CN111183506A - 用低温流体混合物处理基板的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于处理微电子基板的表面的系统和方法，并且特别地涉及用于通过用于处理微电子基板的暴露表面的低温流体混合物扫描微电子基板的设备和方法。可以使流体混合物膨胀通过喷嘴以形成可以撞击微电子基板并且从微电子基板的表面去除颗粒的气溶胶喷雾或气体团聚物喷射(GCJ)喷雾。在一个实施方式中，可以在单个基板的后续处理之间改变处理条件，以在每次处理中针对不同类型的颗粒。

Description

用低温流体混合物处理基板的系统和方法

优先权

本申请要求2017年9月29日提交的美国非临时专利申请序列号15/721,396的权益，其全部公开内容通过引用合并在本文中。

相关申请

2017年9月29日提交的美国非临时申请15/721,396是2016年6月29日提交的美国非临时申请15/197,450的部分继续申请并要求其优先权，2016年6月29日提交的美国非临时申请15/197,450是2014年10月6日提交的美国临时专利申请第62/060,130号、2015年3月31日提交的美国临时专利申请第62/141,026号和2015年10月6日提交的美国非临时专利申请14/876,199的部分继续申请并要求其优先权。

技术领域

本公开内容涉及用于处理微电子基板的表面的设备和方法，并且特别是用于使用低温流体从微电子基板去除物体的设备和方法。

背景技术

微电子技术的进步已经使集成电路(IC)以不断增加的有源部件密度形成在微电子基板(例如，半导体基板)上。可以通过在微电子基板上应用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基板清理处理的表面以从微电子基板去除过程残留物和/或碎屑(例如，颗粒)。已经开发了各种干法和湿法清理技术来清理微电子基板。

然而，微电子IC制造的进步导致基板上更小的装置特征。较小的装置特征使装置比过去更容易受到较小颗粒的损坏。因此，将期望能够在不损坏基板的情况下，去除较小的颗粒和/或相对较大的颗粒的任何技术。

发明内容

本文描述了可以使用各种不同的流体或流体混合物从微电子基板去除物体(例如，颗粒)的若干设备和方法。特别地，流体或流体混合物可以，以可以从微电子基板的表面去除颗粒的方式，暴露于微电子基板。流体混合物可以包括但不限于可以通过流体混合物从高压(例如，大于大气压)环境向可以包括微电子基板的低压环境(例如，次大气压)膨胀而形成的低温气溶胶和/或气体团聚物喷射(GCJ)喷雾。

本文所述的实施方案在不降低较大(例如，>100nm)颗粒去除效率以及/或者在颗粒去除过程中不损坏微电子基板特征的情况下，改善小于100nm颗粒的颗粒去除效率方面，展示出超出预期的结果。通过在流体混合物膨胀之前避免流体混合物液化或减少(例如，按重量计＜1％)流体混合物的液化，能够减少损坏。

其他超出预期的结果包括从单个喷嘴展示出较宽的清理区域(约100mm)。较宽清理区域的一个使能方面已被示出至少部分地基于最小化喷嘴与微电子基板之间的间隙距离。增大的清理区域大小可能会减少周期时间和化学费用。此外，可以使用一个或更多个独特的喷嘴来控制可以用于从微电子基板去除颗粒的流体混合物膨胀。

根据一个实施方式，描述了一种经由至少一种流体撞击微电子基板的表面来处理微电子基板的表面的设备。该设备包括：处理室，其限定内部空间以在处理室内用至少一种流体处理微电子基板；可移动卡盘，其在处理室内支承基板，该基板的上表面暴露在由至少一种流体进行处理的位置；基板平移驱动系统，其操作地耦接至可移动卡盘并且被配置成使可移动卡盘在基板加载位置与用所述至少一种流体在其处处理基板的至少一个处理位置之间平移；基板旋转驱动系统，其操作地耦接至处理室并且被配置成使基板旋转；以及至少一个流体膨胀部件(例如，喷嘴)，其连接至至少一种流体供应并且以如下方式被布置在处理室内：当可移动卡盘位于至少一个处理位置并且支承基板时，有效地将流体混合物朝着基板的上表面引导。

根据另一实施方式，本文描述了一种经由用低温流体混合物撞击基板的表面来处理基板的表面的方法。流体混合物可以包括但不限于氮、氩、氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。可以将进入的流体混合物维持在273K以下并且处于防止在流体混合物中形成液体的压力下。流体混合物可以膨胀到处理室中以形成气溶胶或气体团聚物喷雾。可以通过使流体混合物通过喷嘴进入可以维持在35Torr或更低压力的处理室中来实现膨胀。流体混合物喷雾可以用于经由动力学和/或化学手段从基板去除物体。

已经发现本文所述的处理以非常有效的方式去除大颗粒(例如，＞100nm)和小颗粒(例如，＜100nm)。然而，通过结合多级处理方法以解决微电子基板上不同类型的颗粒，可以进一步提高颗粒去除效率。多级处理可以包括以不同处理条件跨微电子基板多次。例如，第一处理可以包括使用第一组处理条件来去除某些类型的颗粒，随后以第二组处理条件通过微电子基板。

在一个实施方式中，GCJ喷射处理方法可以包括以第一组处理条件处理微电子基板，所述第一组处理条件可以包括但不限于室压力、气压、气体温度、气体化学、基板速度或停留时间、喷嘴与微电子基板之间的间隙距离。在第一处理之后，可以使用第二处理来处理同一微电子基板，其中，第二处理条件中的至少一个与第一组处理条件相比是不同的或具有不同的大小。以这种方式，可以通过优化在可能更可能去除颗粒的同时最小化由移位的颗粒或GCJ喷雾造成的损伤的处理条件，来针对不同类型的颗粒进行去除。例如，较小的颗粒可能需要较高的流速或停留时间才能被去除，然而该处理条件可能会给较大的颗粒赋予过多的能量并且可能导致其他图案化特征损伤。然而，如果较大的颗粒可以较低的流速去除而不损伤图案化特征，则第一处理可以包括相对较低的流动处理条件以去除较大的颗粒。然而，第二处理可以包括在去除较大颗粒之后相对较高的流动以去除较小颗粒。因此，由于较大的颗粒在第二处理之前被去除了，较高流速处理可能导致较小的图案化特征损伤。

附图说明

并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与以上给出的本发明的一般描述以及以下给出的详细描述一起用于解释本发明。另外，附图标记的最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。

图1包括根据本公开内容的至少一个实施方式的清理系统的示意图和清理系统的处理室的截面图。

图2A和图2B包括根据本公开内容的至少两个实施方式的两级气体喷嘴的截面图。

图3包括根据本公开内容的至少一个实施方式的单级气体喷嘴的截面图。

图4包括根据本公开内容的至少一个实施方式的齐平气体喷嘴的截面图。

图5包括根据本公开内容的至少一个实施方式的在气体喷嘴与微电子基板之间的间隙距离的图示。

图6A至图6B包括根据本公开内容的至少一个实施方式的提供了可以将低温流体保持在液态或气态的处理条件的指示的相图的图示。

图7包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的方法的流程图。

图8包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

图9包括示出根据各种实施方式的用使流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

图10包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

图11包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

图12包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

图13包括根据各种实施方式的在非含液体的流体混合物与含液体的流体混合物之间颗粒去除效率提高的条形图。

图14包括示出了至少部分地基于喷嘴与微电子基板之间的较小间隙距离的较宽的清理区域的微电子基板的颗粒图。

图15包括示出了先前技术与本文公开的技术之间的不同特征损伤差异的微电子基板特征的图片。

图16A和图16B包括示出了根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

图17包括示出了根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。

具体实施方式

在各种实施方式中描述了用于从微电子基板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特定细节的情况下或者以其他替换和/或附加方法、材料或部件来实践各种实施方式。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免使本公开内容的各种实施方式的各方面模糊。类似地，出于解释的目的，阐述了具体的数字、材料和配置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，并且除了图6A和图6B之外，图中所示的各种实施方式不一定按比例绘制。

在整个说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的引用是指结合该实施方式描述的特定特征、结构、材料或特性被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，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”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/或结构并且/或者可以省略所描述的特征。

如本文所使用的“微电子基板”通常是指根据本发明被处理的物体。微电子基板可以包括装置特别是半导体或其他电子装置的任何材料部分或结构，并且例如可以是诸如半导体基板的基本基板结构或诸如薄膜的基本基板结构上或上方的层。因此，基板不旨在限于任何特定的基本结构、下方层或上覆层、图案化或未图案化的，而是设想包括任何这样的层或基本结构以及层和/或基本结构的任何组合。下面的描述可以参考特定类型的基板，但是这仅出于说明的目的而不是限制。除微电子基板之外，本文所述的技术还可以用于清理光刻基板，该光刻基板可以用于使用光刻技术对微电子基板进行图案化。

低温流体清理是用于通过从气溶胶颗粒或气体喷射颗粒(例如气体团聚物)施加足够的能量来克服污染物与微电子基板之间的粘附力来驱除污染物的技术。因此，可能需要产生或膨胀适当尺寸和速度的低温流体混合物(例如，气溶胶喷雾和/或气体团聚物喷射喷雾)。气溶胶或团聚物的动量是质量和速度的函数。动量可以通过增加速度或质量来增加，这对于克服颗粒与基板表面之间的强粘附力可能是重要的，尤其是当颗粒可能非常小(例如，＜100nm)时更是如此。较大的颗粒将比较小的颗粒具有更大的表面积以供团聚物撞击。因此，相比于较小的颗粒，较高数量的团聚物将更可能撞击较大的颗粒。因此，向较大颗粒的动量传递的发生率可能高于向较小颗粒的动量传递，因此较大颗粒可能更可能在较小颗粒之前从微电子基板中被去除。因此，去除小颗粒的过程处理可能会给较大的颗粒施加过多的能量，从而在去除颗粒时可能会损伤微电子基板或微电子基板上的图案化特征。因此，需要使用多级清理处理来去除不同类型的颗粒，以最大化颗粒去除效率。

图1包括可以用于使用气溶胶喷雾或气体团聚物喷射(GCJ)喷雾来清理微电子基板的清理系统100的示意图以及在其中进行清理的处理室104的截面图102。可以通过将低温冷却的流体混合物膨胀到处理室104中的次大气压环境中来形成气溶胶喷雾或GCJ喷雾。如图1所示，一个或更多个流体源106可以在加压流体通过处理室104中的喷嘴110之前将加压流体提供给低温冷却系统108。真空系统134可以用于保持处理室104中的次大气环境并且根据需要去除流体混合物。

在该应用中，以下变量中的一个或更多个对于从微电子基板去除物体可能是重要的：膨胀之前喷嘴110中进入的流体混合物的压力和温度、流体混合物的流速、流体混合物的组成和比率以及处理室104中的压力。因此，控制器112可以用于将处理配方存储在存储器114中并且可以使用计算机处理器116来通过网络138发布控制清理系统100的各个部件的指令，以实现本文公开的清理技术。

半导体处理领域的普通技术人员可能能够配置流体源106、低温冷却系统、真空系统134及其各自的子部件(未示出，例如传感器、控件等)以实现本文描述的实施方式。例如，在一个实施方式中，清理系统100的部件可以被配置成提供50psig至800psig之间的加压流体混合物。通过使流体混合物穿过低温冷却系统108的液氮杜瓦瓶，可以将流体混合物的温度保持在70K至270K的范围内，但是优选地在70K至150K之间。真空系统134可以被配置成将处理室104保持在小于35Torr的压力下或更优选地小于10Torr以增强气溶胶和/或气体团聚物的形成。

加压和冷却的流体混合物可以通过喷嘴110膨胀到处理室104中，喷嘴110可以将气溶胶喷雾或GCJ喷雾引向微电子基板118。至少一个喷嘴110可被支承在处理室104内，其中喷嘴110具有将流体混合物引向微电子基板118的至少一个喷嘴孔。例如，在一个实施方式中，喷嘴110可以是沿着喷嘴喷雾的长度具有多个开口的喷嘴喷雾棒。喷嘴110可以是可调节的，使得可以针对特定处理来优化撞击在微电子基板118上的流体喷雾的角度。微电子基板118可以固定至可移动卡盘122，该可移动卡盘122优选地沿着真空室120的纵向轴线提供至少一个平移自由度124，以利于通过从喷嘴110发出的流体喷雾线性扫描微电子基板118的至少一部分。可移动卡盘可以耦接至基板平移驱动系统128，该基板平移驱动系统128可以包括：一个或更多个滑动件和引导机构，以限定可移动卡盘122的移动路径；以及致动机构，可以利用该致动机构产生使可移动卡盘122沿着可移动卡盘122的引导路径的移动。致动机构可以包括任何电气、机械、机电、液压或气动装置。可以将致动机构设计成提供足够长度的运动范围，以允许微电子基板118的暴露表面至少部分地移动通过从至少一个喷嘴110发出的流体喷雾区域。基板平移驱动系统128可以包括被布置成延伸通过真空室120的壁中的滑动真空密封件(未示出)的支承臂(未示出)，其中，第一远端安装到可移动卡盘122并且第二远端与位于真空室120外部的致动器机构接合。

此外，可移动卡盘122还可以包括基板旋转驱动系统130，该基板旋转驱动系统130可以优选地绕垂直于微电子基板118的暴露表面的轴线提供至少一个旋转自由度126，以利于微电子基板118从第一预定指引位置到第二预定指引位置的旋转指引，该旋转指引使微电子基板118的另一部分暴露于流体喷雾。在其他实施方式中，可移动卡盘122可以连续速度旋转而不停在任何指引位置。另外，可移动卡盘122可以通过改变微电子基板118的位置以及改变喷嘴110的角度或仅通过改变其自身的角度，来改变流体喷雾的入射角。

在另一实施方式中，可移动卡盘122可以包括用于在将至少一种流体喷雾撞击在微电子基板118的暴露表面上期间将微电子基板118固定至可移动卡盘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夹具、真空夹持或静电夹持将微电子基板118固定至可移动卡盘122。

此外，可移动卡盘122可以包括温度控制机构，以将微电子基板118的温度控制在高于环境温度或低于环境温度的温度。温度控制机构可以包括被配置成调节和/或控制可移动卡盘122和微电子基板118的温度的加热系统(未示出)或冷却系统(未示出)。加热系统或冷却系统可以包括传热流体的再循环流，其在冷却时从可移动卡盘122接收热量并且将热量传递至热交换器系统(未示出)或者在加热时将热量从热交换器系统传递至可移动卡盘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/冷却器可以包括在可移动卡盘122中。

如图1所示，处理室104可以包括双喷嘴构造(例如，第二喷嘴132)，该双喷嘴构造可以使得能够在同一真空室120内使用低温气溶胶和/或GCJ喷雾或其组合来处理基板118。然而，不需要双喷嘴构造。喷嘴110设计的一些示例将在图2A至图4的描述中进行描述。尽管示出的喷嘴110、喷嘴132以平行的方式定位，但是它们不需要彼此平行以实现清理处理。在其他实施方式中，喷嘴110、喷嘴132可以处于真空室120的相对端，并且可移动卡盘122可以将基板118移动到使得喷嘴110、喷嘴132中的一个或更多个能够将流体混合物喷射到微电子基板118上的位置。

在另一实施方式中，微电子基板118可以被移动，使得微电子基板118的暴露的表面积(例如，包括电子装置的区域)可以在相同或相似的时间(例如，并行处理)或不同的时间(例如，顺序处理)受到由第一喷嘴110和/或第二喷嘴132提供的流体混合物(例如，气溶胶或GCJ)的撞击。例如，清理处理可以包括气溶胶清理处理，然后是GCJ清理处理，反之先进行GCJ清理处理，然后是气溶胶清理处理。此外，第一喷嘴110和第二喷嘴132可以被定位成使得它们各自的流体混合物同时在不同位置处撞击微电子基板118。在一个实例中，可以旋转基板118以将整个微电子基板118暴露于不同的流体混合物。

喷嘴110可以被配置成接收低温(例如，＜273K)流体混合物，其入口压力(例如，50psig至800psig)显着高于出口压力(例如，＜35Torr)。喷嘴110的内部设计可以能够使得流体混合物膨胀以生成可以被引向微电子基板118的固体颗粒和/或液体颗粒。喷嘴110的尺寸可能对膨胀的流体混合物的特性有很大的影响，并且可以具有如下构造范围：从沿着喷雾棒布置的简单孔、多膨胀体积构造到单膨胀体积构造。图2A至图4示出了可以使用的若干喷嘴110的实施方式。然而，本公开内容的范围可以不限于所示出的实施方式，并且本文公开的方法可以应用于任何喷嘴110设计。如上所述，喷嘴110的图形可能未按比率绘制。

图2A包括两级气体喷嘴200的截面图，该两级气体喷嘴200可以包括两个气体膨胀区域，该两个气体膨胀区域可以彼此流体连通并且当流体混合物前进通过两级气体(TSG)喷嘴200时，流体混合物可能会经受压力变化。TSG喷嘴200的第一级可以是储存器部件202，储存器部件202可以通过入口204接收流体混合物，该入口204可以与低温冷却系统108和流体源106流体连通。流体混合物可以膨胀到其压力可以小于入口压力的储存器部件202中。流体混合物可以流经转换孔206到出口部件208。在一些实施方式中，当流体混合物流经转换孔206时，可以将其压缩到较高的压力。流体混合物可以再次膨胀到出口部件208中并且当流体混合物经由出口孔210暴露于真空室120的低压环境中时，可以有助于形成气溶胶喷雾或气体团聚物喷射流。广义而言，TSG喷嘴200可以包含可以致使入口孔204与出口孔210之间的流体混合物双重膨胀的任何尺寸设计。TSG喷嘴200的范围可以不限于本文描述的实施方式。

在图2A实施方式中，储存器部件202可以包括从入口孔204延伸到转换孔206的圆柱形设计。圆柱体可以具有直径212，直径212可以从转换孔206的大小变化到转换孔206的大小的三倍以上。

在一个实施方式中，TSG喷嘴200可以具有入口孔204，该入口孔204的直径范围可以在0.5mm至3mm之间，但是优选地在0.5mm至1.5mm之间。储存器部件202可以包括圆柱体，该圆柱体的直径212在2mm至6mm之间，但是优选地在4mm至6mm之间。储存器部件208的长度214可以在20mm至50mm之间，但是优选地在20mm至25mm之间。在储存器部件208的非入口端可以转换到较小的直径，这可以使得流体混合物能够通过转换孔206被压缩到出口部件208中。

转换孔206可以存在于若干不同的实施方式中，当流体混合物在储存器部件202与出口部件208之间转换时，转换孔206可以用于调节流体混合物。在一个实施方式中，转换孔206可以是在储存器部件202的一端处的简单孔或开口。该转换孔206的直径范围可以在2mm至5mm之间，但是优选地在2mm至2.5mm之间。在另一实施方式中，如图2A所示，转换孔206可以具有比先前实施方式中的简单开口显著更大的体积。例如，转换孔206可以具有圆柱形形状，该圆柱形形状可以沿可能小于5mm的距离是恒定的。在该实施方式中，转换孔206的直径可以大于出口部件208的初始直径。在这种情况下，转换孔206与出口部件208之间可以存在阶梯高度。阶梯高度可以小于1mm。在一个特定实施方式中，阶梯高度可以是约0.04mm。出口部件208可以具有锥形形状，其直径在转换孔206与出口孔208之间增大。出口部件208的锥形部分的半角可以在3°至10°之间，但是优选在3°至10°之间。

图2B示出了TSG喷嘴200的另一实施方式220，TSG喷嘴200包括储存器部件202，储存器部件202具有与转换孔206的大小大致相同的直径218。在该实施方式中，直径218可以在2mm至5mm之间，其中长度214类似于图2A实施方式的长度。图2B的实施方式可以减小储存器部件202与出口部件208之间的压力差，并且可以在TSG喷嘴200的第一级期间提高流体混合物的稳定性。然而，在其他实施方式中，单级喷嘴300可以用于减小TSG喷嘴200实施方式中的压力波动，并且可以减小流体混合物的湍流。

图3示出了单级气体(SSG)喷嘴300的一个实施方式的截面图，该喷嘴300可以包含在入口孔302与出口孔304之间的单个膨胀室。SSG喷嘴300膨胀室可以变化，但是在图3的实施方式中示出了锥形设计，该锥形设计可以具有可能略大于入口孔302(例如0.5mm至1.5mm)的初始直径306(例如1.5mm至3mm)。锥形设计可以包括3°至10°之间，但是优选地在3°至6°之间的半角。半角可以是通过SSG喷嘴300的膨胀室的假想中心线(从入口孔302和出口孔304)与膨胀室的侧壁(例如锥形壁)之间的角。最后，SSG喷嘴300的长度308可以在18mm至40mm之间，优选地在18mm至25mm之间。如图4所示，SSG喷嘴300的另一变型可以包括从入口孔302到出口孔304的膨胀体积的连续锥化。

图4包括齐平气体(FG)喷嘴400的截面图，该齐平气体喷嘴400可以包括连续膨胀室，该连续膨胀室在入口孔402与出口孔404之间不包括任何偏移或收缩。正如名称所示，膨胀体积的初始直径可以与入口直径402齐平，入口直径402可以在0.5mm至3mm之间，但是优选地在1mm至1.5mm之间。在一个实施方式中，出口直径404可以在2mm至12mm之间，但是优选地在入口直径402的大小的两倍至四倍之间。此外，半角可以在3°至10°之间，但是优选地在3°至6°之间。在入口孔402和出口孔404之间，膨胀体积的长度406应在10mm至50mm之间变化。另外，以下实施方式可以适用于图3的实施方式和图4的实施方式两者。在一个特定实施方式中，喷嘴可以具有20mm的锥形长度，3°的半角和约4mm的出口孔直径。在另一特定实施方式中，锥形长度可以在15mm至25mm之间，其中出口孔直径在3mm至6mm之间。在另一特定实施方式中，出口孔直径可以约为4mm，入口直径约为1.2mm，并且锥形长度约为35mm。

可能影响清理系统100的清理效率的另一特征可以是喷嘴出口404与微电子基板118之间的距离。在一些处理实施方式中，间隙距离可以影响清理效率，不仅影响去除的颗粒量的，而且还会影响单次扫越基板118的过程中可以去除颗粒的表面积的量。在一些情况下，当喷嘴110的出口孔可以更靠近(例如，＜50mm)微电子基板118时，气溶胶喷雾或GCJ喷雾可能能够清理基板118的更大的表面积。

图5包括根据本公开内容的至少一个实施方式的在喷嘴110的出口孔404与微电子基板118之间的间隙距离502的图示500。在一种情况下，可以从形成喷嘴110的结构或支承件的喷嘴110组件的端部测量间隙距离502。在另一情况下，可以从跨暴露于微电子基板118的锥形膨胀区域的最大直径延伸的平面测量间隙距离502。

间隙距离502可以根据室压力、气体组成、流体混合物温度、入口压力、喷嘴110设计或其某种组合而变化。通常，间隙距离502可以在2mm至50mm之间。通常，真空室120压力可以小于35Torr以在2mm和50mm的间隙距离502内操作。然而，当室压力可以小于10Torr并且气体喷嘴110具有小于6mm的出口孔时，间隙距离502可以被优化为小于10mm。在一些特定实施方式中，对于具有小于5mm的出口直径的喷嘴110并且真空室120的压力小于10Torr而言，期望的间隙距离502可以约为5mm。

在其他实施方式中，间隙距离502可以至少部分地基于与真空室120压力成反比关系。例如，间隙距离502可以小于或等于通过将常数值除以室120压力而得出的值。在一个实施方式中，该常数可以是无量纲参数或以mm*Torr为单位，并且真空室120压力可以以Torr来测量，参见式1：

间隙距离</＝常数/室压力(1)

以这种方式，通过将常数除以室压力而获得的值提供了可以用于清理处理的间隙距离502。例如，在一个特定实施方式中，常数可以是50并且室压力可以约为7Torr。在这种情况下，根据式(1)，间隙距离将小于7mm或约为7mm。在其他实施方式中，常数可以在40至60之间的范围内，并且压力可以在1Torr至10Torr的范围内。在另一实施方式中，常数可以在0.05至0.3之间的范围内，并且压力可以在0.05Torr至1Torr的范围内。尽管间隙距离502可能对清理效率产生积极影响，但是还有若干其他处理变量可以对使用气溶胶喷雾和气体团聚物喷射喷雾的清理效率产生作用。

在图1至图5的描述中描述的硬件的细微变化以及处理条件的较实质性变化的情况下，这些硬件可以用于实现气溶胶喷雾和气体团聚物喷射(GCJ)喷雾。处理条件可以在不同的流体混合物组成和比率、入口压力、入口温度或真空室120压力之间变化。气溶胶喷雾处理与GCJ喷雾处理之间的一个实质性差异可能是喷嘴110的进入的流体混合物的相组成。例如，气溶胶喷雾流体混合物可以具有比GCJ流体混合物更高的液体浓度，GCJ流体混合物可以以气态存在，其中，进入喷嘴110的GCJ流体混合物中只有很少或不存在液体。

在气溶胶喷雾的实施方式中，低温冷却系统108中的温度可以被设置成某一温度点，在此温度点处，进入喷嘴110的流体混合物的至少一部分可以以液相存在。在该实施方式中，喷嘴混合物可以按重量计至少10％为液态。然后，液体/气体混合物在高压下膨胀到处理室104中，在该处理室104中可以形成低温气溶胶并且该低温气溶胶可以包括相当一部分固体和/或液体颗粒。然而，流体混合物的状态可能不是气溶胶过程与GCJ过程之间的唯一差异，这将在下面更详细地描述。

相比之下，进入喷嘴110的GCJ喷雾流体混合物可能只包含很少量(例如，＜1％体积)或没有液相，并且可能处于完全气态。例如，低温冷却系统108中的温度可以被设置成某一温度点，该温度点防止用于GCJ清理处理的流体混合物以液相存在。因此，相图可以是确定可以用于使得能够在处理室104中形成气溶胶喷雾或GCJ喷雾的处理温度和压力的一种方式。

转到图6A至图6B，相图600、相图608可以指示进入的流体混合物的组成可能存在于哪个相或者更可能包括液相、气相或其组合。为了示例性相图的说明和解释的目的，示出了氩相图602、氮相图604、氧相图610和氙相图612。本领域普通技术人员可以在文献中或经由马里兰州盖瑟斯堡国家标准技术研究所或其他来源找到相图信息。本文描述的其他化学物质也可以具有代表性的相图，但是为了便于说明在此未示出。

相图600、相图608可以由图形表示来表示，该图形表示强调了压力(例如，y轴)与温度(例如，x轴)之间的关系以及元素可以以气态或液态存在的可能性。相图可以包括气-液相转换线606(或蒸汽-液体转换线)，该线可以表示元素在何处可以在液态或气态之间转换。在这些实施方式中，当元素的压力和温度在气液转换线606的左侧时，液相更有可能存在，并且当元素的压力和温度在气液转换线606的右侧时，气相可能占主导。此外，与当元素的压力和温度可能更远离气-液相转换线606时相比，当元素的压力和温度非常接近气液相转换线606时，该元素可能以气相和液相存在的可能性更高。例如，根据氩相图602，与将氩在300psi的压力下保持在130K的温度下相比，当将氩在300psi的压力下保持在100K的温度下时，氩更可能包括处于液相或具有更高浓度(按重量计)的液体的部分。当压力保持在300psi时，随着温度从130K降低，氩的液体浓度可能会增加。同样，当温度保持在130K时，如果压力从300psi增加，氩液体浓度也会增加。通常，根据相图600，为了将氩保持在气态，温度应高于83K，并且为了将氮保持在气态，温度应高于63K。然而，任何氮-氩混合物、氩或氮的相都可能取决于元素的相对浓度以及流体混合物的压力和温度。然而，相图600可以用作指导，其可以提供对氩-氮流体混合物、氩或氮环境的相或至少可能存在液体的可能性的指示。例如，对于气溶胶清理处理，对于进入的流体混合物中的一种或更多种元素而言，进入的流体混合物的温度或压力可能在气-液转换线606上或左侧。相比之下，对于GCJ进入流体混合物中的一种或更多种元素，GCJ清理处理可能更可能使用压力和温度可能在气-液相转换线606的右侧的进入的流体混合物。在一些情况下，系统100可以通过改变流体混合物的进入温度和/或压力在气溶胶处理与GCJ处理之间改变。

应当注意，气-液相转换线606与相图600、相图608的每一个相似，然而它们的值对于分配给相图600、相图608的每一个的化学物质可能是唯一的，但是相图600、相图608可以由本领域普通技术人员使用，如对氩相图602的说明中所述的。本领域普通技术人员可以使用相图600、相图608来优化气溶胶或GCJ喷雾的流体混合物中的液体和/或气体的量。

低温气溶胶喷雾可以通过以下方式形成：使流体或流体混合物经受处于或接近至少一种流体的液化温度的低温温度，并且然后使流体混合物通过喷嘴110膨胀到处理室104中的低压环境中。流体混合物的膨胀条件和组成可以在形成小的液滴和/或固体颗粒中起作用，这些液滴和/或固体颗粒包括可能撞击基板118的气溶胶喷雾。通过从气溶胶喷雾(例如，液滴、固体颗粒)施加足够的能量来克服污染物与微电子基板118之间的粘合力，可以将气溶胶喷雾用于去除微电子基板118的污染物(例如，颗粒)。对于至少部分地基于前述粘合力可能需要的能量的量去除颗粒而言，气溶胶喷雾的动量起重要作用。可以通过产生低温气溶胶来优化颗粒去除效率，低温气溶胶可以具有改变的质量和/或速度的组成(例如，液滴、晶体等)。去除污染物所需的动量是质量和速度的函数。质量和速度对于克服颗粒与基板的表面之间的强粘合力可能非常重要，特别是当颗粒可能非常小(<100nm)时更是如此。

图7示出了用于用低温气溶胶处理微电子基板118以去除颗粒的方法的流程图700。如上所述，提高颗粒去除效率的一种方法可以是增加气溶胶喷雾的动量。动量可以是气溶胶喷雾含量的质量和速度的乘积，从而可以通过增加气溶胶喷雾的组成的质量和/或速度来增加动能。质量和/或速度可以取决于多种因素，这些因素可以包括但不限于流体混合物组成、进入的流体混合物压力和/或温度、和/或处理室104的温度和/或压力。流程图700示出了通过使用氮和/或氩和至少另一种载气和/或纯氩或纯氮的各种组合来优化动量的一个实施方式。

转到图7，在框702处，系统100可以在处理室104中容纳微电子基板118。微电子基板118可以包括半导体材料(例如，硅等)，该半导体材料可以用于产生电子装置，该电子装置可以包括但不限于存储器装置、微处理器装置、发光显示器、太阳能电池等。微电子基板118可以包括图案化的膜或覆盖膜，图案化的膜或覆盖膜可以包括可以通过在系统100上实现的气溶胶清理处理去除的污染物。系统100可以包括可以与低温冷却系统108以及一个或更多个流体源106流体连通的处理室104。处理室还可以包括流体膨胀部件(例如，TSG喷嘴200等)，流体膨胀部件可以用于使流体混合物膨胀形成气溶胶喷雾以清理微电子基板118。

在框704处，系统100可以经由可以将流体混合物冷却至小于273K的低温冷却系统108将流体混合物供应至流体膨胀部件。在一个实施方式中，流体混合物的温度可以大于或等于70K且小于或等于200K，更特别地，温度可小于130K。系统100还可以将流体混合物维持在大于大气压的压力下。在一个实施方式中，可以将流体混合物的压力维持在50psig与800psig之间。

在一个实施方式中，流体混合物可以包括：第一流体组分，其包括原子量小于28的分子；以及至少一种其他流体组分，其包括原子量至少为28的分子。本领域普通技术人员将能够优化两种或更多种流体的流体混合物，以实现气溶胶喷雾组成的期望动量，以使颗粒去除效率最大化或针对不同类型或大小的颗粒进行优化。在这种情况下，第一流体组分可以包括但不限于氦、氖或其组合。至少一种其他流体组分可以包括但不限于氮(N₂)、氩、氪、氙、二氧化碳或其组合。在一个特定实施方式中，其他流体组分包括N₂和氩混合物并且第一流体组成可以包括氦。然而，流体混合物的温度、压力和浓度可以变化以提供不同类型的气溶胶喷雾。在其他实施方式中，流体混合物的相或状态可以包括气体、液体、以下将描述的各种浓度的气-液。

第一流体组分与其他流体组分之间的比率可以根据清理微电子基板118所期望的喷雾类型而变化。流体混合物可以根据化学组成和浓度和/或物质的相或状态(例如，气体、液体等)而变化。在一个气溶胶实施方式中，第一流体组分可以占流体混合物按重量计的至少50％上至100％，该流体混合物可以包括处于气态的第一部分和处于液态的第二部分。在大多数情况下，流体混合物按重量计的至少10％处于液相。可以优化流体混合物以解决不同类型和/或大小的颗粒可能在图案化或未图案化的微电子基板118上的问题。改变颗粒去除性能的一种方法可以是调整流体混合物的组成和/或浓度以增强颗粒去除性能。在另一流体混合物实施方式中，第一流体组分占流体混合物按重量计的10％至50％。在另一实施方式中，第一流体组分可以占流体混合物按重量计的20％至40％。在另一流体混合物实施方式中，第一流体组分可以占流体混合物按重量计的30％至40％。前述气溶胶流体混合物的相也可以在很大范围内变化以适应基板118上的不同类型的颗粒和膜。例如，流体混合物可以包括可以为气态的第一部分和可以为液态的第二部分。

在一个实施方式中，第二部分可以是流体混合物按重量计的至少10％。然而，在某些情况下，可能需要较低浓度的液体以去除颗粒。在较低液体浓度的实施方式中，第二部分可以不超过流体混合物按重量计的1％。流体混合物可以包括一种或更多种组分的液相或气相。在这些流体混合物实施方式中，系统100可以通过在120slm与140slm之间的其他流体组分以及在30slm与45slm之间的第一流体组分的流动来实现气溶胶喷雾。

除了流体混合物的进入压力、浓度和组成外，气溶胶喷雾的动量和组成也可能受到处理室104中的压力的影响。更具体地，室压力可以影响气溶胶喷雾中的液滴和/或固体颗粒的质量和/或速度。流体混合物的膨胀可以取决于喷嘴110两端的压力差异。

在框706处，系统100可以将流体混合物提供到处理室104中，使得流体混合物的至少一部分将接触微电子基板118。经由流体膨胀部件(例如，喷嘴110)的流体混合物的膨胀可以形成气溶胶喷雾的液滴和/或固体颗粒。系统100可以将处理室104的室压力保持在35Torr或更小。在某些情况下，可能期望将处理室104维持在低得多的压力下以优化气溶胶喷雾中的液滴和/或固体颗粒的质量和/或速度。在一个特定实施方式中，当处理室保持在小于10Torr时，对于某些颗粒而言，气溶胶喷雾的颗粒去除特性可能是更期望的。还应当注意，当在流体混合物膨胀期间将处理室104保持在小于5Torr时，颗粒去除效率覆盖较大的表面积。

当流体混合物流经流体膨胀部件时，流体混合物可能经历与流体混合物从相对高压(例如，＞大气压)到相对低压(例如，＜35Torr)的膨胀有关的相转变。在一个实施方式中，进入的流体混合物可以以气态或液-气相存在并且处于比处理室104更高的压力下。然而，当流体混合物流经或膨胀到处于低压的处理室104时，流体混合物可能开始转变以形成如上所述的液滴和/或固态。例如，膨胀的流体混合物可以包括气相的部分、液相的部分和/或固相的部分的组合。这可以包括在上文中称为低温气溶胶的物质。在又一实施方式中，流体混合物还可包括气体团聚物。在一个实施方式中，膨胀的流体混合物的GCJ或气溶胶喷雾可以是通过弱吸引力(例如范德华力)结合的原子或分子的聚集物。在一种情况下，气体团聚物可以被认为是气体和固体之间的物质相，气体团聚物的大小范围可以从几个分子或原子到大于10⁵个原子。

在又一个实施方式中，在处理同一微电子基板118时，流体混合物可以在同一喷嘴中在气溶胶与气体团聚物(例如GCJ)之间转换。以此方式，流体混合物可以通过从流体混合物中的较高液体浓度变为较低液体浓度而在气溶胶与GCJ之间转换。替选地，流体混合物可以通过从流体混合物中的较低液体浓度变为较高液体浓度而在GCJ与气溶胶之间转换。如以上在图6A至图6B的描述中所提到的，液相浓度可以通过温度、压力或其组合来控制。例如，在一个特定实施方式中，在从气溶胶到GCJ的转换中，流体混合物液体浓度可以从按重量计的10％转变为小于按重量计的1％。在另一特定实施方式中，当流体混合物的液体浓度从按重量计的1％转变为小于按重量计的10％时，可能发生GCJ到气溶胶的转变。然而，气溶胶与GCJ之间以及GCJ与气溶胶之间的转变不限于上述特定实施方式中的百分比，并且其仅是示例性的，出于解释的目的而不是限制性的。

在框708处，可以将膨胀的流体引向微电子基板118，并且当流体膨胀部件移动通过微电子基板118的表面时，可以从微电子基板118去除颗粒。在一些实施方式中，系统100可以包括可以围绕微电子基板118布置的多个流体膨胀部件。所述多个流体膨胀部件可以同时或依次使用以去除颗粒。替选地，一些流体膨胀部件可以专用于气溶胶处理，而剩余流体膨胀部件可以用于GCJ处理。

除了气溶胶处理之外，微电子基板118也可以使用GCJ处理来清理。当气态物质(例如氩或氮或它们的混合物)通过热交换器容器(例如杜瓦瓶(例如，低温冷却系统108))时，可以形成低温气体团聚物，该热交换器容器使气体经受可能高于任何气体组分的液化温度的低温。然后，高压低温气体可以通过与微电子基板118的表面成角度或垂直的喷嘴110或喷嘴阵列进行膨胀。GCJ喷雾可以用于从半导体晶圆的表面去除颗粒，而不会对微电子基板118的表面造成任何损伤或限制损伤程度。

可以是通过力(例如范德华力)保持在一起的原子/分子的全体或聚集的气体团聚物，被分类为气相与固相的原子或分子之间物质的单独的相，并且其大小范围从几个原子到10⁵个原子。式(2)中给出的Hagena经验团聚物缩放参数(Г^*)提供了可能影响团聚物大小的关键参数。项k是与键形成(气体种类性质)有关的缩合参数；d是喷嘴孔直径，α是膨胀半角并且P_o和T_o分别是预膨胀压力和温度。具有锥形形状的喷嘴几何形状有助于约束膨胀气体并且增加原子或分子之间碰撞的次数，从而更有效地形成团聚物。以这种方式，喷嘴110可以增强团聚物的形成，该团聚物足够大以从基板118的表面去除污染物。从喷嘴110发出的GCJ喷雾在撞击到基板118上之前可以不被电离，而是保留为原子的中性集合。

包括团聚物的原子或分子的集合可以具有以下大小分布，由于低温团聚物大小接近微电子基板118上的污染物大小，该大小分布可以提供更好的处理能力以清理大小小于100nm的目标污染物。撞击在微电子基板118上的小尺寸的低温团聚物也可以防止或最小化对微电子基板118的损伤，该微电子基板118可能具有在处理期间需要保留的敏感结构。

与气溶胶处理一样，GCJ处理可以使用在图1的系统100的描述中描述的相同或相似的硬件以及在图2A至图5中的描述中描述的部件。然而，GCJ方法的实现方式不限于本文描述的硬件实施方式。在某些实施方式中，GCJ处理可以使用与气溶胶处理相同或相似的处理条件，但是对于流体混合物，GCJ处理可以具有较低的液相浓度。然而，不需要GCJ处理具有比本文描述的所有气溶胶处理实施方式更低的液体浓度。本领域普通技术人员可以实现以下GCJ处理：相对于本文描述的GCJ方法中可能存在的任何液滴和/或固体颗粒(例如，冷冻液体)，增加气体团聚物的量或密度。这些GCJ方法可以具有若干不同的技术来优化清理过程，并且本领域普通技术人员可以使用这些技术的任意组合来清理任何微电子基板118。例如，本领域普通技术人员可以改变喷嘴110的设计和/或取向、流体混合物的组成或浓度、流体混合物的进入压力和/或温度以及处理室104的压力和/或温度，以清理微电子基板118。

图8提供了用于生成GCJ处理以从微电子基板118去除颗粒的低温方法的流程图800。在该实施方式中，该方法可以表示可以使用多级喷嘴110的GCJ处理，该多级喷嘴110类似于本文在图2A至图2B的描述中描述的两级气体(TSG)喷嘴200。图8的实施方式可以反映当流体混合物通过多级喷嘴110从高压环境转变到低压环境时的压力差异或流体混合物的变化。

转到图8，在框802处，系统100可以在真空处理室120中容纳微电子基板118，该真空处理室120可以包括流体膨胀部件(例如，TSG喷嘴200)。在将微电子基板118暴露于低温冷却系统108提供的任何流体混合物之前，系统可以将处理室104置于次大气压条件下。

在框804处，系统100可以将流体混合物设置或调节为处于小于273K的温度和可以大于大气压的压力下。例如，流体混合物温度可以在70K至200K之间，或者更特别地在70K至120K之间。流体混合物压力可以在50psig和800psig之间。通常，至少大部分(按重量计)的流体混合物可以处于气相中。然而，在其他实施方式中，流体混合物可以是小于10％(按重量计)为气相，并且更特别地可以是小于1％(按重量计)为气相。

流体混合物可以是单一流体组成或流体的组合，其可以包括但不限于N₂、氩、氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。本领域普通技术人员可以选择上述流体的一种或更多种的组合，以一次使用一种流体混合物来处理基板或针对同一微电子基板118使用流体混合物的组合来处理基板。

在一个实施方式中，流体混合物可以包括N₂和氩的组合，其比率在1:1至11:1之间。本领域普通技术人员可以结合N₂和/或氩的液体浓度来优化比率，以从微电子基板118去除颗粒。然而，在其他实施方式中，本领域普通技术人员也可以优化GCJ流体混合物的能量或动量以优化颗粒去除效率。例如，流体混合物可以包括可以改变GCJ处理的质量和/或速度的另一种载气。载气可以包括但不限于氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。在一个实施方式中，流体混合物可以包括1:1至4:1的N2与氩的混合物，其可以与以下载气中的一种或更多种混合：氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合。在其他情况下，可以用不同比率的N₂和氩以及不同比率的载气来优化载气的组成和浓度。在其他实施方式中，可以基于表1中所示的哈格纳值k来包括载气。

气体	N<sub>2</sub>	O<sub>2</sub>	CO<sub>2</sub>	CH<sub>4</sub>	He	Ne	Ar	Kr	Xe
										k	528	1400	3660	2360	3.85	1.85	1650	2890	5500

表1

通常，对于一些实施方式，k值越低，当与N₂、氩或它们的组合混合时，流体的浓度应相等或更高。例如，当载气与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)混合时，如果使用氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合，则N₂、氩或它们的组合与载气之间的比率，应使用至少4:1的比率混合物上至11:1的比率混合物来完成。相比之下，当氦、氖或它们的组合与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)结合时，N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)与氦、氖或它们的组合之间的比率混合物可以为至少1:4。N₂、氩和/或载气的前述组合也可以应用于本文描述的其他气溶胶和GCJ方法。

在其他实施方式中，流体混合物可以包括比率在1:1至11:1之间的氩和N₂的组合。该流体混合物还可以包含载气(例如，表1)。然而，流体混合物还可以包括可以使用本文描述的气溶胶或GCJ方法使用的纯氩或纯氮组成。

在框806处，系统100可以从流体源106和/或从低温冷却系统108向流体膨胀部件提供流体混合物。系统100还可以将处理室104保持在小于35Torr的压力下。例如，系统100可以在将流体混合物引向处理室104之前或之时使用真空系统134来控制处理室104的压力。在一些实施方式中，处理室104的压力可以在5Torr至10Torr之间，并且在一些实施方式中，压力可以小于5Torr。

当流体混合物在高压环境(例如，喷嘴110的上游)与低压环境(例如，处理室)之间转换时，可以形成GCJ喷雾。在图8的实施方式中，流体膨胀部件可以是TSG喷嘴200，其可以在冲击微电子基板118之前将流体混合物置于至少两个压力变化或膨胀下。

在框808处，流体混合物可以通过入口孔204膨胀到储存器部件202中并且达到或保持进入储存器部件202中的储存器压力，该压力大于处理室104的压力且小于流体混合物的进入压力。广义地，储存器压力可以小于800psig并且大于或等于35Torr。但是，由于图2A至图2B中所示的限制空间内的气流变化，储存器压力可能会波动。

流体混合物可以前进到转换孔206，转换孔206可以小于或可以不小于储存器部件202的直径。当转换孔206小于储存器部件202的直径时，当流体混合物流经转换孔206或通过转换孔206进入TSG喷嘴200的出口部件208中时，可以被压缩至较高压力。

在框810处，可以将流体混合物保持在流体膨胀部件的出口部件208中的出口压力下。出口压力可以大于室压力并且小于储存器部件202的压力。如上所述，在转换孔206与出口孔210之间转换期间，流体混合物可以膨胀并且可以形成气体团聚物。出口部件208与处理室104之间的压力差异可能是由于与处理室104的较大体积相比出口部件210的较小的限制体积引起的。

气体团聚物可以被引向出口孔210，并且在流体混合物离开TSG喷嘴200之后，流体混合物可以继续膨胀。然而，该动量可以将至少大部分的气体团聚物喷雾引向微电子基板118。如上所述，气体团聚物的大小可以在几个原子至上至10⁵个原子之间变化。可以通过改变上述处理条件来优化处理以控制气体团聚物的数目及其大小。例如，本领域普通技术人员可以改变进入流体混合物压力、流体混合物组成/浓度、处理室104的压力或它们的任何组合，以从微电子基板118去除颗粒。

在框812处，可以使用GCJ喷雾的成分以动力学或化学方式从微电子基板118去除物体或污染物。可以经由GCJ喷雾的动力学影响和/或流体混合物可能与物体进行的任何化学作用来去除物体。然而，物体的去除不限于动力学和/或化学去除的理论，并且可以用于解释其去除的任何理论都适用，原因在于施加GCJ喷雾后物体的去除可以是任何适用理论可以用于解释去除物体的充分证据。

TSG喷嘴200和微电子基板118的相对位置也可以用于优化物体去除。例如，可以通过在微电子基板118的表面与平面和出口孔210之间在0°和90°之间移动TSG喷嘴200来调整GCJ喷雾的入射角。在一个特定实施方式中，入射角可以在30°至60°之间以基于微电子基板118上的组成或图案去除物体。替选地，入射角可以在60°至90°之间，并且更特别地约为90°。在其他实施方式中，可以使用多于一个喷嘴110以相似或变化的入射角来处理微电子基板118。

在前述去除实施方式中，在去除过程期间，也可以平移和/或旋转微电子基板118。去除速度可以被优化为在微电子基板118的特定部分上GCJ喷雾的期望停留时间。本领域普通技术人员可以优化停留时间和GCJ喷雾撞击位置以实现期望的颗粒去除效率。例如，在颗粒测量前后之间，期望的颗粒去除效率可以大于80％去除。

类似地，出口孔210与微电子基板118的表面之间的间隙距离可以被优化以增加颗粒去除效率。在图5的描述中更详细地描述了间隙距离，但是通常间隙距离可以小于50mm。

类似于在图3和图4的描述中所描述的，还可以使用单级喷嘴300、400来实现GCJ处理。单级喷嘴300、400可以包括可以是连续的单个膨胀室，因为膨胀区域的直径306在入口孔302与出口孔304之间是相同的或增大的。例如，单级喷嘴300、400可能不像TSG喷嘴200那样具有转换孔206。然而，单级GCJ方法也可以由系统100的TSG喷嘴200使用，并且不限于系统100的单级喷嘴。同样，在图9至图12的说明中描述的方法也可以由单级喷嘴300、400使用。

图9示出了用于用GCJ喷雾处理微电子基板118的另一方法的流程图900。喷嘴110相对于微电子基板118的定位可以对颗粒去除效率具有强烈影响。特别地，出口孔304与微电子基板118的表面之间的间隙距离可能对颗粒去除效率有影响。间隙距离可能会对流体流动和GCJ喷雾的分布有影响，并且可能对喷嘴110的清理表面积的大小有影响。以此方式，由于喷嘴110的通过次数较少或停留时间较短，可以减少GCJ处理的循环时间。

转到图9，在框902处，可以在处理室104中容纳微电子基板118，该处理室104可以包括气体膨胀部件(GEC)(例如，喷嘴300、400)。GEC可以是本文描述的任何喷嘴110，但是可以特别地与TSG喷嘴200、SSG喷嘴300或齐平喷嘴400相同或相似地配置GEC。通常，喷嘴可以包括用于接收流体混合物的入口孔402和使流体混合物流入处理室104中的出口孔404。

在框904，系统100可以将微电子基板118定位在GEC的对侧，使得出口孔404设置在微电子基板118上方或附近。也可以相对于微电子基板118的表面成角度定位GEC。表面是制造微电子装置的部分。该角度可以在0°至90°之间的范围内。如图5所描述的，还可以基于间隙距离502优化GEC定位。间隙距离502可以影响朝向和/或通过微电子基板118的流动分布。随着间隙距离502的增加，清理表面积可能会减少，并且可能需要额外的喷嘴通过次数以保持或提高颗粒去除效率。膨胀的流体混合物的速度也可以根据间隙距离502而变化。例如，当间隙距离502减小时，横向地跨微电子基板118流动的流体可以增加。在一些实施方式中，较高的速度可以提供较高的颗粒去除效率。

通常，GEC可能在微电子基板118的表面的50mm范围内。但是，在大多数实施方式中，对于本文描述的气溶胶或GCJ处理，间隙距离502可以小于10mm。在一个特定实施方式中，在将流体混合物通过GEC分配到处理室104中之前，间隙距离502可以约为5mm。

在框906处，系统100可以在可以小于273K的温度下和防止在提供的流体混合物的温度下在流体混合物中形成液体的压力下向GEC提供流体混合物。以此方式，流体混合物内的液体浓度可以不存在或者至少小于流体混合物按重量计的1％。化学处理领域的普通技术人员可能能够使用任何已知技术来测量流体混合物的液体浓度。此外，本领域普通技术人员可以能够使用相图600、608或可用于单个种类或种类混合物的任何其他已知相图文献来选择温度和压力的适当组合。

在一个实施方式中，对于可以包括氮、氩、氙、氦、二氧化碳、氪或它们的任何组合的流体混合物，温度可以大于或等于70K且小于273K。同样，可以使用相图600、608或者通过将液体浓度的量最小化至小于流体混合物按重量计的1％的任何其他已知的测量技术来选择压力。在大多数实施方式中，压力可以小于或等于10Torr，但是在其他实施方式中，压力可以大于10Torr以使颗粒去除效率最大化。

在框908处，系统可以通过GEC将流体混合物提供到处理室104中，使得流体混合物的至少一部分将与微电子基板118接触。如上所述，流体混合物可以从相对高压膨胀到处理室104中的低压。在一个实施方式中，可以将处理室104保持在35Torr或更小的室压力。

在一个实施方式中，流体混合物可以包括N₂和氩的组合，其比率在1:1至11:1之间，特别地比率小于4:1。在其他实施方式中，流体混合物可以包括可以改变GCJ喷雾的质量和/或速度的另一种载气。载气可以包括但不限于氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。在一个实施方式中，流体混合物可以包括1:1至4:1的N2与氩的混合物，其可以与以下载气中的一种或更多种混合：氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合。

在其他实施方式中，流体混合物可以包括比例在1:1至11:1之间的氩和N₂的组合。该流体混合物还可以包含载气(例如，表1)。然而，流体混合物还可以包括可以使用本文描述的气溶胶或GCJ方法使用的纯氩或纯氮组成。

例如，当载气与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)混合时，如果使用氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合，则N₂和氩或它们的组合与载气之间的比率，应使用至少4:1且上至11:1的比率混合物来完成。相比之下，当氦或氖或它们的组合与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)组合时，N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)与氦、氖或它们的组合之间的比率混合物可以至少为1:4。N₂、氩和/或载气的前述组合也可以应用于本文描述的其他气溶胶和GCJ方法。

在另一实施方式中，流体混合物可以包括与氦或氖以及以下气体中的至少一种：氩、氪、氙、二氧化碳结合的N₂。在一个具体的实施方式中，上述组合的混合物比率可以为1:2:1.8。

在框910处，可以将膨胀的流体混合物(例如，GCJ喷雾)朝向微电子基板118投射并且接触表面上的物体(例如，动力学和/或化学相互作用)，使得可以将物体从微电子基板118去除。GCJ喷雾的动力学和/或化学相互作用可以克服物体与微电子基板118之间的粘附力。可以经由真空系统134将物体从处理室104中去除或将其沉积在处理室104内的其他地方。

图10示出了用于用低温流体处理微电子基板118的另一方法的另一流程图1000。在该实施方式中，流体混合物可以生成可以具有相对低液体浓度的GCJ喷雾。如上所述，流体混合物的温度和压力可能会对流体混合物中有多少液体(按重量计)产生影响。在这种情况下，可以通过改变温度来优化流体混合物的液体浓度。

转到图10，在框1002处，可以在处理室104中容纳微电子基板118，该处理室104可以包括气体膨胀部件(GEC)(例如，喷嘴300、400)。GEC可以是本文描述的任何喷嘴110，但是可以特别地与TSG喷嘴200、SSG喷嘴300或齐平喷嘴400相同或相似地配置GEC。通常，喷嘴可以包括用于接收流体混合物的入口孔402和使流体混合物流入处理室104中的出口孔404。

在框1004处，系统100可以将微电子基板118定位在GEC的对侧，使得出口孔404设置在微电子基板118上方或附近。也可以相对于微电子基板118的表面成角度定位GEC。表面是制造微电子装置的部分。该角度可以在0°至90°之间的范围内。如图5所描述的，还可以基于间隙距离502优化GEC定位。通常，GEC很可能在微电子基板118的表面的50mm范围内。但是，在大多数实施方式中，对于本文描述的气溶胶或GCJ处理，间隙距离502可以小于20mm。在一个特定实施方式中，在将流体混合物通过GEC分配到处理室104中之前，间隙距离502可以是约为5mm。

在框1006处，系统100可以在大于大气压的压力下以及在小于273K且在给定压力下大于流体混合物的冷凝温度的温度下向GEC提供流体混合物。冷凝温度可以在不同气体之间变化，并且可以在具有不同组成和浓度的不同气体混合物之间变化。本领域普通技术人员可能能够至少部分地基于使用已知技术的流体混合物的观察和/或测量，使用已知文献(例如，相图)或经验技术来确定流体混合物的气体冷凝温度。

在一种情况下，在给定压力下的冷凝温度可以是流体可以转变为存在于液相中的温度。例如，对于保持在冷凝温度以上的流体混合物，指示该流体混合物可以以气态存在而没有任何液相存在或具有非常少量的液体(例如，按重量计＜1％)。在大多数实施方式中，取决于包括具有不同冷凝温度的气体的流体混合物组成，流体混合物温度可以在50K至200K之间变化，但是更特别地在70K至150K之间变化。

例如，在N₂流体混合物实施方式中，可以通过使用N₂相图604来估计按重量计的液体的量。对于约100psi的进入压力，流体混合物的温度可以大于100K以最小化液体的量。在该实施方式中，当进入温度约为120K且压力为100psi时，流体混合物可以不具有任何液体，或者具有按重量计至少小于1％的液体。

在框1008处，系统100可以通过GEC将流体混合物提供到处理室104中，使得流体混合物的至少一部分将与微电子基板118接触。在该实施方式中，处理室104的压力可以至少次大气压，但是更特别地小于10Torr。

在一个实施方式中，流体混合物可以包括N₂和氩的组合，其比率在1:1至11:1之间，特别地比率小于4:1。在其他实施方式中，流体混合物可以包括可以改变GCJ喷雾的质量和/或速度的另一种载气。载气可以包括但不限于氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。在一个实施方式中，流体混合物可以包括1:1至4:1的N2与氩的混合物，其可以与以下载气中的一种或更多种混合：氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合。

例如，当载气与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)混合时，如果使用氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合，则N₂、氩或它们的组合之间的比率，应使用至少4:1且上至11:1的比率混合物来完成。相比之下，当氦或氖或它们的组合与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)组合时，N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)与氦、氖或它们的组合之间的比率混合物可以至少为1:4。N₂、氩和/或载气的前述组合也可以应用于本文描述的其他气溶胶和GCJ方法。

在其他实施方式中，流体混合物可以包括比率在1:1至11:1之间的氩和N₂的组合。该流体混合物还可以包含载气(例如，表1)。然而，流体混合物还可以包括可以使用本文描述的气溶胶或GCJ方法使用的纯氩或纯氮组成。

在框1010处，可以将膨胀的流体混合物(例如，GCJ喷雾)朝向微电子基板118投射并且接触表面上的物体(例如，动力学和/或化学相互作用)，使得可以将物体从微电子基板118去除。GCJ喷雾的动力学和/或化学相互作用可以克服物体与微电子基板118之间的粘附力。可以经由真空系统134将物体从处理室104中去除或将其沉积在处理室104内的其他地方。

图11示出了用于用低温流体处理微电子基板118的另一方法的流程图1100。在该实施方式中，流体混合物可以生成可以具有相对低液体浓度的GCJ喷雾。如上所述，流体混合物的温度和压力可能会对流体混合物中有多少液体(按重量计)产生影响。在这种情况下，可以通过改变压力来优化流体混合物的液体浓度。此外，可以使用控制器112使用利用配方压力和常数值的计算来确定间隙距离502(将在下面描述)。

转到图11，在框1102处，可以在处理室104中容纳微电子基板118，该处理室104可以包括气体膨胀部件(GEC)(例如，喷嘴300)。GEC可以是本文描述的任何喷嘴110，但是可以特别地与TSG喷嘴200、SSG喷嘴300或齐平喷嘴400相同或相似地配置GEC。通常，喷嘴可以包括用于接收流体混合物的入口孔402和使流体混合物流入处理室104中的出口孔404。

在框1104处，系统100可以在小于273K的进入温度下和防止在进入温度下在气体混合物中形成液体的进入压力下向GEC提供气体混合物。例如，在N₂实施方式中，N₂相图604指示处于约100K的流体混合物将可能具有小于100psi的压力以将N₂保持在气相中。如果压力约为150psi或更高，则N₂处理气体中可能存在液相的可能性将更大。

在框1106处，系统100可以通过GEC将流体混合物提供到处理室104中，使得流体混合物的至少一部分将与微电子基板118接触。在该实施方式中，处理室104的压力可以至少次大气压，但是更特别地小于10Torr。

在一个实施方式中，流体混合物可以包括N₂和氩的组合，其比率在1:1至11:1之间，特别地比率小于4:1。在其他实施方式中，流体混合物可以包括可以改变GCJ喷雾的质量和/或速度的另一种载气。载气可以包括但不限于氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。在一个实施方式中，流体混合物可以包括1:1至4:1的N2与氩的混合物，其可以与以下载气中的一种或更多种混合：氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合。

例如，当载气与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)混合时，如果使用氙、氪、二氧化碳或它们的任何组合，则N₂、氩或它们的组合之间的比率，应使用至少4:1且上至11:1的比率混合物来完成。相比之下，当氦或氖或它们的组合与N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)组合时，N₂、氩或它们的组合(例如1:1至4:1)与氦、氖或它们的组合之间的比率混合物可以至少为1:4。N₂、氩和/或载气的前述组合也可以应用于本文描述的其他气溶胶和GCJ方法。

在其他实施方式中，流体混合物可以包括比率在1:1至11:1之间的氩和N₂的组合。该流体混合物还可以包含载气(例如，表1)。然而，流体混合物还可以包括可以使用本文描述的气溶胶或GCJ方法使用的纯氩或纯氮组成。

在框1108处，系统100可以将微电子基板118定位在出口(例如，出口孔404)与微电子基板118之间的间隙距离502处。如图5的描述中的式1所示，间隙距离502至少部分地基于室压力与值在40至60之间的常数参数的比率。在一个实施方式中，常数参数的单位可以具有长度/压力(例如，mm/Torr)的单位。

在框1110处，可以将膨胀的流体混合物朝向微电子基板118投射并且接触表面上的物体(例如，动力学和/或化学相互作用)，使得可以从微电子基板118去除物体。GCJ喷雾的动力学和/或化学相互作用可以克服物体与微电子基板118之间的粘附力。可以经由真空系统134将物体从处理室104中去除或将其沉积在处理室104内的其他地方。

图12示出了用于用低温流体处理微电子基板118的另一方法的流程图1200。在该实施方式中，流体混合物可以生成可以具有相对低液体浓度的GCJ喷雾。如上所述，流体混合物的温度和压力可能会对流体混合物中有多少液体(按重量计)产生影响。在这种情况下，系统100可以保持进入的流体混合物压力与室104压力之间的比率，以优化动量或组成(例如，气体团聚物等)。另外，系统100还可以优化进入的流体混合物的压力，以在进入的压力与处理室104压力之间的压力比率关系的范围内控制进入的流体混合物的液体浓度。

转到图12，在框1202处，可以在处理室104中容纳微电子基板118，该处理室104可以包括气体膨胀部件(GEC)(例如，喷嘴300、400)。GEC可以是本文描述的任何喷嘴110，但是可以特别地与TSG喷嘴200、SSG喷嘴300或齐平喷嘴400相同或相似地配置GEC。通常，喷嘴可以包括用于接收流体混合物的入口孔402和使流体混合物流入处理室104中的出口孔404。

在框1204处，系统100可以将流体混合物提供到真空处理室104，并且系统100可以将流体混合物保持在将流体混合物保持在气相中的温度和/或压力下。流体混合物可以包括但不限于以下气体中的至少一种：氮、氩、氙、氪、二氧化碳或氦。

在另一实施方式中，流体混合物可以包括与至少氦或氖以及以下气体的至少一种进行组合的N₂：氩、氪、氙、二氧化碳。在一个特定的实施方式中，前述流体混合物组合的比率可以约为1:2:2。在另一更具体的实施方式中，上述流体混合物的比率可以为1:2:1.8。

在框1206处，系统100可以使用压力比来保持处理室104的压力和进入的流体混合物的压力。以此方式，系统100可以确保在进入压力与处理压力之间可以存在平衡或关系(例如，比率＝(进入压力/处理压力))。压力比可以是可以被超过或可以不被超过的阈值，或者压力比可以包括不管进入压力或室压力如何改变也可以保持的范围。压力比值的范围可以在200至500,000之间。然而，压力比可以充当可以被超过或可以不被超过的阈值，或指定在给定控制器112中存储的配方条件的情况下可以保持的范围。以这种方式，可以控制喷嘴两端的压力差异以保持GCJ/气溶胶喷雾的动量或组成(例如，气体团聚物大小、气体团聚物密度、固体颗粒大小等)。

在压力比实施方式中，该值是基于相似的单位，使得控制器112可以将压力转换成相同或相似的单位以控制进入压力和室压力。

上阈值实施方式可以包括不可以被超过的压力比，使得进入压力/室压力可以小于上阈值比。例如，上阈值可以是以下值之一：300000、5000、3000、2000、1000或500。

在另一实施方式中，控制器112可以将进入压力和处理压力保持在压力比值的范围内。示例性范围可包括但不限于：100000至300000、200000至300000、50000至100000、5000至25000、200至3000、800至2000、500至1000或700至800。

在框1208处，系统100可以将微电子基板118定位在出口(例如，出口孔404)与微电子基板118之间的间隙距离502处。如图5的描述中的式1所示，间隙距离502至少部分地基于室压力与值在40至60之间的常数参数的比率。在一个实施方式中，常数参数的单位可以具有长度/压力(例如，mm/Torr)的单位。

在框1210处，可以将膨胀的流体混合物朝向微电子基板118投射并且接触表面上的物体(例如，动力学和/或化学相互作用)，使得可以从微电子基板118去除物体。GCJ喷雾的动力学和/或化学相互作用可以克服物体与微电子基板118之间的粘附力。可以经由真空系统134将物体从处理室104中去除或将其沉积在处理室104内的其他地方。

图13包括在不含液体的流体混合物(例如，GCJ)与含有液体的流体混合物(例如，气溶胶)之间的颗粒去除效率提高的条形图1300。本文公开的超出预期的结果之一涉及对于低于100nm颗粒的提高的颗粒去除效率，以及对于大于100nm的颗粒保持或提高颗粒去除效率。先前的技术可以包括用液体浓度大于10％的低温流体混合物处理微电子基板。生成超出预期的结果的新技术可以包括用没有液体浓度(按重量计)或液体浓度小于1％的低温流体混合物处理微电子基板118。

在图13的实施方式中，使用可商购的沉积系统将氮化硅颗粒沉积至微电子基板118。对于两个测试，氮化硅颗粒具有相似的密度和大小。将基线低温处理(例如，按重量计，液体浓度>1％)应用于至少一个微电子基板118，并且将GCJ应用于另一组也覆盖有氮化硅颗粒的微电子基板118。在这种情况下，GCJ处理包括流量比为2:1的氮与氩，在喷嘴110之前的入口压力为83psig，该喷嘴将高压流体源与保持在约9Torr的真空室分开。喷嘴110的入口直径为

0.06。间隙距离502在2.5mm至4mm之间。使晶圆两次通过喷嘴下方，使得被颗粒污染的区域两次暴露于GCJ喷雾中。使用来自加利福尼亚州米尔皮塔斯市的KLA-Tencor的KLASURF SCAN SP2-XP在处理之前和之后测量颗粒。

根据以前的技术，如图13所示，小于100nm的颗粒去除效率(PRE)从大于90nm的颗粒的大于80％降低到小于42nm的颗粒的小于30％。具体地，对于65nm至90nm之间的颗粒，PRE从

87％(>90nm颗粒)下降到

78％。PRE在55nm至65nm的颗粒和40mn至55nm之间的下降更为明显。PRE分别下降至

61％和

55％。最后，对于小于40nm的颗粒，PRE下降最大，PRE约为24％。

鉴于此数据，预期随着颗粒大小的减小，小于100nm颗粒效率的提高将显示出类似的递减回报。然而，本文公开的GCJ技术不仅提高了小于100nm的PRE，而且将PRE保持在比预期更高的程度。例如，如图13所示，对于任何颗粒区间大小，GCJ PRE都不会低于

80％。

如图13所示，大于90nm的颗粒的GCJ PRE提高到95％以上，这比以前的技术提高了5％以上。此外，与以前的技术相比，随着颗粒大小的减小，GCJ处理表现出了更大的去除小于100nm颗粒的能力。例如，65nm至90nm，55nm至65nm和40nm至55nm的区间具有至少90％的PRE。每个区间大小的提高范围在

15％至

35％之间。然而，最大的提高是对于小于40nm的区间大小，PRE从25％提高至

82％。

GCJ PRE的超出预期的结果是双重的。首先，大于90nm的颗粒的PRE增加并且小于90nm的颗粒的PRE增加。其次，与使用类似处理条件范围的气溶胶处理的PRE结果相比，GCJ处理的区间大小之间的差异具有更紧密的分布。

图14包括微电子基板的颗粒图1400，其示出了至少部分地基于喷嘴110与微电子基板118之间的较小间隙距离502的较宽的清理区域。通常，随着气体从高压环境膨胀到低压环境中，该气体更可能覆盖较大的表面积或覆盖区域，该气体距离初始膨胀点更远。以这种方式，当将气体喷嘴定位成更远离微电子基板118时，有效清理区域被认为更大。然而，事实并非如此，实际上，具有较小的间隙距离502可以在微电子基板118上获得较宽的清理区域，即获得完全违反直觉的结果。

如清理后颗粒图所示，5mm间隙距离比10mm间隙距离具有更宽的清理区域。5mm间隙颗粒图1406示出了对于微电子基板118的右半部分，PRE为

70％。相比之下，对于200mm微电子基板118的右半部分，10mm间隙颗粒图1408具有

50％的PRE。在该实例中，5mm间隙颗粒图指示从具有不超过6mm的出口孔的喷嘴110，可得到约80mm宽的清理的区域1410。非预期地，具有如此小的出口孔的喷嘴110将能够具有大于其自身大小的12倍的有效清理距离。

图15包括微电子基板特征的图片1500，其示出了先前技术(例如，气溶胶)与本文公开的技术(例如，GCJ)之间的不同的特征损伤差异。损伤的差异肉眼可见并且通过扫描电子显微镜(SEM)仔细检查确认。在该实施方式中，使用已知的图案化技术在微电子基板上形成多晶硅特征。这些特征具有约20nm的宽度和约125nm的高度。将单独的特征样品(例如，线结构)暴露于类似于本文公开的气溶胶和GCJ处理的处理。

在先前的技术下，通过暴露于气溶胶清理处理的微电子基板118的图片1502、1504中的变色证明了线结构的损伤。气溶胶SEM图片1506证实了可见的线损伤。相比之下，GCJ图片1508、1510中不存在变色，GCJSEM图片1512中未显示损伤。因此，GCJ图片1508、1510中没有变色并且GCJ SEM图片1512中没有损伤表明，与气溶胶处理相比，本文描述的GCJ技术对微电子基板118的破坏性较小。

图案化特征损伤的另一实例(未示出)可以包括当较大的颗粒从微电子基板的表面移出时由较大的颗粒造成的损伤。较大的颗粒可能比较小的颗粒具有相对较高的动量，部分原因是它们的质量较大，并且当从微电子基板上去除较大的颗粒或者如果较大的颗粒从微电子基板上移开后沿表面被携带并造成额外的损伤时，更可能对图案化特征造成损伤。

已经发现本文所述的处理以非常有效的方式去除了大颗粒(例如，＞100nm)和小颗粒(例如，＜100nm)。然而，在某些情况下，对于较大的颗粒(例如，＞100nm)的粘附力与去除力之比可能小于对于小颗粒的粘附力与去除力之比。因此，去除小颗粒的过程处理可能会给较大的颗粒赋予过多的能量，从而在去除颗粒时会损伤微电子基板或微电子基板上的图案化特征。然而，如果在采用第一组处理条件进行的第一处理期间去除了较大的颗粒。使用第二组处理条件的第二处理，其中第二组处理条件包括至少一个处理条件不同于第一组处理条件。在一个具体的实施方式中，两级处理可以包括以相对较低的流速进行的第一处理以去除较大的颗粒，然后可以以较高的流速进行第二处理以去除较小的颗粒。以此方式，较低的流速将较小量的能量赋予较大的颗粒，以在将较大的颗粒从微电子基板去除时将较大的颗粒的动量最小化。理想地，当去除较大的颗粒时，较低的动量将使对图案化特征的损伤的程度或严重性最小化。

因此，通过结合针对微电子基板118上的不同类型的颗粒的多级处理方法，可以提高颗粒去除效率。多级过程可以包括以不同的处理条件跨微电子基板118进行多次通过。例如，第一处理可以包括使用第一组处理条件来去除某些类型的颗粒的，随后以第二组处理条件通过微电子基板118。图16A/16B和图17示出了这些多级过程处理的示例性实施方式。

图16A和图16B示出了使用结合本文公开的处理的多级处理过程用GCJ喷雾处理微电子基板118的另一方法的流程图1600。在这些多级实施方式中，GCJ喷雾的处理条件和喷嘴110相对于微电子基板118的定位可能对颗粒去除效率具有很大的影响。本领域普通技术人员可以优化GCJ喷雾处理条件和/或出口孔304与微电子基板118的表面之间的间隙距离的变化，以去除微粒并且最小化在处理过程中对微电子基板118的损伤。在一些实施方式中，用于处理气体的处理条件可以包括但不限于流体流速、化学组成、温度、GEC的进入压力(例如喷嘴400)、真空处理室104的压力。此外，间隙距离502也可以在处理阶段之间变化，以提高清理效率或最小化微电子基板118上的图案特征损伤。转到图16A，流程图1600概述了可以由图1中所示的系统100实现的多级处理过程的一个实施方式。

在框1602处，可以在处理室104中容纳微电子基板118，该处理室104可以包括流体或气体膨胀部件(GEC)(例如，喷嘴300、400)。GEC可以是本文描述的任何喷嘴110，但是可以特别地与TSG喷嘴200、SSG喷嘴300或齐平喷嘴400相同或相似地配置GEC。通常，GEC可以包括可以接收流体混合物的入口孔402或入口，以及将流体混合物流入处理室104中的出口孔404或出口。如图1所示，GEC可以与低温冷却的气体源流体连通，该低温冷却的气体源可以将气体混合物保持在70K至200K之间的温度以及小于800psig的压力下。

微电子基板118可以固定到可移动卡盘122，该可移动卡盘122可以在GEC的下方或下面旋转和/或平移，如在图1的描述中进一步公开的。可移动卡盘112可以被配置成在移动可移动卡盘112时机械地和/或电子地固定微电子基板118。该能力防止微电子基板118在处理期间移动或从可移动卡盘122掉落。一旦将微电子基板118固定在适当的位置，就可以继续进行初始过程处理。

在框1604处，可以使用控制器112来控制真空系统134以在整个多级处理过程中保持稳定的处理压力，从而将真空处理室保持在等于或小于35Torr的处理压力下。半导体处理领域的普通技术人员将能够设计和配置闭环控制系统，以在本文公开的多级处理中将压力保持在期望的设定点下。例如，即使在本文公开的多级处理过程期间进入真空处理室104中的气体流动条件改变，也可以保持压力设定点。

通常，由于气体混合物在通过GEC时会从较高的压力转变到较低的压力，处理压力可以保持在比进入的气体混合物低得多的压力下以使得能够形成气体团聚物。此外，在其他实施方式中，真空室处理压力可以在多步骤处理过程中改变，以改变跨微电子基板118的流体流动特性，或者改变从气流转移到颗粒的能量的量，以克服颗粒与微电子基板118的表面粘附。除压力控制外，颗粒去除效率也可能会受到进入的气体压力、组成和/或流速的影响。

在框1606处，可以从流体源106向GEC提供流体混合物，其中，可以使用低温系统108将进入的流体混合物的温度控制在70K至200K之间。进入的流体混合物的压力可以小于800psig且大于5psig，并且可以被优化以实现最佳的颗粒去除效率，这可以结合真空室压力、流体混合物组成和本文所述的其他处理条件来完成。

在一个实施方式中，流体混合物可以包括氮、氩或按重量计介于按重量计100％的氮和按重量计100％的氩的范围的氮和氩的任何组合。例如，流体混合物可以包括氮与氩按重量计1:1的混合物，并且其范围上至氮与氩按重量计1:4的混合物。可以至少部分地基于多种因素来改变氮和氩的流体组成以优化颗粒去除效率，这些因素可以包括但不限于图案化特征的类型和/或组成以及颗粒的大小。

在另一实施方式中，在先前实施方式中描述的流体混合物可以包括另外的化学物质以改变气体团聚物喷雾中团聚物的大小、重量和密度。可以优化气体团聚物特性以去除某些类型的颗粒。例如，流体混合物可以包括与以下化学物质的一种或更多种混合的氮和/或氩：氙、氪、氦、氢、C₂H₆或二氧化碳。在一个具体实施方式中，流体混合物为氮或氩与以下化学物质中的至少一种的混合物按重量计为4:1的混合物：氙、氪，氦、氢、C₂H₆或二氧化碳。

在另一实施方式中，流体混合物可以包括与以下化学物质的一种或更多种混合的氮和/或氩：氦或氖。在一个具体实施方式中，流体混合物为氮或氩与以下化学物质中的至少一种按重量计为4:1的混合物：氦或氖。

多级处理可以开始于经由系统100的控制器112设置和保持与流体混合物组成、流体混合物压力和温度以及真空室压力有关的处理条件。

在框1608处，系统100可以用于将到流体膨胀部件的流体混合物保持在第一组处理条件(例如，流体组成、流体压力和/或温度、真空室压力、间隙距离502)下。使用该第一组处理条件对微电子基板118进行第一处理，该处理用于从微电子基板118去除颗粒。

在一个具体实施方式中，第一组处理条件可以通过以下方式针对较大尺寸(例如>100nm)的目标来使用：使流体混合物以第一流速流动，该第一流速可能高到足以去除较大的颗粒且低到足以使颗粒的动量最小化，以在从微电子基板118去除较大颗粒时最小化任何损伤。在这种情况下，使用按重量计100％的氩组成，流体混合物的流速可以约为100slm，并且流体混合物的温度小于200K。出口孔404与微电子基板118的表面之间的间隙距离502可以约为10mm。

在框1610处，然后可以将流体混合物通过出口(例如，出口孔404)膨胀到真空处理室中，使得膨胀的流体混合物(例如，GCJ喷雾)流过微电子基板118的表面。

在框1612处，可移动卡盘122可以在出口孔404下方旋转和/或平移微电子基板118，从而将颗粒暴露于膨胀的流体混合物(例如，GCJ喷雾)以从微电子基板118去除第一多个物体(例如，颗粒)。在这种情况下，由于较大的颗粒的粘附力与去除力之比比较小的颗粒的粘附力与去除力之比低，因此可以以较高的比率去除较大的颗粒。较大的表面积能够实现从流体混合物到较大颗粒的较高动量传递速率，这是由于较大量的团聚物更可能影响较大的颗粒而不是较小的颗粒。

本领域普通技术人员可以根据需要确定停留时间(例如，旋转速度和/或平移速度)以优化颗粒去除效率。停留时间是GEC在微电子基板118的任一位置对面定位的时间量。在一个实施方式中，GEC被固定在一个位置，并且可移动卡盘122使微电子基板118旋转和平移通过来自GEC的膨胀的流体混合物。因此，平移和旋转速度将控制微电子基板118的任何部分直接位于GEC下方或与之相对的时间量。例如，可以通过降低平移速度和/或旋转速度来增加停留时间，使得微电子基板118的任何一部分在出口孔404对面或与出口孔404相对的位置上花费更长的时间量。类似地，可以通过增加平移速度和/或旋转速度来减少停留时间，以减少微电子基板118的任何一部分在出口孔404对面或与出口孔404相对的时间量。在一个具体实施方式中，平移速度的范围可以在2mm/s至120mm/s之间，并且旋转速度的范围可以在30rpm至300rpm之间，并且可以在多级处理的各级之间变化。在一个具体实施方式中，系统100可以被配置成以30rpm至60rpm之间旋转基板并且以2mm/s至100mm/s之间平移。在多级处理的第一部分的结束之后，处理条件可以转变为不同的值以继续多级处理过程。

在框1614处，系统100可以通过以下方式转变到多级处理过程的第二部分：在进入后续处理之前停止流体混合物的流入并设置第二组处理条件；或者通过即时转换处理条件并在所有处理条件均达到其新的设定点时继续进行操作。

在一个实施方式中，当微电子基板118未直接设置在出口孔404下方时，可以发生转变。然而，在其他实施方式中，GEC可以保持设置在微电子基板118上方。

在另一实施方式中，系统100可以将到流体膨胀部件的流体混合物保持在第二组处理条件下，其中第一组处理条件和第二组处理条件之间的至少一个处理条件不同。例如，系统100可以将以下处理条件中的一个或更多个转变为在多级处理的第一部分期间未使用的设定点值。因此，不需要将所有这些值都改变为第二组处理条件。尽管第一组处理条件中的一些处理条件可能没有针对后续处理而改变，但仅改变其中一个处理条件就足以使第二组处理条件存在。处理条件可以包括但不限于，流体混合物的流体流速、流体混合物的化学组成、流体混合物的温度、流体混合物的流体压力、微电子基板118与流体膨胀部件之间的距离(例如，间隙距离502)、或真空处理室的室压力。在一个实施方式中，一个或更多个处理条件可以改变多级处理的初始部分期间使用的设定点值的至少10％。

例如，在一个实施方式中，对于多级处理的后续部分，可以将GEC的进入的流体混合物的温度从150K的初始设置改变为135K或更低的接续设置。类似地，进入的流体温度也可以从150K改变为165K或更高上至200K。

在另一实施方式中，可以通过在第一组处理条件与第二组处理条件之间将真空室压力降低至少10％来改变真空室压力。例如，初始室压力可以约为20Torr，并且第二室压力可以等于或小于3Torr。在一个特定实施方式中，作为初始压力，处理压力可以是约14Torr，并且作为第二室压力，可以是8Torr。

在一个具体实施方式中，可以将用于多级处理的初始部分的约100slm的第一流体流速改变为用于多级处理的后续部分的约160slm的第二流体流速。

在其他实施方式中，第一组处理条件与第二组处理条件之间的转变可以包括改变流体混合物的化学组成。变化可以包括本文公开的任何化学组成之间的转变。除非另有说明，否则本文公开的组成以重量定义。例如，第一组处理条件可以包括在初始多级处理中使用的按重量计100％的氩，并且可以转变到可以包括氮或本文公开的任何处理化学物质的稀释混合物。

在另一实施方式中，可以在第一组处理条件与第二组处理条件之间改变间隙距离502，以改变跨微电子基板118的表面的流体混合物的侧向流动曲线。例如，间隙距离502可以从50mm改变为3mm，以增加传递到微电子基板的表面的力的量，以去除较小的颗粒，较小的颗粒可以具有较高的粘附力与去除力之比。然而，在其他实施方式中，间隙距离可以在2mm与100mm之间变化。

在其他实施方式中，多于一个的变量可以在对同一微电子基板118的初始处理与接续处理之间改变。例如，在一个实例中，当在第一组处理条件与第二组处理条件之间转变时，流速和真空室压力都可以改变。系统100可以被编程为转变一个或更多个处理条件以在本文公开的处理范围内的任何多级处理转变期间改变，或者半导体加工领域的普通技术人员可以使用其他任何其他值来提高颗粒去除效率。例如，变化可以包括流速和真空室压力，同时保持第一组处理条件与第二组处理条件之间的其余处理条件相同或相似。在另一示例中，流体混合物流速和流体混合物温度可以在第一组处理条件与第二组处理条件之间改变。另外，三向改变实施方式可以包括在第一组处理条件与第二组处理条件之间改变流体混合物的流速、真空室压力和流体混合物的温度。

在一个实施方式中，系统100将流体混合物提供到真空处理室104并且系统100可以将流体混合物保持在将流体混合物保持在气相(例如，＜1％液相)的温度和/或压力下。然而，对于所有多级处理实施方式，流体混合物不需要小于1％为液相。

系统100可以被编程为如上面公开的那样转变流体混合物处理条件，并且可以通过在转变期间关闭流体混合物流来逐步实现转变，或者可以在在出口孔404下方平移和/或旋转微电子基板118时即时实现转变。然而，无论何时或如何发生转变，在多级处理的下一次迭代中，流体混合物将暴露于微电子基板118。然而，出于流程图1600的目的，转变将以逐步的方式发生。

在框1616处，当达到第二组处理条件设定点时，系统100将使流体混合物流能够流动。流体混合物将通过出口(例如，出口孔404)膨胀到真空处理室中，使得膨胀的流体混合物以横向方式流过微电子基板。膨胀的流体混合物可以形成气体团聚物(例如，GCJ喷雾)，该气体团聚物能够通过碰撞颗粒和使颗粒移动而去除颗粒。

在框1618处，膨胀的流体混合物可以将足够的能量施加到微电子基板118上的颗粒上，以使用流过微电子基板118的流体混合物从微电子基板118去除第二多个物体(例如，颗粒)。该后续处理可以以比在初始处理期间被去除的颗粒具有更高的粘附力与去除力之比的颗粒为目标。在某些情况下，发现较小的颗粒(<100nm)比较大的颗粒具有更高的粘附力与去除力之比。然而，后续处理不限于去除某些大小的颗粒，并且可以用于以其他类型的颗粒为目标而与它们的大小无关。

接着可以进行后续处理，以从微电子基板118去除其他组(例如，第三、第四等)的物体。以这种方式，可以通过改变本文公开的处理条件来优化清理处理以最大化颗粒去除效率。可以改变处理条件以顾及微电子基板118上发现的不同类型的颗粒、材料和特征。例如，颗粒可能会因大小、组成、方向或位置(例如表面覆盖、嵌入)而不同，并且本领域普通技术人员可以在不进行过度实验的情况下优化处理条件以使用GCJ喷雾去除颗粒，同时最小化对现有特征的损伤。另外，微电子基板118的表面可以具有多种暴露的材料，这可以使对于分布在微电子基板118上的颗粒实现不同的表面粘附特性。因此，随后的处理可以通过调整本文公开的处理条件来顾及不同类型的材料以最大化颗粒去除效率。此外，微电子基板118上的图案化特征将相对于管芯和微电子基板118上的几何形状、形貌和密度而变化。形貌(例如，沟槽、孔、孤立线、致密线等)可以在管芯和/或微电子基板118上变化并且可以影响GCJ喷雾的流体流动和动力学。管芯或微电子基板118上的形貌变化可能会屏蔽或限制GCJ喷雾从微电子基板118去除物体或颗粒的能力。因此，本领域普通技术人员可以开发处理条件以解决这些形貌差异，以去除位于沟槽内或设置在致密线特征上方或位于管芯内的图案化线特征之间或微电子基板118上的颗粒。

此外，后续处理可以针对微电子基板118的特定区域。可以在微电子基板118上发现独特的颗粒图案，这可以通过改变处理条件和处理位置来解决。例如，已知颗粒图案会影响微电子基板118的边缘。在这种情况下，通过定位可移动卡盘122或GEC以解决位于特定区域中的颗粒而不处理整个微电子基板11，后续处理可以针对微电子基板118的边缘，以减少循环时间或化学用量。

尽管流程图1600的实施方式可以暗示在多级处理期间流体混合物流的不同开始和停止，但是如图17的实施方式所示，权利要求书的范围不旨在限于这些类型的处理。

图17示出了用于使用多级处理用低温流体处理微电子基板118的另一方法的流程图1700。在这种情况下，多级处理可以通过在正在处理时就地改变处理条件来实现，就地改变处理条件可以通过在流体混合物流动时主动转变到不同的设定点或者通过停止流体混合物流动并等待转变到不同的设定点来完成。处理条件可以包括但不限于本文公开的任何处理条件。

如上所述，流体混合物可以通过控制流体混合物的温度和压力以影响流体混合物中可以存在多少液体(以重量计)来生成可以具有相对较低的液体浓度的GCJ喷雾。对于一些但不是所有实施方式，系统100可以优化进入的流体混合物的压力和温度以控制进入的流体混合物的液体浓度以实现气体混合物(例如，按重量计，＜1％的液体)。

在框1702处，可以在处理室104中容纳微电子基板118，该处理室104可以包括流体或气体膨胀部件(GEC)(例如，喷嘴400)。通常，喷嘴可以包括可以接收流体混合物的入口孔402或入口，以及将流体混合物流入处理室104中的出口孔404或出口。如图1所示，GEC可以与低温冷却的气体源流体连通，该低温冷却的气体源可以将气体混合物保持在70K至200K之间的温度以及小于800psig的压力下。

微电子基板118可以固定到或放置在可移动卡盘122上，该可移动卡盘122可以在喷嘴400的下方或下面旋转和/或平移，如在图1的描述中进一步公开的。可移动卡盘122可以被配置成在微电子基板118被移动时固定微电子基板118。该能力防止微电子基板118在处理期间移动或从可移动卡盘122掉落。一旦将微电子基板118固定在可移动卡盘122上，就可以继续进行初始过程处理。

系统100可以选择或指定用于初始处理的第一组处理条件，该处理条件可以包括但不限于该气体混合物的气体流速、该气体混合物的化学组成、气体混合物的温度、气体混合物的气体压力、微电子基板118与气体膨胀部件之间的距离和/或在根据本文公开的处理条件范围的值下的真空处理室104的室压力。

在框1704处，系统100可以被配置成在初始处理之前向气体膨胀部件提供气体或气体混合物，其中气体中没有液体或非常少量的液体(例如，按重量计＜1％)。系统100可以使用图6A和图6B中描述的用于氮和氩的技术(这可以使用本文公开的任何气体或气体混合物的其他相图来应用)，将气体混合物保持在小于273K的温度和防止或最小化气体混合物中液体形成的压力下。

在许多实施方式中，气体温度可以大于或等于70K且小于或等于200K，并且压力的范围可以在5psi至800psig之间。该气体可以包括但不限于氮、氩或它们的组合。在其他实施方式中，气体可以由氮、氩、氙、氪、氦、氢、C₂H₆或二氧化碳或它们的任何组合组成。在另一实施方式中，气体混合物可以包括与至少氦或氖以及以下气体的至少一种组合的N₂：氩、氪、氙、二氧化碳。在一个具体实施方式中，前述气体混合物组合的比率可以约为1:2:2。在另一更具体的实施方案中，前述气体混合物的比率可以为1:2:1.8。

在许多实施方式中，系统100可以将真空处理室104保持在35Torr或更小的处理压力下，以使得能够在处理过程期间形成气体团聚物。在一个特定实施方式中，过程压力可以约为10Torr或更小。此外，可以调整微电子基板118相对于GEC的位置以提高颗粒去除效率。

概括地说，系统100可以保持用于初始处理的第一组处理条件，该处理条件可以包括但不限于该气体混合物的气体流速、该气体混合物的化学组成、气体混合物的温度、气体混合物的气体压力、微电子基板118与气体膨胀部件之间的距离和/或根据本文公开的处理条件范围的值下的真空处理室104的室压力。

在框1706处，可将微电子基板118定位成与气体膨胀部件相对，以在微电子基板116与出口(例如，出口孔404)之间提供在2mm至50mm范围内的间隙，气体膨胀部件与微电子基板118相对设置。可以调整间隙距离502以控制GCJ喷雾跨微电子基板118的流动特性。微电子基板118与GEC的接近度可能影响流动特性和转移到颗粒的能量的量，并且可能影响随着微电子基板118在GEC下方移动而去除颗粒的表面积的大小或颗粒去除效率。

在其他实施方式中，GEC可以以一定角度定位，以使得能够在处理过程中改变跨基板的流。例如，微电子基板118相对于喷嘴的定位可以保持45°至90°的入射角。

当系统100已经确认已经达到或充分保持初始处理条件以开始初始处理时，可以开始初始处理。

在框1708处，系统100可以通过允许气体混合物流过GEC并使气体混合物通过气体膨胀部件出口和通过间隙(例如，间隙距离502)膨胀到处理室中来开始多级处理，使得至少一部分膨胀的气体混合物将流过微电子基板118并且将能量转移到位于微电子基板118的表面上和/或嵌入在微电子基板118的表面中的多个颗粒。

在框1710处，在初始处理期间，如图1所示，可移动卡盘112可以在可以设置在可移动卡盘上方的GEC下方或对侧移动和/或旋转微电子基板118。随着微电子基板118沿着与膨胀的气体混合物或GCJ喷雾相邻的路径移动，可以使用膨胀的气体混合物或GCJ喷雾来去除第一多个颗粒，可以调整第一组处理条件用来去除。例如，在一个实施方式中，可以使用初始处理，通过用相对低的气体流速(例如，＞100slm)去除相对较大的颗粒(例如，＞100nm)。已经发现，较小的颗粒(例如，＜100nm)不太可能以相对低的流速被去除。然而，以较低的流速去除较大的颗粒可能是有利的，这将较小的能量赋予较大的颗粒。以此方式，较大颗粒的动量可能较低，使得由于具有较低的动量，较大的粒子较不易损伤微电子基板118上的现有特征。在去除较大的颗粒之后(例如，初始处理)，可以执行后续处理以去除其他颗粒，所述其他颗粒可能需要不同量的能量或处理条件以从微电子基板118去除，同时最小化对任何现有特征(例如，线、孔、沟槽、鳍片、薄膜叠层等)的任何损伤。

在框1712处，可以通过改变用于气体混合物和/或真空处理室的至少一个不同于初始处理期间使用的处理条件的处理条件来开始对微电子基板118的后续清理处理。后续处理可以用于去除在初始处理期间可能尚未完全去除的第二多个颗粒。

在一个实施方式中，处理条件的改变可以包括将气体流速改变为更高的量，以用于微电子基板的后续处理。例如，在初始处理与后续处理之间，初始气体流速可以改变至少5％，以改变流量和/或改变施加到微电子基板118的表面上的能量的量。在一个具体实施方式中，对于初始处理，初始气体流速可以是约为100slm，并且对于后续处理可以被改变为160slm。较高的流速可以用于去除以粘附力与去除力之比较高的颗粒。

在另一实施方式中，可以通过改变间隙距离502以用于后续处理来改变从膨胀的气体混合物施加到微电子基板118的能量的量。例如，在多级处理之间，气体距离可以在2mm至10mm之间变化。另外，跨微电子基板118的流动分布可能受到间隙距离502的影响，当GEC在微电子基板118上移动时，间隙距离502可能影响GEC周围的表面积的量。此外，间隙距离502还可以影响气体团聚物的大小和/或密度，这可以由本领域普通技术人员针对不同类型/大小的颗粒进行优化而无需过度实验。

更广泛地，在其他实施方式中，系统100可以被配置成改变以下处理条件的两种或更多种组合以提高颗粒去除效率：气体混合物的气体流速、气体混合物的化学组成、气体混合物的温度、气体混合物的气体压力、微电子基板与气体膨胀部件之间的距离和/或真空处理室的室压力。

尽管上面仅详细描述了本发明的某些实施方式，但是本领域技术人员将容易地认识到，在实质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以对实施方式进行许多修改。因此，所有这样的修改旨在包括在本发明的范围内。例如，上述实施方式可以结合在一起，并且可以根据需要添加或省略实施方式的部分。因此，实施方式的数目可以不仅限于本文描述的特定实施方式，以使得普通技术人员可以使用本文描述的教导来设计另外的实施方式。

Claims (19)

1.一种用于处理微电子基板的方法，包括

在真空处理室中容纳所述微电子基板，所述真空处理室包括流体膨胀部件，所述流体膨胀部件包括入口和出口；

在所述真空处理室中维持35Torr或更小的处理压力；

将流体混合物接收到所述流体膨胀部件中，所述流体混合物包括氮或氩，其中，所述流体混合物的温度处于70K至200K范围内并且所述流体混合物的压力小于800psig；

将到所述流体膨胀部件的所述流体混合物和所述真空处理室维持在第一组处理条件下；

通过所述出口将所述流体混合物膨胀到所述真空处理室中使得膨胀的流体混合物流过所述微电子基板；

使用流过所述微电子基板的流体混合物从所述微电子基板去除第一多个物体；

将到所述流体膨胀部件的所述流体混合物和所述真空处理室维持在第二组处理条件下，其中，所述第一组处理条件与所述第二组处理条件之间的至少一个处理条件不同；

通过所述出口将所述流体混合物膨胀到所述真空处理室中使得膨胀的流体混合物流过所述微电子基板；以及

使用流过所述微电子基板的所述流体混合物从所述微电子基板去除第二多个物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括第一流体流速，并且所述第二组处理条件包括与所述第一流体流速不同的第二流体流速。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括第一流体流速，并且所述第二组处理条件包括高于所述第一流体流速的第二流体流速。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括第一流体流速，并且所述第二组处理条件包括低于所述第一流体流速的第二流体流速。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括约100slm的第一流体流速，所述第二组处理条件包括约160slm的第二流体流速。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件或所述第二组处理条件包括所述流体混合物的流体流速、所述流体混合物的化学组成、所述流体混合物的温度、所述流体混合物的流体压力、所述微电子基板与所述流体膨胀部件之间的距离、或所述真空处理室的室压力。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体混合物包括氮、氩或它们的组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体混合物至少包含氮或氩与以下中的一种或更多种的混合物：氙、氪、氦、氢、C₂H₆或二氧化碳。

9.一种用于清理微电子基板的方法，包括

在真空处理室中容纳所述微电子基板，所述真空处理室包括气体膨胀部件，所述气体膨胀部件包括入口和出口；

向所述气体膨胀部件提供气体混合物，所述气体混合物包括：

低于273K的温度；

防止所述气体膨胀部件中的气体混合物中形成液体的压力；以及

维持用于所述气体混合物和所述真空处理室的第一组处理条件；

将所述基板与所述气体膨胀部件相对放置，以在所述基板与所述出口之间提供在2mm至50mm范围内的间隙距离，所述气体膨胀部件与所述微电子基板相对设置；

通过所述气体膨胀部件的出口并且通过所述间隙将所述气体混合物膨胀到所述处理室中，使得膨胀的气体混合物的至少一部分将流过所述微电子基板；

沿着与所述气体膨胀部件相邻的路径移动所述微电子基板，以对所述微电子基板进行初始处理；

在所述微电子基板的初始处理之后，改变用于所述气体混合物或所述真空处理室的至少一个处理条件，以进行后续处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述温度大于或等于70K且小于或等于150K。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述处理室保持在小于10Torr。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，放置所述基板包括在所述基板与所述气体膨胀部件之间维持45°至90°的入射角。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，冷却和加压的气体混合物包括氮、氩或它们的组合。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，冷却和加压的气体混合物至少包括氮或氩与以下中的一种或更多种的混合物：氙、氪、氦、氢、C₂H₆或二氧化碳。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，改变所述处理条件包括从所述微电子基板的初始处理中改变至少一个处理条件以进行所述微电子基板的后续处理。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，改变所述处理条件包括将所述气体流速改变为更高的量以进行所述微电子基板的后续处理。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，改变所述处理条件包括改变所述间隙距离以进行所述微电子基板的后续处理。

18.根据权利要求9所述的方法，其中，改变所述处理条件包括改变以下处理条件中的至少两个：所述气体混合物的气体流速、所述气体混合物的化学组成、所述气体混合物的温度、所述气体混合物的气体压力、所述微电子基板与所述气体膨胀部件之间的距离、所述真空处理室的室压力、或它们的任何组合。

19.一种用于处理微电子基板的方法，包括以下步骤：

在真空处理室中容纳所述微电子基板，其中，所述真空处理室包括流体膨胀部件，所述流体膨胀部件包括入口和出口，其中，所述处理室的压力为35Torr或更小，其中，所述微电子基板被定位成在所述基板与所述流体膨胀部件的出口之间提供从2mm至50mm范围内的间隙距离；

使用在第一组处理条件下发生的第一处理，所述第一处理在从所述微电子基板有效去除颗粒的条件下将加压和冷却的流体膨胀到所述处理室中；以及

使用在第二组处理条件下发生的第二处理，所述第二处理在从所述微电子基板有效地去除颗粒的条件下将加压和冷却的流体膨胀到所述处理室中。

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