CN1586003A - 使用二氧化碳清洗和/或处理基片的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于清洗微电子基片的方法，它包括将基片放入压力腔。使包括密相二氧化碳的处理流体通过腔循环，使得处理流体接触基片。在循环处理流体的步骤的至少一部分期间，循环地调整二氧化碳的相。

Description

使用二氧化碳清洗和/或处理基片的方法和设备
技术领域
本发明涉及清洗和/或处理基片的方法和设备，更具体的，涉及使用二氧化碳清洗和/或处理基片的方法和设备。
背景技术
集成电路(ICs)、光电器件、微机械器件和其它精确制造一般使用施加到基片的薄膜来形成。作为制造过程的一部分，通常必须从基片去除或者清洗一部分或者所有薄膜。例如，在生产包括IC的半导体晶片中，薄的光致抗蚀剂层可以施加到半导体基片，随后被去除。
在各种生产步骤以后(例如，在离子注入后，“后端制程”(BEOL)清洗，“前端制程”(FEOL)清洗，以及化学机械平坦化(CMP)后的步骤以后)，从微电子基片的表面部件去除的污染物的特性和成分的变化显著。因此，清洗和处理步骤必须用合适的化学品和溶剂来处理这些污染物，以从基片与它们反应、离子化、溶解、膨胀、分散、乳化或者蒸发它们。同样，已经开发了各种基于水和溶剂的系统，以及干燥清洗过程来处理多种废物材料。
发明内容
根据本发明的方法实施例，用于清洗微电子基片的方法包括将基片放入压力腔。包括密相二氧化碳的处理流体通过腔循环，使得处理流体接触基片。在循环处理流体的步骤的至少一部分期间，循环地调整二氧化碳的相。
根据本发明的另一个方法实施例，用于清洗微电子基片的方法包括将基片放入压力腔。包括密相二氧化碳的处理流体喷射到腔中的基片上。在喷射处理流体的步骤的至少一部分期间，循环地调整二氧化碳的相。
根据本发明的再一个方法实施例，用于清洗微电子基片的方法包括将基片设置在包含包括密相二氧化碳的处理流体的压力腔中，使得基片暴露在二氧化碳下。通过在二氧化碳的供给和腔之间，以及腔和低压源之间交替二氧化碳质量流来循环地调整二氧化碳的相。二氧化碳的供给的压力比腔高，而低压源的压力比腔低。
根据本发明的又一个方法实施例，用于清洗微电子基片的方法包括将基片放入压力腔。将包括密相二氧化碳的处理流体引入腔中，使得处理流体接触基片，从而清洗基片。从腔去除一部分处理流体。将该部分处理流体再引入腔中。
根据本发明的又一个方法实施例，用于清洗微电子基片的方法包括将基片放入压力腔。将包括密相二氧化碳的处理流体引入腔中，使得处理流体接触基片，从而清洗基片。从腔去除一部分处理流体。蒸馏从腔去除的该部分的处理流体，以从处理流体的其它成分中分离二氧化碳。将分离的二氧化碳再引入腔中。
根据本发明的又一个方法实施例，用于清洗微电子基片的方法包括使用包括二氧化碳的处理流体来清洗处理腔中的基片。从处理腔去除使用过的处理流体。从使用过的处理流体分离二氧化碳。该分离的二氧化碳在处理腔，或者再一个处理腔中再次使用。
根据本发明的实施例，用于清洗微电子基片的设备包括压力腔，以及用于通过该腔循环包括密相二氧化碳的处理流体，使得处理流体接触基片的装置。该设备还包括用于调整二氧化碳的相，同时循环处理流体的装置。
根据本发明的另一个实施例，使用包括密相二氧化碳的处理流体来清洗微电子基片的设备包括压力腔。喷射部件可操作的将处理流体喷射到腔中的基片上。该设备还包括用于循环地调整二氧化碳的相的装置。
根据本发明的实施例，用于清洗微电子基片的设备包括含有包含密相二氧化碳的处理流体的压力腔。可流体连接到该腔的二氧化碳的供给。二氧化碳的供给的压力比腔的压力高。可流体连接到该腔的低压源。低压源的压力比腔低。流体控制装置可操作的通过在二氧化碳的供给和腔之间，以及腔和低压源之间交替二氧化碳质量流来循环地调整二氧化碳的相。
根据本发明的实施例，用于清洗微电子基片的设备包括压力腔，以及流体连接到腔的包括密相二氧化碳的处理流体的供给。蒸馏系统包括流体连接到腔且可操作的从处理流体分离二氧化碳的蒸馏器。该蒸馏系统可操作的将分离的二氧化碳再引入腔中，或者再一个腔中。
根据本发明的实施例，用于清洗微电子基片的设备包括含有包含二氧化碳的处理流体的处理腔，以及用于从处理腔去除使用过的处理流体的装置。该设备还包括用于从使用过的处理流体分离二氧化碳的装置，以及用于将分离的二氧化碳返回到处理腔或者再一个处理腔来用于随后的使用的装置。
根据本发明的实施例，用于与基片一起使用的处理腔组件包括容器和基片保持器。该容器限定腔。该基片保持器具有旋转轴线，且包括前后相对的表面。前表面适于支撑基片。至少一个叶轮叶片从后表面向后，且相对于旋转轴线径向延伸。当基片保持器围绕旋转轴线旋转时，该叶轮叶片可操作的产生趋向于将基片保持到基片保持器的压力差。优选的，该处理腔组件包括多个从后表面向后，且相对于旋转轴线径向延伸的叶轮叶片。
根据本发明的另一个实施例，用于与基片一起使用的基片保持器具有旋转轴线，且还包括前后相对的表面。前表面适于支撑基片。至少一个叶轮叶片从后表面向后，且相对于旋转轴线径向延伸。当基片保持器围绕旋转轴线旋转时，该叶轮叶片可操作的产生趋向于将基片保持到基片保持器的压力差。优选的，该基片保持器包括多个从后表面向后，且相对于旋转轴线径向延伸的叶轮叶片。
根据本发明的方法实施例，用于围绕旋转轴线旋转基片保持器的方法包括设置基片保持器。该基片保持器包括前后相对的表面。前表面适于支撑基片。至少一个叶轮叶片从后表面向后，且相对于旋转轴线径向延伸。使基片保持器围绕旋转轴线旋转，使得叶轮叶片产生趋向于将基片保持到基片保持器的压力差。
根据本发明的实施例，用于与基片一起使用的压力腔组件包括容器和基片保持器组件。该容器限定压力腔。该基片保持器组件包括设置在压力腔中的基片保持器，该基片保持器包括适于支撑基片的前表面，以及限定第二腔的外壳。至少一个连接通道提供基片保持器的前表面和第二腔之间的流体连通。当基片安装在基片保持器的前表面上时，该连接通道适于由基片覆盖。被动低压源流体连接到第二腔。
根据本发明的另一个实施例，用于与基片一起使用的压力腔组件包括容器和基片保持器组件。该容器限定压力腔。该基片保持器组件包括设置在压力腔中的基片保持器，该基片保持器包括适于支撑基片的前表面，以及限定第二腔的外壳。限制性的通道提供压力腔和第二腔之间的流体连通。至少一个连接通道提供基片保持器的前表面和第二腔之间的流体连通。当基片安装在基片保持器的前表面上时，该连接通道适于由基片覆盖。低压源流体连接到第二腔。
根据本发明的方法实施例，用于将基片保持到压力腔中的基片保持器的方法包括在压力腔中设置第一压力。基片保持器组件设置为包括设置在压力腔中的基片保持器，该基片保持器包括适于支撑基片的前表面，以及限定第二腔的外壳。至少一个连接通道提供基片保持器的前表面和第二腔之间的流体连通。基片安装在基片保持器上，使得基片覆盖连接通道。在第二腔中设置第二压力，其比使用被动低压源的第一压力要低。
根据本发明的另一个方法实施例，用于将基片保持到压力腔中的基片保持器的方法包括在压力腔中设置第一压力。基片保持器组件设置为包括设置在压力腔中的基片保持器，该基片保持器包括适于支撑基片的前表面，以及限定第二腔的外壳。限制性的通道提供压力腔和第二腔之间的流体连通。至少一个连接通道提供基片保持器的前表面和第二腔之间的流体连通。基片安装在基片保持器上，使得基片覆盖连接通道。在第二腔中设置第二压力，其比第一压力要低。
根据本发明的实施例，用于保留流体的压力腔组件包括限定封闭腔的第一和第二相对可分离的壳体，且流体泄漏通道从该腔延伸到外部区域。内部密封件沿着该泄漏通道设置，以限制流体从该腔流到外部区域。外部密封件沿着泄漏通道设置在内部密封件和外部区域之间，以限制流体从该腔流到外部区域。该内部密封件是杯形密封件。
根据本发明的另一个实施例，用于保留流体的压力腔组件包括限定封闭腔的第一和第二相对可分离的壳体，且流体泄漏通道从该腔延伸到外部区域。内部密封件沿着该泄漏通道设置，以限制流体从该腔流到外部区域。外部密封件沿着泄漏通道设置在内部密封件和外部区域之间，以限制流体从该腔流到外部区域。该内部密封件是杯形密封件。当该腔中的压力超过外部区域的压力时，该内部密封件适于限制流体从该腔流到外部区域。当该腔中的压力低于外部区域的压力时，该外部密封件适于限制流体从外部区域流到该腔。
根据本发明的实施例，用于处理基片的压力腔组件包括限定封闭的压力腔的压力容器。基片保持器设置在压力腔中，且适于保持基片。驱动组件可操作的移动基片保持器。该驱动组件包括连接到基片保持器来用于相对于压力容器移动基片保持器的第一驱动件，以及与第一驱动件和压力腔流体隔离的第二驱动件。驱动单元可操作的移动该第二驱动件。该驱动单元与第一驱动件和压力腔流体隔离。该第二驱动件非机械地连接到第一驱动件，使得该驱动单元可以通过第一和第二驱动件来移动基片保持器。
根据本发明的又一个实施例，用于处理基片的压力腔组件包括限定封闭的压力腔的压力容器。基片保持器设置在压力腔中，且适于保持基片。磁性驱动组件可操作的相对于压力容器移动基片保持器。
根据本发明的又一个实施例，用于处理基片的压力腔组件包括限定封闭的压力腔的压力容器，以及与压力腔流体连通的外部开口。基片保持器设置在压力腔中，且适于保持基片。驱动组件可操作的相对于压力容器移动基片保持器，该驱动组件包括覆盖压力腔的外部开口的外壳，使得密封该外部开口。
根据本发明的实施例，压力腔组件包括压力容器和防护加热器组件。该压力容器限定封闭腔。该防护加热器组件包括设置在腔中且插置压力容器的周围部分与保持容积之间的防护加热器。该防护加热器适于控制保持容积的温度。该防护加热器与压力容器的周围部分绝缘。
根据本发明的一些实施例，防护加热器和压力容器的周围部分在其间限定绝缘间隙。优选的，该绝缘间隙具有至少0.1mm的宽度。
根据本发明的一些实施例，防护加热器组件包括一层设置在防护加热器和压力容器的周围部分之间的绝缘材料。优选的，该绝缘材料层具有至少0.1mm的厚度。
该防护加热器组件还包括设置在腔中且插置压力容器的第二周围部分与保持容积之间的第二防护加热器。该第二防护加热器适于控制保持容积的温度。该第二防护加热器与压力容器的第二周围部分绝缘。
流体喷杆可以安装在防护加热器中。基片保持器可以设置在保持容积中。
根据本发明的实施例，用于与基片和处理流体的流一起使用的处理腔组件包括容器和喷射部件。该容器限定腔。该喷射部件包括形成在其中的至少一个喷射端口，适于将处理流体的流分配到腔中的基片上。响应于处理流体的流通过至少一个喷射端口流出喷射部件，该喷射部件可操作的围绕旋转轴线相对于容器旋转。
该喷射部件可以包括其中包含分配通道的分配部分，该至少一个喷射端口从分配通道延伸到喷射部件的外部。
该至少一个喷射端口可以相对于旋转轴线延伸一个角度。优选的，该至少一个喷射端口相对于旋转轴线延伸在大约5到85度之间的角度。
该处理腔组件可以包括多个形成在喷射部件中的喷射端口。
轴承可以插置喷射部件和容器之间，以允许喷射部件和容器之间的相对旋转。
根据本发明的又一个实施例，用于将处理流体的流分配到基片上的喷射部件包括一种包含形成在其中的至少一个喷射端口，且适于将处理流体的流分配到腔中的基片上的喷射部件。响应于处理流体的流通过至少一个喷射端口流出喷射部件，该喷射部件可操作的围绕旋转轴线相对于容器旋转。
该喷射部件可以在其中包括分配通道，该至少一个喷射端口从分配通道延伸到喷射部件的外部。
该至少一个喷射端口可以相对于旋转轴线延伸一个角度。优选的，该至少一个喷射端口相对于旋转轴线延伸在大约5到85度之间的角度。
该喷射部件可以包括多个形成在喷射部件中的喷射端口。
该喷射部件可以包括杆形分配部分，该至少一个分配端口形成在该分配部分中。或者，该喷射部件可以包括盘形分配部分，该至少一个分配端口形成在该分配部分中。
根据本发明的方法实施例，一种将处理流体应用到基片的方法包括将基片放置在容器的腔中。喷射部件设置为包括形成在其中的至少一个喷射端口。处理流体从该至少一个喷射端口分配到基片上。通过使处理流体的通过至少一个喷射端口流出喷射部件，该喷射部件可以围绕旋转轴线相对于容器旋转。
通过阅读附图和下面的优选实施例的详细描述，本领域中的普通技术人员会理解本发明的目的，这样的描述指示本发明的示例。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的设备的框图；
图2是形成图1的设备的一部分的化学品供给/调节系统的框图；
图3是形成图1的设备的一部分的替换化学品供给/调节系统的框图；
图4是形成图1的设备的一部分的再一种替换化学品供给/调节系统的框图；
图5是形成图1的设备的一部分的替换再循环系统的框图；
图6是形成图1的设备的一部分的再一种替换再循环系统的框图；
图7是根据本发明的实施例的供给/恢复系统的框图；
图8是根据本发明的实施例的压力腔组件在封闭位置中的截面图；
图9是图8的压力腔组件在打开位置中的截面图；
图10是形成图8的压力腔组件的一部分的上部防护加热器的截面图；
图11是图10的上部防护加热器的顶部平面图；
图12是图10的防护加热器的底部平面图；
图13是形成图8的压力腔组件的一部分的下部防护加热器的截面图；
图14是图13的下部防护加热器的底部平面图；
图15是图8的压力腔组件的放大截面片断图；
图16是形成图8的压力腔组件的一部分的杯形密封件的透视图；
图17是图16的杯形密封件的片断透视图；
图18是根据本发明的还有一个实施例的压力腔组件的截面图；
图19是根据本发明的还有一个实施例的压力腔组件的截面图；
图20是形成图19的压力腔组件的一部分的卡盘的顶部平面图；
图21是图20的卡盘的底部平面图；
图22是图20的卡盘沿着图21的线22-22截取的截面图；
图23是根据本发明的还有一个实施例的压力腔组件的截面示意图；
图24是形成图23的压力腔组件的一部分的卡盘的顶部平面图；
图25是图24的卡盘沿着图24的线25-25截取的截面图；
图26是根据本发明的还有一个实施例的压力腔组件的截面图；
图27是形成图26的压力腔组件的一部分的喷射部件的底部视图；
图28是图27的喷射部件沿着图27的线28-28截取的截面图；以及
图29是根据本发明的还有一个实施例的喷射部件的底部平面图。
具体实施方式
现在参考附图来更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以很多不同的方式体现，且不应该理解为限制于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例，使得该公开物全面和完整，且将本发明的范围完全传达给本领域中的普通技术人员。
本发明总的涉及，尤其是，在制造集成电路、微电子器件、MEM、MEOM和光电器件期间或者之后对微电子基片(诸如半导体基片)清洗或者处理。表面污染物和颗粒的去除是集成电路制造过程中的关键步骤。在制造过程中有许多清洗步骤(通常称为“清洗”)。不同类型的清洗包括扩散前清洗、前端制程灰烬后清洗、后端制程蚀刻后清洗、金属沉积前清洗、前端制程等离子带、后端制程清洗/带、离子注入后清洗，以及化学机械平坦化(CMP)后清洗。在制造过程中有许多的颗粒和污染物类型和来源。这些颗粒和污染物可以是分子的、离子的、原子的或者气态的种类。该来源可以是固有的(例如，抗蚀剂的再沉积)或者该过程(例如，晶片输送)外来的。
从Al/SiO2转移到Cu/低介电常数的互连系统的转移提出了使用本发明的方法和设备可以有效地处理的新的挑战。例如，转变到Cu的一个主要问题在于当暴露到氧化环境时，Cu容易腐蚀，因为Cu没有Al的自我钝化的性能。在双镶嵌结构的清洁期间的Cu腐蚀会导致高接触阻抗、底切和绝缘层的剥落，从而减小了电路产量。另外的关注聚集在使用低介电常数材料的传统清洗的化学相容性。例如，已经证明，来自OSG的胺化学气体，以及其它无机旋压绝缘膜引起中毒。本发明的方面可以处理目前这些新的互连系统的有挑战性的清洁。
参考图1，其中显示根据本发明的优选实施例的设备10。如所示的，该设备10适于清洗晶片基片5的表面。然而，本领域中的普通技术人员从这里的描述会理解，此后描述的设备和方法的各种特征和方面可以用来清洗或者另外处理晶片或者其它类型的基片或者工件。此外，本领域中的普通技术人员从这里的描述会理解，如果合适，如下描述的各种部件和步骤可以省略或者用其它(例如，传统的)的部件或者步骤来替代。
例如，晶片5可以是半导体材料的晶片，诸如硅、氧化硅、砷化镓等。晶片5具有大致平的工作面5A和相对的大致平的背部面5B。连续的或者不连续的废料层设置在工作表面5A上。该废物层可以是一层光致抗蚀剂、反应的离子蚀刻剩余物、化学机械磨光剩余物，或者离子注入后剩余物。在前述层中的废料可以包括无机或者有机污染物，诸如基于聚苯乙烯、丙烯酸、酚醛清漆、环烯马林酐树脂的聚合物；基于氟、氯、溴或者碘离子的蚀刻剩余物；以及具有诸如氧化剂、缓冲剂、稳定剂、表面活性剂、钝化剂、络合剂、耐蚀剂或者其它试剂之类的其它普通浆料助剂的包含硅石或者氧化铝研磨剂的浆料剩余物。可以使用该设备来清洁或者另外处理的其它类型的工件包括，例如，MEM、MEOM、光电器件和3-D微/纳结构。
设备10包括流体/压力控制系统100、再循环系统200、供给/恢复系统300、压力腔组件400和基片处理系统500(图8)。压力腔组件400包括压力腔410。如下更详细地的讨论的，晶片5保持在压力腔410中用于处理。流体/压力控制系统100调节和将一种化学品或者多种化学品(也称为添加剂或者调节剂)、二氧化碳(采用液体、气体和/或临界流体(ScCO2))，和/或化学品和二氧化碳的混合物供给到晶片5的工作面5A。基片处理系统500保持晶片5，且选择性地将晶片5移动到有利于均匀清洗。再循环系统200可以用来过滤处理流体，且将处理流体返回到压力腔410。供给/恢复系统300供给处理流体，且可以用来清洗处理后的流出物，以及选择性地将流出物的一部分(通常，恢复的二氧化碳)返回，以在设备10中进一步使用。
更详细地介绍流体/压力控制系统100，该系统100包括包含高压二氧化碳的罐T1。根据使用设备10要执行的过程，在罐T1中的二氧化碳的压力最好在大约400psi和4000psi之间。罐T1的体积最好是压力腔410的体积的至少5倍。温度控制装置可操作地连接到罐T1。该温度控制装置例如可以是温度传感器和加热线圈或者探头或者热交换器。根据使用设备10要执行的过程，在罐T1中的二氧化碳的温度最好在大约0℃和90℃之间。该二氧化碳可以是液体、气体或者临界相。
多个输出管路L3、L4和L5流体连接到罐T1。在期望从罐T1供给液体二氧化碳的情况下，管路L3、L4和L5最好从罐T1的下部引出(例如，通过下面出口或者汲取管)。输出管路L3、L4和L5将罐T1流体连接到化学品供给/调节系统120(在图1中示意性地示出，且在下面更详细地描述)、供给管路L1和供给管路L2。阀门V1、V2和V3设置为分别控制在管路L3、L4和L5中的流量。
多个化学品供给S1、S2、S3流体连接到系统120。每个供给S1、S2、S3可以包括单一的化学品或者多种相容的化学品，其在各供给S1、S2、S3处或者上游组合。这些供给可以包括设置在合适的容器中的各化学品。如果可行，这些容器最好处于大气压，以允许方便地再填充。
由供给S1、S2、S3提供的化学品可以包括，例如：水；诸如过氧化物或者高锰酸盐之类的氧化剂；诸如氟化氢的、硫的和氮的之类的酸；诸如仲胺和叔胺之类的碱；氢氧化铵；诸如有机碳酸酯、内酯、酮、醚、酒精、亚砜、硫醇和烷之类的溶剂；诸如包括氟化段和亲水或者亲脂性的段的块状共聚物或者随机共聚物之类的表面活性剂；具有硅氧烷基成分和亲水或者亲脂性成分的表面活性剂；传统的离子的和非离子的烃基表面活性剂；以及诸如氢氧化铵和胆碱之类的盐。不相容的化学品是当相互结合或者暴露时容易以阻碍该过程和/或损坏或者过度污染设备10或者晶片5的方式相互反应的化学品。不相容的化学品的例子包括酸和碱。
在每个供给S1、S2、S3中可以设置高度传感器，以指示需要再填充和/或提供在过程中使用的化学品的度量。可以设置诸如加热线圈或者封套之类的装置来控制供给的温度。在每个供给S1、S2、S3中可以设置混合装置。
如下更详细地讨论，系统120可操作的提供一个或者多个受控的化学品(具有或者没有二氧化碳)体积，这些体积可以由系统120调节。供给管路L1和L2每个流体连接到系统120，以接收化学品的体积或者多个体积。供给管路L1流体连接到预压力腔410流体连通的喷嘴191。供给管路L2流体连接到压力腔410中的喷射部件190。过滤器F1和F2分别设置在供给管路L1和L2中。最好，且如所示的，过滤器F1和F2位于供给到供给管路L1和L2的所有管路的下游。
真空管路L16流体连接到压力腔410。真空单元P1可操作地通过管路L16将压力腔410抽成完全或者部分真空。真空单元P1可以是泵，或者通过连续地操作真空泵总是保持在真空或者接近真空的一个或者多个罐。真空罐的优点在于，当出现晶片处理时，压力腔410可以被更加快速地抽空，且罐可以被再抽空。如果使用多个真空罐，它们可以分阶段操作，以在更短的时间内产生压力腔410中的更大真空。
真空单元P1可以有利地处理引入系统中的空气(或者周围气体)。在每批步骤中，压力腔410可以打开和关闭来插入和/或取出基片。在压力腔410打开期间，该腔可以充满周围气体(通常为空气)。使用真空单元P1的主动控制和处理可以用来防止周围空气的介入随着时间的流逝而在处理流体(假设完成了一定程度处理流体的再循环)中增加。
循环管路L6流体连接到压力腔410和系统120。优选的，管路L6从压力腔410的下部引出。
第二气体供给罐T2流体连接到压力腔410，在它们之间设置有可控制的阀门V15。优选的，该第二气体具有比二氧化碳更高的饱和蒸汽压。优选的，该第二气体是惰性气体。更优选的，该第二气体是氦气、氮气或者氩气。
脉冲部件
可变体积的装置或者脉冲发生器102可以流体连接到压力腔410。脉冲发生器102包括腔102B和在腔102B中可移动的加压件102A。该脉冲发生器102可操作地使压力腔410中的压力产生快速下降和/或增加(即，脉冲)。优选的，加压件102A扫过的体积是压力腔410的体积的大约0.1到5倍。优选的，脉冲发生器102适于以大约1循环/10秒到50循环/秒之间的速度提供压力脉冲循环。优选的，脉冲发生器102适于减小和/或增加压力腔410中的压力至少100psi，更优选的在大约300psi和1500psi之间。
该脉冲机构可以是任何合适的机构，例如包括连接到线性致动器、旋转轴和连接杆的活塞、通过外部电动线圈可移动的磁活塞，和/或电动、气动或者液压驱动的活塞或者隔膜。在液压或者气动系统中，脉冲机构可以通过阀门组来成对，以快速地接收和释放压力到隔膜的非处理侧，从而移动活塞或者隔膜。在一个实施例中，高压罐T1和诸如T2之类的低压容器可以流体连接来为脉冲机构(活塞或者隔膜)提供原动力。
可以加入合适的阀门组(没有显示)，使得脉冲腔102B从一个路径填充，在该路径中的阀门可以关闭，且其后通过包括过滤器的第二路径可以将流体驱回压力腔410。通过喷射部件190，第二路径可以将返回流体供给到压力腔410。如果使用活塞，多个路径可以用来防止将刚从晶片去除的污染物或者在脉冲腔中产生的颗粒再引入。
虽然脉冲发生器102所示为连接到压力腔410的底部，但是脉冲发生器102可以从压力腔410的任何高度引出。具体地，当用来促进在压力腔410中利用两相(液体/气体)处理流体的过程时，或者用来影响邻近晶片的流体和颗粒流时，可以期望将脉冲发生器102构造为从上部引出。可以有利地从基片表面(垂直地)快速地去除流体，而不是像底部喷嘴那样横过(平行)晶片表面来去除流体。可以使用相对大的脉冲腔来使得颗粒可以从晶片表面去除，且还可以使得颗粒很好地从晶片运送走，以防止再沉积。还可以使用相对大的脉冲腔来使得相通过两相变化，诸如从临界相到液体到气体。
输出管路L10和阀门V6设置为选择性地排放压力腔410到较低的压力区域，诸如排放到如下所述的低压罐T2、流体转移装置(例如，泵)，或者大气。来自压力腔410的废物排放可以排放到低压区域。
除了允许从压力腔410去除废物以外，管路L10和阀门V6可以协力与高压罐T1一起使用，以在压力腔410中产生压力脉冲。这可以通过使用罐T1(即，通过控制一个或者多个阀门V1、V2、V3和/或其它阀门来提供罐T1和压力腔410之间的开路)，关闭阀门V6来增加压力腔410中的压力，然后通过打开阀门V6来快速下降压力腔410中的压力来实现。废物排放可以到达低压罐，例如罐T2。该顺序可以根据需要来重复。
化学品供给/调节系统
化学品供给/调节系统120可操作的将来自供给S1、S2、S3(可以使用更多或者更少供给)的化学添加剂的选定的流或者量提供到压力腔410。此外，系统120可操作的选择性地控制压力、温度和多种化学品或者化学品/二氧化碳的流量。根据本发明，某些替代结构可以用于系统120，如下所述。从这里的描述可以理解，公开的实施例的各个方面和特征可以省略或者与这些实施例的其它方面和特征结合或者被这些实施例的其它方面和特征替代。
参考图2，化学品供给/调节系统120A连同设备10的某些相关部分一起示意性的显示。在大致环境压力下，流体转移装置P3选择性地将来自供给S1的化学品流体(“第一流”)的重力流引入或者允许进入到容器R1。高度测量装置122测量容器中的流体的体积，从而测量要被输送到压力腔410中的化学品的体积。流体转移装置P3还可以通过计量通过装置P3的流量来确定在容器R1中的流体的体积。此后，在容器中的化学添加剂可以在重力的作用下通过调节单元C1(如下所述)、过滤器F1和管路L1排放到压力腔410中。
或者，通过操作阀门V1A，来自罐T1的二氧化碳(例如，临界二氧化碳(ScCO2)、液体二氧化碳，或者压缩的液体二氧化碳或者气体二氧化碳)可以通过管路L3A输送到容器R1。从而添加剂和二氧化碳的加压混合物通过单元C1、过滤器F1和管路L1输送到压力腔410。
进一步参考图2，系统120A适于将包含化学品的处理流体的第二流输送到压力腔410，该第二流包括来自与供给S1不相容的供给S2的化学品。系统120A为第二流提供流路，其与第一流使用的流路分离。该第二流路包括相应于元件P3、R1、122和C1的元件P4、R2、122和C2。
以如上所述的相同方式，第二流可以只是化学品流(即，没有二氧化碳)，其通过P4移动到容器R2，然后通过调节单元C2、过滤器F2和管路L2到达压力腔410。或者，通过操作阀门V1B，来自罐T1的二氧化碳可以通过管路L3B引入容器R2，使得添加剂/二氧化碳在压力下输送到压力腔410。
图2还示出了使用循环管路L6来通过使用P4或者压差从压力腔410将处理流体返回到容器R2。返回的流体可以与第二流再缓和，以在过程中再使用。在管路L6中可以设置另一个过滤器(没有显示)。
参考图3，其中示出了根据本发明的还有一个实施例的化学品供给/调节系统120B。系统120B特别适于输送气体化学品。系统120B相应于系统120A，除了省略了容器R1、R2，且高压二氧化碳通过管路L3A、L3B和阀门V1A、V1B直接到达调节单元C1、C2。通过操作流体转移装置P3(或者P4)，系统120B可以通过调节单元C1(或者C2)和过滤器F1(或者F2)将添加剂S1(或者S2)注入压力腔410。或者，高压二氧化碳可以加入且与各调节单元C1、C2中的化学品S1或者S2混合。在这样的情况下，输送到压力腔410的化学品的体积可以通过计量通过流体转移装置P3(或者P4)的化学品的流量，或者测量供给容器S1或者S2中的体积变化来测量。也可以控制化学品和/或二氧化碳到调节单元C1和C2的流速，以获得在输送到腔410流中的二氧化碳相对于化学品的需要的比例。
参考图4，其中示出了根据本发明的还有一个实施例的化学品供给/调节系统120C。该系统120C包括流体转移装置P5，其可操作的选择性地交替从每个供给S1和S2，以及来自罐T1的高压二氧化碳的供给(通过管路L3A和阀门V1A)抽取。装置P5促使选择的化学品通过调节单元C3和过滤器F1和F2中的一个或者两个(根据阀门V9和V10的操作)，使得流体最终在压力下注入到压力腔410中。可选择地，通过使用管路L3B和阀门V1B将二氧化碳引入调节单元C3，来自罐T1的二氧化碳可以加入到选择的化学品。为了防止不相容的化学品S1、S2的混合，来自罐T1的二氧化碳(优选的，纯ScCO2)通过管路L3A引入到与流体转移装置P5齐平，且到压力腔410的剩余流路由两个化学品流共享。
再循环系统
再循环系统200包括流体连接到压力腔410的下部的输出管路L7。管路L8和L9依次流体连接到L7，且还分别流体连接到过滤器F1和F2上游的供给管路L1和L2。流体转移装置P2可操作的从压力腔410抽取流体，且促使流体通过管路L8和L9，且最终回到压力腔410。该再循环流体流可以与管路L1和L2中的其它流体流(例如，来自系统120和/或来自管路L3或者L4)结合。阀门V4和V5设置在管路L8和L9中。
再循环系统200可以用来提供到晶片表面的额外的流体机械作用，而不要求额外地去除二氧化碳和/或化学品以及引入新的二氧化碳和/或化学品。此外，再循环系统200可以用来在清洗过程期间连续地清洗(例如，过滤、蒸馏或者通过密度调节分离成分)处理流体。
在图5中显示了根据本发明的一种替换再循环系统200A。系统200A包括输出管路L14。返回管路L15和L16分别将管路L14流体连接到压力腔410中的再循环喷嘴193和喷射部件190。流体转移装置P6可操作的促使来自压力腔410的流体通过过滤器F3，且通过喷嘴193和/或喷射部件190返回压力腔410。阀门V7和V8设置为可以将流体交替输送到喷射部件或者再循环喷嘴，且防止通过喷嘴193的非预期的回流。
在图6中显示了根据本发明的还有一种替换再循环系统200B。系统200B包括通过转移系统242将压力腔410流体连接到蒸馏器243(具有加热元件245)的输出管路L30。转移系统242将来自压力腔410的废物流从其初始状态(即，液体、压缩液体或者临界流体)转化为液体。优选的，该转移系统242还适于防止来自蒸馏器243的流体的回流到压力腔410。为此，转移系统242可以包括一个或者多个关闭阀门和/或单向/止回阀门。
如果来自压力腔410的废物流是液体，那么该转移系统242不需要改变该流体，或者只需要改变流体的温度(例如，使用加热器或者冷却器)。如果来自压力腔410的废物流是压缩液体，那么该转移系统可以提供压力降低(例如，通过弯曲的通路、孔或者控制阀门)。转移系统242还可以包括温度改变元件。如果来自压力腔410的废物流是临界流体，那么最好具有上述的压力降低以及温度改变步骤。在这样的情况下，可能需要或者期望冷却流体，以越过相谱的2相液体/气体区域。
一旦处于液体状态，在蒸馏器243中沸腾/蒸馏流体，以将流体分离成两种成分：较轻的成分，其主要是二氧化碳气体，以及较重的部分，其主要是添加剂化学品和夹带的污染物。该较重的成分可以输送到(例如通过重力)循环/处理系统244。
二氧化碳气体(较轻的)流通过管路L31引导到热交换器246，其中二氧化碳气体转化(通过温度和压力的操作)为处理流体的条件(即，液体、压缩的液体或者临界流体)。如果流体的开始条件是液体，该交换器可以包括连接到加热装置的传热线圈247，使得将来自冷凝流体的热量传导到蒸馏器243。二氧化碳可以通过过滤、吸附、吸收、隔膜分离、物理分离(例如，离心力)或者静电分离来额外地清洗。然后，调节的二氧化碳可以提供回来，以额外地处理基片或者处理随后的基片。额外的化学品可以加入到该到来的流体(例如，在混合容器248处)。
蒸馏再循环系统200B可以用来提供通过压力腔410的连续的或者间歇的处理流体流。该质量流可以通过将颗粒从晶片5输送离开(例如，防止在晶片上再沉积)和/或在晶片表面上提供机械作用(搅动)来用于辅助清洗过程。该质量流可以被过滤或者另外调节。该质量流可以通过在蒸馏器243中的增加热来完全驱动，使得不需要泵或者其它可能产生颗粒的机械装置。多个转移系统242、蒸馏器243、热交换器246可以用来提供增加的连续流。
每个再循环系统200、200A、200B可以用来提供通过压力腔410的质量流，而不从该过程回路损失处理流体(除了相对小量的添加剂和颗粒被从处理流体流过滤或者蒸馏掉)。此外，每个再循环系统200、200A可以用来提供通过压力腔410的质量流，而不改变处理流体的化学成分。
如图1-5所示，过滤器F1、F2以及过滤器F3最好适于提供至少在10nm(如在纳米级)到50微米范围之间的颗粒的过滤。合适的过滤器可以包括烧结的过滤器、袋型的过滤器、磁性过滤器、静电过滤器和/或它们的组合。优选的，如在所示的实施例中，每个到压力腔410中的流体流通路具有过滤器作为其在压力腔410之前的最终的元件。特别地，用于将流体输送到压力腔410的所有阀门和流体转移装置设置在至少一个过滤器的上游。
调节单元C1、C2、C3可以包括用于混合添加剂的化学品或者用于混合添加剂和二氧化碳(当存在时)来促进添加剂的均匀性和溶剂化的装置。该调节单元还可以包括用于控制添加剂或者添加剂/二氧化碳的温度的装置。合适的混合装置或者过程包括机械混合器和流动混合。温度控制例如可以使用探头、内部线圈、元件和/或外部封套来获得。例如可以使用电加热器或者流体热交换器。
流体转移装置P3、P4、P5最好能够精确地和一致地计量流体的流量。合适的装置例如可以包括隔膜泵、注射泵或者活塞泵。
虽然这里示出了和描述了具体的装置，但是本领域中的普通技术人员会明白，可以进行与本发明一致的各种改进。例如，在系统120A(图2)中，循环管路L6可以供给到流体转移装置P3，使得来自管路L6的流引导到管路L1。可以设置阀门组(没有显示)来允许为每个流路选择供给管路(即，L1或者L2)，使得例如来自供给S1的化学品(具有或者没有二氧化碳)可以根据需要引导到喷射部件190和喷嘴191中的任何一个或者两个。设备10可以包括一个或者多个化学品供给通道，其包括管路内容器(即，如在系统120A中)和/或一个或者多个平行化学品供给通道，其直接注入(即，如在系统120B中)和/或一个或者多个平行化学品供给通道，其用作交替的供给(即，如在系统120C中)。额外的过滤器、流体转移装置、容器、调节单元和阀门组可以根据需要设置，以提供额外的适应性。
清洗/脉冲过程
设备10可以用来执行较宽范围的过程，其中，在压力腔410中的晶片5经历流体流、水池和大气，包括在各种状态下(例如，液体、气体、临界流体)的化学添加剂、二氧化碳和它们的混合物。这样的过程可以用来清洗或者另外处理(例如，涂覆)晶片表面5A。例如，设备10可以用来执行如下共同拥有的美国专利申请的中公开的方法，其公开物在此通过整体参考来引用：
1.美国专利申请序列号No._________；发明人James P.DeYoung，James B.McClain，Michael E.Cole，和David E.Brainard；2001年9月13日提交；以及题为“Methods for CleaningMicroelectronic Structures with Cyclical PhaseModulation(Attorney Docket No.5697-45IP)”；
2.美国专利申请序列号No._________；发明人James P.DeYoung，James B.McClain，Stephen M.Gross，和Joseph M.DeSimone；2001年9月13日提交；以及题为“Methods for CleaningMicroelectronic Structures with Aqueous Carbon DioxideSystems(Attorney Docket No.5697-45IP2)”；
3.美国专利申请序列号No._________；发明人James P.DeYoung，James B.McClain，和Stephen M.Gross；2001年9月13日提交；以及题为“Methods for Removing Particles from MicroelectronicStructures(Attorney Docket No.45IP3)”；
4.美国专利申请序列号No._________；发明人James P.DeYoung，James B.McClain，和Stephen M.Gross；2001年9月13日提交；以及题为“Methods for the Control of Contaminants FollowingCarbon Dioxide Cleaning of Microelectronic Structures(Attorney Docket No.5697-45IP4)”；
下面的是可以根据本发明实践的典型的过程。优选的，阀门组、流体转移装置和传感器可操作地连接到计算机化的控制器，以根据需要提供反馈和控制，来执行需要的处理步骤。
晶片5插入压力腔410，且通过诸如粘合剂或者夹子之类的任何合适的装置来固定到卡盘510。更具体的，晶片5以下面关于晶片保持器组件520(图19)和550(图23)所描述的方式中的一种固定到卡盘。此后，关闭和封闭压力腔的门。
压力腔410中的空气和任何其它气体使用真空单元P1通过管路L16从压力腔410排出。
可选择的，来自一个或者多个供给S1、S2、S3的化学品可以在加压压力腔410以前使用化学品供给/调节系统120来供给到晶片。
压力腔410此后用来自高压罐T1的二氧化碳加压(最好是液体二氧化碳或者ScCO2)。优选的，压力腔410加压到至少400psi的压力；以及更加具体的，在大约800psi和3000psi之间。此外，在压力腔410中的大气维持在选定的温度(最好在大约10℃和80℃)，例如，使用如下所述的防护加热器。
一旦压力腔410加压到选定的压力，密相二氧化碳通过管路L2循环到喷射部件190和/或喷嘴191。喷射部件将密相二氧化碳引导到晶片表面5A。可选择的，来自一个或者多个供给S1、S2、S3的化学品，具有或者没有液体或者临界二氧化碳混合其中，可以使用化学品供给/调节系统120供给到晶片。
然后，脉冲发生器102和/或高压罐T1以及阀门V6用来实行循环相调整(CPM)。更具体的，脉冲发生器102和/或高压罐T1以及阀门V6操作(通过处理流体的合适温度控制)为执行液体、临界和气体状态之间的相变。优选的，在临界和液体状态之间以循环的方式执行相变。例如，执行如在共同拥有的美国专利申请序列号No._________；发明人James P.DeYoung，James B.McClain，Michael E.Cole，和David E.Brainard；2001年9月13日提交；以及题为“Methods for Cleaning Microelectronic Structures withCyclical Phase Modulation(Attorney Docket No.5697-45IP)”中公开的CPM过程，其公开物在此通过整体参考来引用。
在CPM循环期间，二氧化碳或者具有化学品的二氧化碳可以通过喷射部件190应用到晶片5。来自压力腔410的流体和颗粒物质可以从压力腔410去除，且通过再循环系统200或者200A局部再循环和/或通过管路L6和系统120再循环。
处理流体(密相二氧化碳、添加剂和废物)通过管路L10从压力腔410去除。如下所述，二氧化碳可以从压力腔410回收到循环罐。过程通道(包括压力腔410)可以用来自罐T1的纯液体或者临界二氧化碳冲刷一次或者多次。
前面的选择性地将一种或者多种化学品S1、S2、S3应用到晶片(具有或者没有二氧化碳)，执行CPM和去除处理流体的步骤可以根据需要重复。最终的CPM循环以后，处理流体被去除，且选择性的，冲洗流体(例如，联合溶剂或者表面活性剂)从供给S1、S2、S3分配到晶片5上(最好在来自喷射部件190的压力)。
压力腔410和过程通道(包括再循环通道)此后用来自罐T1的ScCO2冲刷，以去除添加剂和剩余的残余物。如果不使用冲洗流体，那么纯二氧化碳(液体或者临界)流体用来从基片去除添加剂和剩余的污染物。冲刷的密相二氧化碳可以再循环，但是最终通过管路L10去除。晶片5和压力腔410的最终冲洗最好使用纯液体或者临界二氧化碳来执行。
此后，解压压力腔410，且去除晶片5。
优选的，设备10可操作的将来自喷射部件190的处理流体在至少400psi的压力下，且更加优选的在大约800psi和3000psi之间的压力下施加到晶片表面上。该过程可以包括使用喷射部件190将处理流体施加到晶片，使得喷射部件190相对于晶片旋转。喷射部件(例如，喷射部件190或者喷射部件602)和卡盘(例如，卡盘510、522或者552)的任何一个或者两个都可以被可旋转地驱动。
此外，通过经由供给喷嘴(例如，喷嘴191)将处理流体供给到腔410，同时通过一个或者多个输出管路(例如，管路L7、管路L10、管路L11和/或管路L6)去除处理流体，处理流体的流可以跨过晶片5来提供。优选的，设备10可操作的在至少2gpm的速度下通过腔410提供这样的流。
如上所述，该过程可以包括同时脉冲包含处理流体的二氧化碳的密度，且将处理流体喷射到晶片5上。同样，如果使用脉冲发生器102来实现相调整，那么通过腔410的处理流体的流可以同时设置为密度调整。晶片5和/或喷射部件190可以同时旋转。
在包括应用化学品的上述步骤中的每一步中，化学品可以是任何合适的化学品。具体的，可以理解，这些化学品可以包括联合溶剂、表面活性剂、反应物、螯合掩蔽剂和它们的组合。注意，化学品供给系统120的分离的流路和/或冲刷装置可以用来安全和有效地将不相容的化学品加入腔410。
该设备可以将不同状态(例如，液体、气体、临界)的处理成分输送到腔410，且可以允许在不同状态下的成分在腔410中共存。该设备可以提供加热的二氧化碳气体(例如，来自罐T1)来排放或者冲刷来自清洗腔的处理成分，用于使用液体二氧化碳的清洗步骤。或者，该设备可以输送来自第二气体罐T3的第二气体，诸如氦、氮或者氩，以在清洗步骤期间替换处理流体，且在清洗步骤期间，当液体或者临界二氧化碳用作主要处理流体时，先于冲刷步骤。该设备还可以在比主要处理流体的温度更高的温度下，但是密度比主要处理流体的密度低的情况下提供加热的ScCO2(例如，临界二氧化碳)用来在清洗步骤后，但是在冲刷步骤前替换处理流体，用于使用ScCO2的清洗步骤。
供给/恢复系统
供给/恢复系统300适于供给和/或恢复和再供给二氧化碳和/或化学品到清洗过程。随着过程的进行，一些二氧化碳会损失。该过程可以包括分批循环，其中，压力腔410随着基片连续地加压和减压很多次(例如，晶片移动通过基于二氧化碳的处理设备)。例如，当压力腔打开来去除和更换晶片时，一些二氧化碳会损失到大气中。一些二氧化碳会在从系统排放的废物流中从系统损失。二氧化碳的相当大的量被污染或者另外不适于或者可能不适于进一步再循环通过过程回路。为此，必须提供附加的二氧化碳源来补充从该过程损失的二氧化碳。此外，可以期望再循环二氧化碳以及化学品，以在设备10或者其它地方再使用。
库存二氧化碳供给
参考图7，供给/恢复系统300包括二氧化碳库存供给312。该供给312例如可以是在一个或者多个液体钢瓶、低于室温液体的瓶，或者低于室温液体的批量供给系统中供给的二氧化碳。存储方法最好允许供给液体或者气体的二氧化碳。
供给312流体通过管路L17连接到处理腔410，其设置有阀门V11，以控制进入压力腔410的流量。优选的，采用系统300，使得来自供给的二氧化碳可以在需要的压力下(最好在大约15和50psig之间)直接输送到(即，没有任何流体转移装置、加压罐或者类似物的帮助)压力腔410中。该供给312可以来自气体或者液体源。
如通常分类为工业和商业使用(例如，食品加工，诸如饮料的碳酸化和冷冻干燥，pH控制，或者干冰)的二氧化碳对于处理微电子晶片不够清洁。通常，这样的二氧化碳供给包括污染物，诸如有机材料、其它气体、水和颗粒物质。因此，系统300可以包括供给312和压力腔410之间的净化单元D1。该净化单元D1可操作的净化二氧化碳供给到必要的超高清洁和纯度。这样，净化单元D1使得可以有效地使用食品级或者工业级二氧化碳，从而允许使用现有的二氧化碳供给链和分配链。
净化单元D1可以包括一个或者多个下面的方法，用于过滤气体或者液体二氧化碳：
1.蒸馏：二氧化碳可以从气体供给或者供给的气体部分汲取。液体二氧化碳可以被汲取、沸腾、重新定位到收集体积和再冷凝；
2.过滤；
3.隔膜分离(优选的，成对蒸馏)；以及
4.吸收/吸附(例如，基于吸引力或者分子尺寸的捕获)。
还可以通过将额外的二氧化碳引入下面讨论的蒸汽回收器单元320来将二氧化碳输送到该过程(更优选的，输送到压力腔410)。优选的，该额外的二氧化碳首先使用相应于净化单元D1的净化单元来净化。
废物流处理
如上关于该过程的讨论中所述，在不同的时候(通常包括每次操作的末端)，处理流体可以通过管路L10从压力腔410去除。这样的流体可以包括液体、气体或者临界二氧化碳、化学品和各种污染物(例如，从晶片去除的颗粒)。
该系统300包括低压罐T2，以接收从压力腔410去除的废物流。罐T2最好维持在大约环境压力和3000psi之间的压力。罐T2的体积最好是压力腔410的体积的至少5倍。
不同的成分可以排放到罐T2，在这样的情况下，罐T2是分段罐或者多重罐。罐T2中的压力小于压力腔410上游的且与压力腔410流体连通的压头的压力，使得压差促使废物流从压力腔410进入罐T2。优选的，高压罐T1提供该压头，使得不需要泵或者其它机械装置。
当二氧化碳从压力腔410转移到罐T2时，其压力的减小可以用来有利于分离。临界二氧化碳的处理流体可以通过压力减小装置(例如，控制阀或者孔)膨胀到较低的压力。在该较低的压力下，处理流体的成分(例如，化学添加剂或者夹带的污染物)可以表现为不可溶，从而有利于将膨胀的流有效地分离成轻流体二氧化碳流和重流体(不可溶)替换流。
临界二氧化碳处理流体也可以通过压力减小膨胀到相谱的两相液体/气体区域。这可以使得不同处理流体在分开的罐或者多重罐的不同分段体积中分割。这样的分割可以有利地减轻混合的废物流产生，混合的废物流比单成分流体流的处理更加昂贵。分割还使得可以利用蒸馏来分离处理流体成分(例如，从用于处理的化学添加剂和夹带的污染物重分离用于再循环的二氧化碳)。
液体处理流体流可以膨胀和加热到气态。这允许持续的像蒸馏一样的分离成分(即，闪蒸的蒸发)，例如，如下参考蒸馏系统340所描述的。
再循环和废除
在罐T2中接收的废物流此后通过管路L29(其设置有阀门V12)转移到再循环/废除站310。该废物流可以通过泵或者类似物来转移，但是最好使用非机械方法，诸如压差和/或重力来转移。至此，废物流在罐T2中被分离，有更多的分离管路中的两个输送各分离的流，以通过单元310来分离操作。这些流可以以下面的方式由系统300处理和引导：
1.二氧化碳可以处理为经由管路L27通过受控的排气或者排出到达安全的大气排放和/或收集，用于无关的使用；
2.二氧化碳可以经由管路L22直接地供给到压力腔410。该二氧化碳最好通过净化单元D3来净化。该二氧化碳当通过管路L22输送到压力腔410时可以处于比大气压高的压力下，在这样的情况下，其可以用来在每次循环的开始时执行或者增加主处理腔的加压；
3.二氧化碳可以通过管路L23引导到净化单元D1，此后进入压力腔410；
4.气体二氧化碳可以通过净化单元D2、通过液化单元314(其调节压力且冷冻二氧化碳气体)引导，且供给到库存二氧化碳供给312，用于以上述的方式进一步使用；
5.二氧化碳可以通过净化单元D4，且使用加压装置(例如，泵)P8再加压，并通过管路L25供给到高压罐T1。
6.二氧化碳可以经由管路L26通过净化单元D5引导到蒸汽回收器罐320，如下所述；以及
7.化学添加剂和污染物可以通过管路L28且根据好的化学特性处理和/或处置/再循环。
蒸汽恢复
处理流体重压力腔410排放以后，加压的二氧化碳蒸汽会保留在压力腔410中。在打开压力腔410来去除基片(例如，晶片)以前，期望和通常必须去除该蒸汽。
解压该腔的一种方法是使用受控的释放来排放该腔。或者，压缩机或者泵可以用来降低压力腔410中的压力。
二氧化碳的压力还可以使用蒸汽恢复系统322和下面的方法来减小。这样的方法和设备可以使用在1999年9月24日提交的美国专利申请序列号No.09/404957和2000年9月25日提交的美国专利申请序列号No.09/669154中公开的方法和设备的特征和方面。
蒸汽恢复罐或者加压的容器322用来在过程循环的末端通过管路L18来快速地捕获二氧化碳(通常，气体或者SCF)。该捕获的二氧化碳通常是气体或者临界的流体，但是可以是液体(在这样的情况下，最好从腔410的底部排放，以避免形成固体/干冰)。以这样的方式，压力腔410可以快速地被解压。有利地，捕获方法不受机械装置(例如，压缩机)的体积吞吐量的约束。蒸汽恢复罐322的体积最好在压力腔410的体积的1到500倍的量级。
捕获的二氧化碳可以以任何期望的方式来处理，包括：
a)其可以通过具有阀门V10的管路L21来处理，最好通过缓冲罐324；
b)使用管路L21和缓冲罐324，可以恢复和再循环，以在另一个应用中使用(例如，基于二氧化碳的灭火系统，或者用于其它一些使用中的用于再循环的存储容器)；
c)其可以恢复和再循环，以用于相同的应用中(压缩的和/或液化的，和/或转化为SCF)，以及再供给到处理系统或者二氧化碳供给系统；
d)其可以用于下一个处理步骤，以加压压力腔410(其可能是加压压力腔410达到足够的压力来有效地加入基于二氧化碳的处理流体的先决条件)。
该蒸汽恢复系统可以包括压缩机P7，用于辅助将来自压力腔410的材料转移到蒸汽恢复罐。例如，在处理循环的末端，压力腔410可以处于高压(二氧化碳气体处于蒸汽压或者临界流体，300＜P(psia)＜3000)，且蒸汽恢复罐可以处于低压。为了很快速地解压压力腔410到低压(例如，环境压力)(例如允许打开腔和去除基片)，同时保留主要的二氧化碳，两个腔可以相等，然后：
a)压缩机可以用来从主处理腔推动更多的二氧化碳到蒸汽回收罐；以及
b)第二蒸汽恢复罐可以用来(例如，以级联的方式)再次快速地平衡和额外地降低压力腔410的压力。
压缩机还可以用来在第一次运转的末端和下一次运转的末端之间从蒸汽恢复罐去除材料，此时，可以再次要求蒸汽恢复罐处于低压。捕获的二氧化碳可以以任何上述的方式来处理。
应该理解，除了所示的以外，各种阀门组和流体控制设备可以用于系统300。蒸汽回收系统320和用于处理来自管路L10的废物流的二氧化碳几个选择是独立的，且任何一个都可以根据需要从系统300去除。每个净化单元D2、D3、D4、D5可以相应于净化单元D1(即，可以使用上面所列的任何方法-蒸馏、过滤、隔膜分离和吸收/吸附)。作为几个净化单元D2、D3、D4、D5的替换，两个或者多个这些净化单元可以组合，使得各流路每个具有共同的区域通过共享的净化单元，且此后分叉。
压力腔组件
参考图8和9，压力腔组件400包括上部外壳420和下部外壳430。当处于如图8所示的关闭位置中时，外壳420、430在其间限定压力腔410，且如下更详细地描述的密封系统450密封该腔410。当在如图8所示的关闭位置中时，一对相对的夹具440围绕外壳420、430的端部，以限制外壳420、430的分离。夹具440可以移动，以允许外壳420、430分离成如图9所示的打开位置。
防护加热器
防护加热器组件460设置在腔410中，且包括上部防护加热器462和下部防护加热器472。该防护加热器组件460限定加热器462、472之间的保持体积411。压盘或者卡盘510设置在防护加热器462、472之间保持体积411中，且适于支撑晶片5，以围绕防护加热器462、472之间的垂直轴旋转。喷射部件190安装在上部防护加热器462的凹槽464F中，且适于引导流体通过喷嘴192到达晶片的工作面5A上。
外壳420、430最好每个整体地由不锈钢或者其它合适的金属形成。通道422A、422B、422C通过外壳420形成。通道432A、432B、432C通过外壳430形成。如图9很好地显示，外壳420具有带有外部的环形凸缘424，环形凹进425形成其中，且部分地由垂直壁425A限定。外壳430具有环形凸缘434，其具有形成其中的环形凹槽435。凸缘434具有垂直壁434A。外壳420和430分别具有相对的环形邻接面426和436。
参考图10-12，上部防护加热器462包括具有顶部壁464A和环形侧壁464B的内部部件464。螺旋流体通道466A形成在顶部壁464A。外部板467覆盖顶部壁464A。环形周围部件468围绕侧壁464B，且限定环形周围通道466B。通道466C流体连接通道466A和466B。在顶部板467中的入口466D将通道422A流体连接到通道466B，出口466E将通道422B流体连接到通道466A。外部板467和壁468例如通过焊接8固定到内部部件464。喷射部件190延伸通过外部板467中的开口467A，且保留在顶部壁464A中的凹槽464C中(例如，通过上游喷嘴或者螺钉)。喷射部件190的喷嘴192流体连接到通道422C。内部部件464、外部板467和周围壁468优选的由不锈钢形成。防护加热器462可以通过螺钉固定到外壳420，通过小的隔开使螺钉与壁分开。
参考图13和14，下部防护加热器472例如包括内部部件478和通过焊接8固定到内部部件的外部板474。开口479延伸通过外部板474，且开口476D延伸通过内部部件478。螺旋流体通道476A在内部部件478中形成。在外部板474中的入口通道476B将通道432A流体连接到通道476A，且外部通道476C将通道432B流体连接到流体通道476A。内部部件478和外部板474优选地由不锈钢或者其它合适的金属形成。防护加热器472可以通过螺钉固定到外壳430，通过小的隔开使螺钉与壁分开。
优选的，防护加热器462、472的每个具有至少0.2cm2/cm3的表面积(即，“内部”，面朝里的表面)与体积的比例。更优选的，防护加热器462、472的每个具有在大约0.2cm2/cm3和5.0cm2/cm3之间的表面积与体积的比例，最优选的为大约0.6cm2/cm3。
如上所述，晶片环境的温度(即，腔410和其中的流体)最好在清洗和其它处理步骤期间和之间控制。腔410中的温度使用防护加热器组件460控制。更具体的，温度控制流体的流引导通过通道422A，通过入口开口466D，通过通道466B，通过通道466C，通过通道466A，通过出口开口466E，且通过通道422B出来。以这样的方式，来自温度控制流体的热转移到防护加热器462，以加热防护加热器462(当流体比防护加热器462热时)，或者，来自防护加热器462的热被流体吸收和去除，以冷却防护加热器462(当流体比防护加热器462冷时)。下部防护加热器472可以以相同的方式由流过通道432A，通过入口开口476B，通过通道476A，通过出口开口476C且通过通道432B的温度控制流体来加热或者冷却。
温度控制流体可以是任何合适的流体，优选的是液体。合适的流体包括水、乙二醇、丙二醇、水与乙二醇或者丙二醇的混合物、导热姆A(二苯醚和联苯)、导热姆E(0-二氯苯)、矿物油、Mobiltherm(芳香植物油)、Therminol FR(氯化联苯)。更具体的，该温度控制流体是50％/50％的水和乙二醇的混合物。流体可以通过任何合适的装置加热，诸如，电的、燃气的或者蒸汽加热器。流体可以通过任何合适的装置冷却，例如蒸汽压缩制冷型或者蒸发型流体冷却器。
防护加热器组件460和外壳420、430分开，以在它们之间限定绝缘间隙470，其大致包围防护加热器462、472。更具体的，绝缘间隙470A限定在外部板467和外壳420的邻近的周围壁部分之间，且最好具有宽度A。绝缘间隙470B限定在外部板468和外壳420的邻近的壁之间，且具有宽度B。绝缘间隙470C限定在外部板474和外壳430的邻近的周围壁部分之间，且具有宽度C。优选的，每个宽度A、B和C至少是0.1mm。更优选的，每个宽度A、B和C在大约0.1和10mm之间，最优选的的为大约1.0mm。
绝缘间隙470可以用来充分增加系统10的效率、可控性和生产量。绝缘间隙470可以使防护加热器462、472与外壳420、430充分地热绝缘，使得外壳420、430的温度对围绕晶片5的大气的影响降低或者最小化。重申一下，绝缘间隙470可以充分地将必需由温度控制流体加热或者冷却的热质量限制到防护加热器462、472的热质量。因此，处理流体的温度可以控制，使得其与外壳420、430的温度充分地不同。
虽然上面示出了和描述了流体流加热/冷却装置，但是除了流体加热以外，或者替代流体加热，可以使用其它加热/冷却防护加热器462、472。例如，在防护加热器462、472中可以提供电阻线圈(例如，设计为直接辐射热到晶片)。
参考图18，其中示出了根据本发明的替换实施例的压力腔组件400A。该组件400A与组件400不同之处只在于，其防护加热器组件460A包括绝缘层471、473来替代绝缘间隙470。防护加热器462、472可以固定到绝缘层471、473，其依次分别固定到外壳420、430。
绝缘层471、473可以由晶体的含氟聚合物形成，诸如PCTFE(聚氯三氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)或者PVF2(聚二氟乙烯)。优选的，绝缘层471、473由散装PTFE；纯PTFE或者填充玻璃的PTFE形成。绝缘层471、473可以是蜂房式的、开放单元式的或者另外构造或者形成为提高绝缘性能。
优选的，防护加热器组件460、460A适于在压力腔410中提供范围从0℃到90℃的温度。优选的，防护加热器组件460、460A适于在压力腔410中以至少500焦耳/秒的最大速度将热提供到大气中。
压力腔密封系统
限定压力腔410的外壳420、430也在从压力腔410到外部区域7(例如，周围大气(直接或者间接))的界面处限定流体泄漏路径3(图15)。密封系统450适于沿着流体泄漏路径3约束(完全地或者部分地)流体的流动。
如图15很好显示，密封系统450包括O形圈452、环形杯形(或者人字形)密封件454、环形弹簧456和环形保持环458。如下所述，密封件452、454的组合用来提高压力腔密封件的效率和持久性。
保持环458固定到凸缘424，且径向向外朝着凸缘434且在凹进425之下延伸。保持环458可以由不锈钢或者其它合适的材料形成。保持环458可以通过任何合适的装置，例如，带螺纹的紧固件来固定到凸缘424。
杯形密封件454在图16和17中显示。如这里使用的“杯形密封件”指任何自激发的密封件，其具有凹进部分，且形成为使得当密封件的凹进部分被加压时(例如，通过在密封件的凹进侧上的加压腔)，密封件被内部加压，且使得施加朝外的力(例如，靠着限定压力腔的压力容器的邻近表面)，以形成密封。杯形密封件454包括沿着环形折叠454C连接到环形外壁454A的环形内壁454B，且在其中限定环形通道454D。
杯形密封件454最好由柔性弹性材料整体地形成。优选的，杯形密封件454由当暴露到密相二氧化碳时耐膨胀和损坏的材料形成。合适的材料包括氟化聚合物和弹性体，诸如PTFE(特氟纶，杜邦公司)、填充的PTFE、PTFE共聚物和类似物，诸如FEP(氟化乙烯/丙稀共聚物)、特氟纶AF、CTFE、其它高度稳定的塑料，诸如聚(乙烯)、UHMWPE(超高分子量聚(乙烯))、PP、PVC、丙烯酸类聚合物、酰胺聚合物和各种弹性体，诸如氯丁橡胶、丁钠橡胶-N和基于表氯醇的弹性体。合适的密封材料可以从PSI Pressure SealsInc.，310 Nutmeg Road South，South Windsor，CT 06074获得。
杯形密封件454可以通过将内部壁454B和折叠454C中的至少一个和最好两个附加到凸缘424和/或保持环458的邻近的部分来固定到凸缘424。内部壁454B、454C可以使用例如粘合剂固定到凸缘424。优选的，杯形密封件454通过保持环458保持，而不使用粘合剂或者类似物。
弹簧456可以是能够重复地和可靠地使外部壁454A偏置离开内部壁454B(即，径向向外)的任何合适的弹簧。优选的，当外壳420、430分离时(如图9可见)，弹簧456径向向外偏置杯形密封件454超过凸缘424。优选的，弹簧456是具有类似于但是小于杯形密封件454的形状且嵌入杯形密封件454内的缠绕的金属丝弹簧，或者悬臂型弹簧。弹簧456最好由弹簧级不锈钢形成。该弹簧456可以与杯形密封件454整体地形成。除了提供弹簧456以外，或者替代提供弹簧456，该杯形密封件454可以形成为使得具有内在偏压，以使壁454A、454B展开。此外，弹簧456可以省略，且杯形密封件454可以设置为没有内在偏压。
O形圈452设置在凹槽435中。优选的，O形圈452通过过盈配合固定在凹槽435中。该O形圈452由可变形的弹性材料形成。优选的，O形圈452由弹性体材料形成。更优选的，O形圈452由丁纳橡胶-n或者氯丁橡胶，更加优选的由EDPM形成。O形圈452定尺寸为使得当O形圈452处于未加载的状态下时(即，当外壳420、430分离；如图9所示)，O形圈452的一部分会延伸到邻接面436上。
当外壳420、430关闭时，杯形密封件454在凸缘424和434之间捕获，如图8和15所示。弹簧456分别靠着壁434A和425A偏置壁454A和454B。当腔410加压到环境压力之上时，施加在通道454D中的压力促使壁454A和454B离开，且与各壁434A和425A更紧地，更加密封地接合。
以这样的方式，杯形密封件454提供可靠、主要的密封，其防止或者大致减小来自腔410的流体沿着流体泄漏通道3流到O形圈452。从而使O形圈452免遭暴露到处理流体的可能地损坏。O形圈452的这样的保护可以充分地延长O形圈452的使用寿命，尤其是当处理流体包括高压二氧化碳时。因此，密封系统450可以提供具有相对长寿命的密封件的高产量的晶片制造系统。
注意，当腔410被加压时，外壳420、430可以由内部压力稍微分开，使得O形圈452没有很好地加载来密封。因为杯形密封件454用作主密封件，所以仍然提供可靠的密封装置。然而，如果杯形密封件454部分或者完全故障，那么O形圈452可以用来防止或者减小处理流体泄漏到环境中。根据某些实施例，组件400是适合的，使得当腔410处于至少选定的压力下时，O形圈452允许流体沿着流体泄漏通道3通过，这样O形圈没有被加压，且没有有害的处理流体(例如，二氧化碳)与O形圈接触延长的时间周期。
当腔410中的流体处于大气压或者真空时，杯形密封件454的密封效果通常降低(然而，弹簧456的偏压可以提供一些密封性能)。在这样的情况下，O形圈452可以用作主密封件，以防止或者减小大气流体通过流体泄漏通道3泄漏到腔410。注意，大气流体(通常空气)不包括对O形圈材料过度有害的高浓度二氧化碳或者其它成分。
优选的，且如所示的，O形圈452密封装置是对接型装置，使得不存在滑动部件。杯形密封件454的压力激励机构允许弹簧456使用相对低的偏置力。本发明的这些方面帮助最小化可能对晶片5有害的任何颗粒的产生。杯形密封件454可以在压力腔组件中另外取向或者定位。两个或者更多杯形密封件454可以沿着流体泄漏通道串联设置。
从这里的说明应该理解，杯形密封件和弹性体O形圈的组合克服了通常弹性体O形圈密封件和杯形密封件都不能克服的与二氧化碳保持容器的高压密封相关的某些问题。具体地，当暴露到高压二氧化碳，且然后快速地减压时，弹性体O形圈通常不是长寿命的。当用作压力密封件时，杯形密封件通常需要大的预加载弹簧，以使得相同的容器用于真空使用。这样的大预加载弹簧可能造成更大的摩擦和磨损，从而产生有害的/污染颗粒。根据本发明，当需要在腔内建立真空时，弹性体O形圈可以外部激励(压缩)。
晶片保持组件
参考图19-22，显示了根据本发明的还有的实施例的晶片保持组件520。该组件520可以用来替代压力腔组件400B中的卡盘510(图19)，另外相应于压力腔组件400。如从下面的描述能更好地理解，该晶片保持组件520包括基片保持器或者压盘或者卡盘522，且适于通过由卡盘522的旋转产生的压差将晶片保持在卡盘522上。
卡盘522具有前表面524和相对的后表面528。多个(如所示的为8个)叶轮叶片529从后表面528向后延伸，且相对于中央旋转轴线E-E径向向外(图19)。多个(如所示的为4个)通道526A从后表面528延伸完全通过卡盘522到达形成在前表面524中的圆周通道526B。多个(如所示的为16个)通道526C从通道526B径向向外延伸，且与通道526B流体连通。额外的圆周通道(没有显示)可以流体连接通道526C。
如图19所示，卡盘522安装在从动轴530上，以围绕旋转轴线E-E旋转。当卡盘522旋转时，叶轮叶片529趋向于推动或者促使后表面528和压力腔410的相邻的、相对的表面412之间的流体径向向外在方向F上朝着卡盘522的外部周边。从而，在卡盘522下面，在卡盘522的内部区域(即，最接近轴线E-E)和卡盘的外部区域之间产生压差。更具体的，在中心区域的压力(包括在通道526A的下部开口处的压力)小于卡盘522的外部边缘处的压力和晶片5的与卡盘522相对的侧面上的腔410中的压力。结果，在施加晶片5的顶部表面上的流体压力和在通道526B、526C中的流体的压力之间产生压差。
在前述的方式中，当卡盘522和晶片5旋转时，晶片5固定到卡盘522。为了在初始旋转以前或者在没有旋转的处理步骤期间期间将晶片5保持在卡盘522上，和/或为了提供额外的固定，可以提供补充的保持装置。这样的补充装置可以包括例如粘合剂、夹子和/或外部产生的压差组件，诸如下面描述的晶片保持组件550。
参考图23-25，显示了根据本发明的还有的实施例的晶片保持系统551。该系统551包括晶片保持组件550，且可以用来替代压力腔组件400C中的卡盘510(图23)，另外相应于压力腔组件400(为了清楚，组件400C的某些元件没有显示)。组件400C还设置有磁驱动组件580。
如从下面的描述会更好地理解的，晶片保持组件550包括基片保持器或者压盘或者卡盘522，且适于通过在压力腔410中的压力和在出口564的压力之间的压差将晶片保持在卡盘522上。磁驱动系统580适于相对于压力腔410驱动卡盘552，而不需要在相对移动的元件(即，轴560和外壳430)之间直接密封。应该理解，晶片保持系统551可以与其它驱动装置一起使用，且磁驱动组件580可以与其它晶片保持机构一起使用。
转到更详细的磁驱动组件580，该组件580包括上部壳体585和下部壳体584。上部壳体585的上端容纳在外壳430中，使得在它们之间提供气密密封(例如，通过合适的密封装置，诸如垫圈)。轴560延伸通过壳体585，且通过上部和下部轴承586和588可旋转地安装在其上。密封件561定位在轴560和壳体部件585之间。该密封件561优选的是非接触的密封件。更优选的，该密封件561是间隙密封件(更优选的，限定具有宽度在大约0.001和0.002英寸之间的间隙G)或者迷宫式密封件。密封件561还可以是唇形密封或者机械密封。
内部磁体保持器590安装在轴560的下部端，以随其旋转，且具有安装在其外部部分上的内部磁体M1。内部磁体载体590设置在下部壳体部件584中。压力帽596围绕内部磁体载体590，且形成与下部壳体部件584的下端的气密密封(例如，通过合适的密封装置，诸如垫圈)。以这样的方式，压力帽596和上部壳体部件585一起形成用于流体的气密容器，流体可以从压力腔410进入上部壳体部件585。
驱动单元582安装在壳体部件584上。驱动单元582可以是任何合适的驱动装置，诸如液压驱动的单元，或者，更优选的，电动驱动的单元。该驱动单元582可操作的旋转延伸到壳体部件584内的轴594。外部磁体保持器592安装在轴594上，以与其一起旋转。该外部磁体保持器592设置在壳体部件584中，但是通过压力帽596从内部磁体保持器590和压力腔410机械和流体分离。外部磁体M2安装在外部磁体保持器592上，以与其一起旋转。
磁体M1和M2相对构造、设置和形成为使得它们相互磁耦合。以这样的方式，磁体M1和M2用来间接地机械连接外部磁体保持器592和内部磁体保持器590，从而连接轴594和轴560。这样，卡盘522可以通过操作驱动单元582来旋转。
磁驱动组件580可以是如这里所述的具有合适的改进的任何合适的驱动组件。合适的磁驱动组件包括从Büchi AG of Uster，Switzerland获得的BMD150。此外，可以使用其它类型的非机械连接的驱动单元。
如图24和25中很好地显示，卡盘552具有前表面554。钻孔通道556B完全延伸通过卡盘552。多个通道526A从通道556B径向向外延伸且与通道556B流体连通。额外的圆周通道(没有显示)可以流体连接通道526A。
如图23所示，卡盘552通过螺帽558安装在被驱动的轴560上，用于围绕旋转轴线F-F与轴560一起旋转。轴560具有延伸通过它的轴向延伸的连接通道562。螺帽558具有中间开口，其允许通道562和通道556B之间的流体连通。通道563径向延伸通过轴560，且将通道562流体连接到在壳体585和轴560之间限定的第二腔565。优选的，密封件561是形成限制的流体通道的非接触的密封件(例如，间隙密封件或者迷宫式密封件)，其提供压力腔410和第二腔565之间的流体连通。
在壳体部件585中的出口564将第二腔565与管路L40流体连接。具体阀门V30的管路L41将流体限制器566和存储罐568流体连接到管路L40。流体限制器566可以是节流孔或者合适的局部关闭阀门，诸如适于对其间的流量提供受控的限制的针形阀。具有阀门V31的管路L42将流体转移装置P20(例如，真空泵)流体连接到管路L40。
系统551可以以下面的方式用来将晶片5固定到卡盘552。在存储罐568中设置压力，在典型的处理条件下，其小于压力腔410中的大气压。在处理期间，阀门V30打开，使得第二腔565设置为与用作被动低压源(即，没有泵、压缩机或者类似物用来产生压力或者真空)的存储罐568流体连通。以这样的方式，在腔565中(从而，在流体连通通道556A中)的压力比在压力腔410中的压力要低。从而在晶片5的上表面和晶片5的背侧之间产生压差，引起晶片5在D方向上被拉下到卡盘552上。
流体限制器566用来限制从第二腔565到存储罐568的流体流量，从而提供受控的泄漏。该受控的泄漏用来确保跨过晶片5产生足够的压差，以将其保持在合适的位置，而不允许从压力腔410不适当地损失流体。
优选的，在预定的过程期间，存储罐568的压力大于大气压，但是小于压力腔410的压力。存储罐568可以允许从压力腔410引出的气体被清洗和再循环，或者另外处理。
或者，存储罐568可以省略或者绕过，使得当阀门V30打开时，管路L41直接排放到大气。
如果在压力腔410中的大气压与被动低压源(即，存储罐568或者周围大气)的压力相等或者要低，那么流体转移装置P20可以操作为将在腔565中的压力减小为小于在压力腔410中的压力，以产生跨过晶片5的需要的压差的量。在这样的情况下，阀门V30关闭，且阀门V31打开。
优选的，系统551可操作的在通道556A中产生压力，其至少1psi小于在压力腔410中的压力，更加优选的，在大约5和20psi之间更小。
旋转喷射部件
如上所述的喷射部件190以及下面描述的喷射部件602、652提供散布的入口，以将处理流体直接输送到晶片的表面。此外，喷射部件提供这些流体的分布的流，其包括流体的机械动作/表面冲击。该机械动作通常是由于流体流从喷射部件出来的动量产生。
喷射部件的设计(包括，例如喷射端口的数量、间隔和尺寸)可以用来选择性地控制能量转移/机械动作的使用。此外，晶片的同时旋转可以用来在流体和晶片表面之间产生剪应力(动量)，以进一步有利于从表面去除材料。
参考图26，显示了根据本发明的还有的实施例的压力腔组件400D。例如，除了提供旋转喷射部件组件600以外，该组件400D可以与组件400相同(为了清楚，在图26中没有显示某些方面)。组件400D可以包括可旋转驱动的晶片保持器510，或者晶片5可以保持固定。喷射部件组件600可以与任何上述的压力腔组件一起使用。注意喷射部件组件600可以用来提供喷射部件和晶片之间的相对旋转，而不要求旋转晶片保持器。
喷射部件组件600包括喷射部件602，如也在图27和28中显示。喷射部件602包括轴部分610和杆形分配部分620。轴向通道612从上部开口614延伸且通过部分610，并与部分620中的侧向通道622流体连通。一系列喷射端口624从通道622延伸到分配部分620的下部的、外部边缘。喷射部件602可以由高度氧化稳定的材料形成，诸如316不锈钢。
轴承630固定在壳体420中的通道427中，使得轴承630的凸缘632容纳在通道427的放大部分427A中。轴承630优选的为如显示的套筒轴承。轴承630可以由PTFE、PE或者PEEK形成。优选的，轴承630由PTFE形成。
轴部分612延伸通过轴承630，且具有覆盖凸缘632的凸缘616。端部帽640例如通过螺纹在部分427A中且在凸缘616上固定地安装到外壳420。优选的，端部帽640形成与外壳420紧密密封的气压。
端部帽640适于接收处理流体的供给(例如，从供给管路9)，使得处理流体的流引导通过通道642且进入通道612。流体连续进入通道622，且通过端口624分配。
参考图27和28，端口624相对于喷射部件602的预定的旋转轴线N-N(如图28所示)倾斜。优选的，端口624设置为处于在大约0和85度之间的角度M(图28)，更优选的处于大约30和60度之间。端口624与预定旋转的方向R(图27)相对地倾斜。
在使用中，响应于在端口624处存在的流体的反作用力(即，液压推动)使得喷射部件602围绕轴线N-N在轴承630内旋转。注意，因为轴承630安装在通过端部帽640与周围气压分离的压力腔410内部(即，在高压区域)，所以轴承不经历来自相当大的压力降的载荷。
液压驱动的旋转的替换，或者除了液压驱动的旋转以外，喷射部件602可以连接到驱动单元。该驱动件可以直接地或者间接地连接到驱动单元(例如，使用轴承/密封件/驱动单元结构)或者可以是非机械地连接(例如，使用电磁耦合力或者磁(永磁、电磁或者感应驱动的)耦合)。端口624的一些或者全部可以平行于旋转轴线N-N取向。
根据本发明的还有的实施例的喷射部件652可以用来代替喷射部件602，且具有任何前述的改进或者特征。喷射部件652具有轴部分660，且相应于喷射部件602，除了杆形分配部分620被具有形成其中的喷射端口674的图案的板形或者盘形分配部分670替代。喷射端口674的图案可以修改。
应该理解，以上描述的和在后附的权利要求书中反映的各种发明可以用于除了那些上述的关于优选的实施例以外的过程。例如，用于将晶片保持到卡盘的装置和方法可以用来在其它类型的过程中(例如，不包括二氧化碳或者晶片制造的过程)保持其它类型的基片。供给/恢复系统300和其子系统可以用于使用包含二氧化碳的处理流体的其它系统和过程，诸如使用二氧化碳的化学机械平坦化(CMP)。
前述的是本发明的示例，且不构成其限制。尽管已经描述了本发明的一些典型的实施例，本领域中的普通技术人员容易理解，在不本质上偏离本发明的新颖教义和优点的情况下可以对典型的实施例进行改进。因此，所有这样的改进意在包括在本发明的范围内。因此，应该理解，前述的是本发明的示例，且不构成限制到公开的特定的实施例，公开的实施例的改进，以及其它实施例意在包括在本发明的范围内。

Claims (58)

1.一种用于清洗微电子基片的方法，该方法包括：
a)将基片放入压力腔；
b)包括密相二氧化碳的处理流体通过腔循环，使得处理流体接触基片；以及
c)在循环处理流体的步骤的至少一部分期间，循环地调整二氧化碳的相。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：循环处理流体的步骤包括在循环地调整二氧化碳的相的步骤的至少一部分期间将二氧化碳引入该腔，且从该腔中去除二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：循环地调整二氧化碳的相的步骤包括从ScCO2将二氧化碳的相变化到液体二氧化碳，且此后从液体二氧化碳变化到ScCO2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：循环处理流体的步骤包括从加压的罐供给二氧化碳。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：循环处理流体的步骤还包括使用低压源从该腔去除处理流体。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：循环处理流体的步骤包括从该腔去除一部分处理流体，且将该部分处理流体再引入该腔。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：其包括在去除该部分处理流体和将该部分处理流体再引入该腔的步骤之间的过滤该部分处理流体的步骤。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：其包括在去除该部分处理流体和将该部分处理流体再引入该腔的步骤之间的将该部分处理流体与化学添加剂组合的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：循环地调整二氧化碳的相的步骤包括循环可变体积的装置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：循环地调整二氧化碳的相的步骤包括在二氧化碳的供给和该腔之间，以及在该腔和低压源之间交替二氧化碳质量流，其中，二氧化碳的供给处于比腔更高的压力，而低压源处于比该腔更低的压力。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该处理流体包括化学添加剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其包括在将基片暴露到密相二氧化碳以前将基片暴露到化学添加剂。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其包括将包括存储的化学添加剂和存储的密相二氧化碳的组合物同时引入到该腔。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其包括在将该组合物引入到该腔以前过滤该组合物。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：引入该组合物的步骤包括：
将化学添加剂输送到容器；
将二氧化碳输送到容器，以形成该组合物；以及
将来自该容器的组合物在大致环境压力下输送到该腔。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：引入该组合物的步骤包括：
将化学添加剂输送到调节单元；
将二氧化碳输送到调节单元，以形成该组合物；以及
将来自该调节单元的组合物在高于环境压力下输送到该腔。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其包括：在将来自调节单元的组合物输送到该腔的步骤以后，
将第二化学添加剂输送到第二调节单元；
将二氧化碳输送到第二调节单元，以形成第二组合物；以及
将来自该第二调节单元的第二组合物在高于环境压力下输送到该腔。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其包括：在将来自调节单元的组合物输送到该腔的步骤以后，
用密相二氧化碳冲洗来自调节单元的组合物；
将第二化学添加剂输送到该调节单元；
将二氧化碳输送到该调节单元，以形成第二组合物；以及
将来自该调节单元的第二组合物在高于环境压力下输送到该腔。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括在循环处理流体和循环地调整二氧化碳的相的步骤以后从该腔排放处理流体。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：排放处理流体的步骤包括使用具有比二氧化碳具有更高的饱和蒸汽压的加压的气体来转移处理流体的步骤。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：排放处理流体的步骤包括
在比腔中的处理流体更高的压力和更低的密度下将ScCO2引入到该腔；同时
从处理腔将处理流体去除到具有比该腔更低的压力的低压源。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括在循环地调整二氧化碳的相的步骤的至少一部分期间相对于该腔旋转基片。
23.一种用于清洗微电子基片的方法，该方法包括：
a)将基片放入压力腔；
b)将包括密相二氧化碳的处理流体喷射到腔中的基片上；以及
c)在喷射处理流体的步骤的至少一部分期间，循环地调整二氧化碳的相。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：喷射处理流体的步骤包括从包括多个喷射端口的喷射部件喷射处理流体。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，其包括在喷射处理流体的步骤期间相对于基片旋转喷射部件。
26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，其包括在喷射处理流体的步骤期间相对于喷射部件旋转基片。
27.一种用于清洗微电子基片的方法，该方法包括：
a)将基片设置在包含包括密相二氧化碳的处理流体的压力腔中，使得基片暴露在二氧化碳下；以及
b)通过在二氧化碳的供给和腔之间，以及腔和低压源之间交替二氧化碳质量流来循环地调整二氧化碳的相，其中，二氧化碳的供给的压力比该腔高，而低压源的压力比该腔低。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：循环地调整二氧化碳的相的步骤包括从ScCO2将二氧化碳的相变化到液体二氧化碳，且此后从液体二氧化碳变化到ScCO2。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，其包括从该腔去除一部分处理流体，且将该部分处理流体再引入该腔的步骤。
30.一种用于清洗微电子基片的方法，该方法包括：
a)将基片放入压力腔；
b)将包括密相二氧化碳的处理流体引入腔中，使得处理流体接触基片，从而清洗基片；
c)从腔去除一部分处理流体；以及
d)将该部分处理流体再引入腔中。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，其包括在去除该部分处理流体和将该部分处理流体再引入该腔的步骤之间的过滤该部分处理流体的步骤。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，其包括在去除该部分处理流体和将该部分处理流体再引入该腔的步骤之间净化该部分处理流体的步骤，以从二氧化碳中去除污染物。
33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，其包括在去除该部分处理流体和将该部分处理流体再引入该腔的步骤之间将该部分处理流体与化学添加剂组合的步骤。
34.一种用于清洗微电子基片的方法包括，该方法包括：
a)将基片放入压力腔；
b)将包括密相二氧化碳的处理流体引入腔中，使得处理流体接触基片，从而清洗基片；
c)从腔去除一部分处理流体；以及
d)蒸馏从腔去除的该部分的处理流体，以从处理流体的其它成分中分离二氧化碳；以及
e)将分离的二氧化碳再引入腔中。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，其包括在将分离的二氧化碳再引入该腔的步骤以前将该分离的二氧化碳再调节到与腔中的二氧化碳大致相同的条件。
36.根据权利要求34所述的方法，其特征在于：该密相二氧化碳是ScCO2。
37.根据权利要求34所述的方法，其特征在于：该密相二氧化碳是液体二氧化碳。
38.一种用于清洗微电子基片的方法，该方法包括：
a)使用包括二氧化碳的处理流体来清洗处理腔中的基片；
b)从处理腔去除使用过的处理流体；
c)从使用过的处理流体分离二氧化碳；以及
d)使该分离的二氧化碳在处理腔，或者再一个处理腔中再次使用。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于：再次使用分离的二氧化碳的步骤包括再次使用分离的二氧化碳来清洗相同的基片。
40.根据权利要求38所述的方法，其特征在于：再次使用分离的二氧化碳的步骤包括再次使用分离的二氧化碳来清洗第二基片。
41.根据权利要求38所述的方法，其特征在于：再次使用分离的二氧化碳的步骤包括在随后的处理步骤中再次使用分离的二氧化碳。
42.一种用于清洗微电子基片的设备，该设备包括：
a)压力腔；
b)用于通过该腔循环包括密相二氧化碳的处理流体，使得处理流体接触基片的装置；以及
c)用于调整二氧化碳的相，同时循环处理流体的装置。
43.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括适于将二氧化碳的供给输送到该腔的加压罐。
44.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括适于有利于从该腔去除处理流体的低压源。
45.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括流体转移装置，其可操作的从该腔去除一部分处理流体，且将该部分处理流体再引入该腔。
46.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：用于调整二氧化碳的相的装置包括可变体积的装置。
47.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：用于调整二氧化碳的相的装置包括可流体连接到该腔的二氧化碳供给，以及可流体连接到该腔的低压源，其中，二氧化碳的供给的压力比该腔的压力要高，而低压源的压力比该腔的压力要低。
48.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括：
化学添加剂的供给；
与化学添加剂的供给和该腔流体连通的容器，以及
与该容器流体连通的二氧化碳的供给；
其中，该容器大致处于环境压力。
49.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括：
化学添加剂的供给；
与化学添加剂的供给和该腔流体连通的调节单元；
与该调节单元流体连通的二氧化碳的供给；以及
其中，该二氧化碳的供给的压力大于环境压力。
50.根据权利要求49所述的设备，其特征在于：其包括：
第二化学添加剂的供给；以及
与第二化学添加剂的供给和该腔流体连通的第二调节单元。
51.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括与该腔流体连接的加压气体的供给，该加压空气的供给具有比二氧化碳更高的饱和蒸汽压。
52.根据权利要求42所述的设备，其特征在于：其包括基片保持组件，其可操作的相对于该腔旋转基片。
53.一种使用包括密相二氧化碳的处理流体来清洗微电子基片的设备，该设备包括：
a)压力腔；
b)喷射部件，其可操作的将处理流体喷射到腔中的基片上；以及
c)用于循环地调整二氧化碳的相的装置。
54.根据权利要求53所述的设备，其特征在于：该喷射部件包括多个喷射端口。
55.根据权利要求54所述的设备，其特征在于：其包括用于相对于基片旋转喷射部件的装置。
56.一种用于清洗微电子基片的设备，该设备包括：
a)包含包括密相二氧化碳的处理流体的压力腔；以及
b)可流体连接到该腔的二氧化碳的供给，该二氧化碳的供给的压力比腔的压力高；
c)可流体连接到该腔的低压源，该低压源的压力比该腔低；以及
d)流体控制装置，其可操作的通过在二氧化碳的供给和腔之间，以及腔和低压源之间交替二氧化碳质量流来循环地调整二氧化碳的相。
57.一种用于清洗微电子基片的设备，该设备包括：
a)压力腔；
b)流体连接到腔的包括密相二氧化碳的处理流体的供给；以及
c)蒸馏系统，其包括流体连接到腔且可操作的从处理流体分离二氧化碳的蒸馏器，其中，该蒸馏系统可操作的将分离的二氧化碳再引入该腔中，或者再一个腔中。
58.一种用于清洗微电子基片的设备，该设备包括：
a)包含包括二氧化碳的处理流体的处理腔；
b)用于从处理腔去除使用过的处理流体的装置；
c)用于从使用过的处理流体分离二氧化碳的装置；以及
d)用于将分离的二氧化碳返回到处理腔或者再一个处理腔来用于随后的使用的装置。
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