JP2015515147A - 二酸化炭素の精製された多相のプロセスツールへのデリバリーシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板表面から汚染物質を除去するための新規なプロセスシーケンスに基づく二酸化炭素供給システム及び方法に関する。特に、当該プロセスは、超臨界二酸化炭素を含む異なる二酸化炭素相の組合せをプロセスチャンバー中に導入して、基板上に形成された装置の特徴(形状特質部)を損なう(損傷する)ことなしに副生物の汚染物質を除去するために設計された特定のクリーニングシーケンスを形成することを、包含する。
ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)製造業者は、例えば円筒形コンデンサなどの、高アスペクト比(AR)スタックマイクロ電子デバイスの特徴を持つ装置スケールを研究及び開発し続けている。国際半導体技術ロードマップ(ITRS)は、32nmノード以下で例えば50:1よりも大きいARが、次世代コンデンサ用に十分なキャパシタンスを維持するために要求されるであろう、と示した。マイクロ電子デバイスの特徴のそのようなARは、集積回路のメモリー密度及びプロセシングスピードのこれまでに増加している必要性に合致するために増加し続けている。
本発明は、一部、基板、特に半導体ウェーハから汚染物質を除去するための二酸化炭素供給方法及びシステムに関する。様々の二酸化炭素相の組合せをデリバーするためのタイミング及びシーケンスは、そのようなデリバリー用のプロセシング条件と一緒に、基板表面から汚染物質を除去し、半導体プロセシング用途に特に有利な改善された基板処理プロセスになる能力に影響することが発見された。
超臨界相の共溶媒として公知の共溶媒添加剤と混合された二酸化炭素を含む溶媒流体を、基板を含有するチャンバー中に導入する工程;
基板表面からの汚染物質を、超臨界二酸化炭素相中に移動させて、二酸化炭素の少なくとも部分的に消費された超臨界相を形成する工程;
当該チャンバーから、当該少なくとも部分的に消費された超臨界二酸化炭素相を除去し、そして、同時に、当該チャンバー中に、超臨界相の、その中に溶解した追加の共溶媒を場合により含むか又は含まない、フレッシュな二酸化炭素を導入する工程であって、これにより、当該消費された超臨界二酸化炭素を希釈し、そして、当該基板表面上に汚染物質が沈殿するのを実質的に抑制する工程;
続いて、チャンバー中に、液体相の二酸化炭素を導入する工程;及び
当該基板表面の上に当該二酸化炭素液体相を流して、当該基板表面をフラッシュし及びすすぎ洗いし、そして、それによって、当該クリーニングシーケンス後に当該基板表面上に残っているかもしれない追加の共溶媒、いかなる共溶媒及び汚染物質を除去する工程。
純気相の二酸化炭素を導入して、チャンバーを、飽和蒸気圧未満の第1の圧力に加圧する工程;
当該純気相を除去しそして続いて超臨界相の二酸化炭素を導入して、チャンバー圧力を、第1の圧力から、第1の圧力よりも高い第2の圧力に増加させる工程;
基板を含有するチャンバー中に、共溶媒と混合した超臨界相の二酸化炭素を含む当該第2の圧力の溶媒流体を導入する工程;
基板表面からの汚染物質を、超臨界二酸化炭素相中に移動させて、二酸化炭素の少なくとも部分的に消費された超臨界相を形成する工程;
当該チャンバーから、当該少なくとも部分的に消費された超臨界二酸化炭素相を除去し、そして、同時に、当該チャンバー中に、当該共溶媒のない超臨界相のフレッシュな二酸化炭素を導入する工程であって、これにより、当該消費された超臨界二酸化炭素を希釈し、そして、当該基板表面上に汚染物質が沈殿するのを実質的に抑制する工程;
続いて、チャンバー中に、液体相の純粋な二酸化炭素を導入する工程;及び
当該基板表面の上に当該二酸化炭素液体相を流して、当該基板表面をフラッシュし及びすすぎ洗いし、そして、それによって、当該基板表面上に残留して残っているいかなる共溶媒及び汚染物質を除去する工程。
精製ユニットと当該チャンバーとの間に配置された第1のアキュムレータであって、飽和液体相二酸化炭素及び飽和気相二酸化炭素を含む第1のアキュムレータ;
精製ユニットと当該チャンバーとの間に配置された第2のアキュムレータであって、超臨界相二酸化炭素を含む第2のアキュムレータ;
粗二酸化炭素を含有するバルクタンクから精製二酸化炭素を製造するための、第1の及び第2のアキュムレータの上流に配置された精製ユニット;及び
第1の脚、第2の脚、第3の脚、第1の調節弁、第2の調節弁及び第3の調節弁を有し、第1の及び第2のアキュムレータの出口に配置されたフローネットワーク。
本発明の目的及び利点は、添付の図面に関連してそれらの好ましい形態の以下の詳細な記述から、より理解されるであろう。
部品の組合せ及び構成の様々な詳細を含む本発明の上記及び他の特徴及び他の利点は、ここで、添付の図面に関連してより特に記載され、特許請求の範囲に記載される。本発明を具体化する特別の二酸化炭素供給システム及びデリバリー方法は、本発明の限定としてではなく例証する目的で示されていることは、理解されよう。本発明の原理及び特徴は、本発明の範囲から離れることなしに、様々の及び多数の形態で用いることができる。
超臨界二酸化炭素を含有する第2のアキュムレータ102をプロセスチャンバー111に結合する弁112を閉じることによって、チャンバー111中へのフレッシュな超臨界二酸化炭素の供給を止める。弁113を開けて、気相二酸化炭素と平衡にある飽和液体二酸化炭素の形の貯蔵二酸化炭素104を含有するアキュムレータ101へのアクセスを可能にする。工程204の間に、飽和液体二酸化炭素をアキュムレータ101の底から引き出し、その後、フローネットワーク185の脚107を通してチャンバー111中に送る。当該液体二酸化炭素が、チャンバー111中の圧力よりも大きい圧力で第1のアキュムレータ101から排出される。基板110上に含有するいかなる高AR特徴も損傷しないように、チャンバー111とアキュムレータ101との間の圧力差によって決定された比較的低い流速で、当該液体二酸化炭素は、チャンバー111に入る。減圧工程203の間に基板110の表面上に再沈積したかもしれない汚染物質の除去を、当該液体二酸化炭素は促進する。当該液体二酸化炭素は、基板110の表面上を連続して流れる。当該液体二酸化炭素のドラッグフォースは、基板111に沿って汚染物質が動くのを可能にし、それによって、基板110の表面を横切る汚染物質のフラッシュ及びすすぎ洗いを可能にする。更に、当該液体二酸化炭素のより高い密度は、当該液体二酸化炭素中のいかなる沈積汚染物質の溶解性を促進する。排出弁115を開けて、アキュムレータ101とチャンバー111との間で貫流モードで液体二酸化炭素が流れるのを可能にする。この例では、好ましくは、第1のアキュムレータ101中の当該液体二酸化炭素の圧力は、チャンバー111中へのポンピングを避けるために十分に高い。液体二酸化炭素クリーニングが完了した時、弁113を閉じる。
超臨界二酸化炭素を含有する第2のアキュムレータ102をプロセスチャンバー111に結合する弁112を閉じることによって、チャンバー111中へのフレッシュな超臨界二酸化炭素の供給を止める。弁113を開けて、気相二酸化炭素と平衡にある飽和液体二酸化炭素の形の貯蔵二酸化炭素104を含有するアキュムレータ101へのアクセスを可能にする。工程204の間に、飽和液体二酸化炭素をアキュムレータ101の底から引き出し、その後、フローネットワーク185の脚107を通してチャンバー111中に送る。当該液体二酸化炭素が、チャンバー111中の圧力よりも大きい圧力で第1のアキュムレータ101から排出される。基板110上に含有するいかなる高AR特徴も損傷しないように、チャンバー111とアキュムレータ101との間の圧力差によって決定された比較的低い流速で、当該液体二酸化炭素は、チャンバー111に入る。減圧工程203の間に基板110の表面上に再沈積したかもしれない汚染物質の除去を、当該液体二酸化炭素は促進する。当該液体二酸化炭素は、基板110の表面上を連続して流れる。当該液体二酸化炭素のドラッグフォースは、基板110に沿って汚染物質が動くのを可能にし、それによって、基板110の表面を横切る汚染物質のフラッシュ及びすすぎ洗いを可能にする。更に、当該液体二酸化炭素のより高い密度は、当該液体二酸化炭素中のいかなる沈積汚染物質の溶解性を促進する。排出弁115を開けて、アキュムレータ101とチャンバー111との間で貫流モードで液体二酸化炭素が流れるのを可能にする。この例では、好ましくは、第1のアキュムレータ101中の当該液体二酸化炭素の圧力は、チャンバー111中へポンプ送りされるのを避けるために十分に高い。液体二酸化炭素クリーニングが完了した時、弁113を閉じる。
Claims (24)
- 以下の工程を含む、基板の表面から汚染物質を除去するためのカスタマイズされたクリーニングシーケンスを形成するために、二酸化炭素の超臨界及び非超臨界相をデリバーする方法:
超臨界相の二酸化炭素を含む溶媒流体を、基板を含有するチャンバー中に導入する工程であって、ここで、当該超臨界相は共溶媒添加剤と混合される工程;
基板表面からの汚染物質を、超臨界二酸化炭素相中に移動させて、二酸化炭素の少なくとも部分的に消費された超臨界相を形成する工程;
当該チャンバーから、当該少なくとも部分的に消費された超臨界二酸化炭素相を除去し、そして、同時に、当該チャンバー中に、超臨界相のフレッシュな二酸化炭素を導入する工程であって、これにより、当該消費された超臨界二酸化炭素を希釈し、そして、当該基板表面上に汚染物質が沈殿するのを実質的に抑制し、ここで、当該フレッシュな二酸化炭素は、その中に溶解した追加の共溶媒を場合により含む工程;
続いて、チャンバー中に、液体相の二酸化炭素を導入する工程;及び
当該基板表面の上に当該二酸化炭素液体相を流して、当該基板表面をフラッシュし及びすすぎ洗いし、そして、それによって、当該クリーニングシーケンス後に当該基板表面上に残っているかもしれない追加の共溶媒、共溶媒、及び汚染物質を除去する工程。 - 当該希釈化工程が、一定の圧力で起る、請求項1の方法。
- 大気圧よりも大きい圧力に当該チャンバーを減圧するように当該チャンバーをガス抜きすると同時に、当該希釈化工程が起る、請求項1の方法。
- 二酸化炭素液体相でフラッシュし及びすすぎ洗いした後に、大気圧にガス抜きすることを更に含む、請求項1の方法。
- 第2の溶媒又は添加剤を導入することを更に含む、請求項1の方法。
- 当該溶媒流体を導入する前に、当該チャンバーを所定の作動圧力に加圧することを更に含む、請求項1の方法。
- 純気相の二酸化炭素を導入して当該チャンバーを加圧する、請求項6の方法。
- 連続的な希釈化を用いる、請求項1の方法。
- 以下の工程を含む、基板の表面から汚染物質を除去するためのカスタマイズされたクリーニングシーケンスを形成するために、二酸化炭素の異なる相をデリバーする方法:
純気相の二酸化炭素を導入して、チャンバーを、飽和蒸気圧未満の第1の圧力に加圧する工程;
当該純気相を除去しそして続いて超臨界相の二酸化炭素を導入して、チャンバー圧力を、第1の圧力から、第1の圧力よりも高い第2の圧力に増加させる工程;
基板を含有するチャンバー中に、共溶媒と混合した超臨界相の二酸化炭素を含む当該第2の圧力の溶媒流体を導入する工程;
基板表面からの汚染物質を、超臨界二酸化炭素相中に移動させて、二酸化炭素の少なくとも部分的に消費された超臨界相を形成する工程;
当該チャンバーから、当該少なくとも部分的に消費された超臨界二酸化炭素相を除去し、そして、同時に、当該チャンバー中に、共溶媒のない当該超臨界相のフレッシュな二酸化炭素を導入する工程であって、これにより、当該消費された超臨界二酸化炭素を希釈し、そして、当該基板表面上に汚染物質が沈殿するのを実質的に抑制する工程;
続いて、チャンバー中に、液体相の二酸化炭素を導入する工程;及び
当該基板表面の上に当該二酸化炭素液体相を流して、当該基板表面をフラッシュし及びすすぎ洗いし、そして、それによって、当該基板表面上に残留して残っているいかなる共溶媒及び汚染物質を除去する工程。 - 当該純粋相の二酸化炭素を導入する工程を、サイクルパルスパージを使用して実施し、それによって、空気が当該純粋相の二酸化炭素で置換される、請求項9の方法。
- 当該サイクルパルスパージが、複数のパルスパージを含み、ここで、各々のパルスパージは、チャンバー圧力をますます増加させる、請求項10の方法。
- 置換された空気をガス抜きする、請求項11の方法。
- 当該第1の圧力が、約Aと約Bの間である[おそらく、プロセス圧力に近い、なぜなら、凝縮は最小でありそして第2の加圧工程よりも速い第1の加圧工程なので]、請求項9の方法。
- 第1の圧力を達成する速度が、第2の圧力を達成する速度よりも大きい、請求項9の方法。
- 以下を含む、多相の二酸化炭素を下流のプロセスチャンバーに精製し及びデリバーするための供給システム:
精製ユニットと当該チャンバーとの間に配置された第1のアキュムレータであって、飽和液体相二酸化炭素及び飽和気相二酸化炭素を含む第1のアキュムレータ;
精製ユニットと当該チャンバーとの間に配置された第2のアキュムレータであって、超臨界相二酸化炭素を含む第2のアキュムレータ;
粗二酸化炭素を含有するバルクタンクから精製二酸化炭素を製造するための、第1の及び第2のアキュムレータの上流に配置された精製ユニット;及び
第1の脚、第2の脚、第3の脚、第1の調節弁、第2の調節弁及び第3の調節弁を有し、第1の及び第2のアキュムレータの出口に配置されたフローネットワーク。 - 各々のアキュムレータが、設定値圧力を実現するためのヒーターを含む、請求項15の供給システム。
- 第1のアキュムレータが、21℃〜30℃に維持された温度を有し、第2のアキュムレータが、31℃よりも高い温度を有する、請求項16の供給システム。
- 当該フローネットワークが、液体、蒸気及び超臨界相二酸化炭素を2以上のチャンバーにデリバーするように構成される、請求項15の供給システム。
- 第2のアキュムレータがベローズチャンバーである、請求項15の供給システム。
- 以下の工程を含む、基板のクリーニングの間に基板表面上に汚染物質が沈殿するのを妨げる方法:
プロセスチャンバーを第1の圧力に加圧する工程であって、ここで、当該第1の圧力が、二酸化炭素の超臨界圧力と少なくともほぼ同等である工程;及び
超臨界二酸化炭素をプロセスチャンバー中に供給する工程であって、ここで、当該超臨界二酸化炭素を、当該第1の圧力よりも大きい第2の圧力で当該チャンバーにデリバーする工程。 - 超臨界二酸化炭素を供給する工程が、ベローズチャンバーを構成し及び調節して、超臨界二酸化炭素を当該第2の圧力に圧縮することを含む、請求項20の方法。
- プロセスチャンバーを第1の圧力に加圧する工程が、超臨界二酸化炭素をプロセスチャンバー中に供給する前にプロセスチャンバーを空気又は不活性ガスで加圧することを含む、請求項20の方法。
- 超臨界二酸化炭素が空気又は不活性ガスを置換する、請求項22の方法。
- 当該チャンバーへの供給の間に超臨界二酸化炭素によって受ける圧力損失が、超臨界二酸化炭素に亜臨界二酸化炭素相に低減する原因にならないように不十分に残る、請求項20の方法。
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