結論

この研究では、DIWだけでLSI回路のウェハを洗浄するための新たな方法を明らかに した。筆者らは、枚葉回転湿式処理装置を用い、非常に低い回転速度と流量の組み合わ せによって、小さなキャピラリー数を生成することによって、PSL 微粒子を非常に高い 効率で短時間に除去できることを明らかにした。結果として、DIW だけを使用するた め、低コストで環境に優しく、パターン崩壊及び基板の損失を伴わずに、PSL 微粒子を 除去できる新しい洗浄方法を確立した。

結果は次のようにまとめることができる。

1. 非常に低い回転速度により、除去効率は大きく改善されたが、ウェハ中心領域で除 去効率が低い領域が観察された。

2. DIWの流量を低下させることにより除去効率は著しく改善し、200 l/minの流量にて

93.3%の高い除去効率が達成された。

3. ウェハの中央領域の除去効率は、回転洗浄サイクル数の増加に応じ、低除去効率領 域は縮小し、最終的に、この領域は消滅し、98.0%の高い除去効率が達成された。

4. キャピラリー数が 0.001 よりも小さい半径方向の位置が粒子分布図における低除去 効率領域の半径と一致した。この結果は、毛細管力が強く除去効率に影響を与える ことを明らかに示している。

5. 低キャピラリー数領域では、DIWの流量と流速がともに低いため、ウェハ表面の濡 れが徐々に進行する。 PSL微粒子は、粒子表面と濡れたウェハ表面との間の反発力 によりウェハ表面から持ち上げられ、乾燥時の高回転速度時にPSL微粒子は洗い流 される。このメカニズムは、ウェハ端面領域での高除去効率部で生じ、高い除去効 率が観察される。

132

6. 高キャピラリー数領域では、DIW の流量と流速がともに高いため、ウェハ表面と PSL微粒子表面が同時に湿潤される。また、その場合、反発力が PSL微粒子とウェ ハ表面との間に印加されないので、PSL 微粒子は、ウェハ表面から離脱しないため、

PSL微粒子は除去されない。このメカニズムは、ウェハ中心領域での低除去効率部 で生じるため、低除去効率が観察される。

【参考文献】

1. W. Kern and D. A. Poutinen, RCA Rev., 31, pp.187 (1970).

2. T. Ohmi, T. Imaoka, T. Kezuka, J. Takano, and M. Kogure, J. Electrochem. Soc., 140, pp.811 (1993).

3. K. K. Christenson, S. M. Smith, S. Nelson, B. Carlson, C. Bode, and K. Johnson, The Electrochemical Society Proceeding, 95-20, pp.597 (1996).

4. M. Meuris, S. Verhaverbeke, P. W. Mertens, M. M. Heyns, L. Hellemans, and Y. Bruynseraede, Jpn. J. Appl. Phys., 31, pp.1514 (1992).

5. T. Hattori, T. Osaka, A. Okamoto, K. Saga, and H. Kuniyasu, J. Electrochem. Soc., 145, pp.3278 (1998).

6. I. Kanno, N. Yokoi, and K. Sato, The Electrochemical Society Proceeding, 97-35, pp.54 (1998).

7. T. Sanada, M. Watanabe, M. Shirota, M. Yamase, and T. Saito, Fluid Dyn. Res., 40, pp.627 (2008).

8. H. Hirano, K. Sato, T. Osaka, H. Kuniyasu, and T. Hattori, Electrochemical and Solid-State Letter, 9 (2), G62 (2006).

9. A. Eitoku, J. Snow, R. Vos, M. Sato, S. Hirae, K. Nakajima, M. Imai, P. W. Mertens, and M. M.

Heyns, Solid State Phenom., 92, pp.152 (2003).

10. A. Eitoku, J. Snow, R. Vos, and P. W. Mertens, Solid State Phenom., 103, pp.177 (2005).

11. A. Tomozawa, H. Kinoshita, Y. Sakata, A. Ohnishi, Y. Harada, and N. Hiraoka, 192^nd Proceeding of ECS Meeting, Paris, 95-20, pp.79 (1997).

12. A. Tomozawa and A. Ohnishi, Proceeding of 192^nd ECS Meeting Paris, 97-35, pp.79 (1997).

133

13. S. Ojima, K. Kubo, M. Kato, M. Toda, and T. Ohmi, J. Electrochem. Soc., 144, pp.1482 (1997).

14. H. Kawahara, in Ultraclean Surface Proceeding of Silicon Wafers, T. Hattori, Editor, pp.451, Springer-Verlag, Berlin (1998).

15. K. Suzuki, Y. Imazeki, K. Han, S. Okano, J. Soejima, and Y. Koike, Jpn. J. Appl. Phys., 50, 05EC10-1 (2011).

16. F. Zhang, A. Busnaina, M. Fury, and S. Wang, J. Electronic Materials, 29 (2), pp.199 (2000).

17. M. Meuris, P. W. Mertens, A. Opdebeeck, H. F. Schmidt, M. Depas, G. Vereecke, M. M. Heyns, and A. Philipossian, Solid State Technol., 38, pp.109 (1995).

18. G. Kumar and S. Beaudoin, J. Electrochem. Soc., 153 (2), G175 (2006).

19. J. Tang and A. A. Busnaina, J. Adhes. 74, pp.411 (2000).

20. G. Schrems, M. P. Delamare, N. Arnold, P. Leiderer, and D. Bauerle, Appl. Phys. A: Mater. Sci.

Process. 76, pp.847 (2003).

21. S. Hu, T. H. Kim, J. G. Park, and A. A. Busnaina, J. Electrochem. Soc., 157 (6), pp.H662 (2010).

22. J. R. Saylor and G. D. Bounds, AIChE J, 58, pp.3841–3851 (2012).

23. Adriaan F. M. Leenaars, Patent US 4,781,764, Method of removing undesired particles from a surface of a substrate (1987)

24. T.S. Jiang, S.G. Oh and J.C. Slattery: Correlation for dynamic contact angle. J. Colloid Interface Sc., 69, pp.74-77 (1979)

25. J.-S. Cho, et al, in Adhesion Aspects of Thin Films, Vol. 2, K.L. Mittal, ed., VSP, Utrecht, The Netherlands, pp.105-121 (2005).

26. N.L. Jarvis, R.B. Fox, and W.A. Zisman, in Contact Angle, Wettability and Adhesion, F.M.

Fowkes, ed., American Chemical Society, Washington, DC, pp.317-340 (1964).

27. J.R. Dann, J. Coll. Interface Sci., 32, pp.302 (1970).

28. F. Zhang, A. Busnaina, M. Fury and S.-Q. Wang: The Removal of Deformed Submicron Particles from Silicon Wafers by Spin Rinse and Megasonics. J. of Electronic Materials Vol. 29. No. 2 (2000)

134