(57)【要約】【課題】閉じ込め式化学表面処理のための方法及び装置【解決手段】プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置、システム、及び方法は、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することを含む。非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定する。非ニュートン流体を提供された１つまたは２つ以上のサイドは、ヘッド表面と基板の表面との間の基板上に処理領域を画定する。閉じ込め壁によって画定される処理領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に、プロキシミティヘッドを通してニュートン流体が塗布される。閉じ込められているニュートン流体は、基板の表面から１種または２種以上の汚染物質を実質的に除去するのに役立つ。一例では、非ニュートン流体は、雰囲気制御された隔離領域を形成するために使用されてもよく、これは、領域内における制御式の表面処理を助けることができる。別の例では、ニュートン流体の代わりに第２の非ニュートン流体が処理領域に塗布される。第２の非ニュートン流体は、基板の表面上の１種または２種以上の汚染物質に作用し、それらを基板の表面から実質的に除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記基板の前記表面と前記プロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することであって、前記非ニュートン流体は、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定し、前記非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドは、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の前記基板上に処理領域を画定し、
前記非ニュートン流体で占められる区域から実質的に排除されなおかつ前記閉じ込め壁ゆえに前記処理領域内に実質的に閉じ込められるように、前記基板の前記表面に、前記プロキシミティヘッドを通してニュートン流体を、前記基板の前記表面から１種または２種以上の汚染物質を除去するのに役立つ前記ニュートン流体を塗布する
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドを、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の１対の壁として画定することであって、前記１対の壁は、前記処理領域のための通路を画定し、前記通路は、前記ニュートン流体が前記非ニュートン流体間を前記通路内で流れることを可能にする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記１枚または２枚以上の閉じ込め壁は、前壁及び後壁を含み、前記前壁及び前記後壁は、前記ニュートン流体が前記非ニュートン流体による前壁と真空による後壁との間に囲われるように、前記非ニュートン流体及び真空によってそれぞれ形成される方法。
【請求項４】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドを、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の１枚の壁として画定することであって、前記１枚の壁は、前記処理領域を画定し、前記ニュートン流体が前記非ニュートン流体から遠ざかる一方向に流れることを可能にする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドを、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の３枚の壁として画定することであって、前記３枚組の壁は、開いたサイドをともなう前記処理領域のための通路を画定し、前記通路は、前記ニュートン流体が前記非ニュートン流体間を前記開いたサイドに向かって流れることを可能にする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドを、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の実質的な円として画定することであって、前記実質的な円は、前記処理領域のための通路画定し、前記通路は、前記ニュートン流体が前記非ニュートン流体間を流れることを可能にする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記実質的な円は、前記基板のエッジ除外領域に形成される方法。
【請求項８】
請求項６に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記実質的な円は、キャリアの表面上で前記基板のエッジ除外領域のすぐ外側に形成され、前記キャリアは、前記基板の装着及び移送を可能にする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記閉じ込め壁は、前記閉じ込められるニュートン流体の１つまたは２つ以上の特性によって定められる厚さを有する前記処理領域を画定する方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記処理領域は、前記基板の前記表面の上に形成される１つまたは２つ以上の特徴及び層を維持するために、無酸素または十分に低酸素のいずれかの環境を可能にする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記非ニュートン流体は、前記ニュートン流体と実質的に不混和であり、泡、コロイド、ゲル、及びエマルションのうちの１種または２種以上として定められる方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記非ニュートン流体は、三状態化合物または二状態化合物のいずれかである方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記ニュートン流体は、前記基板の前記表面に形成される１つまたは２つ以上の特徴または層の種類に基づいて、酸または塩基のいずれかであり、フッ化水素酸（ＨＦ）、脱イオン水、クエン酸、アンモニア含有流体、または化学剤と脱イオン水との混合のうちの１つを含む方法。
【請求項１４】
プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記基板の前記表面と前記プロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することであって、前記非ニュートン流体は、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定し、前記非ニュートン流体を提供された前記１つまたは２つ以上のサイドは、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の前記基板上に、複数の処理小領域を含有する処理領域を画定する、ことと、
前記閉じ込め壁によって画定される前記処理領域内の第１の処理小領域内に実質的に閉じ込められるように、前記基板の前記表面に、前記プロキシミティヘッドを通して第１のニュートン流体を塗布することと、
前記閉じ込め壁によって画定される前記処理領域内の第２の処理小領域内に実質的に閉じ込められるように、前記基板の前記表面に、前記プロキシミティヘッドを通して第２のニュートン流体を塗布することと、
を備え、前記第２のニュートン流体は、前記第１のニュートン流体と実質的に異なり、前記第１の処理小領域及び前記第２の処理小領域は、前記処理領域内の前記非ニュートン流体によって隔離され、前記第１のニュートン流体及び前記第２のニュートン流体は、前記基板の前記表面から１種または２種以上の汚染物質を実質的に除去するのに役立つ方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記第１のニュートン流体及び前記第２のニュートン流体は、それぞれ、前記処理領域内に閉じ込められる前記非ニュートン流体と実質的に不混和である方法。
【請求項１６】
プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置であって、
面に沿って前記基板を受け止め及び保持するための基板サポートデバイスと、
プロキシミティヘッドであって、
前記基板の前記表面と前記プロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布するための非ニュートン流体アプリケータであって、前記非ニュートン流体は、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定し、前記非ニュートン流体を提供された前記１つまたは２つ以上のサイドは、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の前記基板上に処理領域を画定する、非ニュートン流体アプリケータと、
前記画定される閉じ込め壁ゆえに前記処理領域内に実質的に閉じ込められるように前記基板の前記表面にニュートン流体を塗布するためのニュートン流体アプリケータであって、前記ニュートン流体は、前記基板の前記表面から１種または２種以上の汚染物質を除去するのに役立つ、ニュートン流体アプリケータと、
を含むプロキシミティヘッドと
を備える装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置であって、
前記基板サポートデバイスは、面に沿って前記基板を移動させるキャリアデバイスである装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置であって、
前記キャリアデバイス上の前記基板の、前記面に沿った移動は、前記ニュートン流体が前記処理領域内に実質的に維持されるように、前記非ニュートン流体アプリケータを通した前記非ニュートン流体の流れによって相殺される装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置であって、
前記基板をともなう前記基板サポートデバイスは、前記処理領域内に閉じ込められている前記ニュートン流体に前記基板の前記表面が十分に曝されるように、前記プロキシミティヘッドに対して相対的に回転される装置。
【請求項２０】
請求項１６に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置であって、
前記プロキシミティヘッドは、更に、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間に画定される前記処理領域内に実質的に閉じ込められるように前記基板の前記表面に第２のニュートン流体を塗布するための第２のニュートン流体アプリケータであって、前記第２のニュートン流体は、前記処理領域内で既存のニュートン流体閉じ込め領域と区別される領域内に閉じ込められ、前記非ニュートン流体アプリケータからの前記非ニュートン流体は、前記処理領域内で前記既存のニュートン流体を前記第２のニュートン流体から実質的に隔離する、第２のニュートン流体アプリケータを含み、
前記第２のニュートン流体は、前記既存のニュートン流体と異なる装置。
【請求項２１】
プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記基板の前記表面と前記プロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することであって、前記非ニュートン流体は、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定し、前記非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドは、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の前記基板上に処理領域を画定し、前記処理領域は、前記閉じ込め壁によって外部の非制御雰囲気条件から実質的に隔離し、
前記処理領域を占領して既存のガス及び化学剤に置き換わるように前記処理領域に不活性ガスを供給することであって、前記処理領域内への前記不活性ガスの供給は、更なる製造を促進するために、十分に低酸素のまたは無酸素のいずれかの環境を前記処理領域内に提供する
方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
更なる製造では、前記処理領域内の前記基板の前記表面の上の特徴をエッチングするためにエッチング化学剤を、または前記処理領域内の前記基板の前記表面を洗浄するために洗浄化学剤を供給する方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記処理領域の前記エッチング化学剤または前記洗浄化学剤に実質的に置き換わって、次の前処理段階に実質的に無酸素の環境を提供するために、前記処理領域に不活性ガスを供給する方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記更なる製造では、
電気めっき若しくは無電解めっきのいずれかを使用して、前記基板の前記表面の上に金属材料を塗布し、または
前記基板の前記表面を洗浄するために、洗浄化学剤を供給し、
前記処理領域は、十分に清浄な無酸素の、即ち酸素の無い環境を提供する
方法。
【請求項２５】
プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、
前記基板の前記表面と前記プロキシミティヘッドのヘッド表面との間に第１の非ニュートン流体を塗布することであって、前記第１の非ニュートン流体は、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定し、前記第１の非ニュートン流体の前記１つまたは２つ以上のサイドは、前記ヘッド表面と前記基板の前記表面との間の前記基板上に処理領域を画定し、
前記第１の非ニュートン流体で占められる区域から実質的に排除されなおかつ前記閉じ込め壁ゆえに前記処理領域内の処理小領域内に実質的に維持されるように、前記プロキシミティヘッドを通して前記基板の前記表面に、前記基板の前記表面から１種または２種以上の汚染物質を除去するのに役立つ第２の非ニュートン流体を塗布し、
前記第２の非ニュートン流体は、前記第１の非ニュートン流体と実質的に不混和である
方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記第１の非ニュートン流体で占められる区域から実質的に排除されなおかつ前記第２の非ニュートン流体の前記処理小領域と異なる前記処理領域内の第２の処理小領域内に実質的に維持されるように、前記プロキシミティヘッドを通して前記基板の前記表面に、前記基板の前記表面から１種または２種以上の汚染物質を除去するのに役立つ第３の非ニュートン流体を塗布し、
前記第３の非ニュートン流体は、前記第１の非ニュートン流体と実質的に不混和であり、前記第１の非ニュートン流体及び前記第２の非ニュートン流体と異なる
方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法であって、更に、
前記第１の非ニュートン流体で占められる区域から実質的に排除され、なおかつ前記第２の非ニュートン流体の前記処理小領域と異なる前記処理領域内の第２の処理小領域内に実質的に維持されるように、前記プロキシミティヘッドを通して前記基板の前記表面に、前記基板の前記表面から１種または２種以上の汚染物質を除去するのに役立つニュートン流体を塗布し、
前記ニュートン流体は、前記第１の非ニュートン流体と実質的に不混和である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体基板処理に関するものであり、より具体的には、製造工程中に半導体基板の表面からパーティクルを除去するための閉じ込め式化学表面処理のためのシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス中、基板の表面は、様々な化学剤に曝され続ける。様々な製造プロセス工程に使用される化学剤は、基板の表面に形成される１種または２種以上の汚染物質のソースになりえる。これらの汚染物質は、微粒子として基板の表面に堆積し、汚染物質パーティクル付近の素子及び特徴に損傷を及ぼす傾向がある。したがって、特徴及び素子に損傷を及ぼすことなく適時に、かつ効率的に基板の表面から汚染物質を排除する必要がある。
【０００３】
従来の基板洗浄方法は、基板表面から微粒子汚染を除去するために、機械的力または化学剤のいずれかに依存してきた。素子及び特徴が小サイズ化を続け、より脆弱になるにつれ、洗浄方法で印加される機械的力がこれらの特徴及び素子に損傷を及ぼす可能性が高まっている。化学剤を使用した汚染除去には、別の困難があることがわかっている。化学剤の塗布及び除去は、（なかでもとりわけ）乾燥非制御の問題を引き起こし、これは、ウォータマーク及びその他の欠陥を表面上に形成させる原因になる。また、従来の洗浄方法では、洗浄工程中に、処理領域内に実質的に無酸素のまたは低酸素の環境を提供することができなかった。洗浄中に処理領域内に酸素が存在すると、処理領域に相互接続等の特徴を形成するために使用される銅及びその他の金属が酸化され、これらの相互接続によって接続される特徴及び素子を動作不能にする可能性がある。したがって、製造中に汚染物質を効率的に、かつ無害に除去するための努力がなされ続けている。
【０００４】
以上から、基板の表面から汚染物質を除去するために、より効果的で、かつ低研磨性の洗浄技術が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、基板の表面から汚染物質を効率的に除去するための改良された方法及び装置を提供することによって、上記のニーズを満たすものである。本発明は、装置及び方法を含む数々のかたちで実現可能であることがわかる。発明力のある本発明の幾つかの実施形態が、以下で説明される。
【０００６】
１つの実施形態では、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法が開示される。方法は、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することを含む。非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定する。非ニュートン流体を提供された１つまたは２つ以上のサイドは、ヘッド表面と基板の表面との間の基板上に処理領域を画定する。閉じ込め壁によって画定される処理領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に、プロキシミティヘッドを通してニュートン流体が塗布される。ニュートン流体は、基板の表面から１種または２種以上の汚染物質を実質的に除去するのに役立つ。
【０００７】
別の実施形態では、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法が開示される。方法は、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に第１の非ニュートン流体を塗布することを含む。第１の非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定する。第１の非ニュートン流体を提供された１つまたは２つ以上のサイドは、ヘッド表面と基板の表面との間の基板上に処理領域を画定する。閉じ込め壁によって画定される処理領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に、プロキシミティヘッドを通して第１の非ニュートン流体と異なる第２の非ニュートン流体が塗布される。第２の非ニュートン流体は、基板の表面から１種または２種以上の汚染物質を実質的に除去するのに役立つ。
【０００８】
別の実施形態では、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法が開示される。方法は、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することを含む。非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定する。非ニュートン流体を提供された１つまたは２つ以上のサイドは、ヘッド表面と基板の表面との間の基板上に処理領域を画定する。閉じ込め壁によって画定される処理領域内の第１の小領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に、プロキシミティヘッドを通して第１のニュートン流体が塗布される。閉じ込め壁によって画定される処理領域内の第２の小領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に、プロキシミティヘッドを通して第１のニュートン流体と異なる第２のニュートン流体が塗布される。第１及び第２のニュートン流体は、処理領域に覆われている基板の表面に形成される１種または２種以上の汚染物質に作用し、それらを実質的に除去する。
【０００９】
別の実施形態では、処理領域を画定する閉じ込め壁を形成するように、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に第１の非ニュートン流体が塗布され、処理領域の第１及び第２の領域内に第２及び第３の非ニュートン流体が塗布される。第２及び第３の非ニュートン流体は、互いと異なり、なおかつ第１の非ニュートン流体と異なる。第２の及び第３の非ニュートン流体は、処理領域に覆われている基板の表面に形成される１種または２種以上の汚染物質に作用し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００１０】
別の実施形態では、処理領域を画定する閉じ込め壁を形成するように、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に第１の非ニュートン流体が塗布される。処理領域の第１及び第２の小領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に第２の非ニュートン流体及びニュートン流体が塗布される。処理領域内のニュートン流体及び第２の非ニュートン流体は、処理領域に覆われている基板の表面に形成される１種または２種以上の汚染物質に作用し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００１１】
別の実施形態では、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための方法が開示される。方法は、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布することを含む。非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定する。非ニュートン流体を提供された１つまたは２つ以上のサイドは、閉じ込め壁によって外部の非制御雰囲気条件から実質的に隔離される処理領域を、ヘッド表面と基板の表面との間の基板上に画定する。処理領域を占領して既存のガス及び化学剤に実質的に置き換わるように、プロキシミティヘッドを通して処理領域に不活性ガスが供給される。処理領域内への不活性ガスの供給は、更なる製造を促進するために、処理領域内に十分に低酸素のまたは無酸素の環境を提供する。
【００１２】
更に別の実施形態では、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面を前処理するための装置が開示される。装置は、面に沿って基板を受け止め及び保持するための基板サポートデバイスと、非ニュートン流体及びニュートン流体を供給するためのプロキシミティヘッドとを含む。プロキシミティヘッドは、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布するための非ニュートン流体アプリケータを含む。塗布される非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁を画定する。非ニュートン流体を提供された１つまたは２つ以上のサイドは、ヘッド表面と基板の表面との間の基板上に処理領域を画定する。プロキシミティヘッドは、更に、画定される閉じ込め壁ゆえに処理領域内に実質的に閉じ込められるように基板の表面にニュートン流体を塗布するためのニュートン流体アプリケータを含む。ニュートン流体は、処理領域によって覆われている基板の表面に形成される汚染物質に作用し、それらを実質的に除去する。
【００１３】
上述された装置の別の実施形態では、閉じ込め壁によって画定される処理領域に第２の非ニュートン流体を塗布するために、第２の非ニュートン流体アプリケータが使用される。第２の非ニュートン流体は、処理領域内に実質的に閉じ込められ、基板の表面に形成される汚染物質に作用し、それらを実質的に除去する。
【００１４】
本発明を例として示した添付の図面に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明らかになる。
【００１５】
本発明は、添付の図面に関連させた以下の詳細な説明を参照することによって容易に理解可能である。これらの図面は、本発明を好ましい実施形態に限定すると捉えられるべきでなく、説明及び理解を目的としているにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施形態における、非ニュートン流体及びニュートン流体を塗布するプロキシミティヘッドを図示した簡略ブロック図である。
【００１７】
【図２】基板の表面に非ニュートン流体及びニュートン流体を塗布するためにプロキシミティヘッドを使用する別の実施形態の概略側面図である。
【００１８】
【図３Ａ】基板の表面に塗布されるニュートン流体の相対的動きを図示した概略図である。
【００１９】
【図３Ｂ】図３Ａに図示されるものと別の実施形態の図である。
【００２０】
【図３Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂに図示されるものと別の実施形態の図である。
【００２１】
【図３Ｄ】図３Ｃに図示されるものと別の実施形態の図である。
【００２２】
【図４】本発明の１つの実施形態における、基板の表面に非ニュートン流体及びニュートン流体を塗布するのに使用されるデュアルプロキシミティヘッドの簡略概略図である。
【００２３】
【図５】本発明の１つの実施形態における、基板の表面に非ニュートン流体及び２つの異なる種類のニュートン流体を塗布するのに使用されるプロキシミティヘッドの簡略概略図である。
【００２４】
【図６Ａ】本発明の１つの実施形態における、図５に図示されるように基板の表面に非ニュートン流体及び２つの異なる種類のニュートン流体を塗布することを図示した図である。
【００２５】
【図６Ｂ】図６Ａに図示されるものと別の実施形態の図である。
【００２６】
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂに図示されるものと別の実施形態の図である。
【００２７】
【図７】本発明の１つの実施形態における、基板の表面に閉じ込め式化学表面処理を提供するのにともなう様々な工程を図示した図である。
【００２８】
【図８Ａ】本発明の１つの実施形態にける、図３Ａに図示されるものと別の実施形態の図である。
【図８Ｂ】本発明の１つの実施形態にける、図３Ａに図示されるものと別の実施形態の図である。
【図８Ｃ】本発明の１つの実施形態にける、図３Ａに図示されるものと別の実施形態の図である。
【図８Ｄ】本発明の１つの実施形態にける、図３Ａに図示されるものと別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
基板の表面から汚染物質を効果的に除去するための幾つかの実施形態について説明される。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ともなわずとも実施可能であることが明白である。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についての詳細な説明は省かれている。
【００３０】
基板上に形成される特徴及びその結果得られる例えばマイクロチップ等の半導体製品の品質及び機能性を維持するには、基板の表面から汚染物質を効果的に除去することが重要である。本発明の１つの実施形態では、汚染物質は、概して洗浄化学剤、脱イオン水、または流体混合等であるニュートン流体を、プロキシミティヘッドを使用して基板の表面に塗布することによって除去される。本明細書で説明されるように、ニュートン流体は、その粘度が流体に作用するせん断応力ではなく温度及び圧力（及び化学組成）に依存する流体である。ニュートン流体は、ニュートンの粘性法則の定義にしたがう。
【００３１】
非ニュートン流体及びニュートン流体に関する更なる情報については、２００５年６月３０日出願の米国出願番号第１１／１７４，０８０号「METHOD FOR REMOVING MATERIAL FROM SEMICONDUCTOR WAFER AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME（半導体ウエハから材料を除去するための方法、及びそれを実施するための装置）」を参照するとよい。この特許出願は、本出願の譲受人であるラムリサーチコーポレーション（原語表記：Lam Research Corporation）に譲渡されている。
【００３２】
本明細書で説明されるように、プロキシミティヘッドは、基板の表面に密接して配置されたときに、処理対象である基板の表面に正確な量の流体を送達するとともにその表面から流体を除去することができる基板処理装置である。一例では、プロキシミティヘッドは、ヘッド表面を有し、該ヘッド表面は、基板の表面に実質的に平行に配置される。ヘッド表面と基板の表面との間には、メニスカスが形成される。プロキシミティヘッドは、複数の流体を送達するように構成されてもよく、送達される複数の流体を除去するための真空ポートをともなうように構成される。
【００３３】
本明細書で使用される「メニスカス」とは、プロキシミティヘッドのヘッド表面と基板の表面との間で一部には化学剤の表面張力によって境界をつけられなおかつ閉じ込められる一定量の化学剤を指すものとする。このようにして形成されるメニスカスは、閉じ込められた形状で表面伝いに移動されてよく、汚染物質、微粒子、または不要な材料を基板の表面から除去するために使用される。更に、メニスカスの形状は、計算システムを更に含みえる正確な流体送達システム及び流体除去システムによって制御することができる。メニスカスの形成及び基板の表面へのその塗布に関する更なる情報については、本出願の譲受人であるラムリサーチコーポレーション（原語表記：Lam Research Corporation）にそれぞれ譲渡されている（１）２００３年９月９日発行の米国特許第６，６１６，７７２号「METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING（ウエハのプロキシミティ洗浄及び乾燥のための方法）」、（２）２００２年１２月２４日出願の米国特許出願第１０／３３０，８４３号「MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD（メニスカス、真空、ＩＰＡ蒸気、乾燥マニホールド）」、（３）２００５年１月２４日発行の米国特許第６，９８８，３２７号「METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING A SUBSTRATE USING A DYNAMIC LIQUID MENISCUS（動的液体メニスカスを使用して基板を処理するための方法及びシステム）」、（４）２００５年１月２４日発行の米国特許第６，９８８，３２６号「PHOBIC BARRIER MENISCUS SEPARATION AND CONTAINMENT（非親和性バリアによるメニスカスの隔離及び閉じ込め）」、並びに（５）２００２年１２月３日発行の米国特許第６，４８８，０４０号「CAPILLARY PROXIMITY HEADS FOR SINGLE WAFER CLEANING AND DRYING（枚葉式ウエハ洗浄及び乾燥のためのキャピラリプロキシミティヘッド）」を参照するとよい。
【００３４】
メニスカスへの流体の送達及び除去を制御することによって、メニスカスを制御して基板の表面伝いに移動させることができる。処理期間中、一部の実施形態では、プロキシミティヘッドを静止させた状態で基板を移動させることができ、その他の実施形態では、プロキシミティヘッドを移動させ、基板を静止させたままにする。更に、完全さを期するには、処理があらゆる向きで生じえることを理解することが望ましく、したがって、メニスカスは、水平でない表面（例えば垂直または斜めに保持された基板）に塗布することができる。
【００３５】
プロキシミティヘッドに関する更なる情報については、２００３年９月９日発行の米国特許第６，６１６，７７２号「METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING（ウエハのプロキシミティ洗浄及び乾燥のための方法）」を参照するとよい。この米国特許出願は、本出願の譲受人であるラムリサーチコーポレーション（原語表記：Lam Research Corporation）に譲渡されている。
【００３６】
上部及び底部のメニスカスに関する更なる情報については、２００２年１２月２４日出願の米国特許出願第１０／３３０，８４３号「MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD（メニスカス、真空、ＩＰＡ蒸気、乾燥マニホールド）」に開示されるような代表的なメニスカスを参照するとよい。この米国特許出願は、本出願の譲受人であるラムリサーチコーポレーション（原語表記：Lam Research Corporation）に譲渡されている。
【００３７】
１つの実施形態では、プロキシミティヘッドは、先ず、基板の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に非ニュートン流体を塗布するために使用される。本明細書で説明されるように、非ニュートン流体は、作用するせん断応力に応じて粘度を変化させる流体である。非ニュートン流体は、ニュートンの粘性法則にしたがわない。せん断応力は、せん断速度の非線形関数である。せん断速度とともに見かけ粘度がどのように変化するかによって、非ニュートン流体の流動挙動もまた変化する。非ニュートン流体の一例は、固体と液体との中間を占める柔らかい凝縮物質である。柔らかい凝縮物質は、外部応力によって容易に変形可能であり、例として、エマルション、ゲル、コロイド、泡等を挙げられる。本明細書で使用されるエマルションとは、例えば歯磨き粉、マヨネーズ、水中油等の非混和液の混合である。
【００３８】
非ニュートン流体に関する更なる情報については、２００５年６月１５日出願の米国特許出願第１１／１５３，９５７号「METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING A SUBSTRATE USING NON-NEWTONIAN FLUIDS（非ニュートン流体を使用して基板を洗浄するための方法及び装置）」並びに２００５年６月１５日出願の米国特許出願第１１／１５４，１２９号「METHOD AND APPARATUS FOR TRANSPORTING A SUBSTRATE USING NON-NEWTONIAN FLUID（非ニュートン流体を使用して基板を運ぶための方法及び装置）」を参照するとよい。これらの特許出願は、本出願の譲受人であるラムリサーチコーポレーション（原語表記：Lam Research Corporation）に譲渡されている。
【００３９】
非ニュートン流体は、ヘッド表面と基板の表面との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁（壁）を画定する。閉じ込め壁の１つまたは２つ以上のサイドは、基板上に処理領域を画定する。次いで、閉じ込め壁によって画定される処理領域内に実質的に閉じ込められるように、基板の表面に、プロキシミティヘッドを通してニュートン流体のメニスカスが塗布される。ニュートン流体は、処理領域内で非ニュートン流体による閉じ込め壁内をニュートン流体が流れるときに基板の表面から汚染物質を実質的に除去することを助ける化学剤を含む。
【００４０】
非ニュートン流体によって形成される閉じ込め壁の目的は、二重である。第１に、閉じ込め壁は、処理領域内のニュートン流体が流出するのを実質的に阻止することによってニュートン流体の使用を節約するバリア即ち界面として機能する。また、これらのニュートン流体のなかには、特定の有害性を有するゆえに取り扱い及び処分に注意を要するものがある。閉じ込め壁を用いてニュートン流体を制御することによって、基板の表面からの汚染物質の安全で、かつ効率的な除去を促進しつつ、消費されるニュートン流体の量を少なく抑えられる。第２に、閉じ込め壁は、雰囲気環境からの、空気、酸素、窒素等のその他のあらゆる外部化学剤及び汚染物質が処理領域に流入するのを阻止することによって、高濃度で、かつ汚染されていないニュートン流体を基板の表面に直接塗布することを可能にするバリアとして機能する。ニュートン流体の制御式塗布は、基板の表面からの効率的で、かつ効果的な汚染物質の除去を可能にする。ニュートン流体は、汚染物質の除去のために基板の表面に塗布される実質的に無酸素または低酸素の化学剤であってよい。非ニュートン流体を用いて閉じ込め壁を提供することによって、実質的に無酸素または低酸素の化学処理領域を実現することができる。
【００４１】
１つの実施形態において、もし処理領域内に酸素が存在すると、その酸素が半導体基板の層と反応し、誘電率の増大、後続層の接着特性の劣化、及び製造プロセスに使用される半導体材料の性質のその他の重大な変化を生じる可能性がある。無酸素または低酸素の化学処理領域は、処理領域内における金属特徴の酸化を阻止することによって、特徴の機能性を向上させる。
【００４２】
図１は、ニュートン流体が非ニュートン流体による１枚または２枚以上の閉じ込め壁１４０内に閉じ込められるように基板１１０の表面１１５に非ニュートン流体とニュートン流体のメニスカスとを塗布するプロキシミティヘッド１３０の簡略概略図である。図に示されるように、本発明の１つの実施形態では、ピン１２２を使用して、キャリア１２０の上に基板１１０が受け止められる。ピン１２２は、キャリアから伸びて、基板１１０を完全に受け止め及び保持することができる凹み領域を画定する。１つの実施形態では、ピンは、基板の１１０の外縁に沿ったエッジ除外領域１１３のみに接触する。キャリア１２０及びピン１２２は、基板１１０を洗浄または前処理するために塗布される化学剤と反応しないように、化学的に不活性な材料で作成される、またはそのような材料でコーティングされる。プロキシミティヘッド１３０を使用して、非ニュートン流体１０１が塗布される。非ニュートン流体１０１は、１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁１４０を形成する。閉じ込め壁１４０は、基板１１０の上に処理領域を画定する。この実施形態では、非ニュートン流体１０１は、２つの相対するサイドに沿って形成され、それらの２つの相対するサイドに沿って閉じ込め壁１４０を形成して間に通路を囲い込む。
【００４３】
閉じ込め壁１４０間に囲われた通路は、処理領域を画定する。この処理領域は、基板１１０の表面１１５にあてがわれたときに、基板１１０の表面１１５の一部分または基板１１０の表面１１５の全体のいずれかを占めることができる。次いで、非ニュートン流体１０１によって形成される処理領域を画定する通路内に閉じ込められるように、プロキシミティヘッド１３０を通してニュートン流体１０２が塗布される。処理領域内に閉じ込められたニュートン流体１０２は、基板１１０の表面１１５に塗布されたときに、基板１１０の表面１１５を順次スキャンして基板１１０の表面１１５全体を処理することができる。ニュートン流体１０２は、処理領域内に閉じ込められたニュートン流体１０２に汚染物質が曝されたときにそれらの汚染物質を基板１１０の表面１１５から除去するのに役立つ。
【００４４】
図２は、基板１１０の表面１１５に非ニュートン流体１０１及びニュートン流体１０２を塗布するために使用されるシングルプロキシミティヘッドの概略図を示している。図に示されるように、キャリア１２０のピン１２２の上に、エッジ除外領域１１３を有する基板１１０が受け止められる。非ニュートン流体１０１のメニスカス及びニュートン流体１０２を塗布するのに、プロキシミティヘッド１３０が使用される。この実施形態では、非ニュートン流体１０１は、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０のヘッド表面との間で基板の縁の一部分に沿って閉じ込め壁１４０が形成されるように、プロキシミティヘッド１３０を通してエッジ除外領域１１３の付近に非ニュートン流体１０１が塗布される。この実施形態ではエッジ除外領域１１３に非ニュートン流体１０１が塗布されているが、非ニュートン流体（ＮＮＦ）１０１はこの領域に限定されず、基板１１０の表面１１５の任意の部分に塗布することができる。閉じ込め壁１４０は、基板１１０の表面１１５の上に処理領域２０５を画定する。この実施形態では、閉じ込め壁１４０は、１対の壁１４０で形成されて（または壁で取り囲まれて）、処理領域２０５のための通路を画定する。基板１１０の表面１１５に、プロキシミティヘッド１３０を通してニュートン流体１０２が塗布される。
【００４５】
ニュートン流体１０２は、閉じ込め壁１４０によって画定される処理領域２０５内に閉じ込められるように塗布される。通路は、非ニュートン流体１０１によって形成される閉じ込め壁１４０間をニュートン流体１０２が流れることを可能にする。閉じ込め壁１４０間を流れるニュートン流体１０２は、基板１１０の上に形成される特徴の機能性を維持しつつ１種または２種以上の汚染物質を除去するのに役立つ。閉じ込め壁１４０内へのニュートン流体１０２の閉じ込めは、基板１１０の表面１１５から汚染物質を効果的に除去しつつニュートン流体１０２の消費量を抑えるのに有用である。
【００４６】
非ニュートン流体１０１によって形成される閉じ込め壁１４０の厚さは、基板の表面に塗布されるニュートン流体１０２の１つまたは２つ以上の特性に基づいて変えることができる。非ニュートン流体１０１の厚さに影響を及ぼしえるニュートン流体１０２の特性の一部として、粘度、温度、ニュートン流体１０２によって及ぼされる圧力、ニュートン流体の化学的性質等が挙げられる。
【００４７】
上記のように、非ニュートン流体１０１は、作用するせん断力に応じて粘度を変化させる流体である。非ニュートン流体１０１の一例は、固体と液体との中間を占める柔らかい凝縮物質である。柔らかい凝縮物質は、外部応力によって容易に変形可能であり、例として、エマルション、ゲル、コロイド、泡等が挙げられる。エマルションは、例えば歯磨き粉、マヨネーズ、水中油等の非混和液の混合であることがわかる。コロイドは、水中に分散したポリマであり、一例としてゼラチンが挙げられる。泡は、液体マトリックス内に形成される気泡であり、一例として髭剃りクリームが挙げられる。
【００４８】
基板の表面に塗布される非ニュートン流体１０１は、ニュートン流体１０１に対して実質的に非混和であるように選択される。非ニュートン流体１０１は、固体成分、液体成分、及び気体成分を含む非水溶性の三状態化合物であってよい。固体成分は、１つの実施形態では脂肪酸である。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（erucic adic）、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（lignoceric acid）、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ネルボン酸（nervonic acid）、パリナリン酸、ティムノドン酸、ブラシジン酸（brassidic acid）、クルパノドン酸、リグノセリン酸、またはセロチン酸のうちの１つによって定められる。
【００４９】
気体成分は、容量にして三状態化合物の５％〜９９．９％を占めるように定められる。別の実施形態では、気体部分は、三状態体の約１５〜４０％を占めることができ、更に別の実施形態では、気体部分は、三状態体の約２０〜３０％を占めることができる。気体部分を定める１種または２種以上の気体は、例えば窒素（Ｎ2 ）、アルゴン（Ａｒ）等のような不活性、または例えば酸素（Ｏ2 ）、オゾン（Ｏ3 ）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、空気、水素（Ｈ2 ）、アンモニア（ＨＮ3 ）、フッ化水素（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）等のような反応性のいずれかであってよい。１つの実施形態では、ガス部分は、例えば窒素（Ｎ2 ）のように一種類のガスのみを含む。別の実施形態では、ガス部分は、オゾン（Ｏ3 ）と酸素（Ｏ2）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）と塩酸（ＨＣｌ）とフッ化水素酸（ＨＦ）と窒素（Ｎ2 ）とアルゴン（Ａｒ）、またはオゾン（Ｏ3 ）と窒素（Ｎ2 ）、またはオゾン（Ｏ3 ）とアルゴン（Ａｒ）、またはオゾン（Ｏ3）と酸素（Ｏ2 ）と窒素（Ｎ2 ）、またはオゾン（Ｏ3 ）と酸素（Ｏ2 ）とアルゴン（Ａｒ）、またはオゾン（Ｏ3 ）と酸素（Ｏ2 ）と窒素（Ｎ2 ）とアルゴン（Ａｒ）、または酸素（Ｏ2 ）とアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ2 ）のように、様々な種類のガスの混合を含むガス混合である。ガス部分は、結果得られるガス混合が、液体部分及び固体部分と組み合わさって、基板洗浄工程または基板前処理工程に用いられる三状態化合物を形成できる限り、基本的に、任意の種類のガスの組み合わせを含むことができる。
【００５０】
連続媒質である液体成分は、脱イオン水、炭化水素、塩基流体、フッ化水素酸（ＨＦ）溶液、アンモニアベースの溶液、または脱イオン水と化学剤との混合のうちの１つである。
【００５１】
二状態化合物は、固体成分と液体成分とを含むものである。三状態化合物等に関する更なる情報については、本譲受人に譲渡された２００５年１２月３０日出願の仮特許出願第６０／７５５，３７７号を参照するとよい。
【００５２】
図３Ａ及び図３Ｂは、基板の表面に非ニュートン流体１０１及びニュートン流体１０２を塗布するプロキシミティヘッドと、基板の動きに対するプロキシミティヘッドの相対的動きとについて、別の実施形態を図示している。図３Ａに見られるように、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０のヘッド表面との間で基板１１０の表面に塗布される非ニュートン流体１０１は、２つのサイドに沿って閉じ込め壁１４０を形成する。２つのサイドの閉じ込め壁１４０によって画定される処理領域は、更に、プロキシミティヘッドを通して塗布されるニュートン流体１０２を受け入れるための通路を画定する。
【００５３】
１つの実施形態では、ニュートン流体１０２は、通路の一方の端点に向かって通路内を流れるように、通路のもう一方の端点に塗布することができる。別の実施形態では、ニュートン流体１０２は、通路の中心から処理領域の外端に向かって流れるように、通路の中心に塗布される。ニュートン流体１０２は、処理領域に曝されている基板の表面の上の汚染物質と反応し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００５４】
図３Ｂは、図３Ａのヴァリエーションを示している。図３Ｂに示される実施形態では、非ニュートン流体１０１は、３つのサイドに沿って閉じ込め壁１４０を形成するように、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間に塗布される。この実施形態では、閉じ込め壁１４０によって画定される処理領域は、プロキシミティヘッドを通して塗布されるニュートン流体１０２が図３Ｂに示されるように非ニュートン流体１０１による閉じ込め壁１４０から遠ざかる方向に処理領域内を流れるように、そのニュートン流体１０２を受け取る。ニュートン流体１０２は、処理領域に覆われている基板１１０の表面１１５の上の汚染物質と反応し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００５５】
図３Ｃ及び図３Ｄは、図３Ａ及び図３Ｂに示されるものと別の実施形態を示している。図３Ｃに示される実施形態では、基板１１０のエッジ除外領域に沿って閉じ込め壁１４０が形成されるように、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間でエッジ除外領域に沿って非ニュートン流体１０１が塗布される。この実施形態では、閉じ込め壁１４０は、基板１１０の表面１１５全体を覆う処理領域を画定する。そして、図３Ｃに示されるように、閉じ込め壁１４０内で非ニュートン流体１０１によって形成される処理領域を流れるように、プロキシミティヘッドを通してニュートン流体１０２が塗布される。ニュートン流体１０２は、処理領域内で基板１１０の表面１１５上の汚染物質と反応し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００５６】
図３Ｄに示される別の実施形態では、図３Ｃに示されるニュートン流体１０２の代わりに第２の非ニュートン流体１０１−Ａが塗布される。この実施形態では、図３Ｃに示されるように第１の非ニュートン流体１０１によって形成される閉じ込め壁１４０は、基板１１０の表面１１５全体を覆う処理領域を画定する。第２の非ニュートン流体１０１−Ａは、図３Ｄに示されるように、閉じ込め壁１４０内で第１の非ニュートン流体１０１によって形成される処理領域内を流れるように、プロキシミティヘッドを通して塗布される。第２の非ニュートン流体１０１−Ａは、処理領域内で基板１１０の表面１１５上の汚染物質と反応し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００５７】
図４は、本発明の１つの実施形態における、基板１１０の表面１１５に非ニュートン流体１０１及びニュートン流体１０２を塗布するために使用されるデュアルプロキシミティヘッドを含む装置の簡略概略図を示している。図７のプロセス工程とあわせて説明されるこの実施形態では、基板１１０は、工程６０５に示されるように、キャリア１２０の上に受け止め及び装着され、図に示されるように面に沿って移動される。キャリア１２０は、基板１１０の表面１１５に塗布されるニュートン流体１０２に基板１１０の表面１１５の様々な部分を曝せるように、基板１１０を面に沿って保持し、基板１１０を横軸に沿って移動させ、基板１１０を回転軸に沿って回転させるように構成される。基板１１０は、エッジ除外領域１１３を含む。キャリア１２０は、基板１１０を受け止め及び保持するピン１２２と、基板１１０を横軸に沿って移動させるとともに基板１１０を回転軸に沿って回転させるためのモータ及び車輪（不図示）を含む。キャリア１２０は、基板１１０の様々な部分をニュートン流体１０２に曝せるように、横軸に沿って移動する。横軸に沿ったキャリアの速度は、基板１１０の表面１１５から汚染物質を効果的に除去するために基板１１０の表面１１５をニュートン流体１０２に充分に曝せるように調整することができる。
【００５８】
横方向の動きに加えて、キャリア１２０は、基板を回転軸に沿って回転させるように構成される。基板は、基板１１０の表面１１５から汚染物質を効果的に除去するために基板の表面をニュートン流体１０２に十分に曝せるように、一定の速度で回転される。図４に示される実施形態は、更に、ニュートン流体１０２が処理領域内を流れ、処理領域２０５に曝されている基板の表面から汚染物質を実質的に除去するように、ニュートン流体１０２を処理領域の中心に塗布し、処理領域の両端から除去することを示している。
【００５９】
引き続き図４を参照すると、２つのプロキシミティヘッド１３０，１３５が互いに平行に装着されており、これらの２つのプロキシミティヘッド１３０，１３５は、基板１１０をともなうキャリア１２０を２つのプロキシミティヘッド１３０，１３５の間で軸に沿って移動させるための適切な空間を提供することによって、それぞれのヘッドが基板１１５の上面及び底面の少なくとも一部分を覆えるようにしている。工程６１０に示されるように、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０，１３５のヘッド表面との間に非ニュートン流体１０１を塗布するために、プロキシミティヘッド１３０，１３５内の非ニュートン流体アプリケータが使用される。非ニュートン流体アプリケータ（不図示）は、非ニュートン流体１０１を保持するためのリザーバを含み、非ニュートン流体１０１を受け入れるための入口と、非ニュートン流体１０１をプロキシミティヘッド１３０，１３５を通して基板１１５の表面に供給するための出口とをともなう。非ニュートン流体アプリケータは、非ニュートン流体１０１を流体メニスカスの形で基板１１０の表面１１５に供給する。
【００６０】
非ニュートン流体１０１は、基板１１０のそれぞれの表面１１５に処理領域２０５を画定する閉じ込め壁１４０を形成する。図４に示される実施形態では、基板１１０の上面及び底面１１５のエッジ除外領域１１３に非ニュートン流体１０１を塗布することによって、基板１１０の表面１１５全体を覆う処理領域２０５が基板１１０の上面及び底面１１５に形成される。
【００６１】
工程６１５に示されるように、基板１１０の上面及び底面１１５に形成される処理領域１０５内にニュートン流体１０２が実質的に閉じ込められるように、基板１１０のそれぞれの表面１１５とプロキシミティヘッド１３０，１３５のそれぞれのヘッド表面との間にニュートン流体１０２を塗布するために、プロキシミティヘッド１３０，１３５内のまたはプロキシミティヘッド１３０，１３５につながれたニュートン流体アプリケータが使用される。ニュートン流体アプリケータ（不図示）は、入口と１対の出口とをともなうニュートン流体１０２用リザーバを含む。入口は、より清浄で、かつ新鮮なニュートン流体１０２をニュートン流体アプリケータに受け入れるために使用される。
【００６２】
プロキシミティヘッド１３０，１３５を通して基板の表面にニュートン流体１０２を供給するために、第１の出口が使用される。汚染物質と混ざり合ったニュートン流体を除去し、より効果的な洗浄のためにより清浄なニュートン流体１０２を導入できるように、ニュートン流体アプリケータに設けられた第２の出口が使用される。ニュートン流体アプリケータは、処理領域２０５内の基板１１０の表面１１５に、流体メニスカスの形でニュートン流体１０２を供給する。閉じ込め壁１４０によって画定され処理領域２０５内に形成される通路は、ニュートン流体１０２が非ニュートン流体１０１による壁１４０の間を流れることを可能にする。通路内を流れるニュートン流体１０２は、工程６２０に示されるように、処理領域２０５で１種または２種以上の汚染物質に作用し、それらの汚染物質を基板１１０の上面及び底面１１５から除去する。
【００６３】
基板１１０を運ぶキャリア１２０の速度は、プロキシミティヘッド１３０，１３５によって塗布されているときに非ニュートン流体１０１に作用するニュートン流体１０２の圧力が、キャリア１２０の動きによって引き起こされる非ニュートン流体１０１のズレによって相殺されるように、調整することができる。同様に、非ニュートン流体１０１の厚さは、非ニュートン流体１０１がニュートン流体１０２を実質的に閉じ込めることを可能にするために、ニュートン流体１０２の１つまたは２つ以上の特性に基づいて調整することができる。
【００６４】
別の実施形態では、非ニュートン流体１０１は、基板１１０の上面及び底面１１５の全体を覆う処理領域２０５を形成するように、キャリア１２０の表面とプロキシミティヘッドのヘッド表面との間でキャリア１２０上の区域のうちでキャリア１２０上に受け止められる基板１１０のエッジ除外領域１１３のすぐ外側に塗布される。この実施形態では、非ニュートン流体メニスカスによる閉じ込め壁１４０は、プロキシミティヘッド１３０のヘッド表面とキャリア１２０の上面との間で基板のエッジ除外領域１１３のすぐ外側に円形のバリアを形成する。図４を参照にして上述された実施形態では、非ニュートン流体１０１による閉じ込め壁１４０は、プロキシミティヘッドのヘッド表面と基板の上面及び底面１１５との間に円形のバリアを形成する。
【００６５】
しかしながら、必ずしも基板１１０の上面及び底面１１５の全体が処理領域に囲われている必要はない。別の実施形態では、プロキシミティヘッド１３０，１３５は、基板１１０の表面１１５の一部分のみを覆う処理領域２０５が基板１１０の上面及び底面１１５に形成されるように基板１１０の表面１１５に非ニュートン流体１０１を塗布するために使用することができる。この実施形態では、基板１１０は、処理領域２０５内に閉じ込められているニュートン流体１０２に基板１１０の表面１１５の様々な部分が充分に曝されるように、基板１１０がプロキシミティヘッド１３０，１３５の下にあるときに横軸に沿って移動されるだけでなく回転軸に沿って回転される。
【００６６】
この実施形態では、プロキシミティヘッドは、必ずしも「ヘッド」構成である必要はなく、制御され安定した管理可能な非ニュートン流体１０１及びニュートン流体１０２の流体メニスカスの生成を可能にするように非ニュートン流体アプリケータ及びニュートン流体アプリケータが構成される限り、例えばマニホールド、円形パック、棒、四角、楕円形パック、管、板のように任意の適切な構成、形状、及び／または大きさであることが可能である。
【００６７】
現発明の実施形態は、非ニュートン流体１０１及びニュートン流体１０２を基板の表面に塗布することに限定されず、図４に示される現発明の実施形態は、２種以上の非ニュートン流体１０１を基板の表面に塗布するために使用することもできる。この実施形態では、プロキシミティヘッドは、２つの非ニュートン流体アプリケータを備えている。第１の非ニュートン流体アプリケータは、第１の非ニュートン流体１０１を、それが閉じ込め壁１４０を形成して基板１１０のそれぞれの表面１１５の上に処理領域２０５を画定するように基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０，１３５のヘッド表面との間に供給するために使用される。図４に示される実施形態は、処理領域２０５を、基板１１０の上面及び底面１１５の全体を覆うものとして示しているが、処理領域２０５は、基板１１０の上面及び底面１１５の一部分のみを覆ってもよい。第２の非ニュートン流体アプリケータは、第１の非ニュートン流体１０１とは異なる第２の非ニュートン流体１０１−Ａを、それが基板１１０の上面及び底面１１５の上に形成される処理領域内に実質的に閉じ込められるように処理領域２０５に塗布するために使用される。処理領域２０５内を流れる第２の非ニュートン流体１０１−Ａは、処理領域２０５に曝されている基板の表面上に存在する汚染物質と反応し、それらの汚染物質を実質的に除去する。
【００６８】
現発明の実施形態は、１種のニュートン流体１０２を基板の表面に塗布することに限定されず、２種以上のニュートン流体１０２を基板の表面に塗布するためにも使用することができる。図５は、２種以上のニュートン流体１０２を基板１１０の表面１１５に塗布するために使用されるプロキシミティヘッド１３０のヴァリエーションを示している。
【００６９】
図５に示された実施形態では、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０のヘッド表面との間に、プロキシミティヘッド１３０を使用して非ニュートン流体１０１が塗布される。塗布される非ニュートン流体１０１は、ヘッド表面と基板表面１１５との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁１４０を画定する。この実施形態では、非ニュートン流体１０１は、基板表面１１５のエッジ除外領域１１３を除く残りの部分を覆う処理領域２０５が閉じ込め壁１４０によって囲われるように、基板１１０のエッジ除外領域１１３に沿って塗布される。
【００７０】
閉じ込め壁１４０によって画定される基板１１０の処理領域２０５内の第１の処理小領域２０７内に実質的に閉じ込められるように、基板１１０の表面１１５に、プロキシミティヘッド１３０を使用して第１のニュートン流体１０２−Ａが塗布される。基板１１０の処理領域２０５内の第２の処理小領域２０９内に実質的に閉じ込められるように、基板１１０の表面１１５に、プロキシミティヘッド１３０を使用して第２のニュートン流体１０２−Ｂが塗布される。第１のニュートン流体１０２−Ａ及び第２のニュートン流体１０２−Ｂは、互いと異なり、非ニュートン流体１０１と実質的に不混和であるように選択される。第１の処理小領域２０７は、非ニュートン流体１０１によって第２の処理小領域２０９から隔離される。２つのニュートン流体１０２−Ａ，１０２−Ｂは、処理領域２０５に塗布されると基板１１０の表面１１５上に存在する様々な汚染物質に単独で作用し、それらの汚染物質を基板１１０の表面１１５から実質的に除去することを助ける。
【００７１】
図５の別の実施形態では、第１及び第２のニュートン流体１０２−Ａ，１０２−Ｂの代わりに、第２及び第３の非ニュートン流体１０１−Ａ，１０１−Ｂが処理領域２０５内に塗布される。この実施形態では、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０のヘッド表面との間に、プロキシミティヘッド１３０を使用して第１の非ニュートン流体１０１が塗布される。塗布される非ニュートン流体１０１は、ヘッド表面と基板表面１１５との間で１つまたは２つ以上のサイドに沿って閉じ込め壁１４０を画定する。この実施形態では、第１の非ニュートン流体１０１は、基板表面１１５のエッジ除外領域１１３を除く残りの部分を覆う処理領域２０５が閉じ込め壁１４０によって囲われるように、基板１１０のエッジ除外領域１１３に沿って塗布される。閉じ込め壁１４０によって画定される基板１１０の処理領域２０５内の第１の処理小領域２０７内に実質的に閉じ込められるように、基板１１０の表面１１５に、プロキシミティヘッド１３０を使用して第２の非ニュートン流体１０１−Ａが塗布される。基板１１０の処理領域２０５内の第２の処理小領域２０９内に実質的に閉じ込められるように、基板１１０の表面１１５に、プロキシミティヘッド１３０を使用して第３の非ニュートン流体１０１−Ｂが塗布される。第２及び第３の非ニュートン流体１０１−Ａ，１０１−Ｂは、互い及び第１の非ニュートン流体１０１と異なり、第１の非ニュートン流体１０１と実質的に不混和であるように選択される。第１の処理小領域２０７は、第１の非ニュートン流体１０１によって第２の処理小領域２０９から隔離される。処理領域内の２つの非ニュートン流体１０１−Ａ，１０１−Ｂは、処理領域２０５に曝されている基板１１０の表面１１５上に存在する様々な汚染物質に単独で作用し、それらの汚染物質を基板１１０の表面１１５から実質的に除去することを助ける。
【００７２】
別の実施形態では、プロキシミティヘッドのヘッド表面と基板１１０の表面１１５との間に、プロキシミティヘッド１３０を使用して第１の非ニュートン流体１０１が塗布され、処理領域２０５が画定される。この実施形態では、処理領域２０５の第１の小領域２０７内に閉じ込められるように、基板の表面に第２の非ニュートン流体１０１−Ａが塗布され、処理領域２０５の第２の小領域２０９内に実質的に閉じ込められるように、基板１１０の表面１１５にニュートン流体１０２が塗布される。第２の非ニュートン流体１０１−Ａ及びニュートン流体１０２は、第１の非ニュートン流体１０１と異なるとともに第１の非ニュートン流体１０１と実質的に不混和であるように選択される。第１の処理小領域２０７は、第１の非ニュートン流体１０１によって第２の処理小領域２０９から隔離される。処理領域内の第２の非ニュートン流体１０１−Ａ及びニュートン流体１０２は、処理領域２０５内で曝されている基板１１０の表面１１５上に存在する様々な汚染物質に単独で作用し、それらの汚染物質を基板１１０の表面１１５から実質的に除去することを助ける。
【００７３】
図６Ａに示される別の実施形態では、基板１１０の表面１１５の一部分のみを覆う処理領域２０５が、閉じ込め壁１４０によって画定される。この実施形態では、基板１１０の表面１１５及び／またはプロキシミティヘッド１３０を移動させることによって、基板１１０の表面１１５の様々な部分が第１及び第２のニュートン流体１０２−Ａ，１０２−Ｂに絶え間なく曝されるので、２つのニュートン流体１０２−１，１０２−Ｂのそれぞれは、処理領域内で表面上に存在する汚染物質に単独に作用し、それらの汚染物質を基板１１０の表面１１５から実質的に除去する。
【００７４】
図６Ｂに示される別の実施形態では、処理領域２０５内の第１及び第２の小領域２０７，２０９内に実質的に閉じ込められるように、基板１１０の表面１１５に、第２及び第３の非ニュートン流体１０１−Ａ，１０１−Ｂが塗布される。図６Ａを参照にして言及されるように、基板１１０の表面及び／またはプロキシミティヘッド１３０を移動させることによって、基板１１０の様々な部分が、処理領域２０５内に閉じ込められた２つの非ニュートン流体１０１−Ａ，１０１−Ｂに絶え間なく曝される。２つの非ニュートン流体１０１−１，１０１−Ｂは、基板１１０の表面１１５上に見られる汚染物質に単独に作用し、それらを実質的に除去する。
【００７５】
図６Ｃに示される更に別の実施形態では、処理領域２０５内の第１の小領域２０７に第２の非ニュートン流体１０１−Ａが塗布され、処理領域２０５内の第２の小領域２０９にニュートン流体１０２が塗布される。図６Ａ及び図６Ｂを参照して言及されるように、この実施形態では、基板１１０の表面１１５及び／またはプロキシミティヘッド１３０を移動させることによって、基板１１０の表面１１５の様々な部分が、第２の非ニュートン流体１０１−Ａ及びニュートン流体１０２に絶え間なく曝されるので、第２の非ニュートン流体１０１−Ａ及びニュートン流体１０２のそれぞれは、処理領域内で表面上に存在する汚染物質に単独に作用し、それらを基板１１０の表面１１５から実質的に除去する。
【００７６】
基板の代表的製造プロセスでは、製造に使用される化学剤または外部の非制御環境が、基板に形成される特徴または層の酸化を引き起こす可能性がある。この酸化は、後続の処理に影響を及ぼす可能性がある。例えば、過剰な酸化は、一部の層の適切な付着を妨げたり、層間または特徴間の界面の導電性を乏しくしたりする可能性がある。例えば、金属層の無電解析出では、無電解めっきプロセスは、基板１１０の表面特性及び組成に大きく依存する。基板の表面で酸化が生じると、無電解析出プロセスは、酸素の存在ゆえに形成される原子的薄さの金属酸化物層の形成によって抑制される。すると、無電解析出プロセスに先立って、酸化（金属酸化物）層を除去する追加のステップを実施しなければならず、これは、製造全体のコスト及び時間の増加をもたらす。したがって、後続の製造に先立って表面前処理の手順をやりくりすることが、製造プロセス全体にとって重要である。
【００７７】
図８Ａ〜８Ｄに示される一実施形態では、基板上の処理領域内に実質的に無酸素の環境を提供し、基板１１０の表面１１５上にその他の特徴、構造、または層を形成しやすくするために、プロキシミティヘッド１３０が使用される。図８Ａを参照すると、基板１１０の表面１１５とプロキシミティヘッド１３０のヘッド表面との間に、プロキシミティヘッド１３０を使用して非ニュートン流体１０１が塗布される。塗布される非ニュートン流体１０１は、ヘッド表面と基板１１０の表面１１５との間で閉じ込め領域２０５に沿って閉じ込め壁１４０を画定する。１つのの実施形態では、非ニュートン流体１０１は、基板１１０の活性表面全体１１５を覆う処理領域２０５が閉じ込め壁１４０によって囲われるように、基板１１０のエッジ除外領域１１３に沿って塗布される。
【００７８】
１つの実施形態では、処理領域２０５を占領して、処理領域２０５内に存在しえるあらゆる化学剤またはガスに置き換わるように、基板１１０の表面１１５の処理領域２０５に、プロキシミティヘッド１３０を使用して不活性ガスを供給することができる。処理領域２０５への不活性ガスの供給は、外部の非制御環境から実質的に隔離された実質的に無酸素の環境を処理領域２０５内に提供する。
【００７９】
処理領域内に実質的に無酸素の環境を形成し、処理領域２０５を閉じ込め壁１４０によって実質的に隔離すると、基板が外部の非制御環境（例えば、所望レベルを上回る酸素または湿気を含むその他の望ましくない成分を有する環境）に接触するのを阻みつつ、他の特徴、層、または構造の処理直後に様々な層、特徴、または構造を洗浄、前処理、または製造すること（電気めっきまたは無電解めっき、エッチング等）が可能である。
【００８０】
本明細書で言及される不活性ガスは、囲われた処理領域２０５が非ニュートン流体によって形成されているときに、プロキシミティヘッドのヘッド表面と基板の表面との間の処理領域を制御するために使用される。１つの実施形態では、プロキシミティヘッド１３０の１つまたは２つ以上のポートに、マニホールド（不図示）を通じて不活性ガス制御システム（不図示）を結合することができる。マニホールドは、ポートを通じて処理領域に導入されるものを制御するために、コンピュータ制御または手動制御を使用する。
【００８１】
一例では、不活性ガス制御システムは、処理領域への不活性ガスの注入と処理領域からの酸素または化学剤の排出とを測定及び制御するための、ポンプと、計測器と、制御と、弁とを含んでよい。不活性ガス制御システムには、不活性ガスをプロキシミティヘッドを通して供給して不活性ガスによる酸素の置き換えを可能にするように、クリーンルーム設備（不図示）を結合することもできる（即ち、これまでは酸素または酸素を含む化学剤で占められていた空間が、不活性ガスで満たされることになる）。酸素またはその他の化学剤を排出するポンプは、製造プロセスのあらゆる段階で適切な条件を維持できるように、監視される。メータ、手動制御、及び／またはコンピュータ制御は、Ｎ2 、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスのポンプ移送と流れとを、制限なく監視及び調節することができる。
【００８２】
図８Ｂを参照すると、処理領域に、バリア層８２０を形成することができる。バリア材料は、例えば、なかでもとりわけＴａＮ、Ｔａ、Ｒｕであってよい。バリア層８２０は、例えば無電解めっきプロセスを使用して形成することができる。酸化物の除去またはバリア層８２０の更なる処理を可能にするため、処理領域には、エッチング化学剤を導入することができる。バリア層８２０の洗浄またはエッチングは、しかしながら、酸素の存在の外側でなされる。なぜならば、処理領域２０５は、実質的に無酸素に維持されるからである。バリア層８２０の前処理に続き、別の不活性ガスが供給されてよく、これは、図８Ｃに示されるように、バリア層８２０の形成に使用された化学剤の実質的な除去、処理、洗浄等を可能にする。
【００８３】
定められた実施形態は、処理領域２０５内に実質的に無酸素の環境を提供するだけでなく、処理領域内の環境を制御して基板表面の乾燥非制御を阻止することによって、より効率的な製造プロセスを可能にしている。
【００８４】
図８Ｄに示されるように、製造プロセスは、別のめっき塗布に進むことができる。めっき塗布では、基板１１０の層の上にめっき層を堆積させるために、電気めっきまたは無電解めっきのプロセスを使用することができる。基板の上にめっき層を形成するために使用される、無電解めっきプロセスまたは基板との接触が必要とされる電気めっきプロセスは、任意の数の様々な形態で構成することができる。
【００８５】
めっき工程を実施するためのシステム及びプロセスの例は、（１）２００５年３月８日発行の米国特許第６，８６４，１８１号、（２）２００４年１２月１５日出願の米国特許出願１１／０１４，５２７号「WAFER SUPPORT APPARATUS FOR ELECTROPLATING PROCESS AND METHOD FOR USING THE SAME（電気めっきプロセスのためのウエハサポート装置、及びそれを使用するための方法）」、（３）２００４年６月２８日出願の米国特許出願１０／８７９，２６３号「METHOD AND APPARATUS FOR PLATING SEMICONDUCTOR WAFERS（半導体ウエハにめっきするための方法及び装置）、（４）２００４年６月２８日出願の米国特許出願第１０／８７９，３９６号「ELECTROPLATING HEAD AND METHOD FOR OPERATING THE SAME（電気めっきヘッド、及びそれを動作させるための方法）、（５）２００４年６月３０日出願の米国特許出願第１０／８８２，７１２号「APPARATUS AND METHOD FOR PLATING SEMICONDUCTOR WAFERS（半導体ウエハにめっきするための装置及び方法）、（６）２００５年８月１６日出願の米国特許出願第１１／２０５，５３２号「REDUCING MECHANICAL RESONANCE AND IMPROVED DISTRIBUTION OF FLUIDS IN SMALL VOLUME PROCESSING OF SEMICONDUCTOR MATERIALS（半導体材料の少量処理における機械的共振の低減及び流体分布の改善）」、並びに（７）２００６年４月４日出願の米国特許出願第１１／３９８，２５４号「METHODS AND APPARATUS FOR FABRICATING CONDUCTIVE FEATURES ON GLASS SUBSTRATES USED IN LIQUID CRYSTAL DISPLAYS（液晶ディスプレイに使用されるガラス基板上に導電性特徴を製造するための方法及び装置）」で、より詳細に説明されている。これらの各自は、引用によって本明細書に組み込まれる。したがって、本発明の実施形態は、処理領域内に実質的に無酸素の環境を提供するにあたって使用することができる。
【００８６】
以上の発明は、理解を明瞭化する目的で、いくぶん詳細に説明されてきた。しかしながら、添付の特許請求の範囲内において特定の変更および修正が可能であることは明らかである。したがって、これらの実施形態は、例示的で、かつ非限定的であると見なされ、本発明は、本明細書において定められた詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価形態の範囲内において変更可能である。
【図１】
2010518621.tif 000003
【図２】
2010518621.tif 000004
【図３Ａ】
2010518621.tif 000005
【図３Ｂ】
2010518621.tif 000006
【図３Ｃ】
2010518621.tif 000007
【図３Ｄ】
2010518621.tif 000008
【図４】
2010518621.tif 000009
【図６Ａ】
2010518621.tif 000010
【図６Ｂ】
2010518621.tif 000011
【図６Ｃ】
2010518621.tif 000012
【図７】
2010518621.tif 000013
【図８Ａ】
2010518621.tif 000014
【図８Ｂ】
2010518621.tif 000015
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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