(57)【要約】【課題】二相の基板洗浄化合物を使用するための方法およびシステム【解決手段】基板表面から汚染物質を除去するための洗浄化合物、装置、および方法が提供される。半導体基板の表面から粒子状汚染物質を除去するための代表的な洗浄化合物が提供される。洗浄化合物は、約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する粘性液体を含む。洗浄化合物は、また、粘性液体の中に分散された複数の固体成分を含み、複数の固体成分は、基板表面から粒子状汚染物質を除去するために、基板表面上の粒子状汚染物質と相互作用する。【選択図】図１Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面から粒子状汚染物質を除去するための洗浄化合物であって、
約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する粘性液体と、
前記粘性液体の中に分散された複数の固体成分であって、前記基板表面から前記粒子状汚染物質を除去するために、前記基板表面上の前記粒子状汚染物質と相互作用する、複数の固体成分と、
を備える洗浄化合物。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、
前記粘性液体は、約２％から約５％までの間のカルボン酸を脱イオン水に溶解させることによって作成されるカルボン酸ゲルである、洗浄化合物。
【請求項３】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、
前記複数の固体成分は、４を超える炭素数を有する脂肪酸である、洗浄化合物。
【請求項４】
請求項３に記載の洗浄化合物であって、
前記脂肪酸は、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ネルボン酸、パリナリン酸、ティムノドン酸、ブラシジン酸、クルパノドン酸、およびこれらの混合物からなる群より選択される、洗浄化合物。
【請求項５】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、
前記複数の固体成分は、約５ミクロンから約５０ミクロンまでの間の幅および長さを有する、洗浄化合物。
【請求項６】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、
前記複数の固体成分の各自は、０．１ミクロン未満の直径を有する、洗浄化合物。
【請求項７】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、
前記粘性液体のｐＨ値は、約１０から約１１までの間である、洗浄化合物。
【請求項８】
請求項７に記載の洗浄化合物であって、
前記ｐＨは、前記粘性液体に水酸化アンモニウムを加えることによって調整される、洗浄化合物。
【請求項９】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、さらに、
前記複数の固体成分を分散させるのを助けるための界面活性剤を備える洗浄化合物。
【請求項１０】
請求項９に記載の洗浄化合物であって、
前記界面活性剤は、ドデシル硫酸アンモニウムである、洗浄化合物。
【請求項１１】
請求項１に記載の洗浄化合物であって、
前記粘性液体は、ゲルである、洗浄化合物。
【請求項１２】
基板の基板表面から粒子状汚染物質を取り除くための装置であって
前記基板を保持するための基板サポートアセンブリと、
前記基板表面から前記粒子状汚染物質を取り除くために洗浄化合物を分配するためのアプリケータと、
を備え、
前記洗浄化合物は、約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する粘性液体であり、前記粘性液体の中には、複数の固体成分が分散されている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、
前記基板サポートアセンブリは、回転メカニズムによって回転される、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、
前記アプリケータは、前記基板の中心を中心に回転する、装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、
前記アプリケータは、前記洗浄化合物を分配するために、空気圧または機械的ポンプのいずれかを使用して前記アプリケータの下の前記洗浄化合物に下向きの力を作用させる、装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の装置であって、さらに、
洗浄液体分配ヘッドを備え、前記洗浄剤を前記基板表面から除去するために、前記洗浄液体分配ヘッドによって洗浄液体が分配される、装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の装置であって、
前記粘性液体は、ゲルである、装置。
【請求項１８】
基板表面から粒子状汚染物質を取り除くための方法であって、
中に固体成分を分散された粘性液体を前記基板表面に塗布することと、
少なくとも１つの固体成分を前記基板表面上の粒子状汚染物質に接近させるために、下向き成分およびせん断成分を有する力を前記粘性液体に加えることと、
前記少なくとも１つの固体成分および前記粒子状汚染物質を前記基板表面から除去することと、
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記粘性液体の粘度は、約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間である、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの固体成分と、前記粒子状汚染物質との間には、相互作用が確立される、方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法であって、
前記粘性液体は、せん断力の増大とともに粘度を減少させる非ニュートン流体である、方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法であって、
前記粘性液体は、ゲルである、方法。
【請求項２３】
請求項１８に記載の方法であって、さらに、
前記粘性液体を加水分解する洗浄溶液を加えることによって、前記基板表面から前記粘性液体を除去することを備え、前記洗浄溶液は、前記粘性液体の可溶性を高める化学物質を有する、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、さらに、
前記基板表面から前記洗浄溶液を除去するための脱イオン水を加えることによって、前記基板表面から前記洗浄溶液を除去することを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
集積回路およびメモリセルなどの半導体デバイスの製作では、半導体基板（「基板」）上に特徴を定めるために、一連の製造動作が実施される。一連の製造動作の間、基板表面は、各種の汚染物質に曝される。汚染源としては、製造動作中に存在する基本的に任意の材料が考えられる。例えば、汚染源は、数あるなかでも、とりわけ、プロセスガス、化学剤、堆積材料、エッチング副産物、および液体を含むであろう。各種の汚染物質は、粒子状の形態（粒子）で、ウエハ表面上に堆積することができる。
【０００２】
半導体基板の表面は、基板汚染物質を取り除かれる必要がある。もし除去されないと、汚染付近のデバイスが動作不可能になる恐れがある。基板の汚染物質は、また、デバイスの性能特性に影響を及ぼし、通常より速い速度でデバイスの障害を引き起こす可能性もある。このため、基板表面および基板上に定められた特徴を損なうことなく、実質的に完璧な手法で、基板表面から汚染物質を取り除く必要がある。粒子状汚染のサイズは、ウエハ上に製作される特徴の微小寸法とおおよそ同程度であることが多い。したがって、表面および基板上の特徴に悪影響を及ぼすことなくこのような小さい粒子状汚染を除去することは、極めて困難である恐れがある。
【０００３】
以上から、基板表面から汚染物質を除去してデバイスの歩留まりを向上させるための、改善された基板洗浄技術が必要とされていることがわかる。
【発明の開示】
【０００４】
概して、本発明は、基板表面から汚染物質を除去してデバイスの歩留まりを向上させるための、改善された基板洗浄技術を提供することによって、これらのニーズを満たすものである。本発明は、溶液、方法、プロセス、装置、またはシステムを含む多くの形態で実現可能であることを理解されるべきである。以下では、発明のいくつかの実施形態について説明される。
【０００５】
一実施形態では、半導体基板表面から粒子状汚染物質を除去するための洗浄化合物が提供される。洗浄化合物は、約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する粘性液体を含む。洗浄化合物は、また、粘性液体の中に分散された複数の固体成分を含む。複数の固体成分は、基板表面から粒子状汚染物質を除去するために、基板表面上の粒子状汚染物質と相互作用する。
【０００６】
別の一実施形態では、基板の基板表面から粒子状汚染物質を取り除くための装置が提供される。装置は、基板を保持するための基板サポートアセンブリを含む。装置は、また、基板表面から粒子状汚染物質を取り除くために洗浄化合物を分配するためのアプリケータを含む。洗浄化合物は、１／秒のせん断速度で約１ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する粘性液体であり、粘性液体の中には、複数の固体成分が分散されている。
【０００７】
さらに別の一実施形態では、基板表面から粒子状汚染物質を取り除くための方法が提供される。方法は、中に固体成分を分散された粘性液体を基板表面に塗布することを含む。方法は、また、少なくとも１つの固体成分を基板表面上の粒子状汚染物質に接近させるために、下向き成分およびせん断成分を有する力を粘性液体に加えることを含む。方法は、さらに、少なくとも１つの固体成分および粒子状汚染物質を基板表面から除去することを含む。
【０００８】
本発明の原理を例として示した添付の図面と関連させた、以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点がより明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、添付の図面と関連させた以下の詳細な説明によって、容易に理解される。類似の参照符号は、類似の構成要素を表すものとする。
【００１０】
基板から粒子状汚染物質を除去してプロセスの歩留まりを向上させるための、改善された基板洗浄技術について、いくつかの代表的な実施形態が提供される。本発明は、溶液、プロセス、方法、装置、またはシステムを含む多くの形態で実現可能であることを理解されるべきである。以下では、本発明のいくつかの実施形態について説明される。当業者ならば、本発明が、本明細書で特定された一部または全部の詳細をともなわずとも実施可能であることがわかる。
【００１１】
本明細書で説明される実施形態は、研磨性の接触の必要性を排除するとともに、高アスペクト比の特徴を一部含むであろう半導体基板から汚染物質を取り除くに際して効率的であるような、洗浄技術を提供する。これらの実施形態は、半導体洗浄の応用に関連した具体例を提供するが、これらの洗浄応用は、基板からの汚染物質の除去を必要とする任意の技術に拡大適用可能である。後述されるように、連続液相および分散固相を有する洗浄溶液が提供される。個体粒子は、液相全体に分散されている。
【００１２】
図１Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、半導体基板１０５の表面１０６から汚染物質１０３を除去するための洗浄溶液（または化合物）１０１の具体図を示している。洗浄溶液１０１は、粘性液体１０７と、固体成分１０９とを含む。固体成分１０９は、粘性液体１０７の中に分散されている。粘性液体１０７は、固体成分１０９と汚染物質１０３とを相互作用させ、最終的に基板表面１０６から汚染物質１０３を除去するために、固体成分１０９を汚染物質１０３に接近させるための媒介物を提供する。一実施形態では、固体成分１０９は、化学剤によって、または追加の界面活性剤によって加水分解される。一実施形態では、洗浄溶液１０１は、カルボン酸の固体を２％を超える重量／重量パーセントで脱イオン水（ＤＩＷ）に溶解させることによって作成することができる。固体成分１０９は、ＤＩＷに溶解されたカルボン酸から沈殿したカルボン酸の固体である。一実施形態では、カルボン酸の炭素数は、４以上である。溶解されたカルボン酸は、１／秒のせん断速度で１ｃＰ（センチポアズ）から約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する粘性液体１０７を形成するであろう。留意すべきは、洗浄化合物（または溶液）が、水以外の溶媒にカルボン酸（または塩）を混ぜることによって作成可能であることである。アルコールなど、その他の極性溶媒または非極性溶媒もまた、使用することができる。
【００１３】
固体成分１０９は、懸濁した状態で粘性液体１０７の中に分散される。一実施形態では、粘性液体１０７は、図１Ｂに示されるように、基板表面１０６に塗布することができる洗浄化合物１０１を、固体成分１０９網と合わさって形成するゲルである。固体成分１０９は、互いに相互作用することによって、ファンデルワールス力を通じて固体化合物網を形成する。固体成分１０９は、ゲルの形態をとる粘性液体１０７の中に懸濁されている。比較的高いゲルの粘度は、ゲルに加えられた力がゲル内の固体化合物に力を伝えることを可能にする。図１Ｂに示されるような洗浄化合物１０１は、カルボン酸の固体を、約３％から約５％までの間、好ましくは約４％から約５％までの間など、高めの濃度でＤＩＷと混ぜることによって形成することができる。一実施形態では、カルボン酸の固体とＤＩＷとの混合は、ＤＩＷに固体を溶解させる時間を短くするために、約７５℃から約８５℃までの温度に加熱することができる。ひとたび固体が溶解されると、洗浄溶液は、冷却することができる。冷却プロセス中は、針状または板状の形態の固体化合物が沈殿する。
【００１４】
一実施形態では、粘性液体１０７は、せん断速度の増大とともに粘度を減少させる非ニュートン流体である。しかしながら、粘性液体１０７は、ニュートン流体であることも可能である。図１Ｃは、説明された実施形態の非ニュートン流体の図を示している。粘度は、せん断速度が非常に高いとゼロに近づく。非ニュートン流体の粘度は、せん断速度の増大とともに減少する。洗浄動作中は、一定範囲のせん断速度が選択される。一例として、ＤＩＷの中で３〜４重量／重量パーセントのカルボン酸を有する液体ゲルは、０．１／秒のせん断速度で約１０００ｃＰの粘度を有し、その粘度は、せん断速度が１０００／秒に増大すると約１０ｃＰまで落ちる。
【００１５】
上述のように、粘性液体１０７は、約１０ｃＰから約１０，０００ｃＰまでの間の粘度を有する。溶液１０１の表面にせん断力が加えられると、粘性液体１０７は、そのせん断力の一部を固体成分１０９に伝えることができる。固体成分１０９は、汚染物質１０３に接触し、それらの汚染物質を基板表面から遠ざける。
【００１６】
特定の実施形態に応じて、洗浄剤１０１の中の固体成分１０９は、固相の中の基本的に任意のサブ相を表すような物理的性質を持ちうることを理解されるべきである。ここで、固相は、液体でも気体でもない相として定められる。例えば、弾力性および可塑性などの物理的性質は、洗浄剤１０１の中の様々な異なるタイプの固体成分１０９の間で可変である。また、各種の実施形態では、固体成分１０９は、結晶性の固体または非晶質の固体として定められることを理解されるべきである。それらの特定の物理的性質にかかわらず、洗浄剤１０１の中の固体成分１０９は、基板表面１０６に近接近してまたは接触して配置された際に、基板表面１０６の表面に対する付着を回避可能であることが望ましい。また、固体成分１０９の機械的性質は、洗浄プロセス中に、基板表面１０６を損傷させないことが望ましい。一実施形態では、固体成分１０９の硬度は、基板表面１０６の硬度より小さい。
【００１７】
さらに、固体成分１０９は、基板表面１０６上に存在する汚染物質１０３に近接近してまたは接触して配置された際に、それらの汚染物質１０３との間に相互作用を確立可能であることが望ましい。例えば、固体成分１０９のサイズおよび形状は、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に相互作用を確立するのに好都合なものであることが望ましい。一実施形態では、固体成分１０９は、汚染物質の断面積より大きい断面積を有する。図１Ｄに示されるように、固体成分１０９’が、粒子状汚染物質１０３’の表面積Ａ103'と比べて大きい表面積Ａ109'を有する場合、固体成分１０９’に及ぼされるせん断力ＦS'は、大雑把に言うと、面積比（ＦS'×Ａ109'／Ａ103'）を乗じたせん断力で粒子状汚染物質１０３’に伝えられる。例えば、粒子状汚染物質１０３’の有効径Ｄは、約０．１ミクロン未満である。固体成分１０９’の幅Ｗおよび長さＬは、いずれも、約５ミクロンから約５０ミクロンまでの間であり、固体成分１０９’の厚さは、約１ミクロンから約５ミクロンまでの間である。面積比（または力の乗数）は、２，５００から約２５０，０００までの間、またはそれより大きいことが可能である。粒子状汚染物質１０３’に及ぼされるせん断力は、非常に大きく、基板表面１０６から粒子状汚染物質１０３’を撤去することが可能である。
【００１８】
固体成分１０９’から汚染物質１０３’へのエネルギの伝達は、直接的または間接的な接触を通じて生じ、基板表面１０６からの汚染物質１０３’の撤去を引き起こすことができる。この実施形態では、固体成分１０９’は、汚染物質１０３’より柔らかいまたは堅いことが可能である。もし固体成分１０９’が汚染物質１０３’より柔らかい場合は、固体成分１０９’は、衝突の最中に、より大きな変形を生じやすくなり、その結果、汚染物質１０３’を基板表面１０６から撤去するための運動エネルギの伝達が減少する。しかしながら、固体成分１０９’が汚染物質１０３’より柔らかい場合は、固体成分１０９’と汚染物質１０３’との間の付着結合は強くなるであろう。反対に、もし固体成分１０９’が少なくとも汚染物質１０３’と同程度に堅い場合は、固体成分１０９’と汚染物質１０３’との間に実質的に完璧なエネルギ伝達を生じることができるので、汚染物質１０３’を基板表面１０６から撤去する働きをする力が増大する。しかしながら、固体成分１０９’が汚染物質１０３’と少なくとも同程度に堅い場合は、固体成分１０９’の変形に依存する相互作用の力は低減されるであろう。固体成分１０９’および汚染物質１０３’に関連した物理的性質ならびに相対速度は、それらの間における衝突の相互作用に影響を及ぼすことを理解されるべきである。
【００１９】
図１Ｅおよび図１Ｆは、基板表面１０６から汚染物質１０３を除去するために洗浄剤１０１がどのように機能するかの別の一実施形態を示している。洗浄プロセス中は、粘性液体１０７の中の固体成分１０９が基板表面１０６上の汚染物質１０３に接近するまたは接触するように、その固体成分１０９に、力Ｆの下向き成分である下向きの力ＦDが作用される。比較的高い粘性液体１０７の粘度は、粘性液体１０７に加えられた下向きの力のかなりの部分を固体成分１０９に作用させることを可能にする。固体成分１０９が汚染物質１０３に十分に接近するまたは接触すると、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に相互作用が確立される。固体成分１０９と汚染物質１０３との間の相互作用は、汚染物質１０３と基板表面１０６との間の付着力、および固体成分１０９と汚染物質との間のあらゆる反発力に打ち勝つのに十分である。したがって、固体成分１０９が、力Ｆのせん断成分であるせん断力ＦSによって基板表面１０６から遠ざけられる際は、固体成分１０９と相互作用した汚染物質１０３もまた、基板表面１０６から遠ざけられる、すなわち、汚染物質１０３は、基板表面１０６から取り除かれる。一実施形態では、固体成分１０９が汚染物質１０３に十分に近づけられたときに、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に相互作用が生じる。一実施形態では、この距離は、約１０ナノメートル以内であることが可能である。別の一実施形態では、固体成分１０９が汚染物質１０３に実際に接触したときに、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に相互作用が生じる。この相互作用は、固体成分１０９が汚染物質１０３と係合すると表現することも可能である。
【００２０】
固体成分１０９と汚染物質１０３との間の相互作用の力は、汚染物質１０３を基板表面１０６につなぐ力よりも強い。図１Ｆは、固体成分１０９が基板表面１０６から遠ざけられる際に、固体成分１０９と結合された汚染物質１０３もまた、基板表面１０６から遠ざけられることを示している。洗浄プロセス中は、複数の汚染物質除去メカニズムが発生可能であることに留意するべきである。
【００２１】
固体成分１０９は、汚染１０３と相互作用することによって洗浄プロセスに影響を及ぼすので、基板表面１０６全体にわたる汚染１０３の除去は、固体成分１０９が基板表面１０６全体に如何に良く分布しているかに依存することを理解されるべきである。好ましい一実施形態では、固体成分１０９は、非常に良く分布しているので、基板表面１０６上の基本的にどの汚染物質１０３も、少なくとも１つの固体成分１０９に接近している。また、１つの固体成分１０９は、同時的であれ順次的であれ、２つ以上の汚染物質１０３と接触できるまたは相互作用できることも理解されるべきである。さらに、固体成分１０９は、全て同じ成分ではなく、異なる成分の混合であることが可能である。このため、洗浄溶液は、特定の用途に合わせて、すなわち特定の汚染物質を対象として、設計することができる。あるいは、洗浄溶液は、複数の固体成分を提供された場合に、広範囲におよぶ汚染物質を対象にすることができる。
【００２２】
固体成分１０９と汚染物質１０３との間の相互作用は、数あるなかでも、とりわけ、付着、衝突、および引力を含む１つまたは複数のメカニズムを通じて確立することができる。固体成分１０９と汚染物質１０３との間の付着は、化学的および／または物理的相互作用を通じて確立することができる。例えば、一実施形態では、化学的相互作用が、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に糊に似た効果を生じさせる。別の一実施形態では、固体成分１０９の機械的性質によって、固体成分１０９と汚染物質１０３との間の物理的相互作用が促進される。例えば、固体成分１０９は、汚染物質１０３に押し付けられたときに汚染物質１０３が固体成分１０９の中に刷り込まれるように、可展性であることが可能である。別の一実施形態では、固体成分１０９網の中に汚染物質１０３を巻き込ませることが可能である。この実施形態では、固体成分１０９網を通じて機械的応力を汚染物質１０３に伝えることによって、基板表面１０６からの汚染物質１０３の除去に必要とされる機械力を提供することができる。
【００２３】
汚染物質１０３による刷り込みに起因する固体成分１０９の変形は、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に機械的結合を形成する。例えば、汚染物質１０３の表面トポグラフィは、汚染物質１０３が固体成分１０９の中に押し込まれるにつれて、固体成分１０９材料の部分が汚染物質１０３の表面トポグラフィの中の領域に入り、そこから容易に脱出することができなくなり、そうして固定のメカニズムが形成されるような、表面トポグラフィであることが可能である。
【００２４】
上記に加えて、一実施形態では、固体成分１０９と汚染物質１０３との間の相互作用は、静電気引力に起因することができる。例えば、もし固体成分１０９と汚染物質１０３とが反対の表面電荷を有する場合は、それらは、互いに電気的に引きつけられる。固体成分１０９と汚染物質１０３との間の静電気引力は、汚染物質１０３を基板表面１０６につなぐ力に打ち勝つのに十分であることが可能である。
【００２５】
別の一実施形態では、固体成分１０９と汚染物質１０３との間に静電反発力が存在することが可能である。例えば、固体成分１０９および汚染物質１０３は、ともに、負の表面電荷または正の表面電荷のいずれかを有することができる。もし、固体成分１０９と汚染物質１０３とを十分に近接近させることが可能であれば、それらの間の静電反発力は、ファンデルワールス力を通じて打ち負かすことが可能である。粘性液体１０７によって固体成分１０９に加えられる力は、静電反発力を打ち負かして固体成分１０９と汚染物質１０３との間にファンデルワールス引力を確立させるのに十分である。
【００２６】
また、別の一実施形態では、固体成分１０９および汚染物質１０３の一方の上または両方の上に存在する表面電荷を相殺することによって、固体成分１０９と汚染物質１０３との間の静電反発力が低減されて、それらの間の相互作用が促進されるように、あるいは固体成分または汚染のいずれかが互いに対して表面電荷の反転を呈して、その結果として静電気引力を生じるように、粘性液体１０７のｐＨを調整することができる。例えば、３〜４％のカルボン酸をＤＩＷに溶解させ、ゲル（粘性液体）のｐＨ値を増大させるために脂肪酸の固体成分を加えて作成されたカルボン酸ゲルに、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）などの塩基を加えることができる。加えられるＮＨ4ＯＨの量は、約０．０５％から約５％までの間、好ましくは約０．２５％から約２％までの間である。水酸化アンモニウムは、脂肪酸の固体を加水分解させてゲル中に分散させることを助ける。水酸化アンモニウムは、また、汚染物質１０３を加水分解することもできる。金属汚染物質を取り除くには、より低いｐＨの溶液を使用することもできる。ｐＨ値を約６から約８までの間に調節するために、緩衝ＨＦ溶液を使用することができる。
【００２７】
洗浄効率を高めるためには、水酸化アンモニウムなどの塩基の使用に加えて、ドデシル硫酸アンモニウム、すなわちＣＨ3（ＣＨ2）11ＯＳＯ3ＮＨ4などの界面活性剤をカルボン酸ゲルに加えることもできる。一実施形態では、約０．１％から約５％までの界面活性剤が、洗浄溶液１０１に加えられる。好ましい一実施形態では、約０．５％から約２％までの界面活性剤が、洗浄溶液１０１に加えられる。
【００２８】
また、固体成分１０９は、粘性液体１０７への溶解を回避すること、または粘性液体１０７の中で限られた溶解度を有することが望ましく、なおかつ、粘性液体１０７全体への分散を可能にする表面機能性を有することが望ましい。液体媒質１０７全体への分散を可能にする表面機能性を有さない固体成分１０９については、それらの固体成分１０９の分散を可能にするために、液体媒質１０７に化学分散剤を加えることができる。固体成分１０９は、それらの特定の化学的特性およびそれらを取り囲む粘性気体１０７との相互作用に応じて、いくつかの異なる形態のうちの１つまたは複数の形態をとることができる。例えば、各種の実施形態では、固体成分１０９は、集合体、コロイド、ゲル、合体球、または基本的にその他の任意のタイプの膠着、凝結、凝集、集塊、もしくは合体を形成することができる。その他の実施形態では、固体成分１０９は、本明細書に明記されていない形態をとることができる。したがって、理解されるべきは、固体成分１０９が、基板表面１０６および汚染物質１０３との相互作用について上述された方式で機能することができるような基本的に任意の固形材料として定められることである。
【００２９】
代表的な一部の固体成分１０９は、脂肪族酸、カルボン酸、パラフィン、セルロース、ワックス、高分子、ポリスチレン、ポリペプチド、およびその他の粘弾性材料を含む。固体成分１０９材料は、粘性液体１０７の中でのその溶解限度を超える濃度で存在することが望ましい。また、特定の固体成分１０９材料に関連した洗浄の有効性は、温度、ｐＨ、およびその他の環境条件の関数として可変であることを理解されるべきである。
【００３０】
脂肪族酸は、炭素原子が開鎖を形成するような有機化合物によって定められる基本的に任意の酸を表している。脂肪酸は、洗浄剤１０１の中の固体成分１０９として使用できる脂肪族酸の一例およびカルボン酸の一例である。固体成分１０９として使用できる脂肪酸の例は、数あるなかでも、とりわけ、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ネルボン酸、パリナリン酸、ティムノドン酸、ブラシジン酸、クルパノドン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、およびこれらの混合を含む。一実施形態では、固体成分１０９は、Ｃ−４から約Ｃ−２６に到るまでの様々な炭素鎖長によって定められる脂肪酸の混合を表すことができる。カルボン酸は、１つまたは複数のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を含む基本的に任意の有機酸によって定められる。また、カルボン酸は、メチル、ビニル、アルキン、アミド、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、アゾ、ニトリル、ニトロ、ニトロソ、ピリジル、カルボキシル、ペルオキシ、アルデヒド、ケトン、第１級イミン、第２級イミン、エーテル、エステル、イソシアン化ハロゲン、イソチオシオネート、フェニル、ベンジル、ホスホジエステル、スルフヒドリルを非限定的に含むその他の官能基を含むことができるが、依然として、粘性液体１０７内における不溶性を維持する。
【００３１】
また、カルボン酸塩、リン酸塩、硫酸基、ポリオール基、エチレンオキシドなどの、粘性液体１０７と混ざる部分を内包させることによって、固体成分１０９材料の表面機能性に影響を及ぼすことが可能である。理解されるべき点は、固体成分１０９は、基板１０５上に存在する汚染物質１０３と相互作用させられないような形態に固まることのないように、粘性液体１０７全体に実質的に均一に分散可能であることが望ましいことである。
【００３２】
粘性液体１０７は、イオン性または非イオン性の溶媒およびその他の化学添加剤を含むように調整可能であることを理解されるべきである。例えば、粘性液体１０７への化学添加剤は、共溶媒、ｐＨ調整剤、キレート剤、極性溶媒、界面活性剤、水酸化アンモニウム、過酸化水素、フッ化水素酸、水酸化テトラメチルアンモニウム、ならびに高分子、微粒子、およびポリペプチドなどのレオロジー調整剤を、任意の組み合わせで含むことができる。
【００３３】
図２は、本発明の一実施形態にしたがった、基板表面から汚染物質を除去するための方法のフローチャートを示した図である。なお、図２の方法において言及される基板は、半導体ウエハ、または製造プロセスに関連した汚染物質の除去を必要とするその他の任意のタイプの基板を表しうることを理解されるべきである。また、図２の方法において言及される汚染物質は、粒子状汚染、微量金属汚染、有機汚染、フォトレジストのデブリ、ウエハ取り扱い機器からの汚染、およびウエハ背面の粒子状汚染を非限定的に含む、半導体ウエハ製造プロセスに関連した基本的に任意のタイプの表面汚染物質を表すことができる。
【００３４】
図２の方法は、粘性液体またはゲルの中に固体成分を分散された洗浄剤（または溶液）を、基板の上に配する動作２０１を含む。図２の方法において言及される洗浄剤は、図１Ａ〜１Ｆに関連して上述されたものと同じである。したがって、洗浄剤の中の固体成分は、懸濁した状態で粘性液体の中に分散される。また、固体成分は、基板を損傷させることおよび基板表面に付着することを回避するように定められる。
【００３５】
方法は、また、固体成分に力を加えて固体成分を基板上に存在する汚染物質に接近させ、固体成分と汚染物質との間に相互作用が確立されるようにする動作２０３を含む。
【００３６】
また、一実施形態では、方法は、固体成分と汚染物質との間の相互作用を向上させるために、洗浄剤の温度を制御する動作を含むことができる。より具体的に言うと、固体成分の性質を制御するために、洗浄剤の温度を制御することができる。例えば、固体成分は、温度が高いほど可展性が増し、汚染物質に押し付けられた際に形状的になじみやすくなる。そして、固体成分がひとたび汚染物質に押し付けられて形状的になじむと、今度は、固体成分の可展性を下げて、汚染物質になじんだ形状をより良く維持するために、温度を引き下げ、そうして、固体成分と汚染物質とを効果的に固定する。温度は、粘性液体の粘度を制御するために使用することが可能である。温度は、また、固体成分の可溶性を、ひいては濃度を制御するためにも使用することが可能である。例えば、固体成分は、温度が高いほど、粘性液体に溶解しやすいであろう。温度は、また、基板上においてin-situ（その場）で液液懸濁から固体成分を形成することを制御するおよび／または可能にするためにも使用することができる。別の一実施形態では、方法は、粘性液体の中に溶解した固体を沈殿させる動作を含むことができる。この沈殿動作は、固体を溶媒に溶解させ、次いで、溶媒とは混ざるが固体は溶解させない成分を追加することによって、実現することができる。
【００３７】
方法は、さらに、固体成分と相互作用した汚染物質が基板表面から除去されるように、基板表面から固体成分を遠ざける動作２０５を含む。一実施形態では、方法は、基板から遠ざかる固体成分および／もしくは汚染物質の動きを制御するまたは向上させるために、基板の上方における洗浄剤の流量を制御する動作を含む。基板から汚染を除去するための本発明の方法は、固体成分と除去されるべき汚染物質との間に相互作用が確立されるように、洗浄剤の固体成分に力を加える手段がある限り、多くの異なる手法で実現することができる。
【００３８】
一実施形態では、方法は、最終洗浄の動作を含むことができる。最終洗浄の動作では、撤去された汚染物質を含有する洗浄剤は、基板表面からの全ての洗浄剤の除去を促進する適切な化学剤によって取り除かれる。例えば、もし洗浄剤の粘性液体がカルボン酸ゲルである場合は、基板表面からカルボン酸を除去するために、ＤＩＷに希釈されたＮＨ4ＯＨを使用することができる。ＮＨ4ＯＨは、カルボン酸を加水分解して（または脱プロトン化によってイオン化して）、加水分解されたカルボン酸を基板表面から持ち上げることを可能にする。あるいは、カルボン酸ゲルを基板表面から除去するために、ドデシル硫酸アンモニウム、すなわちＣＨ3（ＣＨ2）11ＯＳＯ3ＮＨ4などの界面活性剤をＤＩＷに加えることができる。
【００３９】
別の一実施形態では、上述された最終洗浄動作の後に、すすぎ動作が続く。最終洗浄後は、最終洗浄で使用された化学剤を基板表面から除去するために、ＤＩＷなどの液体によって基板表面をすすぐことができる。最終洗浄で使用された液体は、蒸発後に基板表面に化学残留物を残留させないことが望ましい。
【００４０】
図３は、基板表面洗浄システム３００の一実施形態の概略図を示している。システム３００は、基板サポートアセンブリ３０４を収容する容器３０７を有する。基板サポートアセンブリ３０４は、基板３０１を支える基板ホルダ３０５を有する。基板サポートアセンブリ３０４は、回転メカニズム３１０によって回転される。システム３００は、洗浄剤アプリケータ３０６を含む洗浄剤分配アセンブリ３０３を有する。アプリケータ３０６には、洗浄剤を基板３０１の表面上に分配可能にする複数の分配穴３０８がある。回転メカニズム３１０の補助によって、洗浄剤３０７は、基板表面全体を覆う。一実施形態では、アプリケータ３０６は、洗浄剤を分配する行為を通じて、洗浄剤に、そして基板表面に、下向きの力を提供する。洗浄剤は、空気圧によって、または機械的ポンプによって、アプリケータ３０６から押し出すことができる。別の一実施形態では、アプリケータ３０６は、下向きの機械力によって、基板上の洗浄剤に下向きの力を提供する。回転メカニズム３１０は、洗浄剤に、そして基板表面に、せん断力を提供する。一実施形態では、回転メカニズム３１０は、１回転／分（ＲＰＭ）から約１００ＲＰＭまでの間、好ましくは約５ＲＰＭから約３０ＲＰＭまでの間の速度で回転される。洗浄剤をアプリケータ３０６から押し出すために洗浄剤（または化合物）に作用される圧力は、約５ＰＳＩから約２０ＰＳＩまでの間である。あるいは、アプリケータ３０６は、せん断力を提供するために、基板３０１の中心を中心に回転することができる。
【００４１】
一実施形態では、システム３００は、洗浄剤による汚染物質除去のプロセスの完了後に基板表面から洗浄剤を取り除くために、基板表面上にＤＩＷ３２１を分配することができる、ディスペンサ３２０を含むこともできる。別の一実施形態では、ディスペンサ３２０は、粘性液体を加水分解し、その粘性液体を基板表面から持ち上げることを可能にするために、上記のＤＩＷにＮＨ4ＯＨを含ませたような洗浄溶液を基板表面上に分配することができる。その後は、洗浄溶液を基板表面から除去するために、同じディスペンサ３２０または異なるディスペンサ（不図示）によって、ＤＩＷを分配することができる。
【００４２】
以上では、いくつかの実施形態の観点から本発明の説明がなされてきたが、当業者ならば、先立つ明細書を読み、図面を検討することによって、各種の代替、追加、置換、および等価の形態を認識できるであろうことがわかる。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、追加、置換、および等価の形態を含むことを意図している。特許請求の範囲において、構成要素および／またはステップは、特許請求の範囲に特に明記されない限り、いかなる特定の動作順序も示唆しないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、基板表面から粒子状汚染を除去するための洗浄溶液の具体図を示している。
【図１Ｂ】非ニュートン流体について、応力および粘度の関数としてのせん断速度の図を示している。
【図１Ｃ】ゲルおよび固体化合物網をともなう洗浄溶液の具体図を示している。
【図１Ｄ】図１Ａの洗浄溶液の固体成分が基板表面上の汚染物質に接近している様子の具体図を示している。
【図１Ｅ】図１Ａの洗浄溶液の固体成分が基板表面上の汚染物質に接触している様子の具体図に示している。
【図１Ｆ】図１Ａの洗浄溶液の固体成分が基板表面から汚染物質を遠ざけている様子の具体図を示している。
【図２】基板の表面から粒子状汚染物質を除去するためのプロセスフローの一実施形態を示している。
【図３】基板表面洗浄システムの一実施形態の概略図を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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