KR960003112B1

KR960003112B1 - 고체 표면 세정 장치

Info

Publication number: KR960003112B1
Application number: KR1019930006187A
Authority: KR
Inventors: 토마스 맥더모트 웨인; 진장유; 칼 옥코빅 리챠드
Original assignee: 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드; 윌리암 에프. 마쉬; 인터내셔널 비즈니스 머신즈 코오포레이숀; 마샬 씨. 펠프스 2세
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1996-03-05
Also published as: EP0569708B1; EP0569708A1; ES2208635T3; DE69333248D1; CA2093750C; DE69333248T2; SG38864A1; CA2093750A1; KR930021275A

Abstract

내용 없음.

Description

고체 표면 세정 장치

제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 장치를 도시한 측단면도.

제2도는 제1도에 양호한 실시예를 부분적으로 단면으로 상세하게 도시한 사시도.

제3a도는 제1도의 노즐 조립체를 부분적으로 단면으로 도시한 확대도.

제3b도는 제3a도의 서브 조립체를 도시한 확대 분해도.

제3c도는 제3a도의 양호한 실시예에 사용되는 노즐을 부분 단면으로 도시한 확대 사시도.

제4도는 본 발명의 전체 장치를 나타낸 개략도.

제5a도는 본 발명의 다른 실시예에 대한 일부분의 평면도.

제5b도는 제5a도의 다른 실시예를 부분적으로 단면으로 도시한 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 세정 장치 18 : 노즐

34,36 : 배플판 38 : 조작봉

40 : 트랙 44 : 테이블

56 : 웨이퍼 184,187 : 플리넘

185 : 개구부 205 : 열 교환기

본 발명은 오염 입자들을 제거하기 위하여 결빙 입자들을 스프레이하고, 그후 결빙 입자들을 용융 또는 양호하게는 승화시켜 입자 오염에 민감한 고체 표면을 세정하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 오염 입자들을 제거하기 위하여 반도체 기판에 결빙 아르곤 입자들을 스프레이하기 위한 장치에 관한 것으로서, 아르곤은 반도체 표면에 충돌한 후에 승화한다.

현재는 전자 산업에서 표면을 세정하기 위한 몇가지 방법들이 사용되고 있다. 표면으로부터 오염된 박막들을 제거하기 위해 용매를 이용한 또는 화학적인 세정이 사용된다. 용매들은 용해시킬 수 있는 물질과 관련하여 선택되기 때문에, 오염 물질을 제거하기 위해 적절한 용매가 선택되어야 한다. 화학 용액들은 초음파 세정기들과 함께 이용될 수 있다. 이들 장치들은 유기 박막, 이온 불순물들 및 약 3,000Å 정도로 작은 입자들을 제거할 수 있는 높은 에너지 음파를 표면에 제공한다. 그러나, 용매 또는 화학적인 세정은 매우 순수하고 깨끗한 세정제를 필요로 한다. 액체 세정제로 높은 순도와 청결도를 확보하기에는 어렵거나 비용이 많이 든다. 추가로, 세정제는 그것이 사용되어 주기적으로 처분되어야 하기 때문에 점진적으로 더 많이 오염된다. 세정제를 주기적으로 교체하는 것을 이행하지 않으면 오염 물질의 재침착을 초래하고, 그 재침착으로 인해 청결 공정의 효과를 감소시킨다. 상기 세정제의 빈번한 처분은 환경 문제를 일으킨다. 또한, 상기 세정제들은 작업자들에 대한 노출을 최소화하기 위해 취급시에 특별한 안전 절차들을 필요로 한다.

현재, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)로부터 비교적 큰 입자들을 세정하기 위해 가스 분사 및 액체 스프레이 세정이 사용된다. 여과된 질소와 같은 가스 분사류는 약 50,000Å 이하의 입자들을 제거하는데 효과적이다. 그 보다 작은 입자들은 제거하기는 보다 어렵다. 이것은 표면에 입자들을 유지시키는 점착력이 입자들의 지름에 거의 비례하는 반면에, 입자를 제거하려는 가스에 의한 공기역학적 견인력이 지름의 제곱에 거의 비례하기 때문이다. 그러므로, 이들 힘들의 비는 입자 크기가 줄어듬에 따라 점착력을 좋게 하는 경향이 있다. 또한 작은 입자들은 가스 속도가 낮은 표면 경계층안에 위치할 수 있기 때문에 분사류의 강한 견인력에 노출되지 않는다. 액체 분사류는 입자들을 제거하기 위해 더욱 강한 전단력들을 제공하지만, 비용이 많이 들거나 높은 순도를 얻기가 어려우며 건조후에 오염 잔류물을 남길 수 있다. 또한, 클로로플로오로 탄소, 즉, 프레온 티에프(FREON TF)를 포함하는 보통의 액체 스프레이 용매는 환경 문제를 야기시킨다. 선택적으로, 당해 기술 분야에서는 반도체의 표면으로부터 오염 탄화수소를 분해시키기 위하여 자외선과 함께 오존에 노출시키는 방법을 사용했다. 그러나, 이 기술은 오염 입자들을 효율적으로 제거하는 것을 보여주지는 못했다.

최근에 개발된 세정 기술은 오염된 표면을 샌드블래스트(sandblast)하기 위해 이산화탄소 에어로솔(airosol)의 사용하는 것을 포함한다. 가압된 이산화탄소는 노즐안에서 팽창된다. 그 팽창은 이산화탄소 압력을 대개압까지 떨어뜨리며, 그 결과의 주울-톰슨(Joule-Thompson) 효과에 따른 냉각으로 표면 경계층을 가로질러 오염된 표면을 때리는 단단한 이산화탄소 입자들을 형성시킨다. 몇가지 경우에 있어서, 이산화탄소는 표면위를 흐를 수 있는 부서지기 쉬운(fragile) 물질을 형성하여 잔류물을 남기지 않고 입자들을 제거한다. 그 기술은 아주 깨끗하고 순도가 높은 이산화탄소를 필요로 하는데, 주입 가스내에 탄화수소와 같은 미량의 분자 오염 물질들이 표면위에서 고체 또는 액체 입자로 응결할 수 있다. 이산화탄소는 미량의 불순물들이 수 ppm 미만인 아주 높은 순도로 제공하기가 어렵거나 비용이 많이 든다. 이런 문제점 때문에, 이산화탄소 세정 기술은 초순수 실리콘 웨이퍼에 적용하기에는 효과적이지 못하다.

미합중국 특허 제3,545,996호에는 하우징에 내장되어 충돌처리 물질을 집중시키는 차폐물(42)을 구비하는 노즐로부터의 단단한 미립자 처리 물질의 충돌시킴에 의해 스테인레스강의 표면위에 패턴을 형성하기 위한 장치가 개시되어 있다. 이 특허는 표면 세정에 관한 것은 아니다.

미합중국 특허 제4,084,357호에는 세정 작용을 관찰하기 위한 창(18)을 구비한 밸브 세정 체임버가 개시되어 있다. 장치의 하우징내의 노즐들은 밸브로 향하며, 밸브 표면의 세정을 위한 압축공기 함유 연마제를 스프레이한다.

미합중국 특허 제4,631,250호에는 순수한 얼음과 이산화탄소 입자들의 스프레이를 사용하여 반도체로부터 광저항 필름을 세정하기 위한 장치가 개시되어 있다. 그 특별한 장치는 미합중국 특허 제4,747,421호에 더욱 상세히 기재되어 있다.

미합중국 특허 제4,793,103호에는 세정 대상 물질을 취성화 하기 위해(to brittle) 극 저온 조건을 사용하고 그후에 공택 성분을 제거하기 위해 세정 대상의 취성화된 부분에 플라스틱 펠릿(pellet)들을 블래스트하는 극저온 세정 장치를 개시하고 있다.

미합중국 특허 제4,817,652호에는 아르곤을 포함한 가스 및 액체를 사용하는 세정 장치가 개시되어 있다. 세정 대상 표면에서 액체 세정제들은 오염 물질을 부유시키기 위해 사용되거나, 그 유체를 빙결시키고 그후에 부분적으로 용해시킴으로써 빙결된 잔류 세정 매체내에 갖힌 오염 물질을 제거할 수 있다.

미합중국 특허 제4,832,753호 및 제4,936,922호에는 용매의 작은 방울을 이용하는 세정 시스템들을 개시하고 있다. 그 장치는 가스 베어링 작동 튜브등을 따라 활주하는 트레이를 포함한다.

미합중국 특허 제4,974,375호에는 초순수의 물의 얼음 입자들을 분사함에 의해 반도체 웨이퍼들을 세정하기 위한 체임버를 개시하고 있다. 얼음 입자들의 스프레이(분사류)는 모터에 의해 구동된 회전 표면위에서 세정되려는 반도체 웨이퍼와 각을 이루며 비스듬히 접촉한다.

미합중국 특허 제5,009,240호에는 웨이퍼에 대한 얼음 입자의 블래스트를 스프레이하여 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 장치를 개시하고 있는바, 잔류 얼음은 증발에 의해 제거된다.

미합중국 특허 제4,962,891호에는 고체 입자들과 가스 상태의 이산화탄소의 혼합물을 분배하기 위한 노즐장치가 개시되어 있다. 이런 노즐은 배전 기판으로부터 작은 입자들을 세정하기 위해 사용된다.

미합중국 특허 제1,899,626호에는 다수의 개구를 구비한 노즐 형태를 갖는 버너 장치가 개시되어 있다.

본 발명은 종래 기술에서 나타난 결함들을 극복하기 위해 세밀하고도 정밀한 방식으로 세정하기 위하여 정밀한 트랙킹(tracking) 수단을 사용하고, 세정용의 승화성 빙결 입자들의 제어 가능하게 지향된 스프레이를 제공하는 분위기 제어식 장치를 제공함으로써 종래 기술의 결점을 극복하고 있다. 이들의 기여도는 하기에 서술되는 본 발명에 대한 보다 상세한 설명에 의해 알 수 있다.

본 발명은 고체 표면위에 충돌한 후에 기화할 수 있는 실질적으로 빙결 이산(離散)된 세정 입자들의 스프레이를 분사하여 고체 표면으로부터 바람직하지 못한 물질을 세정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는, 세정 대상 고체 표면을 도입하기 위한 도입 수단을 구비하면서 고체 표면을 수용하는 전체적으로 폐쇄된 하우징과; 세정 대상 고체 표면에 실제로 빙결 이산된 세정 입자들의 스프레이를 분사시키기 위해 하우징안에 위치된 노즐과; 실제로 빙결된 세정 입자들을 형성하기 위해 노즐에 유체 세정 매체를 공급하기 위한 세정 매체 공급 수단과; 고체 표면으로부터 분리된 바람직하지 못한 물질을 하우징으로부터 제거하기 위한 제거용 수단과; 하우징안에서, 세정 대상 고체 표면을 지지하고, 상기 고체 표면을 도입 수단으로부터 노즐에서 분사된 스프레이에 중첩하는 위치까지 제어 가능하게 이동시키는 수단을 구비하는 가동 지지 수단 및; 하우징내의 분위기를 조절하고, 고체 표면으로부터 분리된 바람직하지 못한 물질의 제거를 돕기 위해 하우징에 신선한 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단을 포함한다.

바람직하게는, 노즐은 유체 세정 매체를 수용하기 위한 플리넘(plenum)을 갖는 노즐 격실과, 유체 세정 매체와 플리넘의 공급부에 연결된 제 1오리피스 및, 플리넘으로부터 세정 매체를 배출하고 고체 표면에 빙결 이산된 세정 입자들의 스프레이를 분사시키기 위한 복수의 정렬된 개구부들을 구비한 제2오리피스를 포함한다.

바람직하게는, 하우징은 작업자가 세정 작용을 관찰하기 위한 관찰용 창을 구비하고 있다.

바람직하게는, 지지 수단은 테이블에 교체 표면을 고정시키기 위한 체결 수단과, 그 테이블을 노즐에서 분사되는 스프레이 아래로 제어 가능하게 이동시키기 위한 트랙 수단 및, 트랙 수단 위에서 테이블을 이동시키기 위한 작동 수단들을 구비하는 대체로 평평한 테이블을 포함하고 있다.

양호하게는, 하우징은 지지 수단을 수용하는 하부 체임버에 나란하게 놓여진 개구부를 갖는 노즐을 수용하는 돌출된 체임버를 갖는다.

바람직하게는, 돌출된 체임버는 세정 입자들의 스프레이를 제어하기 위한 개구부에서의 흐름 배플(flow baffle)들을 포함한다.

바람직하게는, 공급 수단은 유체 세정 매체로부터 오염 물질을 제거하기 위한 필터를 갖는다.

바람직하게는, 공급 수단은 유체 세정 매체를 노즐에 주입되기 전에 초기에 냉각시키기 위한 냉각 수단을 구비한다.

바람직하게는, 테이블은 노즐에서 분사되는 스프레이 아래에서 선형 운동을 하도록 선형 트랙 수단위에 이동 가능하게 장착된다.

선택적으로, 테이블은 노즐에서 분사되는 스프레이 아래에서 아치형 운동을 하도록 원형 트랙 수단 위에 이동 가능하게 장착된다.

바람직하게는, 공급 수단은 별도의 아르곤 가스의 공급부와 별도의 질소 가스의 공급부 및 상기 가스들을 혼합하기 위한 수단을 포함한다.

바람직하게는, 노즐은 고체 표면의 평면에 대하여 0∼90°의 각도(양호하게는, 45°)로 위치된다.

바람직하게는, 체결 요소는 기계적인 클립(clip)이다. 선택적으로, 체결 수단은 흡착 장치이며, 또 선택적으로, 체결 수단은 정전기 척(electrostatic chuck)이다. 또 다른 선택으로 체결 수단은 전자기적인 장치일 수도 있다.

바람직하게는, 하우징은 장치를 대기온도 이하에서 작동될 수 있도록 하는 단열 장벽을 포함한다.

바람직하게는, 고체 기판을 도입하기 위한 수단은 반도체 재료의 분기 처리를 위하여 다른 장치들과 연통하는 개구부이다.

바람직하게는, 제거용 수단은 하우징으로부터 사용된 세정 매체와 바람직하지 못한 물질을 제거하기 위한 진공 펌프와 적절한 도관을 포함한다.

바람직하게는, 가스 공급 수단은 하우징에 불활성의 청소용 가스 공급 수단을 포함한다.

본 발명의 장치는 본원에 참조된 미합중국 특허 제5,062,898호에 서술된 것 같이 극저온의 아르곤으로 세정하는 공정을 이용할 수 있다. 본 발명의 장치안에서 실행 가능한 공정은 후술되는 변수들을 포함한다.

본 발명은 오염된 표면들을 “샌드블래스트”하기 위해 실제로 고체인 아르곤 입자를 함유한 에어로솔을 사용한다. 아르곤은 실리콘 웨이퍼 또는 마이크로 회로들에 손상을 주지 않는 불활성 물질이다. 아르곤은 아주 고순도로 경제적으로 생산될 수 있다. 본 발명에서는 아르곤은 그 자체만으로 사용될 수 있고, 또 본 발명의 고순도의 질소와 혼합될 수 있다. 질소는 가스상으로 남아서 아르곤 입자들에 높은 속도를 부여하기 위한 운반 매체로서 작용한다.

또한 아르곤에 질소를 첨가하면, 팽창비가 높아져서 주울-톰슨 효과를 향상시키므로 상승된 냉각 효과도 얻을 수 있다. 질소에 대한 아르곤의 혼합비는 약 10부피%∼100부피%의 범위일 수 있다.

미리 정화된 아르곤이나 아르곤/질소 혼합물은 여과되어 잔류 오염 입자들이 제거되며 바람직하게는, 예를들어 열 교환기 안에서 예비 냉각된다. 양성분들은 예비 냉각 작업후에 가스 상태로 남아 있을 수도 있다. 예비 냉각을 하면, 열 교환기 벽상에 잔류하고 있는 어떤 미량의 불순물들을 부분적으로 응결시켜 제거할 수 있다. 예비 냉각은 분자 체(molecular sieve), 촉매에 의한 불순물 제거 장치 또는 열 교환기의 상류에 위치된 불순물 포집기를 사용하여 미량의 불순물을 동시에 제거할 수 있다. 불활성 가스로부터 미량의 분자 불순물을 제거하기 위한 상기 방법들은 이 기술 분야에 잘 알려져 있다. 예비 냉각된 혼합물의 압력은 대표적으로 20psig∼690psig의 범위로 유지되고, 양호하게는 20psig∼100psig로 유지된다. 예비 냉각된 혼합물의 온도는 첫번째 압력범위 이상에 대해서 -190℉∼-300℉이고, 두번째 압력범위 이상에 대해서 -250℉∼-300℉이다.

그후에, 예비 냉각된 혼합물은 노즐 또는 팽창 밸브에서 보다 낮은 압력까지 팽창된다. 팽창된 혼합물의 압력은 고진공압으로부터 대기압 이상까지의 범위일 수 있다. 생성된 주울-톰슨 효과에 의한 냉각은 아르곤 입자들을 빙결, 액화 또는 고체화시키는 역활을 한다. 본 발명을 위해서, 아르곤은 고체 입자외에도 액체 입자들을 형성할 수 있고, 세정에 효과적이다. 고체 입자들을 형성하는 것이 바람직하지만, 아르곤 입자들의 상당 부분이 고체라면, 세정 공정은 종래 기술보다 크게 향상된다. 아르곤 입자들은 균질한 핵형성 공정을 통해 응결할 수 있다. 최종 생성된 극저온 에어로솔은 그후에 세정할 오염된 표면쪽으로 비스듬한 각도(전형적으로 45°)로 지향된다. 분출구는 전형적으로 오염된 표면위로 대략 1/16인치 내지 수 인치까지의 수직거리로 이격되어 위치되어 있다. 가스 혼합물은 노즐을 통해 팽창된다. 노즐의 형태는 변화할 수 있다. 본 발명은 원형 노즐 및 슬릿(slit) 노즐에 대해서 효과적인 것으로 판명되었다. 슬릿 노즐들은 실리콘 웨이퍼와 같은 넓은 표면들에 적합하다. 원형 노즐들은 국부적인 세정에 사용하기에 적합하다. 표면 오염 물질의 완전한 제거는 수 초 범위내의 에어로솔 노출에 의해 달성된다.

아르곤 세정 기술은 실리콘 웨이퍼의 효과적으로 세정을 제공하는 것으로 나타났다. 가스 상태의 세정 스프레이의 실례들은, 종래의 질소 가스 분사 세정 기술을 사용하면 0.624㎛(6240Å)의 입자들이 제거되지 않는다는 것으로 판명되었다. 그러나, 아르곤 에어로솔 세정 기술을 사용하면 그 입자들이 완전히(거의 100% 효과로) 제거된다. 아르곤 세정기는 미가공 실리콘 웨이퍼로부터는 1000Å 크기의 입자들을, 그리고 유리 표면으로부터의 그리스(grease)를 함유하는 두꺼운 박막들을 제거하는데 효과적이다. 본 명세서에 있어서, 입자라는 용어는 분자크기 정도의 입자를 의미한다.

오염된 표면들을 세정하는 것은 본 발명에서 세정할 표면에 대해 높은 속도로 아르곤 입자들을 충돌시키는 공정을 통해 이루어진다. 아르곤 입자들은 표면위에 위치된 오염 입자, 박막 및 분자들을 때린다. 그 충돌은 오염 물질에 충분한 에너지를 부여하여 오염 물질의 표면으로부터 떨어지게 한다. 분리된 오염 물질은 가스 흐름에 포획 운반되어 배출된다. 에어로솔의 가스상은 표면에 충돌하고, 그 표면을 가로질러 흘러서, 얇은 경계층을 형성한다. 오염 물질(입자,박막등)의 치수는 대체로 그들이 완전히 저속 경계층내에 존재할 수 있을 만큼 작다. 그러므로, 가스상 만으로는 불충분한 전단력 때문에 작은 오염 물질을 제거할 수 없다. 그러나, 아르곤 입자들은 충분한 관성을 갖고, 그로 인해 경계층을 통과하여 표면까지 가로지를 수 있다.

아르곤 입자들은 그들이 표면쪽으로 경계층을 통과하기 때문에 감속하는 경향이 있다. 세정을 위해서, 아르곤 입자들은 경계층을 횡단하여 표면을 때려야 한다. 간단한 예로서, 가스 흐름이 무시할 수 있는 법선 방향 속도 성분을 갖는 두께 “h”의 경계층을 형성하는 것으로 가정하자. 표면을 때리기 위하여, 고체화된 아르곤 입자들은 적어도 “h/t”와 동등한 법선 방향 속도 성분으로 경계층에 들어가야만 한다. 입자 이탈 시간 “t”은

t=2a² _pC/9μ (1)

로 주워지는데, 여기서 “a”는 아르곤 입자 반경이고, “ _p”는 입자 밀도이고, “μ”는 가스의 동점성(dynamic viscosity)이며, “C”는 스톡스-컨닝햄(Stokes-Cunningham) 슬립 보정 인자를 나타낸다. 상기 스톡스-컨냉햄 슬립 보정 인자 “C”

C=1+1.246(/a)+0.42(/a)exp[-0.87(a/)] (2)

로 주워지는데, 여기서 “”는 가스 압력에 반비례하는 가스 분자들의 평균 자유 경로이다.

상기 분석은 큰 질량 또는 높은 초기 속도를 갖는 아르곤 입자들에 대해 세정 공정이 가장 효과적이라는 것을 입증하고 있다. 세정 공정은 또한 증가된 입자 슬립으로 인해 낮은 압력에서, 그리고 아르곤 입자들 위의 감소된 감속 견인력으로 인해 낮은 가스 점성에서 향상된다.

아르곤 입자들은 팽창 공정중에 형성된다. 팽창과 관련된 온도 하강은 가스상의 아르곤이 적어도 대부분의 고체 입자들로 핵을 형성하고 응결하도록 한다. 고체 아르곤 입자들은 만약 혼합물의 압력이 아르곤 삼중점 보다 낮을때는 가스상의 아르곤으로부터 직접 형성할 것이다. 만약 혼합체의 압력이 삼중점 보다 높다면, 가스상의 아르곤은 고체 입자들로 빙결하기 전에 우선 액체 방울로 응결할 것이다. 아르곤의 삼중점은 9.99psia(0.68atm.), -308.9℉(84°K)이다.

본 발명의 장치를 제1도에 도시된 양호한 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 고체 표면 세정 장치(10)는 실제로 빙결 이산된 세정 입자들의 분사 스프레이를 사용하여 실리콘 반도체 웨이퍼(56)과 같은 고체 표면으로부터 그것에 고착된 오염 입자들 또는 바람직하지 못한 물질을 제거하기 위해 사용된다. 스프레이는 그 스프레이로부터 이탈하는 아르곤이 오염 입자들을 제거하기 위해 반도체 웨이퍼에 충돌하는 이산된 작은 입자들로 빙결하도록, 적절한 온도와 감압된 압력의 질소 및 아르곤 가스의 혼합체인 것이 바람직하다. 그 입자들은 그후에 운반 가스에 포획되거나, 가스 상태로 승화할 수 있는 아르곤 입자들을 따라 진공력에 의해 제거된다. 세정 장치(10)는 상부벽(20), 단부벽(24,28) 및 하부벽(26)을 구비한 하우징을 포함한다. 측벽(25,27)은 제1도에는 도시되어 있지 않지만 제2도에는 도시되어 있다.

반도체 실리콘 웨이퍼(56)는 외부 환경에 통할 수 있거나 반도체 재료 분기 처리용 장치나 다른 워크스테이션(workstation)들에 연통할 수 있는 개구부를 갖는 도입문(30)을 통해 장치(10)로 도입된다. 웨이퍼(56)는 테이블(44)을 포함하는 지지 수단위에 위치된다. 테이블(44)은 부분적으로 하우징(10)내의 트랙(40)의 길이를 따라 테이블(44)의 이동을 안내하고 제어하기 위해 테이블(44)의 단부 블록(42)를 통과한 두개의 평행한 봉으로 이루어진 트랙(40)과 베드(bed) 요소(32) 위에 놓인다. 테이블(44)은 수동 또는 자동 수단에 의해 단부벽(24)을 통해 전후로 왕복 운동하는 조작봉(38)에 의해 작동되어 트랙(40)을 따라 하우징(10)내에서 종방향으로 이동한다. 웨이퍼(56)는 테이블(44)의 진공 섬프(46); vacuum sump로 예시된 체결 조립체에 의해 테이블(44)에 분리 가능하게 고정되며, 진공 섬프(46)는 조작봉(38)을 통해 외부 진공원까지 이어지는 라인(48)을 통해 진공 상태로 된다. 이것은 웨이퍼(56)를 테이블(44)에 효과적으로 고착시키는 진공을 웨이퍼(56) 아래에 유지시킨다. 기계적인 클립, 정전기 척 또는 전자기 장치, 및 예시되지는 않았지만 체결 수단으로 종래에 잘 알려진 것들을 포함하는 다른 고정 수단이 사용될 수 있다.

벽(20,26,24,28,25,27)들은 노즐(18)을 수용한 상부 체임버(12)가 연결되는 장치(10)의 하부 체임버를 구성한다. 상부 체임버(12)는 하부 체임버에 중첩되어 하부 체임버와 통한다. 상부 체임버(12)는 또한 관찰용창(16)을 갖고 있어서 노즐 및 세정 장치의 작동을 관찰할 수 있다. 공급되는 세정 매체는 접속구를 통해, 라인(54)에 주입되어 도관(14)을 통해 노즐 헤드(18)로 주입되어, 신속하게 팽착 냉각되는 유체 매체로서 바람직하게 스프레이되어, 테이블(44)상의 웨이퍼(56)가 조작봉(38)에 의해 상부 체임버(12)를 지나 끌어당겨질때, 아르곤 입자들은 웨이퍼(56)에 접촉하는 미립자화 된 입자들의 스프레이를 만들기 위하여, 노즐(18)을 통해서 팽창하는 동안 빙결한다.

세정을 위하여 냉각된 입자들의 단지 직선 충돌에 대해서만 웨이퍼(56)의 노출을 제한하고 충분한 세정 작용을 제공하지 않는 와류와 느린 속도 입자들을 피하기 위해서, 상부 체임버(12)와 하부 체임버에 배플(baffle)(34,36)이 고정된다. 배플(36)은 그것의 상부 및 하부 부분 사이에 둔각을 갖는 앵글판으로 이루어진다. 상부벽(20)의 하면에 고정된 배플(34)은 평면 형태를 갖는다. 이들 배플(34,36)들은 노즐(18)로부터의 스프레이가 세정할 웨이퍼(56) 위에 접촉하고 충돌하기 위해 통과하는 효과적인 개구부를 개폐하기 위하여 조정될 수 있다. 배플들은 세정할 웨이퍼(56)의 재오염을 방지하고 하부 체임버의 유체 역학적 관계로부터 상부 체임버(12)에서의 흐름을 효과적으로 격리시키기 위해서 중요하다.

높은 압력과 주위 보다 낮은 온도의 아르곤과 질소의 혼합물이 세정 매체로 사용될때, 아르곤은 주울-톰슨 효과의 유체 팽창을 일으키는 노즐(18)에 의해 방울 형태로 만들어지며, 그 방울들은 세정할 고체 표면에 접촉한 후에 승화하는 빙결 입자들을 형성한다. 결과적으로 이 사용된 가스상 세정 매체와 제거된 오염 입자 및 바람직하지 못한 물질들은 세정 공정에서의 제거 작업후에, 진공 펌프에 연결된 제거 수단 또는 배출 포트(52)를 통하여 진공에 의해 제거될 수 있다. 이 진공 작용은 불활성 질소와 같은 신선한 가스를 공급하는 적절한 가스 공급 수단을 구비하는 도입 포트(50)를 통해서 주입되는 청소용 가스, 바람직하기로는 불활성 질소를 사용함에 의해 보완될 수 있는데, 그 가스는 배출 포트(52)를 통해 고체 표면으로부터 그 포트까지 세정된 오염 입자들을 밀어내고 장치(10) 내부에 제어된 분위기를 제공하는 역할을 한다.

장치(10)는 제2도에 사시도로서 도시되어 있으며, 하부 체임버와 상부 체임버(12)를 부분 파단하여 나타내고 있다. 제2도는 세정될 고체 표면을 갖고 있고 테이블(44) 위에 지지된 웨이퍼(56)와 노즐(18)과 트랙(40) 및 조작봉(38)을 보여주고 있으며 장치(10)의 측벽(25,27)들과, 배플판(34,36) 및 도입문(30)과 창(16), 그리고 블록(42)과 단부벽(24,28)들도 도시하고 있다.

제3a도는 노즐(18), 격실(12), 및 격실(12)에 노즐과 주입 도관(14)을 이동 가능하게 고정시키기 위한 수단을 도시한 부분 단면도이다. 노즐 도관(14)은 격실(12)내에서 확장된 범위의 피봇 운동을 허용하기 위해 격실벽(12)안의 적절한 지주에 유지되는 볼 조인트(401)를 갖는 볼 조인트 슬리이브(sleeve)(402)에 활주 가능하게 결합된다. 볼 조인트(401)는 지주에 의해 유연한 가스킷 또는 시일(seal)(403)에 의해 밀봉된다. 슬리이브(402)는 클램프(405)와 나사식 연결에 의해 양호하게 결합되고, 상기 클램프(405)는 슬리이브와 도관(14)의 가스 시일(407)을 제공하고 또한 슬리이브 클램프(405)안의 스플릿(split)(411)과 칼라(collar)(409)에 의해 도관(14)을 축방향으로 유지시킨다. 슬리이브 클램프(405)는 칼라(409)를 통과하는 볼트 또는 파스너(fastener)(413)의 작용에 의해 격실(12)벽에 대해 도관(14)을 조정 가능하게 고정시킨다. 그러므로 볼트(413)를 풀면, 도관(14)과 노즐(18)은 슬리이브(402)안에서 조정되어서 세정할 표면으로부터 노즐의 거리를 변경시킬 수 있다. 조정이 이루어진 후에, 볼트(413)를 조이고 칼라(409)를 도관(14)와 노즐(18)을 원하는 위치로 유지시켜서, 세정할 표면으로부터 노즐 배출구의 특정 거리를 제공한다.

제3b도는 볼트(413)에 의해 조작되는 칼라(409)와 스플릿(411)을 보여주는, 단부 조인트(401)를 갖는 슬리이브(402)를 클램프(405)와 함께 분해된 형태로 도시한 도면이다.

제3c도를 참조하면, 노즐(18)이 공급 도관(14)와 함께 사시도로서 도시되어 있다. 노즐은 상부판(181)과 하부판(183)을 포함하고, 각각의 판은 플리넘(184,187)을 각각 구비하며, 도관(14)으로부터 유출한 세정 매체는 상기 플리넘으로 공급된다. 상부판(181)과 하부판(183) 사이에는 플리넘 체임버들과 정합하는 환형 공간(186)을 갖는 중간판(182)이 사이에 끼여 있다. 중간판(182)은 그것의 전방 연부를 따라 정렬된 일련의 작은 개구부(185)들을 구비하며, 플리넘으로부터의 세정 매체는 세정할 고체 표면 위에 충돌하기 전에 빙결하는 이산된 입자 방울들을 형성하기 위하여 급속하게 감압된 분사 스프레이로서 개구부들을 통해 배출된다. 추가 속도 및 결과적인 압력 강하는 아르곤 세정 매체에 혼합되는 질소와 같은 세정 매체안의 불활성 운반 가스에 의해 제공된다. 도관(14)은 플리넘에 연결되는 제1오리피스(188)를 통해 노즐 격실(18)에 도입하며, 세정 매체는 일련의 개구부(185)를 갖는 제2 오리피스를 통해 노즐(18)로부터 배출된다. 노즐 형태의 양호한 실시예가 제3도에 도시되어 있지만, 다른 중간판(182)들은 다른 크기 또는 모형을 갖는 일련의 개구부(185)들의 제2오리피스들과 함께 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이렇게 하면, 세정용 스프레이로서 사용되는 입자들의 스프레이 형태나 크기가 다르게 생성될 수 있다. 세정 작용이 충돌후 승화하는 빙결 입자들에 의해 가장 바람직하게 달성되지만, 세정 매체의 적어도 일부분이 세정할 고체 표면과 충돌하는 액체 방울로서 남아 있을 수 있고 액체 방울들을 가스 상태로 변화되기 전에 오염 입자들과 다른 바람직하지 못한 물질들을 제거할 수 있도록 의도된다.

본 발명의 장치는 제4도에 도시된 것 같이 추가 보조 장치와 결합하여 사용되는 것이 일반적이다. 제4도에서는, 분리된 아르곤(200)과 질소 공급원(202)이 도시되어 있다. 질소는 어떤 경우에는 주입 가스 세정 매체안의 함유물로서 필요치 않을 수도 있다. 예를들어, 8인치 실리콘 웨이퍼를 세정하기 위한 전형적인 혼합물은 약 6기압 압력에서 약 90% 아르곤과 10% 질소로 이루어지며 분당 약 450ℓ의 흐름 속도를 갖는다. 혼합후의 이들 가스들은 별도의 밸브(203) 및 필터(204)를 통해 조절되어서 세정 매체로부터 미립자 오염물질을 제거시킨다. 혼합 여과된 주입 가스 세정 매체는 그후에 가스를 급냉시키는 냉각용 열 교환기(205)에 주입된다. 이것은 액체 질소나 다른 적절한 저온 냉각제가 연속 공급되는 욕조안에 잠기는 코일형 배관을 구비할 수 있다.

선택적으로, 주입 가스는 혼합물을 극저온의 냉동 장치와 직접 열 접촉하는 열 교환기로 통과시킴으로써 예비 냉각될 수 있다. 예비 냉각용 열 교환기(205)는 아르곤의 액화점 근처까지 주입 가스 혼합물의 온도를 낮추지만, 혼합물을 세정 장치로 들어갈 준비 상태인 가스 상태로 유지한다. 예비 냉각용 열 교환기(205)는 또한 주입 가스 혼합물로부터 미량의 응결할 수 있는 불순물들을 제거하는 극저온 트랩(Trap)으로서 역할을 한다. 그런 불순물들은 만약 제거되지 않는다면, 입자로 응결되어 결과적으로 세정할 고체 표면 위에 새로운 오염을 일으킬 수 있다. 냉각용 열 교환기(205) 뒤, 그리고 세정 체임버 앞에 위치된 제2필터(206)는 예비 냉각 단계중에 형성되지만 열 교환기 표면 위에는 침착하지 않는 응결된 불순물 입자들을 제거한다. 냉각된 세정 매체는 그후에 제1도에서와 동일한 트랙위에서 세정 장치내의 노즐 아래로 선형 방식으로 고체 표면 장착 테이블을 이동시키기 위한 별도의 메카니즘(211)과 함께 도시된 세정 장치(210)에 주입된다. 바람직하게는, 별도의 이동 메카니즘(211)은 세정 체임버(210) 외부에 위치되어, 링크 및 격벽 관통 주입구를 통해 테이블에 연결될 것이다. 선택적으로, 이런 메카니즘은 작동자가 수작업으로 조작할 수 있다. 제4도는 또한 세정 장치(210)로부터의 가스 및 떨어진 오염 입자들을 연속해서 제거시키기 위한 별도의 포착배기 시스템 또는 진공 시스템(212)을 도시하고 있다. 이 시스템(212)은 팽창된 가스 혼합물을 진공 펌프 또는 배기팬에 보내기 전에 그 혼합물을 다시 따뜻하게 하는 장치를 포함해야만 한다. 또한, 이 시스템은 역류하는 오염물이 세정 장치로 들어가지 못하게 하기 위하여 세정 장치안의 상류쪽 압력을 제어하기 위한 적절한 배압 조절 장치와, 진공 시스템 트랩을 포함할 수 있다. 제거되거나 세정된 오염 물질 입자들이나 바람직하지 못한 물질들은 그후에 적절하게 도관(214)로 배기된다. 이런 진공 작용은 불활성 질소를 갖는 세정 가스 공급원에 의해 향상되거나 대치될 수 있고 바람직하게는 입구(208)를 통해 처리될 수 있다.

최종적으로, 세정 장치에 대한 세정 대상 고체 표면용의 적절한 입구-출구 시스템이 도면 부호(207)로 도시되어 있다. 그 시스템은 제1도에 도시된 수동 해치(hatch) 대신에 예컨대 하나 또는 두개의 게이트형 밸브들로 구성될 수 있다. 추가로, 입구-출구 시스템은 세정 체임버의 환경 조건에 견디고 세정할 고체 표면에 새로운 오염의 최소화에 기여하기 위해 제작된 기판 취급 로보트에 의해 수리될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 로보트는 세정 장치의 외부에 있지만 게이트형 밸브 또는 유사한 장치를 통해 세정 장치와 연통하는 별도의 격리된 체임버안에 위치된다. 예를들어, 본 발명의 일실시예에 있어서, 세정 장치는 복수의 기판 처리용 시스템의 하나의 처리 모듈(module)로 이루어진다. 그런 적용에 있어서, 주된 기판 처리 장치는 클러스터(cluster) 시스템의 중앙 플랫폼에 위치되어 다른 처리용 모듈들을 수리하는 로보트로 이루어진다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 세정 장치는 공용으로 제공된 입구-출구 시스템에 의해 수리될 수 있다. 그런 실시예에 있어서, 세정 장치와 입구-출구 시스템은 다른 기판 처리용 설비에 직접 통합되지 않고 자립의 시스템으로서 역할을 한다.

제4도에 도시되지 않은 또 다른 특징들이 포함될 수도 있다. 이것은 세정 작업전 후에 세정할 고체 표면을 가열하기 위한 설비를 포함한다. 그런 가열은 예를들어 고체 표면을 지닌 테이블에 내장된 전기 저항 가열기들에 의해 고체 표면과 직접 열 접촉으로 제공될 수 있거나 세정할 고체 표면을 직접 조사하는 적외선 공급원에 의해 제공될 수 있다. 이는 오염시킬 수 있는 입자의 재응결 또는 응결을 피하고, 또한 세정 작업중에 표면에 충돌한 후의 아르곤의 승화를 촉진시키는 것을 방지한다.

추가적으로, 세정 장치의 작동 상태를 감시하기 위한 장비가 제공될 수 있다. 상기 장비는 종래 기술에 잘 알려져 있는데, 예를들어 주입 가스 매니포울드(manifold) 전체에 걸쳐 여러 지점에서 배치된 압력, 온도 및 흐름 센서들, 주입 가스 냉각 열 교환기, 진공 또는 배기 시스템, 고정 수단(진공 척), 불활성 세정 가스 시스템 및 작동 제어 장치를 포함할 수 있다. 동시 작동 방식으로 전체 세정 시스템을 작동시키도록 설계된 수동 또는 자동식 제어 시스템을 특히 컴퓨터로 작동하는 것이 전반적으로 가능하다. 이 시스템은 예를들어 입구-출구 게이트 밸브, 로보트형 기판 취급기, 고체 표면 가열기, 고체 표면 지지 테이블 메카니즘, 주입 가스 세정 매체 온/오프(on/off) 밸브 및 고체 표면 파스너 또는 홀더(holder)용 제어 시스템들의 동작을 조정하거나 연관시킬 수 있다.

또 다른 장치가 제5a도 및 제5b도에 도시되어 있다. 이것은 이전에 서술된 실시예의 모든 특징들을 포함하면서, 세정중에 고체 표면을 지닌 테이블이 선형 운동 보다 오히려 회전 운동을 하도록 설계 제작된다. 실리콘 웨이퍼와 같은 원형 형태의 기판이 모터나 수동 장치일 수 있는 회전 메카니즘(302)에 의해 굴대 위에서 회전하는 원의 일부분 형태의 테이블(304) 위에 도시되어 있다. 그런 구조는 직선형 공급 장치 보다 오히려 세정 체임버를 관통한 회전형 공급 장치를 사용한다. 회전 메카니즘(302)는 세정 체임버 하우징(300)의 단열되지 않은 연장부의 단부에 위치된다. 이 연장부는 회전 메카니즘(302)과 회전형 공급 장치가 대기 온도 근처에서 작동하도록 하여, 특별한 저온 메카니즘의 필요성을 제거시켜 준다. 이런 회전형 구조는 어떤 경우에 있어서 세정 장치가 차지하는 전체 “공간(footprint)”을 작게 한다. 이것은 외부 기판 운반기 메카니즘이 세정 체임버로부터 외부로 수평하게 연장하지 않기 때문이다. 회전형 구조의 외부 메카니즘은 세정 체임버로부터 수직으로 연장한다. 그러나, 이런 회전형 구조에 있어서, 기판 위의 일지점이 에어로솔에 노출되는 전체 시간은 피봇 지점으로부터의 거리에 의존한다. 이것은 피봇부에 보다 근접한 기판 위의 지점들이 피봇부로부터 먼 테이블(304) 위의 지점들 보다 더 느리게 노즐(305)를 통과하기 때문이다. 그러므로, 테이블(304)의 폭을 가로질러 일정한 세정 효과를 제공하기 위하여, 노즐(305)은 피봇 지점(303)으로부터 떨어져서 보다 큰 강도를 갖는 빙결 입자들의 직선형 스프레이 양을 증가시키도록 설계되어야 한다. 이런 강도의 변화는 피봇 지점(303)으로부터 떨어진 방향으로 노즐의 개구부들 사이의 간격을 점차적으로 더 좁게 또는 개구부들을 점차 더 커지게 노즐(305)를 설계함으로써 달성될 수 있다. 이런 불균일한 노출성능과 관련한 경향은 제1도의 직선 운동 세정기에서는 발생하지 않는다. 그러므로, 선행 실시예에서는 노즐의 폭을 가로질러 균일한 에어로솔 강도를 갖는 노즐이 사용되어야만 한다.

제5a도를 참조하면, 회전형 실시예는 하우징(300)에 세정할 고체 표면을 도입시키는 문(307)을 도시하고 있는데, 그 하우징(300)은 가스 매체와 세정되거나 제거된 오염 입자 및 바람직하지 못한 물질을 제거하기 위한 배출구 문(308)을 통해 배기된다. 테이블(304)는 굴대(303)에 의해 노즐(305) 아래에서 회전하도록 도시되어 있다. 제5b도를 참조하면, 하우징(300)용 하우징 통로 개구부(307) 또는 문이 부분 정면도로 도시되어 있고, 상기 하우징(300)내에는 노즐(305), 테이블(304), 피봇 지점(303) 및 작동 수단(302)들이 배기구 또는 배출 오리피스(308)와 세정 가스 주입 구멍(306)에 덧붙여서 도시되어 있다.

직선 운동, 또는 회전 운동을 하는 세정 장치의 형태는 세정할 고체 표면에 재고착하는 오염 입자들의 기회를 더욱 감소시키기 위하여 수직 방향으로 경사지게 사용될 수 있다. 그 두개의 장치는 또한 하우징 내부의 온도 조건을 필요에 따라 주위 온도 상태 이상이나 이하로 유지함에 있어서 최대의 융통성을 갖게 하기 위하여 외부 단열 블랭킷을 결합하여 사용될 수도 있다. 본 발명은 박막 또는 층과 같은 바람직하지 못한 물질들 또한 오염 입자들을 갖는 세정할 고체 표면들을 위한 오염 제거 아르곤 또는 다른 극저온의 에어로 솔을 발생시키는 제어식 세정 설비를 제공함으로써 종래 기술 시스템들의 단점을 극복한다.

본 발명의 세정 체임버는 선택적으로 단열을 제공하여, 차거운 에어로솔 또는 빙결된 입자를 형성시킨다. 세정 체임버는 또한 깨끗한 불활성 분위기를 위한 덮개를 제공하여 세정후 입자나 분자상 불순물이 기판을 다시 오염시키지 못하게 한다. 극저온의 에어로솔 표면 세정과 연관된 낮은 온도는 응결 가능한 불순물들이 찬 기판을 재오염시킬 수 있는 개방 환경에서의 세정을 배제한다.

체임버는 또한 부분 진공부를 포함하기 위한 수단을 제공한다. 어떤 응용에 있어서는, 약 1/3기압의 부분 진공까지 예비 냉각된 가스가 팽창하는 것이 바람직하다. 아르곤의 삼중점은 0.68기압과 84°K이다. 그러므로, 0.68기압 미만의 압력까지의 에어로솔의 팽창은 단지 고체 및 가스 상태의 아르곤이 에어로솔안에 존재하도록 한다. 고체 아르곤 입자들은 액체 아르곤 방울 보다 세정의 샌드블래스팅 공정을 더욱 효과적으로 완성시킬 수 있다. 또한, 보다 낮은 압력 환경은 아르곤 입자들 위의 감속 견인력을 감소시키는 경향이 있어서, 입자들이 보다 큰 에너지로 기판을 때리게 한다. 본 발명은 또한 세정할 오염된 고체 표면을 제어 방식으로 에어로솔에 노출시키기 위한 수단을 제공하여, 잠재적으로 예민한 고체 표면의 과노출 없이 오염을 효과적으로 제거시킨다. 상기 과노출은 기판에 손상을 줄 수 있었다. 본 발명은 미리 설정된 거리에 노즐을 정확하게 위치시키고 기판에 대해 경사지게 하는 수단을 제공함으로써, 그리고 미리 설정된 속도와 작동 노즐 아래의 방향으로 고체 표면을 이동시키기 위한 수단을 제공함으로써 이런 제어된 노출을 달성할 수 있다. 본 발명은 가능한 한 직선 노즐 형태 및 직선 고체 표면 운동을 사용하여 세정할 고체 표면을 가로질러 균일하고 효과적으로 세정하도록 설계 제작된다. 본 발명은 기판으로부터 떨어진 이탈 오염 물질과 에어로솔 스프레이를 배기구 또는 배출 구멍쪽으로 원활하게 진행시켜서 기판의 재오염을 최소화 하는 내부 구조를 갖도록 제작된다. 에어로솔 스프레이와 어떤 현탁 오염 물질의 재순환이 적절한 내부 형태를 통해, 최소화 된다. 또한, 해치 영역으로의 에어로솔과 현탁 오염 물질의 역류는 적절한 내부 형태를 통해, 경우에 따라서는 가스상의 질소로 해치 영역을 계속해서 정화시키는 것을 통해 최소화될 수 있다.

본원에 서술된 장치를 사용하여 극저온 에어로솔 공정에 의해 제공되는 세정 효과의 정도에 대한 실험이 실시되었다. 테스트는 볼더 콜로라도(Boulder Colorado)에 위치한 피엠에스 인코오포레이티드에서 시판한 레이저 표면 스캐닝 도구를 사용하여 지름이 5인치인 새로운 실리콘 웨이퍼의 전체 표면 세정에 대해 우선 조사함으로써 실시되었다. 스캐너(scanner)는 최초에 웨이퍼 위에 존재하는 모든 입자들의 수 및 크기들을 나타내는 히스토그램(histogram)을 제공했다. 모두 9개의 물체들이 최초에 0.3∼10㎛의 크기로 웨이퍼 위에서 발견되었다. 그후에, 의도적으로 실리콘 웨이퍼를 공지된 1.6㎛ 지름의 유리 미소구(glass microsphere)들로 오염되었다. 이들 미소구들은 건조 상태에서 웨이퍼 위에 침착되었다. 동일한 실리콘 웨이퍼의 계속된 스캐닝은 높은 오염 상태를 보여줬다. 모두 350개의 물체들이 웨이퍼 위에서 발견되었다. 유리 미소구들이 뭉침으로써 표면 스캐너가 1.6㎛ 이상의 크기를 갖는 많은 물체들을 측정하였다.

본 발명의 극저온 에어로솔 장치안에서의 세정후에, 동일한 웨이퍼는 다시 입자 오염에 대해 다시 스캐닝 되었다. 그결과 세정 웨이퍼 위에 모두 8개의 물체들이 나타났다. 이런 결과치는 오염된 웨이퍼가 본 발명의 세정 장치 안에서의 극저온 에어로솔 공정을 사용하여 필수적으로 최초의 새로운 상태까지 복귀될 수 있다는 것을 입증하고 있다. 세정 효과의 정도는 종래 세정 공정들 및 종래 기술의 장치를 사용해서는 쉽게 달성될 수 없다.

본 발명은 여러가지 양호한 실시예들에 대해서 서술했지만, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위로 정해진다.

Claims

고체 표면 위에 충돌한 후 증발할 수 있는 이산 빙결된 세정 입자들의 분사 스프레이를 사용하여 고체 표면으로부터 바람직하지 못한 물질을 세정하기 위한 고체 표면 세정 장치로서, a) 세정할 고체 표면을 도입하기 위한 도입 수단을 갖는 전체적으로 밀폐된, 고체 표면 수용용 하우징과; b) 세정할 고체 표면에 이산 빙결된 세정 입자들의 스프레이를 분사시키기 위해 상기 하우징 내부에 위치된 노즐과; c) 빙결 세정 입자들을 생성하기 위해 상기 노즐에 유체 세정 매체를 공급하는 세정 매체 공급 수단과; d) 상기 고체 표면으로부터 세정된 바람직하지 못한 물질을 상기 하우징으로부터 제거하기 위한 오염 물질 제거 수단과; e) 세정할 상기 고체 표면을 지지하고, 상기 도입 수단으로부터 상기 노즐의 분사 스프레이에 인접한 위치까지 상기 고체 표면을 제어 가능하게 이동하는 수단을 구비하는 상기 하우징 안의 가동 지지 수단및; f) 상기 하우징 내부의 분위기를 제어하고, 상기 고체 표면으로부터 세정된 바람직하지 못한 물질의 제거를 돕기 위해 상기 하우징안에 신선한 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 포함하며, 상기 하우징은 상기 지지 수단을 수용하는 체임버와 중첩되는 개구부를 갖추고 상기 노즐을 수용하는 체임버를 구비하며, 상기 노즐 수용 체임버는 상기 세정 입자의 스프레이를 제어하기 위하여 상기 개구부에 흐름 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐은 유체 세정 매체를 수용하기 위한 플리넘을 구비한 노즐 격실과, 유체 세정 매체의 공급부와 상기 플리넘에 연결된 제1오리피스와 상기 플리넘으로서 상기 세정 매체를 배출하고 상기 고체 표면에 이산 빙결된 세정 입자들의 스프레이를 분사하기 위하여 정렬된 다수의 개구부들을 구비하는 제2오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 작업자가 세정 작동을 관찰하기 위한 관찰용 창을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 수단은 상기 고체 표면을 테이블에 고정시키기 위한 고정 수단을 갖는 평평한 테이블과, 상기 노즐의 분사 스프레이 아래로 상기 테이블을 제어 가능하게 이동시키기 위한 트랙 수단 및, 상기 트랙 수단 위에서 상기 테이블을 이동시키기 위한 조작 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 수단을 수용하는 하부 체임버에 중첩한 개구부를 갖추고 상기 노즐을 수용하는 돌출된 체임버를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제5항에 있어서, 상기 돌출된 체임버가 상기 세정 입자들의 스프레이를 제어하기 위해 상기 개구부에 흐름 배플들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 수단은 상기 유체 세정 매체로부터 오염 물질을 제거하기 위한 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 수단이 상기 노즐에 도입하기 전에 상기 유체 세정 매체를 초기에 냉각시키기 위한 냉각 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 테이블은 상기 노즐이 분사하는 스프레이 아래에서 직선 이동을 하도록 직선형 트랙 수단 위에 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 테이블은 상기 노즐이 분사하는 스프레이 아래에서 아치형 이동을 하도록 원형 트랙 수단 위에 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 수단이 별도의 아르곤 가스 공급부와 별도의 질소 가스 공급부 및 상기 가스들을 혼합시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐이 상기 고체 표면의 평면에 대해 0∼90°의 각도로 기울어져 위치되는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐이 상기 고체 표면의 평면에 대해 45°의 각도로 기울어져 위치되는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 고정 수단이 기계적인 클립인 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 고정 수단이 흡착 장치인 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 고정 수단이 정전기 척(electrostatic chuck)인 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 고정 수단이 전자기 장치인 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 장치가 주의 온도 조건 이하에서 작동하도록 하기 위해 단열장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 고체 기판 도입 수단은 반도체 재료의 분기 처리를 위해 다른 장치와 연통하는 개구부인 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제거 수단이 상기 바람직하지 못한 물질과 이미 사용된 세정 매체를 상기 하우징으로부터 제거하기 위해 진공 펌프와 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
제1항에 있어서, 세정용 가스를 공급하기 위한 상기 수단이 상기 하우징에 불활성 청소 가스를 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.
고체 표면 위에 충돌한 후 증발할 수 있는 이산 빙결된 세정 입자들의 분사 스프레이를 사용하여 고체 표면으로부터 바람직하지 못한 물질을 세정하기 위한 고체 표면 세정 장치로서, a) 세정할 고체 표면을 도입하기 위한 도입 수단을 갖는 전체적으로 밀폐된, 고체 표면 수용용 하우징과; b) 세정할 고체 표면에 이산 빙결된 세정 입자들의 스프레이를 분사시키기 위해 상기 하우징 내부에 위치된 노즐과; c) 빙결 세정 입자들을 생성하기 위해 상기 노즐에 유체 세정 매체를 공급하는 세정 매체 공급 수단과; d) 상기 고체 표면으로부터 세정된 바람직하지 못한 물질을 상기 하우징으로부터 제거하기 위한 오염 물질 제거 수단과; e) 세정할 상기 고체 표면을 지지하고, 상기 도입 수단으로부터 상기 노즐의 분사 스프레이에 인접한 위치까지 상기 고체 표면을 제어 가능하게 이동하는 수단을 구비하는 상기 하우징 안의 가동 지지 수단 및; f) 상기 하우징 내부의 분위기를 제어하고, 상기 고체 표면으로부터 세정된 바람직하지 못한 물질의 제거를 돕기 위해 상기 하우징안에 신선한 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 포함하며, 상기 하우징은 상기 지지 수단을 수용하는 하부 체임버와 중첩하는 개구부를 갖추고 상기 노즐을 수용하는 돌출된 체임버를 구비하며, 상기 돌출된 체임버는 상기 개구부에 상기에 세정 입자들의 스프레이를 제어하기 위한 흐름 배플을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 표면 세정 장치.