(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流れチャネルを形成し、該第１の流れチャネルと流体連通する第１の出口開口を更に形成する第１の導管と、
容器内に配置された第１の電極と、
前記第１の電極と対面し、該第１の電極との間に前記第１の流れチャネルが配置された第２の電極と、
インジウム、鉛、ビスマス、又はその組合せを含み、前記第１の電極と前記容器の間の間隙を充填する金属と、
を含むことを特徴とする基板ドライ洗浄装置。
【請求項２】
前記金属は、鉛−ビスマス共晶体であることを特徴とする請求項１に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項３】
前記容器は、石英を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項４】
前記第１の導管は、石英及びサファイアから構成される群から選択された高温セラミックを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項５】
第２の流れチャネルを形成する第２の導管を更に含み、
前記第２の流れチャネルは、該第２の流れチャネルと流体連通する第２の出口開口を形成し、第２の導管の内面が、該第２の出口開口に向う流れの方向に沿って第１の流れ領域から第２の流れ領域までの狭窄部を形成し、該第１の流れ領域は該第２の流れ領域よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項６】
前記第２の流れチャネルは、壁によって前記第１の流れチャネルから分離されることを特徴とする請求項５に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項７】
前記壁は、前記第２の導管の少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項６に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項８】
前記壁は、前記第１の導管の少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項６に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項９】
前記第２の導管は、少なくとも部分的に前記第１の導管内に配置され、かつそれと同軸に配列されることを特徴とする請求項５に記載の基板ドライ洗浄装置。
【請求項１０】
基板支持体と、
反応種発生器と、を含み、
前記反応種発生器は、
第１の導管の出口まで延びる第１の流れチャネルを形成し、前記第１の導管の該出口が前記基板支持体に対面する、前記第１の導管、
第１の電極、
前記第１の電極と対面し、該第１の電極との間に前記第１の流れチャネルが配置された第２の電極、
前記第１の電極と前記第１の流れチャネルの間に配置された第１の不活性壁、及び
前記第２の電極と前記第１の流れチャネルの間に配置された第２の不活性壁、
を含むことを特徴とする基板ドライ洗浄システム。
【請求項１１】
第２の導管の出口まで延びる第２の流れチャネルを形成する前記第２の導管を含む雪状炭酸発生器を更に含み、
前記第２の導管の前記出口は、前記基板支持体に対面し、第２の導管の内面が、該第２の導管の該出口に向う流れの方向に沿って第１の流れ領域から第２の流れ領域までの狭窄部を形成し、該第１の流れ領域は該第２の流れ領域よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１０に記載の基板ドライ洗浄システム。
【請求項１２】
前記雪状炭酸発生器の縦軸線が、前記基板支持体の面に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１１に記載の基板ドライ洗浄システム。
【請求項１３】
前記反応種発生器の縦軸線が、前記基板支持体の面と直角な平面に対して第１の角度で傾斜し、
前記雪状炭酸発生器の縦軸線が、前記基板支持体の前記面と直角な前記平面に対して第２の角度で傾斜し、前記第１の角度は、該基板支持体の該面と直角な該平面に関して該第２の角度と反対である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板ドライ洗浄システム。
【請求項１４】
前記第１の流れチャネルは、環状断面を有し、前記第２の流れチャネルは、該第１の流れチャネル内に同軸に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の基板ドライ洗浄システム。
【請求項１５】
加圧二酸化炭素源からの二酸化炭素を前記第２の流れチャネル内へ選択的に受け入れ、かつ
加圧ガス源からのガスを前記第１の流れチャネル内へ選択的に受け入れる、
ように構成されたコントローラを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の基板ドライ洗浄システム。
【請求項１６】
基板を洗浄する方法であって、
少なくとも１つの反応前駆体を含有する第１の流体を反応種発生器の流路に送出する段階と、
１対の電極間に交流電位を印加することにより、前記反応種発生器の第１の不活性壁、該反応種発生器の前記流路、及び該反応種発生器の第２の不活性壁を通して電界を生成する段階であって、該第１の不活性壁及び該第２の不活性壁が、該反応種発生器の該流路を少なくとも部分的に形成し、該第１の不活性壁が該第２の不活性壁に対面する、前記生成する段階と、
前記電界に応答して前記少なくとも１つの反応前駆体を少なくとも１つの反応種に解離する段階と、
前記少なくとも１つの反応種を基板へ衝突させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
二酸化炭素を含有する第２の流体を雪状炭酸発生器の流路に送出する段階と、
前記第２の流体を膨張させることによって固体二酸化炭素粒子を発生させる段階と、
前記基板の面に前記固体二酸化炭素粒子を衝突させる段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の流体を前記第２の流体内へ取り込む段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の流体の流れをパルス駆動する段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の流体の流れを調節することによって前記固体二酸化炭素粒子の大きさを調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
不活性ガスを含む第３の流体を前記反応種発生器の前記流路へ送出する段階と、
前記第３の流体の流れと流体連通している加熱器の電力を調節することによって前記固体二酸化炭素粒子の大きさを調節する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの反応種を前記基板上の有機汚染物質と反応させることによって該有機汚染物質をガス化する段階を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
汚染物質に前記固体二酸化炭素粒子を衝突させることによって前記汚染物質を前記基板から除去する段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の不活性壁及び前記第２の不活性壁は、石英及びサファイアから構成される群から選択された高温セラミックで製造されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの反応前駆体は、二原子酸素及び二原子水素から構成される群から選択された種を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの反応種は、単原子酸素及び単原子水素から構成される群から選択された種を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、２０１２年５月１８日の「汚染物除去装置及び方法」という名称の米国特許仮出願第６１／６４９，０１２号の優先権を主張するものであり、その開示は、これによりその全体が引用によって組み込まれる。
【０００２】
この特許の開示は、一般的に、基板から汚染物質を洗浄する装置及び方法に関し、より詳細には、超清浄ドライ流体流れを使用して基板から汚染物質を洗浄する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
固体電子デバイス製造工程では、ウェーハ清浄度は、決定的なパラメータとして認識されている。半導体デバイス上の特徴部の空間スケールが減少すると、製造欠陥の原因になる粒子の閾値サイズも同様に減少し、それによってより小さい粒子を除去するための洗浄工程により高い要求を課す。実際に、今日の半導体製作では、１マイクロメートル又はそれよりも小さい微小な粒子が有害な影響を有する可能性がある。更に、小さくなる特徴部サイズに起因する洗浄方法の性能に対する増大する要求は、ウェーハ上の特徴部の数の増加が清浄度関連欠陥に関してより多くの機会を呈するので、ウェーハサイズの増大によって悪化する。
【０００４】
粒子及び残留物を基板から除去するための一部の従来手法は、半導体製作産業又は清浄度に対する同様の感度を有する他の産業において公知である。これらの手法は、ブラシ擦り、ドライアルゴンアイス洗浄、二酸化炭素（ＣＯ2）エアロゾル技術のような物理的洗浄技術、又はプラズマエッチング又はウェットエッチング（超音波又はメガソニック撹拌の有無を問わず）のような化学的洗浄技術のいずれかに分類することができる。
【０００５】
物理的エアロゾル噴流洗浄は、サブミクロン汚染物質粒子のドライ除去に対して実証されている。エアロゾル粒子は、急速冷却中の液滴又は気体媒質の固化によってガス流れに形成することができる。固体エアロゾル粒子が汚染物質と衝突すると、得られる運動量移送は、粒子と基板の間の接着力に打ち勝つことができる力を汚染物質上に発生させ、それによって粒子又は残留物を基板の面から除去する。二酸化炭素（ＣＯ2）エアロゾル洗浄技術は、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ、フォトマスク、ＭＥＭＳデバイス、パッケージング製作、撮像デバイス、金属リフトオフ、イオン注入フォトレジスト剥ぎ取り、ディスクドライブ、フラットパネルディスプレイ、及び３次元積層集積回路のためのポスト−ダイシングのような様々な表面洗浄用途に使用されている。
【０００６】
他方、プラズマ洗浄は、有機汚染物質を揮発性ガス状生成物に化学的に変換することによって有機汚染物質を排除する反応種を発生させることに基づいている。プラズマ洗浄に使用する反応種は、例えば、酸素、水素、その組合せから生成されるラジカル又は励起原子、又は当業者に公知の他の同様に適する反応種を含むことができる。
【０００７】
例えば、フォトマスク産業では、一部の重要な課題は、収率損失と、コストと、マスク技術、マスク供給、及びマスク寿命のサイクル時間とである。過剰量のリソグラフィパターン化欠陥、ハード欠陥（すなわち、修復不能欠陥）、ソフト欠陥（すなわち、粒子欠陥）、薄膜装着後の粒子欠陥、限界寸法（ＣＤ）の均一性、薄膜装着誤差、及び光近接効果補正（ＯＰＣ）を含むマスク技術に関連付けられた多数の収率損失機構がある。一部の場合には、主な工程関連の収率損失機構は、マスクのタイプに応じて総計欠陥数の５６％−６７％までがハード及びソフト欠陥である場合がある。マスク保守を行うための一部の理由は、ソフト欠陥（２６％）及びハード欠陥（１０％）を含む場合がある。他の場合では、マスク保守の必要性は、除去していない粒子によって生じ、保守及びサービスの要求全体の３４％までに及んでいる。要約すると、益々厳しい仕様を満たすためにマスク表面から可能な全ての粒子を除去することができるように既存の洗浄技術を強化する必要性が存在する。
【０００８】
フォトマスクは、ウェーハ上に微細特徴部を繰返し印刷して大量生産するのに利用される。マスクの寿命は、有機及び／又は無機欠陥層（かすみとも呼ばれる）の成長、静電放電（ＥＳＤ）、除去不能粒子、伝送損失、反射損失、相転移、及び印刷したＣＤ均一性の変化などによって短くなる場合がある。これらの欠陥は、マスク製作工程又はウェーハ製作に使用することができる他の処理ツールに加えて、洗浄ツールから導入される場合がある。
【０００９】
従来の溶剤洗浄技術は、マスク寿命を制限するマスクの大幅な劣化をもたらす場合がある。実際に、フォトマスクの寿命は、厳しい仕様に従って評価されることがあり、単一のパラメータが仕様から外れただけでも、フォトマスクの使用寿命を終わらせるに十分である。異物及び汚れは、洗浄を必要とするマスク上のソフト欠陥として公知である。極紫外線（ＥＵＶ）マスク及びナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）マスクを含む次世代リソグラフィ（ＮＧＬ）マスクは、既存の洗浄技術が引き起こす寿命制限的な劣化の問題を受ける場合があり、かつ複数のタイプの汚染によって影響されることも考えられる。
【００１０】
光マスク技術では、活性領域は、薄膜をマスクに接着することによってソフト欠陥から保護することができる。一般的に、例えば、有機珪素酸、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン（ＳＥＢＳ）、及びメタクリル酸塩コポリマーを含む３つのタイプの薄膜接着剤が利用可能である。時には、薄膜は、修正を行うために、かつマスク欠陥を治す洗浄を行うためにマスクから除去しなければならない。薄膜を除去した後に接着剤又は糊残留物の「痕跡」が残り、新たな薄膜をマスクに適用することができる前に除去を要する場合がある。薄膜接着剤残留物の除去及びその後のレチクル洗浄は、費用がかさみ、かつ時間を消費する作業になる場合がある。ウェット化学物質は、費用がかさむのみならず、安全及び環境の問題がレチクルの所有コストを更に増大させる場合がある。
【００１１】
これに加えて、ウェット化学工程は、特に高度な位相シフトレチクルに関して化学的腐食に起因する限界寸法の変化を含む損傷を引き起こす可能性を有する。レチクル洗浄及び薄膜再設置の目的は、その本来の性能に関して不変なままでレチクルをウェーハ製作工程に戻すことである。理想的には、洗浄技術は、全ての薄膜接着剤残留物、ソフト欠陥、有機及び無機粒子を低い費用及び時間要件でかつマスクを損傷することなく除去することになる。
【００１２】
ＥＵＶマスク技術に関して、汚染物の主な発生源は、炭素汚染物層の酸化及び蓄積である。更に、水は、酸化剤として作用してシリコンのような表面をエッチングする場合がある。これに加えて、炭素汚染物（フィルム又は粒子の形態）は、ＥＵＶ露光ツールに残った炭素含有分子の光子及び／又は電子増強解離から生じる場合がある。次に、限界寸法及び反射率の変化は、マスクの印刷可能性に影響を及ぼす場合がある。既存の解決法は、汚染速度を低下させること及び／又はマスク表面を洗浄することを含む。安定した酸化被膜を形成してミラーの寿命を延ばす重金属キャップ層は、反射率損失が小さいにもかかわらず、ＥＵＶマスク表面の洗浄を妨げる場合がある。一部の場合には、キャップ層は、炭素汚染物の蓄積を防止することができず、それによって炭素の蓄積を主な表面汚染過程にする。実際に、相対的に良好な真空条件の下でも炭素汚染物が観察されている。更に、炭素がＥＵＶ放射の多くを吸収すれば、それを通じて光損失を悪化させる。理想的には、洗浄技術は、ソフト欠陥、有機粒子、及び無機粒子を含むＥＵＶマスクからマスクを損傷することなく汚染物質を除去することになることが望ましい。
【００１３】
半導体産業は、生産を促進するための粒子除去、残留物除去、表面洗浄、及びエッチングを含む洗浄及び表面処理技術を開発してきた。しかし、洗浄及び表面処理技術の必要性は、半導体産業を超えて広がっている。実際に、生物学、医学（移植及び機器）、航空宇宙産業、撮像、自動車、及び医薬品などのような他の分野は、表面洗浄及び処理工程から利益を得ている。一般的に、粒子汚染物質、化学残留物、薄膜接着剤残留物、フォトレジスト残留物、炭素汚染物、及び処理ツールからの汚染加算物などを含む有機及び無機欠陥を基板から除去する方法及び装置、並びに表面活性化及び／又は調整の方法及び装置は、リソグラフィ（光マスク及び極紫外線（ＥＵＶ）マスク）、半導体、化合物半導体、ＭＥＭＳ、ディスクドライブ、撮像デバイス、ＬＥＤ／フラットパネルディスプレイ、太陽光発電のような様々な産業、及び当業者に公知の他の同様の産業に利益を与えることができる。これに加えて、本発明の開示の態様は、以下に限定されるものではないが、ウェット洗浄、レーザショック洗浄、及び周波数アシスト洗浄を含む他のドライ又はウェット洗浄技術と有利に組み合わせることもできる。
【００１４】
一部の研究所は、シリコン基板から表面汚染物質を除去するために真空ベース技術を使用するプラズマ洗浄工程を研究している。無線周波数（ＲＦ）遠隔プラズマ（容量結合ＲＦプラズマとしても公知）及び電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを含む技術がアルゴン又はヘリウムのような搬送ガス及び酸素又は水素のようなガスと共に使用され、エッチング処理のための励起原子、分子、又はイオンを発生させることができる。しかし、従来のこれらの手法の一部は、高価な真空具備を必要とする場合があり、これは、ポンプダウン及び通気の結果として基板への追加の汚染の原因になることもあり、かつこれは、基板に向けられた加速イオン又は帯電種によって基板を損傷する場合がある。これに加えて、これらの従来のプラズマ手法の一部は、局所的又は部位特定の洗浄を便利に達成しない場合がある。
【００１５】
従来のエアロゾルＣＯ2洗浄は、ノズルを通して発生される高速移動スノーエアロゾルと表面汚染物質の間の運動量移送に基づいている。例えば、有機汚染物質のように残留物と表面の間の接着力が強い状況において、残留物を除去するほど十分な速度を有する大きいＣＯ2スノー又は雪状炭酸は、近くの微細な構造を損傷させることもある。更に、ＣＯ2スノーによって除去された残留物は、チャンバの清浄度が維持されるように、流体流れによってターゲット領域から運び去って濾過することが必要になる場合がある。
【００１６】
大気圧プラズマ源を使用する従来の洗浄方法は、一部の欠点を呈する場合がある。第１に、大気圧プラズマのように局所的なプラズマ源は、無機汚染物質を除去できない場合がある。第２に、大気圧プラズマエッチャーに利用可能な設計が僅かである。Ｓｃｈｕｔｚｅ他による１つのレビュー論文（「大気圧プラズマ噴流：レビュー及び他のプラズマ源との比較」、プラズマ科学に関するＩＥＥＥ議事録、第２６巻、第６号（１９９８年１２月））は、大気圧プラズマの一部の設計の詳細を説明している。しかし、それが有機残留物の除去に適切であると考え得る前に多くの修正が必要になる。例えば、この文献は、プラズマ源チャンバに使用する適切な材料を示唆していない。プラズマの過酷な環境のために、プラズマとそれを含むプラズマ源チャンバ壁との間の相互作用から汚染物が発生する場合がある。陽極酸化されたアルミニウムが提案されているが、この工程でアルミニウム上に形成された酸化物は滑らかでないことがあり、厚みが均一でないことがあり、正当な化学量論で十分な純度を示さないことがあり、かつ半導体製作環境に関する厳格な清浄度要件に合致しない場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｓｃｈｕｔｚｅ他、レビュー論文「大気圧プラズマ噴流：レビュー及び他のプラズマ源との比較」、プラズマ科学に関するＩＥＥＥ議事録、第２６巻、第６号（１９９８年１２月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ミリメートル程度の厚みを有する石英管が提案されている。石英の熱伝導度は、アルミニウム又はステンレス鋼のような金属の熱伝導度よりも一桁分を上回って小さいので、熱的定常状態に達すること及び望ましい温度を維持することは、石英を使用する欠点になる場合がある。これに加えて、石英は、プラズマ容器から出るガス状噴流の流体特性を調節するためにプラズマ容器の形状を調整することを容易に受け入れない場合がある。
【００１９】
プラズマ源から出る種は、平行化されない場合があり、従って、噴流が横方向に広がる場合がある。その結果、洗浄すべき表面に隣接する構造は、プラズマから出てそれらを腐食する種に露出される可能性がある。実際に、一部の用途では、ウェーハ又はマスク上の主な特徴部は、プラズマ照射を許容しない場合がある。
【００２０】
更に、従来のプラズマ源洗浄装置設計は、同時に残留物を物理的に除去するためのＣＯ2スノーに適合し、かつプラズマ作動を促進するのに十分な真空圧力条件を提供することができない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
１つの態様において、本発明の開示は、基板ドライ洗浄装置を説明する。基板ドライ洗浄装置は、第１の流れチャネルを導管に形成し、第１の流れチャネルと流体連通する第１の出口開口を更に形成する第１の導管と、容器内に配置された第１の電極と、第１の電極と対面し、第１の電極との間に第１の流れチャネルが配置される第２の電極と、第１の電極と容器の間の間隙を充填する低大気圧融点を有する金属とを含む。
【００２２】
別の態様において、本発明の開示は、基板ドライ洗浄システムを説明する。基板ドライ洗浄システムは、基板支持体と反応種発生器とを含む。反応種発生器は、導管の出口まで延びる第１の流れチャネルを形成し、導管の出口が基板支持体に対面する第１の導管と、第１の電極と、第１の電極と対面し、第１の電極との間に第１の流れチャネルが配置される第２の電極と、第１の電極と第１の流れチャネルの間に配置される第１の不活性壁と、第２の電極と第１の流れチャネルの間に配置される第２の不活性壁とを含む。
【００２３】
更に別の態様において、本発明の開示は、基板を洗浄する方法を説明する。基板を洗浄する本方法は、少なくとも１つの反応前駆体を含有する第１の流体を反応種発生器の流路に送出する段階と、１対の電極間に交流電位を印加することにより、反応種発生器の第１の不活性壁、反応種発生器の流路、及び反応種発生器の第２の不活性壁を通して電界を生成する段階であって、第１の不活性壁及び第２の不活性壁が、反応種発生器の流路を少なくとも部分的に形成し、第１の不活性壁が第２の不活性壁に対面する上記生成する段階と、電界に応答して少なくとも１つの反応前駆体を少なくとも１つの反応種に解離する段階と、少なくとも１つの反応種を基板へ衝突させる段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の開示の１つの態様による反応種発生器の概略図である。
【図２Ａ】本発明の開示の態様による末端キャップを有する反応種発生器の部分断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの反応種発生器の底面図である。
【図３Ａ】本発明の開示の態様による末端キャップを有する反応種発生器の部分断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの反応種発生器の底面図である。
【図４Ａ】本発明の開示の態様による末端キャップを有する反応種発生器の部分断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの反応種発生器の底面図である。
【図５Ａ】本発明の開示の態様による末端キャップを有する反応種発生器の部分断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの反応種発生器の底面図である。
【図６Ａ】本発明の開示の態様による末端キャップを有する反応種発生器の部分断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの反応種発生器の底面図である。
【図７Ａ】一定公称電力９５ワット入力での水素プラズマのガス化率対水素（Ｈ2）流量の変動のグラフを示す図である。
【図７Ｂ】一定公称電力９５ワット入力での水素プラズマのガス化率対ヘリウム（Ｈｅ）搬送ガス流量の変動のグラフを示す図である。
【図８】本発明の開示の態様による基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図９】本発明の開示の別の態様による基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１０】本発明の開示の態様による別の基板ドライ洗浄装置の概略図である。
【図１１】本発明の開示の態様による発散出口ノズルを含む基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１２】本発明の開示の態様による複数の出口オリフィスを有する出口ノズル含む基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１３】本発明の開示の態様による収束出口ノズルを含む基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１４】本発明の開示の態様による面積減少出口ノズルを含む基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１５】本発明の開示の態様による毛細出口管を含む基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１６】本発明の開示の態様による収束−発散出口ノズルを含む基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１７】本発明の開示の別の態様による基板ドライ洗浄システムの概略図である。
【図１８Ａ】水素プラズマ露出前のウェーハの走査を示し、総計クラスター欠陥を表す図である。
【図１８Ｂ】水素プラズマ露出後のウェーハの走査を示し、総計クラスター欠陥を表す図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、光マスクブランクからの薄膜接着剤残留物のＣＯ2洗浄前及び後の光表面形状測定装置測定を提示する図である。
【図２０】図２０Ａ及び図２０Ｂは、ＳＥＢＳ接着剤痕跡除去前及び後の基板の画像を提示する図である。
【図２１】原子状水素のグラファイトとの反応確率対ターゲット温度のプロットを示す図である。
【図２２】本発明の開示の態様によりプラズマ源から異なるプラズマ電力で放出される酸素／ヘリウム噴流温度対プラズマ照射時間のプロットを示す図である。
【図２３】本発明の開示の態様による反応種発生器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の開示の態様は、以前の方法に限定されることなく上述の洗浄及び表面処理課題の多くに対処する。開示するドライ洗浄手法は、単原子酸素、単原子水素、プラズマで生成される他の反応種、又はその組合せを供給する統合洗浄源を含み、これらの供給は、液体状又は気体状エアロゾルを迅速な化学的ガス化によって除去するため、及び／又は汚染物質を物理的に除去するために極低温ＣＯ2粒子を発生させるためである。そのようなツールの１つの利点は、基板の望ましい局所的領域から有機残留物及び無機残留物の両方を除去する機能にある。溶剤ベース洗浄手法と異なり、本発明の開示の態様において、基板全体を潜在的に腐食性の腐食液種に浸すことなく、基板表面の選択した局所的領域から残留物及び汚染物質を洗浄することが可能になる。本発明の開示の他の態様において、反応洗浄工程中のプラズマ安定性を改善し、かつ基材温度の制御を改善することが可能になる。
【００２６】
開示する反応種源は、大気圧環境で作動させることができる利点があり、高価な真空システムの必要性を排除し、ポンピング及び放出によって発生する汚染加算物を回避し、それによってツールの利用性を改善し、基板の他の領域を不要に反応露出に置くことなく局所的洗浄をもたらす。
【００２７】
本発明の開示の態様は、様々な工程に適用することができ、工程には、以下に限定されるものではないが、薄膜接着剤残留物、粒子汚染物質、化学残留物、炭素汚染物、フォトレジスト残留物、又はウェットエッチング後のポリマー残留物などを含む全てのタイプの汚染物のマスクからの除去、ＥＵＶマスクからの欠陥、並びに炭素汚染物の除去、ＭＥＭＳデバイスからのフォトレジスト、犠牲層、側壁ポリマー、又は欠陥などの除去、３次元積層ＩＣ統合流れからのポストダイシングデブリの除去、合成半導体における残存金属リフトオフ及びフォトレジストの除去、ハードディスクドライブ上のＭＲヘッドからの覆い欠陥及び汚染物欠陥の除去、半導体における汚染物及び化学機械平坦化後の残留物の除去、並びにＬＥＤ、フラットパネルディスプレイ、及び太陽電池などからの汚染物の除去を含む。
【００２８】
本発明の開示の態様には、有機及び／又は無機汚染物を有する基板を洗浄するためのシステム及び方法を提供する利点がある。１つの態様において、開示する装置は、汚染物の軽減に使用する反応ガス種を生成するための超清浄かつ粒子のないプラズマ源を含む。超清浄プラズマは、ガス供給流れを原子状水素、原子状酸素、これらの組合せを含む種又は当業者に公知の他の反応種を含む局所的に集中した反応流体の噴流へ化学的に変換するか又は分離し、汚染物残留分をガス化する。反応種の発生は、何らかのプラズマが表面と接触するのを防止するために洗浄すべき基板からの相関的距離で始まり、こうしてプラズマとの直接に接触及び高エネルギ電子による損傷を軽減する。
【００２９】
本発明の開示の他の態様において、超清浄プラズマ源は、他の洗浄装置、技術及び工程、特に超清浄ＣＯ2スノー運動量移送による洗浄のような物理的除去工程と組み合わせることができる利点がある。有機及び無機汚染物質を洗浄するために両方の技術を使用することができるが、ＣＯ2スノー洗浄又は雪状炭酸洗浄は単独で無機欠陥を選択的に除去し、一方、反応種は有機欠陥を選択的に除去する。組合せ装置は、基板表面を劣化又は変化させることなく、有機及び無機残留物の除去のための無害なドライ洗浄による解決法を提供する。開示する装置及び方法の利点は、有機及び無機汚染物のいずれもの局所的除去を発生させる機能、並びにターゲット基板に対する局所的処理の移動によって基板全体を処理する機能にある。溶剤ベース洗浄及び従来の低圧力プラズマ洗浄と異なり、残留物は、活性領域全体を腐食性の腐食液に浸すことなく、局所部位独特の処理によって除去することができる。
【００３０】
開示する統合ドライ洗浄装置は、単原子酸素、単原子水素、これらの組合せ、又は汚染物質の迅速な化学的ガス化のためにプラズマで形成される他の反応種のような反応種を単独で又は汚染物質の物理的除去のための極低温ＣＯ2粒子の発生と組み合わせて供給することができる。開示する技術の１つの利点は、基板の露出を限られた又はターゲットの局所的領域に制限しながら、有機汚染物及び無機残留物の両方を除去するその機能にある。溶剤ベース洗浄と異なり、残留物及び他の汚染物質は、活性領域を有する基板全体を潜在的に腐食性の腐食液に浸すことなく局所的に除去することができる。
【００３１】
図１は、本発明の開示の１つの態様による反応種発生器１００の概略図である。反応種発生器１００は、第１の導管１０２、第１の電極１０４、及び第２の電極１０６を含む。第１の導管１０２は、第１の導管１０２の入口１１０と出口１１２の間を延びる第１の流れチャネル１０８を形成する。第１の導管１０２は、例えば、円筒壁を含む軸対称形状、例えば、互いに対向する平坦壁を含む直線形状、これらの組合せ、又は当業者に公知の他の導管形状を有することができる。第１の導管１０２の円筒壁は、円形、多角形、矩形、楕円形、これらの組合せ、又は当業者に公知の他の導管断面形状を有する第１の導管１０２の縦軸線１１４に垂直な断面を有することができる。
【００３２】
第１の電極１０４及び第２の電極１０６は、第１の電極１０４と第２の電極１０６の間に十分な無線周波数（ＲＦ）電位が印加された時に、２つの電極１０４、１０６間で第１の流れチャネル１０８内の流体からプラズマを発生するように構成される。他に定義されていなければ、「流体」という用語は、気体又は液体のいずれも含むことができる。本発明の開示の１つの態様により、第１の電極１０４及び第２の電極１０６は、第１の電極１０４の周りに第２の電極１０６が配置されて軸対称な配置を有する。本発明の開示の他の態様において、第１の電極１０４及び第２の電極１０６は、第１の電極１０４の周りに第２の電極１０６が配置されて非軸対称な配置を有する。本発明の開示の更に別の態様において、第１の電極１０４及び第２の電極１０６は、各々平坦な形状を有して直線的な配置で互いに対面する。
【００３３】
第２の電極１０６は、第１の導管１０２の外面１１６、又は第１の導管１０２の内面１１８上に配置された導電性の箔又はコーティングとすることができる。第１の電極１０４は、円形断面、多角形断面、楕円形断面、又は当業者に公知の他の断面形状を有する導電性のロッド又は円筒とすることができる。
【００３４】
反応種発生器１００は、第１の導管１０２内に配置された内部部材１２０も含み、この内部部材１２０は、第１の流れチャネル１０８を更に形成する。内部部材１２０は、円形断面、多角形断面、楕円形断面、これらの組合せ、又は当業者に公知の他の断面形状を有する円筒外面１２２を含むことができる。更に、内部部材１２０は、中実断面形状又は中空断面形状を有することができる。本発明の開示の１つの態様において、内部部材１２０は、一般化円筒壁１２６の内面１３０によって形成される中空断面形状を有する。本発明の開示の別の態様において、内部部材１２０の一般化円筒壁１２６は、円形円筒壁である。
【００３５】
第１の電極１０４は、内部部材１２０内に配置することができ、内部部材１２０に接触するか又は接触しない場合がある。これに代えて、第１の電極１０４は、内部部材１２０の内面１３０又は外面１３２上に配置された導電性の箔又はコーティングとすることができる。第２の電極として作用する内部部材１２０上のコーティングは、ニッケル、銀、又は当業者に公知の同様の導電特性を有する他の材料を含むことができる。
【００３６】
内部部材１２０の縦軸線１２４は、第１の導管１０２の縦軸線１１４と同軸であってもなくてもよい。更に、第１の電極１０４の縦軸線１２８は、第１の導管１０２の縦軸線１１４と同軸であってもなくてもよい。
【００３７】
反応種発生器１００内でプラズマを発生させるためのいくつかの方法がある。本発明の開示の１つの態様により、第１の電極１０４は、接地１３６と電気連通する導電性のアノードとし、第２の電極１０６は、ＲＦ電源１３８に結合されたカソードとすることができる。反応ガス及び任意的に搬送ガスが第１の電極１０４と第２の電極１０６の間に流れ、ＲＦ電位がＲＦ電源１３８から第２の電極１０６に印加された時に、第１の電極１０４と第２の電極１０６の間でプラズマゾーン１３４内にプラズマ種が発生することができる。
【００３８】
本発明の開示の態様により、電源１３８は、約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲の無線周波数（ＲＦ）を供給する容量結合電源、又は約２ＧＨｚから約４ＧＭＨｚの範囲のマイクロ波周波数を供給する容量結合電源である。別の構成を含む本発明の開示の別の態様により、電源は、周波数が約１３．６ＭＨｚの交流電位を供給する。更に別の構成を含む本発明の開示の更に別の態様により、電源は、周波数が約２．４ＧＨｚの交流電位を供給する。電源１３８からの電源入力は、基板での望ましいイオン化の程度及びイオン温度に応じて約２０ワットから約２００ワットの範囲とすることができる。
【００３９】
反応種発生器１００は、プラズマ種と化学的に反応せず、温度耐性が高く、かつ純度が高い材料を導入することができる利点がある。一般的に、反応種発生器１００のうち、第１の導管１０２の内面１１８及び内部部材１２０の外面１３２のようなプラズマと接触する部分の材料は、本発明の開示の態様による超清浄プラズマ源を達成するように選択される。例えば、酸素プラズマ源の場合に、プラズマと相互作用する装置材料は、酸素プラズマ種に対して非反応性又は不活性であることが必要であり、石英又はサファイアのような材料又は当業者に公知である同様の酸素反応特性を有する他の材料を含むことができる。
【００４０】
本発明の開示の態様により、第１の流れチャネル１０８の一部は、プラズマゾーン１３４を形成することができ、ここで第１の導管１０２は外側石英管を含み、内部部材１２０は内側石英管を含む。本発明の開示の別の態様により、第２の電極の下流縁は、第１の導管１０２の出口１１２から軸線方向距離１３５だけ分離され、それによって帯電した反応種が反応種発生器１００を出る前にこの反応種を中性化することを容易にする。
【００４１】
第１の電極１０４と内部部材１２０の内面１３０との間の半径方向空隙１４０を最小化すれば、間隙１４０領域内の電界の機能停止を防止する助けになる場合がある。実際に、第１の電極１０４と内部部材１２０の内面１３０との間の空隙１４０は、この間隙を横切るアーク放電を生じさせて作動時のプラズマの不安定性、並びにプラズマの初期点火の難しさを生じさせることがある。更に、望ましいプラズマゾーン１３４の外側で第１の電極１０４又は第２の電極１０６のいずれかに隣接してプラズマが発生すれば、電極の表面を腐食し、それによって電極は、基板を汚染する可能性がある粒子及び材料を生成する。
【００４２】
しかし、第１の電極１０４の材料の熱膨張係数は内部部材１２０の材料よりも過度に大きいことがあり、それらの間の半径方向空隙１４０が狭すぎて加熱時に第１の電極１０４が内部部材１２０に大きい半径方向力を作用させる時に、内部部材１２０に機械的損傷の危険を呈する。実際に、高いプラズマ作動温度は８００°Ｆ（７００Ｋ）に近づくことがあり、間隙１４０があまりに小さいと、第１の電極１０４と内部部材１２０の間に、損傷を与える熱膨張差が生じる可能性がある。
【００４３】
プラズマ発生性能と熱膨張差の間のこれらの競合する作用に対処するために、第１の電極１０４は、非導電性かつ高純度でプラズマと相性が良い不活性のコーティングで被覆することができる。これに代えて、第１の電極１０４を石英スリーブのような電気的絶縁性の内部部材１２０内に配置し、それらの間の間隙を例えば低融点金属１４２又は金属共晶体で充填することができる。別の選択肢として、上述したように、内部部材１２０にニッケル又は銀のような導電性フィルムを被覆して第１の電極１０４を形成することができ、それによって間隙１４０を排除し、第１の電極１０４が熱膨張係数差に起因する損傷を与える半径方向力を内部部材１２０に加える危険を低減する。
【００４４】
大きい間隙内に配置された低融点金属１４２は、第１の電極１０４と内部部材１２０の間のアーク放電を防止しながら、同時に内部部材１２０に損傷を与える応力を防止することができる。本発明の開示の１つの態様において、内部部材１４２は、周囲の温度及び圧力で固相を取ることができる。しかし、プラズマ作動時に金属充填物１４２の温度が上昇すると、固体は、溶けて液体になり、第１の電極１０４と内部部材１２０の間に液体的なコンプライアンスを与えてそれらの間の応力を軽減する。
【００４５】
第１の電極１０４と内部部材１２０の間の充填物として使用することができる低融点金属合金の一部の例には、インジウム、鉛、ビスマス、又はその組合せが含まれる。本発明の開示の１つ態様において、低融点金属１４２は、鉛−ビスマス共晶体（ＬＢＥ）であり、約４４．５重量パーセントの鉛と約５４．５重量パーセントのビスマスとを含み、融点は約２５５°Ｆ（３９７Ｋ）である。８００°Ｆ（７００Ｋ）におけるＬＢＥの飽和蒸気圧は、約７Ｐａから約１０Ｐａ未満である。蒸気圧が非常に低い低融点金属を使用すれば、洗浄されている表面の金属汚染を回避しながら、熱機械的応力補償を可能にすることができる。
【００４６】
図２３に示すように、ボウル又は容器１４１は、第１の導管１０２を取り囲みかつ内部に低融点金属１４２を収容することができる。本発明の開示の１つの態様により、第２の電極１０６は、ボウル又は容器１４１内に配置され、低融点金属１４２は、第２の電極１０６とボウル又は容器１４１の間の間隙を充填することができる。本発明の開示の別の態様により、ボウル又は容器１４１内に配置された低融点金属１４２は、ＲＦ電源１３８と電気連通してそれ自体が第２の電極１０６として機能することができる。
【００４７】
図１に示すような第２の電極１０６又はカソードに使用する適切な材料を選択することも重要な考察事項である。第２の電極１０６の材料は、例えば、銅、アルミニウム、及びタングステンのように導電率が高くかつ電気抵抗率が低いことが好ましい。しかし、第１の導管１０２及び従って第２の電極１０６の温度が高い可能性があれば、本発明の開示の一部の態様によるこれに代わる材料が好ましくなる。第２の電極１０６の温度は、その酸化を考慮する必要がある９３２°Ｆ（５００℃）まで達することがあり、なぜならば、酸化すれば第２の電極１０６の耐用時間が短縮すること及び／又は洗浄された基板を汚染する望ましくない汚染物質が生成される場合があるからである。従って、例えば、白金箔又は白金−ロジウム箔のようなプラズマ温度で導電率が高く耐酸化性があるために温度耐性が大きい代わりの電極材料が好ましい。
【００４８】
反応種発生器１００からの流体流れを使用して有機汚染物質をガス化する割合は、流体の組成、例えば、以下に限定されるものではないが、温度又は粘性である流体の示強性、反応種発生器を出る流体流れの速度プロファイル、これらの組合せ、又は当業者に公知の他の流体又は流体特性に基づく場合がある。第１の導管１０２の入口１１０に入る気体又は液体の流体流れは、内部部材１２０と第１の導管１０２の間の環状流れ領域に対応する環状リングに集中した半径方向速度プロファイルで反応種発生器１００から出ることができ、それは一部の洗浄用途では有利になる場合がある。
【００４９】
これに代えて、反応種発生器１００から出る流体流れの速度プロファイルを変更するために、反応種発生器１００の第１の導管１０２に出口ノズルを追加することができる。図２から図６は、反応種発生器１００に適用することができる出口ノズルを有する末端キャップの非限定的な複数の例を示し、末端キャップによって反応種発生器１００から出る流体流れの速度プロファイルを変更して、反応種を含む流体噴流と汚染物質の間の反応速度を加速して汚染物質のガス化を速める。
【００５０】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、図２Ａは、本発明の開示の態様による末端キャップ１４４を有する反応種発生器の部分断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの反応種発生器の底面図であることは認められるであろう。末端キャップ１４４の内面１４６は、末端キャップ１４４を通る流れ通路１４８を形成する。流れ通路１４８は、反応種発生器１００の出口１１２と流体連通している。
【００５１】
末端キャップ１４４は、長さ１５２及び内部寸法１５４を有する延長管１５０を含む。末端キャップ１４４は、反応種発生器１００を出る流体を受け入れて、入口速度プロファイルをより平行化された流体噴流に変更することができる。末端キャップ１４４が形成された平行化された流体噴流は、基板のうちの第１の導管１０２の内側寸法１５６よりも狭い局所領域にわたって洗浄作動をもたらす利点がある。
【００５２】
本発明の開示の態様により、長さ１５２は内部寸法１５４よりも大きい。本発明の開示の別の態様により、内部寸法１５４は内径である。本発明の開示の更に別の態様により、内部寸法１５４は第１の導管１０２の内側寸法１５６よりも小さい。更に、内部寸法１５４は、反応種発生器１００の内部部材１２０の外部寸法１５８よりも大きくても小さくてもよい。
【００５３】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、図３Ａは、本発明の開示の態様による末端キャップ１６０を有する反応種発生器の部分断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの反応種発生器の底面図であることは認められるであろう。末端キャップ１６０の内面１６２は、末端キャップ１６０を通る流れ通路１６４を形成する。流れ通路１６４は、反応種発生器１００の出口１１２と流体連通している。
【００５４】
末端キャップ１６０は、この末端キャップ１６０を通って延びる複数の出口オリフィス１６６を更に形成し、出口オリフィス１６６は「シャワーヘッド」設計と呼ぶことができる。末端キャップ１４４は、反応種発生器１００をから出る流体を受け入れ、入口半径方向速度プロファイルを複数の出口オリフィス１６６から流れ出る複数のより小さい流体噴流に変更することができる。末端キャップ１６０が形成された複数の小さい流体噴流は、反応種発生器１００を出る流れの均一性を改善することができる利点がある。複数の出口オリフィス１６６は、半径方向アレイ、周方向アレイ、直線アレイ、これらの組合せ、又は当業者に公知のいずれかの他の配置で配分することができる。
【００５５】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、図４Ａは、本発明の開示の態様による末端キャップ１７０を有する反応種発生器の部分断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの反応種発生器の底面図であることは認められるであろう。末端キャップ１７０の内面１７２は、末端キャップ１７０を通る流れ通路１７４を形成する。流れ通路１７４は、反応種発生器１００の出口１１２と流体連通している。
【００５６】
内面１７２は、末端キャップ１７０を通る出口オリフィス１７６を更に形成する。末端キャップ１７０は、反応種発生器１００から出る流体を受け入れて、入口速度プロファイルをより平行化された流体噴流に変更することができる。末端キャップ１７０が形成された流体噴流は、基板のうち第１の導管１０２の内側寸法１５６よりも小さい局所化領域にわたって洗浄作動をもたらす利点がある。
【００５７】
本発明の開示の態様により、出口オリフィス１７６の軸線方向長さ１７８はその横断寸法１８０よりも小さい。本発明の開示の別の態様により、横断寸法１８０は内径である。本発明の開示の更に別の態様により、横断寸法１８０は、第１の導管１０２の内側寸法１５６よりも小さい。更に、横断寸法１８０は反応種発生器１００の内部部材１２０の外側寸法１５８よりも小さくても大きくてもよい。
【００５８】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、図５Ａは、本発明の開示の態様による末端キャップ１９０を有する反応種発生器の部分断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの反応種発生器の底面図であることは認められるであろう。末端キャップ１９０の内面１９２は、末端キャップ１９０を通る流れ通路１９４を形成する。流れ通路１９４は、反応種発生器１００の出口１１２と流体連通している。
【００５９】
内面１９２は、末端キャップ１９０を通る出口オリフィス１９６を更に形成する。出口オリフィス１９６の流れ領域は、末端キャップ１９０から出る流れの方向１９８に沿って発散又は増大する。末端キャップ１９０は、反応種発生器１００から出る流体を受け入れ、入口速度プロファイルを発散又は拡散する流体噴流に変更することができる。末端キャップ１９０が形成された流体噴流は、基板のうちの第１の導管１０２の内側寸法１５６よりも狭い局所領域にわたって洗浄作動をもたらす利点がある。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、図６Ａは、本発明の開示の態様による末端キャップ２００を有する反応種発生器１００の部分断面図であり、図６Ｂは、図６Ａの反応種発生器１００の底面図であることは認められるであろう。末端キャップ２００の内面２０２は、末端キャップ２００を通る流れ通路２０４を形成する。流れ通路２０４は、反応種発生器１００の出口１１２と流体連通している。
【００６１】
内面２０２は、末端キャップ２００を通る出口オリフィス２０６を更に形成する。出口オリフィス２０６の流れ領域は、末端キャップ２００を出る流れの方向２０８に沿って収束又は減少する。末端キャップ２００は、反応種発生器１００から出る流体を受け入れ、入口速度プロファイルを収束又は加速する流体噴流に変更することができる。末端キャップ２００が形成された流体噴流は、基板のうちの第１の導管１０２の内側寸法１５６よりも狭い局所領域にわたって洗浄作動をもたらす利点がある。
【００６２】
いずれの末端キャップ１４４、１６０、１７０、１９０、２００も、例えば、石英又はサファイアのような不活性の又は単原子酸素又は単原子水素のいずれとも目につくほど反応しない材料から製造することができることは認められるであろう。更に、末端キャップは、第１の導管１０２と個別とすることができ、又はこれと一体とすることができる。更に、図２から図６に示して上述した複数の出口ノズル形状のうちの１つよりも多くは、単一の末端キャップで有利に組み合わせることができることは認められるであろう。
【００６３】
反応種発生器１００は、第１の流れ通路１０８にガスを供給するために調節器を通して高圧ガス源に及び選択的に圧縮したヘリウム源又はアルゴン源に接続することができる。送出するガスは、１つ又はそれよりも多くの反応ガス及び１つ又はそれよりも多くの搬送ガスが含むことができる。更に、ガスの送出は、離れた複数のガス源を組み合わせるためのマニホルドを含むことができ、又は予め混合したガスを利用することができる。
【００６４】
反応種発生器１００は、流体噴流の反応ガス種の濃度を制御するために搬送ガスを反応ガスと組み合わせて使用することができる。プラズマの点火容易性及び安定性は、例えば、反応種及び搬送ガスの分圧、並びに電極の形状及びアノードとカソードの間の距離に基づく場合がある。これに加えて、流量は、プラズマ内のイオン温度を制御することができ、イオン温度は、最終的に、帯電した反応種の中性化率及びプラズマの下流における反応種のより少ない反応種への再結合に影響を及ぼす。
【００６５】
反応種発生器１００は、ガス流れコントローラ及び複数のガスをプラズマゾーンへの導入前に混合するための手段を含むことができる。これらを含めば、反応種の濃度及びガス混合物の流れ速度の正確な制御が容易になる。反応ガスの濃度を制御することにより、分子種の大半は解離するか又は励起状態に進み、より反応し易くなる。例えば、二原子酸素は単原子酸素へ解離することができる。同様に、二原子水素は単原子水素へ解離することができる。更に、流量を制御すれば、搬送ガス（例えば、ヘリウム又はアルゴンなど）の経済的な使用、並びに得られる反応種の温度の制御を容易にすることができる。反応種の温度制御は、ターゲット基板材料に基づいて判断することができる。プラズマゾーンと基板の間のフライト時間を長くすることによってプラズマゾーン１３４へ遅い流量で送出すれば、基板の物理的損傷を防止する助けになり、基板に対する帯電した種の速度が低下することに加えて、帯電した反応種の中性化が促進される。プラズマゾーンへの遅い流体流れ速度を利用することにより、共に望ましくない表面エッチング及び帯電が軽減する。
【００６６】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、図７Ａは、一定公称電力９５ワット入力でのプラズマ内に発生された単原子水素によるシリコン上のシアノアクリレート接着剤フィルム（厚み３ミクロンから４ミクロン）のガス化率対入力二原子水素流量の変動のグラフを示し、図７Ｂは、一定公称電力９５ワット入力でのプラズマ内に発生された単原子水素によるシリコン上のシアノアクリレート接着剤フィルム（厚み３ミクロンから４ミクロン）のガス化率対ヘリウム搬送ガス流量の変動のグラフを示すことは認められるであろう。
【００６７】
ＲＦプラズマ電力は、上述の範囲内で約９５Ｗの入力電力に設定した。この電力レベルでインピーダンス整合を最適化すれば、約８９Ｗの電力がプラズマ発生に直接結び付く。毎分約７．５標準リッター（ｓｌｍ）のヘリウムの一定流量に対して、フィルムのガス化率は、入力水素流量時に１ｓｌｍまでほとんど直線的に上昇する（図７Ａ参照）。水素の流量を一定に（例えば、１．０ｓｌｍに等しく）保って１つ又は複数の搬送ガス、この実施例ではヘリウムを変更することにより、約１００ｎｍ／ｓの最大フィルムガス化率を達成することができる（図７Ｂ参照）。
【００６８】
図８から図１０を参照すると、本発明の開示の他の態様は、基板から有機汚染物質及び無機汚染物質の両方を除去するのを容易にするために雪状炭酸発生器と組み合された反応種発生器を含む。
【００６９】
図８は、本発明の開示の態様による基板ドライ洗浄システム２２０の概略図である。基板ドライ洗浄システム２２０は、反応種発生器１００及び雪状炭酸発生器２２２を含む。雪状炭酸発生器２２２は、これを通る第２の流れチャネル２２８を形成する内面２２６を有する第２に導管２２４を含む。第２の流れチャネル２２８は、雪状炭酸発生器２２２の入口２３０からその出口開口又は出口２３２に延びる。雪状炭酸発生器の出口２３２及び反応種発生器１００の出口１１２の各々は、基板２３６を支持する基板支持体２３４に対面している。
【００７０】
雪状炭酸発生器２２２の内面２２６は、第２の流れチャネル２２８の第１の流れ領域２４０からその第２の流れ領域２４２への狭窄部２３８を形成し、結果として第２の流れ領域は第１の流れ領域２４０よりも小さくなっている。第２の流れチャネル２２８は、加圧二酸化炭素源２４４から液体状又は気体状の二酸化炭素のいずれかを受け入れることができる。加圧二酸化炭素源２４４からの二酸化炭素の流れが狭窄部２３８の下流で広がる時に、二酸化炭素流れの少なくとも一部が固化して固体二酸化炭素粒子２４６になることができる。
【００７１】
反応種発生器１００の入口１１０は、加圧流体供給部２４８からの供給流体を受け入れることができる。加圧流体供給部２４８は、例えば、二原子水素、二原子酸素、これらの組合せ、又はプラズマ内に反応種を生産するために当業者に公知の他の化学種のような化学種を供給する反応物供給部２５０を含むことができる。更に、加圧流体供給部２４８は、例えば、アルゴン、ヘリウム、これらの組合せ、又は当業者に公知の他の不活性流体のような不活性流体を供給する不活性キャリア供給部２５２も含むことができる。加圧流体供給部２４８は、圧力容器、管類、ポンプ、弁、ツール類、これらの組合せ、又は当業者に公知の他の流体供給構成要素を含むことができる。
【００７２】
反応種発生器１００の縦軸線２５４は、基板支持体２３４の表面２３５に対して第１の角度２５６だけ傾斜することができる。雪状炭酸発生器２２２の縦軸線２５８は、基板支持体の面２３５に対して第２の角度２６０だけ傾斜することができる。本発明の開示の１つの態様により、第１の角度２５６は、基板支持体２３４の表面２３５と垂直な平面２６２に関して第２の角度２６０の反対側にある。
【００７３】
基板ドライ洗浄システムは、加圧二酸化炭素源２４４、加圧流体供給部２４８、電源１３８、又はその組合せに作動的に結合することができるコントローラ２７０を更に含むことができる。コントローラ２７０は、加圧二酸化炭素源２４４からの二酸化炭素が雪状炭酸発生器の第２の流れチャネル２２８に入るのを選択的に許すように、加圧流体供給部２４８からのガスが第１の流れチャネル１０８に入るのを選択的に許すように、又はその組合せで構成することができる。更に、コントローラ２７０は、第１の電極１０４と第２の電極１０６の間の電界に電源１３８から選択的にエネルギを与えるように構成することができる。
【００７４】
本発明の開示の１つの態様において、コントローラ２７０は、加圧二酸化炭素源２４４からの二酸化炭素の流れをパルス駆動するように、加圧流体供給部２４８からの流体の流れをパルス駆動するように、又はその組合せで更に構成される。本発明の開示の別の態様において、コントローラは、加圧二酸化炭素源２４４からのパルス駆動を加圧流体供給部２４８からのパルス駆動と調子を合わせて重ねる。本発明の開示の更に別の態様において、コントローラは、加圧二酸化炭素源２４４からのパルス駆動を加圧流体供給部２４８からのパルス駆動から時間的に分離する。
【００７５】
従って、反応種及び二酸化炭素スノー粒子又は雪状炭酸粒子は、両方とも、基板２３６の局所化洗浄をもたらすことができる。二酸化炭素スノー及び噴流を含む反応種は、両方とも、有機汚染物質及び無機汚染物質の両方の除去を容易にするために基板上の同じサイトに同時に向けられ、又はアセンブリが基板上を走査する時に順次作動するように配置することができる。前者の配置では、洗浄された基板の局所サイトの温度を二酸化炭素スノーの昇華によって制御することができ、それによって高温の反応種噴流からの蒸発又は酸化が回避され、一方、後者は、汚染物質、特に有機汚染物質を早くガス化させ又は揮発させるのに使用することができる。
【００７６】
反応種発生器のプラズマゾーン１３４を出る解離種は帯電した種を含むこと、及び帯電した種は、プラズマゾーン１３４から基板２３６への移動時に他の原子又は分子との衝突の運動速度に従って中性化されることは認められるであろう。更に、解離反応種は他の種と再結合することができ、プラズマゾーン１３４から基板２３６への移動時に他の原子又は分子との衝突の運動速度に従ってより少ない反応種を形成することは認められるであろう。
【００７７】
本発明の開示の態様により、基板２３６に入射する帯電した反応種の量及び基板２３６に入射する再結合した反応種の量は、プラズマゾーン１３４から基板２３６への移動を調節することによって最小にされ、又は同時に最適化され、それによって汚染物質２７２の望ましいガス化率が達成される。プラズマゾーン１３４から基板２３６へのフライト時間は、コントローラ２７０を用いて、プラズマゾーン１３４の出口から基板２３６への距離を調節することにより、第１の流れチャネル１０８を通る総計容積流量を調節することにより、又はその組合せで制御することができることは認められるであろう。
【００７８】
図９は、本発明の開示の別の態様による基板ドライ洗浄システム２２０の概略図である。図９では、雪状炭酸発生器２２２の縦軸線２５８と基板２３６の表面又は基板支持体２３６又は表面２３５のいずれかとの間の角度は、約９０度である。雪状炭酸発生器２２２と基板２３６の間のそのような直接的角度には、基板２３６によって形成されたトレンチ又はピット２７６特徴部からの汚染物質２７２の除去を容易にする利点がある。
【００７９】
更に、反応種発生器１００は、反応流体噴流又は不活性流体噴流のいずれかを基板の面と平行な成分を有する角度で供給することができ、この噴流によって汚染物質２７２は、二酸化炭素スノー粒子流れによって解離された後に、トレンチ２７６から運び去られる。更に、雪状炭酸発生器２２２の出口２３２から広がる流れ噴流２７８は、反応種発生器１００の出口１１２から発する流れ噴流２８０によって取り込む又は混入することができる。
【００８０】
従って、反応種発生器１００及び雪状炭酸発生器２２２の場所は、オフセットすることができ、かつ不活性キャリア供給部から利用可能な不活性ガスを加えて基板２３６の表面、基板２３６上の汚染物質２７２、又はその組合せに牽引力を与えることができる。そのような配置に特に利点があるのは、トレンチ及びピットから汚染物を除去して陰影効果を回避するために二酸化炭素スノーを基板表面と実質的に垂直に向けることができる時である。トレンチ／ピット２７６から解離された汚染物質粒子２７２は、次に反応種発生器のガス流れ２８０が汚染物質粒子２７２に側方から加える牽引力によって基板２３６から運び去ることができる。
【００８１】
図１０は、本発明の開示の別の態様による基板ドライ洗浄装置３００の概略図であり、雪状炭酸発生器２２２が組み込まれて反応種発生器１００とアセンブリをなしている。
【００８２】
第１の導管１０２は、その中に第１の流れチャネル１０８を形成する。第１の流れチャネル１０８は、反応物供給部２５０、不活性キャリア供給部２５２、又はこれらの組合せと流体連通することができ、第１の流れチャネルは、出口１１２と流体連通する。第２の導管２２４は、その中に第２の流れチャネル２２８を形成する。第２の流れチャネル２２８は、加圧二酸化炭素源２４４又は出口オリフィス２３２と流体連通することができる。本発明の開示の１つの態様により、出口オリフィス２３２の流れ領域は、二酸化炭素流れの圧力低下又は膨張をもたらす収縮流れ領域を形成する。
【００８３】
第２の導管２２４は、第１の電極１０４として作用する導電材料を含むことができる。本発明の開示の１つの態様において、第２の導管２２４は導電材料から作られる。本発明の開示の別の態様において、第２の導管２２４は導電材料のコーティングを含む。第１の電極１０４は内部部材１２０によって取り囲むことができる。更に、上述の低融点金属１４２を電極１０４と内部部材１２０の間の間隙に充填することができる。第１の電極１０４と内部部材１２０の間の間隙は、低融点金属１４２を収容するための容器を形成することができる。内部部材１２０は、例えば、石英又はサファイアのような耐酸化性が高くかつ温度耐性が大きい材料で作るのが有利である。内部部材１２０、第１の電極１０４、又はその組合せは、第２の流れチャネル２２８から第１の流れチャネル１０８を分離する壁３０２を形成することができる。
【００８４】
本発明の開示の１つの態様において、第２の流れチャネル２２８は、第１の流れチャネル１０８内に配置される。本発明の開示の別の態様において、第１の流れチャネル１０８は環状断面を有する。本発明の開示の更に別の態様において、第１の流れチャネル１０８は、平面的な又は直線状の断面を有し、図１０を示す紙面に入り、又はこれから出るように突出する。本発明の開示の更に別の態様において、基板ドライ洗浄装置３００は、軸対称配置を有することができ、第１の導管の縦軸線３０４が第２の導管の縦軸線３０６と実質的に共軸である。
【００８５】
図１０に示す二酸化炭素と反応種との組合せ供給源の小型寸法の設計によれば、第１の電極１０４は、出口オリフィス２３２を横切る流体の膨張又は圧力低下の結果として二酸化炭素の固体粒子を発生する毛細管とすることができる。これらの高速の粒子は、基板から有機及び無機汚染物質を物理的に除去するほど十分に高い運動量を有することができる。二酸化炭素噴流は、亜音速又は超音速オリフィスを通る膨張の結果としてより細く平行化されるので、反応種発生器１００の出口１１２から出る反応種は、例えば、ベルヌーイ効果によって二酸化炭素噴流に取り込むことができ、それによって反応種を含む噴流も平行化される。更に、反応種は、ターゲット基板に向う通路内の二酸化炭素スノーの部分的な昇華によって冷却することができる。冷却された反応種ガスは、ターゲット基板の望ましくない加熱を防止する助けになる。それは、一部の基板に対しては熱的損傷及び他の物理的損傷を制限するのに単に望ましい場合があり、他の基板に対しては必要な要件である場合がある。
【００８６】
図１１から図１６を参照すると、図１１は、本発明の開示の態様による発散出口ノズル３１０を含む基板ドライ洗浄装置３００の概略図であり、図１２は、本発明の開示の態様による複数の出口オリフィス３１２を有する出口ノズル含む基板ドライ洗浄装置３００の概略図であり、図１３は、本発明の開示の態様による収束出口ノズル３１４を含む基板ドライ洗浄装置３００の概略図であり、図１４は、本発明の開示の態様による面積減少出口ノズル３１６を含む基板ドライ洗浄装置３００の概略図であり、図１５は、本発明の開示の態様による毛細出口管３１８を含む基板ドライ洗浄装置３００の概略図であり、図１６は、本発明の開示の態様による収束−発散出口ノズル３２０を含む基板ドライ洗浄装置３００の概略図であることは認められるであろう。
【００８７】
図１１から図１６は、例えば、図１０に示す小型装置の一部として、二酸化炭素スノー又はクラスターを含有する流体噴流を調整させるのに使用することができる異なる末端キャップ又は出口ノズルの設計を示している。しかし、図１１から図１６に例示した出口ノズルは、あらゆる雪状炭酸発生器の出口に適用することができることは認められるであろう。
【００８８】
膨張オリフィスの設計は、二酸化炭素の超音速噴流を有利にもたらすことができ、一方、直線孔設計の場合には、亜音速噴流を得ることができ、かつ製造をより単純にすることができる。高流量が望ましい場合は多重孔ノズルを使用することができ、毛細管端部の場合には、装置の縦軸線と基板２３６の表面の間の角度の広い範囲で基板２３６を供給源の近くに有する手段を提供することができる。一部の用途では、集中噴流を含む反応種が望ましいことがあり、他の用途は、拡散又は発散噴流から利益を得ることができる。他の場合に、超音速噴流を生成するために収束ノズル及び発散ノズルを使用することができる。
【００８９】
運動量が大きい粒子が望ましい場合に、雪状炭酸発生器２２２は、スノーよりも直径が小さくかつ速度が速い二酸化炭素クラスターを含む噴流を有利に発生するために使用することもできる。ＣＯ2クラスターによる洗浄の用途には、（上述したように）より損傷し易い高い充填密度特徴部及び／又は大きいアスペクト比特徴部からの欠陥の除去が含まれる。
【００９０】
図１７は、本発明の開示の別の態様による基板ドライ洗浄装置３００の概略図である。図１７に示すように、第１の流れチャネル１０８は、その上流又は内部で窒素、ヘリウム、これらの組合せのような不活性ガス又は他のガスを加熱することによってエネルギを与えられない場合でも、加熱ジャケットとして機能することができる。不活性ガスの加熱は、加圧流体供給部２４８の下流に配置した加熱器３４０で行うことができる。更に、コントローラ２７０は、加圧流体供給部２４８からのガスの温度、流量、又は両方を制御するために加熱電源３４２を通して加熱器３４０に作動的に結合することができ、それによって発生したＣＯ2クラスターのサイズを制御する。
【００９１】
この実施例では、ＣＯ2スノー洗浄又はプラズマは、同時に又は組み合わせて使用することができる。従って、装置は、その各部分をオン／オフにするための手段を含む。設定パラメータ（ガス流れ、電力、圧力等）は、各部分が有する効果に応じて異なる場合があり、他方で工程、基板、及び／又は用途に基づくことができる。
【００９２】
本発明の使用例として、フォトマスク表面からの薄膜接着剤残留物のガス化による洗浄が考えらえる。同じ考察の多くは、ＥＵＶマスク及びＮＩＬマスクを含むＮＧＬマスクに、及びウェーハリソグラフィ及び非リソグラフィの用途に使用する他のタイプの汚染物、基板、及び材料に適用可能である。
【００９３】
フォトマスク上の金属の薄いフィルムの場合に、酸素プラズマは、酸素プラズマが金属の薄いフィルムと反応する可能性があるので望ましくない場合がある。この場合に、ターゲット基板材料の非両立性が反応ガスの選択上の決定ファクタになる。しかし、反応種としての単原子水素は、基板と両立し、かつ接着剤残留物のガス化に有効とすることができる。石英製の内側管材料及び外側管材料は、水素プラズマと両立するので、上述の内側管及び外側管として使用することができる。
【００９４】
プラズマ源を洗浄に使用する前にその清浄度を評価することが有用な場合がある。そのような評価は、プラズマ源が超清浄でありかつ基板に粒子又は欠陥を追加しないことを検証するのに使用することができる。フォトマスク洗浄の場合に、反応洗浄段階がフォトマスクの最終洗浄段階の１つである場合に、反応種の超清浄源が特に重要である。この場合に、プラズマ源の清浄度の検証が要求されると考えられる。加算物の検査は、反応種反応器１００を長期間使用する前又は後に（反応種に対して不活性の）清浄な基板を検査し、次に追加されたあらゆる欠陥を数えることによって行える。例えば、清浄なシリコンウェーハに大気圧水素プラズマを使用する最悪の状況を約１８．５分適用する。図１８の結果には、総計クラスター欠陥数は１２６個で一定のままであるが（図１８Ａ）、２４個の欠陥が追加され、２４個の欠陥が除去されたことが示されている。これは、プラズマによって発生された超清浄大気圧水素反応種が達成され、かつ検証されたことを示している。
【００９５】
薄膜接着剤（又は薄膜糊とも呼ぶ）の残留物除去のための二酸化炭素スノー洗浄には、ウェット洗浄技術と異なり、昇華後にいずれの残留物も残さない二酸化炭素の不活性度を含む多くの利点がある。他方、物理的洗浄工程は、近くにある構造への損傷を避けるために調節が必要になる場合がある。主な特徴部サイズが１桁ナノメートルサイズに縮む時に、フォトマスク構造の充填密度及びアスペクト比は上昇し、これらの活性構造の損傷を避ける理由がより強くなる。更に、解離した汚染物質は、二酸化炭素スプレーを用いて基板全体をｘ−ｙラスター走査することによって基板から除去しなければならない。二酸化炭素極低温洗浄は、高度な光マスク上の最小５０ｎｍプリント適正仕様までの生産環境で加算物がないことが検証される。
【００９６】
図１９は、ウェーハリソグラフィ時にＵＶ光に当てていないマスクブランク上で５ｍｍ／ｓの走査速度で１６倍までの走査を使用するＣＯ2スノーによる薄膜接着剤痕跡除去を示す光表面形状測定装置測定を表している。相対的な薄膜接着剤残留物の体積除去効率として９２％から９８．２％が得られた。体積除去効率により、二酸化炭素は、単独で多量の接着剤残留物を除去することができるが、薄膜接着剤中に使用される有機化合物の全ては除去できないことが示されている。
【００９７】
接着剤は、一般的に、複合有機／無機化合物を含有する。一部の実施形態において、反応種のターゲット材料との両立性の評価も要求される。大気圧酸素プラズマ内に発生された反応種は、薄い金属フィルムを有する光マスクには使用できないが、大気圧水素プラズマ内に発生された反応種は使用することができる。
【００９８】
ＳＥＢＳ接着性薄膜糊残留物痕跡が、その除去性能を検査するために大気圧水素プラズマ発生反応種に置かれた。図２０は、反応種洗浄の前及び後の写真を示し、生産環境でＵＶ光に複数回当てて付着した薄膜を有するパターン付き光マスク上の接着剤痕跡の除去を例示している。この場合に、薄膜を完全に除去するには、図１９でＣＯ2に使用する処理条件と同様に５ｍｍ／ｓで１６倍の走査が必要であった。図１９及び図２０の薄膜接着剤のタイプは、同じではなく例示的な例を示している。
【００９９】
プラズマ内に発生された水素反応種を使用してフォトマスクの薄膜接着剤を除去するための単純化したモデルでは、この工程の制限段階は、結合を破壊すること及び／又は揮発性の酸化物及び窒化物を形成することなく、炭素／炭化水素をガス化することだけであると仮定することができる。グラファイトの原子状水素による炭素のガス化の詳細が、変調された分子ビーム質量分析及び走査型トンネル顕微鏡を使用して調査された。図２１に示すように、グラファイトのプリズム平面上にある原子状水素の反応確率εHは、当該の範囲８０°Ｆから８００°Ｆ（３００Ｋから７００Ｋ）の温度と共にゆっくり低下する。
【０１００】
シアノアクリレートＣ2Ｈ5ＮＯ2の炭素除去率ｒは、以下のように表すことができる。
0006336439.tif 000002
【０１０１】
上式において、ｓは、ターゲット基板上のビーム面積であり、ηH2は、プラズマ内の分子状水素の解離確率であり、ｆHは、ターゲット基板に衝突する原子状水素の流量である。定数１４は、ＣＯ2、ＣＨ4、ＮＨ3であると仮定した最終生成物の残余からくるものである。プラズマ内での流量１ｓｌｍ及び噴流直径８ｍｍ、水素解離３０％に対して、接着剤フィルムのガス化率は５０ｎｍ／ｓから１００ｎｍ／ｓの範囲にある。従って、水素プラズマ発生反応種を使用すれば、使用可能な処理速度で薄膜接着剤の多くの成分の相当高い除去率を発生させると予期される。薄膜接着剤の除去率は、理論で予期されるものと同じ程度であると実験的に観察されている。
【０１０２】
以上のように、フォトマスク表面からの薄膜接着剤の除去は、水素大気圧プラズマ発生反応種、ＣＯ2極低温洗浄、又はＣＯ2極低温洗浄及び水素プラズマ発生反応種の組合せも使用して行うことが好ましい。例えば、ＣＯ2極低温洗浄は、薄膜接着剤の大部分を除去することができ、水素反応種は、残った接着剤残留物を増大した処理機能で除去するのに使用することができる。これに代えて、最初に接着剤残留物の大部分を揮発させるために水素反応種を使用することができ、次に残った残留物の残りの少量体積を除去するためにＣＯ2極低温洗浄を使用することができる。それによってマスク上の残留物の跳ね返り及び／又は再堆積が最小になることに加えて、ツールプラットフォーム上での残留物管理がほとんどなくなる利益が得られる。これらの技術、水素反応種、及びＣＯ2極低温洗浄のいずれも独立して使用することができるが、１時間当たりの洗浄基板の数は減少する。
【０１０３】
大気圧プラズマ源から出る反応ガス種は、それらがターゲットに到達するまでに大部分を中性化することができる。中性化が可能になるのは、大気圧の近くで衝突率が高いという事実による。例えば、１大気圧及び室温における水素原子の平均自由工程は約６×１０-4ｍｍである。しかし、心配であれば、残量イオンは、Ｘ線源により、起こり得る静電放電（ＥＳＤ）損傷を軽減するためのバイアス電圧の印加により、又は帯電を中性化する他の方法によって中性化することができる。
【０１０４】
大気圧プラズマ内のイオンは、周囲の温度エネルギに近い低いエネルギを有する。低圧における対流イオンアシストエッチングと異なり、イオンは、基板を損傷せず、又は有機材料の除去率に対して感受性を示す。他方、ターゲット表面温度は、除去処理率に影響を及ぼす可能性があると考えられる。多くの場合に、反応速度は表面温度と共に上昇する。しかし、炭素のガス化の態様から、ＣＨ4を作るためにガス化する（脱着を終わる）分子に吸着した水素原子同士間の再結合の競合がある。このシステムでは、図２２に示すように、単原子水素の二原子水素への再結合により、ガス化率は温度と共に低下する。ガス化率の低下は、開示する洗浄工程において反応ガスの濃度を制御することが望ましい理由の１つである。
【０１０５】
薄膜糊残留物に加えて、リソグラフィ及びＮＧＬで現在使用されるマスクは、環境ファクタから、製造工程から、及びリソグラフィウェーハ工程での通常の使用から汚染される可能性がある。本発明の開示の態様は、１つ又はそれよりも多くの供給源からの汚染物を有するマスクを洗浄するために選択的に使用することができる。例えば、水素反応種、ＣＯ2極低温洗浄、又はＣＯ2極低温洗浄と水素反応種との組合せは、薄膜接着剤残留物の近く以外のマスク領域に使用することができる。このマスク領域は、マスクの活性領域及び／又は後側を含む薄膜糊領域の内側の領域を含むことができる。開示する装置及び方法は、他の機器上でのマスクの位置合わせに影響を及ぼす場合がある汚染物を除去するために、薄膜糊領域の外側の領域を処理するためにも使用することができる。薄膜糊領域の外側及び／又はマスクの後側の領域の処理は、マスク基板に付着した薄膜と共に又は個別に行うことができる。
【０１０６】
極紫外線マスク及びナノインプリントリソグラフィマスクを含む次世代リソグラフィマスクは、既存の洗浄技術を使用すると同様の材料劣化の問題を有し、かつ複数のタイプの汚染物にも影響される。本発明の態様は、これらのマスク基板の洗浄に有益である可能性がある。別の例として、ＥＵＶマスク洗浄は、超清浄プラズマ発生反応種及び／又はＣＯ2スノー洗浄を使用して選択的に行うことができる。
【０１０７】
ＥＵＶマスク技術では、汚染物の主な発生源は、酸化及び炭素汚染物の堆積である。残存する炭素含有分子の光子及び／又は電子強化解離に起因してＥＵＶツール内にある炭素汚染物（フィルム又は粒子の形態）に対処しなければならない。炭素（及び他のもの）の汚染物が引き起こすＣＤ変化及び反射率変化は、マスクのプリント特性に影響を及ぼす。波長１３．５ｎｍのＥＵＶ放射を炭素マスクが極度に多く吸収すれば、汚染物層を有意な供給源光損失にする。
【０１０８】
薄膜糊除去の場合について上述したように、ＥＵＶ基板の炭素汚染物の除去は、水素大気圧プラズマ、ＣＯ2極低温洗浄、又はＣＯ2極低温洗浄と水素反応種との組合せを使用して行うことが好ましい。反応種への露出の下でマスクの材料又は特性の変化が観察された時は、これに代わるプラズマ発生反応種を使用することができる。例えば、吸収材料が酸素又は他のプラズマと両立する時は、これらのプラズマ種を使用することができる。上述したように、水素反応種は、フィルム又は粒子の形態の炭素汚染物のガス化において有効とすることができる。これに代えて、粒子の形態の炭素汚染物は、ＣＯ2極低温洗浄を使用して選択的に洗浄することができる。ＣＯ2極低温洗浄と超清浄反応種発生器の組合せは、フィルム、粒子、及び他の形態の有機及び無機汚染物を洗浄し、それによって局所的な又はＥＵＶマスク基板全体にわたる複数のタイプの汚染物を洗浄する。
【０１０９】
ＮＩＬマスク技術では、汚染物は、光フォトマスク汚染物問題と同様に、環境的に発生した粒子、並びに製作後に残存する残留物を含み易い。フォトマスク汚染物の洗浄に対して開示する装置及び方法は、反応種洗浄、ＣＯ2極低温洗浄、又はＣＯ2極低温洗浄と種洗浄の組合せを使用して汚染物質を洗浄するために適用することができる。ＮＩＬマスクは、他のマスクとは異なり、製作に使用した後もマスク上に残っているレジスト残留物、並びに他の汚染物質によって汚染され易い。レジスト残留物は有機種を含み易く、従って、超清浄プラズマを使用して選択的に洗浄することができる。全石英ＮＩＬマスクの場合に、酸素反応種が他のタイプよりも好ましいことがあり、なぜならば、石英表面は酸素反応種によって影響されず、かつ有機汚染物の除去率は他の反応種の除去率よりも大きくすることができるからである。
【０１１０】
開示する装置及び方法は、以下に説明するように従来の手法に勝る利点をもたらす。
【０１１１】
本発明の開示の態様は、長時間の持続用途でも優れた清浄度を提供することができる。本出願人は、本発明の態様は、１６分の洗浄露出の後に最小８０ｎｍまでの粒子を追加することなく基板を洗浄することができる利点があることを見出した。
【０１１２】
本発明の開示の態様は、基板を損傷しない装置及び方法を提供することができる。本出願人は、本発明の態様において、最適処理条件、特にＥＵＶマスクの光変化及び反射率変化に関する伝送損失の回避に関するものと組み合わされて基板（例えば、マスク、ウェーハ等）と反応しない反応種を選択できることを見出した。例えば、水素反応種を使用する最適処理条件は、マスク基板劣化問題を回避しながらクロム、ルテニウム、及びシリコンなどで作られた光マスク及びＥＵＶマスクを効率よく洗浄することができる。
【０１１３】
本発明の開示の態様は、選択的な除去機能を提供することができ、ここで反応種は、基板（例えば、マスク、ウェーハ等）上の残留物タイプを選択的に攻撃するが、基板と反応しないように選択される。従って、基板及び除去が必要な残留物のタイプに応じて酸素反応種、水素反応種、又はその組合せを使用することができる。
【０１１４】
本発明の開示の態様は、局所的な除去機能を提供し、結果として反応種は、基板の微小領域に適用することができ、基板上の残りの領域又はある一定の特定サイトに影響しない。局所的な除去機能は、基板全体がプラズマを受けるプラズマ灰化のような真空ベースシステムに勝る利点を提供する。基板全体も、本発明の開示の態様に従って基板のラスター走査により又は発散端部付属品を用いて基板領域全体にわたって反応種を適用することにより洗浄することができる。
【０１１５】
本発明の開示の態様は、改善した洗浄効率を提供することができる。例えば、本明細書に開示する反応種と極低温二酸化炭素洗浄とを統合した装置及び方法は、共にドライ処理である化学的除去と物理的除去とを組み合わせた利益をもたらし、従って、別々に実行したいずれの技術にも勝る改善した洗浄効率をもたらすことができる。用途に応じて、ＣＯ2は単独で無機欠陥を選択的に除去することができ、一方、プラズマ発生反応種は選択的に有機欠陥を除去することができ、従って、その組合せは、共通する汚染物質の両方のタイプを除去するように作用する。
【０１１６】
本発明の開示の態様は、解離速度が速い反応種を提供することができる。反応種発生器は、分子状反応種の大部分が解離するか又は励起又は揮発状態へ進むように設計される。実際に、電極間の距離を最小にし、空隙を回避し、キャリアに対する反応ガスの割合を最適化することは、洗浄効率を促進するように作用する。
【０１１７】
本発明の開示の態様は、加速した又は帯電した種を回避することを助けることができる。実際に、プラズマゾーン１３４と基板の間の移動に十分な時間をとれば、ターゲット基板上の構造／特徴部に物理的損傷を生じる可能性があるイオン又は帯電した種を中性化する助けになる。
【０１１８】
本発明の開示の態様は、基板上の残留物を最小にすることを助けることができ、それによって大量の残留物を除去しながらより清浄なツール及び基板が得られる。光マスク上の薄膜接着剤残留物のような大量の汚染物のための反応種処理を最初に使用すれば、多くの残留物が揮発する利益が得られる。従って、その後に極低温ＣＯ2粒子を使用すれば、反応種洗浄の後に残っている少量の残留物を除去することができる利益が得られる。従って、プラズマの後にＣＯ2が続くように組み合わせれば、マスク又はウェーハ基板の敏感なパターン付き領域上にある残留物の跳ね返り及び／又は再堆積を最小にすることができる。
【０１１９】
本発明の開示の態様は、改善したプラズマ安定性を提供することができる。実際に、カソード及びアノードの両方の周りの間隙を充填すれば、空隙に起因するアーク放電が低減し、それによってプラズマ安定性が改善し、かつ洗浄に望ましい粒子がない反応種流体を生成する。
【０１２０】
本発明の開示の態様は、改善した基板温度制御を提供することができる。基板に入射する反応種噴流の温度は、処理時の基板の熱負荷が最小になるように制御することができる。従って、高温に敏感な特徴部を有する基板を損傷なく安全に処理することができる。
【０１２１】
本発明の開示の態様は、基板洗浄工程に使用する流体噴流を個別に調節するための選択肢を提供することができる。用途に応じて調節可能な噴流の大きさ、形状、及び流束は、例えば、毛細管、複数のオリフィス、収束オリフィス、発散オリフィス、直線オリフィスを用途の必要性に応じて変化した寸法に使用することができるように異なるタイプの出口ノズル付属品を使用して達成することができる。
【０１２２】
本発明の開示の態様は、単純化されたツール管理を提供することができる。例えば、真空が要求されず、従って、システムをポンプ及び通気する必要がなければ、汚染物管理の問題を最小にすることができる。
【０１２３】
本発明の開示の態様は、低減された所有コストを提供することができる。実際に、処理条件を最適化すれば、洗浄効率を損ねることなく、反応ガスの消費を低減することができ、かつ残留物管理の負担を軽減することができ、それによって安い所有コストが得られる。
【０１２４】
本発明の開示の態様は、薄膜接着剤残留物、ウェット洗浄後の化学残留物、炭素汚染物、又は進行性欠陥に限らず、様々なタイプの欠陥の洗浄を提供することができる。実際に、反応種と二酸化炭素粒子を組み合わせれば、以前は不可能であった有機及び無機粒子の新しい又は拡張した範囲にわたる汚染物質を除去することができる。例には、ウェット洗浄工程から残った薄膜接着剤残留物、化学残留物及び加算物、他の処理ツールからの加算物、未知の発生源からの異物、ツールからの炭素汚染物、光誘起炭素堆積、進行性欠陥、又はかすみが含まれる。
【０１２５】
本発明の開示の態様は、有害性が最小にされた副産物を提供することができる。実際に、オゾンのような有害性の副産物を除去するような反応種（例えば、Ｈ2、ＮＨ3）を選択することができる（例えば、反応種として活性化酸素を使用する時）。更に、反応ガスの消費が低減すれば、副産物の量が少なくなる利益が得られ、かつ長い処理時間及び安全上の懸念が最小になる。
【０１２６】
本発明の開示の態様は、平坦面又はトレンチから除去することが必要な微小な汚染物質を有する基板上の超低温二酸化炭素クラスターベースの洗浄を提供することができる。二酸化炭素スノーのサイズは、１０ｎｍから５０ｎｍサイズのクラスターまで縮小され、その対応するサイズ範囲の欠陥を除去することができる。超低温二酸化炭素粒子サイズの調節機能があれば、トレンチの底、接触孔、及び相応サイズの特徴部からの粒子の除去の助けになる。この技術は、面積は広いが体積は小さい（平坦又は２次元）欠陥を含むより小さい特徴部及び同じくより小さい大きさの欠陥を洗浄する機会を開く。
【０１２７】
本発明の開示の態様は、他の洗浄技術との容易な統合を提供することができる。超清浄大気圧反応種と超低温二酸化炭素エアロゾル洗浄を組み合わせる装置及び方法の単純な設計は、ウェット洗浄／メガソニックノズルスプレー、レーザショック洗浄、周波数アシスト洗浄、及びあらゆる他の広範囲／局所的に適用可能な洗浄のような他の補足的洗浄技術との統合を単純にする。
【０１２８】
本発明の多くの特徴及び利点は、詳細説明から明らかであり、従って、添付の特許請求の範囲によって本発明の真の精神及び範囲に属する本発明のそのような特徴及び利点の全てを網羅するように意図している。更に、当業者には多くの修正及び変形が容易に想起されることになるので、例示して説明した構成及び作動そのものに本発明を限定することは望んでおらず、従って、全ての適切な修正及び均等物は、本発明の範囲に属するものとすることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１００  反応種発生器
１０８  第１の流れチャネル
２２０  基板ドライ洗浄システム
２２２  雪状炭酸発生器
２３４  基板支持体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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