질의 분배는 기판 (301) 의 표면 (305) 상에서의 세정 물질의 균일한 막을 초래시킨다. 기판의 회전 속도 및 세정 물질의 유량의 제어는 기판 표면상에서 세정 물질을 균일하고 얇게 코팅하는 것을 가능하게 해준다. 예를 들어, 막 두께는 약 500 옹스트롱만큼 얇을 수 있다. 이러한 세정 물질 막은 세정 용액의 증발로 인해 점탄성 성분 (폴리머들) 의 농도가 증가되도록 해준다. 점탄성 성분의 농도에 영향을 미치도록 세정 용액에서의 휘발성 성분의 증발 레이트는 조정될 수 있다. 세정 물질의 점탄성 성분의 농도를 증가시키는 것은 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키며, 이러한 성질은 기판 표면으로부터의 인트랩된 입자들을 갖는 세정 물질의 제거를 용이하게 해준다. 증발에 의해 세정 물질의 점탄성 성분을 증가시키기 위해 기판 표면상에서 매우 얇은 세정 물질막을 퇴적시키는 것은 보다 단순한 세정 물질 분배 시스템의 설계를 허용해준다. 고농도의 폴리머 성분을 갖는 세정 물질 분배 시스템의 설계는 세정 물질의 높은 점성도로 인해 보다 복잡하다.
세정 물질은 린스액에 의해 기판 표면으로부터 제거될 수 있으며, 린스액은, 기판이 그 중심점을 중심으로 회전되는 동안에 기판 표면상에 분배될 수 있다. 린스액이 세정 물질상에 도포되는 동안, 세정 물질막의 탄성적 성질을 한층 증가시키기 위해 세정 물질에 외부 힘을 인가할 수 있다.
도 3e 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (370) 을 도시한다. 동작 371에서, 점탄성 세정 물질이 회전하고 있는 기판상에 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑할 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 372 에서, 회전 중에 있는 기판상에 린스액이 도포된다. 상술한 바와 같이, 이 동작 동안에, 린스액에 의해 인가된 힘은 세정 물질을, 기판 표면으로부터의 인트랩된 입자들을 갖는 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 "고체 유사" 로 만든다. 그 후, 동작 374 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 액체 IPA (isopropyl alcohol) 또는 IPA 와 물의 혼합물 또는 기상 IPA 와 같은 건조보조 증기 또는 기상 IPA 와 N2 가스의 혼합물과 같은 건조보조액이, 동작 374 이전에, 택일적인 동작 373 에서 기판상에 도포된다.
상술한 방법의 실시형태는 세정 물질, 린스액, 및 택일적으로 건조보조액을 도포하는 단계와 건조 단계를 수반하며, 이것들은 모두 스피닝 (spinning) 장치상에서 수행된다. 기판 표면으로부터 세정 물질을 제거하기 위한, 도 3a 의 장치와 같은, 린스액을 도포하기 위한 장치, 및 도 2a 의 장치와 같은, 세정 물질을 도포하기 위한 스피닝 장치는 별개의 장치들이다. 상술한 동작 373 및 동작 374 를 위한 스피닝 건조 장치는 또한 도 2a 및 도 3a 의 장치와 유사하다. 상술한 프로세스 흐름 370 의 실시형태들에서, 기판은 (세정 물질을 분배하기 위한) 장치 (200) 로부터 (린스액을 분배하기 위한) 장치 (300), 또는 (장치 (200 및 300) 와 유사한) 다른 건조 장치로 이동될 수 있거나, 또는 세정 물질을 분배하는 단계, 린스액을 분배하는 단계, 및 건조 단계는 단일의 장치에서 수행될 수 있다. 상이한 장치에서 프로세스 흐름 (370) 의 상이한 프로세스 동작들을 적용하는 것은 폐기물이 보다 손쉽게 재활용되도록 해준다. 하지만, 장치로부터 장치로 기판을 이동시키는 것은 보다 많은 시간과 공간이 소모된다. 한편, 단일의 장치에서 프로세스 흐름 (370) 의 다양한 프로세스 동작들을 수행하는 것은 폐기물 재활용을 보다 복잡하게 만든다.
도 4 는 기판 표면으로부터 입자들을 제거하기 위한 통합형 프로세싱 장치 (480) 의 실시형태를 도시한다. 하나의 실시형태에서, 전체의 프로세스 흐름 (470) 은 통합형 프로세싱 장치 (480) 로 수행될 수 있다. 장치 (480) 는 챔버 지지대 (481) 의 상단에 위치한, 프로세스 챔버 (490) 를 갖는다. 프로세스 챔버 (490) 는 슬롯들 (484, 485, 및 486) 과 같은, 복수의 프로세싱 슬롯들을 갖는다. 축 (482) 은 기판 지지대 (483) (또는 척) 에 결합된다. 축 (482) 은 기판 지지대 (483) 를 회전시키고, 상이한 프로세싱 슬롯들에 기판 (495) 을 위치시키도록 하기 위해 기판 지지대 (483) 를 상하로 이동시키도록 구성된다. 상이한 프로세싱 슬롯들은 경사진 링들 (491, 492, 및 493) 과 같은, 경사진 링들에 의해 분리된다. 경사진 링들 (491, 492, 및 493) 은 상이한 슬롯들에서의 세정 물질, 린스액 및 건조보조액과 같은, 과잉의 유체가 기판 (495) 및 기판 지지대 (483) 의 노출면으로부터 흘러나오도록 경사진다. 각각의 프로세싱 슬롯들의 최저 위치에서는, 배기구들 (496, 497, 및 498) 과 같은, 배기구가 존재한다. 배기구들 (496, 497, 및 498) 은 배기 재활용 시스템 (미도시) 으로의 배기 파이프들 (487, 488, 및 489) 에 각각 결합된다.
기판 세정 동안, 기판은 하나의 동작을 위한 하나의 프로세싱 슬롯으로부터 다른 동작을 위한 다른 프로세싱 슬롯으로 이동된다. 예를 들어, 세정 물질 공급 라인 (476) 을 통해 인가되는 세정 물질을 수용하기 위해 기판 (495) 은 축 (482) 에 의해 슬롯 (484) 으로 이동된다. 하나의 실시형태에서, 기판 지지대 (483) 의 윗면 (475) 은 점선 (479) 의 레벨로 이동되고, 기판 지지대 (483) 의 가장자리는 경사진 링 (491) 의 가장자리와 실질적으로 접촉하여 프로세싱 슬롯 (484) 을 아래의 프로세싱 슬롯 (485) 과 분리시킨다. 기판 지지대 (483) 의 가장자리와 경사진 링 (491) 의 가장자리간의 밀착 접촉은 세정 물질이 아래의 프로세싱 슬롯들 (485, 486) 로 누설되지 못하도록 막는다. 하나의 실시형태에서, 경사진 링(491) 은 경사진 링 (491) 을 개방 또는 폐쇄시키도록 방향 (461) 으로 이동할 수 있는데, 이것은 기판 지지대 (483) 가 자유롭게 이동할 수 있도록 해주며, 또한 경사진 링 (491) 이 기판 지지대 (483) 와 밀접한 접촉을 하게 해준다. 다른 경사진 링들 (492, 493) 이 또한 경사진 링 (491) 과 마찬가지 방식으로 이동할 수 있다. 기판 지지대 (483) 는 또한 마찬가지 방식으로 기판 (495) 이 프로세싱 슬롯들 (485, 486) 에서 프로세싱되도록 기판 (495) 을 이동시킬 수 있다.
하나의 실시형태에서, 기판 (495) 에 세정 물질이 퇴적된 후, 기판은 린스액을 수용하기 위해 프로세싱 슬롯 (485) 으로 이동되며, 이 린스액은 기판 표면상의 세정 물질 및 입자들을 제거하기 위해 공급 라인 (477) 을 통해 제공될 수 있다. 그 후, 기판 (495) 은 건조를 위해 프로세싱 슬롯 (486) 으로 이동될 수 있다. 건조보조액이 공급 라인 (478) 을 통해 인가될 수 있다. 상술한 바와 같이, 기판 (495) 은 다양한 프로세싱 동작들 동안에 기판 지지대 (483) 와 스피닝 축 (482) 의 보조로 스핀 (또는 회전) 한다.
방법 2:
상술한 바와 같이, 점탄성 물질 (또는 점탄성 용액) 의 온도가 감소될 때, 점탄성 물질의 고체 유사 성질은 증가된다. 온도를 낮추는 것은 점탄성 물질의 특성 시간을 증가시킨다. 고체 유사 반응에서의 이러한 증가로, 린스액에 의해 인가된 힘은 감소될 수 있으며, 이것은 기판 표면상의 디바이스 피처들을 손상시키는 위험을 감소시킨다. 고체 유사 특성을 증가시키기 위한 세정 물질의 냉각 정도는 점탄성 세정 물질의 특정 성질에 좌우된다. 하나의 실시형태에서, 세정 물질의 온도는 약 0 ℃ 내지 약 50 ℃ 사이의 온도이다. 다른 실시형태에서, 세정 물질의 온도는 약 0 ℃ 내지 약 30 ℃ 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 세정 물질의 온도는 약 10 ℃ 내지 약 20 ℃ 사이이다.
여기서 설명된 방법 2 의 기판 세정을 위한 장치 및 방법은, 린싱 (rinsing) 동작 동안에 세정 물질의 온도를 낮추는 것을 제외하고, 방법 1 의 장치 및 방법과 유사하다. 하나의 실시형태에서, 세정 물질의 온도는, 도 3a 의 기판 지지대 (310) 와 유사한, 기판 지지대를 냉각함으로써 낮춰진다. 기판 지지대가 냉각될 때, 기판 (301) 및 기판상의 세정 물질 (340) 이 또한 냉각된다. 하나의 실시형태에서, 기판 지지대 (310) 와 유사한 기판 지지대에는 냉각액이 흐르는 냉각 튜브가 임베딩된다. 이와 달리, 기판의 온도 및 세정 물질의 온도를 낮추기 위해, 기판 지지대 (310) 와 유사한, 기판 지지대의 후면, 또는 도 2b 의 기판 (201') 과 유사한, 기판의 후면은 냉각액으로 스프레잉된다. 냉각액의 예들에는 저온수, 및 낮은 증발온도를 갖는 알코올이 포함된다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 후면 냉각을 갖는 도 2b 의 장치와 유사한 장치를 도시한다. 기판 (501) 의 전면상에는, 린스액 디스펜서 (520) 를 이용함으로써 기판 표면상에 도포된 세정 물질층 (540) 이 존재한다. 기판 (501) 의 후면상에는, 세정 물질층 (540) 및 기판 (501) 을 냉각하기 위해 기판의 후면상에 냉각액의 분사물 (535) 을 분배하는 냉각액 디스펜서 (530) 가 존재한다. 하나의 실시형태에서, 기판 (501) 이 회전 중에 있는 동안에 냉각액이 분배된다. 하나의 실시형태에서, 냉각액 디스펜서 (530) 의 암은 도 3a 의 세정 물질 디스펜서의 암 (320) 의 스위핑과 마찬가지 방식으로 기판의 바닥을 가로질러 스윕한다. 이와 달리, 기판의 후면은 공기, N2, O2, Ar, 및 He 등과 같은, 냉각 가스에 의해 냉각될 수 있다.
세정 물질의 분배 동안 또는 세정 물질이 기판상에 분배된 후에 냉각액이 기판 후면에 도포될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후 기판 후면상에 냉각액을 분배하는 것은 세정 물질의 분배에 영향을 미치거나 또는 슬로우 다운 (slowing down) 시키지 않는 장점을 갖는다. 상술한 바와 같이, 세정 물질이 냉각될 때, 세정 물질의 점성도는 증가하는데, 이것은 세정 물질이 기판 표면에 걸쳐 확산되는 것을 어렵게 한다.
다른 실시형태에서, 기판은 린싱 동작 동안에 냉각된다. 기판은 상술한 방법 및 장치에 의해 냉각될 수 있다. 예를 들어, 냉각액은 기판의 후면상에 도포될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 린스액이 기판 표면상에 도포되기 전에 기판이 냉각된다. 다른 실시형태에서, 기판은 린싱 동작 이전 및 린싱 동작 동안에 냉각된다. 다른 실시형태에서, 기판은 린스액의 도포 및 세정 물질의 도포 동안에 냉각되는 것과 같은, 프로세스 동작들의 조합에 의해 냉각된다. 또 다른 실시형태에서, 린스액은 기판 표면상에 냉각된 린스액을 도포시킴으로써 냉각된다. 상술한 바와 같이, 세정 물질이 냉각될 때, 기판 표면을 균일하게 도포하고 높은 점성도 세정 물질을 분배하는 복잡성을 증가시키는 세정 물질의 고체 유사 성질은 증가한다. 세정 물질이 냉각될 때, 점탄성 세정 물질의 "고체 유사" 또는 탄성 성질은 기판 표면상의 예민한 구조물들을 손상시키지 않고서 입자가 제거될 수 있도록 해준다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (510) 을 도시한다. 동작 511 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 512 에서, 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키기 위해 기판의 후면이 냉각된다. 하나의 실시형태에서, 기판의 냉각은 세정 물질을 보다 더 "고체 유사" 하게 만들거나 또는 보다 더 탄성적으로 만들며, 이에 따라 세정 물질은 린스액에 의해 손쉽게 제거된다. 하나의 실시형태에서, 기판의 냉각은 기판의 후면상에 냉각액을 도포시킴으로써 달성될 수 있다. 다른 실시형태들이 또한 가능하다. 그 후, 동작 513 에서 냉각된 세정 물질을 제거하기 위해 회전 중에 있는 냉각된 기판상에 린스액이 도포된다. 하나의 실시형태에서, 린스액은 고체와 같은 세정 물질상에 힘을 인가하여 세정 물질을 파괴하고 기판 표면으로부터 세정 물질을 제거시킨다. 하나의 실시형태에서, 기판은 린싱 동작 동안에 냉각된다. 다른 실시형태에서, 기판의 냉각은 세정 물질을 고체 유사하게 만드는데 충분하지 않다. 린스액에 의해 도입된 힘은 린스액 도포 장소 근처의 세정 물질을 고체와 유사하게 만들며, 린스액은 고체 유사 세정 물질을 기판 표면으로부터 제거시켜 없앤다. 그 후, 동작 515 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 515 이전에, 택일적인 동작 514 에서, IPA 또는 N2 를 함유한 IPA 와 같은 건조보조액이 기판상에 도포된다.
상술한 프로세스 흐름 (510) 의 실시형태는 또한 도 4f 의 장치 (480) 와 유사한 장치에서 적용될 수 있다. 기판 지지대 (483) 를 냉각시켜 기판 (495) 및 기판 (495) 의 표면상의 세정 물질의 온도를 낮게 유지할 수 있다.
방법 3 :
상술한 바와 같이, 점탄성 세정 물질상에 힘을 인가하는 것은 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시킬 것이며, 이러한 성질은 기판 표면으로부터의 인트랩된 입자들을 갖는 세정 물질의 제거를 용이하게 해준다. 세정 물질에 흡입력을 인가하는 것은 세정 물질의 고체 유사 특성을 상당히 증가시킨다. 도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 핸들 (660) 에 부착된 흡입 튜브 (620) 를 갖는 장치 (600) 를 도시한다. 내부에 흡입 튜브 (620) 의 연장부를 갖는 핸들 (660) 은 진공 펌프 (650) 에 결합된다. 흡입 튜브 (620) 의 끝단에서, 세정 물질층 (640) 에 가까이 위치한 흡입 개구 (625) 가 존재한다. 세정 물질층 (640) 은 기판 지지대 (610) 상에 배치된 기판 (601) 의 표면상에 있다. 기판 지지대 (610) 는 축 (615) 에 결합되며, 이 축 (615) 은 축 (615) 과 기판 지지대 (610) 를 회전시키기 위한 회전 메카니즘에 결합된다. 동작 동안, 기판 (610) 은 회전하고, 흡입 튜브 (620) 는 핸들 (660) 의 핸드로 기판 표면을 가로질러 스윕한다. 흡입 개구 (625) 에서 흡입 튜브 (620) 에 의해 인가된 흡입력 (626) 은 흡입 개구 아래의 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키며, 이러한 성질은 세정 물질이 기판 표면으로부터 보다 손쉽게 떨어져 나가도록 한다. 흡입 튜브 (620) 가 기판 표면을 가로질러 이동할 때, 세정 물질층 (640) 은 기판 표면상의 인트랩된 입자들과 함께 기판 표면으로부터 제거된다. 세정 물질이 기판 표면으로부터 제거된 후, 본 발명의 일 실시형태에 따라, DIW 와 같은 린스액이 기판 표면상에 도포되어 기판 표면상의 임의의 잔유물을 씻어낸다.
하나의 실시형태에서, 흡입 유량은 약 0 slm (standard liter/minute) 공기흐름 내지 약 1000 slm 공기흐름 사이이다. 다른 실시형태에서, 흡입 유량은 50 slm 공기흐름 내지 약 500 slm 공기흐름 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 흡입 유량은 약 100 slm 공기흐름 내지 약 500 slm 공기흐름 사이이다. 도 6a 에서 도시된 실시형태는 단일 흡입 개구 (625) 를 갖는 단하나의 흡입 튜브 (620) 를 이용한다. 이와 달리, 기판 표면으로부터 세정 물질을 동시적으로 제거하도록 동작하는 복수의 흡입 튜브들이 존재할 수 있다. 뿐만 아니라, 흡입 장치는 세정 물질을 제거하는데 이용된 복수의 흡입 홀들을 갖는 흡입 헤드일 수 있다. 도 6b 는 핸들 (660) 에 결합된 흡입 헤드 (623) 의 실시형태를 도시한다. 도 6c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 흡입 홀들을 갖는 흡입 헤드 (623) 의 저면도를 도시한다. 흡입 헤드 (623) 는 일렬로 나란히 배열된 흡입 홀들 (625I, 625II, 625III, 625IV, 및 625V) 과 같은, 복수의 흡입 홀들을 갖는다. 여기서 설명된 세정 물질과 유사한, 점탄성 세정 물질을 제거하기 위해 흡입력을 이용한, 근접 헤드와 같은, 다른 유형들의 장치의 설명이 “Method of Particle Contaminant Removal” 이라는 명칭으로 2009년 3월 10일에 출원된 미국 특허 출원 12/401590 에서 발견될 수 있다. 이 출원의 발명개시는 모든 목적을 위해 본 명세서에서 참조로서 병합된다.
도 6d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (670) 을 도시한다. 동작 671 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 672 에서, 기판 표면으로부터 세정 물질을 제거하기 위해 흡입력이 세정 물질에 인가된다. 인가된 흡입력은 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키며, 이 성질은 보다 손쉽게 세정 물질을 제거시키도록 해준다. 그 후, 동작 673 에서 임의의 나머지 잔유물을 제거하기 위해 회전 중에 있는 기판상에 린스액이 도포된다. 그 후, 동작 675 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 675 이전에, 택일적인 동작 674 에서, 건조보조액이 기판상에 도포된다.
이와 달리, 건조 동작은 액체 IPA (isopropyl alcohol) 또는 IPA 와 물의 혼합물 또는 기상 IPA 와 같은 건조보조 증기 또는 N2 가스와 기상 IPA 의 혼합물과 같은 건조보조액을 도포하는 것에 의해 보조될 수 있다.
상술한 프로세스 흐름 (670) 의 실시형태는 또한 도 4f 의 장치 (480) 와 유사한 장치에서 적용될 수 있다. 세정 물질에 대한 흡입력의 인가는 도 4f 의 장치 (480) 와 유사한 프로세싱 슬롯 중 하나의 슬롯에서 수행될 수 있다.
방법 4:
상술한 바와 같이, 점탄성 세정 물질에 힘 또는 에너지를 인가하는 것은 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가시킨다. 점탄성 세정 물질에 비교적 낮은 주파수 음향력을 인가하는 것은 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시킨다. 하나의 실시형태에서, 이러한 비교적 낮은 주파수 음향력의 인가는 세정 물질을 고체 유사하게 만들고 손쉽게 제거하도록 만든다. 하나의 실시형태에서, 음향 주파수 범위는 점탄성 세정 물질의 특성 시간의 역수를 초과한다. 특성 시간 (또는 완화 시간) 은 인가된 힘과 같은, 변동들에 세정 물질이 반응하는 시간이다. 예를 들어, 점탄성 세정 물질은 1 초의 특성 시간을 가지며, 음향력의 주파수는 1 Hz 를 초과해야 한다.
하나의 실시형태에서, 세정 물질에 인가된 음향 에너지의 주파수는 약 1 Hz 내지 약 1000 Hz 사이이다. 다른 실시형태에서, 세정 물질에 인가된 음향 에너지의 주파수는 약 10 Hz 내지 약 500 Hz 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 세정 물질에 인가된 음향 에너지의 주파수는 약 10 Hz 내지 약 100 Hz 사이이다. 음향 에너지가 저주파수로 도입될 때, 음향 에너지는 보다 큰 투과 깊이를 갖는 장점을 갖는다. 그러므로, 투과 깊이를 최대화하기 위해, 특성 시간의 역수를 초과하되 너무 크지 않는 주파수 (또는 주파수들) 를 선택하는 것이 중요하다.
기판에 음향 에너지를 인가할 수 있는 임의의 디바이스가 이용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스 (또는 장치) 는 음향 스피커일 수 있다. 다른 실시형태에서, 음향 에너지를 인가하기 위한 장치는, 고유 주파수 또는 점탄성 세정 물질의 특성 시간들의 스펙트럼에 정합하도록 선택된 맞춤형 주파수들을 갖는 광역 스펙트럼을 갖는 음향 공명기 판 또는 바이다. 하나의 실시형태에서, 음향 공명기 판은 기판의 전체 표면을 덮는다. 도 7a 는 세정 물질층 (740) 을 갖는, 기판 (710) 위에 배치된 음향 공명기 블록 (720) 의 실시형태를 도시한다. 기판 (710) 은 축 (715) 에 의해 회전된 기판 지지대 (710) 상에 배치된다. 음향 공명기 블럭 (720) 은 세정 물질층 (740) 에 음향파 (726) 를 방출한다. 음향 공명기 블럭 (720) 은 암 (760) 에 의해 홀딩된다. 기판 (710) 이 회전하는 동안에, 암 (760) 은 기판 표면을 가로질러 음향 공명기 블럭 (720) 을 스윕하도록 음향 공명기 블럭 (720) 을 이동시킨다. 음향 공명기 블럭을 스위핑하는 작동과 기판을 회전시키는 작동의 조합은 음향 공명기 블럭 (720) 이 음향 에너지를 기판 (701) 의 전체 표면에 전달 (또는 방출) 하도록 해준다. 세정 물질을 제거하기 위해 린스액이 기판상에 도포되기 전 및/또는 그 도중에 음향 에너지가 세정 물질에 인가될 수 있다. 린스액은 음향 에너지에 노출되었고 및/또는 노출 중에 있는 세정 물질상에 도포되며, 이것은 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시켜서 세정 물질을 손쉽게 제거하도록 해준다. 세정 물질에 대한 음향 에너지의 효과는 단지 일시적이며; 이에 따라, 린스액은 음향 에너지 처리된 세정 물질상에 즉시 도포될 필요가 있다. 그렇지 않으면, 음향 에너지는 린싱 동작 동안에 도포되어야 한다.
하나의 실시형태에서, 세정 물질에 음향 에너지를 인가하는 지속기간은 약 5 초 내지 약 90 초 사이이다. 다른 실시형태에서, 세정 물질에 음향 에너지를 인가하는 지속기간은 약 10 초 내지 약 60 초 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 세정 물질에 음향 에너지를 인가하는 지속기간은 약 15 초 내지 약 45 초 사이이다.
세정 물질이 기판상에 분배되는 동안에 또는 그 이후에, 음향 공명 바 (또는 블럭, 또는 판) 는 기판 위 및/또는 아래에 배치될 수 있다. 만약 음향 공명 바가 기판 아래에 배치되면, 음향 공명 바에 의해 방출된 음향 에너지는 기판을 투과하여 기판의 전면상의 세정 물질에 도달할 수 있다. 도 7a 의 도면은 기판 (710) 의 전면 위에 배치된 음향 공명 바 (720) 를 도시한다. 이와 달리, 도 7b 의 음향 공명 바 (720'') 와 같은, 음향 공명 바는 기판 (701') 의 후면 아래에 배치될 수 있다. 다른 실시형태에서, 탄성 에너지를 세정 물질에 도입시켜서 막 특성을 변경시키기 위해, 하나의 음향 공명 바 (720') 는 기판 (701') 위에 배치될 수 있고, 이와 동시에 다른 음향 공명 바 (720'') 는 기판 (701') 아래에 배치될 수 있다.
세정 물질의 린싱 전 및/또는 린싱 동안에 음향 에너지가 도입될 수 있다. 도 7c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 세정 물질 린싱 (rinsing) 시스템 (730) 을 도시한다. 표면상에 세정 물질층을 갖는 기판 (701) 은 기판 지지대 (710) 에 의해 지지된다. 지지된 기판은 축 (715) 에 의해 회전된다. 세정 물질 린싱 시스템 (730) 은 린스 암 (704) 을 포함한 린스액 분배 시스템 (703) 을 갖는다. 린스 암 (704) 은 기판 표면상에 린스액을 분배한다. 기판 표면을 가로질러 스윕할 수 있는 린스 암 (704) 은, 린스 암 (704) 에 대해 제어, 기계적 힘 및 린스액을 제공하는 시스템 (705) 에 결합된다. 하나의 실시형태에서, 시스템 (705) 은 유량과 같은 린스액의 분배, 및 린스 암 (704) 의 위치를 제어하는 별개의 제어기 (706) 에 의해 제어된다. 시스템 (730) 에서, 음향 공명 바 (acoustic resonance bar; ARB)(720) 가 존재한다. ARB 의 위치들 (및 이동) 은 제어기 (709) 에 의해 제어된다. ARB (720) 의 주파수들은 컴퓨터 (707) 에 결합된 주파수 제어기 (708) 에 의해 제어된다. 컴퓨터 (707) 는 세정 물질의 특성 시간(들) 과 같은, 세정 물질의 특성들의 입력들을 수취하여 세정 물질의 탄성 성질을 증가시키기 위한 최상의 주파수(들) 을 결정한다. 상술한 바와 같이, ARB 에 의해 방출된 주파수(들) 은 점탄성 세정 물질의 특성 시간들의 스펙트럼에 정합하도록 선택된 맞춤형 주파수들을 갖는 광역 스펙트럼일 수 있다. 하나의 실시형태에서, 제어기들 (708 및 709) 은 ARB (720) 를 위한 제어 시스템 (711) 에 결합된다.
상술한 바와 같이, 음향 에너지 처리된 세정 물질은, 음향 에너지 처리의 효과가 시간의 경과로 소멸되지 않는 것을 보장하기 위해, 음향 에너지 처리 직후에 린싱되어야 한다. 도 7d 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 린스액 디스펜서 (722) 를 갖는 린스 헤드 (721) 와, 린스액 디스펜서 (722) 를 둘러싸는 음향 공명 블럭 (723) 의 링의 측면도이다. 린스액은 음향 에너지로 처리중인 영역상에 스프레잉된다. 도 7e 는 기판 (701) 위의 린스 헤드 (721) 의 정면도의 실시형태를 도시한다. 린스 헤드 (721) 는 시스템 (725) 에 결합된 암 (724) 에 의해 홀딩되고, 시스템 (725) 은 린스액을 제공하고, 음향 공명 블럭 (723) 의 주파수 및 린스액의 유량을 포함하여, 암 (724) 과 린스 헤드 (721) 를 제어한다. 기판 (701) 이 기판 (701) 의 축을 중심으로 스핀 (또는 회전) 하는 동안 암 (724) 은 기판 (701) 을 가로질러 스윕한다.
도 7f 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (770) 을 도시한다. 동작 771 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 772 에서, 세정 물질의 탄성 성질을 증가시키기 위해 음향 에너지가 세정 물질에 인가된다. 동작 773 에서, 음향 에너지 처리된 세정 물질을 제거하기 위해, 회전 중에 있는 기판상에 린스액이 도포된다. 하나의 실시형태에서, 린싱 동작 동안에 동작 (772) 의 음향 에너지가 계속해서 세정 물질에 인가된다. 다른 실시예에서는, 동작 (772) 이 없다. 대신에, 음향 에너지는 동작 (773) 에서만 인가된다. 그 후, 동작 775 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 775 이전에, 택일적인 동작 774 에서, 건조보조액이 기판상에 도포된다.
방법 5:
세정 물질이 회전 (또는 스피닝) 기판상에 분배될 때, 세정 물질은 기판 표면상에서 퇴적되도록 기판 표면을 적신다. 만약 기판 표면을 적시는 액체로 기판 표면이 제일 먼저 처리되면, 세정 물질의 분배는 보다 손쉽고 보다 균일해질 수 있다. 점탄성 세정 물질의 분배 이전에 액체 사전처리를 겪는 기판은 기판의 표면상으로의 점탄성 세정 물질의 분배에 도움을 준다. 액체는 표면의 친수성 성질을 제어하거나 또는 pH (potential of hydrogen) 에 의해 제타 포텐셜 (zeta potential) 을 조정하는 것과 같이, 표면을 화학적으로 조절하거나, 또는 세정 물질 - 공기 계면을 세정 물질 - 액체 계면으로 교체함으로써 세정 물질의 방사상 분배 동안에 초기 점탄성 계면을 제어하는 역할을 할 수 있다. 계면을 제어하는 것은 점탄성 세정 물질의 커버리지를 향상시킬 수 있고, 가장자리 효과들과 연관된 몇몇의 유체역학적 불안정성을 방지시킬 수 있다. 게다가, 계면을 제어하는 것은 또한 기판 표면상의 방사상 레지스턴스를 감소시키고, 세정 물질이 기판 표면에 걸쳐 손쉽게 확산되도록 해준다. 뿐만 아니라, 표면 사전 처리는 또한 입자 제거가 가능하도록 오염물들 또는 입자들을 커버하는 잔유물들을 제거할 수도 있다. 표면 처리에 이용된 액체의 예들에는, 비제한적인 예로서, DIW, APM (ammonium peroxide mixture, 또는 SC1 이라고 칭함), DSP (diluted sulfuric-acid peroxide mixture), SPM (sulfuric-acid peroxide mixture), DI-O3 (de-ionized water mixed with ozone), HF (hydrogen fluoride), 및 BOE (buffered oxide etch) 용액이 포함된다.
점탄성 세정 물질은 사전 처리 액체와 확장가능하게 혼합되지 않는 것으로 여겨진다. 점탄성 세정 물질은 주로 사전 처리 액체를 대체하고, 사전 처리 액체는 기판 표면으로부터 떨어져 위치된다.
입자 제거의 프로세스 흐름은, 기판 표면상에 세정 물질을 도포하기 전에 액체 동작과 함께 표면 처리를 추가하는 것을 제외하고, 방법 1 의 프로세스 흐름과 유사하다. 도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (870) 을 도시한다. 동작 871 에서, 표면 사전 처리 액체가 기판의 표면상에 도포되어 다음 동작에서 점탄성 세정 물질의 도포를 위해 기판 표면을 조절한다. 동작 872 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑할 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 773 에서, 회전 중에 있는 기판상에 린스액이 도포되어 세정 물질을 제거한다. 그 후, 동작 875 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 875 이전에, 택일적인 동작 874 에서, 건조보조액이 기판상에 도포된다.
처리액을 분배하는데 이용된 장치는 도 3a 내지 도 3c 에서 설명된 것과 같은, 세정 물질을 분배하기 위한 장치와 유사하다. 표면 사전 처리액을 도포하기 위한 다른 유형들의 장치가 또한 이용될 수 있다. 전체적인 프로세스 흐름은 또한 도 4f 에서 설명된 것과 유사한 장치를 이용할 수 있다. 처리액의 분배는 프로세싱 슬롯 중 하나의 프로세싱 슬롯에서 실시될 수 있다.
방법 6:
추가적인 입자 제거 강화책이 린싱 동작 이전 및/또는 그 동안에 추가적인 물리력들을 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 린스액은 스프레이 분사로 도입될 수 있고, 스프레이 분사는 세정 물질 및 기판 표면상에 커다란 힘을 도입시킨다. 스프레이 분사는 질소 가스 (N2) 와 같은, 캐리어 가스의 보조와 함께 린스액의 에어로졸화된 액적들 (aerosolized liquid droplets) 을 이용한다. 캐리어 가스의 예들에는, 비제한적인 예로서, N2, 공기, O2, Ar, He, 다른 유형들의 비활성 가스, 및 상기에서 언급한 가스들의 조합이 포함된다. 하나의 실시형태에서, 캐리어 가스는 세정 물질에 대해 비활성이다. 액적들의 속도는 높은 비율의 N2 를 린스액과 혼합함으로써 100 m/s 와 같이 매우 높을 수 있다.
린스액 분사는 세정 물질과 기판 표면상에서 높은 관성을 도입시키고, 그 결과 여러 개의 잠재적인 효과들을 불러일으킨다. 예를 들어, 스프레이 분사는 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가시킬 수 있고, 큰 크기의 스프레이 분사 관성으로 인해 고도의 입자 제거 효율성을 허용한다. 스프레이 분사로부터의 관성은 그 자체로 입자들을 제거할 수 있기 때문에, 스프레이 분사는 점탄성 세정 물질이 제거된 후의 계속되는 입자 제거를 추가로 제공할 수 있다. 스프레이 분사는 특정 애플리케이션에 따라 두 개의 구별되는 모드들로 이용될 수 있다. 첫번째 모드에서, 점탄성 세정 물질의 고체 유사 반응 및 스프레이 분사의 높은 관성 모두로부터 고도의 입자 제거 효율성을 제공하도록 스프레이 분사 관성은 최대화가 된다. 두번째 모드에서, 입자 제거가 주로 점탄성 세정 물질의 고체 유사 반응으로 인한 것이도록 스프레이 분사 관성은 감소되는데, 이것은 기판상의 피처들을 손상시키는 위험성을 최소화한다. 스프레이 분사는 DIW 와 같은 화학적 비활성 액체를 이용하여 기판 막 손실을 최소화하거나, 또는 APM 과 같은 화학적 반응 액체를 이용하여 제타 포텐셜을 조정함으로써 입자 제거 효율성을 강화시킬 수 있다. 액체를 분배하기 위해 스프레이 분사를 이용하는 것에 대한 상세한 설명은 “Method of Particle Contaminant Removal” 이라는 명칭으로 ___________ 에 출원된, 미국 특허 출원 (___________) (관리번호 LAM2P655) 에서 발견될 수 있다.
도 9a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 린스액을 도입시키기 위한 스프레이 분사 헤드 (900) 를 도시한다. 스프레이 분사 헤드 (900) 는 캐리어 가스를 도입하기 위한 채널 (901) 과 린스액을 도입하기 위한 채널 (902) 을 갖는다. 결합된 흐름들은 채널 (903) 을 통과하여 린스액의 스프레이 분사가 되고, 이것은 세정 물질과 함께 기판 표면상에 도입된다. 하나의 실시형태에서, 린스액 (또는 린스 화학물질) 은 약 100 ml/min 내지 약 1000 ml/min 사이의 유량을 갖는다. 다른 실시형태에서, 린스액은 약 50 ml/min 내지 약 500 ml/min 사이의 유량을 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 린스액은 약 50 ml/min 내지 약 300 ml/min 사이의 유량을 갖는다. 상술한 바와 같이, 높은 캐리어 가스 흐름은 세정 물질상에 관성을 도입시켜서 세정 물질의 탄성 성질을 증가시킴에 따라 세정 물질이 보다 손쉽게 제거되도록 해준다. 하나의 실시형태에서, 캐리어 가스는 약 1 slm (또는 standard liter per minute) 내지 약 100 slm 사이의 유량을 갖는다. 다른 실시형태에서, 캐리어 가스는 약 5 slm 내지 약 50 slm 사이의 유량을 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 캐리어 가스는 약 5 slm 내지 약 15 slm 사이의 유량을 갖는다. 액적들은 높은 관성을 도입한다. 하나의 실시형태에서, 액적들은 약 1 m/s 내지 약 100 m/s 사이의 속도를 갖는다. 다른 실시형태에서, 액적들은 약 2 m/s 내지 약 50 m/s 사이의 속도를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 액적들은 약 2 m/s 내지 약 20 m/s 사이의 속도를 갖는다. 린스액의 스프레이 분사를 인가하는 지속기간은 기판 표면상의 입자들과 함께 기판 표면으로부터 세정 물질을 제거하기 위해 충분히 길다. 하나의 실시형태에서, 지속기간은 약 10 초 내지 약 90 초 사이이다. 다른 실시형태에서, 지속기간은 약 10 초 내지 약 60 초 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 지속기간은 약 15 초 내지 약 45 초 사이이다.
도 9b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 린스액의 스프레이 분사를 인가하기 위한 장치 (930) 를 도시한다. 기판 (901) 은 표면상에 세정 물질층 (940) 을 가지며, 기판을 회전시키고 기판을 고정시키는데 이용된 복수의 롤러들 (902) 에 의해 홀딩된다. 기판 (901) 위에는, 스프레이 분사 헤드 (900) 와 스프레이 분사 암 (915) 을 포함한, 액체 스프레이 분사 장치 (920) 가 존재한다. 스프레이 분사 헤드 (800) 의 실시형태는 위의 도 9a 에서 소개하였다. 스프레이 분사 헤드 (900) 는 스프레이 분사 암 (915) 에 결합된다. 스프레이 분사 암 (915) 에는, 캐리어 가스 (911) 와 린스액 (912) 을 각각 제공하기 위한 두 개의 공급 라인들 (911, 912) 이 존재한다. 캐리어 가스 공급 라인 (911) 은 캐리어 가스를 캐리어 가스의 채널 (901) 에 전달하는 반면에, 린스액 공급 라인 (912) 은 린스액의 채널 (901) 에 린스액을 전달한다. 하나의 실시형태에서, 스프레이 분사 암 (915) 은 린싱 동작 동안에 기판 (901) 위에 정지상태로 홀딩된다. 다른 실시형태에서, 스프레이 분사 암 (815) 은 기판 (901) 의 표면을 가로질러 스윕한다. 린싱 동작 동안에, 기판 (901) 은 회전한다.
도 9c 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판을 세정하는 프로세스 흐름 (970) 을 도시한다. 동작 971 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 972 에서, 회전 중에 있는 기판상에 린스액의 스프레이 분사가 도포된다. 상술한 바와 같이, 이 동작 동안에, 린스액에 의해 인가된 힘은 세정 물질을 "고체 유사" 로 만드는데, 이것은 세정 물질이 기판 표면으로부터 제거되는 것을 보다 손쉽게 해준다. 그 후, 동작 974 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 974 이전에, 택일적인 동작 973 에서, IPA 또는 N2 를 함유한 IPA 와 같은 건조보조액이 기판상에 도포된다.
방법 7:
상술한 바와 같이, 점탄성 세정 물질에 힘 또는 에너지를 인가하는 것은 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시킨다. 위의 방법 4 는 점탄성 세정 물질에 저주파수 음향 에너지를 인가하여 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키는 것을 설명한다. 이와 달리, 낮은 음향 에너지는 메가소닉 (megasonic) 또는 울트라소닉 (ultrasonic) 음향 에너지로 교체될 수 있다. 마찬가지로, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지는 저주파수 음향 에너지와 유사한 방식으로, 기판의 전면, 후면, 또는 전면과 후면 양쪽의 조합에 도입될 수 있다. 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지는 세정 물질이 기판상에 분배되는 동안 또는 그 이후에 음향 공명 바 (또는 블럭, 또는 판), 또는 압전 트랜듀서 바에 의해 도입될 수 있다. 이와 달리, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지는 하나 보다 많은 바들에 의해 도입될 수 있다. 저주파수 음향 에너지를 위한 방법 4 에서 설명된 장치의 예들은 현재의 방법 7 에 또한 적용된다. 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지를 인가하는 것은 입자 제거에 필요한 에너지를 낮춤으로써 총체적인 입자 제거 효율성을 증가시키고 기판상의 민감형 구조물들에 대한 손상 문턱값을 감소시킨다. 상술한 방법 4 의 저주파수 음향 에너지를 인가하는 것과 여기서 설명한 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지를 인가하는 것간의 차이는 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지는 공동으로 인한 입자 제거를 보조하는데 이용될 수 있다는 점이다. 이와 대비되어, 저주파수 음향 에너지는 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키는데 주로 이용된다. 이와 달리, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지는 기판상의 피처들의 손상을 최소화하기 위해, 점탄성 세정 물질의 고체 유사 반응에 주로 의존하고 공동에 덜 의존하도록 최적화될 수 있다.
메가소닉 및 울트라소닉 주파수들의 예들에는, 비제한적인 예로서, 28 kHz, 44 kHz, 112 kHz, 800 kHz. 1.4 MHz, 및 2 MHz 가 포함된다. 하나의 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지의 전력은 약 1 watt 내지 약 1000 watt 사이이다. 다른 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지의 전력은 약 1 watt 내지 약 300 watt 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지의 전력은 약 10 watt 내지 약 300 watt 사이이다. 하나의 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지를 인가하는 지속기간은 약 10 초 내지 약 90 초 사이이다. 다른 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지를 인가하는 지속기간은 약 10 초 내지 약 60 초 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지를 인가하는 지속기간은 약 15 초 내지 약 45 초 사이이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (1070) 을 도시한다. 동작 1071 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 1072 에서, 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키기 위해 메가소닉 또는 울트라소닉 에너지가 세정 물질에 인가된다. 하나의 실시형태에서, 음향 에너지는 메가소닉 음향 에너지이다. 다른 실시형태에서, 음향 에너지는 울트라소닉 음향 에너지이다. 또 다른 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지는 또한 공동에 의해 입자 제거를 보조한다. 동작 1073 에서, 음향 에너지 처리된 세정 물질을 제거하기 위해, 회전 중에 있는 기판상에 린스액이 도포된다. 하나의 실시형태에서, 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지가 린싱 동작 동안에 인가된다. 그 후, 동작 1075 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 1075 이전에, 택일적인 동작 1074 에서, IPA, 또는 N2 를 함유한 IPA 와 같은 건조보조액이 기판상에 도포된다.
방법 8 :
상술한 바와 같이, 세정 물질의 탄성 성질을 증가시키는 것은 기판 표면으로부터 입자들을 제거하기 위해 기판 표면상에 세정 물질이 분배된 후 세정 물질을 보다 손쉽게 제거하도록 해준다. 하나의 실시형태에서, 기판을 진동시킴으로써 세정 물질의 탄성 성질을 증가시키도록 전단력 (shear force) 이 기판상의 세정 물질에 도입되며, 이것은 기판을 앞뒤로 회전시키는 것을 의미한다. 기판의 진동은 세정 물질에 전단력을 도입시킨다. 하나의 실시형태에서, 세정 물질의 분배 동안에 진동이 수행된다. 다른 실시형태에서, 세정 물질의 분배 후, 린싱 동작 이전에, 진동이 도입된다. 또 다른 실시형태에서, 진동은 린싱 동작 동안에 도입된다.
진동 주파수는 점탄성 세정 물질의 최장의 특성 시간의 역수보다 높을 필요가 있다. 예를 들어, 만약 점탄성 세정 물질의 최장의 특성 시간이 1 초라면, 진동 주파수는 1 Hz 보다 높다. 하나의 실시형태에서, 진동 주파수는 약 1 Hz 내지 약 1000 Hz 사이이다. 다른 실시형태에서, 진동 주파수는 약 10 Hz 내지 약 500 Hz 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 진동 주파수는 약 20 Hz 내지 약 200 Hz 사이이다.
도 3a 내지 도 3c 및 도 4f 에서 설명된 기판을 고정하고 회전시키기 위한 장치는 기판을 진동시키는데 이용될 수 있다. A 도 (degree) 의 진동하에 있는 기판 (1001) 의 정면도의 실시형태를 도시한다. 기판 (1101) 은 0 도 위치에서 시작하여 A/2 도 위치까지 진동하고 0 도 위치로 복귀한 후, -A/2 도 위치까지 진동한다. 전체적으로, 기판 (1101) 은 A 도만큼 진동한다. 하나의 실시형태에서, 진동 진폭 (진동 도) 은 약 0.1 도 내지 약 180 도 사이이다. 다른 실시형태에서, 진동 진폭은 약 0.5 도 내지 약 90 도 사이이다. 또 다른 실시형태에서, 진동 진폭은 약 1 도 내지 약 30 도 사이이다.
도 11b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 표면으로부터 입자들을 제거하는 프로세스 흐름 (1170) 을 도시한다. 동작 1171 에서, 회전하고 있는 기판상에 점탄성 세정 물질이 도포된다. 상술한 바와 같이, 분배 암은 기판 표면을 가로질러 스위핑될 수 있다. 세정 물질이 기판상에 분배된 후, 동작 1172 에서, 세정 물질의 고체 유사 성질을 증가시키기 위해 진동 운동이 세정 물질에 인가된다. 동작 1173 에서, 세정 물질을 제거하기 위해, 회전 중에 있는 기판상에 린스액이 도포된다. 그 후, 동작 1175 에서, 기판은 회전에 의해 건조된다. 하나의 실시형태에서, 동작 1175 이전에, 택일적인 동작 1174 에서, 건조보조액이 기판상에 도포된다.
상술한 방법들의 상이한 엘리먼트들은 최상의 입자 제거 결과를 달성하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 예를 들어, 세정 물질이 도포된 기판이 냉각되고 흡입력에 의해 기판 표면으로부터 세정 물질이 떨어져 나갈 수 있다. 이와 달리, 세정 물질이 도포된 기판이 냉각되고 린스액 분사로 스프레잉되어 세정 물질을 제거할 수 있다. 세정 물질의 고체 유사 성질에 접근하는 것은 인트랩된 입자들을 갖는 점탄성 세정 물질이 보다 손쉽게 기판 표면으로부터 제거될 수 있도록 해준다.
상술한 점탄성 세정 물질, 장치 및 방법은 피처들을 손상시키지 않고서 미세한 피처들을 갖는 패턴화된 기판들을 세정하는 장점들을 갖는다. 점탄성 세정 물질은 액체상 또는 액체/가스상 (거품) 의 유체이며, 디바이스 피처들 주변을 변형시키며; 이에 따라 세정 물질은 디바이스 피처들을 손상시키지 않는다. 액체상의 점탄성 세정 물질은 액체, 졸, 또는 겔의 형태일 수 있다. 큰 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리머 화합물들을 함유한 점탄성 세정 물질은 기판상에서 오염물들을 캡쳐한다. 게다가, 점탄성 세정 물질은 오염물을 인트랩하고, 오염물을 기판 표면에 되돌려 놓지 않는다. 하나의 실시형태에서, 큰 분자량을 갖는 하나 이상의 폴리머 화합물들은 긴 폴리머 사슬들을 형성한다. 하나의 실시형태에서, 하나 이상의 폴리머 화합물들은 교차결합되어 폴리머들의 망을 형성한다. 하나 이상의 폴리머 화합물들을 함유한 점탄성 세정 물질은 통상적인 세정 물질과 비교하여, 오염물들을 캡쳐하고 인트랩핑하는 우수한 능력들을 보여준다.
기판 표면으로부터 오염물들 또는 입자들을 제거하기 위해 점탄성 세정 물질이 기판 표면상에 도포되기 전, 상술한 점탄성 세정 물질은 비변형가능 입자들 (또는 연마 입자들) 이 실질적으로 없다. 비변형가능 입자들은 슬러리 또는 모레에서의 입자들과 같은, 딱딱한 입자들이며, 패턴화된 기판상의 미세한 디바이스 피처들을 손상시킬 수 있다. 기판 세정 프로세스 동안에, 세정 물질은 기판 표면으로부터 오염물들 또는 입자들을 수거할 것이다. 하지만, 기판 세정을 위해 기판 표면상에 세정 물질이 도포되기 전에 비변형가능 입자들이 고의적으로 세정 물질에서 혼합되지 않았다.
상기 논의는 패턴화된 웨이퍼들로부터 오염물들을 제거하는데에 중심을 두었지만, 세정 장치 및 방법은 또한 비패턴화된 웨이퍼 또는 평면 웨이퍼로부터 오염물들을 세정하는데 이용될 수 있다. 게다가, 상술한 패턴화된 웨이퍼상의 예시적인 패턴들은 폴리실리콘 라인들 또는 금속 라인들과 같은, 돌출한 라인들이다. 하지만, 본 발명의 개념은 리세스된 피처들을 갖는 기판들에 적용가능하다. 예를 들어, CMP 후의 리세스 비아들이 웨이퍼상에 패턴을 형성할 수 있고 가장 적합한 채널 설계가 최상의 오염물 제거 효율성을 달성하는데 이용될 수 있다.
여기서 이용된 예시로서, 기판은, 비제한적인 예로서, 반도체 웨이퍼, 하드 드라이브 디스크, 광학 디스크, 유리 기판, 및 평판 패널 디스플레이 표면, 액정 디스플레이 표면 등을 나타내며, 이것들은 제조 또는 처리 동작들 동안에 오염될 수 있다. 실제적인 기판에 따라, 표면은 상이한 방법들로 오염될 수 있으며, 허용가능한 오염물 수준은 기판이 다루어지는 특정 산업계에서 정의된다.
여기서는 본 발명의 몇몇의 실시형태들을 자세하게 설명해왔지만, 본 발명은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 이탈하지 않고서 수 많은 다른 특정한 형태들로 구현될 수 있다는 것을 본 발명분야의 당업자에 의해 이해되어야 한다. 따라서, 본 예시들 및 실시형태들은 제한적인 것으로서가 아닌 예시적인 것으로서 간주되어야 하며, 본 발명은 여기서 제공한 세부 내용으로 제한되어서는 안되며, 첨부된 청구범위들의 범위 내에서 수정되고 실시될 수도 있다.

Claims (25)

  1. 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면상에 세정 물질층을 분배하는 단계로서, 상기 기판은 기판 지지대에 의해 회전되며, 세정 물질은 폴리머 화합물을 포함한 점탄성 (viscoelastic) 용액이며, 상기 폴리머 화합물은 세정 용액에 용해되어 상기 세정 물질을 형성하고, 상기 세정 물질은 상기 기판의 표면으로부터의 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들을 캡쳐 (capture) 하고 인트랩 (entrap) 하는, 상기 세정 물질층 분배 단계; 및
    상기 기판의 표면상의 상기 세정 물질층상에 린스액 (rinsing liquid) 을 분배하여 상기 세정 물질층을 제거하는 단계로서, 상기 세정 물질층상에 상기 린스액을 분배하는 동안 또는 그 이전에 상기 세정 물질에 에너지가 인가되며, 상기 인가된 에너지는 상기 기판 표면으로부터의 상기 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 상기 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가시키며, 상기 세정 물질에 의해 인트랩된 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들은 상기 세정 물질과 함께 제거되는, 상기 세정 물질층 제거 단계를 포함하는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지는, 상기 린스액의 분배 동안에 상기 세정 물질층에 인가된 힘에 의해 도입되며, 분배된 린스액은 상기 세정 물질층을 제거하는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 세정 물질은, 상기 린스액을 분배하는 동안 및 그 이전에, 약 0 ℃ 와 약 30 ℃ 사이의 온도로 냉각되며, 상기 세정 물질의 냉각은 상기 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가시켜서 상기 세정 물질과 상기 인트랩된 입자들이 상기 분배된 린스액에 의해 보다 쉽게 제거되도록 하는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    도입된 에너지는 상기 세정 물질층에 대한 흡입력에 의해 인가되며, 상기 흡입력은 상기 기판의 표면으로부터 상기 세정 물질층을 떨어져 나가게 하여 상기 세정 물질과 상기 인트랩된 입자들을 제거하는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 표면상에 상기 세정 물질층이 분배되기 전에 상기 기판의 표면상에 표면 사전 처리액이 도포되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지는 상기 세정 물질의 특성 시간의 역수보다 큰 주파수를 갖는 저주파수 음향 에너지로 도입되며, 상기 주파수는 약 10 Hz 내지 약 500 Hz 사이인, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 린스액은 스프레이 분사에 의해 상기 세정 물질층상에 분배되며, 상기 스프레이 분사는 상기 스프레이 분사의 힘에 의해 상기 세정 물질에 인가된 상기 에너지를 도입시킨, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지는 상기 세정 물질의 특성 시간의 역수보다 큰 주파수를 갖는 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지로 도입되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지는 상기 기판의 표면상에 상기 세정 물질층이 분배되는 동안 또는 그 이후에 상기 기판의 축을 중심으로 상기 기판을 진동시킴으로써 도입되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 화합물은, Carbopol 940TM 및 Carbopol 941TM 과 같은 폴리아크릴아미드 (PAM) 및 폴리아크릴산 (PAA) 과 같은 아크릴 폴리머, PAM 및 PAA 의 코폴리머 (copolymer), 폴리-(N,N-디메틸-아크릴아미드) (PDMAAm), 폴리-(N-이소프로필-아크릴아미드) (PIPAAm), 폴리메타크릴산 (PMAA), 폴리메타크릴아미드 (PMAAm), 폴리에틸렌 이민 (PEI), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO) 와 같은 폴리이민들 및 옥사이드들, 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 술폰산 (PESA), 폴리비닐아민 (PVAm), 폴리비닐-피롤리돈 (PVP), 폴리-4-비닐 피리딘 (P4VP) 과 같은 비닐 폴리머들, 메틸 셀룰로오스 (MC), 에틸-셀룰로오스 (EC), 히드록시에틸 셀룰로오스 (HEC), 카르복시메틸 셀룰로오스 (CMC) 와 같은 셀룰로오스 유도체들, 아카시아 (acacia), 아가르 (agar) 및 아가로스 (agarose), 헤파린, 구아 검 (guar gum), 산탄 검 (xanthan gum) 과 같은 다당류, 및 알부민, 콜라겐, 및 글루텐과 같은 단백질들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 린스액은 탈이온화수인, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 세정 물질은 상기 기판 또는 기판 지지대의 후면상에 냉각수를 스프레잉함으로써 냉각되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 표면 사전처리액은, DIW (de-ionized water), APM (ammonium peroxide mixture), DSP (diluted sulfuric-acid peroxide mixture), SPM (sulfuric-acid peroxide mixture), DI-O3 (de-ionized water mixed with ozone), HF (hydrogen fluoride), 및 BOE (buffered oxide etch) 용액으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 린스액은 상기 스프레이 분사에서 캐리어 가스와 혼합되며, 상기 캐리어 가스는 N2, 공기, O2, Ar, He, 다른 유형들의 비활성 가스, 및 상기에서 언급한 가스들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 메가소닉 또는 울트라소닉 음향 에너지의 주파수는 약 28 kHz, 약 44 kHz, 약 112 kHz, 약 800 kHz, 약 1.4 MHz, 및 약 2 MHz 로 구성된 그룹으로부터 선택된, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  16. 제 8 항에 있어서,
    진동 주파수는 상기 세정 물질의 특성 시간의 역수보다 큰, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 물질층이 제거된 후 상기 기판의 표면상에 건조보조액을 도포하는 단계; 및
    상기 건조보조액이 도포된 후 상기 기판을 회전시킴으로써 상기 기판의 표면을 건조시키는 단계를 더 포함한, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    건조보조액은 IPA (isopropyl alcohol), IPA 와 물의 혼합물, 기상 IPA, 또는 비활성 가스와 기상 IPA 의 혼합물인, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  19. 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면상에 점탄성 세정 물질층을 분배하는 단계로서, 상기 기판은 기판 지지대에 의해 회전되며, 점탄성 세정 물질은 상기 기판의 표면으로부터의 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들을 캡쳐하고 인트랩하는, 상기 점탄성 세정 물질층 분배 단계; 및
    상기 기판의 표면상의 상기 세정 물질층상에 린스액을 분배하여 상기 세정 물질층을 제거하는 단계로서, 상기 세정 물질층상에 상기 린스액을 분배하는 동안 또는 그 이전에 상기 세정 물질에 에너지가 인가되며, 상기 인가된 에너지는 상기 기판 표면으로부터의 상기 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 상기 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가시키며, 상기 세정 물질에 의해 인트랩된 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들은 상기 세정 물질과 함께 제거되는, 상기 세정 물질층 제거 단계를 포함하는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  20. 복수의 프로세싱 슬롯들을 갖는 장치에서의 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법으로서,
    상기 기판을 기판 지지대에 의해 상기 장치의 제 1 프로세싱 슬롯으로 이동시키는 단계로서, 상기 장치의 제 1 프로세싱 슬롯은 상기 기판 지지대에 의해 상기 제 1 프로세싱 슬롯 아래의 프로세싱 슬롯들로부터 분리되는, 상기 제 1 프로세싱 슬롯으로의 이동 단계;
    상기 기판의 표면상에 점탄성 세정 물질층을 분배하는 단계로서, 상기 기판은 기판 지지대에 의해 회전되며, 점탄성 세정 물질은 상기 기판의 표면으로부터의 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들을 캡쳐하고 인트랩하는, 상기 점탄성 세정 물질층 분배 단계; 및
    상기 기판을 상기 기판 지지대에 의해 상기 장치의 제 2 프로세싱 슬롯으로 이동시키는 단계로서, 상기 장치의 제 2 프로세싱 슬롯은 상기 기판 지지대에 의해 상기 제 2 프로세싱 슬롯 아래의 프로세싱 슬롯들로부터 분리되는, 상기 제 2 프로세싱 슬롯으로의 이동 단계;
    상기 기판의 표면상의 상기 세정 물질층상에 린스액을 분배하여 상기 점탄성 세정 물질층을 제거하는 단계로서, 상기 세정 물질층상에 상기 린스액을 분배하는 동안 또는 그 이전에 상기 세정 물질에 에너지가 인가되며, 상기 인가된 에너지는 상기 기판 표면으로부터의 상기 세정 물질의 제거를 용이하게 해주는 상기 세정 물질의 고체 유사 반응을 증가시키며, 상기 세정 물질에 의해 인트랩된 입자들 중 적어도 몇몇의 입자들은 상기 세정 물질과 함께 제거되는, 상기 세정 물질층 제거 단계를 포함하는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판 지지대에 의해 상기 기판을 상기 장치의 제 3 프로세싱 슬롯으로 이동시키는 단계로서, 상기 장치의 상기 제 3 프로세싱 슬롯은 상기 기판 지지대에 의해 상기 제 2 프로세싱 슬롯 아래의 프로세싱 슬롯들로부터 분리되거나 또는 상기 기판 지지대의 후면은 상기 장치의 외부가 되는, 상기 제 3 프로세싱 슬롯으로의 이동 단계;
    상기 점탄성 세정 물질층이 제거된 상기 기판의 표면상에 건조보조액을 도포하는 단계로서, 상기 건조보조액이 도포되는 동안에 상기 건조보조액이 회전될 때 상기 기판은 스핀 (spin) 하는, 상기 건조보조액 도포 단계; 및
    상기 건조보조액이 도포된 후 상기 기판을 스핀함으로써 상기 기판을 건조시키는 단계를 더 포함한, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 린스액이 상기 점탄성 세정 물질층상에 도포되는 동안 또는 그 이전에 상기 세정 물질층 및 상기 기판의 온도를 낮추기 위해 상기 기판 지지대의 후면은 냉각액으로 스프레잉되며, 상기 점탄성 세정 물질층의 온도는 낮추는 것은 상기 세정 물질의 탄성 성질을 증가시키는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 제 1 프로세싱 슬롯 또는 상기 제 2 프로세싱 슬롯에 있을 때 상기 린스액을 분배하기 전에 상기 에너지는 상기 점탄성 세정 물질층에 대한 진공 흡입에 의해 인가되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 린스액은 스프레이 분사에 의해 분배되며, 상기 에너지는 상기 스프레이 분사에 의해 상기 점탄성 세정 물질층에 인가되는, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 에너지는 상기 점탄성 세정 물질의 특성 시간의 역수보다 큰 주파수를 갖는 음향 에너지인, 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하는 방법.
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