(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から粒子を除去する方法であって、
前記基板の表面に洗浄材料の層を吐出することであって、前記基板は、基板サポートによって回転され、前記洗浄材料は、ポリマ化合物を含む粘弾性溶液であり、前記ポリマ化合物は、洗浄溶液に溶解して前記洗浄材料を形成し、前記洗浄材料は、前記基板の表面から前記粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む、洗浄材料の層の吐出と、
前記洗浄材料の層を除去するために、前記基板の表面上の前記洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することであって、前記洗浄材料の層に前記すすぎ液を吐出する最中または前に、前記粘弾性溶液に付与された力の変化に対して前記粘弾性溶液が応答するのにかかる時間である特徴的時間より短い時間区間だけ連続して、前記洗浄材料に対してエネルギが付与され、前記付与されたエネルギは、前記洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記基板表面からの前記洗浄材料の除去を促進し、前記洗浄材料によって取り込まれた前記粒子の少なくとも一部は、前記洗浄材料とともに除去される、すすぎ液の吐出と、を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記すすぎ液の吐出の最中に前記洗浄材料の層に対して付与される力によって導入され、吐出されたすすぎ液は、前記洗浄材料の層を除去する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記基板および前記洗浄材料は、前記すすぎ液の吐出の前および最中に約０℃から約３０℃の間の温度に冷却され、前記洗浄材料の冷却は、前記洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記洗浄材料および前記取り込まれた粒子を前記吐出されたすすぎ液によって除去されやすくする、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記導入されるエネルギは、前記洗浄材料の層に対する吸い込み力によって付与され、前記吸い込み力は、前記洗浄材料の層を前記基板の表面から引き離して、前記洗浄材料および前記取り込まれた粒子を除去する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記洗浄材料の層が前記基板の表面に吐出される前に、前記基板の表面に表面前処理液が施される、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記特徴的時間の逆数より大きい周波数の低周波音響エネルギとして導入され、前記周波数は、約１０Ｈｚから約５００Ｈｚの間である、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、噴射ジェットによって前記洗浄材料の層に施され、前記噴射ジェットは、前記洗浄材料に対して付与される前記エネルギを前記噴射ジェットの力によって導入する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記特徴的時間の逆数より大きい周波数のメガソニックまたは超音波の音響エネルギとして導入される、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記洗浄材料の層が前記基板の表面に吐出される最中または後に前記基板の軸を中心にして前記基板を振動させることによって、導入される、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、脱イオン水である、方法。
【請求項１１】
請求項３に記載の方法であって、
前記基板および前記洗浄材料は、前記基板または基板サポートの裏側に冷水を吹き付けることによって冷却される、方法。
【請求項１２】
請求項５に記載の方法であって、
前記前処理液は、脱イオン水（ＤＩＷ）、ＡＰＭ（アンモニア−過酸化水素混合物）、ＤＳＰ（希硫酸−過酸化水素混合物）、ＳＰＭ（硫酸−過酸化水素混合物）、ＤＩ−Ｏ３（オゾンと混合された脱イオン水）、ＨＦ（フッ化水素）、およびＢＯＥ（緩衝酸化物エッチング）溶液、からなる群より選択される、方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、キャリアガスと混合されて前記噴射ジェットとされ、前記キャリアガスは、Ｎ2、空気、Ｏ2、Ａｒ、Ｈｅからなる群より選択される１のガス、または２以上のガスの組み合わせである、方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法であって、
前記メガソニックまたは超音波の音響エネルギの周波数は、約２８ｋＨｚ、約４４ｋＨｚ、約１１２ｋＨｚ、約８００ｋＨｚ、約１．４ＭＨｚ、および約２ＭＨｚからなる群より選択される、方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、
前記振動の周波数は、前記特徴的時間の逆数より大きい、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記洗浄材料の層が除去された後に、前記基板の表面に乾燥支援液を施すことと、
前記乾燥支援液が施された後に、前記基板を回転させることによって前記基板の表面を乾燥させることと、
を備える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記乾燥支援液は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ＩＰＡと水との混合物、気相ＩＰＡ、または気相ＩＰＡと不活性ガスとの混合物である、方法。
【請求項１８】
基板の表面から粒子を除去する方法であって、
前記基板の表面に粘弾性洗浄材料の層を吐出することであって、前記基板は、基板サポートによって回転され、前記粘弾性洗浄材料は、前記基板の表面から前記粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む、粘弾性洗浄材料の層の吐出と、
前記粘弾性洗浄材料の層を除去するために、前記基板の表面上の前記粘弾性洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することであって、前記粘弾性洗浄材料の層に前記すすぎ液を吐出する最中または前に、前記粘弾性洗浄材料に付与された力の変化に対して前記粘弾性洗浄材料が応答するのにかかる時間である特徴的時間より短い時間区間だけ連続して、前記粘弾性洗浄材料に対してエネルギが付与され、前記付与されたエネルギは、前記粘弾性洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記基板表面からの前記粘弾性洗浄材料の除去を促進し、前記粘弾性洗浄材料によって取り込まれた前記粒子の少なくとも一部は、前記粘弾性洗浄材料にとともに除去される、すすぎ液の吐出と、を備える方法。
【請求項１９】
幾つかの処理スロットを有する装置において基板の表面から粒子を除去する方法であって、
基板サポートによって前記基板を前記装置の第１の処理スロットへ移動させることであって、前記装置の前記第１の処理スロットは、前記基板サポートによって、前記第１の処理スロットよりも下方の処理スロットから分離されている、前記基板の移動と、
前記基板の表面に粘弾性洗浄材料の層を吐出することであって、前記基板は、基板サポートによって回転され、前記粘弾性洗浄材料は、前記基板の表面から前記粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む、粘弾性洗浄材料の層の吐出と、
前記基板サポートによって前記基板を前記装置の第２の処理スロットへ移動させることであって、前記装置の前記第２の処理スロットは、前記基板サポートによって、前記第２の処理スロットよりも下方の処理スロットから分離されている、前記基板の移動と、
前記粘弾性洗浄材料の層を除去するために、前記基板の表面上の前記粘弾性洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することであって、前記粘弾性洗浄材料の層に前記すすぎ液を吐出する最中または前に、前記粘弾性洗浄材料に付与された力の変化に対して前記粘弾性洗浄材料が応答するのにかかる時間である特徴的時間より短い時間区間だけ連続して、前記粘弾性洗浄材料に対してエネルギが付与され、前記付与されたエネルギは、前記粘弾性洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記基板表面からの前記粘弾性洗浄材料の除去を促進し、前記粘弾性洗浄材料によって取り込まれた前記粒子の少なくとも一部は、前記粘弾性洗浄材料とともに除去される、すすぎ液の吐出と、
を備える方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、
前記基板サポートによって前記基板を前記装置の第３の処理スロットへ移動させることであって、前記装置の前記第３の処理スロットは、前記基板サポートによって、前記第３の処理スロットよりも下方の処理スロットから分離されている、または前記基板サポートの裏側は、前記装置の外である、前記基板の移動と、
前記粘弾性洗浄材料の層を除去された前記基板の表面に乾燥支援液を施すことであって、前記基板は、前記乾燥支援液が施されるときに、スピンされる、乾燥支援液の適用と、
前記乾燥支援液が施された後に、前記基板をスピンさせることによって前記基板を乾燥させることと、を備える方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、
前記基板サポートの裏側は、前記粘弾性洗浄材料の層に前記すすぎ液が施される前および最中に前記基板および前記粘弾性洗浄材料の層の温度を下げるために、冷たい液体を吹き付けられ、前記粘弾性洗浄材料の層の温度の低下は、前記粘弾性洗浄材料の弾性を増大させる、方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記基板が前記第１の処理スロットまたは前記第２の処理スロットにあるときに、前記すすぎ液が吐出される前に、前記粘弾性洗浄材料の層への真空吸引によって付与される、方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、噴射ジェットによって吐出され、前記エネルギは、前記粘弾性洗浄材料の層に対して前記噴射ジェットによって付与される、方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記特徴的時間の逆数より大きい周波数の音響エネルギである、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
集積回路やメモリセルなどの半導体デバイスの作成では、半導体ウエハ（「ウエハ」）上に特徴を定めるために、一連の製造工程が実施される。ウエハ（または基板）は、シリコン基板上に定められた多層構造の形態の集積回路デバイスを含む。基板レベルでは、拡散領域を伴うトランジスタデバイスが形成される。続くレベルでは、所望の集積回路デバイスを定めるために、金属化相互接続配線がパターン化され、トランジスタデバイスに電気的に接続される。また、パターン化導電層は、誘電体材料によってその他の導電層から絶縁される。
【０００２】
一連の製造工程では、ウエハ表面は、様々なタイプの汚染物質に曝される。基本的に、製造工程に存在するあらゆる材料が、潜在的汚染源である。例えば、汚染源は、なかでも特に、プロセスガス、ケミカル、堆積材料、および液体を含みえる。これらの様々な汚染物質は、微粒子の形でウエハ表面上に堆積しえる。もしこのような微粒子汚染が除去されないと、汚染付近のデバイスは、動作不能になるであろう。したがって、ウエハ上に定められた特徴を損傷させることなく十分に完全なやり方でウエハ表面から汚染物質を取り除く必要がある。しかしながら、微粒子汚染のサイズは、多くの場合、ウエハ上に作成される特徴の微小寸法のサイズと同程度である。ウエハ上の特徴に悪影響を及ぼすことなくこのような小さな微粒子汚染を除去することは、極めて困難な可能性がある。
【０００３】
従来のウエハ洗浄方法は、ウエハ表面から微粒子汚染を除去するために、機械的力に依存することが大きかった。特徴のサイズが縮小を続け、より壊れやすくなると、ウエハ表面に機械的力を付与したことで特徴が損傷される可能性が高まる。例えば、高アスペクト比を有する特徴は、十分な機械的力の衝撃を受けたときに、引き倒しまたは破壊を起こしやすい。洗浄の問題をさらに複雑にするのは、特徴サイズの縮小に向かう動きが、微粒子汚染のサイズの縮小にもつながることである。微粒子汚染と基板表面との間の付着に打ち勝つのに必要とされる力は、粒子が小さくなればなるほど、その表面積対体積率の増大ゆえに増加する。したがって、現代の半導体製造において効率的にかつ損傷を及ぼさないやり方で汚染物質を除去することは、ウエハ洗浄技術の継続的進歩によって満足させるべき絶え間ない挑戦である。フラットパネルディスプレイの製造工程も、当然ながら、上述された集積回路製造と同じ欠点に見舞われる。
【０００４】
以上から、汚染物質の除去において効果的で尚かつパターン化ウエハ上の特徴を損傷させないようなパターン化ウエハの洗浄装置と洗浄方法とが必要とされていることがわかる。
【発明の概要】
【０００５】
概して、本発明の実施形態は、基板表面から、なかでも特にパターン化基板（またはウエハ）の表面から、粒子を除去するための装置と方法とを提供する。洗浄の装置および方法は、微細な特徴を伴うパターン化基板を基板表面上のそれらの特徴を実質的に損傷させることなく洗浄することにおいて有利である。洗浄の装置および方法は、１０，０００ｇ／モルを上回るなどの高分子量のポリマ化合物を含む粘弾性洗浄材料を使用することを伴う。粘弾性洗浄材料は、基板表面上の粒子の少なくとも一部を取り込む。十分短い期間にわたって粘弾性洗浄材料に対して力が付与されると、材料は、取り込まれた粒子を伴った粘弾性洗浄材料の除去を促進する固体様の性質を示すようになる。粘弾性洗浄材料の固体様特性にアクセスするためには、短い期間にわたって幾種かの力を付与することが可能である。あるいは、粘弾性洗浄材料は、温度を下げられたときにも固体様の性質を示す。
【０００６】
本出願では、基板表面上の特徴を損傷させることなく基板表面上の粒子をどのようにして除去することができるかを示すために、装置および方法の様々な実施形態が説明される。本発明は、システム、方法、およびチャンバを含む数々のやり方で実装することができる。以下で、本発明の幾つかの実施形態が説明される。
【０００７】
一実施形態では、基板の表面から粒子を除去する方法が提供される。方法は、基板の表面に洗浄材料の層を吐出することを含む。基板は、基板サポートによって回転され、洗浄材料は、ポリマ化合物を含む粘弾性溶液である。ポリマ化合物は、洗浄溶液に溶解して洗浄材料を形成する。洗浄材料は、基板の表面から粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む。また、方法は、洗浄材料の層を除去するために、基板の表面上の洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することを含む。洗浄材料の層にすすぎ液を吐出する最中または前に、洗浄材料に対してエネルギが付与される。付与されたエネルギは、洗浄材料の固体様応答を増大させ（すなわち高め）て、基板表面からの洗浄材料の除去を促進する。洗浄材料によって取り込まれた粒子の少なくとも一部は、洗浄材料とともに除去される。
【０００８】
別の実施形態では、基板の表面から粒子を除去する方法が提供される。方法は、基板の表面に粘弾性洗浄材料の層を吐出することを含む。基板は、基板サポートによって回転される。粘弾性洗浄材料は、基板の表面から粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む。方法は、洗浄材料の層を除去するために、基板の表面上の洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することも含む。洗浄材料の層にすすぎ液を吐出する最中または前に、洗浄材料に対してエネルギが付与される。付与されたエネルギは、洗浄材料の固体様応答を増大させ（すなわち高め）て、基板表面からの洗浄材料の除去を促進する。洗浄材料によって取り込まれた粒子の少なくとも一部は、洗浄材料とともに除去される。
【０００９】
さらに別の実施形態では、幾つかの処理スロットを有する装置において基板の表面から粒子を除去する方法が提供される。方法は、基板サポートによって基板を装置の第１の処理スロットへ移動させることを含む。装置の第１の処理スロットは、基板サポートによって、第１の処理スロットよりも下方の処理スロットから分けられる。方法は、基板の表面に粘弾性洗浄材料の層を吐出することも含む。基板は、基板サポートによって回転される。粘弾性洗浄材料は、基板の表面から粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む。
【００１０】
方法は、さらに、基板サポートによって基板を装置の第２の処理スロットへ移動させることを含む。装置の第２の処理スロットは、基板サポートによって、第２の処理スロットよりも下方の処理スロットから分けられる。また、方法は、粘弾性洗浄材料の層を除去するために、基板の表面上の洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することを含む。洗浄材料の層にすすぎ液を吐出する最中または前に、洗浄材料に対してエネルギが付与される。付与されたエネルギは、洗浄材料の固体様応答を高めて、基板表面からの洗浄材料の除去を促進する。洗浄材料によって取り込まれた粒子の少なくとも一部は、洗浄材料とともに除去される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、添付の図面に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、類似の構成要素を示すものとする。
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面上の汚染物質を洗浄するために基板表面に吐出される高分子量のポリマ化合物のポリマを含む粘弾性洗浄材料を示した図である。
【００１３】
【図２Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、粘弾性洗浄材料を吐出するための装置を示した図である。
【００１４】
【図２Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、図２Ａに示された装置の上面を示した図である。
【００１５】
【図２Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、基板が１対のローラによって安定して保持されている様子を示した図である。
【００１６】
【図３Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面にすすぎ液を吐出するための装置を示した図である。
【００１７】
【図３Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、洗浄材料の膜にすすぎ液流が吐出されている様子を示した図である。
【００１８】
【図３Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、図３Ｂの領域Ａを拡大して示した図である。
【００１９】
【図３Ｄ】本発明の一実施形態にしたがって、図３Ｃの領域Ｂにある洗浄材料の一部がすすぎ液によって除去された後の基板の一部分を示した図である。
【００２０】
【図３Ｅ】本発明の一実施形態にしたがって、基板から粒子を除去するプロセスフローを示した図である。
【００２１】
【図４】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するための統合処理装置を示した図である。
【００２２】
【図５Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、図３Ａの装置と同様な装置であって背面冷却を伴う装置を示した図である。
【００２３】
【図５Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、基板の表面から粒子を除去するプロセスフローを示した図である。
【００２４】
【図６Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、吸い込み管をハンドルに取り付けられた装置を示した図である。
【００２５】
【図６Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、ハンドルに結合された吸い込みヘッドを示した図である。
【００２６】
【図６Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、吸い込み穴を伴う図６Ｂの吸い込みヘッドの底面を示した図である。
【００２７】
【図６Ｄ】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフローを示した図である。
【００２８】
【図７Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、基板の上方に配された音響共振器ブロックを示した図である。
【００２９】
【図７Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、基板の上方および下方に配された音響共振器ブロックを示した図である。
【００３０】
【図７Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、洗浄材料すすぎシステムを示した図である。
【００３１】
【図７Ｄ】本発明の一実施形態にしたがって、すすぎヘッドの側面を示した図である。
【００３２】
【図７Ｅ】本発明の一実施形態にしたがって、基板の上方のすすぎヘッドの上面を示した図である。
【００３３】
【図７Ｆ】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフローを示した図である。
【００３４】
【図８】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフローを示した図である。
【００３５】
【図９Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、すすぎ液を導入するための噴射ジェットヘッドを示した図である。
【００３６】
【図９Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、すすぎ液の噴射ジェットを施すための装置を示した図である。
【００３７】
【図９Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、基板を洗浄するプロセスフローを示した図である。
【００３８】
【図１０】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフローを示した図である。
【００３９】
【図１１Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、Ａ度の振動下にある基板の上面を示した図である。
【００４０】
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフローを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
表面特徴を損傷させることなくウエハ表面を洗浄するための材料、方法、および装置の実施形態が説明される。本明細書において論じられる洗浄の材料、装置、および方法は、微細な特徴を伴うパターン化基板をそれらの特徴を損傷させることなく洗浄することにおいて有利である。洗浄材料は、流体であって、液相または液／気相のいずれかであり、デバイス特徴の周囲で変形し、したがって、デバイス特徴を損傷させない。１０，０００ｇ／モルを超えるなどの高分子量のポリマ化合物を含む洗浄材料は、基板上の汚染物質を捕捉する。また、洗浄材料は、汚染物質を取り込み、それらの汚染物質を基板表面に戻らせない。ポリマ鎖の高分子量は、従来の洗浄材料と比べて、微粒子汚染物質の捕捉および取り込みを向上させる。
【００４２】
しかしながら、当業者ならば、本発明がこれらの具体的詳細の一部または全部を伴わずとも実施されえることが明らかである。また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス工程の詳細な説明は省略される。
【００４３】
本明細書において説明される実施形態は、汚染物質の除去において効果的で尚かつ高アスペクト比の特徴を一部含みえるパターン化ウエハ上の特徴を損傷させないような洗浄装置と洗浄方法とを提供する。これらの実施形態は、半導体洗浄応用に関連した具体例を挙げているが、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あらゆる技術に拡張可能である。
【００４４】
６５ｎｍ、４５ｎｍ、３２ｎｍ、２２ｎｍ、１６ｎｍ、およびそれ以下の技術ノードなどの先端技術において、最小の特徴は、それぞれのノードのサイズと同程度の幅を有する。デバイス構造の幅は、より多くのデバイスをチップ上の限られた表面積内に収めるために、技術ノードごとにどんどん縮小していく。デバイス構造の高さは、一般に、抵抗率の懸念ゆえに、デバイス特徴の幅に比例して縮小することはない。ポリシリコン配線および金属相互接続などの導電性構造の場合、構造の幅および高さの狭まりは、抵抗率を高くしすぎて大幅なＲＣ遅延を引き起こし、導電性構造に対して過度な熱を発生させることがある。したがって、構造などのデバイス構造は、高アスペクト比を有することになり、これは、構造を、それに付与される力によって損傷されやすくする。一実施形態では、デバイス構造のアスペクト比は、約２またはそれ以上の範囲であってよい。構造に付与される力は、基板表面からの粒子（または汚染物質）の除去を支援するために使用される力を含み、これは、洗浄材料と基板表面との間の任意の相対運動の結果であってよい、または基板表面に洗浄材料もしくはすすぎ液を吐出することに由来してよい。
【００４５】
デバイス構造の幅の縮小、およびデバイス構造の比較的高いアスペクト比は、デバイス構造を、力の付与を受けてまたは力の付与によるエネルギの蓄積を受けて崩壊しやすくする。損傷されたデバイス構造は、損傷ゆえに動作不能になって、全体の歩留まりを低下させる可能性がある。
【００４６】
図１は、本発明の一実施形態にしたがって、液状洗浄溶液１０５と、該洗浄液１０５に溶解された高分子量のポリマ１１０とを含む、粘弾性洗浄材料１００を示している。一実施形態では、洗浄材料１００は、液体状態である。別の実施形態では、洗浄材料１００は、ゲルまたはソルである。洗浄材料１００は、基板表面１１１上に粒子を有する基板１０１に施されたときに、基板１０１の基板表面１１１から粒子１２０I，１２０IIなどの粒子をそれらの粒子との少なくとも部分的な結合または相互作用によって捕捉して除去する。また、洗浄材料１００は、粒子１２０I，１２０IIなどの基板表面１１１から除去された粒子、特徴１０２上の粒子１２０Vなどの特徴の表面上の粒子、または粒子１２０III，１２０IVなどの洗浄材料１００内に存在する粒子を、それらが基板表面１１１上に落下または堆積しないようにやはりそれらの粒子との少なくとも部分的な結合または相互作用によって取り込む。特徴１０２上の粒子１２０Vなどの特徴の表面上の粒子は、特徴の側壁（不図示）上にもありえる。高分子量のポリマを含む洗浄材料の詳細は、２００８年６月２日に出願され「Materials for Particle Removal by Single-Phase and Two-Phase Media（単相媒体および二相媒体による粒子除去のための材料）」と題された同一出願人による米国特許出願第１２／１３１，６５４号で説明されている。該出願は、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。
【００４７】
基板表面１１１上の粒子１２０I，１２０IIなどの粒子の取り込みを可能にし、それらの粒子を基板表面１１１から除去するためには、ポリマ１１０は、基板表面１１１上の粒子１２０I，１２０IIなどの粒子にごく接近する必要がある。ポリマ１１０と粒子１２０I，１２０IIとの間の引力の合計が、それらの粒子と基板表面１１１との間の力よりも強い場合は、洗浄材料１００内のポリマ１１０は、粒子１２０I，１２０IIを基板表面１１１から排除する。
【００４８】
一実施形態では、（１つまたは２つ以上の）ポリマを伴う溶液である洗浄材料１００は、粘弾性の特質を示す。基板表面１１１に洗浄材料１００が施されて粒子と接触した後は、洗浄材料１００および粒子を基板表面１１１から除去する必要がある。基板表面１１１から洗浄材料１００を除去するには、幾つかのやり方がある。例えば、基板表面１１１から洗浄材料１００を除去するために、洗浄材料１００に対して力を付与することができる。付与された力と、その付与された力の時間スケールとに応じて、粘弾性洗浄材料は、液体様応答または固体様応答のいずれかを有する。もし付与された力の時間スケールが、粘弾性洗浄材料の特徴的時間のスケール（characteristic time scale）よりも短い場合は、粘弾性洗浄材料は、固体様応答を示す。粘弾性洗浄材料は、固体のように振る舞い、液体のように流れることはない。「固体様」粘弾性洗浄材料は、無定形の結晶質物質のように剛性でかつ非変形性であってよい、またはゴム（弾性様）もしくは金属のように変形性であってよい。
【００４９】
粘弾性洗浄材料の特徴的時間（characteristic time）は、材料に対して付与される、力、応力、または高温もしくは低温への暴露（加熱もしくは冷却）などの外部エネルギに対して粘弾性洗浄材料が応答するための応答時間（すなわち特徴的応答時間）である。付与される外部エネルギは、外部エネルギに曝されている（１つまたは２つ以上の）場所に一時的に保存され、付与された外部エネルギに対して粘弾性洗浄材料が応答するには、または粘弾性洗浄材料が外部エネルギを拡散させるには、ある長さの時間（すなわち特徴的応答時間）がかかる。付与された外力または外部エネルギの時間スケールが、特徴的応答時間よりも短いときは、粘弾性洗浄材料は、付与されている外力または外部エネルギに対して応答するのに十分な時間を有さない。粘弾性洗浄材料は、したがって、固体のように振る舞うであろう。
【００５０】
反対に、もし付与された力の時間スケールが、粘弾性洗浄材料の特徴的時間のスケールよりも長い場合は、粘弾性洗浄材料は、液体様応答を示す。粘弾性洗浄材料は、したがって、液体のように振る舞うであろう。比較的短い時間スケールでの力の付与の非限定的な例として、基板に接触している粘弾性材料に対して接線方向にせん断流を付与すること、粘弾性材料に対して垂直に吸い込み流を付与すること、粘弾性材料に対して垂直に噴射ジェットなどの衝突流を付与すること、または粘弾性材料に直接的に、もしくは気体、液体、もしくは基板自体などの固体などの媒体を通じて間接的に音響力を付与すること、または機械的に誘発される振動流を付与することが挙げられる。
【００５１】
固体様応答の大きさは、通常、さらに短い時間スケールで力を付与することによって増す。粘弾性洗浄材料の特徴的時間スケールは、ポリマ化合物の濃度または化学的もしくは構造的特定、およびポリマ化合物を溶解させる洗浄溶液の濃度または化学的もしくは構造的特性を変化させるなどの、様々なやり方で調整することができる。さらに、粘弾性洗浄材料の特徴的時間は、粘弾性洗浄材料の温度を下げることによって短くする、または粘弾性洗浄材料の温度を上げることによって長くすることができる。粘弾性洗浄材料は、材料の固体様特性に対するアクセスをより容易にするために、力の付与とあわせて冷却することができる。さらに、粘弾性洗浄材料の特徴的時間および固体様応答の大きさは、ポリマ成分の濃度を調整することによって変えることができる。力の付与とあわせた、粘弾性洗浄材料内のポリマ成分の高濃度化は、材料の固体様特性に対するアクセスをより容易にする。
【００５２】
図１に示されるように、基板１０１の表面から粒子を除去するために基板に洗浄材料１００を施すには、多くのやり方がある。一実施形態では、洗浄材料は、基板がその中心を軸にして回転されている間に、基板に吐出される。基板に洗浄材料が吐出された後、洗浄材料は、基板表面上の粒子を、それらの粒子との少なくとも部分的な結合または相互作用によって捕捉して取り込む。図２Ａは、上述された洗浄材料１００と同様な粘弾性洗浄材料２３０を基板表面に吐出するための装置２００の一実施形態を示している。基板２０１は、基板サポート２１０の上に配される。一実施形態では、基板サポート２１０は、真空によって基板２０１を固定する真空チャックである。基板サポート２１０は、基板サポート２１０の中心近くのアクスル２１５に結合されている。アクスル２１５は、機械的手段（不図示）によって回転される。余剰の（すなわち溢れ出た）洗浄材料を受けるために、容器２６０が基板サポート２１０および基板２０１を取り巻いている。基板２０１および基板サポート２１０の上方には、基板表面２０５に洗浄材料２３０を吐出する洗浄材料吐出器２２０がある。洗浄材料２３０は、基板表面２０５上に薄膜２４０を形成する。一実施形態では、洗浄材料吐出器２２０のノズル２２５は、基板２０１の表面２０５の中心を指している。一実施形態では、基板は、約０ｒｐｍから約１０００ｒｐｍ（回転数毎分）の間の速度で回転している。別の実施形態では、回転速度は、約０ｒｐｍから約５００ｒｐｍの間である。さらに別の実施形態では、回転速度は、約５０ｒｐｍから約３００ｒｐｍの間である。
【００５３】
一実施形態では、洗浄材料吐出器２２０のアーム２２６は、基板２０１の表面２０５を掃く（sweep across）。図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、装置２００の上面を示している。図２Ｂに示された実施形態では、アーム２２６は、弧２２９に沿って基板２０１の表面を掃く。アーム２２６が基板２０１を掃くときに、基板２０１は、その中心を軸にして回転する。基板２１０の回転およびアーム２２６の掃く動作により、洗浄材料は、基板表面全体に吐出される。一実施形態では、アーム２２６の掃く動作（または搖動）の速度は、約０ｒｐｍから約１０００ｒｐｍの間である。別の実施形態では、掃く動作の速度は、約０ｒｐｍから約３００ｒｐｍの間である。さらに別の実施形態では、掃く動作の速度は、約１０ｒｐｍから約１００ｒｐｍの間である。
【００５４】
一実施形態では、基板に洗浄材料の膜を吐出するのにかかる時間は、約１０秒から約１２０秒の間である。別の実施形態では、洗浄材料の膜を吐出するのにかかる時間は、約１０秒から約６０秒の間である。さらに別の実施形態では、基板表面に洗浄材料の膜を吐出するのにかかる時間は、約２０秒から約４０秒の間である。
【００５５】
一実施形態では、吐出ノズル２２５からの洗浄材料の流量は、約０ｍｌ／分から約１０００ｍｌ／分の間である。別の実施形態では、洗浄材料の流量は、約２５ｍｌ／分から約５００ｍｌ／分の間である。さらに別の実施形態では、洗浄材料の流量は、約５０ｍｌ／分から約３００ｍｌ／分の間である。
【００５６】
もしアーム２２６が、基板２０１の中心でのみ洗浄材料を吐出するように静止したままである場合は、洗浄材料は、基板の回転および洗浄材料の流動性によって、基板２０１の表面２０５全体に広がることができる。
【００５７】
洗浄材料は、基板の（１つまたは複数の）表面上の粒子を除去するために、基板の前側（デバイス側）、基板の裏側、または基板の両側に吐出することができる。
【００５８】
スピンしている基板に流動性洗浄材料を吐出するために、基板を図２Ａの基板サポート２１０のような基板サポートの上に配する必要はなく、基板は、ローラ、グリッパ、ピン、またはその他のタイプの基板固定手段によって保持することができる。図２Ｃは、基板２０１’が１対のローラ２５０，２５１および２５０’，２５１’によって安定して保持されている様子の一実施形態を示している。基板２０１’は、ローラの回転運動によって回転される。ローラ２５０およびローラ２５１は、これら２つのローラの間で基板２０１’の縁を（紙面から出る）方向２５６に押すために、ローラ２５０が円方向２５２（反時計回り）に回転するとともにローラ２５１が円方向２５３（時計回り）に回転する。ローラ２５０’およびローラ２５１’は、これら２つのローラの間で基板の縁を（紙面に入る）方向２５７に押すために、ローラ２５０’が円方向２５４（時計回り）に回転するとともにローラ２５１’が円方向２５５（反時計回り）に回転する。ローラ２５０，２５１，２５０’，２５１’は、基板２０１’を時計周りに回転移動させる。
【００５９】
現発明において説明される方法および装置の実施形態は、洗浄材料の粘弾性を利用することを伴う。上で言及されたように、十分高速で外力が付与されたときに、粘弾性洗浄材料は、取り込まれた微粒子汚染物質を伴った粘弾性洗浄材料の基板表面からの除去を促進する固体様応答を示す。力の付与とあわせた粘弾性洗浄材料の冷却は、固体様応答に対するアクセスをより容易にする。
【００６０】
図３Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、基板表面にすすぎ液３３０を吐出するための装置３００を示している。基板３０１は、基板サポート３１０の上に配される。一実施形態では、基板サポート３１０は、真空によって基板３０１を固定する真空チャックである。基板サポート３１０は、基板サポート３１０の中心近くのアクスル３１５に結合されている。アクスル３１５は、機械的手段（不図示）によって回転される。基板３０１および基板サポート３１０の上方には、洗浄材料の薄膜３４０を有する基板３０１の表面３０５にすすぎ液３３０を吐出するすすぎ液吐出器３２０がある。すすぎ液は、脱イオン水（ＤＩＷ）、またはＮ2、ＣＯ2、もしくは空気などの（１つもしくは複数の）ガスを伴うガス化水（もしくはＤＩＷ）、または脱酸素化ＤＩＷ、または表面活性剤、腐食防止剤、もしくはキレート剤などの添加剤を伴うＤＩＷであってよい。あるいは、すすぎ液は、ＡＰＭ（アンモニア−過酸化水素混合、ＳＣ１とも呼ばれる）、ＳＣ−２（Standard Clean-2、主要ケミカルはＨＣｌ）、ＨＦ、Ｈ2ＳＯ4、ＮＨ4ＯＨ、ＳＰＭ（硫酸−過酸化水素混合物）、Ｈ2Ｏ2、およびＤＳＰ（希硫酸−過酸化水素混合物）なども含むことができる。
【００６１】
一実施形態では、すすぎ液吐出器３２０のノズル３２５は、基板３０６の中心を指している。余剰の（すなわち溢れ出た）すすぎ液と、除去された粒子を伴って除去された洗浄材料とを受けるために、容器３６０が基板サポート３１０および基板３０１を取り巻いている。一実施形態では、基板サポート３１０は、図２Ａの基板サポート２１０であり、これは、基板２０１が、洗浄材料吐出工程後、同じ装置においてすすぎ液を施されるために基板サポート２１０の上にとどまることを意味する。このような一実施形態では、装置２００は、すすぎ液を施すための別のアームを有する。
【００６２】
すすぎ工程中、基板は、約０ｒｐｍから約１０００ｒｐｍ（回転数毎分）の間の速度で回転している。別の実施形態では、回転速度は、約０ｒｐｍから約５００ｒｐｍの間である。さらに別の実施形態では、回転速度は、約５０ｒｐｍから約３００ｒｐｍの間である。一実施形態では、すすぎ液吐出器３２０のアーム３２６は、図２Ａのアーム２２６と同様なやり方で、洗浄材料３０１の表面３０５を掃く。一実施形態では、吐出ノズル３２５からの洗浄材料の流量は、約０ｍｌ／分から約１０００ｍｌ／分の間である。別の実施形態では、洗浄材料の流量は、約０ｍｌ／分から約５００ｍｌ／分の間である。さらに別の実施形態では、洗浄材料の流量は、約５０ｍｌ／分から約３００ｍｌ／分の間である。
【００６３】
図３Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、洗浄材料３４０の膜に脱イオン水（ＤＩＷ）などのすすぎ液３５０流が吐出されている様子を示している。すすぎ液３５０流は、基板が回転されている間に、基板表面に導入される。すすぎ液３５０は、洗浄材料の表面上における点３０６を取り巻く領域に力ＦJを付与する。図３Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、図３Ｂの領域Ａの拡大図を示している。すすぎ液３５０は、洗浄材料の表面にぶつかった後、洗浄材料３４０の表面３４１に沿って流れ、点３０６の右側にＦS1を、点３０６の左側にＦS2を導入する。ＦJ、ＦS1、およびＦS2によって導入された力は、点３６１を取り巻く領域Ｂの洗浄材料３４０を、「固体様」（またはほぼ固体様）にする。
【００６４】
領域Ｃ１，Ｃ２などのその他の領域の洗浄材料３４０は、直接には固体様の性質を示さない。ＦJ、ＦS1、およびＦS2によって導入された力は、液体様応答を誘発し、材料を、それがあたかも領域Ｂによって排除されるかのように流れさせる。領域Ｂの洗浄材料は、固体様である。領域Ｂと基板４０１との間の（固体対固体）境界３５３からの固体様洗浄材料の除去は、基板表面からの粒子除去の効率を向上させる。
【００６５】
領域Ｂの洗浄材料３４０は、基板３０１の表面４１１から容易に持ち上げられる。すすぎ液の力は、固体様応答を活性化し、洗浄材料および取り込まれた微粒子汚染物質を基板３１０の表面３４１から持ち上げるのに必要なエネルギを伝える。洗浄材料の一部が基板表面から持ち上がった後、すすぎ液３５０は、洗浄材料を基板表面から除去するために洗浄材料に対して引き続き力を作用させる。図３Ｄは、図３Ｃの領域Ｂにある洗浄材料の一部がすすぎ液３５０によって除去された後の基板３０１の一部分の一実施形態を示している。領域Ｂは、右側の領域Ｂ１および左側の領域Ｂ２を残すのみである。すすぎ液３５０は、洗浄材料３４０に対して力ＦJ、ＦS1、およびＦS2を作用させ続けるので、これらの力は、引き続き右の「固体様」領域Ｂ１を拡大させて領域Ｃ１を領域Ｃ１’に縮小させる。左側では、「固体様」エリアが拡大する間にＣ２がＣ２’に縮小する。すすぎ液が洗浄材料３４０に対して力を付与し続けるにつれ、領域Ｂ１，Ｂ２を含む「固体様」洗浄材料は、基板表面から除去されるであろう。このようにして、洗浄材料は、基板表面から除去される。洗浄材料が基板表面から除去されるときに、基板表面上の粒子は、洗浄材料とともに基板表面から除去される。上で言及されたように、粒子は、洗浄材料に捕捉され取り込まれる。
【００６６】
すすぎ液３５０が基板表面から洗浄材料３４０を除去した後、一実施形態では、全てのすすぎ液を基板表面から振り払うための、回転による追加の乾燥工程がある。基板は、図３Ａに示されるものと同じメカニズムによって回転させられるように、基板サポート３１０の上にとどまることができる。別の実施形態では、回転による乾燥工程を実施するために、基板を別の回転システムまたは回転チャンバに移動させることができる。回転による乾燥工程において、一実施形態では、回転速度は、約１００ｒｐｍから約５０００ｒｐｍの間である。別の実施形態では、回転速度は、約５００ｒｐｍから約３０００ｒｐｍの間である。さらに別の実施形態では、回転速度は、約１０００ｒｐｍから約２５００ｒｐｍの間である。一実施形態では、乾燥工程の持続時間は、約１０秒間から約９０秒間の間である。別の実施形態では、回転の持続時間は、約２０秒間から約６０秒間の間である。さらに別の実施形態では、回転の持続時間は、約３０秒間から約６０秒間の間である。あるいは、乾燥工程は、液体イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）もしくはＩＰＡと水との混合などの乾燥支援液、または気相ＩＰＡもしくは乾燥支援蒸気と１つもしくは複数の不活性ガスとの混合などの乾燥支援蒸気を施すことによって支援されてよい。例えば、１つもしくは複数の不活性ガスは、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ、空気、またはＨｅであってよい。
【００６７】
洗浄材料の粘弾性を用いてパターン化ウエハまたはブランクウエハでありえる基板上の粒子を除去するための方法および装置の例が、以下で説明される。
【００６８】
方法１：
上で言及されたように、粘弾性洗浄材料は、基板がその中心を軸にして回転されている間に、基板に吐出される。基板に洗浄材料が吐出された後、洗浄材料は、基板表面上の粒子をそれらの粒子との少なくとも部分的な結合または相互作用によって捕捉して取り込む。洗浄材料の吐出は、基板３０１の表面３０５上に洗浄材料の均一な膜を形成させる。基板の回転速度および洗浄材料の流量の制御は、基板表面上に洗浄材料を均一にかつ薄くコーティングすることを可能にする。例えば、膜の厚さは、約５００オングストロームもの薄さであってよい。洗浄材料の薄膜は、洗浄溶液の蒸発に起因して粘弾性成分（ポリマ）の濃度が上昇することを可能にする。洗浄溶液内の揮発性成分の蒸発速度は、粘弾性成分の濃度に影響を及ぼすように調整することができる。洗浄材料の粘弾性成分の濃度の上昇は、洗浄材料の固体様特性を増大させ、これは、取り込まれた粒子を伴った洗浄材料の基板表面からの除去を促進する。蒸発によって洗浄材料の粘弾性成分を増加させるべく基板表面上に洗浄材料の極薄の膜を堆積させることによって、より単純な設計の洗浄材料吐出システムが可能になる。高濃度のポリマ成分を伴う洗浄材料吐出システムの設計は、洗浄材料の高粘性ゆえに、より複雑である。
【００６９】
洗浄材料は、基板がその中心を軸にして回転されている間に基板表面に吐出されえるすすぎ液によって、基板表面から除去することができる。すすぎ液は、洗浄材料に施される間に、膜の粘性をさらに増大させるために洗浄材料に対して外力を行使することができる。
【００７０】
図３Ｅは、本発明の一実施形態にしたがって、基板から粒子を除去するプロセスフロー３７０を示している。工程３７１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程３７２では、回転中の基板にすすぎ液が施される。上述されたように、この工程では、すすぎ液によって付与された力が洗浄材料を「固体様」にし、これは、取り込まれた粒子を伴った洗浄材料の基板表面からの除去を促進する。その後、工程３７４では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程３７４に先立って、随意の工程３７３において、液体イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）もしくはＩＰＡと水との混合などの乾燥支援液、または気相ＩＰＡもしくは気相ＩＰＡとＮ2ガスとの混合などの乾燥支援蒸気が基板に施される。
【００７１】
上述された方法の実施形態は、洗浄材料を施すこと、すすぎ液を施すこと、乾燥を行うこと、および随意として乾燥支援液を施すことを伴い、これらは全て、スピン装置において実施される。図２Ａの装置のような、洗浄材料を施すためのスピン装置と、図３Ａの装置のような、基板表面から洗浄材料を除去するためにすすぎ液を施すための装置とは、別々の装置である。上述された工程３７３，３７４のためのスピン乾燥装置もやはり、図２Ａおよび図３Ａの装置と同様である。上述されたプロセスフロー３７０の実施形態では、基板は、（洗浄材料を吐出するための）装置２００から（すすぎ液を吐出するための）装置３００へ、そして（装置２００，３００と同様な）別の乾燥装置へ移動させることができる、または洗浄材料の吐出、すすぎ液の吐出、および乾燥を、１つの装置において実施することができる。プロセスフロー３７０の各プロセス工程のそれぞれ異なる装置における実施は、廃棄物がより容易に再生利用されることを可能にする。しかしながら、装置から装置への基板の移動は、時間がかかるうえに場所をとる。他方、プロセスフロー３７０の各種プロセス工程の１つの装置における実施は、廃棄物の再生利用をより複雑にする。
【００７２】
図４は、基板表面から粒子を除去するための統合処理装置４８０の一実施形態を示している。一実施形態では、プロセスフロー４７０全体を、統合処理装置４８０において実施することができる。装置４８０は、チャンバサポート４８１の上に載せられたプロセスチャンバ４９０を有する。プロセスチャンバ４９０は、スロット４８４，４８５，４８６などの幾つかの処理スロットを有する。アクスル４８２は、基板サポート４８３（またはチャック）に結合されている。アクスル４８２は、基板サポート４８３を回転させるように、および基板サポート４８３を上下に移動させて基板４９５を異なる処理スロット内に配置するように構成される。異なる処理スロットは、傾斜リング４９１，４９２，４９３などの傾斜リングによって分けられる。傾斜リング４９１，４９２，４９３は、異なる処理スロット内の洗浄材料、すすぎ液、および乾燥支援液などの余剰な流体が基板４９５および基板サポート４８３の露出面から流れ去ることを可能にするように傾斜されている。各処理スロットの最下位置には、排出口４９６，４９７，４９８などの排出口がある。排出口４９６，４９７，４９８は、再生利用システム（不図示）を満たすために、それぞれ排出管４８７，４８８，４８９に結合されている。
【００７３】
基板洗浄において、基板は、１つの工程のための１つの処理スロットから別の工程のための別の処理スロットへ移動される。例えば、基板４９５は、洗浄材料供給ライン４７６を通じて施される洗浄材料を受けるために、アクスル４８２によってスロット４８４へ移動される。一実施形態では、基板サポート４８３の上面４７５は、点線４７９の高さへ移動され、基板サポート４８３の縁は、処理スロット４８４をその下方の処理スロット４８５と分けるために、傾斜リング４９１の縁に実質的に接触する。基板サポート４８３の縁と、傾斜リング４９１の縁との間の密接な接触は、洗浄材料が下方の処理スロット４８５，４８６に漏れ出るのを阻止する。一実施形態では、傾斜リング４９１は、傾斜リング４９１を開閉させるために方向４６１に移動することができ、これは、基板サポート４８３が自由に移動することを可能にし、また、傾斜リング４９１が基板サポート４８３に密接に接触することも可能にする。その他の傾斜リング４９２，４９３も、やはり、傾斜リング４９１と同様な方式で移動することができる。基板サポート４８３は、基板４９５を、処理スロット４８５，４８６内において処理されるように同様な方式で移動させることもできる。
【００７４】
一実施形態では、基板４９５は、洗浄材料を施された後、基板表面上の洗浄材料および粒子を除去するために、供給ライン４７７を通じて供給されえるすすぎ液を受けるために処理スロット４８５へ移動される。その後、基板４９５は、乾燥のために、処理スロット４８６へ移動させることができる。乾燥支援液は、供給ライン４７８を通じて施すことが可能である。上で言及されたように、基板４９５は、基板サポート４８３およびスピンアクスル４８２の支援によって、各種の処理工程においてスピン（または回転）する。
【００７５】
方法２：
上で言及されたように、粘弾性材料（または粘弾性溶液）は、その温度が下がると固体様特性が増す。温度の低下は、粘弾性材料の特徴的時間を長くする。固体様応答の増大にともなって、すすぎ液によって付与される力を低減することができ、これは、基板表面上のデバイス特徴を損傷させるリスクを小さくする。固体様の性質を増大させるために洗浄材料を冷却する度合は、粘弾性洗浄材料の特定の性質に依存する。一実施形態では、洗浄材料の温度は、約０℃から約５０℃の間の温度である。別の実施形態では、洗浄材料の温度は、約０℃から約３０℃の間である。さらに別の実施形態では、洗浄材料の温度は、約１０〜２０℃である。
【００７６】
ここで説明される方法２による基板洗浄のための装置および方法は、すすぎ工程中に洗浄材料の温度を下げることを除き、方法１によるものと同様である。一実施形態では、洗浄材料の温度は、図３Ａの基板サポート３１０と同様な基板サポートを冷却することによって下げられる。基板サポートが冷却されると、基板３０１および基板上の洗浄材料３４０もまた、冷却される。一実施形態では、基板サポート３１０と同様な基板サポートは、冷却液を流す冷却管を埋め込まれている。あるいは、基板サポート３１０と同様な基板サポートの裏側、または図２Ｂの基板２０１’と同様な基板の裏側が、基板の温度および洗浄材料の温度を下げるために、冷却液を吹き付けられる。冷却液の例として、低温水や低蒸発温度アルコールなどが挙げられる。
【００７７】
図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、図２Ｂの装置と同様な装置であって背面冷却を伴う装置を示している。基板５０１の前側には、洗浄材料吐出器５２０を使用して基板表面に施された洗浄材料の層５４０がある。基板５０１の裏側には、基板５０１および洗浄材料の層５４０を冷却するために基板の裏側に冷却液の噴流５３５を吐出する冷却液吐出器５３０がある。一実施形態では、冷却液は、基板５０１が回転中である間に吐出される。一実施形態では、冷却液吐出器５３０は、図３Ａの洗浄材料吐出アーム３２０の掃く動作と同様なやり方で基板の底面を掃く。あるいは、基板の裏側は、空気、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ、およびＨｅなどの冷却されたガスによって冷却することができる。
【００７８】
冷却液は、洗浄材料の吐出の最中にまたは洗浄材料が基板に吐出された後に、基板の裏側に施すことができる。洗浄材料が基板に吐出された後における基板の裏側への冷却液の吐出は、洗浄材料の吐出に影響を及ぼさない、すなわち洗浄材料の吐出を減速させないという利点を有する。上述されたように、洗浄材料は、冷却されるとその粘性が増し、これは、洗浄材料を基板表面全体に広がりにくくする。
【００７９】
別の実施形態では、基板は、すすぎ工程の最中に冷却される。基板は、上述された方法および装置によって冷却することができる。例えば、冷却液を、基板の裏側に施すことができる。一実施形態では、基板は、基板表面にすすぎ液が施される前に冷却される。別の実施形態では、基板は、すすぎ工程の前および最中に冷却される。別の実施形態では、基板は、洗浄材料が施される最中およびすすぎ液が施される最中に冷却されるなどのように、プロセス工程の組み合わせによって冷却される。さらに別の実施形態では、すすぎ液は、冷却されたすすぎ液を基板表面に施すことによって冷却される。上述されたように、洗浄材料は、冷却されるとその固体様特性が増し、これは、基板表面を均一にコーティングすることおよび高粘性の洗浄材料を吐出することをいっそう複雑にする。粘弾性洗浄料液が冷却されたときの、その「固体様」特性または弾性は、基板表面上の微細な特徴を損傷させることなく粒子を除去することを可能にする。
【００８０】
図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、基板の表面から粒子を除去するプロセスフロー５１０を示している。工程５１１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程５１２では、洗浄材料の固体様特性を増大させるために、基板の裏側が冷却される。一実施形態では、基板の冷却は、洗浄材料をより「固体様」にまたはより弾性に、したがって洗浄液によってより除去しやすくする。一実施形態では、基板の冷却は、基板の裏側に冷却液を施すことによって達成することができる。その他の実施形態も、可能である。その後、工程５１３では、冷却された洗浄材料を除去するために、冷却された基板にすすぎ液が施される。一実施形態では、すすぎ液は、固体様である洗浄材料を壊して基板表面から除去するために、その洗浄材料に対して力を付与する。一実施形態では、基板は、すすぎ工程の最中に冷却される。別の実施形態では、基板の冷却は、洗浄材料を固体様にするのに十分でない。すすぎ液によって導入された力は、すすぎ液が施される地点の近くの洗浄材料を固体様にし、すすぎ液は、その固体様の洗浄材料を基板表面から除去する。その後、工程５１５では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程５１５に先立って、随意の工程５１４において、ＩＰＡまたはＮ2を伴うＩＰＡなどの乾燥支援液が基板に施される。
【００８１】
上述されたプロセスフロー５１０の実施形態は、図４の装置４８０と同様な装置にも適用することができる。基板サポート４８３は、基板４９５および基板４９５の表面上の洗浄材料の温度を低く維持するために冷却することができる。
【００８２】
方法３：
上で言及されたように、粘弾性洗浄材料に対する力の付与は、洗浄材料の固体様特性を増大させ、これは、取り込まれた粒子を伴った洗浄材料の基板表面からの除去を促進する。洗浄材料に対する吸い込み力の付与は、洗浄材料の固体様特性を大幅に増大させる。図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、ハンドル６６０に吸い込み管６２０を取り付けられた装置６００を示している。吸い込み管６２０の延長部分を内側に有するハンドル６６０は、真空ポンプ６５０に結合されている。吸い込み管６２０の端には、洗浄材料の層６４０の近くに位置決めされた吸い込み口６２５がある。洗浄材料の層６４０は、基板サポート６１０の上に配された基板６０１の表面上にある。基板サポート６１０は、アクスル６１５に結合され、該アクスル６１５は、アクスル６１５および基板サポート６１０を回転させるための回転メカニズムに結合されている。工程中、基板６０１は、回転し、吸い込み管６２０は、ハンドル６６０の手によって基板表面を掃く。吸い込み口６２５において吸い込み管６２０によって付与される吸い込み力６２６は、吸い込み口の下にある洗浄材料の固体様特性を増大させ、これは、洗浄材料を基板表面から引き離されやすくする。吸い込み管６２０が基板表面を横切るにつれ、洗浄材料の層６４０は、取り込まれた基板表面上の粒子とともに基板表面から除去される。洗浄材料が基板表面から除去された後は、基板表面上のあらゆる残渣をすすぎ落とすために、本発明の一実施形態にしたがって、ＤＩＷなどのすすぎ液が施される。
【００８３】
一実施形態では、吸い込み流量は、約０ｓｌｍ（標準リットル毎分）気流から約１０００ｓｌｍ気流の間である。別の実施形態では、吸い込み流量は、５０ｓｌｍ気流から約５００ｓｌｍ気流の間である。さらに別の実施形態では、吸い込み流量は、約１００ｓｌｍ気流から約５００ｓｌｍ気流の間である。図６Ａに示された実施形態は、１つの吸い込み口６２５を伴う１本の吸い込み管６２０のみを用いている。あるいは、基板表面から洗浄材料を除去するために同時に機能する幾本かの吸い込み管があってもよい。さらに、吸い込み装置は、洗浄材料を除去するために使用される幾つかの吸い込み口を伴う吸い込みヘッドであってよい。図６Ｂは、ハンドル６６０に結合された吸い込みヘッド６２３の一実施形態を示している。図６Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、吸い込み穴を伴う吸い込みヘッド６２３の底面を示している。吸い込みヘッド６２３は、一列に並んだ吸い込み穴６２５I，６２５II，６２５III，６２５IV，６２５Vなどの幾つかの吸い込み穴を有する。本明細書において説明された洗浄材料と同様な粘弾性洗浄材料を除去するために吸い込み力を使用する、プロキシミティヘッドなどのその他のタイプの装置の説明は、２００９年３月１０日に出願され「Method of Particle Contaminant Removal（粒子汚染物質除去の方法）」と題された米国特許出願第１２／４０１５９０号で見ることができる。この出願の開示内容は、あらゆる目的のために参照によって本明細書に組み込まれる。
【００８４】
図６Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフロー６７０を示している。工程６７１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程６７２では、基板表面から洗浄材料を除去するために、洗浄材料に対して吸い込み力が付与される。付与された吸い込み力は、洗浄材料の「固体様」特性を増大させ、これは、洗浄材料を除去しやすくする。その後、工程６７３では、あらゆる残留残渣を除去するために、回転中の基板にすすぎ液が施される。その後、工程６７５では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程６７５に先立って、随意の工程６７４において、乾燥支援液が基板に施される。
【００８５】
あるいは、乾燥工程は、液体イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）もしくはＩＰＡと水との混合などの乾燥支援液、または気相ＩＰＡもしくは気相ＩＰＡとＮ2ガスとの混合などの乾燥支援蒸気を施すことによって支援することができる。
【００８６】
上述されたプロセスフロー６７０の実施形態は、図４の装置４８０と同様な装置にも適用することができる。洗浄材料に対する吸い込み力の付与は、図４の装置４８０と同様な装置の処理スロットの１つにおいて実施することができる。
【００８７】
方法４：
上で言及されたように、粘弾性洗浄材料に対する力またはエネルギの付与は、洗浄材料の固体様応答を増大させる。粘弾性洗浄材料に対する比較的低周波数の音響力の付与は、洗浄材料の固体様応答を増大させる。一実施形態では、低周波音響力の付与は、洗浄材料を固体様に尚かつ除去しやすくする。一実施形態では、音響周波数範囲は、粘弾性洗浄材料の特徴的時間の逆数を超える。特徴的時間（すなわち緩和時間）は、付与された力などの変化に対して洗浄材料が応答するのにかかる時間である。例えば、もし粘弾性洗浄材料が１秒の特徴的時間を有する場合は、音響力の周波数は、１Ｈｚを超えなければならない。
【００８８】
一実施形態では、洗浄材料に対して付与される音響エネルギの周波数は、約１Ｈｚから約１０００Ｈｚの間である。別の実施形態では、洗浄材料に対して付与される音響エネルギの周波数は、約１０Ｈｚから約５００Ｈｚの間である。さらに別の実施形態では、洗浄材料に対して付与される音響エネルギの周波数は、約１０Ｈｚから約１００Ｈｚの間である。音響エネルギは、低周波数で導入されるときに、侵入深さが大きいという利点を有する。したがって、侵入深さを最大限にするには、特徴的時間の逆数を超えてはいるが大きすぎではないような（１つまたは複数の）周波数を選ぶことが重要である。
【００８９】
基板に対して音響エネルギを付与することができる任意の手段が使用可能である。例えば、手段（すなわち装置）は、音響スピーカであってよい。別の実施形態では、音響エネルギを付与するための装置は、固有周波数を有するまたは粘弾性洗浄材料の特徴的時間のスペクトルに一致するように選ばれたテーラード周波数を伴う広域スペクトルを有する板状のまたは棒状の音響共振器である。一実施形態では、音響共振器板が、基板の表面全体を覆っている。図７Ａは、洗浄材料の層７４０を有する基板７０１の上方に配された音響共振器ブロック７２０の一実施形態を示している。基板７０１は、アクスル７１５によって回転される基板サポート７１０の上に配される。音響共振器ブロック７２０は、洗浄材料の層７４０に対して音波７２６を放つ。音響共振器ブロック７２０は、アーム７６０によって保持されている。アーム７６０は、基板７０１が回転している間に、音響共振器ブロック７２０を移動させて基板表面を掃かせる。掃く音響共振器ブロックの動きと、回転する基板の動きとの組み合わせは、音響共振器ブロック７２０が基板７０１の表面全体に対して音響エネルギを伝える（または放つ）ことを可能にする。音響エネルギは、洗浄材料を除去するためにすすぎ液が基板に施される前および／または最中に、洗浄材料に対して付与することができる。すすぎ液は、音響エネルギに暴露されたかつ／または暴露されている洗浄材料に施され、このとき、音響エネルギは、洗浄材料の除去を容易にするために、洗浄材料の固体様特性を増大させている。洗浄材料に対する音響エネルギの効果は、一時的に過ぎず、したがって、すすぎ液は、音響エネルギによる処理を経た洗浄材料に、そのすぐ後に施される必要がある。そうでない場合は、音響エネルギは、すすぎ工程の最中に施されることが望ましい。
【００９０】
一実施形態では、洗浄材料に対して音響エネルギを付与する持続時間は、約５秒間から約９０秒間の間である。別の実施形態では、洗浄材料に対して音響エネルギを付与する持続時間は、約１０秒間から約６０秒間の間である。さらに別の実施形態では、洗浄材料に対して音響エネルギを付与する持続時間は、約１５秒間から約４５秒間の間である。
【００９１】
音響共振棒（またはブロックまたは板）は、基板に洗浄材料が吐出される最中または後に、基板の上方および／または下方に配することができる。もし音響共振棒が基板の下方に置かれた場合は、音響共振棒によって放たれた音響エネルギは、基板を貫通して基板の前側の洗浄材料に到達することができる。図７Ａの図は、基板７１０の前側の上方に配された音響共振棒７２０を示している。あるいは、基板７０１’の裏側の下方に、図７Ｂの音響共振棒７２０”のような音響共振棒を配することができる。別の実施形態では、洗浄材料に弾性エネルギを導入して膜特性を変化させるために、基板７０１’の上方に１本の音響共振棒７２０’を、基板７０１’の下方に別の音響共振棒７２０”を同時に配することができる。
【００９２】
音響エネルギは、洗浄材料のすすぎの前および／または最中に導入することができる。図７Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、洗浄材料すすぎシステム７３０を示している。表面上に洗浄材料の層を有する基板７０１が、基板サポート７１０によって支えられる。支えられた基板は、アクスル７１５によって回転されている。システム７３０は、すすぎアーム７０４を有するすすぎ液吐出システム７０３を有する。すすぎアーム７０４は、基板表面にすすぎ液を吐出する。基板表面を掃くことができるすすぎアーム７０４は、すすぎアーム７０４に対して制御、機械的力、およびすすぎ液を提供するシステム７０５に結合されている。一実施形態では、システム７０５は、流量などのすすぎ液の吐出とすすぎアーム７０４の位置とを制御する別個のコントローラ７０６によって制御される。システム７３０には、音響共振棒（ＡＲＢ）７２０がある。ＡＲＢの位置（および動き）は、コントローラ７０９によって制御される。ＡＲＢ７２０の周波数は、コンピュータ７０７に結合された周波数コントローラ７０８によって制御される。コンピュータ７０７は、洗浄材料の弾性を増大させるのに最適な（１つまたは複数の）周波数を決定するために、洗浄材料の（１つまたは複数の）特徴的時間などの洗浄材料の性質の入力を受ける。上で言及されたように、ＡＲＢによって放たれる（１つまたは複数の）周波数は、粘弾性洗浄材料内における特徴的時間のスペクトルに一致するように選ばれたテーラード周波数を伴う広域スペクトルであってよい。一実施形態では、コントローラ７０８，７０９は、ＡＲＢ７２０のための制御システム７１１に結合されている。
【００９３】
上で言及されたように、音響エネルギによる処理を経た洗浄材料は、処理の効果が時間の経過とともに散逸することがないように、音響エネルギ処理のすぐ後にすすがれることが望ましい。図７Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって、すすぎ液吐出器７２２と、該すすぎ液吐出器７２２を取り巻く環状の音響共振ブロック７２３とを有するすすぎヘッド７２１の側面図である。すすぎ液は、音響エネルギによって処理されている領域に吹き付けられる。図７Ｅは、基板７０１の上方にあるすすぎヘッド７２１の上面の一実施形態を示している。すすぎヘッド７２１は、システム７２５に結合されたアーム７２４によって保持され、システム７２５は、すすぎ液を供給するとともに、すすぎ液の流量や音響共振ブロック７２３の周波数を含むアーム７２４およびすすぎヘッド７２１に対する制御を提供する。アーム７２４は、基板７０１が基板７０１の軸を中心にしてスピン（または回転）している間に、基板７０１を掃く。
【００９４】
図７Ｆは、本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフロー７７０を示している。工程７７１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程７７２では、洗浄材料の弾性を増大させるために、洗浄材料に対して音響エネルギが付与される。工程７７３では、音響エネルギによる処理を経た洗浄材料を除去するために、回転中の基板にすすぎ液が施される。一実施形態では、工程７７２の音響エネルギは、すすぎ工程の最中も引き続き洗浄材料に付与される。別の実施形態では、工程７７２がなく、その代わり、音響エネルギは、工程７７３でのみ付与される。その後、工程７７５では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程７７５に先立って、随意の工程７７４において、乾燥支援液が基板に施される。
【００９５】
方法５：
回転（またはスピン）している基板に洗浄材料が吐出されるときに、洗浄材料は、基板表面を湿らせる。もし基板方面が、基板表面を湿らせる液体によって先ず処理されれば、洗浄材料の吐出は、より容易にかつより一様になるであろう。粘弾性洗浄材料の吐出に先立つ液体による基板の前処理は、基板の表面への粘弾性洗浄材料の吐出を助ける。液体は、表面の親水性を制御するもしくは水素イオン指数（ｐＨ）によってゼータ電位を調整するなどのように表面を化学的に調整する、または洗浄材料−空気界面を洗浄材料−液体界面で置き換えることによって洗浄材料の半径方向吐出時における初期粘弾性界面を制御する、いずれかの働きをすることができる。界面の制御は、粘弾性洗浄材料による被覆を向上させるとともに、エッジ効果に関連した一部の流体力学的不安定性を回避することができる。また、界面の制御は、基板表面上における半径方向の抵抗を低減させて、洗浄材料が基板表面全体に容易に広がることも可能にする。さらに、表面前処理は、汚染物質または粒子を覆う残渣を除去して粒子除去を可能にすることもできるであろう。表面処理に使用される液体の非限定的な例として、ＤＩＷ、ＡＰＭ（アンモニア−過酸化水素混合物、ＳＣ１とも呼ばれる）、ＤＳＰ（希硫酸−過酸化水素混合物）、ＳＰＭ（硫酸−過酸化水素混合物）、ＤＩ−Ｏ３（オゾンと混合された脱イオン水）、ＨＦ（フッ化水素）、およびＢＯＥ（緩衝酸化物エッチング）溶液が挙げられる。
【００９６】
粘弾性洗浄材料は、前処理液と大規模に混合することはないと考えられる。粘弾性洗浄材料は、主に、前処理液に置き換わり、前処理液は、基板表面から押しやられる。
【００９７】
粒子除去のプロセスフローは、基板表面に洗浄材料を施すことに先立つ液体による表面処理工程が追加されることを除き、方法１のプロセスフローと同様である。図８は、本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフロー８７０を示している。工程８７１では、次の工程で粘弾性洗浄材料を施すことに備えて基板表面を調整するために、基板の表面に表面前処理液が施される。工程８７２では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程７７３では、洗浄材料を除去するために、回転中の基板にすすぎ液が施される。その後、工程８７５では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程８７５に先立って、随意の工程８７４において、乾燥支援液が基板に施される。
【００９８】
処理液を吐出するために使用される装置は、図３Ａ〜３Ｃにおいて説明されたような、洗浄材料を吐出するための装置と同様である。表面前処理液を施すためのその他のタイプの装置も、使用することができる。また、プロセスフロー全体に、図４において説明された装置と同様な装置を用いることもできる。処理液の吐出は、処理スロットの１つにおいて実施することができる。
【００９９】
方法６：
すすぎ工程の前および／または最中における更なる物理的力を通じて、粒子除去をさらに向上させることが可能である。例えば、すすぎ液は、洗浄材料および基板表面に大きな力を導入する噴射ジェットによって導入することができる。噴射ジェットは、エアロゾル化された液滴状のすすぎ液を、窒素ガス（Ｎ2）などのキャリアガスによる支援とともに使用する。キャリアガスの非限定的な例として、Ｎ2、空気、Ｏ2、Ａｒ、Ｈｅ、その他のタイプの不活性ガス、および上で言及されたガスの組み合わせが挙げられる。一実施形態では、キャリアガスは、洗浄材料に対して不活性である。液滴の速度は、Ｎ2を高い割合ですすぎ液に混ぜることによって、１００ｍ／秒のように非常に高速であることが可能である。
【０１００】
すすぎ液ジェットは、洗浄材料および基板表面に高い慣性を導入し、その結果、幾つかの効果が可能になる。例えば、噴射ジェットは、洗浄材料の固体様応答を増大させ、噴射ジェットの慣性が大きいゆえの高効率の粒子除去を可能にする。噴射ジェットは、さらに、噴射ジェットからの慣性自体が粒子を除去可能であるゆえに、粘弾性洗浄材料の除去後も引き続き粒子除去を提供することができる。噴射ジェットは、具体的な用途に応じて２つの異なるモードで使用することができる。第１のモードでは、粘弾性洗浄材料の固体様応答および噴射ジェットの高慣性の両方から高効率の粒子除去を可能にするために、噴射ジェットの慣性が最大にされる。第２のモードでは、粒子除去が主に粘弾性洗浄材料の固体様応答により、基板上の特徴が損傷されるリスクが最小限に抑えられるように、噴射ジェットの慣性が小さくされる。噴射ジェットは、基板の膜の損失を最小限に抑えるためにＤＩＷなどの化学的に不活性な液体を使用することができる、またはゼータ電位の調整によって粒子除去効率を高めるためにＡＰＭなどの化学的に反応性の液体を使用することができる。液体の吐出に噴射ジェットを使用することについての詳細な説明は、＿＿＿＿＿＿に出願され「Method of Particle Contaminant Removal（粒子汚染物質除去の方法）」と題された米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号第ＬＡＭ２Ｐ６５５号）で見ることができる。
【０１０１】
図９Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、すすぎ液を導入するための噴射ジェットヘッド９００を示している。噴射ジェットヘッド９００は、キャリアガスを導入するためのチャネル９０１と、すすぎ液を導入するためのチャネル９０２とを有する。合わされた流れは、チャネル９０３を通ってすすぎ液の噴射ジェットになり、洗浄材料を伴う基板表面に導入される。一実施形態では、すすぎ液（またはすすぎケミカル）は、約１００ｍｌ／分から約１０００ｍｌ／分の間の流量を有する。別の実施形態では、すすぎ液は、約５０ｍｌ／分から約５００ｍｌ／分の間の流量を有する。さらに別の実施形態では、すすぎ液は、約５０ｍｌ／分から約３００ｍｌ／分の間の流量を有する。上で言及されたように、高流量のキャリアガスは、洗浄材料に慣性を導入し、洗浄材料の弾性を増大させてそれを除去しやすくする。一実施形態では、キャリアガスは、約１ｓｌｍ（すなわち標準リットル毎分）から約１００ｓｌｍの間の流量を有する。別の実施形態では、キャリアガスは、約５ｓｌｍから約５０ｓｌｍの間の流量を有する。さらに別の実施形態では、キャリアガスは、約５ｓｌｍから約１５ｓｌｍの間の流量を有する。液滴は、高い慣性を導入する。一実施形態では、液滴は、約１ｍ／秒から約１００ｍ／秒の間の速度を有する。別の実施形態では、液滴は、約２ｍ／秒から約５０ｍ／秒の間の速度を有する。さらに別の実施形態では、液滴は、約２ｍ／秒から約２０ｍ／秒の間の速度を有する。すすぎ液の噴射ジェットを施す持続時間は、洗浄材料を基板表面上の粒子とともに基板表面から除去するのに十分な長さである。一実施形態では、持続時間は、約１０秒間から約９０秒間の間である。別の実施形態では、持続時間は、約１０秒間から約６０秒間の間である。さらに別の実施形態では、持続時間は、約１５秒間から約４５秒間の間である。
【０１０２】
図９Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、すすぎ液の噴射ジェットを施すための装置９３０を示している。基板９０１は、表面上に洗浄材料の層９４０を有し、基板の固定および基板の回転に使用される幾つかのローラ９０２によって保持されている。基板９０１の上方には、噴射ジェットヘッド９００と噴射ジェットアーム９１５とを含む液体噴射ジェット装置９２０がある。噴射ジェットヘッド９００の一実施形態は、図９Ａにおいて上で紹介されている。噴射ジェットヘッド９００は、噴射ジェットアーム９１５に結合されている。噴射ジェットアーム９１５のなかには、キャリアガス（９１１）およびすすぎ液（９１２）をそれぞれ供給するための２本の供給ライン９１１および９１２がある。キャリアガス供給ライン９１１は、キャリアガスをキャリアガスのチャネル９０１に送り、すすぎ液供給ライン９１２は、すすぎ液をすすぎ液のチャネル９０１に送る。一実施形態では、噴射ジェットアーム９１５は、すすぎ工程中、基板９０１の上方に静止した状態で保持される。別の実施形態では、噴射ジェットアーム９１５は、基板９０１の表面を掃く。すすぎ工程中、基板９０１は、回転する。
【０１０３】
図９Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、基板を洗浄するためのプロセスフロー９７０を示している。工程９７１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程９７２では、回転中の基板にすすぎ液の噴射ジェットが施される。上述されたように、この工程中、すすぎ液によって付与された力は、洗浄材料を「固体様」にし、これは、洗浄材料を基板表面から除去しやすくする。その後、工程９７４では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程９７４に先立って、随意の工程９７３において、ＩＰＡまたはＮ2を伴うＩＰＡなどの乾燥支援液が基板に施される。
【０１０４】
方法７：
上で言及されたように、粘弾性洗浄材料に対する力またはエネルギの付与は、洗浄材料の固体様特性を増大させると考えられる。上記の方法４は、粘弾性洗浄材料の固体様特性を増大させるために洗浄材料に低周波音響エネルギを付与することについて説明している。あるいは、低周波音響エネルギは、メガソニックまたは超音波の音響エネルギで置き換えることが可能である。メガソニックまたは超音波音響エネルギもやはり、低周波音響エネルギと同様なやり方で、基板の前側、裏側、または前側および裏側の両方に導入することができる。メガソニックまたは超音波音響エネルギは、洗浄材料が基板に吐出される最中または後に、音響共振棒（もしくはブロックもしくは板）によってまたは圧電変換器棒によって導入することができる。あるいは、メガソニックまたは超音波音響エネルギは、２本以上の棒によって導入することができる。低周波音響エネルギについて方法４において説明された装置の例は、現方法７にも当てはまる。メガソニックまたは超音波音響エネルギの付与は、粒子除去に必要とされるエネルギを引き下げることによって、粒子除去の全体的な効率を高めるとともに基板上の微細な構造の損傷閾値を低減させる。上述された方法４における低周波音響エネルギの付与と、ここで説明されるメガソニックまたは超音波音響エネルギの付与との間の相違は、メガソニックまたは超音波音響エネルギが、キャビテーションゆえに粒子除去の支援に使用されえるということにある。これに対して、低周波音響エネルギは、主に、洗浄材料の固体様特性を増大させるために使用される。あるいは、メガソニックまたは超音波音響エネルギは、基板上の特徴の損傷を最小限に抑えるために、主に粘弾性洗浄材料の固体様応答に依存しキャビテーションにはあまり依存しないように最適化することができる。
【０１０５】
メガソニックおよび超音波周波数の非限定的な例として、２８ｋＨｚ、４４ｋＨｚ、１１２ｋＨｚ、８００ｋＨｚ、１．４ＭＨｚ、および２ＭＨｚが挙げられる。一実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギのパワーは、約１ワットから１０００ワットの間である。別の実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギのパワーは、約１ワットから３００ワットの間である。さらに別の実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギのパワーは、約１０ワットから３００ワットの間である。一実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギを付与する持続時間は、約１０秒間から約９０秒間の間である。別の実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギを付与する持続時間は、約１０秒間から約６０秒間の間である。さらに別の実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギを付与するための持続時間は、約１５秒間から約４５秒間の間である。
【０１０６】
図１０は、本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフロー１０７０を示している。工程１０７１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程１０７２では、洗浄材料の固体様特性を増大させるために、洗浄材料に対してメガソニックまたは超音波エネルギが付与される。一実施形態では、音響エネルギは、メガソニック音響エネルギである。別の実施形態では、音響エネルギは、超音波音響エネルギである。さらに別の実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギは、キャビテーションによる粒子除去も支援する。工程１０７３では、音響エネルギによる処理を経た洗浄材料を除去するために、回転中の基板にすすぎ液が施される。一実施形態では、メガソニックまたは超音波音響エネルギは、すすぎ工程の最中に付与される。その後、工程１０７５では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程１０７５に先立って、随意の工程１０７４において、ＩＰＡまたはＮ2を伴うＩＰＡなどの乾燥支援液が基板に施される。
【０１０７】
方法８：
上述されたように、洗浄材料の弾性の増大は、基板表面から粒子を除去するために基板表面に洗浄材料が吐出された後にその洗浄材料を除去しやすくする。一実施形態では、基板を振動させることによって、すなわち基板を前後に回転させることによって、洗浄材料の弾性を増大させるためのせん断力が基板上の洗浄材料に導入される。基板の振動は、洗浄材料にせん断力を導入する。一実施形態では、振動は、洗浄材料の吐出中に実施される。別の実施形態では、振動は、洗浄材料の吐出後に、しかしながらすすぎ工程の前に導入される。さらに別の実施形態では、振動は、すすぎ工程中に導入される。
【０１０８】
振動の周波数は、粘弾性洗浄材料の最長特徴的時間の逆数よりも高い必要がある。例えば、もし洗浄材料の最長特徴的時間が１秒間である場合は、振動の周波数は、１Ｈｚよりも高い。一実施形態では、振動の周波数は、約１Ｈｚから約１０００Ｈｚの間である。別の実施形態では、振動の周波数は、約１０Ｈｚから約５００Ｈｚの間である。さらに別の実施形態では、振動の周波数は、約２０Ｈｚから約２００Ｈｚの間である。
【０１０９】
図３Ａ〜３Ｃおよび図４Ｆにおいて説明された、基板の固定および回転のための装置は、基板を振動させるために使用することができる。図１１Ａは、Ａ度の振動下にある基板１１０１の上面の一実施形態を示している。基板１１０１は、０度の位置からスタートし、Ａ／２度の位置へ振動され、０度の位置へ戻り、次いで、−Ａ／２度の位置へ振動される。全体として、基板１１０１は、Ａ度にわたって振動される。一実施形態では、振動の振幅（振動の角度）は、約０．１度から約１８０度の間である。別の実施形態では、振動の振幅は、約０．５度から約９０度の間である。さらに別の実施形態では、振動の振幅は、約１度から約３０度の間である。
【０１１０】
図１１Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、基板表面から粒子を除去するためのプロセスフロー１１７０を示している。工程１１７１では、回転している基板に粘弾性洗浄材料が施される。上で言及されたように、吐出アームは、基板表面を掃いていてよい。基板に洗浄材料が吐出された後、工程１１７２では、洗浄材料の固体様特性を増大させるために、洗浄材料に対して振動運動が付与される。工程１１７３では、洗浄材料を除去するために、回転中の基板にすすぎ液が施される。その後、工程１１７５では、基板は、回転によって乾燥される。一実施形態では、工程１１７５に先立って、随意の工程１１７４において、乾燥支援液が基板に施される。
【０１１１】
最良の粒子除去結果を達成するために、上述された方法の持つ異なる要素を混合することができる。例えば、洗浄材料を施された基板を冷却し、吸い込み力によって基板表面から洗浄材料を引き離すことができる。あるいは、洗浄材料を施された基板を冷却し、洗浄材料を除去するためにすすぎ液ジェットを吹き付けることができる。洗浄材料の固体様特性に対するアクセスは、粘弾性洗浄材料が取り込まれた粒子とともに基板表面からより容易に除去されることを可能にする。
【０１１２】
上述された粘弾性洗浄材料、装置、および方法は、微細な特徴を伴うパターン化基板をそれらの特徴を損傷させることなく洗浄することにおいて有利である。洗浄材料は、流体であって、液相または液／気相（発泡体）のいずれかであり、デバイス特徴の周囲で変形し、したがって、デバイス特徴を損傷させない。液相の粘弾性洗浄材料は、液体、ソル、またはゲルの形態であってよい。高分子量の１つまたは複数のポリマ化合物を含む粘弾性洗浄材料は、基板上の汚染物質を捕捉する。また、粘弾性洗浄材料は、汚染物質を取り込み、それらの汚染物質を基板表面に戻らせない。一実施形態では、高分子量の１つまたは複数のポリマ化合物は、長いポリマ鎖を形成する。一実施形態では、高分子量の１つまたは複数のポリマ化合物は、架橋されてポリマ網目を形成する。１つまたは複数のポリマ化合物を伴う粘弾性洗浄材料は、汚染物質の捕捉および取り込みにおいて、従来の洗浄材料よりも優れた能力を示す。
【０１１３】
上述された粘弾性洗浄材料は、基板表面から汚染物質または粒子を除去するために基板表面に施される前は、非変形可能粒子（すなわち研磨粒子）を実質的に有さない。非変形可能粒子は、スラリまたは砂のなかの粒子のような硬質粒子であり、パターン化基板上の微細なデバイス特徴を損傷させる恐れがある。基板洗浄プロセス中に、洗浄材料は、基板表面からの汚染物質または粒子を集めると考えられる。しかしながら、基板洗浄のために基板表面に施される前の洗浄材料に、非変形可能粒子が意図的に混入されることはない。
【０１１４】
上記の議論は、パターン化ウエハからの汚染物質の除去を中心としているが、洗浄装置および洗浄方法は、非パターン化ウエハすなわち平坦なウエハからの汚染物質の除去にも使用することができる。また、上述されたパターン化ウエハ上の典型的なパターンは、ポリシリコン配線または金属配線などの隆起した線である。しかしながら、本発明の概念は、凹んだ特徴を伴う基板にも適用することができる。例えば、ＣＭＰ後の凹んだビアが、ウエハ上にパターンを形成することができ、最良な汚染物質除去効率を達成するために、最も適切な設計のチャネルを使用することが可能である。
【０１１５】
本明細書において使用される一例としての基板は、製造工程または取り扱い工程の最中に汚染されえる半導体ウエハ、ハードディスクドライブ、光ディスク、ガラス基板、ラットパネルディスプレイ表面、液晶ディスプレイ表面などを意味するが、これらに限定はされない。表面は、実際の基板に応じて様々に汚染されえて、その汚染の許容レベルは、基板が取り扱われている特定の産業において定められている。
【０１１６】
本明細書では、本発明の幾つかの実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者には、本発明が発明の趣旨または範囲から逸脱することなくその他の多くの特定の形態で実施されえることが理解されるべきである。したがって、これらの実施例および実施形態は、例示的であって非限定的であると見なされ、本発明は、本明細書において提供された詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲内で変更および実施されえる。
なお、本発明は、以下のような態様で実現することもできる。
［適用例１］
基板の表面から粒子を除去する方法であって、
前記基板の表面に洗浄材料の層を吐出することであって、前記基板は、基板サポートによって回転され、前記洗浄材料は、ポリマ化合物を含む粘弾性溶液であり、前記ポリマ化合物は、洗浄溶液に溶解して前記洗浄材料を形成し、前記洗浄材料は、前記基板の表面から前記粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む、洗浄材料の層の吐出と、
前記洗浄材料の層を除去するために、前記基板の表面上の前記洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することであって、前記洗浄材料の層に前記すすぎ液を吐出する最中または前に、前記洗浄材料に対してエネルギが付与され、前記付与されたエネルギは、前記洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記基板表面からの前記洗浄材料の除去を促進し、前記洗浄材料によって取り込まれた前記粒子の少なくとも一部は、前記洗浄材料とともに除去される、すすぎ液の吐出と、を備える方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記すすぎ液の吐出の最中に前記洗浄材料の層に対して付与される力によって導入され、吐出されたすすぎ液は、前記洗浄材料の層を除去する、方法。
［適用例３］
適用例１に記載の方法であって、
前記基板および前記洗浄材料は、前記すすぎ液の吐出の前および最中に約０℃から約３０℃の間の温度に冷却され、前記洗浄材料の冷却は、前記洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記洗浄材料および前記取り込まれた粒子を前記吐出されたすすぎ液によって除去されやすくする、方法。
［適用例４］
適用例１に記載の方法であって、
前記導入されるエネルギは、前記洗浄材料の層に対する吸い込み力によって付与され、前記吸い込み力は、前記洗浄材料の層を前記基板の表面から引き離して、前記洗浄材料および前記取り込まれた粒子を除去する、方法。
［適用例５］
適用例１に記載の方法であって、
前記洗浄材料の層が前記基板の表面に吐出される前に、前記基板の表面に表面前処理液が施される、方法。
［適用例６］
適用例１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記洗浄材料の特徴的時間の逆数より大きい周波数の低周波音響エネルギとして導入され、前記周波数は、約１０Ｈｚから約５００Ｈｚの間である、方法。
［適用例７］
適用例１に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、噴射ジェットによって前記洗浄材料の層に施され、前記噴射ジェットは、前記洗浄材料に対して付与される前記エネルギを前記噴射ジェットの力によって導入する、方法。
［適用例８］
適用例１に記載の方法であって、
前記エネルギは、洗浄材料の特徴的時間の逆数より大きい周波数のメガソニックまたは超音波の音響エネルギとして導入される、方法。
［適用例９］
適用例１に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記洗浄材料の層が前記基板の表面に吐出される最中または後に前記基板の軸を中心にして前記基板を振動させることによって、導入される、方法。
［適用例１１］
適用例１に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、脱イオン水である、方法。
［適用例１２］
適用例３に記載の方法であって、
前記基板および前記洗浄材料は、前記基板または基板サポートの裏側に冷水を吹き付けることによって冷却される、方法。
［適用例１３］
適用例５に記載の方法であって、
前記前処理液は、脱イオン水（ＤＩＷ）、ＡＰＭ（アンモニア−過酸化水素混合物）、ＤＳＰ（希硫酸−過酸化水素混合物）、ＳＰＭ（硫酸−過酸化水素混合物）、ＤＩ−Ｏ３（オゾンと混合された脱イオン水）、ＨＦ（フッ化水素）、およびＢＯＥ（緩衝酸化物エッチング）溶液、からなる群より選択される、方法。
［適用例１４］
適用例７に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、キャリアガスと混合されて前記噴射ジェットとされ、前記キャリアガスは、Ｎ2、空気、Ｏ2、Ａｒ、Ｈｅ、その他のタイプの不活性ガス、および上で言及されたガスの組み合わせ、からなる群より選択される、方法。
［適用例１５］
適用例８に記載の方法であって、
前記メガソニックまたは超音波の音響エネルギの周波数は、約２８ｋＨｚ、約４４ｋＨｚ、約１１２ｋＨｚ、約８００ｋＨｚ、約１．４ＭＨｚ、および約２ＭＨｚからなる群より選択される、方法。
［適用例１６］
適用例８に記載の方法であって、
前記振動の周波数は、前記洗浄材料の特徴的時間の逆数より大きい、方法。
［適用例１７］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記洗浄材料の層が除去された後に、前記基板の表面に乾燥支援液を施すことと、
前記乾燥支援液が施された後に、前記基板を回転させることによって前記基板の表面を乾燥させることと、
を備える方法。
［適用例１８］
適用例１に記載の方法であって、
前記乾燥支援液は、イソプロピルアルコールＩＰＡ）、ＩＰＡと水との混合物、気相ＩＰＡ、または気相ＩＰＡと不活性ガスとの混合物である、方法。
［適用例１９］
基板の表面から粒子を除去する方法であって、
前記基板の表面に粘弾性洗浄材料の層を吐出することであって、前記基板は、基板サポートによって回転され、前記粘弾性洗浄材料は、前記基板の表面から前記粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む、粘弾性洗浄材料の層の吐出と、
前記洗浄材料の層を除去するために、前記基板の表面上の前記洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することであって、前記洗浄材料の層に前記すすぎ液を吐出する最中または前に、前記洗浄材料に対してエネルギが付与され、前記付与されたエネルギは、前記洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記基板表面からの前記洗浄材料の除去を促進し、前記洗浄材料によって取り込まれた前記粒子の少なくとも一部は、前記洗浄材料にとともに除去される、すすぎ液の吐出と、を備える方法。
［適用例２０］
幾つかの処理スロットを有する装置において基板の表面から粒子を除去する方法であって、
基板サポートによって前記基板を前記装置の第１の処理スロットへ移動させることであって、前記装置の前記第１の処理スロットは、前記基板サポートによって、前記第１の処理スロットよりも下方の処理スロットから分離されている、前記基板の移動と、
前記基板の表面に粘弾性洗浄材料の層を吐出することであって、前記基板は、基板サポートによって回転され、前記粘弾性洗浄材料は、前記基板の表面から前記粒子の少なくとも一部を捕捉して取り込む、粘弾性洗浄材料の層の吐出と、
前記基板サポートによって前記基板を前記装置の第２の処理スロットへ移動させることであって、前記装置の前記第２の処理スロットは、前記基板サポートによって、前記第２の処理スロットよりも下方の処理スロットから分離されている、前記基板の移動と、
前記粘弾性洗浄材料の層を除去するために、前記基板の表面上の前記洗浄材料の層にすすぎ液を吐出することであって、前記洗浄材料の層に前記すすぎ液を吐出する最中または前に、前記洗浄材料に対してエネルギが付与され、前記付与されたエネルギは、前記洗浄材料の固体様応答を増大させて、前記基板表面からの前記洗浄材料の除去を促進し、前記洗浄材料によって取り込まれた前記粒子の少なくとも一部は、前記洗浄材料とともに除去される、すすぎ液の吐出と、
を備える方法。
［適用例２１］
適用例２０に記載の方法であって、さらに、
前記基板サポートによって前記基板を前記装置の第３の処理スロットへ移動させることであって、前記装置の前記第３の処理スロットは、前記基板サポートによって、前記第２の処理スロットよりも下方の処理スロットから分離されている、または前記基板サポートの裏側は、前記装置の外である、前記基板の移動と、
前記粘弾性洗浄材料の層を除去された前記基板の表面に乾燥支援液を施すことであって、前記基板は、前記乾燥支援液が施される間に前記乾燥支援液が回転される場合に、スピンされる、乾燥支援液の適用と、
前記乾燥支援液が施された後に、前記基板をスピンさせることによって前記基板を乾燥させることと、を備える方法。
［適用例２２］
適用例２０に記載の方法であって、
前記基板サポートの裏側は、前記粘弾性洗浄材料の層に前記すすぎ液が施される前および最中に前記基板および前記洗浄材料の層の温度を下げるために、冷たい液体を吹き付けられ、前記粘弾性洗浄材料の層の温度の低下は、前記洗浄材料の弾性を増大させる、方法。
［適用例２４］
適用例２０に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記基板が前記第１の処理スロットまたは前記第２の処理スロットにあるときに、前記すすぎ液が吐出される前に、前記粘弾性洗浄材料の層への真空吸引によって付与される、方法。
［適用例２５］
適用例２０に記載の方法であって、
前記すすぎ液は、噴射ジェットによって吐出され、前記エネルギは、前記粘弾性洗浄材料の層に対して前記噴射ジェットによって付与される、方法。
［適用例２６］
適用例２０に記載の方法であって、
前記エネルギは、前記粘弾性洗浄材料の特徴的時間の逆数より大きい周波数の音響エネルギである、方法。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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