(57)【要約】【課題】半導体表面等におけるＣＭＰ後の汚染物質を取り除く方法を提供する。【解決手段】機械化学研磨（ＣＭＰ）後に生じた、０．３ミクロン（μｍ）またはそれ以下の大きさの汚染物質を除去する方法において、半導体ウエハ、金属、または誘電体フィルム等の表面を水性系及び極低温による強化されたＡＣＥ洗浄を行う。ＡＣＥ洗浄は、機械化学研磨を受けた表面に加えられる。この工程は、水性系洗浄処理を用いて表面を洗浄し、少なくとも部分的に乾燥させ、その後、ＣＯ２の極低温洗浄処理を用いて表面を洗浄する。この処理は、水性系洗浄技術だけを用いて洗浄することが難しい、疎水性の表面から汚染物質を取り除く。【選択図】　図１
2004079992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ、金属、または薄膜の表面から機械化学研磨（ＣＭＰ）後の汚染物質を除去する方法であって、
（ａ）　脱イオン水と、水性系または溶剤系の洗浄剤の一方または両方を用いて、前記表面を湿式洗浄し、
（ｂ）　前記表面を少なくとも部分的に乾燥させ、さらに、
（ｃ）　ＣＯ２を用いて前記表面を極低温下で洗浄する、各工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記表面は、多量の水を除去することにより部分的に乾燥されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記表面は、ほぼ乾燥していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
工程（ａ）は、脱イオン水を用いて前記表面をすすぎ洗いし、さらに、水性系または溶液系の洗浄剤を用いて洗浄し、さらに、前記表面を脱イオン水ですすぎ洗いする、各ステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ）は、１つまたは複数の、水性系または溶液系の洗浄剤を用いて、前記表面を洗浄し、さらに脱イオン水を用いて前記表面をすすぎ洗いする、各ステップを繰り返すことを更に含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
工程（ａ）は、脱イオン水と、水性系または溶液系の洗浄剤の一方または両方を用いて、前記表面をバフ磨きするステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
工程（ｃ）は、ガス状ＣＯ２の流れ内に伴出される固体ＣＯ２を形成するために、所定の圧力下でノズルを通じて液体ＣＯ２を拡散させ、前記ガス状ＣＯ２の流れを前記表面に指向させて汚染物質を取り除く、各ステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記表面をアルコールに浸して多量の水を取り除き、さらにこのアルコール中からゆっくりと取り出すことにより前記多量の水が取り除かれるか、または前記表面にアルコールをスプレーしながら前記表面を回転させることによって前記多量の水が取り除かれることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項９】
工程（ｃ）は、高い蒸気圧を有する液体を前記表面にスプレーすることによって進行させ、所望の時間の間、前記液体が前記表面上に留まるようにすることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｃ）は、前記表面を蒸気で覆って、特定表面の粘着力を抑え、さらに、所望の時間の間、前記蒸気が前記表面上に留まるようにするステップによって進行させることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
半導体ウエハ、金属、または薄膜の表面から、前記半導体ウエハ、金属、または薄膜の機械化学研磨（ＣＭＰ）後に生じた、０．３ミクロン（μｍ）またはそれ以下の大きさの汚染物質を除去する方法であって、
（ａ）　脱イオン水を用いて前記表面を洗浄し、さらに、脱イオン水の中に水性系洗浄剤を加えて前記表面を用いて洗浄し、または、脱イオン水および水性系洗浄剤の一方または両方を用いて、前記表面をバフ研磨することを含む湿式洗浄を行い、
（ｂ）　大量の水を取り除くことによって前記表面を少なくとも部分的に乾燥し、さらに、
（ｃ）　ガス状ＣＯ２の流れに伴って固体ＣＯ２が形成されるような所定の圧力の下でノズルを通して液体ＣＯ２を噴射し、さらに、前記表面で前記ガス状ＣＯ２の流れを汚染物質が取り除けるように方向付ける、各ステップを含んで、前記ＣＯ２を用いて前記表面を極低温下で洗浄する、各工程を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記表面が十分に乾燥されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
工程（ａ）は、脱イオン水を用いて前記表面を洗浄し、水性系洗浄剤を用いて前記表面を洗浄し、更に、前記脱イオン水を用いて前記表面をすすぎ洗いする各工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
工程（ｃ）は、高い蒸気圧を有する液体を用いて前記表面をスプレーし、さらに、所望の時間の間、前記液体が前記表面上に留まるようにする、各ステップによって進行させることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
工程（　ｃ）は、特定表面の粘着力を抑えるように、高い蒸気圧を有する液体の蒸気を用いて前記表面を覆い、さらに、所望の時間の間、前記蒸気が前記表面上に留まるようにする、各ステップによって進行させることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体材料の機械化学研磨後（ｐｏｓｔ−ＣＭＰ）に汚染物質を洗浄する分野に関し、特に、金属及び誘電体薄膜の機械化学研磨後に、水性系及び強化極低温（ＡＣＥ）洗浄技術の組み合わせを用いて、汚染物質を取り除くことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械化学研磨（ＣＭＰ）は、シリコン系の素子、光学部品製造、複合半導体素子製造の工程において、金属及び誘電体薄膜の全世界的な平滑化のために用いる。このＣＭＰ処理は、スラリーとして知られている化学薬品を制御された圧力及び温度の下で使用して、湿式の研磨パッドに半導体材料の薄い平坦な基板を保持しかつ回転する工程を含んでいる。
【０００３】
スラリーは、ＣＭＰ処理に適した界面活性剤、エッチング剤、及び他の添加剤を伴って、セリア（Ｃｅｒｒｉａ）、アルミナ、ヒュームドシリカまたはコロイドシリカ等の粒子を含んでいる。ＣＭＰ処理に続いて、研磨用スラリーに含まれる粒子、スラリーに加えられる化学薬品、及び研磨用スラリーの反応副産物から構成される汚染物質は、ウエハ表面上に残ったままになる。これらの汚染物質は、素子の信頼性を損ねる劣化及び素子の欠陥をもたらすことを避けるために、ＩＣ製造過程において更なるステップの前に取り除かなければならない。これらの汚染物質の多くの粒子は、０．３ミクロンよりも小さい。
【０００４】
メガソニックス（ｍｅｇａｓｏｎｉｃｓ）およびブラッシングを組み合わせた水性化学処理等の、ＣＭＰ処理後の汚染物質を取り除くために用いられる通常の洗浄技術は、これらのサイズの小さい汚染物質を取り除くのに不適当である。通常の湿式技術は、汚染物質を取り除くためにウエハ表面上に流体の流れを用い、そのようなものとして、その効率は、流体の流れによって作られる境界層の厚さによって制限される。境界層より小さい粒子は、流体の物理的な引きずり力に影響を受けない。それゆえ、これらの粒子は、ウエハ表面に留まる。０．３ミクロン以下（ｓｕｂ−０．３μｍ）のスラリー粒子におけるファンデルワールス力は、イオンの二重層反発力によって、湿式洗浄における粒子及び表面のゼータ（ｚｅｔａ）電位の類似性によって引き起こされ、ウエハ表面を適切に洗浄するのに十分ではない。このように、流体の流れは、このような小さなサイズの汚染物質を取り除くことができない。
【０００５】
更に、化学的及び水素結合による付加的な粘性によって、湿式洗浄技術の洗浄能力を更に複雑にし、小さいサイズの汚染物質を取り除くこれらの処理の効率を低下する。
【０００６】
メガソニックスは、これらの通常の湿式技術とともに使用することができ、境界層の厚さをかなり減少させる。境界層は、１ＭＨｚにおいて、０．５ミクロンまで厚さを減少させることができる。しかし、ＣＭＰ後のスラリーが構成する粒子のサイズは、０．３ミクロン以下で、これらの粒子を効果的に取り除くには十分ではない。このように、これらの汚染物質は、ウエハ表面に留まる。
【０００７】
デュアルダマシン集積化（ｄｕａｌ　ｄａｍａｓｃｅｎｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）における炭素含有酸化膜または有機被膜等の低ｋ誘電体フィルムは、更に、ＣＭＰ後の洗浄に問題を加えており、この洗浄では、水性系の化学薬品のみが使用される。ＣＭＰ停止層と同様な、シリコン、炭化けい素、窒化けい素、及びシリコン　オキシニトライド（ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）等のこれらの薄膜は、非常に疎水性であり、かつ水系の湿式洗浄を用いて洗浄することができない。
【０００８】
このように、特に、粒子が取り除かれた表面が疎水性であるとき、半導体ウエハ又は他の金属あるいは誘電体フィルムの表面から０．３ミクロン以下の粒子であるＣＭＰ後の汚染物質を取り除くことができる洗浄技術が必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＣＭＰ後の汚染物質を取り除くために、半導体の表面、さらに同様に、金属、誘電体フィルム、特に、疎水性の低ｋ誘電体フィルム及びＣＭＰエッチング停止フィルムの各表面を洗浄するための新規でかつ改良された方法を提供することである。
本発明は、また、半導体、金属、誘電体フィルム、特に、疎水性の低ｋ誘電体フィルム及びＣＭＰエッチング停止フィルムの各表面を洗浄して、０．３ミクロンまたはそれより小さいサイズのＣＭＰ後の汚染物質を取り除くための処理を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明のＡＣＥ洗浄処理は、半導体、金属、またはフィルムの表面から小さな汚染粒子を取り除くために、水性系及び極低温の洗浄を組み合わせたものからなり、その広い意味では、本発明は、汚染粒子を取り除くために前記表面を洗浄する処理からなり、この処理は、機械化学研磨（ＣＭＰ）を受けた表面に与える各ステップを含み、これらのステップは、水性系の洗浄処理で前記表面を洗浄し、少なくとも部分的にこの表面を乾燥させ、その後ただちに、前記表面をＣＯ２の極低温洗浄処理を用いて洗浄することを含んでいる。これらの処理を用いると、汚染粒子は、小さな０．３ミクロン以下の粒子と、０．１ミクロン以下の粒子を含み、これらの粒子は、前記表面から取り除かれる。本発明は、また、疎水性の表面からこのような汚染物質を取り除き、水性系洗浄技術だけでは洗浄するのが難しい表面から上述の汚染物質を取り除く。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ＡＣＥ洗浄処理の一般的なステップを示すフローチャート図を与えている。このＡＣＥ洗浄処理は、水性系の洗浄溶液を用い、選択的に、メガソニックスおよび／またはブラッシングを用いてＣＭＰ後の汚染物質を有する表面を洗浄し、表面に多く付着した水を取り除き、そして、この表面をＣＯ２による極低温洗浄処理を用いて洗浄する各工程を含んでいる。水性の洗浄工程は、最も良い結果を得るために、好ましくは、極低温洗浄の工程よりも前に起こる。
【００１２】
標準の湿式（水性の）洗浄処理は、産業界において良く知られており、また、使用されている。このような処理の例は、例えば、１９９９年７月１３日に発行された米国特許第５，９２２，１３６号明細書に記載されている。一般的な例として、湿式洗浄処理は、脱イオン水を用いて半導体ウエハの表面をすすぎ洗いし、１つ又は複数の水性系または溶液系の洗浄剤を用いて洗浄し、さらに、前記表面を脱イオン水ですすぎ洗いする、各ステップを有している。これらのステップは、１回以上の水性系または溶液系の洗浄剤のすすぎ洗いを繰り返して行われ、すすぎ洗いは、各々洗浄剤を用いた間に行われる。湿式の洗浄は、脱イオン水を用いることからなり、この脱イオン水には、洗浄薬剤を含ませることもできる。さらに、湿式洗浄処理は、汚染物質の粒子を取り除くために、メガソニックスおよび／またはブラッシングを含ませることもできる。
【００１３】
湿式洗浄後、ウエハの表面に付着した多くの水が取り除かれ、さらに、極低温洗浄が行われる。好ましくは、極低温洗浄は、湿式洗浄後直ちに行われ、粒子の粘着が生じる可能性を減少させる。標準の極低温洗浄処理は、産業界において良く知られており、これは、ＡＣＥ洗浄処理の中に含まれる。これらの技術の例は、エコ−スノー　システムズ社に対して１９９８年１２月２９日に発行された米国特許第５，８５３，９６２号明細書に記載されている。ＡＣＥ洗浄処理の中に組み込まれるこの極低温洗浄処理は、液体および／または蒸気を補助的に用いて極低温洗浄を行う新しい形式を含ませることもできる。
【００１４】
ＣＯ２による極低温洗浄処理の例として、（例えば、２５℃で８５０ｐｓｉ）における圧力の下で液体ＣＯ２は、特別に設計されたノズルを通じて噴射される。この液体の急激な拡大は、圧力及び温度の低下を生じて、固体液体ＣＯ２の雪状粒子を形成し、ガス状ＣＯ２の流れを伴う。この固体及びガス状のＣＯ２の流れは、ウエハ表面に向けられ、汚染物質を取り除く。微粒子の汚染物質は、ウエハ表面上の汚染粒子の粘着力に打勝つ極低温によって直ちに取り除かれる。有機汚染物質の薄膜は、粒子上に作用する圧力による極低温粒子とウエハ表面との界面に形成される液体ＣＯ２により薄膜を溶解することによって取り除かれる。
【００１５】
ＡＣＥ洗浄処理は、半導体ウエハ及びウエハ表面に適用することができ、シリコン系の材料のみに限定されない。ＣＭＰ処理は、シリコン系素子の製造のみならず、光学部品の製造および複合半導体系の素子の製造にも用いられる。このＡＣＥ洗浄処理は、また、金属表面及びＣＭＰ処理を受けた誘電体フィルムから汚染物質を取り除くためにも使用することができる。ここに用いられる「ウエハ」または「ウエハ表面」という用語を用いるときはいつでも、他の材料もまた使用することができ、また、本発明の方法がそれらの材料に対して同様に適用できることを意図している。
【００１６】
ＡＣＥ洗浄処理は、半導体産業において知られた洗浄技術を組み入れている。湿式又は水性の洗浄は、半導体ウエハ表面を洗浄するために良く知られた方法である。その使用は、この産業界にとって標準である。しかし、ＣＭＰ処理後の汚染物質を取り除くために、特に、０．３ミクロン以下あるいは、０．１ミクロン以下の汚染粒子をウエハ表面から取り除くために、半導体ウエハの洗浄用としてＣＯ２の極低温洗浄を用いることはこれまで知られていなかった。また、ウエハの表面からＣＭＰ処理後の汚染粒子を取り除くために、水性系の洗浄に続いてＣＯ２の極低温洗浄を組み合わせて用いることは知られていなかった。水性系の洗浄とＣＯ２の極低温洗浄との組合せは、小さいサイズの粒子を含むＣＭＰ処理後の汚染物質の全てを取り除くことが可能になる。
【００１７】
湿式または水性系の洗浄は、全ての汚染物質を取り除くのに十分ではなく、疎水性の表面から粒子を除去しなければならないところでは、特に、より小さいサイズの粒子を取り除く場合には不十分である。極低温洗浄それ自体は、全てのＣＭＰ処理の汚染物質を取り除くことができない。ＣＭＰ処理に用いられる添加物は、本来有機的なものである界面活性剤および腐食防止剤を含んでいる。これらの添加物は、極低温洗浄を用いて取り除くことはできず、また、これらの添加物がウエハ表面上に残された場合、極低温洗浄によって粒子の除去が妨げられるであろう。それゆえ、湿式洗浄を伴う極低温洗浄が、半導体産業において用いるのに適合しかつ望ましいということは驚くべきことであった。ウエハ表面からＣＭＰ処理後に取り除くために、湿式洗浄との組合せで使用されるとき、ウエハ表面、特に、疎水性表面を洗浄するのに難しい０．３ミクロン以下の小さな汚染物質を、湿式洗浄のみを用いる場合よりも効果的に取り除くことができる。
【００１８】
湿式及び極低温の各洗浄処理は、それぞれの技術において良く知られたステップを包含している。しかし、これらは、これまでのものとは異なり、ウエハ表面から汚染物質を取り除くために、従来、半導体産業において、ＣＭＰ処理後の汚染物質を取り除くために用いられてこなかった極低温洗浄を組み合わせている。ＣＯ２の極低温洗浄は、ウエハ表面の湿った状態に影響せず、むしろ運動量の転移（ｍｏｍｅｎｔｕｍ　ｔｒａｎｓｆｅｒ）によっている。このため、疎水性の低ｋ誘電体フィルムから、ＣＭＰ処理による汚染物質を取り除くことができる。これは、銅−低ｋ誘電体の集積化構成が可能となり、伝統的に用いられてきた技術範囲を更に広げることになる。
【００１９】
ＡＣＥ洗浄処理は、水性系及び極低温の洗浄技術を結合して、水性系の洗浄技術のみを用いる場合に直面していた大きな問題点を克服する。即ち、０．３ミクロン以下、または０．１ミクロン以下の粒子でさえも、ウエハ表面から効果的に取り除き、さらに、疎水性の表面を洗浄する場合における境界層の制限を克服できる。
【００２０】
この極低温洗浄処理は、運動量の転移によって作動し、ウエハ表面上に高速度で到達する極低温粒子を衝突させて汚染粒子の粘着力に打勝つことができる。極低温粒子が粘着力に打勝つと、ガス状ＣＯ２の流れによる引きずり力によって表面から完全に粒子が取り除かれる。こうして、この洗浄は、表面を湿らすことに影響を受けることなく、これにより、表面又はその受けに堆積した被膜の疎水性／親水性の特性によって制限されない。
【００２１】
極低温洗浄中、ウエハ表面を覆う炭酸ガスの流れにより形成される境界層ができる。しかし、極低温洗浄における粒子の除去の主たるメカニズムは、運動量の転移であるので、この境界層自体における洗浄メカニズムは、湿式洗浄における流体力学的な引きずり力と比較して異なることは明らかである。ＣＯ２の極低温粒子は、ウエハ表面に到達するために境界層を横切らなけらばならない。この境界層を通る間、極低温粒子の速度は、境界層上での引きずり力により減少する。極低温粒子の速度の低下は、その緩和時間に関して測定される。この緩和時間は、極低温粒子が初期速度の３６％に低下するまでの時間であり、次式で与えられる。
【００２２】
τ＝（２ｒ２ρｐＣｃ）／９η
ここで、ｒは、極低温粒子の半径、ρｐは、極低温粒子の密度、Ｃｃは、カニンガムスリップ（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ　ｓｌｉｐ）補正係数、ηは、中間速度である。
【００２３】
この式は、中間速度が高く緩和時定数が低い場合、極低温粒子が境界層を横切るより大きな引きずり力を受け、ウエハ表面に到達する極低温粒子の速度及び運動量の低下がより早いことを意味することを示している。また、より大きな粒子は、より大きな速度と運動量を有してウエハに到達し、ウエハ表面上の汚染粒子の粘着力に対して打勝つことができる。計算例では、ウエハ表面にファンデルワールス力によって保持される０．１ミクロンの汚染粒子を移動させるために、直径が１．２ミクロンより大きな極低温粒子を１４ｍ／ｓより大きな速度でウエハ表面に到達させなければならないことが示されている。この速度は、エコスノー（登録商標）の洗浄ツール等の一般的なノズルによって達成可能である。少なくとも１４ｍ／ｓの速度で、厚さ５０ミクロンの境界層を横切ることができる最も小さい極低温粒子は、０．２ミクロンである。それゆえ、この例では、小さな汚染粒子を取り除くために必要とされる極低温粒子の全体のサイズ分布が、ウエハ表面を覆って流れるＣＯ２によって作り出される境界層を横切ることができるので、境界層が小さいサイズの粒子を取り除くための制限ファクターではないことを示している。
【００２４】
実施例
湿式洗浄処理
通常の湿式洗浄処理において、半導体ウエハからＣＭＰ後に汚染物質を取り除くために、ウエハは、水が流れるウォータバス上に配置され、脱イオン水で１分間の間すすぎ洗いされる。次に、水性系の洗浄剤がウエハを洗浄するために約２分間にウエハに加えられる。このステップの後、ウエハは、再び水が流れるウォータバス内で、約１分間、脱イオン水ですすぎ洗いされる。そして、約３分間ほぼ１５００ｒｐｍの回転でスピンリンスドライヤ内で乾燥される。
【００２５】
代わりに、水性系または溶剤系の洗浄剤を用いて洗浄するステップは、各ステップ間で脱イオン水のすすぎ洗いを伴ういくつかのステップが行われる。溶剤は、いずれの溶剤を含んでいても良いが、この産業界では、ウエハ表面からの汚染物質を洗浄するために用いられる。これらは、水酸化アンモニウム、過酸化水素及び水の組み合わせで、０．２：１：５から１：１：５の範囲の比率で混合されたものを含むが、このＳＣ１に限定されるものではない。水酸化アンモニウムを水の中に０．５〜２％溶解した溶液、０．２〜１．０％の濃度の脱イオン水内に、希フッ化水素酸を混合したもの、ＣＭＰ後の洗浄に用いるのに適したキレート剤、過酸化水素等の酸化剤、及び表面張力を低下させるための界面活性剤を含むことができる。溶剤は、取り除かれる汚染物質により選択される。
【００２６】
洗浄ステップ中、メガソニックスおよび／またはＰＶＡブラシを用いて擦るブラッシングを行うことが一般的である。この技術は、この産業界においてよく知られており、また、これらは、良く知られた方法として使用することができる。これらのステップの簡単な記載は、使用可能な処理の例であるが、他の知られた又は標準技術を用いることも同様に可能である。
【００２７】
メガソニックス及びブラッシング技術
メガソニック洗浄に対して、バッチ洗浄又は単一ウエハ洗浄処理が用いられる。メガソニック洗浄において、複数のタンクがバッチ処理に用いられ、タンクの底に配置したメガソニック変換器と共に、複数のウエハがタンク内に垂直に配置される。単一ウエハの洗浄システムにおいて、ウエハは、水平に置かれ、かつメガソニック　ワンド（ｍｅｇａｓｏｎｉｃ　ｗａｎｄ）がウエハ表面上を掃引動作で移動する。このメガソニックス変換器またはワンドは、約８００ｋＨｚ〜１．３ＭＨｚの周波数で作動する。メガソニック変換器またはワンドの振動は、粘性媒体における波の減衰によって生じる音波の形成に基づく。この波は、常流と、小さいキャビティテーションによるバブルの形成より生じる。これらは、ウエハ表面から粒子を除去するのに役立つ。
【００２８】
ブラッシングにおいて、ＰＶＡブラシが用いられる。このブラシは、柔らかいスポンジ状の材料から構成され、かつ大いに圧縮性がある。ブラシは、ウエハ表面を横切って回転し、同時に洗浄液がウエハ表面の中心に向けられる。ブラシは、ウエハ表面には接触しない。その代わり、ブラシは、水平にウエハ表面上を移動し、洗浄液がブラシによって圧縮されかつ押圧されるとき、流体力学の引きずり力（抵抗力）によって汚染粒子を取り除く。それゆえ、ウエハ表面は、親水性であることが重要であり、その結果、ブラシは、ウエハ表面を水平に移動し、ウエハ表面に接触しない。汚染粒子が一旦取り除かれると、この汚染粒子は、流体の流れによってウエハ表面から取り除かれるまで、洗浄液内に浮遊する。
【００２９】
表面の乾燥
湿式洗浄後、多くの水がウエハ表面から取り除かれ、そして、次に、極低温洗浄を受ける。この多くの水は、アルコール内にウエハを浸すことによって、また、ウエハを回転させると共に、アルコールをウエハにスプレーすることによって水を取り除くことができる。所望であれば、ウエハ表面を完全に乾燥させることができる。
【００３０】
極低温洗浄処理
好ましくは、極低温洗浄は、湿式洗浄後、直ちに行われ、粒子の固着の可能性を低下させる。この極低温洗浄は、湿式洗浄後、２４時間又はそれより少ない時間で引き起すことが望ましい。標準の極低温洗浄処理は、この産業界においてよく知られており、ＡＣＥ洗浄処理に包含させることができる。これらの技術は、１９９８年１２月２９日にエコスノー　システムズ　社に発行された米国特許第５，８５３，９６２号に記載されている。
【００３１】
このような処理の例として、一般的な洗浄システムは、図２において示されている。この洗浄容器１２は、ウルトラ洗浄、を与え、閉じた、または密封した洗浄ソーンを与える。この洗浄ゾーン内には、真空中でプラテン２上に保持されたウエハ１がある。ウエハと共にプラテンは、１００℃までの制御温度に保たれる。室内温度でかつ８５０ｐｓｉでシリンダからの液体ＣＯ２は、最初、焼結インラインフィルタ４を通過して、流体流からの非常に小さい粒子を濾過し、二酸化炭素をできるだけ純粋にさせ、流れにおける汚染物質を減少させる。液体ＣＯ２は、直径が０．０５インチから０．１５インチの間の小さいノズル開口から噴射される。液体ＣＯ２の急速な拡大により温度を低下させて、約１−３ｆｔ３／分（２．８３×１０４〜８．５×１０４ｃｍ３／分）の比率でガス状ＣＯ２の流れを伴う固体ＣＯ２の雪状粒子を形成する。固体及びガス状のＣＯ２の流れは、ウエハ表面に約３０〜６０°の角度で、好ましくは４５°の角度に向けられる。ノズルは、好ましくはウエハに対してノズルを見る方向に沿って測定して０．３７５〜０．５インチ（９．５〜１２．７ｍｍ）の距離に配置されている。洗浄処理中、洗浄ノズルのアームがｘ方向にトラック１０上を線形に動く間に、プラテン２は、ｙ方向にトラック９上を前後に動く。この結果、ウエハ表面上に走査線の洗浄パターンを生じ、所望のステップサイズ及び走査速度を予め設定することができる。洗浄室内の湿度は、好ましくはできるだけ低く維持され、例えば、−４０℃露点以下である。この低湿度は、汚染粒子とウエハ表面の間に結晶質のブリッジを形成することにより汚染粒子とウエハ表面の間の粘着力を増加させる洗浄処理中の雰囲気から、ウエハ表面上の水が凝縮しかつ凍結するのを防止する。この低湿度は、窒素の流れまたはきれいな乾燥した空気によって維持することができる。同様に、洗浄処理を全体にわたり洗浄室内の帯電が中和されることが重要である。これは、双極性のコロナ電離板５によって行われる。このシステムは、また、ＣＯ２ノズルの背後に取り付けられたポロニウム製ノズルを有し、電気的に接地されたプラテン上に取り付けられるウエハの電荷中和化を高める。この静電電荷は、ノズルを通ってウエハ表面を横切るＣＯ２の流れにより摩擦電気によって生じ、洗浄室内に低湿度が維持されるのを助ける。
【００３２】
粒子汚染に関して、除去メカニズムは、主に、ＣＯ２の極低温粒子の運動量の転移によって行われ、ウエハ表面上の汚染粒子の粘着力に打勝つようになる。多数の汚染粒子が、「緩む状態」になると、ガス状ＣＯ２の引きずり力が汚染粒子をウエハ表面から取り除く。有機膜の汚染物質に対する洗浄メカニズムは、ウエハ表面上への極低温ＣＯ２の衝突圧力による有機汚染物質とウエハ表面との界面に液体ＣＯ２の薄い層が形成されることによって起こる。液体ＣＯ２は、このとき、有機汚染物質を溶解し、この汚染物質をウエハ表面から取り去る。
【００３３】
液体を利用した極低温処理については、２００　２年４月５日に出願された米国特許出願第６０／３６９，８５３号に詳細に記載されており、これらは、参考として、本明細書に包含される。高い蒸気圧を有する液体、例えば、イソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、５０％ｖ／ｖのエタノールとアセトンの混合物、ギ酸メチル、よう化メチル、臭化メチル、及びこれに限定されない液体が、極低温洗浄中またはそれより前のいずれかにウエハ表面にスプレーされる。
【００３４】
この液体は、粒子の除去のための薄い層またはより厚い膜として、ウエハ表面にスプレイすることができ、極低温スプレーにより押圧されたとき、付加的な引きずり力を導いて粒子を取り除く。この液体は、テフロン（登録商標）製の噴霧ノズル等の標準装置を用いてスプレーすることができ、噴霧ノズルは、湿式ベンチ内に用いられてウエハ表面上に脱イオン水をスプレーする。さらに、液体の蒸気は、蒸気を媒体にした極低温洗浄としてウエハ表面上に凝縮される。この極低温洗浄については、２００２年４月５日に出願された米国特許出願第６０／３６９，８５２号に記載されており、これらは、参考として、本明細書に包含される。ウエハは、好ましくは１０分までの間、液体で覆われる。ウエハは、液体のスプレー層によって覆われ、あるいは、ウエハは、これらのスプレー層によって繰り返しスプレーすることができ、ウエハを湿った状態に保持できる。この時間の経過後、ＣＯ２の極低温スプレーが開始される。上述したように、標準の技術が用いられる。この液体は、介入する媒体のハンマーカー定数（Ｈａｍｍａｋｅｒ　ｃｏｎｓｔａｎｔ）の成分を減少させることによって、ウエハ表面上の粒子汚染の粘着力を低下させる。それゆえ、ＣＯ２の極低温粒子は、ウエハ表面から汚染物質を容易に取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理と同様な従来技術の一般的なステップの概要を示すフローチャート図である。
【図２】ＣＯ２による極低温洗浄に使用する一般的装置の概要を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１　　ウエハ
２　　プラテン
４　　フィルタ
１２　　容器
【図１】
2004079992.tif 000003
【図２】
2004079992.tif 000004