CN110621419B - 监测使用流体喷雾例如低温流体喷雾的微电子衬底处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于处理衬底的系统和方法。特别地，用于处理衬底的系统和方法包括用于从微电子衬底的表面去除颗粒的技术。该系统包括：真空处理室；衬底台，其用于将微电子衬底支承在真空处理室内；低温流体供应系统，其可以通过布置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供流体或者流体混合物，以沿朝着微电子衬底的上表面的方向将流体喷雾注入处理室内；以及过程监测系统，其耦接至真空处理室，并被布置成收集与一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性相对应的流体喷雾数据。

Description

监测使用流体喷雾例如低温流体喷雾的微电子衬底处理的系 统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月17日提交的题为“System and Method for MonitoringTreatment of Substrates with Cryogenic Fluid Mixtures”的美国临时申请第62/473,159号的优先权，出于所有目的将其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及用于处理微电子衬底的表面，并且特别是用于使用流体喷雾例如低温流体喷雾从微电子衬底去除物体的装置和方法，其中，过程监测系统测量流体喷雾的特性，并且然后响应于测量结果调整一个或更多个过程参数。
背景技术
微电子技术的进步已经致使在微电子衬底(例如半导体衬底)上形成集成电路(IC)，其中有源组件的密度不断增加。可以通过在微电子衬底上施加和选择性去除各种材料来进行IC制造。制造过程的一方面可以包括暴露微电子衬底的表面以进行清洁处理以从微电子衬底去除过程残渣和/或碎屑(例如颗粒)。已经开发了各种干清洁技术和湿清洁技术来清洁微电子衬底。
然而，微电子IC制造的进步已经导致衬底上较小的器件特征。较小的器件特征使器件比过去更容易由于较小颗粒而受到损坏和成品率损失。因此，将需要能够去除较小的颗粒和/或相对较大的颗粒而不损坏衬底的任何技术。
发明内容
本文的技术涉及用于处理微电子衬底的表面，并且特别是用于使用流体处理喷雾例如低温流体喷雾从微电子衬底去除物体的装置实施方式和方法。本文描述的装置实施方式和方法还包括用于监测和/或控制用于从微电子衬底的表面去除颗粒的处理过程的技术。这些技术允许监测流体喷雾的特性，并使用喷雾本身的结果信息来实时调整过程参数，以帮助保持喷雾的操作特性。与监测和喷雾相关的其他条件(例如，供应给喷嘴的流体或流体混合物在喷射之前的性能和/或处理室条件的特性)相比，直接监测流体喷雾本身可以允许更快速地检测并响应喷雾特性的变化，因为这些相关性可能涉及从与其他条件变化有关的喷雾变换发生的时间起的滞后时间。在一些实施方式中，可以在控制系统中监测流体喷雾本身以及与喷雾条件相关的其他条件两者的特征。
本文描述了几种装置实施方式和方法，所述装置实施方式和方法可以使用各种不同的流体或流体混合物提供从微电子衬底去除物体(例如颗粒)的流体喷雾。特别地，微电子衬底可以以允许喷雾从微电子衬底的表面去除颗粒的方式暴露于流体喷雾，该流体喷雾由加压且冷却的流体或者流体混合物形成。流体喷雾可以包括但不限于低温气溶胶和/或气体团簇喷射(GCJ)喷雾，其可以通过将流体或流体混合物从可能包括微电子衬底的处理室的高压环境(例如大于大气压)膨胀到较低压力环境(例如低于大气压)而形成。根据一个实施方式，描述了处理衬底的系统。特别地，处理衬底的系统和方法包括用于从微电子衬底的表面去除颗粒的技术。该系统包括：真空处理室；衬底台，用于将微电子衬底支承在真空处理室内；低温流体供应系统，其可以通过布置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供加压并冷却的流体或者流体混合物，以沿朝着微电子衬底的上表面的方向注入流体喷雾；以及过程监测系统，其耦接至真空处理室，并被布置成收集在一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性的流体喷雾数据。
根据另一个实施方式，描述了处理衬底的方法。该方法包括：将微电子衬底定位在真空处理室中的衬底台上；从低温流体供应系统向设置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供流体或流体混合物；使用流体或流体混合物以及一个或更多个喷嘴沿朝着微电子衬底的上表面的方向将流体喷雾注入到处理室中；以及通过收集在一个或更多个喷嘴的出口下游的流体喷雾的至少一个测量属性的流体喷雾数据，来在提供期间监测处理微电子衬底的过程。
当然，为了清楚起见，已经给出了本文描述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序执行。附加地，尽管可以在本公开内容的不同地方讨论本文中的不同特征、不同技术、不同构造等中的每个，但是旨在每个概念可以彼此独立地或彼此组合地执行。因此，可以以许多不同的方式来实施和查看本发明。
注意，该概述部分并未指定本公开内容或所要求保护的发明的每个实施方式和/或递增的新颖方面。相反，该概述仅提供了对不同实施方式以及相对于传统技术的相应新颖点的初步讨论。对于本发明和实施方式的附加细节和/或可能的观点，读者可参考以下进一步讨论的本公开内容的具体实施方式部分和相应的附图。
附图说明
在附图中：
图1包括根据至少一个实施方式的处理系统的示意图和处理系统的真空处理室的截面图；
图2提供了根据使用成像技术监测流体喷雾的实施方式的具有过程监测系统的处理系统的顶视图；
图3提供了根据使用流体喷雾的温度的实施方式的具有过程监测系统的处理系统的顶视图；
图4提供了根据使用流体喷雾的压力的实施方式的具有过程监测系统的处理系统的顶视图；
图5提供了氩气形式的低温冷却流体的示例性液体-蒸汽相图；
图6包括流体喷雾图像序列，以示出改变用于形成流体喷雾的流体材料的流量以及由此的压力将如何影响流体喷雾密度。
图7包括流体喷雾图像序列，以示出当流体材料的流量以及由此的压力如人的肉眼所观察到的那样改变时，改变用于形成流体喷雾的流体材料的温度将如何能够将流体喷雾密度保持在期望的水平；
图8示意性地示出了可以如何使用成像技术示出图7的流体喷雾之间的差异，即使这样的变化对于人的肉眼是不可见的；以及
图9提供了示出根据实施方式的处理衬底的方法的流程图。
具体实施方式
在各种实施方式中描述了用于从微电子衬底选择性地去除物体的方法。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或更多个具体细节的情况下实践各种实施方式，或者在其他替换和/或附加方法、材料或部件的情况下实践各种实施方式。在其他情况下，未示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本公开内容的各个实施方式的各方面模糊。类似地，出于说明的目的，阐述了特定的数字、材料和构造以提供对系统和方法的透彻理解。然而，可以在没有具体细节的情况下实践系统和方法。此外，应当理解，图中所示的各种实施方式是说明性表示，并且不一定按比例绘制。
在整个说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意指结合实施方式描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本发明的至少一个实施方式中，但并不表示它们存在于每个实施方式中。因此，在整个说明书的各处的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”的出现不一定是指本发明的同一实施方式。此外，在一个或更多个实施方式中，可以以任何合适的方式来组合特定的特征、结构、材料或特性。在其他实施方式中，可以包括各种附加层和/或结构以及/或者可以省略所描述的特征。
如本文所用，“微电子衬底”通常是指根据本发明所处理的物体。微电子衬底可以包括器件特别是半导体器件或其他电子器件的任何材料部分或结构，并且可以例如是基础衬底结构诸如半导体衬底，或者是在基础衬底结构上或之上的层诸如薄膜。因此，衬底不旨在限于任何特定的基础结构、下覆层或上覆层、图案化或未图案化的，而是预期包括任何这样的层或基础结构以及层和/或基础结构的任何组合。下面的描述可以参考特定类型的衬底，但这仅是出于说明性目的，而不是限制。除微电子衬底之外，本文所述的技术还可用于清洁掩模衬底，该掩模衬底可用于使用光刻技术对微电子衬底行进图案化。
低温流体清洁是用于通过传递来自流体喷雾中的气体、液体或固体颗粒例如气溶胶颗粒或气体喷射颗粒(例如气体团簇)的足够的能量以克服污染物与微电子衬底之间的粘附力来去除污染物的技术。因此，可能需要产生或者膨胀低温流体或流体混合物(例如气溶胶喷雾和/或气体团簇喷射喷雾)以形成包括适当大小和适当速度的颗粒的喷雾。粒子或团簇的动量是质量和速度的函数。可以通过增加速度或质量来增加动量，这对于克服颗粒与衬底表面之间的强粘附力可能特别重要，特别是在颗粒可能非常小(<100nm)的情况下特别重要。流体喷雾的气溶胶实施方式可以包括分散在气体中的颗粒的胶体悬浮。所述颗粒可以包括原子或分子簇、固相颗粒或液相液滴。
为了影响流体喷雾的速度，可将由相对较小或相对较大原子量的原子/分子组成的载气结合到所得流体混合物中，以增强对衬底上的污染物的清洁。载气可以与或不与流体混合物的剩余部分一起低温冷却。除了主致冷剂流体或流体混合物的分压之外，载气将提供分压。使用载气有助于增加所得流体喷雾的速度。这种技术满足了半导体工业中增强对具有小污染物的衬底的清洁的日益增长的需求，而传统的气溶胶技术由于动能不足而受到限制。
图1和图2包括清洁系统100的示意图，清洁系统100可以用于使用流体喷雾例如气溶胶喷雾或气体团簇喷射(GCJ)喷雾来清洁微电子衬底。图1包括在其中进行清洁的真空处理室104的截面图102。可以通过将来自低温流体供应系统103的低温加压并冷却的流体或流体混合物膨胀到真空处理室104中低于大气压的环境中来形成流体喷雾111(见图2)例如气溶胶喷雾或GCJ喷雾。如图1所示，在通过喷嘴110膨胀到真空处理室104中之前，流体源106可以将加压气体提供给低温冷却系统108。真空系统134可以用于保持真真空处理室104中低于大气压的环境，并根据需要去除流体喷雾。
根据各种实施方式，以下变量中的一个或更多个对于从微电子衬底去除物体可能是重要的：举例来说，供应到喷嘴110的进入流体或流体混合物在膨胀进入处理室104中之前的压力和温度；至喷嘴110的流体或流体混合物的流量；如果使用混合物，则流体混合物中组分的组成和比例；真空处理室104中的压力。因此，控制器112可以用于将过程配方存储在存储器114中，并且可以使用计算机处理器116来通过网络118发布指令，所述指令控制清洁系统100的各个组件以实现本文公开的清洁技术。
半导体处理领域的普通技术人员能够配置流体源106、低温冷却系统108、真空系统134及其各自的子组件(未示出，例如传感器、控件等)来实现本文描述的实施方式。例如，在一个实施方式中，处理系统100包括可以被配置成以50psig至800psig之间的压力向喷嘴110提供加压的流体或流体混合物的部件。通过使流体或流体混合物通过低温冷却系统108的液氮(“LN2”)杜瓦瓶，可以将供应到喷嘴110的流体或流体混合物的温度保持在小于273K，或在70K与270K的范围内，但优选在70K与150K之间。因此，调节LN2的温度可用于调节所供应的流体或流体混合物的温度。如下面进一步描述的，为了帮助控制供应给喷嘴110的材料的相，可以调节进入流体或流体混合物的温度或压力。真空系统134可以被配置成使真空处理室104保持在可小于35托(Torr)或更优选地小于10托的压力下，以当将加压且冷却的材料喷射到处理室104中时增强气体、液体或固体颗粒例如气溶胶和/或气体团簇的流体喷雾的形成。
加压且冷却的流体混合物可以通过喷嘴110膨胀到真空处理室104中，喷嘴110可以将流体喷雾例如气溶胶喷雾或GCJ喷雾引向微电子衬底118。可以将至少一个喷嘴110支承在处理室104内，其中喷嘴110具有将流体喷雾引向微电子衬底118的至少一个喷嘴孔。例如，在一个实施方式中，喷嘴110可以是沿喷嘴喷射的长度具有多个开口的喷嘴喷杆。喷嘴110可以是可调节的，使得可以针对特定处理对冲击在微电子衬底118上的流体喷雾的角度进行优化。可以将微电子衬底118固定到衬底台122，衬底台122优选地沿着真空处理室120的纵向轴线提供至少一个平移自由度124，以促进通过从喷嘴110流出的流体喷雾线性扫描微电子衬底128的至少一部分。
衬底台122可以耦接至衬底平移驱动系统128，衬底平移驱动系统128可以包括：一个或更多个滑块和引导机构，用于限定衬底台122的运动路径；以及致动机构，可以利用该致动机构将运动沿其引导路径传递到衬底台122。致动机构可以包括任何电设备、机械设备、机电设备、液压设备或气动设备。可以将致动机构设计成提供足够长度的运动范围，以允许微电子衬底118的暴露表面至少部分地移动通过从至少一个喷嘴110流出的流体喷雾的区域。衬底平移驱动系统128可以包括支承臂(未示出)，该支承臂被布置成延伸穿过真空处理室120的壁中的滑动真空密封件(未示出)，其中第一远端安装到衬底台122，第二远端与位于真空处理室120的外部的致动器机构接合。
此外，衬底台122还可包括衬底旋转驱动系统130，衬底旋转驱动系统130可以提供优选地围绕垂直于微电子衬底118的暴露表面的轴的至少一个旋转自由度126，以利于微电子衬底118从第一预定转位位置旋转转位到第二预定转位位置，该第二预定转位位置使微电子衬底118的另一部分暴露于流体喷雾。在其他实施方式中，衬底台122可以以连续速度旋转而不在任何转位位置处停止。附加地，衬底台122可通过改变微电子衬底118的位置并连同改变喷嘴110的角度，或仅通过改变微电子衬底118的位置来改变流体喷雾的入射角。
在另一个实施方式中，衬底台122可以包括用于在至少一个流体喷雾冲击微电子衬底118的暴露表面期间将微电子衬底118固定到衬底台122的上表面的机构。例如，如半导体处理领域的普通技术人员可以实践的，可以使用机械紧固件或机械夹具、真空夹持或静电夹持将微电子衬底118固定到衬底台122。
此外，衬底台122可以包括温度控制机构，以将微电子衬底118的温度控制在升高的高于周围温度或降低的低于周围温度的温度。温度控制机构可包括加热系统(未示出)或冷却系统(未示出)，该加热系统或冷却系统被配置成调节和/或控制衬底台122和微电子衬底118的温度。加热系统或冷却系统可以包括传热流体的再循环流动，该传热流体在冷却时从衬底台122接收热并将热传递到热交换器系统(未示出)，或者在加热时将热从热交换器系统传递到衬底台122。在其他实施方式中，加热/冷却元件例如电阻加热元件或热电加热器/冷却器可以包括在衬底台122中。
如图1中最佳所示，真空处理室102可以包括双喷嘴构造(例如，室102配置有第一喷嘴110和第二喷嘴132两者)，该双喷嘴构造可以使得能够使用流体喷雾例如低温气溶胶和/或GCJ喷雾或其组合在同一真空处理室120内处理衬底118。但是，双喷嘴构造不是必需的。尽管喷嘴110、132被示为以平行的方式定位，但是它们不需要彼此平行来实施清洁过程。在其他实施方式中，喷嘴110、132可以位于真空处理室120的相对端，并且衬底台122可以将衬底118移动到使得喷嘴110、132中的一个或更多个能够将流体混合物喷射到微电子衬底118上的位置。
在另一个实施方式中，可以移动微电子衬底118使得微电子衬底118的暴露表面区域(例如包括电子器件的区域)可以在同一时间或相似的时间(例如并行处理)或在不同的时间(例如顺序处理)被从第一喷嘴110和/或第二喷嘴132提供的流体喷雾(例如气溶胶或GCJ喷雾)冲击。例如，清洁过程可以包括气溶胶清洁过程，然后是GCJ清洁过程，反之亦然。此外，第一喷嘴110和第二喷嘴132可以定位成使得它们各自的流体喷雾在同一时间在不同位置处冲击微电子衬底118。在一个实例中，可以旋转衬底118以将整个微电子衬底118暴露于不同的流体喷雾。
喷嘴110可以被配置成接收低温(例如<273K)流体或流体混合物，该喷嘴的入口压力(例如50psig-800psig)显著高于室压力(例如<35Torr)。喷嘴110的内部设计可以使流体混合物能够膨胀以产生可被导向微电子衬底118的气体、固体和/或液体颗粒。喷嘴110的尺寸可以对膨胀的流体或流体混合物的特性具有强烈影响，并且其构造范围从沿喷杆布置的简单孔口、多膨胀体积构造到单膨胀体积构造。
处理系统100包括过程监测系统105，过程监测系统105耦接至真空处理室104，并被布置成收集在一个或更多个喷嘴110和132的出口下游的流体喷雾111的至少一个测量属性的流体喷雾数据(例如气溶胶数据)。目的是作为其他系统条件的替选或与其他系统条件结合，通过直接监测流体喷雾111以保持晶片性能的一致性，从而提高低温气溶胶过程的性能。在常规工具中当前对流体喷雾的监测可能仅测量进入喷嘴的流体材料在喷雾形成之前的参数(例如气流量、压力和温度)或者过程参数例如处理室压力等，而不是评估喷雾111本身的特征。作为选择，过程监测系统105附加地还可以监测不涉及对流体喷雾111本身的直接评估的其他过程参数(例如(例如供应流量、供应压力、室压力、供应温度和室温度)，测量在至少一个喷嘴110下游的气溶胶的至少一种属性。
根据实施方式，过程监测系统105被配置成捕获流体喷雾111的至少一个光学图像和/或视频图像，并使用所捕获的光学信息来测量流体喷雾111的至少一个属性。流体喷雾属性的示例包括：在光学图像信息中描述的喷雾密度、由与喷雾111热接触的温度传感器150检测到的温度、由与喷雾111可操作地接合的压力传感器152检测到的压力等。光学图像可以包括流体喷雾的阴影照片或纹影照片。过程监测系统105可以被配置成捕获光学图像的时间序列，并且使用光学图像的时间序列来测量流体喷雾的至少一个属性的时间变化。
例如，图1与图2中示出的系统100的实施方式包括过程监测系统105，过程监测系统105使用成像技术来直接观察和捕获流体喷雾111的图像或视频，并且然后使用这样的图像信息实时评估流体喷雾111的性能。过程监测系统105包括：光源140，其被布置成通过室窗口141照射流体喷雾；以及光学检测器142，其被布置成在通过窗口143照射期间接收由流体喷雾111散射的光，并通过观察该流体喷雾111来捕获经照射的流体喷雾111的一个或更多个光学图像。例如，过程监测系统105能够用来自光源140的白光照射流体喷雾，并且然后使用光学检测器142通过用数字相机(例如电荷耦合器件(CCD)相机或电荷注入器件(CID)相机)捕获经照射的喷雾的至少一个图像来观察所照射的喷雾111。捕获流体喷雾111的图像和视频的能力提供了在晶片处理期间实时监测和量化流体喷雾的性能和属性的路径。
图3示出了系统100的替选实施方式，该替选实施方式与图2示出的系统100相同，除了过程监测系统105包括可操作地部署以测量流体喷雾111的温度的温度传感器150。
图4示出了系统100的替选实施方式，该替选实施方式与图2示出的系统100相同，除了过程监测系统105包括可操作地部署以测量流体喷雾111的压力的压力传感器150。
图5示出了供应到图1至图4的喷嘴110的流体或流体混合物的温度和压力可以如何影响所供应的流体或流体混合物是处于气相、液相还是它们的组合。出于说明的目的，图5示出了关于供应到喷嘴110的加压且冷却的氩气的相信息。图5绘制了根据氩气压力和液氮(LN2)温度的氩气的相。由于被LN2冷却的氩气的温度与LN2温度相关，因此图5中的绘制示出了氩气的相如何依赖于氩气压力和温度。
图5中的实曲线是液相/气相边界。如果压力和温度的坐标对高于该线，则氩气作为液体存在。如果压力和温度的坐标对低于该线，则氩气作为气体存在。如果压力和温度的坐标对在该线上，则可能存在两个相。
图5还示出了在恒定的LN2温度下，当氩气流量从每分钟160标准公升(slm)降低到100slm时，氩气的相会发生什么。通常，当流量降低时，氩气压力趋于降低。因此，图5示出了在LN2温度为97K的情况下以160slm供应的氩气的压力降低时会发生什么。当在恒定的LN2温度下压力降低时，氩气状态向下移动，进一步远离相界。因此，在恒定的LN2温度下降低氩气压力提供了有助于确保氩气处于气相状态的方法。
图5还示出了如果将氩气的流量和由此的压力增加到170slm、180slm或更高，则如何将氩气保持在气相下。图5首先示出在约97K下将流量从160slm增加至170slm会产生氩气可能部分或全部以液相存在的风险。如果需要液相，则这指示在恒定温度下增加氩气压力提供将供应的氩气从气相转换到液相的方法。另一方面，如果需要较高流量的气相氩气，则图5示出提高LN2温度有助于将较高压力的氩气更多地转换到气相区域，从而有助于防止形成液相。
图6和图7示出了供应到喷嘴110的进入流体材料的温度和压力将如何影响从喷嘴110分配的流体喷雾111的密度。因为保持流体喷雾111具有均匀密度或以其他方式控制的密度能够影响处理的性能、均匀性和一致性，因此期望能够将流体喷雾密度保持在期望的规格内。图5、图6和图7共同示出可以调节所供应的流体材料的压力和温度以保持期望的密度，其中图5示出可以期望调节压力和温度二者以有助于确保将所供应的流体材料保持在期望的相配置下，例如液体、气体或者液体和气体的组合。
图6示出了随着至喷嘴110的氩气的流量与由此的压力从140slm降低到120slm、然后降低到100slm，所捕获的流体喷雾的光学图像序列。图6的三个图像对应于图5中示出的97K恒定温度下140slm、120slm和100slm的氩气流量。随着在恒定LN2温度下流量/压力的降低，流体喷雾111的密度也明显减小。因此，用光学成像监测流体喷雾提供了检测喷雾密度何时偏离期望规格的快速方法。响应于在流体喷雾的光学图像中获得的信息，可以增加或减小氩气压力以增加或减小喷雾密度。图6进一步示出了流量的变化如何导致人的肉眼可见的相应的流体喷雾的变化。
图7示出了响应于提供给室110的氩气的人的肉眼可见的压力变化，如何进行温度调节以保持流体喷雾111的密度。图7的三个图像分别对应于图2中的160slm、170slm和180slm的流量。随着流量以及因此的氩气压力的增加，根据图6的预期将是流体喷雾密度也会增加，可能导致喷雾111超出规格。然而，通过增加所供应的氩气的温度(通过增加LN2温度来实现)，可以保持流体喷雾111的密度。即使图7示出的图像序列中的氩气压力发生了显著变化，也要注意如何调节所供应的氩气的温度进行补偿，以保持人的肉眼所观察到的喷雾密度均匀。
这表明响应于反馈控制系统中的图像信息可以实时地调节所供应的流体材料的温度。因此，在一些实施方式中，过程监测系统105包括控制器112，控制器112被配置成响应于流体喷雾数据来调整至真空处理室104、衬底台122或低温流体供应103的至少一个输入参数。过程监测系统105可以包括用于存储气溶胶数据或其他流体喷雾数据的数据库。该数据库可以包括不同种类的气溶胶数据或其他流体喷雾数据，这些数据包括：测量的气溶胶数据、模拟的气溶胶数据、经验性气溶胶数据、推测的气溶胶数据或插值后的气溶胶数据，或其中两个或更多个的组合。控制器112可以被配置成响应于气溶胶数据或其他流体喷雾数据来调整至真空处理室104、衬底台122或低温流体供应106的至少一个输入参数。在使用两种或更多种数据确定对有助于控制流体喷雾111的参数的调整的意义上来说，可以增强流体喷雾数据。
图8示意性地示出了在将成像技术应用于观察到的流体喷雾111时，可以如何观察到图7的流体喷雾之间的差异。在框202中，以160slm将流体喷雾111从喷嘴110注入室104中。尽管人的肉眼看到该流体喷雾111与框204和框206中的流体喷雾111相同，但是图像分析显示，框202的流体喷雾111的密度低于框204和框206中的其他流体喷雾111密度。框204示出以170slm的较高流量喷射的流体喷雾111比框202的流体喷雾111更稠密。框206示出以180slm的较高流量喷射的流体喷雾比框204中的流体喷雾111甚至更稠密。图8示出了图像分析提供了对用人的肉眼无法轻易观察到的喷雾变化的敏感性。
图9提供了示出根据实施方式的处理衬底的方法500的流程图。方法500包括：在510中，将微电子衬底定位在真空处理室中的衬底台上；在520中，通过布置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供来自低温流体供应系统的流体混合物，以沿朝着微电子衬底的上表面的方向注入气溶胶；以及在530中，通过收集与一个或更多个喷嘴的出口下游的气溶胶的至少一个测量属性相对应的气溶胶数据，在提供期间监测处理微电子衬底的过程。附加地，该方法包括响应于气溶胶数据，调节至真空处理室、衬底台或低温流体供应的至少一个输入参数。
在所附的权利要求中，任何从属限制可以取决于任何独立权利要求。
在前面的描述中，已经阐明了具体细节，例如过程系统的特定几何形状以及对本文中使用的各种部件和过程的描述。然而，应当理解，本文的技术可以以背离这些具体细节的其他实施方式实践，并且这样的细节是出于说明而非限制的目的。已经参照附图描述了本文公开的实施方式。类似地，出于说明的目的，已经阐明了特定的数字、材料和构造以便提供透彻的理解。然而，可以在没有这样的具体细节的情况下实践实施方式。具有基本相同的功能结构的部件由相同的附图标记表示，因此可以省略任何多余的描述。
已经将各种技术描述为多个独立操作以帮助理解各种实施方式。描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须与顺序相关。实际上，这些操作不需要按照呈现的顺序执行。可以按与所描述的实施方式不同的顺序执行所描述的操作。在附加实施方式中，可以执行各种附加操作以及/或者可以省略所描述的操作。
本领域技术人员还将理解，在仍然实现本发明的相同目的的同时，可以对上述技术的操作进行许多变化。这样的变化旨在被本公开内容的范围覆盖。同样地，本发明的实施方式的前述描述不旨在限制。相反，在所附权利要求中提出了对本发明的实施方式的任何限制。

Claims (20)

1.一种用于处理衬底的系统，所述系统包括：
(a)真空处理室；
(b)衬底台，其用于将微电子衬底支承在所述真空处理室内；
(c)低温流体供应系统，其可以通过布置在所述真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供加压且冷却的流体或流体混合物，以沿朝着所述微电子衬底的上表面的方向注入流体喷雾；以及
(d)过程监测系统，其耦接至所述真空处理室，并被布置成收集与在所述一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性相对应的流体喷雾数据，其中所述流体喷雾数据包括所述流体喷雾的光学信息，并且其中所述流体喷雾的至少一个测量属性包括喷雾密度属性，并且其中所述过程监测系统被配置为调节提供到所述一个或更多个喷嘴的所述加压且冷却的流体或流体混合物的温度和压力，以用于控制所述喷雾密度属性并且用于控制提供到所述一个或更多个喷嘴的所述加压且冷却的流体或流体混合物的相。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统被配置成捕获所述流体喷雾的光学图像，并且使用所述光学图像测量所述流体喷雾的所述喷雾密度属性。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光学图像包括所述流体喷雾的阴影照片或纹影照片。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过程监测系统被配置成捕获所述流体喷雾的光学图像的时间序列，并且使用所述光学图像的时间序列测量所述流体喷雾的所述喷雾密度属性的时间变化。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统包括：被布置成照射所述流体喷雾的光源，以及被布置成捕获所照射的流体喷雾的至少一个图像的光学检测器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述光源包括白光源。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述光学检测器包括电荷耦合器件相机或电荷注入器件相机。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统还包括被布置成测量流体喷雾温度的温度传感器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统还包括被布置成测量流体喷雾压力的压力传感器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统包括控制器，所述控制器被配置成响应于所述流体喷雾数据来调整至所述真空处理室、所述衬底台或所述低温流体供应的至少一个输入参数。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述过程监测系统包括用于存储所述流体喷雾数据的数据库。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数据库包括不同种类的流体喷雾数据，所述不同种类的流体喷雾数据包括：测量的流体喷雾数据、模拟的流体喷雾数据、经验性流体喷雾数据、推测的流体喷雾数据、增强的流体喷雾数据或插值后的流体喷雾数据、或其中两个或更多个的组合。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器被配置成响应于增强的流体喷雾数据来调整至所述真空处理室、所述衬底台或者所述低温流体供应的至少一个输入参数，所述增强的流体喷雾数据包括一种流体喷雾数据加上另一种流体喷雾数据。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低温流体供应系统被配置成在小于273K的温度下将流体或流体混合物供应到所述一个或更多个喷嘴。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述温度大于或等于70K并且小于或等于120K。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述真空处理室包括在处理期间将室压力保持在35托或以下的压力控制系统。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，在处理期间所述室压力保持在10托或以下。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低温流体供应系统被配置成将流体或流体混合物供应到所述一个或更多个喷嘴，所述流体或流体混合物包含氮气或稀有气体元素或其组合。
19.一种用于处理衬底的方法，包括：
(a)将微电子衬底定位在真空处理室中的衬底台上；
(b)从低温流体供应系统向布置在所述真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供加压且冷却的流体或流体混合物；
(c)使用所述流体或流体混合物以及所述一个或更多个喷嘴沿朝着所述微电子衬底的上表面的方向将流体喷雾注入到所述真空处理室中；以及
(d)在处理所述微电子衬底时，收集在所述一个或更多个喷嘴的出口下游的所述流体喷雾的至少一个测量属性的流体喷雾数据，其中所述流体喷雾数据包括所述流体喷雾的光学信息，并且其中所述流体喷雾的至少一个测量属性包括喷雾密度属性；以及
(e)调节提供到所述一个或更多个喷嘴的所述加压且冷却的流体或流体混合物的温度和压力，以用于控制所述喷雾密度属性并且用于控制提供到所述一个或更多个喷嘴的所述加压且冷却的流体或流体混合物的相。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
响应于所述流体喷雾数据，调节至所述真空处理室、所述衬底台或者所述低温流体供应的至少一个输入参数。
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