(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄する方法であって、
チャンバに非ニュートン流体を充填するステップと、
前記チャンバ内に前記基板を配置するステップと、
少なくとも一部が栓流となる前記非ニュートン流体の流動を形成するために追加の非ニュートン流体を前記チャンバに押し入れるステップと、を備え、前記基板は栓流となる前記流動の一部内に位置するように前記チャンバ内に配置され、前記非ニュートン流体は前記基板の表面を移動して、前記表面からの粒子が除去される方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記基板は、前記非ニュートン流体が前記チャンバを流動可能である間、前記チャンバ内に保持される方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記基板は、前記非ニュートン流体中で浮遊しており、前記非ニュートン流体は、前記基板を支持可能である方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
栓流となる前記流動の一部内の流速は、実質的に均一である方法。
【請求項５】
前記栓流は、前記流動の約全量にわたる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記非ニュートン流体は、軟質凝縮物質として定義される方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記非ニュートン流体の前記流動の方向は、前記基板の前記表面に対して実質的に平行である方法。
【請求項８】
基板を洗浄する方法であって、
前記基板の表面上方に供給ユニットの表面を配置するステップと、
前記供給ユニットの前記表面と、前記基板の前記表面との間に非ニュートン流体の流動を供給するステップと、を備え、前記流動の少なくとも一部は栓流となり、栓流となる前記流動の一部は、前記基板の前記表面を移動して、前記基板の前記表面からの粒子の除去を可能にする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
栓流となる前記流動の一部が、実質的に、前記供給ユニットの前記表面と前記基板の前記表面との間に広がる方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、
前記非ニュートン流体は、フォーム、コロイド、及びエマルジョンの一つ以上として定義される方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、
前記非ニュートン流体は、フォームの流出を制限するように構成されたフォームとして定義される方法。
【請求項１２】
基板を洗浄する方法であって、
少なくとも一部が栓流となる非ニュートン流体の流動を提供するステップと、
栓流となる前記流動の一部内に前記基板を配置し、栓流となる前記流動の一部に前記基板の表面を接触させ、栓流となる前記流動の一部が前記表面を移動して、前記表面からの粒子の除去を可能にするように配置するステップと、を備える方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
前記非ニュートン流体の前記流動の方向は、前記基板の前記表面に対して実質的に平行である方法。
【請求項１４】
基板を洗浄する装置であって、
前記基板の表面上方に配置されるように構成され、非ニュートン流体を受け入れるように構成された供給ユニットを備え、前記非ニュートン流体は、前記供給ユニットと前記表面との間に前記非ニュートン流体の流動を形成するために前記表面に供給可能であり、前記流動は、栓流となる部分を有し、前記栓流は前記表面を移動して、前記表面からの粒子の除去を可能にする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
前記供給ユニットは、前記表面に近接して配置されるように構成される方法。
【請求項１６】
基板を洗浄する装置であって、
一部が栓流となるように非ニュートン流体の流動を輸送可能な導管状の空洞を有し、前記基板が栓流となる前記流動の一部内に配置されるよう前記基板を収容するチャンバを備え、前記栓流は前記基板の表面を移動して前記表面から粒子を除去する、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、
前記チャンバと前記基板の前記表面との間の隙間は、約５０ミクロンから約１０ミリメートルの範囲の高さを有する装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置は更に、
前記チャンバの壁において、前記非ニュートン流体を前記チャンバへ注入するように構成された導入口を備える装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の装置において、
前記チャンバは、前記基板を受け入れ可能な第一の開口部を定める導入端部と、前記基板を排出可能な第二の開口部を定める排出端部とを有する装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置は更に、
前記第二の開口部に近接し、前記基板の縁部を受け、前記栓流が前記基板の前記表面を移動する間に、前記基板の移動を防止するように構成された、前記チャンバ内の保持ピンを備える装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置は更に、
前記第一の開口部を密封するように構成された、前記第一の開口部に近接するパネルを備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体デバイス製造処理を通じて、半導体ウェーハは、堆積システムからの汚染物等の粒子を半導体ウェーハ表面から除去するために洗浄される。粒子が除去されない場合、粒子は、半導体ウェーハを汚染し、半導体ウェーハ上の電子デバイスに損傷を発生させる。そのため、洗浄工程は、製造処理を通じて何度も繰り返される非常に重要なステップとなる。
【０００２】
半導体ウェーハを洗浄する一つの方法は、半導体ウェーハの表面を脱イオン水により濯ぐことである。しかしながら、水を用いた半導体ウェーハの洗浄は、ほんの僅かな量の汚染を除去するために大量の水を使用する処理であるため、極めて非効率的である。具体的に言えば、非効率性は、水のニュートン特性により生じる。図１は、水の剪断応力及び剪断歪みの図である。剪断応力及び剪断歪みの図は、剪断歪み速度に対する剪断応力をプロットした図である。図１に示すように、水の剪断歪み速度及び剪断応力は、図において直線としてプロットされる。したがって、水（及び全てのニュートン流体）は、剪断歪み速度に直線的に比例する剪断応力を有することにより特徴付けられる。プロットは、図の起点１０１を通る。したがって、水に加えられた任意の有限な応力により、流動を引き起こすことができる。言い換えれば、水は、水の流動を引き起こすのに必要な最小限の力である降伏点が最小であるか、或いは降伏点を有していない。
【０００３】
図２は、半導体ウェーハ２０２の表面上での水の流動に関する流速プロフィールを示す図である。図２に示すように、水は事実上降伏点を有していないため、半導体ウェーハ２０２の表面に接触する水の速度は、実質的にゼロであり、半導体ウェーハから遠く離れるほど速度が増加する。したがって、水は、基本的には、半導体ウェーハ２０２の表面との接触点において停滞している。半導体ウェーハ２０２表面のすぐ上の水が移動していないため、水の流動には、半導体ウェーハの表面にある粒子を運び去る仕組みは存在しない。したがって、半導体ウェーハ２０２の表面において何らかの有意な速度を形成し、表面から粒子を除去できるようにするには、大量の水流が必要となる。
【０００４】
上記を鑑みて、より効率的に流体を使用して半導体ウェーハを洗浄する方法及び装置を提供する必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
大まかに言って、本発明は、基板を洗浄する方法及び装置を提供することで、こうした必要性を満たす。本発明は、方法、システム、又はデバイスを含む多数の形で実施できる。本発明のいくつかの実施形態について、以下で説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様によれば、基板を洗浄する方法が提供される。この方法では、非ニュートン流体の流動が提供され、流動の少なくとも一部は栓流となる。基板の表面から粒子を除去するために、基板の表面は、栓流となる流動の一部が基板の表面を移動するように、栓流となる流動の一部と接触して配置される。
【０００７】
本発明の第二の態様によれば、基板を洗浄する方法が提供される。この方法では、チャンバに非ニュートン流体を充填し、チャンバ内に基板を配置する。その後、少なくとも一部が栓流となる非ニュートン流体の流動を形成するために、追加の非ニュートン流体をチャンバに押し入れる。基板は、栓流となる流動の一部が基板の表面を移動して、表面からの粒子の除去を可能にするように、チャンバ内に配置される。
【０００８】
本発明の第三の態様によれば、基板を洗浄する方法が提供される。この方法では、供給ユニットの表面が提供され、供給ユニットの表面は、基板の表面上方に配置される。供給ユニットの表面と基板の表面との間に、非ニュートン流体の流動を供給する。流動の少なくとも一部は栓流となり、栓流となる流動の一部は、基板の表面を移動して、基板の表面からの粒子の除去を可能にする。
【０００９】
本発明の第四の態様によれば、基板を洗浄する装置が提供される。装置は、基板の表面上方に配置するように構成され、非ニュートン流体を受け入れるように構成された供給ユニットである。供給ユニットは、非ニュートン流体を表面に供給し、供給ユニットと表面との間に非ニュートン流体の流動を形成できる。流動は、栓流となる部分を有し、栓流は表面を移動して、表面からの粒子の除去を可能にする。
【００１０】
本発明の第五の態様によれば、基板を洗浄する装置が提供される。装置は、導管状の空洞を有するチャンバを含む。導管形状は、流動の一部が栓流となるように非ニュートン流体の流動を輸送できる。更に、チャンバは、栓流が基板の表面を移動して表面からの粒子の除去を可能にする形で、基板を収容するように構成される。
【００１１】
本発明の他の態様及び利点は、本発明の原理を例示する添付図面と併せて、以下の詳細な説明から、更に明白となるであろう。
【００１２】
本発明は、添付図面と併せて、以下の詳細な説明により容易に理解されるものであり、なお、同様の参照符号は、同様の構造要素を指示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
基板を洗浄する方法及び装置についての発明を説明する。しかしながら、こうした具体的な詳細の一部又は全部がなくとも、本発明を実施し得ることは、当業者に明白である。別の例において、周知の処理工程については、本発明を不必要に曖昧にしないために説明しない。
【００１４】
本明細書で説明する実施形態は、基板を洗浄する方法及び装置を提供する。基本的には、栓流として流動する能力を有する非ニュートン流体を使用して基板を洗浄する。後に更に詳細に説明するように、非ニュートン流体の流動が提供され、流動の少なくとも一部は栓流となる。基板を洗浄するために、基板の表面は、栓流となる流動の一部と接触して配置される。一実施形態において、非ニュートン流体の流動は、栓流となる流動の一部が基板の表面を流動するように、基板の表面に供給される。別の実施形態において、基板は、栓流となる非ニュートン流体の流動内に浸漬させる。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態による、非ニュートン流体の剪断応力及び剪断歪みの図である。非ニュートン流体は、加えられた剪断力がゼロに近い時に流動しない流体である。特に、図３に示すように、非ニュートン流体において流動を発生させるのに必要な最小の力又は剪断応力である降伏点３０２（τyield）を有することを特徴とする。非ニュートン流体の例は、固体及び液体という両極端の中間部分を占める軟質凝縮物質である。軟質凝縮物質は、外的応力により容易に変形可能であり、軟質凝縮物質の例は、エマルジョン、コロイド、フォーム等を含む。エマルジョンは、例えば、練り歯磨き、マヨネーズ、油水といった、非混和液の混合物である。コロイドは、水中に分散したポリマであり、ゼラチンがコロイドの例となる。フォームは、液体マトリクスによって規定された気泡であり、シェービングクリームがフォームの例となる。
【００１６】
図４は、本発明の一実施形態による、チャンバ内の非ニュートン流体の栓流に関する流速プロフィールを示す図である。この実施形態において、チャンバは、パイプの形態であり、図４は、パイプの任意の区域における流速プロフィールを示している。パイプを流動する非ニュートン流体は、パイプの直径４０４に渡って非ニュートン流体に加わる剪断応力よりも大きな降伏点を有する。そのため、流動の全量が栓流となる。栓流は、流速が実質的に均一である平坦な流速プロフィールにより定義される。言い換えると、栓流により、非ニュートン流体材料の殆どは、実質的に同じ速度でパイプを通って移動し、栓流がパイプの直径４０４に渡って均一な速度を有するようになる。したがって、パイプの壁４０２と接触した非ニュートン流体の速度は、パイプの中央における非ニュートン流体の速度に近くなる。したがって、栓流は、壁４０２の周辺又はその近傍において、高速の非ニュートン流体を形成できる。
【００１７】
図５は、本発明の一実施形態における、チャンバ内の非ニュートン流体の栓流に関する別の流速プロフィールを示す図である。チャンバは、パイプの形態であり、図５は、パイプの任意の区域での流速プロフィールを示している。この実施形態において、パイプを貫流する非ニュートン流体に加わる剪断応力は、流動のいくつかの部分で非ニュートン流体の降伏点を上回る。剪断応力が降伏点を上回る流動部分は、非栓流となる（即ち、ニュートン流動）。非栓流は、栓流の部分から壁４０２の領域まで流体速度が低下する速度勾配を特徴とする。一方、降伏点が剪断応力より大きな流動部分は、栓流となる。図５に示したように、流速プロフィールは、異なる流動特性を有する非ニュートン流体の流動を示している。栓流は、パイプの全直径４０４に渡っては得られていない。具体的には、パイプの壁４０２に近い流動の部分５０２は、放物線の形状の流速プロフィールを有する速度勾配により特徴付けられる非栓流となる。対照的に、栓流は、平坦な形状の流速プロフィールを有しており、流速勾配間の部分５０４が栓流となる。図５は、栓流となる流動の部分５０４が速度勾配を示す流動の部分５０２よりも高い速度を有することを示している。したがって、図５の実施形態において、速度は、栓流となる流動の部分５０４において最高となる。
【００１８】
全ての非ニュートン流体が栓流となるとは限らない。非ニュートン流体が栓流として流動するか否かは、様々な要因（例えば、加わる剪断応力、非ニュートン流体の特性、その他）により決定される。例えば、素早く流出し崩壊するフォーム（非ニュートン流体）は、何ら有効な機械的強度を有していない。こうした素早く流出するフォームは、事実上、降伏点を有しておらず、栓流として流動しない可能性が非常に高い。対照的に、ゆっくりと流出し、完全性を無期限に維持できる、高い降伏点を備えた高品質のフォームは、栓流として流動する可能性が高い。非ニュートン流体の降伏点を高める様々な方法が存在する。例えば、フォームの降伏点を高めるためには、より小さな気泡を用いることができる。加えて、フォーム内の界面活性剤の量を増加させること、及び／又は、異なる界面活性剤の使用により、フォームの流出を限定し、これによりフォームの降伏点を高めることができる。付加的なポリマ又は他の結合材を追加し、フォームの降伏点を高め、フォームからの液体流出の速度を低減してもよい。
【００１９】
図６は、本発明の一実施形態による、基板を洗浄する方法の高レベルの概要を示すフローチャートである。基板は、任意の適切な基材である。例示的な一実施形態において、基板は、半導体ウェーハであり、即ち、様々な材料の拡散及び堆積により超小型回路がその上に構築される、シリコン結晶等の半導体材料の薄片である。別の例示的な実施形態において、基板は、磁気媒体コーティングを備えた円形の硬板から成るハードディスクプラッタである。ステップ６０２において開始され、非ニュートン流体の流動が提供され、流動の少なくとも一部は栓流となる。ステップ６０４において、基板の表面は、栓流が基板の表面を移動して基板から粒子を除去するように、栓流となる流動の一部と接触して配置される。基板の表面が栓流となる流動の一部と接触して配置されるのは、こうした流動の部分が最も高い速度を有するためである。実際には、基板の表面は、最も高い流速を有する流動部分に配置される。非ニュートン流体の流動における高い速度は、基板表面の粒子との高速での衝突と、衝突頻度の増加とに相関し、これにより基板表面での高い摩擦を形成する。高い速度と、結果的に生じる高い摩擦とは、基板表面からの高い粒子除去率に対応する。
【００２０】
図７は、本発明の一実施形態による、基板を洗浄する装置を模式的に示す斜視図である。図７に示すように、装置は、基板７０２の表面上方に配置されるように構成された供給ユニット７０４である。図７の実施形態において、供給ユニット７０４は、非ニュートン流体を生成するのではなく、非ニュートン流体を供給する任意の適切な数の入口導管を介して非ニュートン流体を受け入れる。供給ユニット７０４は、基板７０２の表面に非ニュートン流体を供給して、供給ユニットと基板の表面との間に非ニュートン流体の流動を形成する。一実施形態において、供給ユニット７０４は、基板７０２の表面に近接して配置されるように構成された近接ヘッドにすることができる。近接ヘッドは、必ずしも「ヘッド」の構造を備えている必要はなく、非ニュートン流体の供給を可能にする形で近接性を構成し得る限り、例えば、マニホルド、円形のパック、棒、楕円形のパック、チューブ、プレート等、任意の適切な構造、形状、及び／又はサイズであっても良い。一実施形態において、図７に例示する円形パックタイプの近接ヘッドが用いられる。近接ヘッドのサイズは、所望の用途に応じて任意の適切なサイズに変更してよい。近接ヘッドについての詳細は、２００２年９月３０日提出の米国特許出願第１０／２６１，８３９号「ウェーハ表面に極めて近接して保持された複数の入口及び出口を使用して半導体ウェーハ表面を乾燥させる方法及び装置」を参照し得る。
【００２１】
図８は、図７に示した供給ユニットの側断面図である。図８に示すように、供給ユニット７０４の表面は、基板７０２の表面上方に配置される。供給ユニット７０４は、上部入口導管を介して非ニュートン流体を受け入れ、更に供給ユニットは、非ニュートン流体の流動を、供給ユニットの表面と、基板７０２の表面との間に供給する。非ニュートン流体は、供給ユニット７０４の中央から供給ユニットの外縁部へ向かって放射状に流動し、したがって、流動の方向は、基板７０２の表面と実質的に平行になる。以下に更に詳細に説明するように、供給ユニット７０４の表面と基板７０２の表面との間の流動の部分は、栓流となり、栓流は基板の表面を移動して基板の表面から粒子を除去するようになる。流動の速度は、栓流に対応する任意の適切な速度にできる。例えば、一実施形態において、流速は、約０．１ｍｍ／ｓ乃至約１００ｍｍ／ｓの範囲となる。本明細書において、「約」という用語は、指定された大きさ又はパラメータが特定の用途での許容範囲内で変化してよいことを意味する。一実施形態において、許容範囲は、±１０％である。
【００２２】
図８に示すように、供給ユニット７０４は、基板７０２の一区画に非ニュートン流体を供給する。基板７０２の全表面を洗浄するために、供給ユニット７０４は、基板の全区画の処理を可能にする形で基板上を移動するように構成できる。例えば、供給ユニット７０４は、基板７０２の中央区画から基板の縁部へ、直線的に移動してよい。供給ユニット７０４が基板７０２の一つの縁部から別の正反対の縁部へ直線的に移動する他の実施形態を利用してもよい。例えば、ラジカル移動、円運動、螺旋運動、ジグザグ運動といった、他の非線形移動を利用してもよい。供給ユニットが基板の全区画を処理するように基板７０２が回転及び／又は平行移動する間に、供給ユニット７０４は、静止状態を維持することもできる。
【００２３】
図９は、本発明の一実施形態による、図７及び８に示した装置表面と基板表面との間の非ニュートン流体の流動に関する流速プロフィールを示す説明図である。供給ユニット７０４の表面と基板７０２の表面との間を流動する非ニュートン流体は、隙間７０６に渡って非ニュートン流体に加わる剪断応力より大きな降伏点を有する。したがって、流動の多くの量が栓流となる。言い換えると、栓流となる流動の一部は、実質的に、供給ユニット７０４の表面と基板７０２の表面との間に広がる。したがって、図９に示すように、流動の流速プロフィールは、実質的に均一となる。本明細書では、一実施形態において、「実質的」という用語は、栓流が表面間の約８０％から１００％に及ぶことを意味する。
【００２４】
栓流は、基板７０２の表面において、高い速度の非ニュートン流体を発生させることができる。基板７０２の表面に接触する非ニュートン流体の高速流動は、基板表面の粒子との高速での衝突と、衝突頻度の増加とに相関し、これにより基板表面からの粒子の除去を助ける。供給ユニット７０４の表面と基板７０２の表面との間の隙間７０６は、非ニュートン流体の流動に対応する任意の適切な高さにできる。例示的な一実施形態において、供給ユニット７０４の表面と基板７０２の表面との間の隙間７０６は、約５０ミクロンから約１０ミリメートルの範囲の高さを有する。
【００２５】
図１０は、本発明の一実施形態による、基板を洗浄する別の装置の簡略斜視図である。装置１０１０は、導管状の空洞を有するチャンバ１００４を含む。以下で更に詳細に説明するように、導管は、流動の一部が栓流となるように非ニュートン流体の流動を輸送するように構成される。チャンバ１００４は、加えて、栓流が基板の表面（上面及び底面）を移動して、基板表面からの粒子の除去を可能にするように、基板を収容するように構成される。図１０は、導管が長方形の形状を有することを示している。しかしながら、空洞は、基板を収容するために寸法を決定した任意の適切な形状により定めてよいと理解されたい。例えば、別の実施形態において、空洞は、円筒形状を有する。
【００２６】
図１１Ａから１１Ｃは、本発明の一実施形態による、基板を洗浄する図１０に示した装置の様々な詳細図を示している。図１１Ａは、装置１０１０の上面図、図１１Ｂは、側面図、図１１Ｃは、拡大側面図を示している。装置１０１０は、チャンバと、導入口１１３２と、保持ピン１１１２と、パネル１１３０とを含む。チャンバは、長方形の導管状の空洞を有する。チャンバは、導入端部１１１６と、導入端部の反対側に位置する排出端部１１１７とを有する。導入端部１１１６は、基板７０２を受け入れ可能な第一の開口部により定められる。排出端部１１１７は、基板７０２を排出可能な第二の開口部により定められる。加えて、第一の開口部を密封するために使用可能なパネル１１３０が、導入端部１１１６の第一の開口部に近接して含まれる。
【００２７】
装置１０１０は、更に、チャンバの壁内に導入口１１３２を含む。導入口１１３２は、非ニュートン流体をチャンバへ注入するように構成される。図１１Ｂの上面図に示したように、一実施形態において、導入口１１３２は、チャンバの幅に沿って伸びる。しかしながら、導入口１１３２は、任意の適切な形状及びサイズにできると理解されたい。非ニュートン流体アプリケータ（図示なし）は、導入口１１３２に結合し、導入口を介して非ニュートン流体をチャンバへ注入することが可能である。図１１Ａから１１Ｃの実施形態において、装置１０１０は、導入端部１１１６に近接して位置する二個の導入口１１３２を含む。側面図では、導入口１１３２の一方がチャンバの上部に位置し、他方の導入口が底部に位置することを示している。導入口１１３２は、上部及び底部から非ニュートン流体の対向する流動を形成するために、互いに対向して配置される。対向する流動は、基板の反対の表面に力を及ぼすことで、チャンバの中央で基板７０２を浮遊した状態に維持するのを助ける。しかしながら、所望の流動方向に応じて、装置１０１０は、一個の導入口又は三個以上の導入口を含むことができる。更に、所望の流動方向が導入端部から排出端部１１１７であることから、導入口１１３２は、導入端部１１１６に近接して配置される。ただし、導入口１１３２は、様々な流動特性を形成するために、チャンバ内の任意の適切な位置に配置してもよい。
【００２８】
更に図１１Ａから１１Ｃを参照すると、基板７０２を装置１０１０のチャンバに配置する前に、非ニュートン流体アプリケータは、導入口１１３２を介してチャンバに非ニュートン流体を押し入れ、チャンバに非ニュートン流体を充填する。チャンバに非ニュートン流体を充填した後、導入端部１１１６の第一の開口部を介して、基板７０２をチャンバ内に配置する。基板７０２は、非ニュートン流体中に基板が浮遊するように配置される。すなわち、基板７０２は、非ニュートン流体中に浸漬した状態で、チャンバの壁には接触しない。非ニュートン流体は、基板がチャンバの中央に浮遊するように基板７０２を支持する能力を有する。非ニュートン流体は、流動が無くとも、ほぼ無期限に基板７０２を支持可能であり、これは、基板の重量が十分に小さく、非ニュートン流体に載った基板が非ニュートン流体の降伏点を上回らないためである。
【００２９】
基板７０２をチャンバ内に配置した後、導入端部１１１６の第一の開口部に近接するパネル１１３０を閉じて、第一の開口部を密封する。非ニュートン流体アプリケータにより、チャンバに非ニュートン流体を押し入れ、非ニュートン流体の流動を形成する。非ニュートン流体は導入端部１１１６の第一の開口部を介して退出できないため、導入口１１３２から押し込まれた非ニュートン流体は、導入端部から排出端部１１１７へ向けて流動し、排出端部の第二の開口部において退出する。流動の方向は、基板７０２の表面に対して実質的に平行となる。下で更に詳細に説明するように、流動の一部は栓流となり、基板は、栓流が基板７０２の表面を移動して表面から粒子を除去するように、チャンバ内に配置される。
【００３０】
流動が基板７０２の表面を移動できるように、基板は、チャンバ内で保持される。装置１０１０の実施形態は、チャンバ内に一本以上の保持ピン１１１２を含むことができる。保持ピン１１１２は、基板７０２の縁部を受領して、基板の水平移動を防止するために使用される。図１１Ａ及び１１Ｂの実施形態において、保持ピン１１１２は、排出端部１１１７に近接して配置され、非ニュートン流体がチャンバを通って流動する時に、基板７０２が排出端部の第二の開口部を介して移動するのを防止する。保持ピン１１１２は、導管を介した非ニュートン流体の流動を可能にしながら、基板７０２を保持できる。基板１１１２を水平移動させるために、保持ピン１１１２は、基板の保持を解除して、非ニュートン流体の流動により、基板を導管に沿って排出端部１１１７の第二の開口部の外へ移動できるように構成してよい。例えば、一実施形態では、保持ピン１１１２を降下させて、基板７０２を移動させることができる。
【００３１】
図１２Ａ及び１２Ｂは、本発明の実施形態による、図１０及び１１Ａから１１Ｃのチャンバを通る非ニュートン流体の異なる流動についての異なる流速プロフィールである。チャンバを貫流する図１２Ａの非ニュートン流体は、チャンバの高さ１２０４に渡って非ニュートン流体に加わる剪断応力より大きな降伏点を有する。したがって、一実施形態において、流動の実質的な量が栓流となる。言い換えると、栓流は、流動のほぼ全量に及ぶ。したがって、図１２Ａに示したように、流動の流速プロフィールは、実質的に均一となる。
【００３２】
図１２Ｂは、本発明の別の実施形態による、チャンバを通る非ニュートン流体の流動についての別の流速プロフィールである。ここでは、チャンバを貫流する非ニュートン流体に加わる剪断応力は、流動のいくつかの部分で非ニュートン流体の降伏点を上回る。上述のように、剪断応力が降伏点を上回る流動部分は、非栓流となる。降伏点が剪断応力より大きな流動部分は、栓流となる。図１２Ｂに示したように、流速プロフィールは、異なる流動特性を有する非ニュートン流体の流動を示している。栓流は、チャンバの高さ１２０４全体では得られない。具体的には、チャンバの壁近くの流動の部分は、放物線の形状の速度勾配を有する非栓流となる。栓流は、平坦な形状の流速プロフィールを有しており、流速勾配間の部分１２０６が栓流となる。
【００３３】
栓流に関連する粒子除去の増加の利点を活用するために、基板７０２は、栓流となる流動部分が基板の表面を移動するように、チャンバ内に配置される。図１２Ａに示した実施形態では、実質的にチャンバの高さ１２０４全体に渡って栓流が得られるため、基板７０２は、チャンバ内の任意の場所に配置できる。図１２Ｂに示した実施形態では、基板７０２は、栓流となる部分１２０６内に配置される。チャンバの壁と基板７０２の表面との間の隙間１２０２は、非ニュートン流体の流動に対応する任意の適切な高さにできる。例示的な一実施形態において、隙間１２０２は、約５０ミクロンから約１０ミリメートルの範囲の高さを有する。
【００３４】
非ニュートン流体中の化学物質及び／又は気体は、基板７０２の表面からの粒子の除去を更に支援できる。具体的には、化学物質及び／又は気体は、粒子及び／又は基板７０２表面との化学反応のために、或いは化学反応を促進するために、非ニュートン流体に含めることができる。任意の適切な化学物質及び／又は気体を非ニュートン流体に含め、基板の洗浄を促進できる。例えば、オゾン気泡と脱イオン水を含むフォームを基板に供給できる。脱イオン水と組み合わせたオゾンは、半導体フォトリソグラフィ工程において一般的に使用される有機フォトレジスト材料と化学的に反応し、基板７０２の表面からフォトレジスト材料を除去する。
【００３５】
更に、上述の実施形態は、洗浄に加え、物質移動に依存する他の適切な半導体デバイス製造プロセスに応用できる。例えば、非ニュートン流体の栓流は、表面に金属をコーティングする表面被覆手法であるメッキに使用できる。栓流となる非ニュートン流体の流動をメッキすべき表面に供給することで、表面又はその近くにおいて高い速度が発生する。高い速度は、表面に対する金属の高い物質移動と同じであり、これにより、表面を被覆するために使用される流体の量が低減される。別の例において、上述の実施形態は、ウェットエッチングに応用可能であり、この場合、栓流となる非ニュートン流体の流動を基板の表面に供給して、エッチングされる金属を除去する。
【００３６】
簡単に言えば、上述の実施形態は、基板を洗浄する方法及び装置を提供する。基板の表面を洗浄するために、基板は、栓流となる非ニュートン流体の流動に接触させて配置する。同じ質量に移動において、栓流は、基板を洗浄するために水等のニュートン流体を使用するのと比較する時、基板の表面又はその近くにおいて、より高い流速を有する。基板の表面で栓流により形成される摩擦は、ニュートン流体により形成されるごく僅かな摩擦より数桁大きい。結果として、栓流となる非ニュートン流体の基板洗浄での使用は、ニュートン流体の使用と比較して少ない非ニュートン流体を使用して同じ洗浄効果を達成できるため、ニュートン流体の使用に比べ効率的である
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明したが、本発明の趣旨又は範囲から離れることなく、他の多くの具体的な形態で本発明を実施し得ることは、当業者に理解されよう。したがって、本例及び実施形態は、制限的ではなく例示的であるとみなされるべきであり、本発明は、本明細書に記載の詳細に限定されるべきではなく、付記した請求項の範囲内で変形及び実施してよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】水の剪断応力及び剪断歪みを示す図である。
【図２】半導体ウェーハの表面上での水の流動に関する流速プロフィールを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、非ニュートン流体の剪断応力及び剪断歪みを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、チャンバ内の非ニュートン流体の栓流に関する流速プロフィールを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、チャンバ内の非ニュートン流体の栓流に関する別の流速プロフィールを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による、基板を洗浄する方法の高レベルの概要を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、基板を洗浄する装置の簡略斜視図である。
【図８】図７に示した供給ユニットの側断面図である。
【図９】本発明の一実施形態による、図７及び８に示した装置表面と基板表面との間の非ニュートン流体の流動に関する流速プロフィールを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、基板を洗浄する別の装置の簡略斜視図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態による、基板を洗浄する図１０に示した装置の様々な詳細図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態による、基板を洗浄する図１０に示した装置の様々な詳細図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態による、基板を洗浄する図１０に示した装置の様々な詳細図である。
【図１２Ａ】本発明の実施形態による、図１０及び１１のチャンバを通る非ニュートン流体の異なる流動に関する異なる流速プロフィールを示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態による、図１０及び１１のチャンバを通る非ニュートン流体の異なる流動に関する異なる流速プロフィールを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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