用于将纯化多相二氧化碳输送至处理工具的系统的制作方法

用于将纯化多相二氧化碳输送至处理工具的系统的制作方法
【专利摘要】用于按需求向基体供应超临界和亚临界相的二氧化碳以产生用于去除包含在基体中的污染物的创新和改善的清洁工序的二氧化碳供应方法和系统。该供应系统的在加工清洁工序期间以特定顺序在预定时间输送蒸气，液体和超临界二氧化碳的能力产生比常规二氧化碳清洁工序改善的去除来自基体的污染物。
【专利说明】用于将纯化多相二氧化碳输送至处理工具的系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及基于创新加工工序的用于从基体表面去除污染物的二氧化碳供应系统和方法。具体地，加工涉及将不同二氧化碳的相(包括超临界二氧化碳)的组合引入处理室，以产生特别的清洁工序，该工序设计成去除副产物污染物而不损坏形成在基体上的装置特征。

【背景技术】
[0002]动态随机存取存储器(DRAM)制造者继续投资并研发焊有高纵横比(AR AspectRat1)的堆叠微电子装置特征的装置，例如，圆柱形电容器。半导体的国际技术路线图(ITRS)指出，对于下一代电容器，需要例如在32纳米节点及以下的高于50:1的纵横比来保持足够的电容值。用于微电子装置特征的这样的纵横比继续增加以满足对于集成电路的处理速度和储存密度的不断增加的需求。
[0003]高纵横比微电子特征的制造可包括多个加工步骤，例如，构图，蚀刻和材料沉积以生产装置特征。传导特征可形成在随后通过蚀刻溶液去除的牺牲层内。蚀刻溶液和副产物通常用去离子水和/或有机溶剂来冲洗和干燥。然而，由于去离子水和有机溶剂的表面张力，传导特征易于在蚀刻，清洁和干燥期间破裂。当结构的宽度尺寸继续减小并且它们的纵横比继续增加时，这些特征的破裂的出现变得更频繁并更成问题。
[0004]用于减少特征破裂的一个方法是使用超临界二氧化碳作为用于这类特征的蚀刻，清洁和干燥的溶剂。超临界二氧化碳不具有任何表面张力。因此，装置结构在接触超临界二氧化碳时不会破裂。然而，使用超临界二氧化碳存在缺点。例如，在超临界二氧化碳形成期间，液体二氧化碳被加压并加热至至少超临界相的1072psi和31°C，在该期间，包含在液体二氧化碳中的不纯物，例如不挥发有机残留物(NVOR)和金属，可溶解入超临界二氧化碳中。这些不纯物自行呈现为加工结束时晶片表面上的颗粒缺陷。最后结果是微电子特征是不能使用的。为缓和该问题，在用超临界二氧化碳蚀刻期间产生的蚀刻副产物趋于具有相对低的在超临界二氧化碳的溶解度，并且由此将趋于沉淀在晶片表面上。在一些情况中，沉淀的蚀刻副产物可不利地改变所得的微电子装置的功能。因此，沉淀的材料需要通过湿冲洗来去除。然而，如所提及的，由于溶剂的表面张力，利用湿冲洗加工具有高纵横比的装置结构趋于导致装置的破裂。
[0005]因此，有利的是需要去除在基体的蚀刻，清洁和干燥期间残留的副产物。


【发明内容】

[0006]本发明部分涉及一种用于从基体(具体而言，半导体晶片)去除污染物的二氧化碳供应方法和系统。发现输送组合的各种二氧化碳相的时机和顺序以及用于该输送的加工条件会影响从基体表面移除污染物的能力，这导致改善的基体处理加工，其对于半导体加工应用特别有利。
[0007]所发现的是，在半导体基体利用超临界二氧化碳处理期间，其它相的二氧化碳可促进并增强从基体去除污染物。将包括超临界二氧化碳的组合的二氧化碳的相引入处理室中产生了特定的清洁工序，其设计成去除副产物污染物同时保持高纵横比微电子装置的结构完整性。该二氧化碳供应方法和系统能够从不断减小的装置特征去除污染物而不引起损坏这类特征。该过程对于去除在高纵横比(八10堆叠微电子装置特征中的污染物是可行的，例如，圆柱形0狀1电容器或浅沟道隔离器等。
[0008]在本发明的一方面中，提供了一种用于输送超临界和非超临界相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制清洁工序的方法。该方法包括将溶剂流体引入包含基体的室，溶剂流体包括混有称为助溶剂的助溶添加剂的处于超临界相的二氧化碳；从基体表面将污染物传递入超临界相二氧化碳中，以形成至少部分消耗的超临界相二氧化碳；将至少部分消耗的超临界二氧化碳相从室去除，并且同时将可选地带有或不带有助溶剂溶入其中的处于超临界相的新鲜的二氧化碳引入室中，以便稀释消耗的超临界二氧化碳并且实质地抑制污染物沉淀基体表面上；随后将液体相的二氧化碳引入室；并且使液体相的二氧化碳在基体表面上流动以冲刷并冲洗基体表面并且从而去可能在清洁工序后留在基体表面上的除污染物和任何助溶剂和添加助溶剂。
[0009]在本发明的另一方面中，提供了一种用于输送不同相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制的清洁工序的方法。该方法包括将纯气相二氧化碳引入以将室加压至低于饱和蒸气压力的第一压力；去除纯气相二氧化碳并且随后引入处于超临界相的二氧化碳将室的压力从第一压力增加至高于第一压力的第二压力；将处于第二压力的溶剂流体引入包含基体的室中，该溶剂流体包括混有助溶剂处于超临界相的二氧化碳；将基体表面的污染物传递至超临界二氧化碳相中以形成至少部分消耗的超临界相的二氧化碳；从室去除该至少部分消耗的超临界二氧化碳相，并且同时将处于超临界相的没有助溶剂新鲜的二氧化碳引入室中，以便稀释消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止污染物沉淀基体表面上；随后将处于液体相的纯二氧化碳引入室中；并且使二氧化碳液体相在基体表面上流动以冲刷并冲洗基体表面，并且从而去除残留地留在基体表面上的污染物和任何助溶剂。
[0010]在本发明的另一方面中，提供了一种用于纯化并输送多相二氧化碳至下游室的供应系统。该供应系统包括定位在纯化单元和室之间第一累积器，第一累积器包括饱和液体相的二氧化碳和饱和蒸气相的二氧化碳；定位在纯化单元和室之间的第二累积器，第二累积器包括超临界相二氧化碳；定位在第一和第二累积器上游的纯化单元，其产生来自包含粗制二氧化碳的集液罐的纯化的二氧化碳；以及定位在第一和第二累积器出口的流网络，并且其具有第一支路，第二支路，第三支路，第一控制阀，第二控制阀以及第三控制阀。
[0011]有利地，二氧化碳供应系统可构造成利用市售的系统部件，从而实现并简化其所使用的系统和方法的整体组装。纯化二氧化碳输送至处理工具的方面可使用标准技术或装备来执行。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]本发明的目的和优点通过其优选实施例的以下详细描述结合附图将更好理解，其中:
图1示出了并入本发明的原理的用于储存和供应二氧化碳的处理的片段示意图；
图2示出了并入本发明的原理的选择地利用二氧化碳特定相以用于清洁晶片的第一加工工序；
图3示出了并入本发明的原理的选择地利用二氧化碳特定相以用于清洁晶片的第二加工工序；
图4示出了并入本发明的原理的选择地利用二氧化碳特定相以用于清洁晶片的第三加工工序；
图5示出了并入本发明的原理的二氧化碳纯化和供应系统的另一个实施例；以及图6示出了蒸气压力随从流体温度20°C至超临界温度31.1°C的变化。

【具体实施方式】
[0013]本发明的以上和其它特征包括部件的各种结构的细节和组合，且现在将参照附图更具体地描述并在权利要求中点出其它优点。将理解的是实施本发明的具体的二氧化碳供应系统和输送方法通过示例来展示，并且不应视为限制本发明。本发明的原理和特征可以在各种和许多实施例中使用而不偏离本发明的范围。
[0014]在本文和权利要求中使用时，所有浓度都表示为体积或摩尔百分比。在本文和权利要求中使用时，术语“污染物”指由于清洁，蚀刻和冲洗各种微电子装置特征而产生的固体颗粒，不挥发残留物("NVR")和不挥发有机残留物("NV0R")，金属和任何其它副产物，和任何剩余的助溶剂。固体颗粒也称为不均匀污染物，通常指用于二氧化碳应用中的机械的小(例如，显微镜下)金属脱落物，和由加工所产生的在给定压力和温度下不溶于二氧化碳任何污染物。通常固体污染物不会在高压或亚临界二氧化碳中溶解。NVR指污染物中的在二氧化碳随后的在室温和室压下升华或蒸发中余留的那部分。该NVR的一部分将通常包括固体颗粒，例如可为来自如以上所描述的在加工期间的金属表面的脱落物。NVR的另一部分通常包括NV0R，其为NVR中在某一压力和温度下可溶于二氧化碳的那部分。实例包括脂类碳水化合物基的重油，卤烃和颗粒物质，其在特定条件下可溶于二氧化碳，但可在其它压力和温度条件下析出，例如在加工的结束时的室压降低时。NVOR的源包括压缩机油和弹性体材料，其在液体二氧化碳中有一定溶解度，并且通常在原来的二氧化碳中发现或可来自室的部件，例如垫圈和阀座材料。在清洁分配系统中，NVR的大部分通常以NVOR的形式出现。
[0015]图1示出了根据本发明的原理的示例性二氧化碳纯化和供应系统100。纯化和供应系统100可具有相比典型气体柜更小的占地面积，使得其可定位在装置制造者的生产场地的子制造区域。系统100设计成用于输送多相纯化二氧化碳至下游处理室111。各种相的纯化二氧化碳储存在累积器101和102中。具体而言，储存的二氧化碳104作为饱和液体和饱和蒸气的二氧化碳储存在第一累积器101中。超临界二氧化碳105储存在第二累积器102中。如将解释的那样，以特定的方式，饱和液体和蒸气二氧化碳中的每一个相都可从第一累积器101离开，并且超临界二氧化碳105可从第二累积器102离开，并且被引入处理室111以从基体110中去除污染物。
[0016]来自第一累积器101的纯化的饱和液体或蒸气二氧化碳104的输送和来自第二累积器102的纯化超临界二氧化碳105的输送通过流网络185实现，流网络185将第一累积器101和第二累积器102连接至处理室111，基体110包含在处理室111中。流网络185位于第一累积器101和第二累积器102的出口处。网络105包括第一支路106，第二支路107和第三支路108，第一控制阀109，第二控制阀113和第三控制阀112。
[0017]图1示出了用于纯化储存在集液罐130中的粗制二氧化碳170的示例性纯化加工。纯化单元包括致冷器134和136，可选的泵135，加热器131，催化氧化反应器132和颗粒过滤器133。在环境温度下气压范围为大约300？818至大约800？818情况下，粗制二氧化碳170可以液体相储存在集液罐130中。粗制二氧化碳170在该实例中具有99.9%的纯度。应当理解也可设想其它纯度水平的粗制二氧化碳170。纯化单元可将来自集液罐130的粗制二氧化碳170纯化至99.999%，其中带有〈1卯6的金属和〈50卯6的附08。纯化的二氧化碳随后被输送至第一累积器101和第二累积器102以用于在被输送至处理工具111以从基体110去除污染物前暂时储存。对于每个累积器101和102的压力和温度控制使得储存在累积器101中的二氧化碳104可维持为所期望的它们的相。第一累积器101的温度和压力被控制成使储存的二氧化碳104以饱和液体与其饱和蒸气相平衡而共存。在一个实例中，累积器101中的温度在大约211至大约301的范围之间，而压力等于其中的蒸气相二氧化碳所施加的蒸气压力。由蒸气相二氧化碳所施加的蒸气压力曲线600在图6中示出。第二累积器102的温度和压力优选被控制成使储存的二氧化碳104能以超临界相存在。在一个实例中，超临界相的二氧化碳限定为温度大于或等于31.且压力大于1072%18。
[0018]图1示出了用于纯化储存在集液罐130内的粗制二氧化碳170的一种可能的技术。二氧化碳170从集液罐130流过加热器131以提高其流体压力。加热器131可将液体二氧化碳温度从液体002温度提高至大约4001，从而将液体二氧化碳转变成蒸气相二氧化碳。离开加热器131 二氧化碳的增大压力为根据图6示出的二氧化碳的蒸气压力曲线600，对应于加热器131的二氧化碳的加热温度的蒸气压力。大于蒸气压力的压力可由采用可选的泵135来产生。然而，优选地，未使用泵以避免将污染物引入至离开催化氧化反应器
132的蒸气相二氧化碳中。
[0019]在蒸气相二氧化碳流过加热器131后，其可能进入处于大约1751至大约4001的温度范围内的催化氧化反应器132。催化氧化反应器132包括适合的催化剂，例如稀有和/或非稀有金属。形成二氧化碳中的附01？的碳水化合物分子在存在热和催化剂的情况下与反应器中的02反应，以形成二氧化碳和水。催化氧化反应器132在存在水分的情况下还协助破坏二氧化碳中的卤烃。利用催化氧化反应器132从二氧化碳中去除污染物的细节在美国专利勵.6，962，629中描述，该专利通过引用其全文并入本文。
[0020]纯化的二氧化碳蒸气在催化氧化反应器132中被加热并且随后流过颗粒过滤器133(例如，0.003触的孔径)以去除未在催化氧化反应器132中氧化的任何无机和金属颗粒。纯化二氧化碳蒸气离开颗粒过滤器133，并且随后流过致冷器或热交换器134，以便以预定的量来降低其温度。在一个实施例中，热交换器134被采用并包括两个卷式管热交换器。冷却可通过使用在热交换器管的外卷中流动的冷水来在热交换器134中提供。
[0021]二氧化碳被冷却，凝结并以充足的压力从热交换器134的出口流入两个累积器101或102之一，以用于随后输送至处理工具111。通过如需求地加压并加热累积器102，超临界二氧化碳105可在对应的累积器102中实现。为产生所需的在给定温度下的较高压力以取得在第二累积器102中超临界二氧化碳，可采用泵135。储存的超临界二氧化碳相105的压力和温度的独立控制允许使用者具有对于各种不同加工条件的加工灵活性。例如，在半导体应用中的不同的晶片清洁加工可需要不同密度的超临界二氧化碳，这可通过其压力和温度来调整。一批晶片可需要在3000？818和351下的超临界相的二氧化碳来加工，同时另一批可需要在1500psig和35°C下的超临界相的二氧化碳。
[0022]储存的二氧化碳104包括饱和液体-蒸气二氧化碳，其可通过独立于累积器102来加热累积器101来维持并储存在累积器101中(即，亚临界相的二氧化碳)。在液体/蒸气累积器101中的二氧化碳流体将对应于如图6所示的二氧化碳的蒸气压力曲线600来平衡其在该温度下的压力。由于上文描述的来自集液罐130的粗制二氧化碳170的纯化流路径，在累积器101中的压力可仅通过加热来取得并维持。
[0023]累积器101和102各自优选将具有端口以测试储存二氧化碳104和105的浓度和侦测不纯度(例如，金属和NVOR污染物)。二氧化碳的分析可通过本领域已知的任何方法来执行，例如，GC-MS (利用质谱仪器的气相色谱图)和ICP-MS (感应耦合等离子体质谱仪器)。一个示例性取样方法的细节在美国专利N0.7，064,834中公开。该专利通过引用其全文并入本文。对包含在储存的二氧化碳104和105内的污染物的现场取样允许操作者在其被输送至下游处理工具111，并且接触基体110表面前，分别检查储存在累积器101和102中的二氧化碳104和105的质量。在半导体产业中，能进行这种现场取样允许在污染一批半导体晶片前侦测出不纯的储存的二氧化碳104和105。
[0024]包含在集液罐130中的粗制二氧化碳170的以上纯化加工仅是示例性实施例。应当理解，可设想对进入累积器101和102中二氧化碳的其它纯化手段。例如，可采用过滤系统以纯化除二氧化碳外的其它气体。在一个实施例中，纯化单元可并入过滤系统以用于纯化例如氦，氮，氩气体和不与二氧化碳混合，并在处理工具111的工作压力下保持气相的其它气体。这类气体可用作推动气体，在图3和图4中所示的降压步骤304和405期间被引入处理工具111，这将在下文阐释。
[0025]如现在将阐述的那样，通过使累积器101中的温度和压力的控制独立于累积器102中的温度和压力的控制单独地维持，各种蒸气相，液体相和超临界相的二氧化碳同时可根据需求获得以产生基体110的新颖的清洁工序。
[0026]图2示出了用于去除包含在基体110上的污染物的加工工序200的第一实施例。加工工序200可利用图1的二氧化碳供应系统100来执行。如将阐述的，通过以预定的方式有选择地将超临界和非超临界相的二氧化碳输送至处理室111，实现了用于从基体110表面去除污染物的定制工序。加工工序200具有五个步骤。第一步骤201包括通过将超临界二氧化碳引入室111来加压处理室111。超临界二氧化碳可以大于31.1°C的温度和大于1072psig的压力储存在第二累积器102中。阀112设置在从图1的第二累积器102的打开位置。因为超临界二氧化碳处于比处理室111更高的压力下，超临界二氧化碳可离开第二累积器102并流过出口流网络185的支路108进入处理室111而无须使用泵或压缩机。阀115维持在关闭位置以便室111中的压力至少增加到二氧化碳的超临界点。在期望的超临界压力被引入室111内后，连接第二累积器102至室111的阀112也被关闭以隔离室111，使得基体110的清洁可利用超临界二氧化碳来进行。
[0027]在步骤202中，室111维持在至少1072psi的工作压力和31.1°C的温度下。在该期间，称为助溶剂的其它化学反应物可被引入室111中以用于清洁或蚀刻基体110。为了清楚目的，助溶剂注入途径未在图1示出。基体110保持浸泡在超临界二氧化碳和可选助溶剂中。因此，超临界二氧化碳从高纵横比特征的空间内提取并去除污染物，液体二氧化碳因为其表面张力而不能提取这些空间中的污染物。超临界二氧化碳中不存在表面张力，这允许高纵横比特征被清洁而不会破裂或变形。来自基体110的污染物借助于污染物在超临界二氧化碳内的溶解性而变成进入超临界二氧化碳内。以这种方式，特征被清洁而不受损坏。随继续去除污染物，室111内的超临界二氧化碳接近耗尽状态，在该状态可达到其溶解性极限。
[0028]当确认污染物已充分地提取并去除时，和/或当超临界二氧化碳已达到其溶解极限时，室111的降压在步骤203出现。典型地，步骤202的结束和步骤203的开始将通过改变步骤202的持续时间以及压力，温度，助溶剂等来根据经验确定。一旦确定对给定加工有效的某一组工作参数，则在进行生产时，对于步骤202的时间被设定成加工“秘诀”并且晶片清洁/蚀刻工具在到时间时自动进行下个步骤。消耗的超临界二氧化碳与在步骤202期间引入的任何助溶剂和添加剂一起在降压过程中被去除。步骤203示出线性地降压至某一压力水平，在该压力水平点，在步骤204中，液体(1)2以冲洗模式流入。降压继续直到室中的压力降至超临界点以下。在一个示例中，室中的压力降至大约850？81。
[0029]在受控的降下后，清洁工序200的步骤204可开始。新鲜的超临界二氧化碳至室111的供应通过关闭阀112来停止，阀112将包含超临界二氧化碳的第二累积器102连接到处理室111。阀113打开以允许通至累积器101，其包含储存的饱和液体二氧化碳与其蒸气相二氧化碳平衡形式的二氧化碳104。在步骤204期间，饱和液体二氧化碳从累积器101的底部抽出，且随后通过流网络185的支路107被引入室111中。液体二氧化碳从处于比室111的压力更大的压力的第一累积器101排出。液体二氧化碳以相对低的流速率进入室111，相对低的流速率由室111和累积器101之间的压力差所导致，以便不损坏在基片110上包含的任何高纵横比特征。液体二氧化碳促进在降压步骤203期间可能再沉积在基片110的表面上的污染物的去除。液体二氧化碳继续流过基片110的表面。液体二氧化碳的拖曳力使污染物能够沿基片111移动，从而允许跨基片110的表面的污染物的冲刷和冲洗。此外，液体二氧化碳更高的密度促进任何再沉积污染物至液体二氧化碳的溶解。排放阀115打开以允许液体二氧化碳以流通模式在累积器101和室111之间流动。在该实例中，优选地，在第一累积器101中的液体二氧化碳的压力足够高以避免泵送至室111中。在液体二氧化碳清洁完成后，阀113被关闭。
[0030]在步骤205，室111可通气直到室中的压力降至大气压。在室111与大气压通气时，清洁的基体110可从室111去除。用于去除包含在基体110上的污染物的该实施例展示了:在加工清洁工序期间，以预定的时间成功地输送超临界二氧化碳和液体二氧化碳的组合可如何提供相比常规的二氧化碳清洁工序的从基体110去除污染物的改善。超临界二氧化碳初始被引入以从高纵横比特征提出污染物而不导致这些特征破裂或变形，同时液体二氧化碳随后沿基体以低流速流过，借助液体二氧化碳的拖曳力和在液体二氧化碳中的更高的污染物溶解度来去除在基体110的表面上的任何再沉积的污染物。这样的超临界二氧化碳以及随后的液体二氧化碳清洁的增效组合可改善污染物的去除。
[0031]图3示出了用于去除包含在基体110上的污染物的清洁工序300的另一个实施例。加工工序300可利用图1的二氧化碳供应系统100来执行。加工工序300具有六个步骤。第一步301包括通过从第二累积器102引入超临界二氧化碳来加压处理室111。超临界二氧化碳可以321的温度和1072？81的压力储存在第二累积器102中。来自图1的第二累积器102的阀112设置在打开位置，并且阀115可配置在封闭位置。在该范例中，室111可被加压至大约1500psi，这代表用于清洁基体110的超临界二氧化碳的加工或工作压力。
[0032]在处理室111达到期望的工作压力时，阀112关闭。步骤302的清洁工序302现在可开始，该步骤利用从先前步骤301被引入的超临界二氧化碳。利用超临界二氧化碳的清洁以如在图2的清洁工序200描述的一样的方式出现。助溶剂和可选的其它添加剂可以如现有技术中已知的那样引入。加至超临界二氧化碳的助溶剂或添加剂在实现蚀刻或干燥加工时是起作用的。超临界二氧化碳充当介质以使有效成分或助溶剂和反应的副产物溶解。对于蚀刻，举例来说，助溶剂包括蚀刻化学物质，例如，氟化物，吡啶或其组合。对于干燥，助溶剂可为异丙醇。适合的清洁和蚀刻的化学物质的其它示例在LEE等人的美国专利公开2007/0293054 Al中提供，该专利通过引用其全文并入本文之中。
[0033]在通过超临界二氧化碳将污染物提取完成时，排放和供应稀释过程在步骤303出现。阀112打开以允许新鲜的超临界二氧化碳被引入室111中，并且阀113打开以允许消耗的超临界二氧化碳从室111去除。处于接近工作压力的压力下的新鲜的超临界二氧化碳被引入，同时消耗的超临界二氧化碳以与新鲜的超临界二氧化碳被弓I入速度大约相同的流速率从室111去除。该“排放和供应”的加工条件允许室111被保持在基本接近加工或工作压力的压力(即，步骤302中超临界二氧化碳被去除和提取污染物的压力)，同时成功地稀释消耗的超临界二氧化碳部分。所得的压力曲线示为略微锯齿形，因为新鲜的超临界二氧化碳进入室111并且消耗的超临界二氧化碳离开室111。压力尖峰是因为第二累积器102中的压力比室111中高。微小下降的系列压力低点是由于消耗的超临界二氧化碳从室111去除。该预定的微小压差是有意保持在第二累积器102和室111之间的，其足以用于新鲜的超临界二氧化碳流入室111中。在室中的平均压力保持相对恒定以便总体的“排放和供应”以大约恒定的压力进行，该压力等于在先前步骤302中的工作压力。
[0034]在恒定压力的排放和供应步骤303完成时，阀112关闭以停止超临界二氧化碳供应至室111中。降压步骤304现在可开始。处理室111可通气至二氧化碳的超临界压力以下，至大约300psi至大约100psi的范围中的压力，如步骤304所示，保持室111中的压力在累积器101中的压力以下以允许液体二氧化碳流入室。在室111中的压力已足够降压时，阀112关闭并且阀113打开以允许液体二氧化碳从第一累积器101的底部流至处理室111中，如所示的冲刷和冲洗步骤305。步骤305是流通冲洗，其中液体二氧化碳沿基体110的表面流动。液体二氧化碳保证可能还存在在基体110的表面上或可在降压步骤304期间再沉积的任何残留的污染物的去除。
[0035]液态二氧化碳的密度足以允许基体111上的污染物溶解至液体二氧化碳中。此夕卜，液体二氧化碳具有可足以去除沿基体111分布的污染物的拖曳力。因此，亚微型的污染物可在冲刷和冲洗步骤305中被去除。
[0036]在冲刷和冲洗步骤305之后，阀113封闭以停止液体二氧化碳通过支路107供应且供应入处理室111。如步骤306所示，室111降压至大气压，以将剩余的液体和/或超临界二氧化碳从室111排出。
[0037]如可见的，二氧化碳供应系统100与累积器101和102和对应的流网络185与阀109，112和113允许控制在加工工序300的每个步骤的压力曲线，以便产生改善的污染物去除，而不损坏沿基体110表面的高纵横比特征。超临界二氧化碳首先被引入以从小纵横比特征提取污染物而不使该特征变形。液体二氧化碳随后引入稀释残留的污染物并且还通过液体二氧化碳的拖曳力推送沿基体表面所含的污染物。在清洁工序300期间，以特定加工工序并且按需求来输送超临界和液体二氧化碳的能力通过图1的供应系统100成为可能。
[0038]图4示出了用于去除包含在基体110上的污染物的清洁工序400的另一个实施例。类似于在前的实施例，该加工工序400可利用图1的二氧化碳供应系统执行。在本发明的该实施例中，室111至工作压力的加压在分开的阶段中实现。特别地，第一步骤401包括利用来自第一累积器101的饱和蒸气二氧化碳来加压室111。由此，阀109设在打开位置。在第一累积器101中的饱和蒸气具有比初始为大气压的室111更大的气压。因此，饱和蒸气二氧化碳能够流过流网络185的支路106进入室111。室111下游的阀115优选保持在完全关闭位置以使室111中的压力能够升高。室111内的压力在室111的特定温度下保持在饱和蒸气压力以下。因此，存在在室111中的二氧化碳为气相而没有任何液体-蒸气界限。以这样的方式，借助于进入室111的二氧化碳的]01116 11101111)8011 (朱尔汤普森)扩散，室111可有利地加压没有显著的液体凝结。即使冷却气相二氧化碳可在室111的膨胀时出现，并且室111中的压力将需要增加超过饱和蒸气压力，以实现室111中的工作压力和工作温度，在图4的步骤401中的两步法加压可大致使通常出现在常规清洁工序中的不利的液体形成最小化。
[0039]气相二氧化碳在室111内的温度下未饱和。因此，在步骤401在室111的加压期间，消除液体凝结避免液体二氧化碳中固有的表面张力效应，表面张力可能会损坏在基体110上的高纵横比图案特征。
[0040]相比步骤406的冲刷和冲洗，气相加压步骤401可相对快地执行，因为室111中的压力被保持在饱和蒸气压力以下。在将气相二氧化碳输送进室111中导致压力升高至小于饱和蒸气压力的预定压力时，阀109关闭以停止来自第一累积器101顶部的蒸气相二氧化碳的流动，并且阀112打开以开始来自第二累积器102的超临界相二氧化碳104至室111中的流动。在一个示例中，在从气相二氧化碳至超临界二氧化碳转变前，预定压力达到在大约311的温度下的大约800？818，确保室111中的压力在二氧化碳的饱和蒸气压力以下。
[0041]随阀109关闭和阀112打开，超临界二氧化碳105将室111从饱和压力以下的压力加压至最终工作压力。超临界二氧化碳通过流网络185的支路108引入，并且进入室111。在步骤402示出该步骤中对应压力升高。
[0042]对于清洁工序400的余下的步骤与图3中描绘的相同。具体而言，步骤403包括在步骤403的超临界二氧化碳的使用，以从基体110的特征去除和提取污染物。在该步骤403，助溶剂或添加剂还可加至室111。恒定压力排放和供应在步骤404执行。在该恒定压力放出和供应之后，降压出现在步骤405，其中处理室111通气至二氧化碳的超临界压力以下，至大约300？81至大约1000？81的范围的压力中。在压力室111中的压力已足够降压时，液体二氧化碳被引入用于冲刷和冲洗任何留下的污染物(步骤406)。
[0043]因此，图4的加工工序400在清洁工序期间的特定时间需要三种不同相的二氧化碳-气相二氧化碳，超临界二氧化碳和液体二氧化碳。图1的供应系统100允许有能力如需求地按特定顺序地将这些相的二氧化碳中的每一个输送至处理室111，以产生相比常规加工改善的清洁工序。
[0044]仍然参考图4，用于进行步骤401的备选实施例将包括停止通气和循环清洗。引入气相二氧化碳将以脉动出现，以便从室111转移空气。在室111中的热控制通过这种脉动排出保持，以保持室111中相对恒定的温度。在该实施例中，在一系列分开的步骤中出现压力的陡增，而在室中的增加的加压紧随室111略微排气以转移空气并且还使二氧化碳的冷却缓和，这将出现在蒸气二氧化碳膨胀入室111时。在步骤401中的该连续的脉动清洗以锯齿曲线出现。通过利用气相二氧化碳从室111转移空气，引入室111中的额外二氧化碳可能不会冷却太多温度。换而言之，以脉动方式将气相二氧化碳引入室中可平衡室111中的温度以使热控制成为可能并避免局部冷却。因此，执行步骤401和402基本避免了两相二氧化碳在室111中形成。如此，步骤402可通过利用超临界二氧化碳填充室111来进行，以便实现工作压力而不会不期望地穿过液体-蒸气界限，以及与其相关的不利的表面张力效应，特别是在包含在基体110上的高纵横比特征上。这是可采用潜在的增强热控制同时还保持在室111中的二氧化碳基本不饱和状态的脉动排气的一个示例。
[0045]根据本发明，应当理解的是也可设想图4的其它改型。例如，风箱室可以以下方式使用。在供应超临界二氧化碳进入处理室之前，处理室111可初始加压至第一压力。第一压力将大约等于二氧化碳的大约的超临界压力。空气或惰性气体可被利用加压至第一压力。在处理室111达到第一压力后，超临界二氧化碳可被供应至处理室111中，而超临界二氧化碳输送至处于大于第一压力的第二压力的室111。供应处于第二压力的超临界二氧化碳的步骤包括配置并调节风箱室以压缩超临界二氧化碳至第二压力。在供应至室111期间由超临界二氧化碳引起压力损失仍不足够，以免引起超临界二氧化碳降低至亚临界二氧化碳相。超临界二氧化碳转移进入室111的空气或惰性气体。
[0046]还应当理解本发明的原理可延展至多纯化和加工系统，以服务多处理工具。图5示出了纯化和供应系统500，其包括多个纯化和供应单元。每个纯化和供应系统501和502可如所示地配置并且参考图1描述。然而不同于图1，每个纯化和供应系统501和501可连接至一个或更多处理工具。图5示出了纯化和供应系统501连接至单个处理工具503，而纯化和供应系统502连接至处理工具504和505。集液罐506包括以粗制形式储存的二氧化碳。在集液罐506中的粗制二氧化碳可通过纯化和供应系统501或502纯化。在纯化和供应系统500中的阀出于清楚目的被省去。该纯化和供应系统500允许紧凑的占地面积以便有利地同时服务多个处理工具。
[0047]尽管本发明被具体地示出并参考其优选实施例来描述本发明，但本领域技术人员将理解的是在形式和细节上可对其作出各种改变而不偏离由所附权利要求所限定的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于输送超临界和非超临界相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制清洁工序的方法，所述方法包括以下步骤: 将溶剂流体引入包含所述基体的室中，所述溶剂流体包括处于超临界相的二氧化碳，其中所述超临界相混有助溶添加剂； 将污染物从所述基体表面传递入所述超临界二氧化碳相中，以形成至少部分消耗的超临界相二氧化碳； 将所述至少部分消耗的超临界二氧化碳相从所述室去除，并且同时将处于超临界相的新鲜的二氧化碳引入所述室中，以便稀释所述消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止所述污染物沉淀在所述基体表面上，其中所述新鲜的二氧化碳可选地包括溶于其中的添加助溶剂； 随后将处于液体相的二氧化碳引入室；以及 使所述二氧化碳液体相在所述基体表面上流动以冲刷并冲洗所述基体表面并且从而去除所述污染物和可能在所述清洁工序后留在所述基体表面上的所述助溶剂和所述添加助溶剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀释步骤在恒定压力下发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述稀释步骤发生的同时，使所述室通气以便使所述室降压至大于大气压的压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在利用所述二氧化碳液体相的所述冲刷和冲洗后与大气压通气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括引入第二溶剂或添加剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在引入所述溶剂流体前将所述室加压至预定工作压力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，纯气相二氧化碳被引入以加压所述室。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用了连续稀释。
9.一种用于输送不同相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制的清洁工序的方法，所述方法包括以下步骤: 将纯气相二氧化碳引入以将室加压至低于饱和蒸气压力的第一压力； 去除所述纯气相，并且随后引入处于超临界相的二氧化碳将所述室的压力从所述第一压力增加至高于所述第一压力的第二压力； 将处于所述第二压力的溶剂流体引入包含所述基体的室中，所述溶剂流体包括混有助溶剂处于超临界相的二氧化碳； 将污染物从所述基体表面传递至所述超临界二氧化碳相中以形成至少部分消耗的超临界相的二氧化碳； 从所述室去除所述至少部分消耗的超临界二氧化碳相，并且同时将处于所述超临界相的没有助溶剂的新鲜的二氧化碳引入所述室中，以便稀释所述消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止所述污染物沉淀在所述基体表面上； 随后将处于液体相的二氧化碳引入室中；并且 使所述二氧化碳液体相在所述基体表面上流动以冲刷并冲洗所述基体表面，并且从而去除所述污染物和残留地留在所述基体表面上的任何助溶剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述引入纯相二氧化碳的步骤使用循环脉动清洗来执行，其中空气利用所述纯相二氧化碳来转移。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述循环脉动清洗包括多个脉动清洗，其中每个脉动清洗不断增加所述室的压力。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述转移的空气被排出。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一压力在大约八至大约8之间[可能接近加工压力，因为凝结最小化并且第一加压步骤比第二加压步骤快〕。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，用于取得所述第一压力的速率大于用于取得所述第二压力的速率。
15.一种用于纯化并输送多相二氧化碳至下游处理室的供应系统，所述供应系统包括: 定位在纯化单元和所述室之间第一累积器，所述第一累积器包括饱和液体相的二氧化碳和饱和蒸气相的二氧化碳； 定位在所述纯化单元和所述室之间的第二累积器，所述第二累积器包括超临界相二氧化碳； 定位在所述第一和第二累积器上游的纯化单元，所述纯化单元从包含粗制二氧化碳的集液罐产生纯化的二氧化碳；以及 定位在所述第一和第二累积器出口的流网络，并且所述流网络具有第一支路，第二支路，第三支路，第一控制阀，第二控制阀以及第三控制阀。
16.根据权利要求15所述的供应系统，其特征在于，每一个所述累积器都包括加热器以实现设置点压力。
17.根据权利要求16所述的供应系统，其特征在于，所述第一累积器具有保持在2100 -301之间的温度，并且所述第二累积器具有大于311的温度。
18.根据权利要求15所述的供应系统，其特征在于，所述流网络被配置成输送液体，蒸气和超临界相的二氧化碳至两个或更多室。
19.根据权利要求15所述的供应系统，其特征在于，所述第二累积器是风箱室。
20.一种在基体清洁期间用于防止污染物沉淀在所述基体表面上的方法，所述方法包括以下步骤: 将所述处理室加压至第一压力，其中所述第一压力至少等于大约二氧化碳的超临界压力；以及 将超临界二氧化碳供应至所述处理室，其中处于大于所述第一压力的第二压力的所述超临界二氧化碳被输送至所述室。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，供应超临界二氧化碳的步骤包括配置并调节风箱室以压缩所述超临界二氧化碳至所述第二压力。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，将所述处理室加压至第一压力的步骤包括在将所述超临界二氧化碳供应至所述处理室之前，利用空气或惰性气体加压所述处理室。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳转移所述空气或惰性气体。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在供应至所述室期间由所述超临界二氧化碳所导致的压力损失保持不足，以免引起所述超临界二氧化碳降至亚临界二氧化碳相。
【文档编号】H01L21/02GK104380438SQ201380031446
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年4月17日
【发明者】S.班纳吉, W.R.格里斯蒂 申请人:普莱克斯技术有限公司