(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体のエッチング室の表面から破片を有効に除去するために用いる洗浄装置と方法を提供する。【解決手段】噴霧流体の入口４と、研磨剤スラリーの入口６と、噴霧化研磨剤スラリーの出口８とを有する噴霧ヘッド２２を含む。しかし、態様２００においては、内部の流路は、より流線型にした収束−発散ノズル２４、２８、およびスロート部２６を有する。また、この態様におけるスロート部２６は、研磨剤スラリーのための入口孔または開口部１６を有し、研磨剤スラリーは流動流体の流れによって生じる負圧によってスロート部２６の中に導入される。１つまたはそれより多い研磨剤スラリー容器２０から研磨剤スラリーを引き上げることができ、そしてヘッド２２は、１つまたはそれより多い流動流体供給源１８への１つまたはそれより多い流体接続を有していてもよい。【選択図】図２
2007173785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）噴霧化した研磨剤スラリーを生成するように設定された噴霧ヘッド、この噴霧ヘッドは研磨剤スラリーの入口、噴霧流体の入口、および噴霧化した研磨剤スラリーの出口を有する；
（b）該研磨剤スラリー入口に流体的に接続されていて、そして水と研磨剤粒子とを含むスラリーのための空間を画定している研磨剤スラリー容器；および
（c）該噴霧流体入口に流体的に接続されている噴霧流体の供給源、
を含む装置。
【請求項２】
噴霧流体の供給源は、膜ユニット、吸収ユニット、低温ユニット、流体の容器、圧縮機、管路、ガス区画、およびこれらの組合せから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
噴霧流体の供給源が、１種またはそれより多い不活性ガスおよびそれらの組合せの供給源を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
不活性ガスの供給源が、窒素、アルゴン、空気、窒素富化空気、アルゴン以外の希ガス、およびこれらの組合せ、ならびにこれらの混合物の供給源から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
噴霧ヘッドがベンチュリ管を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
容器が混合装置を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
噴霧流体の圧力を調節するように設定された圧力調節器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
圧力調節器が、噴霧化研磨剤スラリーの圧力を調節するように設定される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
（a）噴霧化した研磨剤スラリーを生成するように設定されたベンチュリ管、このベンチュリ管は研磨剤スラリーの入口、ガスの入口、および噴霧化研磨剤スラリーの出口を有する；
（b）該研磨剤スラリー入口に流体的に接続されていて、そして水と研磨剤粒子とを含むスラリーのための空間を画定している研磨剤スラリー容器；
（c）ガスの入口に流体的に接続されているガスの供給源；および
（d）該研磨剤スラリーが良好に分散した状態を維持するように設定された攪拌器、
を含む装置。
【請求項１０】
噴霧化した研磨剤スラリーを半導体エッチング室の少なくとも一部の内部表面上に向けることを含む方法。
【請求項１１】
研磨剤スラリーが、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、軽石、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、およびこれらの組合せから選択される研磨剤粒子を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
噴霧流体を噴霧ヘッドに通して流すことによって噴霧化研磨剤スラリーを発生させることを含み、その噴霧ヘッドは研磨剤スラリーの容器および噴霧化研磨剤スラリー出口への流体接続を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
噴霧化研磨剤スラリーを発生させることが、噴霧ヘッドを出る噴霧化研磨剤スラリーの圧力を制御することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
圧力を制御することが、圧力を約２５〜約１５０ｐｓｉｇの範囲の圧力に制御することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
噴霧化研磨剤スラリーを発生させることが、噴霧化研磨剤スラリーの密度を制御することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
密度を約０.０１ｇｍ／ｃｃ〜約０.２０ｇｍ／ｃｃに制御することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
噴霧ヘッドを出る噴霧化研磨剤スラリーの運動量を制御することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
噴霧化研磨剤スラリーの運動量を約１００,０００ｇｍ−ｃｍ／秒〜約３００,０００ｇｍ−ｃｍ／秒の範囲の運動量に制御することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
噴霧化研磨剤スラリーを発生させることが、研磨剤スラリー容器内の研磨剤スラリーを良好に分散した状態に維持することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
噴霧化研磨剤スラリーを発生させることが、容器内の研磨剤スラリーの組成を制御することを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の分野
本発明は洗浄装置と洗浄方法を対象とし、特に、これらに限定するものではないが、半導体製造の間になされる、製品および室（chamber）を洗浄するための装置と方法を対象とする。
【０００２】
関連技術
エッチ室の構成部品からの汚染物質の除去は、慣例的には、二酸化炭素のペレットによるブラスティング、研磨ビーズによるブラスティング、溶剤、強い酸化剤、無機の酸／塩基、または高温での熱分解を用いて行なわれる。汚染物質と基板の組合せによっては、これらは、汚染物質を除去することと、エッチ室を再利用するために高い清浄度の表面を与えることにおいて、最低の結果を生み出す。これらの方法はまた、洗浄工程の間に、特に陽極酸化して被覆されたアルミニウム基板に対して慣用の機械的洗浄方法を用いるときに、基板を損傷する場合がある。エッチ室の構成部品の最近の構成においては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、およびＹ2Ｏ3などのプラズマ噴射した誘電体被覆を使用している。これらの被覆はセラミック基板や陽極酸化したアルミニウム基板に適用されるが、被覆の付着力はせいぜい最低のレベルであり、慣用の研磨ブラスティング手法の攻撃的な性質のために、洗浄を行なう間に容易に損傷される。
【０００３】
基板の表面または被覆の表面を劣化させたり、損傷したりすることなく、半導体ウェハーを製造する工程の間に用いられる全ての表面から堆積物を有効に除去することに対する実際的な必要性が存在することは明らかである。
【０００４】
発明の要旨
本発明によれば、半導体のエッチング室と構成部品を洗浄する際の従来の装置と方法に付随する欠陥を克服するかあるいは低減する装置と方法が提示される。
【０００５】
本発明の第一の側面は装置であって、この装置は、
（a）噴霧化した研磨剤スラリーを生成するように設定された噴霧ヘッド、この噴霧ヘッドは研磨剤スラリーの入口、噴霧流体の入口、および噴霧化した研磨剤スラリーの出口を有する；
（b）該研磨剤スラリー入口に流体的に接続されていて、そして水と研磨剤粒子とを含むスラリーのための空間を画定している研磨剤スラリー容器；および
（c）該噴霧流体入口に流体的に接続されている噴霧流体の供給源、
を含む。
【０００６】
本発明の範囲内の装置には、該容器が、該研磨剤粒子が良好に分散した状態を維持するように設定された攪拌器を備え得るものが含まれる。本明細書中で使用する「良好に分散した」とは、研磨剤スラリーが全ての成分の均質な混合物であってもよいことを意味する。噴霧流体の供給源は、膜ユニット、吸収ユニット、低温ユニット、流体の容器、圧縮機、管路、ガス区画、およびこれらの組合せから選択してもよい。噴霧流体の供給源は、１種またはそれより多い不活性ガスおよびそれらの組合せの供給源を含んでいてもよい。不活性ガスは、洗浄処理に対して不活性であると考えられる任意のガスから選択することができ、そのようなものとしては、これらに限定されないが、窒素、アルゴン、空気、窒素富化空気、アルゴン以外の希ガス、およびこれらの組合せがある。噴霧ヘッドはベンチュリ管を有していてもよい。装置は、噴霧ヘッドに入る噴霧流体の圧力を調節するように設定された圧力調整器を含んでいてもよい。圧力調整器は、噴霧ヘッドを出る噴霧化研磨剤スラリーの圧力を調節するように設定されてもよい。
【０００７】
本発明の別の側面は、洗浄する方法であって、この方法は、噴霧化した研磨剤スラリーを半導体エッチング室またはエッチング室の構成部品の少なくとも一部の内部表面上に向けることを含む。本発明の方法には、噴霧化研磨剤スラリーを内部表面上に向ける際に、噴霧化研磨剤スラリーの圧力を制御することを含む方法が含まれる。圧力は一般に、約２５〜約１５０ｐｓｉｇの範囲の圧力に制御してもよい。破片を除去するのに必要であって、そして下にある基板が損傷しない場合は、１５０ｐｓｉｇよりも高い圧力を用いてもよい。噴霧化した研磨剤スラリーの密度を低下させる必要がある場合もある。２５ｐｓｉｇよりも低い圧力は所望の洗浄効率を与えることができない場合があるが、噴霧化研磨剤スラリーの密度が増大する場合は、そのような低い圧力を用いてもよい。本発明の方法には、噴霧化研磨剤スラリーを内部表面上に向ける際に、噴霧化研磨剤スラリーの密度を制御することを含む方法が含まれる。噴霧化スラリーの密度を制御するためには幾つかの方法を利用することができ、その方法としては、研磨剤スラリーにより多くの液体を加えること、研磨剤スラリー中の研磨剤粒子の量および／または密度を低減させること、噴霧流体の密度を低減させることおよび／またはその流速を増大させること、およびこれらの組合せが挙げられる。噴霧化研磨剤スラリーの密度は、約０.０１ｇｍ／ｃｃ〜約０.２ｇｍ／ｃｃの範囲の密度に制御してもよい。本発明の他の方法としては、噴霧ヘッドを出る噴霧化研磨剤スラリーの運動量を制御することが挙げられる。本発明の方法には、噴霧化研磨剤スラリーの運動量を約１００,０００ｇｍ−ｃｍ／秒〜約３００,０００ｇｍ−ｃｍ／秒の範囲の運動量に制御することが含まれる。他の方法としては、研磨剤スラリー容器内の研磨剤スラリーを良好に分散した状態に維持すること、および容器内の研磨剤スラリーの組成を制御する方法を挙げることができる。
【０００８】
本発明の種々の側面は、以下の図面の簡単な説明、具体的な説明、および特許請求の範囲を検討することによって、より明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
本発明の目的および他の望ましい特徴が得られるやり方を、以下の説明と添付した図面において説明する。
【０００９】
図１および図２は、本発明に従う第一および第二の装置の態様の略横正面図である。
しかしながら、添付した図面は一定の比率で拡縮されたものではなく、本発明の典型的な態様だけを説明するものであるので、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではなく、本発明は他の同等に有効な態様も認められるであろう、ということに留意すべきである。
【００１０】
具体的な説明
以下の説明においては、本発明の理解を与えるために多くの詳細が示される。しかしながら、それらの詳細がなくても本発明を実施することができ、また説明された態様から多くの変形や修正が可能である、ということを当業者は理解するであろう。
【００１１】
本明細書中、特に特許請求の範囲において使用される全ての成句、派生語、語群および複数単語による表現は、明確に名詞や動詞に限定されることはない。意味は、単に名詞や動詞または単一の語によって表現されるのではないことは明らかである。言語は内容を表すために様々な方法を用いる。発明の概念の存在とそれらを表現する方法は、言語文化に応じて異なる。例えば、ゲルマン語における多くの辞書的な複合語は、形容詞−名詞の組合せ、名詞−前置詞−名詞の組合せ、またはラテン語系の派生語として表現されることが多い。特許請求の範囲の中に成句、派生語および語群が含まれる可能性は、高品質の特許のためには重要なことであり、これにより、表現を特許の概念上の内容にまで還元することが可能となり、そしてそのような内容と適合するあらゆる可能な言葉の概念上の組合せ（一つの言語の範囲内あるいは複数の言語にわたる）が、用いられる成句の中に含まれることが意図されている。
【００１２】
本発明によれば、従来の方法と装置に付随する問題を克服するかあるいは低減する装置と方法が提示される。本発明の装置は、噴霧化研磨剤スラリーを生成するように機能する噴霧ヘッドを含む。そのヘッドは、研磨剤スラリーの入口、噴霧流体の入口、および噴霧化研磨剤スラリーの出口を有する。噴霧ヘッドは、噴霧化研磨剤スラリーを生成することが可能な、ベンチュリ管、収束−発散ノズル、収束ノズル、および他のノズル形状を含む、任意の内部容積を有していてもよい。
【００１３】
簡単な言い方をすると、液体またはスラリーの噴霧化を達成するためには、次の三つの主な方法がある：
１．回転カップ噴霧化は、移動する機械要素による空気で流体を切り裂くことを含む。
２．機械的噴霧化において、噴霧化すべき流体は非常に高い圧力（１５〜３０バール）まで圧縮され、これにより高い位置エネルギーが与えられ、大気圧まで解放されたときに運動エネルギーに転化される。このエネルギーによって、流体が外部の雰囲気と接触したときに液体の剪断が起きて、その結果として小滴が形成される。
３．ガス状流体補助噴霧化を用いて同様の結果を得ることができ、それと同時に高い圧力（２〜６バール）の節減が達成される。
【００１４】
本発明の装置は第三のカテゴリーの噴霧化と関連している。簡単な言い方をすると、噴霧化すべき液体と噴霧流体を噴霧ヘッドの内側で接触させるのか、あるいは外側で接触させるのかに応じて、二つのタイプのガス状流体補助噴霧化に区別することができる。これらのタイプは内部噴霧化および外部噴霧化と呼ぶことができる。本発明においては両方のタイプが有効である。
【００１５】
内部噴霧化は、液体と噴霧流体を接触室に閉じ込めることを特徴とする。これら二つの流体をこの室の中に導入する様式は、相当に変更することができ、室から出る噴霧化スラリーの特徴に直接影響を与える。同様に、この室の内部形態（全体の容積、回転を生み出すための羽根、入口開口部と出口開口部の数と直径など）も、液体／噴霧流体混合物の具体的な特徴に影響を及ぼす。この噴霧化の様式は、一般に、すぐれた品質の噴霧化、すなわち非常に小さなスラリーの滴からなっていて、これらの小さな直径について非常に狭い液滴サイズ分布を有する噴霧化スラリーを与える。所定の液体送り出し速度において、この噴霧化の質は、当然のことながら、用いられる噴霧流体送り出し速度と噴霧化室の内部に占める圧力レベルとの関数である。
【００１６】
二つの相の間の接触が任意の閉じ込め空間の外側で起こる外部噴霧化の場合は、主として、液体スラリーの噴射を噴霧流体により剪断することによって、噴霧化スラリーが形成される。それら二つの流体の出口の形態が噴霧の質を完全に決定し、そしてその接触によって生じる滴の液滴サイズを分析すると、比較的広い直径分布（小さな滴と大きな滴が同時に存在する）を示す場合がある。
【００１７】
図１は、本発明に従う一つの装置の態様１００の略横正面図であり、この装置は、噴霧流体の入口４と、研磨剤スラリーの入口６と、噴霧化研磨剤スラリーの出口８とを有する噴霧ヘッド２を含む。噴霧ヘッド２は、金属、プラスチック、およびこれらの組合せなど、任意の適する材料または材料の組合せから成っていてもよい。適する金属としては、アルミニウム、３０４ステンレス鋼などのステンレス鋼が挙げられる。ステンレス鋼を電解研磨してもよいが、これは本発明の要件ではない。態様１００において、内部の流路は、収束ノズル１０、平行なスロート部１２、および発散ノズル１４を有する。この態様において、スロート部１２は、研磨剤スラリーのための入口孔または開口部１６を有し、研磨剤スラリーは、流動流体の流れによって生じる負圧によってスロート部１２の中に導入される。１つまたはそれより多い研磨剤スラリー容器２０から研磨剤スラリーを引き上げることができ、そしてヘッド２は、１つまたはそれより多い流動流体供給源１８への１つまたはそれより多い流体接続を有していてもよい。この特定の流れの構成はベンチュリ管を表しているが、本発明はそれに限定されない。
【００１８】
各々の特定の噴霧ヘッドの構成には多くの選択肢があり、それらの全ては本発明の範囲内の予見可能な代替の態様であると考えられる。例えば、図１のヘッド２において、噴霧流体の入口は一つ、二つ、あるいは二つよりも多い入口開口部からなっていてもよく、そのことは研磨剤の入口開口部１６についても同様である。例えば、開口部１６の反対側に入口孔または開口部１６ａを配置するのが有利な場合がある。
【００１９】
図２は、本発明に従う別の装置の態様２００の略横正面図であり、図１に示す態様１００と同様に、噴霧流体の入口４と、研磨剤スラリーの入口６と、噴霧化研磨剤スラリーの出口８とを有する噴霧ヘッド２２を含む。しかし、態様２００においては、内部の流路は、より流線型にした収束−発散ノズル２４、２８、およびスロート部２６を有する。また、この態様におけるスロート部２６は、研磨剤スラリーのための入口孔または開口部１６を有し、研磨剤スラリーは流動流体の流れによって生じる負圧によってスロート部２６の中に導入される。１つまたはそれより多い研磨剤スラリー容器２０から研磨剤スラリーを引き上げることができ、そしてヘッド２２は、１つまたはそれより多い流動流体供給源１８への１つまたはそれより多い流体接続を有していてもよい。
【００２０】
本発明の装置の別の構成部品は、噴霧ヘッドの研磨剤スラリーの入口に流体的に接続されている研磨剤スラリー容器である。この容器は、水と、研磨粒子と、特定の洗浄課題（例えば、除去すべき破片または堆積物のタイプと量、下にある基板の組成と硬度、および、耐熱被覆または絶縁体被覆などの任意の基板被覆の特性）に応じて用いられる他の選択的成分とを含むスラリーのための空間を画定するように機能する。
【００２１】
研磨剤スラリー容器は大気圧未満とするか、わずかな真空とするか、あるいは大気圧を超える圧力としてもよいが、容器内の圧力は重要ではない。容器は閉じられていても、あるいは大気に開放していてもよい。容器を大気圧よりも低いかあるいは大気圧よりも高い圧力にする場合、容器は必ずこれらの条件に耐えられるように製造される。容器は袋状の構造を有する外殻を有していてもよく、その場合、研磨剤スラリーは袋の中に保持される。スラリーを袋の外に押し出すために空気または他の流体を用いてもよく、また真空を利用して袋に研磨剤スラリーを充填してもよい。
【００２２】
容器内で研磨剤粒子が懸濁していることができるか、あるいは適度にそのような状態になりうる限り、研磨剤スラリー容器の形状は重要ではない。特定の課題に対して必要とされるよりも多い研磨剤粒子が存在する場合があり、その場合は、全ての研磨剤粒子が懸濁している必要はないだろう。一部は、必要とされるまで容器の底に留まっていることが許容され得る。スラリー容器を構成する材料は重要ではない。容器は、金属、プラスチック、またはこれらのある組合せとすることができる。耐熱材料またはセラミックの容器を用いてもよく、またライナーを用いてもよい。ライナーはセラミックまたはプラスチック材料であってもよい。懸濁を補助するものが用いられてもよい。これらは化学的なもの、機械的なもの、またはそれらの組合せであることができる。機械的な懸濁補助手段は、１つまたはそれより多い攪拌または振動装置を含んでいてもよい。化学的な懸濁補助手段は、１種またはそれより多い懸濁補助用化学物質を含んでいてもよい。後者の例は本明細書中でさらに説明する。
【００２３】
本発明の装置は、噴霧流体の入口に流体的に接続されている噴霧流体の供給源を有していてもよい。噴霧流体の供給源は、膜ユニット、吸収ユニット、低温ユニット、流体の容器、圧縮機、管路、ガス区画、およびこれらの組合せから選択される。噴霧流体の供給源は、１種またはそれより多い不活性ガスおよびそれらの組合せの供給源を有していてもよい。不活性ガスが用いられる場合、それは窒素、アルゴン、空気、窒素富化空気、アルゴン以外の希ガス、およびこれらの組合せ、ならびにこれらの混合物の供給源から選択されてもよい。噴霧流体は、純粋なガスである必要はない。例えば、噴霧流体は、窒素富化空気を製造する膜分離ユニットによって発生した空気または窒素であってもよい。たいていの窒素膜は約９０〜９５パーセントの窒素を含む窒素を発生させるが、直列またはカスケード式に接続した複数の膜ユニットを用いることによって、より高い純度も可能である。９５パーセントよりも高い純度は必要ないであろう。用いられるガスの乾燥は重要な場合がある。というのは、噴霧流体がガスであって、そのガスがかなりの量の水またはその他の液体を含んでいると、噴霧化した研磨剤スラリーの組成が、研磨剤スラリー容器の中にあるときの組成とは異なる場合があり、一貫しない結果をもたらし得るからである。噴霧流体の供給源は、１つまたはそれより多い導管によって噴霧ヘッドに流体的に接続されるが、その導管は、噴霧流体が噴霧ヘッドに入るときに流体の圧力を調節するように設定された１つまたはそれより多い圧力調節器を含んでいてもよい。噴霧ヘッドへの研磨剤スラリーの供給量が比較的一定に維持される場合、圧力調節器は、噴霧化した研磨剤スラリーの圧力も同様に調節するように設定されてもよい。噴霧流体の供給源の圧力は、特定のスラリーを噴霧化して洗浄機能を果たすのに要する任意の圧力であってもよい。噴霧流体の供給源の圧力は、例えばガス区画を使用するなどして制御してもよく、あるいは噴霧流体は導管の中の噴霧流体の圧力よりもわずかに高い圧力に制御された位置で導管から取り出してもよい。
【００２４】
操作において、本発明の方法は、噴霧化した研磨剤スラリーを半導体エッチング室の少なくとも一部の内部表面上に向けることを含む。この方法は、上述したように、噴霧流体を噴霧ヘッドに通して流すことによって噴霧化研磨剤スラリーを発生させることを含む。噴霧化研磨剤スラリーを発生させることは、噴霧ヘッドを出る噴霧化研磨剤スラリーの圧力を約２５〜約１５０ｐｓｉｇの範囲の圧力に制御することを含んでいてもよい。噴霧化研磨剤スラリーを発生させることは、噴霧化研磨スラリーの密度を約０.０１ｇｍ／ｃｃ〜約０.２ｇｍ／ｃｃの範囲の密度に制御することを含んでいてもよい。噴霧化研磨剤スラリーが被処理物に接触するときに、噴霧化研磨剤スラリーの運動量を制御するのが望ましい。被処理物の位置での噴霧化研磨剤スラリーの運動量は、それが噴霧ヘッドを出るときに噴霧化研磨剤スラリーの運動量を制御することによって、制御することができる。噴霧ヘッドを出る噴霧化研磨剤スラリーの運動量は、約１００,０００ｇｍ−ｃｍ／秒〜約３００,０００ｇｍ−ｃｍ／秒の範囲内で制御してもよい。噴霧ヘッドを出るときの噴霧化研磨剤スラリーの運動量は、噴霧ヘッドに入るときの噴霧流体の圧力、噴霧ヘッドに入るスラリーの量、研磨剤スラリーの密度、またはこれらのいずれかの組合せを調節することによって、制御してもよい。
【００２５】
研磨剤スラリーは、研磨剤スラリー容器の中で良好に分散した状態に維持されてもよい。先に説明したように、本発明の趣旨において、このことは、研磨剤スラリーが全ての成分の均質な混合物であってもよいことを意味する。
【００２６】
本発明において有用な研磨剤粒子は、研磨の技術分野において広く用いられるものから選択することができるが、研磨剤粒子（の大きさと成分）は、考えている表面粗さの程度、被覆の厚さの変化、および付着特性に応じて選択される。適切な研磨剤粒子を選択するに際しては、硬度などの特性、意図している被処理物との適合性、粒子の大きさ、被処理物との反応性、さらには熱伝導性を考慮してもよい。
【００２７】
本発明において有用な研磨剤粒子の組成は、天然研磨剤と人造研磨剤の２種類に分類することができる。天然研磨剤の例としては、ダイヤモンド、コランダム、エメリー、ガーネット、ケイ石、チャート、石英、砂岩、玉髄、燧石、シリカ、長石、軽石、およびタルクが挙げられる。人造研磨剤の例としては、炭化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、合成コランダム、セラミック酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、アルミナジルコニア、ガラス、炭化ケイ素、酸化鉄、炭化タンタル、酸化セリウム、酸化スズ、炭化チタン、合成ダイヤモンド、二酸化マンガン、酸化ジルコニウム、および窒化ケイ素が挙げられる。
【００２８】
本発明において有用な研磨剤粒子は、典型的には、そして好ましくは、約０.１マイクロメートル〜約１５００マイクロメートルの範囲の粒度、より好ましくは約０.１マイクロメートル〜約１３００マイクロメートルの範囲の粒度を有する。研磨剤粒子は、好ましくは約０.１マイクロメートル〜約７００マイクロメートルの範囲の平均粒度、より好ましくは約１〜約１５０マイクロメートルの範囲、特に好ましくは約１〜約８０マイクロメートルの範囲の平均粒度を有する。本発明において用いられる研磨剤粒子は、少なくとも８のモース硬さを有するのが好ましく、より好ましくは９を超えるモース硬さを有するが、しかし特定の適用については、もっと軟らかい粒子を用いてもよい。
【００２９】
「研磨剤粒子」という用語には、個々の研磨剤粒子の凝集物が含まれる。複数の研磨剤粒子が結合剤によって結合して、特定の粒状構造を有するかもしれない大きな研磨剤粒子を形成するときに、研磨剤の凝集物が形成される。研磨剤の凝集物を形成する複数の粒子は、一つよりも多いタイプの研磨粒子と結合剤を含んでいてもよい。
【００３０】
一般に、充填剤は、研磨剤の作用を受ける表面に関して実質的に不活性すなわち非反応性である装置を構成する無機質の粒状物質である。しかし、時には活性のある（すなわち反応性の）充填剤が用いられ、それらは研磨剤の技術分野においては研削補助剤としばしば呼ばれる。これらの充填剤は使用する間に被処理物と有益に相互作用する。特に、研削補助剤は、１）研磨剤粒子と研磨される被処理物との間の摩擦を低減する、２）研磨剤粒子が「かぶさること（キャッピング）」を防止する、すなわち金属粒子が研磨剤粒子の先端に結合するようになるのを防止する、３）研磨剤粒子と被処理物の間の界面温度を低下させる、あるいは４）必要な研削力を低減する、といった作用をするだろうと当技術分野では考えられている。
【００３１】
研削補助剤には広範囲の異なる材料が包含され、無機物または有機物を基材とすることができる。本発明において有用な研削補助剤のうちで化学物質群の例としては、ワックス、有機ハロゲン化化合物、ハロゲン化物の塩および金属およびそれらの合金が挙げられる。有機ハロゲン化化合物は、典型的に、研磨を行なう間に化学変化を起こし、ハロゲンの酸またはガス状のハロゲン化化合物を放出する。そのような材料の例としては、テトラクロロナフタレンやペンタクロロナフタレンのような塩素化ワックス、およびポリ塩化ビニルが挙げられる。ハロゲン化物の塩の例としては、塩化ナトリウム、カリウムクリオライト（potassium cryolite）、ナトリウムクリオライト、アンモニウムクリオライト、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウムが挙げられる。金属の例としては、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、チタンが挙げられる。他の種々の研削補助剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛、および金属硫化物が挙げられる。異なる研削補助剤の組合せを用いることも本発明の範囲内であり、ある場合には、これによって相乗的な効果が生じ得る。上に挙げた研削補助剤の例は研削補助剤の代表的なものを示していて、全ての研削補助剤を網羅していることを意味するものではない。
【００３２】
研削補助剤は、本発明において有用な研磨剤スラリーにおいて、スラリーの総重量に基づいて約０.１〜約１０乾燥重量パーセント、より好ましくは約０.５〜約５.０重量パーセントの範囲の量で用いることができる。非反応性の充填剤が用いられる場合、それらは５０乾燥重量パーセント以下で用いることができる。
【００３３】
本発明において有用な研磨剤スラリーは、１種またはそれより多い追加の成分など、任意の数の慣用的な添加剤を含んでいてもよく、そのような添加剤としては例えば、可塑剤、キレート化剤、ｐＨ調整剤、脱泡剤、発泡剤、強化用ポリマー、凍結防止剤、懸濁補助剤、殺細菌剤、殺カビ剤、および／または増粘剤が挙げられる。
【００３４】
本発明の研磨剤スラリーは、５マイクロメートルからの範囲の既知の粒度および１〜７５マイクロメートルからの範囲の既知の粒度分布を有する研磨剤粒子を、脱イオン水と、そして場合により他の材料と混合して、約０.０１ｇｍ／ｃｃ〜約０.２ｇｍ／ｃｃの範囲のスラリー密度を得ることによって調製することができる。スラリーは高剪断ミキサーを用いて１２００ｒｐｍで２０分間混合してもよく、また良好に分散したスラリーを維持するために、スラリーを使用する間はミキサーを運転したままにしてもよいが、ただしより低いｒｐｍとする。
【００３５】
研磨剤スラリーは、図１で概略的に示したものと同様のベンチュリ管を有する噴霧ヘッドを用いて、噴霧化したスプレー液へと転化させることができる。例として、噴霧ヘッドはアルミニウムから製造することができ、そして約１ｃｍの直径を有する１つまたはそれより多いスラリーの入口開口部、１ｃｍの直径を有する１つまたはそれより多い空気（噴霧流体）の入口開口部、および２ｃｍの直径を有する１つまたはそれより多い噴霧化スラリーの出口開口部を有していてもよい。研磨剤スラリーは可撓性のステンレス鋼の管を通して噴霧ヘッドに供給してもよく、また研磨剤スラリーは約１００ｐｓｉｇの圧力で噴霧ヘッドに入る空気によって噴霧ヘッドの中に導入してもよい。噴霧化したスラリーは、約５０ｐｓｉｇの圧力で噴霧ヘッドから出てくる。前述したように、スラリーのタンクを攪拌し続けてもよい。スラリーのタンクは大気圧および室温になっていてもよく、もっともこれらの条件は単に便宜上のことであって、必須のことではない。噴霧化スラリーは、エッチ室の誘電体被覆を施した表面に向けてもよく、エッチ室はその誘電体表面上にケイ素や炭化ケイ素の堆積およびその他の破片を有する。噴霧化スラリーは９０°の角度で表面に向けてもよいが、他の角度を用いてもよい。誘電体表面の先行試験による粗さ（Ｒａ）が測定され、また噴霧化スラリーを誘電体表面に接触させてから３０秒後の後試験による粗さも測定される。「Ｒａ」は研磨剤工業で用いられる粗さの一般的な尺度である。「Ｒａ」は、粗さの輪郭の平均線からの逸脱量の算術平均として定義される。Ｒａは側面計のプローブを用いて測定することができ、そのプローブは先端にダイヤモンドを付けた針を有する。一般に、Ｒａの値が小さいほど、加工物の表面の仕上げは滑らか、すなわち、きめが細かい。Perthen M4Pという商品名で知られている側面計を用いることができる。被覆の厚さは、当技術分野で知られているマイクロセクション手法によって測定することができる。
【００３６】
本発明の装置と方法は、半導体のエッチング室の表面から破片を有効に除去するために用いることができる。本発明のごくわずかな例示的な態様をこれまでに詳細に説明してきたが、本発明の新規な教示と利点から実質的に逸脱することなく、それらの例示的な態様において多くの変形が可能であることを、当業者であれば容易に認識するであろう。従って、そのような変形の全ては特許請求の範囲に規定する本発明の範囲内に含まれる、と意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明に従う第一の装置の態様の略横正面図である。
【図２】図２は、本発明に従う第二の装置の態様の略横正面図である。
【図１】
2007173785.tif 000003
【図２】
2007173785.tif 000004
【外国語明細書】
2007173785000001.pdf