JP2007027696A - 超臨界流体処理のためのインラインメトロロジー - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造時洗浄工程において、ウェハー表面上のフォトレジスト残留物、他の残留物及び不純物が完全に除去されない場合がある。
【解決手段】システムは超臨界処理チャンバーに連結されたメトロロジーモジュールを含み、本願の方法はメトロロジーチャンバー内の基板ホルダ上に基板を配置し、基板の少なくとも一つのフィーチャー内の残留物を測定し、測定された残留物に基づき超臨界洗浄プロセス処方を決定し、メトロロジーチャンバーに連結された超臨界処理チャンバー内の基板ホルダ上に基板を配置し、決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて超臨界流体で基板を洗浄し、超臨界処理チャンバーから基板を取り出すことを含む。前記方法は、メトロロジーチャンバー内での基板の再配置、及び基板の少なくとも一つのフィーチャー内に残存する残留物の測定をさらに含む。
【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
この特許出願は、２００５年５月１３日に出願された、発明の名称が“Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｒｏｍ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”である、公有の同時係属出願である米国特許出願第１０／９０８，３９６号明細書（Ａｔｔｏｒｎｅｙ Ｄｏｃｋｅｔ Ｎｏ．ＳＳＩＴ−１００）に関し、その内容は全て参考としてここに組み込まれている。

本発明は、超臨界処理システム中での基板の処理の分野に関する。より詳細には、本発明はメトロロジーモジュールと連結した超臨界処理システム中の半導体ウェハー処理の分野に関する。

二酸化炭素（ＣＯ_２）は環境調和型であり、自然界に豊富に存在し、非極性の分子である。非極性であるＣＯ_２は溶解能を有し、様々な非極性材料または不純物に溶解する。非極性ＣＯ_２内に見られる不純物がどの程度溶解可能であるかは、ＣＯ_２の物理的状態に依存する。ＣＯ_２の四つの相は、固体、液体、気体及び超臨界相である。前記四つの相または状態は、特定の圧力及び温度の適切な組み合わせによって区別される。超臨界状態におけるＣＯ_２（ＳＣ−ＣＯ_２）は液体でも気体でもなく、双方の性質を具現する。加えて、ＳＣ−ＣＯ_２は固体表面と相互作用する一方で、有意の表面張力を持たず、そのために液体ＣＯ_２と比較して、高いアスペクト比を有する形状のものに、より容易に浸透することが可能である。さらに、粘度が低く液体のような性質を有するため、ＳＣ−ＣＯ_２は他の多くの化学薬品を大量に容易に溶解することができる。温度及び圧力が超臨界相の領域へと増加すると、ＣＯ_２の溶解性も増加する。この溶解性の増大は多くのＳＣ−ＣＯ_２プロセスの開発につながっている。
米国特許出願第１０／９０８，３９６号明細書 米国特許出願第１０／２０６，４９１号明細書 米国特許第６，７８５，６３８号明細書 米国特許出願第１０／３５７，７０５号明細書 米国特許第６，６０８，６９０号明細書 米国特許第６，８３９，１４５号明細書 米国特許出願第０９／７２７，５３０号明細書 米国特許出願第０９／９１２，８４４号明細書 米国特許出願第０９／９７０，３０９号明細書 米国特許出願第１０／１２１，７９１号明細書 米国特許出願第１０／３６４，２８４号明細書 米国特許第６，３０６，５６４Ｂ１号明細書 米国特許第６，５０９，１４１Ｂ２号明細書 米国特許出願第１０／６８２，１９６号明細書 米国特許出願第１０／３７９，９８４号明細書 米国特許第６，５００，６０５号明細書 米国特許第６，２７７，７５３号明細書

半導体製造におけるひとつの問題は、洗浄工程において、ウェハー表面上のフォトレジスト残留物、他の残留物及び不純物が完全に除去されない場合があることである。ウェハーのフィーチャーから残留物及び／または不純物が除去されていることを保証するため除去工程を監視することは有利であろう。

必要とされるのは、超臨界残留物除去工程を監視するための改良された手段を提供する方法及びシステムである。

本発明によれば、パターン形成された低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）層を上部に有する基板を処理するための方法及び装置が提供され、前記方法は、メトロロジーチャンバー内の基板ホルダ上に前記基板を配置し、前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内で残留物を測定し、前記測定された前記残留物に基づき超臨界洗浄工程の処方を決定し、前記メトロロジーチャンバーに連結された超臨界処理チャンバー内の基板ホルダ上に前記基板を配置し、前記決定された超臨界洗浄工程処方を用いて前記基板を超臨界流体で洗浄し、前記基板を前記超臨界処理チャンバーから取り出す、段階を含む。

本発明の様々な実施形態をより完全な理解、及びそれらに付随する有利な点は、以下の詳細な記述を参照すれば、特に添付される図と併せて考察されるときに容易に明らかになるだろう。

半導体プロセス技術の進歩においては、ラン・トゥー・ラン（ｒｕｎ−ｔｏ−ｒｕｎ、Ｒ２Ｒ）制御が半導体処理設備の装置のレベルで提供されることが必要とされている。超臨界処理システムの制御が安定且つロバストであるために、超臨界処理システムに障害検出及びＲ２Ｒ制御を提供することも必要である。しかしながら、単純な障害検出技術はＲ２Ｒ制御と互換性がなく、頻繁に障害アラームを発生する可能性を有する。データ収集、データ分析、障害検出及び分類（ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＦＤＣ）、Ｒ２Ｒ制御、自動化実験計画（ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ、ＤＯＥ）、統計的プロセス制御（ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ、ＳＰＣ）、記録、主成分分析（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ、ＰＣＡ）、多変量解析（ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ａｎａｌｙｓｉｓ、ＭＶＡ）、及び部分的な最小二乗法（ｐａｒｔｉａｌ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ、ＰＬＳ）分析を含むアドバンストプロセス制御（ＡＰＣ）の統合化システムは、高性能半導体集積回路の製造に使用される超臨界処理システムにおいて正確且つ信頼性のあるプロセス制御を提供するために用いることが可能である。

図１に説明される実施形態では半導体処理システム１００が示されており、該システムは超臨界処理システム１１０、超臨界処理システム１１０に連結した移送システム１２０、移送システム１２０に連結したメトロロジーモジュール１３０、及び超臨界処理システム１１０と、移送システム１２０と、メトロロジーモジュール１３０とに連結したシステムコントローラー１４０、を含む。他の実施形態では、前記システムは異なる構成を有する。加えて、製造装置システム（ＭＥＳ）１５０がシステムコントローラー１４０に連結して示されている。

セットアップ及び／または機器構成の情報は、超臨界処理システム１１０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０に関して、ＭＥＳ１５０から得られてもよい。操作／ビジネスルールが制御階層を規定するために用いられてもよい。例えば、超臨界処理システム１１０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０は独立に操作可能であってよく、またはＭＥＳ１５０によって同程度に制御されてもよい。加えて、システムレベルのセットアップ及び／または機器構成情報は、ＭＥＳ１５０によって設定されているときには、超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０によって決定されてもよい。

操作／ビジネスルールは、通常の処理で取られる動作及び例外的な処理において取られる動作を特定するために使われてもよい。設定スクリーンはこれらの及び他のルールを定義し維持するために使用されてよい。ルールは必要なときに保存され、更新されてよい。どのようにルールを定義、指定、維持するかに関して、説明書及びヘルプスクリーンが提供されてよい。

操作／ビジネスルールは、いつプロセスが一時停止及び／または停止するかを決定するために用いられてよいし、プロセスが一時停止及び／または停止したときに何が行われるかを決定するため用いられてもよい。加えて、ルールはいつプロセスを変更するか、及びどのようにプロセスを変更するかを決定するのに用いられてもよい。さらに、システムコントローラー１４０はいくつかの装置レベルでの動作を制御するために操作／ビジネスルールを使用してもよい。一般的に、ルールは、システム及び／または装置の動作を、システムの動的状態に基づいて変更することを可能とする。

ＭＥＳ１５０は、半導体処理システム１００と連携した（図示せず）データベースから報告されたデータを用いていくつかのシステムプロセスを監視してもよい。例えば、超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０がデータを生成してもよい。どのプロセスが監視されるか、及びどのデータが用いられるかを決定するために、ビジネスルールが使われてもよい。例えば、超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０は独立にデータを収集してよく、またはデータ収集プロセスはシステムコントローラー１４０及び／またはＭＥＳ１５０によって制御されてもよい。加えて、操作／ビジネスルールはプロセスが変更され、一時停止され、及び／または停止されたときに、データ収集をどのように管理するか決定するために用いられてもよい。

ＭＥＳ１５０は、超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０に対してランタイム設定情報を提供してよい。例えば、ＡＰＣセッティング、目標、限界、ルール及びアルゴリズムは、実行時または実行前に、工場から、超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０にダウンロードされてよい。

図１では、一つの超臨界処理システム１１０、一つの移送システム１２０、一つのメトロロジーモジュール１３０、及び一つのシステムコントローラー１４０が示されているが、これは本発明に必要とされるものではない。半導体処理システム１００はどのような数の処理システム、移送システム、メトロロジーモジュール、及びコントローラーを含んでよい。付加的な超臨界及び／または非超臨界処理システムが使われてよい。非超臨界処理システムは、エッチングモジュール、蒸着モジュール、研磨モジュール、コーティングモジュール、現像モジュール、または熱処理モジュールを含んでよい。

超臨界処理システム１１０は東京エレクトロン社、東京、日本（ＴＥＬ）の（図示せず）超臨界処理システムを含んでいてよく、該システムは一つ以上の超臨界処理チャンバーを含んでよい。超臨界処理システム１１０は、超臨界ＣＯ_２のような超臨界流体を用いた材料除去プロセスを実行するための方法を含んでよい。他の実施形態では、他の超臨界プロセスが実行されてもよい。

移送システム１２０はＴＥＬの移送システムを含んでよく、該移送システムは一つ以上の移送ポート、一つ以上のロードロックチャンバー、及び一つ以上のローディング／アンローディングポート（図示せず）を含んでよい。

メトロロジーシステム１３０は、Ｔｉｍｂｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．（ａ ＴＥＬ ｃｏｍｐａｎｙ）のオプティカル・デジタル・プロファイリング（ＯＤＰ（商標））システム（図示せず）を含んでよく、該システムは半導体デバイスにおいて構造のプロファイルを測定するための特許された技術を提供する。他の実施形態では、メトロロジーモジュール１３０は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置、または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）装置（図示せず）を含んでよい。

ＯＤＰシステムは以下を含んでよい、すなわち、光学スペクトル及び対応する半導体プロファイル、ＣＤ、フィルム厚さの特定用途向けデータベースを含むＯＤＰ ＰＲＯＦＩＬＥＲ ライブラリ；光学ハードウェア及びコンピュータネットワークに接続し、且つ、データ通信、ＯＤＰライブラリ操作、測定処理、結果生成、結果解析、及び結果出力を扱うコンピュータサーバを含むＰＲＯＦＩＬＥＲアプリケーションサーバー（ＰＡＳ）；測定処方、ＯＤＰ ＰＲＯＦＩＬＥＲ ライブラリ、ＯＤＰ ＰＲＯＦＩＬＥＲ データ、ＯＤＰ ＰＲＯＦＩＬＥＲ結果検索／適合、ＯＤＰ ＰＲＯＦＩＬＥＲ結果計算／分析、データ通信、及び様々なメトロロジーツール及びコンピュータネットワークへのＰＡＳインターフェイスを管理するためＰＡＳにインストールされたソフトウェアを含む、ＯＤＰ ＰＲＯＦＩＬＥＲ Ｓｏｆｔｗａｒｅ、を含んでよい。

メトロロジーモデルを作成するためのＯＤＰ技術は、Ｖｏｕｎｇらにより２００２年７月２５日に出願され、発明の名称が“Ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ”である同時係属の米国特許出願第１０／２０６，４９１号明細書に開示され、統合されたメトロロジーアプリケーションを対象とするＯＤＰ技術は、発明の名称が“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｔｈｒｏｕｇｈ ａ Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ−Ｂａｓｅｄ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ，”である米国特許第６，７８５，６３８号明細書に開示されており、どちらも参考としてここに組み込まれている。

メトロロジーモジュール１３０はパターン形成された基板上のフィーチャーについて測定データを得るＯＤＰ技術を用いてよく、ＯＤＰ技術はパターン形成された基板のフィーチャー内部のコーティング及び／または残留物の存在及び／または厚みを測定することに用いられてもよい。これらの技術は、Ｎｉｕらにより２００３年２月３日に出願された、発明の名称が“Ｍｏｄｅｌ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”である、同時係属の米国特許出願第１０／３５７，７０５号明細書に開示され、付加的な材料の測定を対象としたＯＤＰ技術は、発明の名称が“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ−Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｇｒａｔｉｎｇ，”である、米国特許第６，６０８，６９０号明細書、及び発明の名称が“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ−Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｇｒａｔｉｎｇ，”である米国特許第６，８３９，１４５号明細書に開示されており、全て参考としてここに組み込まれている。

光学メトロロジーシステムの例は、Ｊａｋａｔｄａｒらにより２０００年１１月２８日に出願された、発明の名称が“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ”である、同時係属の米国特許出願第０９／７２７，５３０号明細書に開示されており、内容は参考として全てここに組み込まれている。

例えば、ＯＤＰ技術はクリティカルディメンジョン（ＣＤ）情報、構造プロファイル情報、またはビアプロファイル情報を得るために使用されてもよい。ＯＤＰ技術は小さなフィーチャー内の材料の量及び基板表面上の材料の量を測定するために使用されてもよい。

ＯＤＰにおいては、固定された入射角及び多波長において回折格子プロファイルが、その光回折応答から再構築される。回折データは、一次元的及び二次元的に繰り返す、規則的に間隔を開けた配列を有する構造から得られてよい。例えば、メトロロジーモジュール１３０は基板上の目標サンプルの周期構造に対してメトロロジービームを発射するためのメトロロジービーム源（図示せず）を含んでよい。前記メトロロジービームとして使用可能なものは、法線からの入射角で目標構造に対して方向付けられ、法線からの回折角で回折される。回折ビームは受けとられ、測定されたメトロロジー信号は回折ビームに基づき確認されてよい。例えば、測定されたメトロロジー信号（格子スペクトルデータ）はＰＡＳに提供されてもよい。測定されたメトロロジー信号は模擬メトロロジー信号のライブラリと比較され、該ライブラリは変化する構造プロファイルの登録事例及び構造プロファイルと関連した模擬メトロロジー信号を含む。一例としては、測定されたメトロロジー信号に最も合致する模擬メトロロジー信号を登録した事例が選択される。合致した模擬メトロロジー信号と関係する構造プロファイルは、測定された構造のフィーチャーの構造プロファイルと対応すると仮定される。

ライブラリの模擬信号を測定された信号と比較する場合、メトロロジーモジュール１３０またはコントローラー１４０は適合度の閾値が満たされているか決定してよい。例えば、適合度の閾値が満たされていない場合、同定プロセスは継続し、他の模擬信号が選択される。もし適合度の閾値が満たされた場合同定は終了され、結果はフィーチャーを特徴付けるために用いられ、結果のフィーチャーが表示されてよい。

加えて、ライブラリは、構造プロファイル及び構造プロファイルに関連した模擬メトロロジー信号の組み合わせを含んでよい。例えば、格子プロファイルライブラリは５００，０００の独立したプロファイルを有してもよい。各格子プロファイルは形態の次元、アンダーライイング厚み（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）、計算されたスペクトルデータを含む。例えば、格子形態は、格子の最上部のＣＤ、格子の底部のＣＤ、格子厚み、側壁角度（ｓｉｄｅｗａｌｌ ａｎｇｌｅ）、アンダーライイング厚みを含んでよい。加えて、ライブラリは、他のプロファイルの詳細、例えば側壁断面角度及びアンダーライイング厚みと同様に、Ｔ−トッピング（Ｔ−ｔｏｐｐｉｎｇ）、フーチング（ｆｏｏｔｉｎｇ）、ラウンディング、アンダーカット、凹部、側壁及び凸側壁の大きさを、含んでよい。

メトロロジーデータは基板、サイト、構造、組成データ、及び前記基板に関するメトロロジーシステムセッティングを含んでよい。メトロロジーモジュール１３０は、真のデバイスプロファイル、正確なクリティカルディメンジョン（ＣＤ）、基板の多層フィルム厚みを測定するために分光エリプソメトリー、リフレクトメトリー、または他の光学的装置を用いてよい。メトロロジープロセスはリアルタイムで実行されてよく、分析を実行するため基板を破壊する必要性をなくす。ＯＤＰはリアルタイムプロファイルに関して様々なオプティカルシステム及びＣＤ測定に用いられてよく、ＯＤＰシステムはリアルタイムのプロセス監視及び制御を提供するために超臨界処理システム１１０と統合されてよい。ＯＤＰ技術を用いるメトロロジーモジュール１３０が、正確なプロファイル、ＣＤ及びフィルム厚みの結果を提供するための高精度メトロロジー装置、及びインラインプロセス暴走またはプロセス障害を検出するための収量強化装置の両方として使用されてよい。

超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０は、様々なプロセスからのデータを収集し、提供し、処理し、保存し、表示してよい。プロセスデータ、操作データ、履歴データはデータベースに保存されてよい。前処理及び／または後処理データはデータベースに保存されてよい。例えば、前処理データは、入ってくる基板と関連するデータを含んでよく、他の処理要素からフィードフォワードされてもよい。加えて、後処理データは送出される基板と関連するデータを含んでよく、他の処理要素へとフィードフォワードされてもよい。このデータは、ロットデータ、バッチデータ、ランデータ、組成データ及び基板履歴データを含んでよい。前処理データは基板の入力状態を規定するために用いられてよく、後処理データは出力及び／または基板の処理状態を規定するために用いられてよい。

データ項目は、Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍｏｄｅｌ／Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄ（ＧＥＭ／ＳＥＣＳ）通信プロトコルを用いた異なるシステム要素間で送られる可変パラメータのセットとして構成されてよい。例えば、可変パラメータは測定処方及び／または超臨界処理処方の一部として渡されてもよい。処方は一つ以上のサブ処方を含んでよく、各サブ処方は可変パラメータを含んでよい。

超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０は、測定デバイス及び／またはセンサー（図示せず）を含んでよい。例えば、プロセスデータ及び／または操作データは、これらの測定デバイス及び／またはセンサーから得られてもよい。加えて、データは例えばＳＥＭ装置、ＴＥＭ装置、またはＦＴＩＲ装置のような外部デバイスから得られてもよい。

データベースは例えばＣＤ ＳＥＭ情報のような測定データを含んでよい。システムコントローラー１４０は参照データとしてＣＤ ＳＥＭデータを用いてよく、メトロロジーモジュール１３０において測定されるデータと参照データ（ＣＤ ＳＥＭデータ）との間のオフセットを調整するために用いることが可能な調整因子を計算してもよい。履歴データは例えば日付のような時刻記録機を含んでよく、履歴データは新たに検証されたデータが使用可能になったときに更新されてよい。データベースは以前に実行されたプロセスの検索可能な記録を提供してよい。

データベースは前処理データ及び／または後処理データを含んでよい。システムコントローラー１４０は入ってくる基板と関連する前処理データ（インプット状態）と、目標とする処理結果（目標状態）との間の差を、目標とする処理結果を達成するためのプロセスパラメータのセットを予測し、選択し、または計算するために用いてよい。コントローラー１４０は、基板の状態をインプット状態から目標状態へと変更する処方を選択することができる。ある実施形態では、インプット状態及び／または目標状態のデータはより高いレベルのシステムから得られてもよい。

図１に示されるような連結されたシステムにおいて、一つのシステム要素からのいくつかの後処理データは、他のシステム要素の前処理データとして用いられてよい。

例えば、基板のインプット状態は、超臨界洗浄プロセスの前にメトロロジー測定を行うことによって規定されてよく、インプット状態は基板の一つ以上のフィーチャーにおいて異質な材料の量に関する情報を提供するのに使われてよい。基板のアウトプット及び／または処理状態は、超臨界洗浄プロセスが行われた後にメトロロジー測定を行うことによって規定されてよく、アウトプット及び／または処理された状態は洗浄プロセスの間に除去された異質な材料の量に関する情報を提供するのに使われてよい。システムコントローラー１４０は、基板が正しく処理されたことを検証するために、アウトプット及び／または処理状態と目標状態との比較を行ってよい。

コントローラー１４０の時間定数は、各測定の間の時間に基づくものであってよい。ロットが終了した後に測定データが使用可能となるとき、コントローラーの時間定数はロットとロットとの間の時間に基づいてよい。基板が完成した後で測定データが使用可能となるとき、コントローラーの時間定数は基板と基板との間の時間に基づいてよい。測定データが処理の間リアルタイムで提供されるとき、コントローラーの時間定数は基板内部の処理の段階に基づいてよい。測定データが、基板が処理されている間、または基板が完成した後、またはロットが終了した後に使用可能となるとき、コントローラーは、処理段階と処理段階との間、基板と基板との間、及び／またはロットとロットとの間の時間に基づくことが可能な複数の時間定数を有してよい。

超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、及び／またはシステムコントローラー１４０は様々なプロセスからのアラーム／障害データを生成、処理、保存及び／または表示してよい。システムコントローラー１４０は、アラーム／障害状態の性質に依存して、アラーム／障害状態に応答する様々な動作を取ってよい。アラーム／障害に対して取られた動作は、半導体処理システム１００に関して規定されたビジネスルールに基づいてよい。例えば、前記動作は、その基板の処理が基板に損傷を与えることなく継続可能であるか決定されるまで基板をその正しい位置に保つこと、基板を例えば移送チャンバーのような保持位置に移動すること、基板を測定モジュールへ移動すること、または基板をシステムの外へ移動することを含む。一つの実施形態では、システムコントローラー１４０が、取るべき動作を決定する。他の実施形態では、システムコントローラー１４０はＭＥＳシステム１５０によっていくつかの特定の動作を取るよう指示されてよい。ときには、回復処方がアラームまたは障害状態に応答して送られてもよい。これによって、システムが、危険な状態にあるウェハーの数を最小にするために必要な変更を行うことが可能になる。

システムコントローラー１４０は収集したデータを分析し、アラーム／エラー状態を規定するためのアプリケーションを含んでよい。例えば、ＳＰＣ、ＰＣＡ、及び／またはＰＬＳアプリケーションが実行されてよく、ＳＰＣアラームを開始してよく、他のアプリケーションが実行されてよく、ソフトウェアアラームを開始してよい。アプリケーションはデータ障害が起きたとき、実行上の問題が起きたとき、または制御上の問題が起きたときアラームを出してよい。

システムコントローラー１４０は、処方管理アプリケーションのような管理アプリケーションを含んでよい。例えば、処方管理アプリケーションは、システムデータベースに保存されている処方を表示及び／または制御するために用いられてよい。異なる系の組成に関する処方は、コントローラー１４０によって同期されてよい。処方は、プロセス処方、システム処方、メトロロジー処方を含んでよい。プロセス処方は、超臨界プロセスの間実行される手順を決定するために用いられてよい。

メトロロジー処方は基板サンプリングプランを決定するのに用いられてよい。メトロロジー処方はメトロロジーモジュール１３０上に存在してよく、超臨界処理システム１１０上の処方と統合されてよく、パターン認識情報を含んでよく、各基板上のサンプルへの位置を同定するのに用いられてよく、使用されるＰＡＳ処方を決定するのに用いられてもよい。使用されるＯＤＰライブラリを決定し、報告のための測定基準を規定するのにＰＡＳ処方が用いられてもよい。

一つの実施形態では、図１に示されるように、システムコントローラー１４０はプロセッサ１４２及びメモリ１４４を含んでよい。メモリ１４４はプロセッサ１４２に連結されてよく、情報及びプロセッサ１４２によって実行される指示を保存するために使用されてよい。他の実施形態では、異なるコントローラーの構成が使われてよい。加えて、システムコントローラー１４０は半導体処理システム１００を他のシステムに連結する（図示せず）ために用いられ得るポート１４５を含んでよい。さらに、コントローラー１２０はインプット及び／またはアウトプットデバイス（図示せず）を含んでよい。

加えて、超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、及び／またはメトロロジーモジュール１３０は、処理の間に実行される情報及び指示を保存するためのメモリ（図示せず）と、情報の処理及び／または指示の実行のためのプロセッサ（図示せず）を含んでよい。例えばメモリは、システム１００内の様々なプロセッサによる指示を実行する間、一時的な値または他の中間的な情報を保存するために用いられてよい。

一つ以上のシステム要素（１１０、１２０、１３０、及び１４０）は、データを読み取るための手段及び／またはコンピュータが読み取り可能な媒体からの指示を含んでよい。加えて、一つ以上のシステム要素（１１０、１２０、１３０、及び１４０）は、データを書き込むための手段及び／またはコンピュータが読み取り可能な媒体への指示を含んでよい。さらに、一つ以上のシステム要素（１１０、１２０、１３０、及び１４０）は、データ及び／または指示を保存するための手段を含んでよい。

メモリデバイスは、本発明の開示に従ってプログラムされた、コンピュータが実行可能な指示を保持するための、及びデータ構造、表、記録、またはここで記載された他のデータを収容するための、少なくとも一つのコンピュータが読み取り可能な媒体またはメモリを含んでよい。システムコントローラー１４０は、コンピュータが実行可能な指示を生成及び／または実行するために、コンピュータが読み取り可能な媒体メモリからのデータを用いてよい。半導体処理システム１００は、メモリに含まれた一つ以上のコンピュータが実行可能な指示の、一つ以上のシーケンスを実行するシステムコントローラー１４０に応答して、本発明の方法を部分的にまたは全て実行してよい。そのような指示は、他のコンピュータ、コンピュータが読み取り可能な媒体、またはネットワーク接続からコントローラー１４０によって受け取られてよい。

コンピュータが読み取り可能な媒体のどれか一つ、またはそれらを組み合わせたものに保存されて、本発明は半導体処理システム１００を制御するためのソフトウェアを含み、該ソフトウェアは、は本発明を実行するための一つ以上のデバイスを駆動するため、及び半導体処理システム１００が人間のユーザ及び／または工場のシステムのような他のシステムと相互作用することを可能にするためのものである。そのようなソフトウェアは、これらで制限されるわけではないが、デバイスドライバー、オペレーティングシステム、開発ツール、及びアプリケーションソフトウェアを含んでよい。そのようなコンピュータが読み込み可能な媒体は、本発明の実行において実施される処理の全てまたは一部分（もしも処理が分散された場合）を実施するために、本発明のコンピュータプログラム製品を、さらに含んでもよい。

加えて、少なくとも一つの超臨界処理システム１１０、移送システム１２０、メトロロジーモジュール１３０、システムコントローラー１４０、及びＭＥＳ１５０は、ＧＵＩ装置（図示せず）及び／またはデータベース装置（図示せず）を含んでよい。他の実施形態では、ＧＵＩ装置及び／またはデータベース装置は必要ではない。システムのユーザインターフェイスはウェブを通じて実現されてよく、システムの状態及びアラームの状態の表示を提供してよい。例えば、ＧＵＩ装置（図示せず）は使いやすいインターフェイスを提供することができ、そのインターフェイスによってユーザは、状態を表示すること、ＳＰＣチャートの作成及び編集、アラームデータの表示、データ収集アプリケーションの設定、データ分析アプリケーションの設定、履歴データの検査及び現行のデータの表示、ｅメールワーニングの生成、多変量ＰＣＡ及び／またはＰＬＳモデルの実行、トラブルシューティングのための診断スクリーンの表示、半導体処理システム１００の問題を報告すること、が可能となる。

図２は本発明の実施形態による処理システムのブロック図の例である。例証された実施形態において、超臨界処理システム２００が示され、該システムは処理チャンバー２０８内部の基板２０５を処理するための超臨界プロセスモジュール２１０と、再循環システム２２０、プロセス化学薬品供給システム２３０、高圧力流体供給システム２４０、圧力制御システム２５０、排出システム２６０、及びコントローラー２８０を含む。他の実施形態では、超臨界処理システム２００は異なる構成であってよい。超臨界処理システム２００は、１０００ｐｓｉから１０，０００ｐｓｉの範囲であってよい圧力において作動できる。加えて、超臨界処理システム２００は、摂氏４０から３００度の範囲であってよい温度において作動できる。

処理チャンバーの一例に関する詳細は、２００１年７月２４日に出願され、発明の名称が“Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，”である、公有の同時係属の米国特許出願第０９／９１２，８４４号明細書；２００１年１０月３日に出願され、発明の名称が“Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，”である米国特許出願第０９／９７０，３０９号明細書；２００２年４月１０日に出願され、発明の名称が“Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｆｌｏｗ Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅｓ，”である米国特許出願第１０／１２１，７９１号明細書；及び２００３年２月１０日に出願された、発明の名称が“Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ ｆｏｒ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗａｆｅｒ，”である米国特許出願第１０／３６４，２８４号明細書に開示され、その内容は参考としてここに組み込まれている。

コントローラー２８０はプロセスモジュール２１０、再循環システム２２０、プロセス化学薬品供給システム２３０、高圧流体供給システム２４０、圧力制御システム２５０、排出システム２６０に連結されてよい。他の実施形態では、コントローラー２８０は、一つ以上の付加的なコントローラー／コンピュータ（図示せず）に連結されてよく、コントローラー２８０は付加的なコントローラー／コンピュータからセットアップ、機器構成、及び／または処方情報を得てよい。

図２において、単一の処理要素（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、及び２８０）が示されるが、これは本発明に必要とされるものではない。超臨界処理システム２００はどのような数の処理要素を含んでもよく、該処理要素は、独立した処理要素に加えて、それらに関連するある数のコントローラーを有する。

コントローラー２８０はどのような数の処理要素（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、及び２６０）を設定するために用いられてもよく、コントローラー２８０は、処理要素からデータを収集し、提供し、処理し、保存し、表示してよい。コントローラー２８０は一つ以上の処理要素を制御するために複数のアプリケーションを含んでよい。例えば、コントローラー２８０はグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）装置（図示せず）を含んでよく、該ＧＵＩは使いやすいインターフェイスを提供してよく、ユーザが一つ以上の処理要素を監視及び／または制御することを可能とする。

プロセスモジュール２１０は、上部アセンブリ２１２及び下部アセンブリ２１６によって囲まれた処理チャンバー２０８を含んでよく、上部アセンブリ２１２は下部アセンブリ２１６と連結してよい。他の実施形態では、フレーム及び／またはインジェクションリング（図示せず）が含まれてよく、上部アセンブリ２１２及び下部アセンブリ２１６と連結されてよい。上部アセンブリ２１２は、処理チャンバー２０８、基板２０５、または処理流体、またはそれらの二つ以上の組み合わせを加熱するためにヒーター（図示せず）を含んでよい。他の実施形態では、ヒーターは上部アセンブリ２１２内に必要ではない。他の実施形態では、下部アセンブリ２１６は処理チャンバー２０８、基板２０５、または処理流体、またはそれらの二つ以上の組み合わせを加熱するためにヒーター（図示せず）を含んでよい。プロセスモジュール２１０は、処理チャンバー２０８を通じて処理流体を流すための手段を含んでよい。一つの例では、循環流パターンが設定されてよく、他の例では実質的に直線流パターンが設定されてよい。他の実施形態では、流れの手法は異なるように設定されてよい。

一つの実施形態では、プロセスモジュール２１０は、基板２０５を処理する間、基板２０５を支持し保持するためのホルダまたはチャック２１８を含んでよい。下部アセンブリ２１６は、チャック２１８及び／または基板２０５を移動するために一つ以上のリフター（図示せず）を含んでよい。他の実施形態では、リフターは必要とされない。ホルダまたはチャック２１８は、基板２０５を処理する前、処理中、及び／または処理後に基板２０５を加熱または冷却するよう設定されてもよい。他の実施形態では、プロセスモジュール２１０は基板２０５を処理する間、基板２０５を支持し及び保持するためのプラテンを含んでよい。

移送システム（図示せず）は、スロット（図示せず）を通じて基板２０５を処理チャンバー２０８の内部へ及び外部へ移動するために使われてよい。一つの例では、スロットはチャック２１８を移動することによって開いたり閉じたりされてもよく、他の例ではスロットはゲートバルブを用いて制御されてよい。

基板２０５は半導体材料、金属材料、誘電体材料、セラミック材料、またはポリマー材料、またはそれらの二つ以上の組み合わせを含んでよい。半導体材料は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉ／Ｇｅ、またはＧａＡｓを含んでよい。金属材料は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｔａ、またはＷ、またはそれらの二つ以上の組み合わせを含んでよい。誘電体材料は、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、またはＣ、またはそれらの二つ以上の組み合わせを含んでよい。セラミック材料は、Ａｌ、Ｎ、Ｓｉ、ＣまたはＯ、またはそれらの二つ以上の組み合わせを含んでよい。

再循環システム２２０は、再循環ループ２１５を形成するために一つ以上のインレットライン２２２及び一つ以上のアウトレットライン２２４を用いてプロセスモジュール２１０と連結されてよい。再循環システム２２０は、再循環システム２２０を通じて、及びプロセスモジュール２１０を通じて、超臨界処理流体の流れを調整するために一つ以上のバルブ（図示せず）を含んでよい。再循環システム２２０は、超臨界処理溶液を維持し、及び再循環システム２２０を通じて、またプロセスモジュール２１０中のプロセスチャンバー２０８を通じて超臨界処理溶液を流すために、どのような数の還流バルブ、フィルター、ポンプ、及び／またはヒーター（図示せず）を含んでよい。処理チャンバー２０８に流体を導入した後、流体は、所望の時間連続的になるように、または所望の数の時間不連続であるように、再循環ループ２１５を経由して処理チャンバー２０８を通じて再循環されてよい。

超臨界処理システム２００はプロセス化学薬品供給システム２３０を含んでよい。例証された実施形態では、プロセス化学薬品供給システム２３０は、一つ以上のライン２３５を用いて再循環システム２２０と連結されるが、これは本発明に必要とされる構成ではない。他の実施形態では、プロセス化学薬品供給システム２３０は異なるように設定されてよく、処理システム２００中の異なる要素と連結されてよい。例えば、プロセス化学薬品供給システム２３０はプロセスモジュール２１０と連結されてよい。

プロセス化学薬品はプロセス化学薬品供給システム２３０によって、基板の性質、使用される化学薬品、処理チャンバー２０８内で実施される処理によって変化する比率において、高圧流体供給システム２４０によって供給された流体内部に供給される。前記比率は体積にして約０．００１から約１５パーセントの範囲で変化してよい。例えば、再循環ループ２１５が約１リットルの体積を含むとき、プロセス化学薬品の体積は約１０マイクロリットルから約１５０ミリリットルの範囲であってよい。他の実施形態では、前記体積及び／または前記比率はより高くまたはより低くてよい。

プロセス化学薬品供給システム２３０は一つ以上の以下のプロセス成分を導入するよう設定されてよく、以下の例で限られるものではないが、不純物、残留物、硬化した残留物、フォトレジスト、硬化したフォトレジスト、エッチング後の残留物、アッシング後（ｐｏｓｔ−ａｓｈ）の残留物、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）残留物、研磨後残留物、またはインプラント（ｉｍｐｌａｎｔ）後の残留物、またはそれらの組み合わせを除去する洗浄成分；微粒子を除去する洗浄成分；薄膜、多孔薄膜、多孔低誘電率材料、またはエアギャップ誘電体、またはそれらの組み合わせを乾燥する乾燥成分；誘電体薄膜、金属薄膜、またはそれらの組み合わせを調整するためのフィルム形成成分；低誘電率膜の誘電率を回復する修復成分；多孔フィルムをシーリングするためのシーリング成分；またはそれらの組み合わせによる成分であってよい。加えて、プロセス化学薬品供給システム２３０は、溶媒、共溶媒、界面活性剤、エッチング液、酸、塩基、キレート化剤、酸化剤、フィルム形成前駆体、または還元剤、またはそれらの組み合わせを導入するよう設定されてよい。

プロセス化学薬品供給システム２３０は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジグリコールアミン、ヒドロキシルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、ｔｅｒｔ−アミン、カテコール、フッ化アンモニウム、二フッ化アンモニウム、メチルアセトアセトアミド、オゾン、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセチルアセトン、二塩基エステル、エチル乳酸塩、ＣＨＦ_３、ＢＦ_３、ＨＦ、他のフッ素含有化合物、またはそれらの混合物を導入するよう設定されてよい。有機溶媒のような他の化学薬品が独立に、または有機材料を除去するため上記化学薬品と共にに使用されてよい。有機溶媒は、例えばアセトン、ジアセトンアルコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレングリコール、メタノール、エタノール、プロパノール、またはイソプロパノール（ＩＰＡ）のような、アルコール、エーテル、及び／またはグリコールを含んでよい。さらに詳細には、発明の名称が“Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔ ｏｒ Ｒｅｓｉｄｕｅ ｆｒｏｍ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ”である米国特許第６，３０６，５６４Ｂ１号明細書及び発明の名称が“Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｒｅｓｉｄｕｅ ｆｒｏｍ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ，”である米国特許第６，５０９，１４１Ｂ２号明細書を参照されたい。双方の内容は参考としてここに組み込まれている。

プロセス化学薬品供給システム２３０は、硬化、洗浄、修復（または低誘電率材料の誘電率の回復）、またはシーリングのための後処理化学薬品、またはそれらの組み合わせ、低誘電率フィルム（多孔または非多孔）を導入するための後処理化学薬品群（図示せず）を含んでよい。前記化学薬品はヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、クロロトリメチルシラン（ＴＭＣＳ）、トリクロロメチルシラン（ＴＣＭＳ）、ジメチルシリルジエチルアミン（ＤＭＳＤＥＡ）、テトラメチルジシラザン（ＴＭＤＳ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシリルジエチルアミン（ＴＭＳＤＥＡ）、ビストリメチルシリル尿素（ＢＴＳＵ）、ビス（ジメチルアミノ）メチルシラン（Ｂ［ＤＭＡ］ＭＳ）、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（Ｂ［ＤＭＡ］ＤＳ）、ＨＭＣＴＳ、ジメチルアミノペンタメチルジシラン（ＤＭＡＰＭＤＳ）、ジメチルアミノジメチルジシラン（ＤＭＡＤＭＤＳ）、ジシラ−アザ−シクロペンタン（ＴＤＡＣＰ）、ジシラ−オザ（ｏｚａ）−シクロペンタン（ＴＤＯＣＰ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯＳ）、またはトリメチルシリルイミダゾール（ＴＭＳＩ）を含んでよい。加えて、前記化学薬品は、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−１，１−ジメチル−１−（２，３，４，５−テトラメチル−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）シランアミン、１，３−ジフェニル−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、またはｔｅｒｔ−ブチルクロロジフェニルシランを含んでよい。さらに詳細には、２００３年１０月１０日に出願された、発明の名称が“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｔｒｅａｔｉｎｇ ａ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｌｍ，”である、米国特許出願第１０／６８２，１９６号明細書及び２００３年３月４日に出願された、発明の名称が“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ Ｌｏｗ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｗａｆｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，”である、米国特許出願第１０／３７９，９８４号明細書を参照されたい。双方の内容は参考としてここに組み込まれている。

プロセス化学薬品供給システム２３０は、処理チャンバー２０８内部に超臨界リンス溶液を生成するためのリンス化学薬品を提供するために、リンス用化学薬品群（図示せず）を含んでもよい。リンス化学薬品はひとつ以上の有機溶媒を含んでよく、これらで制限されるわけではないが、アルコールやケトンを含んでよい。ある実施形態では、リンス化学薬品はアルコール及びキャリア溶媒を含んでよい。プロセス化学薬品供給システム２３０は、処理チャンバー２０８内部に超臨界乾燥用溶液を生成するための乾燥用化学薬品を提供するために、乾燥用化学薬品群（図示せず）を含んでよい。

加えて、プロセス化学薬品はキレート化剤、錯化剤、酸化剤、有機酸、及び無機酸を含んでよく、それらは一つ以上の、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、γ−ブチロラクトン（ＢＬＯ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルピペリドン、プロピレンカーボネート、及びアルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、及び１−プロパノールなど）のようなキャリア溶媒とともに超臨界二酸化炭素内部へ導入されてよい。

さらに、プロセス化学薬品は溶媒、共溶媒、界面活性剤、及び／または他の材料を含んでよい。溶媒、共溶媒及び界面活性剤の例としては、２００２年１２月３１日に発行された、発明の名称が“Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ａｎｄ Ｒｅｓｉｄｕｅ ｆｒｏｍ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ，”である、公有の米国特許第６，５００，６０５号明細書及び２００１年８月２１日に発行された、発明の名称が“Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ＣＭＰ Ｒｅｓｉｄｕｅ ｆｒｏｍ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ，”である、米国特許第６，２７７，７５３号明細書に開示されており、それらの内容は参考としてここに組み込まれている。

さらにプロセス化学薬品供給システム２３０は、例えば洗浄プロセスの間、過酸化物を導入するよう設定されてよい。前記過酸化物は前記プロセス化学薬品の一つ、またはそれらの混合物と共に投入されてもよい。前記過酸化物は、有機過酸化物、または無機過酸化物、またはそれらの組み合わせを含んでよい。例えば、有機過酸化物は、２−ブタノンペルオキシド、２，４−ペンタンジオンペルオキシド、過酢酸、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、またはｍ−クロロ過安息香酸（ｍＣＰＢＡ）を含んでよい。他の過酸化物として、過酸化水素を含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、デカノイルペルオキシド、過酸化ラウロイル、過コハク酸、または過酸化ベンゾイル、またはそれらの組み合わせ等のジアシルペルオキシドを含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、ジクミルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、α，α−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ジイソプロピルベンゼン異性体の混合物、ジ（ｔ−アミル）ペルオキシド、ジ（ｔ−ブチル）ペルオキシド、または２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン、またはそれらの組み合わせ等のジアルキル過酸化物を含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−アミルペルオキシ）−シクロヘキサン、ｎ−ブチル ４，４−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）吉草酸、エチル ３，３−ジー（ｔ−アミルペルオキシ）ブタノエート（ｂｕｔａｎｏａｔｅ）、ｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート（ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ）、またはエチル ３，３−ジー（ｔ−ブチルペルオキシ）ブチレート、またはそれらの組み合わせ等のジペルオキシケタールを含んでよい。
他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、クメンヒドロペルオキシド、またはｔ−ブチルヒドロペルオキシド、またはそれらの組み合わせ等のヒドロペルオキシドを含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド、または２，４−ペンタンジオンペルオキシド、またはそれらの組み合わせ等のケトンペルオキシドを含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、ジ（ｎ−プロピル）ペルオキシジカーボネート、ジ（ｓｅｃ−ブチル）ペルオキシジカーボネート、またはジ（２−エチルヘキシル）ペルオキシジカーボネート、またはそれらの組み合わせ等のペルオキシジカーボネートを含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、例えば、３−ヒドロキシル−１，１−ジメチルブチルペルオキシネオデカノエート、α−クミルペルオキシネオデカノエート、ｔ−アミルペルオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルペルオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルペルオキシピバレート、２，５−ジ（２−エチルヘキサノイルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、ｔ−アミルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−アミルペルオキシアセテート、ｔ−ブチルペルオキシアセテート、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、ＯＯ−（ｔ−アミル）Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペルオキシカーボネート、ＯＯ−（ｔ−ブチル）Ｏ−イソプロピルモノペルオキシカーボネート、ＯＯ−（ｔ−ブチル）Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペルオキシカーボネート、ポリエーテルポリ−ｔ−ブチルペルオキシカーボネート、またはｔ−ブチルペルオキシ３，５，５−トリメチルヘキサノエート、またはそれらの組み合わせ等のペルオキシエステルを含んでよい。他の実施形態では、前記過酸化物は、上に列挙した過酸化物のどのような組み合わせを含んでもよい。

他の実施形態では、プロセス化学薬品供給システム２３０はフルオロ珪酸を導入するよう設定されてもよい。他の実施形態では、プロセス化学薬品供給システム２３０は、溶媒、共溶媒、界面活性剤、他の酸、塩基、過酸化物、またはエッチング液とともにフルオロ珪酸を導入するよう設定されてよい。他の実施形態では、フルオロ珪酸は上記のどのような化学薬品と組み合わせて導入されてもよい。例えば、フルオロ珪酸はＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、γ−ブチロラクトン（ＢＬＯ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルピペリドン、プロピレンカーボネート、またはアルコール（例えばメタノール（ＭｅＯＨ）、１−プロパノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、またはエタノール）と共に導入されてよい。

ある実施形態では、プロセス化学薬品供給システム２３０は機能化剤を導入するよう設定されてよい。例えば、機能化剤は、ハロゲン化アクリル（例えば塩化ベンジル）、ハロゲン化アルキル（例えばクロロメタン、クロロエタン、２−クロロイソプロパン、等）、及び／またはアクリルアルコール（例えばベンジルアルコール）を含んでよい。機能化剤は、溶媒または共溶媒と共に導入されてよい。他の実施形態では、機能化剤は、上記のどのような化学薬品と組み合わされて導入されてよい。

超臨界処理システム２００は高圧流体供給システム２４０を含んでよい。図２に示すように、高圧流体供給システム２４０は一つ以上のライン２４５を用いて再循環システム２２０と連結されてよいが、これは必要とされるわけではない。インレットライン２４５には、高圧流体供給システム２４０からの流体の流れを制御するために、一つ以上の還流バルブ、及び／またはヒーター（図示せず）が備えられてよい。他の実施形態では、高圧流体供給システム２４０は異なるように設定されてよく、及び異なるように連結されてよい。例えば、高圧流体供給システム２４０はプロセスモジュール２１０と連結されてよい。

高圧流体供給システム２４０は、超臨界流体を生成するために、二酸化炭素源（図示せず）及び複数の流量制御要素（図示せず）を含んでよい。例えば、二酸化炭素源はＣＯ_２フィードシステムを含んでよく、流量制御要素は供給ライン、バルブ、フィルター、ポンプ及びヒーターを含んでよい。高圧流体供給システム２４０は、超臨界二酸化炭素の処理チャンバー２０８内への流れを可能にしたり妨げたりするために開閉するよう設定されたインレットバルブ（図示せず）を含んでよい。例えば、コントローラー２８０は、圧力、温度、処理時間、フローレートのような流体パラメータを決定するのに用いられてよい。

超臨界処理システム２００は、圧力制御システム２５０を含んでもよい。図２に示されるように、圧力制御システム２５０は一つ以上のライン２５５を用いてプロセスモジュール２１０に連結されてよいが、これは必要なことではない。ライン２５５は、圧力制御システム２５０への流体の流れを制御するため、一つ以上の還流バルブ、及び／またはヒーター（図示せず）を備えてよい。他の実施形態では、圧力制御システム２５０は異なるように設定されてよく、異なるように連結されてよい。圧力制御システム２５０は、処理チャンバー２０８で排出を行うため、及び／または処理チャンバー２０８内部の圧力を調整するため、一つ以上の圧力バルブ（図示せず）を含んでよい。他の実施形態では、圧力制御システム２５０は一つ以上のポンプ（図示せず）を含んでもよい。例えば、一つのポンプが処理チャンバー２０８内部の圧力を増加するため使われてもよく、他のポンプが処理チャンバー２０８を排出するのに使われてもよい。他の実施形態では、圧力制御システム２５０は処理チャンバー２０８を密封するための手段を含んでよい。加えて、圧力制御システム２５０は基板２０５及び／またはチャック２１８を上昇及び降下するための手段を含んでよい。

さらに、超臨界処理システム２００は排出制御システム２６０を含んでよい。図２に示すように、排出制御システム２６０は一つ以上のライン２６５を用いてプロセスモジュール２１０と連結されてよいが、これは必要とされることではない。ライン２６５は、排出制御システム２６０への流体の流れを制御するため、一つ以上の還流バルブ、及び／またはヒーター（図示せず）を備えてよい。他の実施形態では、排出制御システム２６０は異なるように設定され、異なるように連結される。排出制御システム２６０は、排出ガス収集ベッセル（図示せず）を含んでよく、処理流体から不純物を除去するために用いられてもよい。他の実施形態では、排出制御システム２６０は処理流体をリサイクルするために使われてよい。

一つの実施形態では、コントローラー２８０はプロセッサ２８２及びメモリ２８４を含んでよい。メモリ２８４はプロセッサ２８２と連結されてよく、情報及びプロセッサ２８２によって実行される指示を保存するために用いられてよい。他の実施形態では、異なるコントローラーの構成が用いられてよい。加えて、コントローラー２８０は、超臨界処理システム２００を他のシステム（図示せず）に連結するために用いることが可能なポート２８５を含んでよい。さらに、コントローラー２８０はインプット及び／またはアウトプットデバイス（図示せず）を含んでよい。

加えて、一つ以上の処理要素（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、及び２８０）が、情報及び処理中に実行される指示を保存するためメモリ（図示せず）と、情報を処理し及び／または指示を実行するためのプロセッサとを含んでよい。例えば、前記メモリは、システム内の様々なプロセッサによる指示の実行の間、一時的な値または他の中間的な情報を保存するため使われてよい。一つ以上の処理要素は、コンピュータが読み込み可能な媒体からのデータ及び／または指示を読み込むための手段を含んでよい。加えて、一つ以上の処理要素は、コンピュータが読み込み可能な媒体へのデータ及び／または指示の書き込みのための手段を含んでよい。

メモリデバイスは、本発明の開示によりプログラムされたコンピュータが実行可能な指示を保持するため、及びデータストラクチャ、テーブル、レコード、またはここで記載された他のデータを含むため、少なくとも一つの、コンピュータが読み込み可能な媒体またはメモリを含んでよい。コントローラー２８０は、コンピュータが実行可能な指示を生成及び／または実行するため、コンピュータが読み込み可能な媒体からのデータを用いてよい。超臨界処理システム２００は、メモリに含まれた一つ以上のコンピュータが実行可能な指示の、一つ以上のシーケンスを実行するコントローラー２８０に応答して、超臨界処理処方における処理ステップの一部または全てを実行してよい。そのような指示は、他のコンピュータ、コンピュータが読み取り可能な媒体、またはネットワーク接続からコントローラーによって受け取られてよい。

コンピュータが読み込み可能な媒体のうちどれか一つ、またはそれらの組み合わせに保存され、本発明は、本発明を実行するための一つ以上のデバイスを駆動するため、及び超臨界処理システム２００が人間のユーザ及び／または工場のシステムのような他のシステムと相互作用するのを可能にするため、処理システム２００を制御するためのソフトウェアを含む。そのようなソフトウェアは、これに限られるものではないが、デバイスドライバー、オペレーティングシステム、開発ツール、及びアプリケーションソフトウェアを含んでよい。そのようなコンピュータが読み込み可能な媒体は、本発明を実施するのに実行される処理の全部または一部（もしも処理が分散されているとき）を行うため、本発明のコンピュータプログラム製品をさらに含んでよい。

ここで用いられる“コンピュータが読み込み可能な媒体”という用語は、実行のためプロセッサに指示を与えるのに関係する、及び／または指示を実行する前、実行の間、及び／または実行後情報を保存するのに関係する媒体をいう。コンピュータが読み込み可能な媒体は多くの形態をとってよく、これに制限されるものではないが、非揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含む。ここで用いられる“コンピュータが実行可能な指示”という用語は、プロセッサによって実行されうるコンピュータコード及び／またはソフトウェアであって、プロセッサに実行のための指示を与える、及び／または指示を実行する前、実行中、及び／または実行後情報を保存するのに関連するものをいう。

このように記述されたコントローラー２８０、プロセッサ２８２、メモリ２８４及び他のシステム要素の他のプロセッサ及びメモリは、以下他に示されることなしに、従来技術で知られた、または従来技術で知られた原理に従って構築された構成によって構成されてよい。コンピュータが読み込み可能な媒体及びコンピュータが実行可能な指示も、以下他に示されることなしに、従来技術で知られた、または従来技術で知られた原理に従って構築された構成によって構成されてよい。

コントローラー２８０は、例えば工場のシステムのような他のシステム（図示せず）からコンピュータコード及び／またはソフトウェアを得るため、ポート２８５を用いてよい。コンピュータコード及び／またはソフトウェアは制御階層を確立するのに用いられてよい。例えば、超臨界処理システム２００は独立に機能してよく、または高レベルのシステム（図示せず）によってある程度まで制御されてよい。

コントローラー２８０は、超臨界処理システム２００において一つ以上の処理要素における処理を、いつ変更、一時停止及び／または停止するか決定するためにビジネスルールを用いてよい。コントローラー２８０は、いつプロセスを変更するか、及びどのようにプロセスを変更するかを決定するためにデータ及び操作ルールを使ってよく、ルールは通常の処理で取られる動作及び特別の状態で取られる動作を特定するために用いられてよい。操作ルールは、どのプロセスが監視され、及びどのデータが使用されるか決定するために使われてよい。例えば、ルールは、プロセスが変更され、一時停止され、及び／または停止されるとき、データをどのように管理するか決定するために使われてよい。一般的に、ルールはシステムの動的状態に基づいてシステム及び／または装置の作動を変更することを可能にする。

コントローラー２８０は前処理データ及び／または履歴データを受け取り、送り、使用し及び／または生成してよい。入ってくる基板と関連するデータは、基板のインプット状態及び／またはプロセスモジュールの現在の状態を規定するために用いられてよい。前処理データ及び／または履歴データはプロセスパラメータを含んでよい。処理された基板と関連するデータは、基板のアウトプット及び／または処理された状態を規定するため用いられてよい。

コントローラー２８０は、超臨界処理システム２００を用いて基板を処理するために使用する処方（プロセスパラメータ）を予測し、選択し、または計算するために前処理データを用いてよい。前処理データは、処理される基板を記述するデータを含んでよく、及びメトロロジーデータを含んでよい。例えば、前処理データは、基板の材料、層の数、異なる層に使用された材料、層中の材料の厚み、ビア及びトレンチのサイズ、処理残留物の量／タイプ、酸化された及び／または部分的に酸化された処理残留物の量／タイプ、及び目標とする処理結果に関する情報を含んでよい。前処理データは、超臨界プロセス処方及び／または超臨界プロセスモデルを決定するために用いられてよい。超臨界プロセスモデルは、一つ以上の超臨界プロセス処方パラメータと、一つ以上の超臨界プロセス結果との間の関係を与えるものであってよい。超臨界プロセス処方は、超臨界及び／または非超臨界処理チャンバーのセットを含む複数段階のプロセスを含んでよい。後処理データは、超臨界処理システム２００によって基板が処理された後に、いくつかの点で得られてよい。例えば、超臨界プロセスの後処理データは内部及び／または外部メトロロジーモジュール（図示せず）から得られてよく、数分から数日の範囲で変化可能な時間遅れの後に入手されてよい。

コントローラー２８０は、前処理データ、超臨界処理システムの特性、及び／またはプロセスモデルに基づく基板の予測された状態を計算してよい。例えば、超臨界残留物除去プロセスのモデルは、予測されたプロセス残留物除去時間を計算するため材料のタイプ及び厚みと共に用いられてよい。加えて、除去速度モデルは除去プロセスの処理時間を計算するためにプロセス残留物のタイプ及び／または残留物の量と共に用いられてよい。

一つの実施形態では、基板は少なくとも一つの半導体材料、金属材料、ポリシリコン材料、低誘電率材料及びプロセスに関する材料を含んでよい。例えば、プロセス関連材料は、フォトレジスト及び／またはフォトレジスト残留物、酸化及び／または部分的に酸化された残留物を含んでよい。超臨界プロセス処方は、残留物の酸化、及び、パターン形成されたまたはパターン形成されていない低誘電率材料からの酸化及び／または部分的に酸化された残留物の除去を含んでよい。付加的な超臨界プロセス処方として、洗浄、リンス、及び／または低誘電率材料の処理に関して非酸化的手順を含んでよい。当業者は、低誘電率材料が、低誘電率及び超低誘電率材料を含み得ることを認めるだろう。

コントローラー２８０はここで議論したものに加えて他の機能を実行してもよいことが理解される。コントローラー２８０は圧力、温度、流れまたは超臨界処理システム２００に関する他の変数を監視し、これらの値に基づき動作を行ってよい。例えばコントローラー２８０は超臨界処理システム２００に関連するデータを処理してよく、ＧＵＩスクリーン上にデータ及び／または結果を表示してよく、アラーム／障害状態を決定してよく、アラーム／障害状態への応答を決定してよく、メッセージを送付／表示してよい。

図３は、本発明の実施形態に従って超臨界プロセスに関して圧力対時間のグラフの例を示している。例証された実施形態では、圧力対時間のグラフ３００が示され、グラフ３００は超臨界洗浄プロセス、超臨界リンスプロセス、または超臨界処理プロセス、またはそれらの組み合わせを表すために使われてよい。他の実施形態では、異なる圧力、異なる時間、及び異なるシーケンスが、異なるプロセスに関して使われてよい。加えて、一つの時間シーケンスが図３に説明されているけれども、これは本発明に必要とされるものではない。他の実施形態では、マルチシーケンスプロセスが使われてよい。

ひとつの実施形態では、各基板は図３に示される超臨界処理が実行される前に、メトロロジーモジュール内部で測定されている。他の実施形態では、一つ以上の基板がメトロロジーモジュールを迂回してよい。加えて、メトロロジーモジュールからのデータが各基板において実行される超臨界処理のタイプを決定するために用いられてよい。例えば、超臨界処理の処方は、各基板について決定されてよい。

図１−３を参照すると、初期時間Ｔ_０の前に、処理される基板は処理チャンバー２０８内部に配置されてよく、処理チャンバーは密封されてよい。例えば、洗浄、リンス及び／または硬化プロセスの間、基板はエッチング後及び／またはアッシング後の残留物を基板上に有していてよい。基板２０５、処理チャンバー２０８、及び再循環ループ２１５中の他の要素は、操作温度まで加熱されてよい。例えば、操作温度は摂氏４０〜３００度の範囲であってよい。

時間Ｔ_１の間、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５中の他の要素は加圧されてよい。時間Ｔ_１の少なくとも一部において、高圧流体供給システム２４０は流路内へ連結されてよく、温度制御された二酸化炭素を処理チャンバー及び／または再循環ループ２１５中の他の要素内部に供給するため用いられてよい。例えば、温度制御された二酸化炭素の温度のばらつきは、加圧プロセスの間約摂氏１０度低くなるよう制御されてよい。

一つの実施形態では、再循環ループ２１５内の異なる点に配置されたセンサー（図示せず）が、時間Ｔ_１の間動作してよく、正しい超臨界処理処方が実行されていることを検証するため用いられ得るプロセスデータを供給してよい。他の実施形態では、センサー集合体は、時間Ｔ_１の間作動されなくてよい。時間Ｔ_１の間、再循環システム２２０内のポンプ（図示せず）がスタートされてよく、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素を通じて温度制御された流体を循環させるために用いられてよい。

一つの実施形態では、処理チャンバー２０８内の圧力が臨界圧力（１，０７０ｐｓｉ）を超えるとき、プロセス化学薬品はプロセス化学薬品供給システム２３０を用いて再循環ループ２１５内部に注入されてよい。一つの実施形態では、高圧流体供給システム２４０は、化学薬品が注入される前にスィッチオフされてよい。他の実施形態では、高圧流体供給システム２４０が、プロセス化学薬品が注入されている間スィッチオンされてよい。

他の実施形態では、プロセス化学薬品は、圧力が臨界圧力を超える前に、プロセス化学薬品供給システム２３０を用いて処理チャンバー２０８内部に注入されてよい。例えば、プロセス化学薬品の注入は、約１１００−１２００ｐｓｉに達した時点で開始してよい。他の実施形態では、プロセス化学薬品はＴ_１時間には注入されない。

プロセスデータはプロセス化学薬品が注入される前、注入されている間、及び／または後で得られてよい。例えば、温度データは注入プロセスを制御するために用いられてよい。プロセス化学薬品は線形の様式で注入されてよく、注入時間は再循環時間に基づいてもよい。例えば、再循環時間は再循環経路の長さ及びフローレートに基づいて決定されてよい。他の実施形態では、プロセス化学薬品は非線形の様式で注入されてよい。例えば、プロセス化学薬品はプロセスの間に一回またはそれ以上の回数で注入されてよい。

プロセス化学薬品は、洗浄剤、リンス剤、または硬化剤、または超臨界流体へ注入されるそれらの組み合わせであってよい。プロセス化学薬品の一つ以上の注入は、所望の化学濃度を有する超臨界処理溶液を生成するため、時間Ｔ_１の間にわたって実行されてよい。プロセス化学薬品は、本発明の実施形態によると、一つ以上のキャリア溶媒を含んでもよい。

さらに図２−３の両方を参照すると、第２の時間Ｔ_２の間、超臨界処理溶液は基板２０５上を、及び処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素を通じて再循環されてよい。超臨界処理溶液が再循環されている間、プロセスデータが収集されてよい。超臨界処理溶液が再循環されている間、プロセスデータは化学組成を制御するために用いられてよい。

処理チャンバー２０８は第２の時間Ｔ_２の間２，５００ｐｓｉ以上の圧力Ｐ_１で作動してよい。例えば、圧力は約２，５００ｐｓｉから約３，１００ｐｓｉの範囲であってよいが、動作圧力が超臨界状態を維持するのに十分である限りはどのような値をとってもよい。超臨界処理溶液は、基板２０５上及び再循環ループ２１５を通じて循環されてよい。処理チャンバー２０８内部及び再循環ループ２１５内の他の要素内部の臨界状態は、第２の時間Ｔ２の間維持され、超臨界処理溶液は、基板２０５上及び処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素を通じて循環され続ける。再循環システム２２０は、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素を通じて超臨界処理溶液の流れを調整するため用いられてよい。

さらに図２−３に参照されるように、第３の時間Ｔ_３の間、一つ以上のプッシュスループロセスが実行されてよい。高圧流体供給システム２４０は、プッシュスループロセスの間温度制御された流体の第１のボリュームを与える手段を含んでよく、第１のボリュームは再循環ループ２１５の体積よりも大きくてよい。他の実施形態では、第１のボリュームは再循環ループ２１５の体積よりも少ないか、またはほぼ同等であってよい。加えて、プッシュスループロセスの間、温度制御された流体の第１のボリューム内の温度差は、約摂氏１０度以下であるよう制御されてよい。

一つの実施形態では、プロセスデータはプッシュスループロセスの間収集されてよく、プッシュスループロセスの間プロセスパラメータを制御するために用いられてよい。例えば、第３の時間Ｔ_３の間、一つ以上の体積の温度制御された超臨界二酸化炭素が再循環ループ２１５に供給されてよく、超臨界処理溶液が、プロセス残留物がその中に懸濁または溶解した状態で、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素から排出システム２６０を通じて移動されてよい。プロセスデータはプッシュスルーの間処理溶液内のプロセス残留物の量を決定するため調べられてよい。プッシュスループロセスの間に温度制御流体を供給することによって、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素から移動された流体内部に懸濁または溶解したプロセス残留物が、脱落する（ｄｒｏｐｐｉｎｇ ｏｕｔ）及び／または処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素に付着することを防ぐ。加えて、第３の時間Ｔ_３の間、高圧流体供給システム２４０によって供給された流体の温度は、第２の時間Ｔ_２の間用いられた範囲と比較して、より広い温度範囲にわたって変化してよい。

図３に示された実施形態の例証においては、単一の第２の時間Ｔ_２の後に、単一の第３の時間Ｔ_３が続くが、これは必要とされることではない。他の実施形態では、他の時間シーケンスが基板を処理するために使われてよい。加えて、第２の時間Ｔ_２の間、圧力Ｐ_１は、第３の時間Ｔ_３の間の圧力Ｐ_２と比較して高くてよい。他の実施形態では、Ｐ_１及びＰ_２は異なる値を有してもよい。

プッシュスループロセスが終了した後、圧力サイクリングプロセスが実行されてよい。他の実施形態では、プッシュスループロセスの間に一つ以上の圧力サイクルがあってよい。他の実施形態では、圧力サイクリングプロセスは必要とされない。第４の時間Ｔ_４の間、処理チャンバー２０８は、複数の除圧及び圧縮サイクルを通じて反復操作されてよい。圧力は、圧力Ｐ_３及びＰ_４の間で、一回以上の回数で反復されてよい。他の実施形態では、圧力Ｐ_３及びＰ_４は変化してよい。一つの実施形態では、排出システム２６０を通じて排出を行うことにより、圧力が下げられてよい。例えば、これは約２，５００ｐｓｉ以下に圧力を下げ、及び約２，５００ｐｓｉ以上に圧力を上げることによって行われてよい。圧力は、付加的な高圧流体を供給することによって増加されてよい。

温度制御された流体の第１のボリュームは、圧縮サイクルの間供給されてよく、第１のボリュームは再循環ループ２１５の体積よりも大きくてよい。他の実施形態では、第１のボリュームは再循環ループ２１５の体積よりも小さくてもよく、またはほぼ同じでもよい。加えて、圧縮サイクルの間の温度制御された流体の第１のボリューム内の温度差は、約摂氏１０度以下であるよう制御されてよい。加えて、温度制御された流体の第２のボリュームが除圧の間に供給されてよく、第２のボリュームは再循環ループ２１５の体積よりも大きくてよい。他の実施形態では、第２のボリュームは再循環ループ２１５の体積よりも小さくてもよく、またはほぼ同じでもよい。加えて、除圧サイクルの間の温度制御された流体の第２のボリューム内の温度差は、約摂氏１０度以下であるよう制御されてよい。他の実施形態では、温度制御された流体の温度のばらつきは、除圧サイクルの間約摂氏５度以下であるよう制御されてよい。

一つの実施形態では、プロセスデータは除圧サイクルの間収集されてよい。他の実施形態では、プロセスデータは除圧サイクルの間収集されなくてよい。プロセスデータは、除圧サイクルの前、サイクル中、及び／または後に、処理溶液内のプロセス残留物の量を決定するため、調べられてよい。

圧力サイクリングプロセスの間に温度制御された流体を供給することによって、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素から移動された流体内部に懸濁または溶解したプロセス残留物が脱落する（ｄｒｏｐｐｉｎｇ ｏｕｔ）及び／または処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素に付着することを防ぐ。加えて、第４の時間Ｔ_４の間、高圧流体供給システム２４０によって供給された流体の温度は、第２の時間Ｔ_２の間に用いられた範囲よりも広い温度範囲にわたって変化してよい。

図３に示された実施形態の例証において、単一の第３の時間Ｔ_３の後に単一の第４の時間Ｔ_４が続くが、これは必要とされることではない。他の実施形態では、基板を処理するために他の時間シーケンスが使われてよい。

第５の時間Ｔ_５において、処理チャンバー２０８をより低い圧力に戻してよい。例えば、圧力サイクリングプロセスが終了した後、処理チャンバー２０８は移送システムと同様の圧力になるまで通気または排出されてよい。

一つの実施形態では、プロセスデータは通気プロセスの間に収集されてよい。他の実施形態では、プロセスデータは通気プロセスの間に収集されなくてよい。プロセスデータは、通気プロセスの前、間及び／または後に処理溶液内のプロセス残留物の量を決定するため、調べられてよい。プロセス処方は、通気プロセスの間温度制御された流体の正確な体積を規定するために用いられてよい。例えば、第５の時間Ｔ_５において、温度制御された超臨界二酸化炭素の一つ以上のボリュームが、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５の他の要素内部に供給されてよく、流体内部に懸濁または溶解したプロセス残留物を有する残りの処理液体が、排出システム２６０を通じて処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素から移動されてもよい。

図３に示される実施形態に例証において、単一の第４の時間Ｔ_４の後に単一の第５の時間Ｔ_５が続くが、これは必要とされることではない。他の実施形態では、基板を処理するために他の時間シーケンスが使われてよい。

処理チャンバー２０８内での基板処理の後、チャンバーの圧力は処理チャンバー２０８に連結される移送チャンバー（図示せず）内部の圧力と実質的に等しくされてよい。一つの実施形態では、基板２０５は処理チャンバー２０８から移送チャンバー内部へ、及び後処理メトロロジーデータが得られるメトロロジーモジュール（図示せず）へ、または付加的な処理が実行可能な他の処理システム（図示せず）へと移動されてよい。

図３に示される実施形態に例証において、圧力は初期圧力Ｐ_０に戻るが、これは本発明に必要なことではない。他の実施形態では、圧力は初期圧力Ｐ_０に戻る必要があるわけではなく、プロセスシーケンスは、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４及びＴ_５で示されるような付加的な手順で継続してよい。

他の実施形態では、コントローラー２８０は、プロセスの間様々な時間における一つ以上のプロセスパラメータに対する予測値を計算するため履歴データ及び／またはプロセスモデルを用いてよい。コントローラー２８０は、プロセスをいつ変更し、一時停止し及び／または停止するか決定するため、上記予測値を測定値と比較してよい。

グラフ３００は例を示すという目的でのみ与えられている。超臨界処理処方が、どのような数の異なる時間／圧力または温度プロファイルを有してよいことは、当業者によって理解されるであろう。さらに、超臨界処理処方は、どのような数の洗浄、リンス、及び／または処理プロセスのシーケンスを含んでよい。加えて、超臨界処理溶液内部の様々な化学薬品及び化学種の濃度は超臨界処理処方に依存し、超臨界プロセス中のどのような時でも実行されてよく、変更されてよい。

超臨界プロセスが実行された後、基板は、ＯＤＰ装置、ＳＥＭ装置、及び／またはＴＥＭ装置のような光学測定装置を用いて測定されてよい。例えば、基板はメトロロジーモジュールに移送されてよく、基板２０５を測定するためにＯＤＰ技術が使われてよい。超臨界洗浄プロセスが実行されたとき、所望の処理結果は清浄なフィーチャであり、メトロロジーデータは、フィーチャ内の、または基板表面上の残留物及び／または不純物の量が実質的にゼロであることを保証するため用いられてよい。

他の実施形態では、所望の処理結果は、材料を同定するために用いられる分析技術であるフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）を用いて測定可能な処理結果であってよい。ＦＴＩＲ技術は、興味の対象である材料による様々な赤外線波長の吸収を測定する。これらの赤外吸収バンドは特定の分子組成及び構造を同定する。１５００−４００の間の波数の領域における吸収バンドは、一般的に分子内の現象によるものであり、各材料に関して高度に固有のものである。これらのバンドが固有のものであることにより、材料の同定及び／または材料の存在を同定するため参照ライブラリに対して実行されるコンピュータ化されたデータ検索を可能にする。

加えて、残留物除去プロセスが実行された後、付加的な処理が実行されてよい。例えば、ポアシーリング、ｋ−値回復（ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）、リンス処理、洗浄処理、または乾燥処理、またはそれらの組み合わせが実行されてよい。付加的なプロセスは、処理チャンバー内において循環される他の処理化学薬品を必要としてよい。例えば、除去用化学薬品はアルコール及び水を含んでよく、リンス用化学薬品は水を含まない。他の実施形態では、乾燥段階が含まれてよい。

図４は本発明の実施形態による基板上の超臨界残留物除去プロセスの実行方法のフローチャートを示したものである。手順４００は４０５においてスタートしてよい。

４１０において、前処理測定プロセスが実行されてよい。処理測定プロセスの間、基板は光学測定システムを用いて測定されてよい。例えば、メトロロジーモジュールは、パターン形成された基板上のフィーチャに関して測定データを得るためにＯＤＰ技術を使用してよく、ＯＤＰ技術は、パターン形成された基板のフィーチャ内部のコーティング及び／または残留物の、存在及び／または厚みを測定するために用いられてよい。

前処理測定プロセスの間、基板はメトロロジーモジュール内のチャンバー内のホルダ上に配置されてよい。一つの実施形態において、基板は、測定モジュール内部で配置される前に整列されてよい。他の実施形態では、基板が前もって整列される必要はない。例えば、基板はメトロロジーモジュール内で整列されてよい。

処理前測定プロセスの間、コントローラー及び／またはメトロロジーモジュールは、使用するメトロロジー処方、使用するＰＡＳ処方、使用するＯＤＰ処方を選択してよい。

前処理測定プロセスの間、洗浄操作の間除去すべき材料の厚みが決定されてよい。この厚みの情報は、洗浄操作の間使用する処方のパラメータを決定するため使われてよい。

前処理測定プロセスの前、間、及び／または後において、コントローラーはデータを受け取り、データを処理し、データを保存し、及び／またはデータを送ってよい。前記データは、入力データ、出力データ、プロセスデータ、履歴データ、装置／チャンバーデータ、及びアラームデータを含んでよい。前記データは、前処理メトロロジーデータ、後処理メトロロジーデータ、サイト測定データ、及び／または基板データを含んでもよい。加えて、前記データは、メトロロジーモジュールがデータを検証及び／または処理するために使用可能なより高いレベルのシステムからのルールを含んでよい。前記メトロロジーモジュールは、データが受け取られなかったとき、及び／または検証されなかったときにアラームデータを生成してよい。例えば、メトロロジーモジュールは送付元にデータを再度送るよう要求してよい。

前処理測定プロセスの間、前処理メトロロジーデータはメトロロジーモジュールによって作成されてよく、前処理メトロロジーデータはフィードフォワード制御に用いられてよい。加えて、前処理メトロロジーデータは、制御のためのデータ及び／または参照基板に関するデータと比較することによって検証されてよい。

前処理測定プロセスの間、アラーム状態が規定されてよい。メトロロジーモジュールは、アラームデータを生成及び／または受け取ってよく、システムコントローラー及び／またはメトロロジーモジュールはアラーム状態を宣言してよい。メトロロジーモジュールは、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを一時停止することによって、データを保存することによって、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを再実行することによって、及び／または一つ以上のアラームの消去を試みることによって、アラームに応答してよい

ひとつの実施形態では、メトロロジーモジュールは、前処理測定プロセスの間及び／または後に、測定データをフィルタリングしてよい。他の実施形態では、データフィルタリングは必要とされない。例えば、メトロロジーモジュールは統計的に妥当ではない異常値を除去可能な異常値排除フィルターを含んでよい。言い換えれば、信頼性のないデータは廃棄されてよく、計算には考慮されない。フィルタリングプロセスにおいては、フィルタリングされたデータに信頼性があることを保証するためにビジネスルールが使われてよい。加えて、ビジネスルールは、フィルタリングされていないデータ及びフィルタリングされたデータがどのように処理されるか決定するために使われてよい。ルールは、どのデータが選別可能なデータで、どのデータが異常値で、どのデータが定められたアラーム状態の原因となっているのか、決定するために用いられてよい。

一つの実施形態では、前処理測定プロセスが超臨界処理を予定された各基板に対して実行されてよい。他の実施形態として、前処理測定プロセスは、超臨界処理を予定された一つ以上の基板に対して実行されなくてよい。例えば、テストランまたはＤＯＥ手順が、超臨界処理処方の有効性を評価するために実行されてよい。異なる測定方式が使われてよく、前処理測定プロセスは各基板に関して必要とされなくてよい。例えば、データベース、プロセス処方、及び／またはプロセスモデルの中のデータは、各ロットの最初の基板のデータによって、各ロットの最後の基板のデータによって、ロット内の各基板のデータによって、基板の平均データによって、ロットの平均データによって、または洗浄プロセスデータによって更新されてよい。

前処理測定プロセスの間、所望される処理結果データが使われてよい。所望される処理結果データは、パターン形成された基板上の処理されたフィーチャーに関するメトロロジーデータであってよい。それは、超臨界洗浄処理が実行されたとき清浄なフィーチャーを示すことが出来る。一つの実施形態では、所望される処理結果データは、ＣＤデータ及び／またはサイドウォールアングルデータ（ｓｉｄｅｗａｌｌ ａｎｇｌｅ ｄａｔａ）であってよい。所望される処理結果データは、清浄なフィーチャーに必要とされるＣＤデータ及び／またはサイドウォールアングルデータであってよい。所望される処理結果データは、基板上の一つ以上の位置に配された一つ以上のＣＤに適用可能であってよい。位置データ、サイズデータ、及び限界データが、基板上の各測定サイトに関して提供されてよい。例えば、前処理測定の間使用される基板上の測定サイトは前もって分かっており、保存されたデータと一貫性を有する。

所望される処理結果は、測定データと比較されてよい。測定データが所望される処理結果と比較して小さいとき、エラーが宣言されてよい。測定データが所望される処理結果とほぼ同じであるとき、“清浄”状態が宣言されてよい。測定データが所望される処理結果と比較して大きいとき、除去量が定められてよい。もし除去量と処方パラメータとの間の関係が含まれるプロセスモデルが検証されている場合には、超臨界洗浄プロセスの間に除去される除去量は、プロセスモデルのインプットだとみなすことができる。

プロセスモデルは、所望される結果と所望される結果を達成するために必要とされるプロセス変数との間の検証された関係を表してよい。超臨界洗浄プロセスモデルは、例えばチャンバー圧力、フローレート、洗浄用化学薬品、基板温度、リンス用化学薬品、処理時間、プッシュスルー段階の数、除圧サイクルの数、または処理サイクルの数、またはそれらの組み合わせ等のプロセス変数を含んでよい。

超臨界洗浄手順に関するプロセスモデルは、線形または非線形であってよい。非線形プロセスを、幾つかの各々制限された空間における幾つかの線形のプロセスの組み合わせで表すことができるとき、非線形プロセスは、各空間での幾つかの拘束に関するいくらか制限された線形モデルとして実行されてよい。加えて、一つ以上の異なるチャンバーの状態に関して光学モデルが作成されてよく、モデル最適化アプリケーションが、時間変化するチャンバーの性質に基づいてモデルを更新するために使われてよい。

コントローラーは基板のインプット状態を決定してよく、インプット状態は基板の異なる部分における残留物の計算量に基づいてよい。メトロロジーモジュールは、基板の中心または中心近傍のフィーチャーに関する、基板の端部または端部近傍のフィーチャーに関する、及び／または基板の他の場所のフィーチャーに関する測定データを測定及び供給してよい。前記フィーチャーは孤立していてよく、及び／または入れ子であってもよい。

コントローラーは、一つ以上のフィーチャーにおいて残留物の量を決定するために測定データと所望される処理結果とを比較してよい。ＣＤデータ及び／またはサイドウォールアングルデータは、側壁残留物（ｓｉｄｅｗａｌｌ ｒｅｓｉｄｕｅ）及び／または底部表面残留物に関する厚みの値を決定するために用いられてよい。一つのデータセットを他のデータセットと相関させるために、方程式及び／または表が用いられてよい。加えて、前記計算は、異なるフォトレジストに関して補正を行うための補償項を含んでもよい。残留物の量は、ランタイムにおいて、またはランタイムの後に計算される変数であってよい。

コントローラーは、使用する超臨界洗浄処方を決定するために、前記厚みの値及び残留物のタイプを用いてよい。各基板は残留物の量が異なっていてよく、異なる洗浄処方が使われてよい。他の実施形態では、各基板に関して異なる処方は必要とされない。例えば、データベース、プロセス処方、及び／またはプロセスモデルの中のデータは、先行する基板からのデータによって更新されてよく、修正は、個々の基板ベースで行われてよい。

一つの実施形態では、メトロロジーモジュールはダマシン構造を測定するために用いられてよく、ライブラリはダマシングレーティング（ｄａｍａｓｃｅｎｅ ｇｒａｔｉｎｇ）に関する情報を含んでよい。他の実施形態として、他の構造が使われてよい。メトロロジーモジュールは、残留物が興味の対象である範囲の厚みにおいて透明ではないとき、ダマシン構造内またはダマシン構造上の残留物を測定するのに使われてよい。例えば、内部に残留物を有するダマシングレーティングは、基板を洗浄する前、光学メトロロジーを用いて測定されてよい。この測定に基づいて、内部に残留物を有するダマシングレーティングのＣＤ（クリティカルディメンジョン）及びプロファイルが決定されてよい。残留物がダマシングレーティングから除去されたとき、洗浄されたダマシングレーティングが作成されてよい。洗浄されたダマシングレーティングのプロファイルは、洗浄後工程において光学メトロロジーを用いて測定されてよい。

一つの実施形態では、残留物厚み及び／またはプロファイルは、洗浄されたダマシングレーティングのＣＤ及び／またはプロファイルを、内部に残留物を有するダマシングレーティングのＣＤ（クリティカルディメンジョン）及び／またはプロファイルから差し引くことによって決定されてよい。他の実施形態では、残留物厚み及び／またはプロファイルは、洗浄されたフィーチャー（グレーティング）のＣＤ及び／またはプロファイルを、内部に残留物を有するフィーチャー（グレーティング）のＣＤ（クリティカルディメンジョン）及び／またはプロファイルから差し引くことによって決定されてよい。さらに、光学メトロロジーは、フィーチャー及び／またはグレーティング構造に対する迅速な、非破壊測定を可能にする。これらの測定は、各サイトにおいて迅速に行われることが可能である（数秒）。加えて、複数のサイトについて測定されることが可能で、プロセス制御を可能にする。

一つの実施形態では、ロット全体に関する洗浄処方は、ロットの第１の基板で行われた測定に基づいてよい。他の実施形態では、ロット内の各基板に関して異なる洗浄処方が使用されてよい。他の実施形態では、洗浄処方は基板の平均データ、またはロットの平均データに基づくものであってよい。

４２０において、超臨界処理が実行されてよい。基板がメトロロジーモジュールによって測定された後、該基板は超臨界処理システムに移送されてよい。一つの実施形態では、メトロロジーモジュール及び超臨界処理システムは、両方移送システムに連結されてよい。移送システムは保管及び／または整列要素を含んでよい。

基板が超臨界処理システムによって処理されるとき、一つ以上の超臨界処理チャンバーが使われてよい。例えば、洗浄プロセス、リンスプロセス、乾燥プロセス、前処理プロセス、ポアシーリングプロセス、誘電率回復プロセス、またはエッチングプロセス、またはそれらの組み合わせが、超臨界処理システムによって実行されてよい。

一つの実施形態では、同じ超臨界プロセスのセットが各基板において実行されてよい。他の実行形態として、一つ以上の基板において異なる超臨界プロセスのセットが実行されてよい。加えて、ＤＯＥ手順が実行されるとき、プロセス処方の一つ以上のパラメータが各基板が処理されるときに変更されてよい。

超臨界処理システムは、ハードウェアエラー、ソフトウェアエラー、または処理エラーが起こったときには、アラームデータを生成してよい。超臨界処理システムはアラームデータを受け取ってよい。超臨界処理システムは、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを一時停止することによって、データを保存することによって、一つ以上のソフトウェアアプリケーションをリセットすることによって、メッセージを送ることによって、及び／または一つ以上のアラームを消去することを試みることによってアラームデータに応答してよい。例えば、コントローラーは結果を再計算してよい。

一つの実施形態では、ここで記載されたように、洗浄プロセスが超臨界処理システムを用いて実行されてよい。超臨界洗浄プロセスはいくつもの段階を含んでよく、いくつものプロセスサイクルが実行されてよい。例えば、超臨界洗浄プロセスは、洗浄段階、リンス段階、処理（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）段階、または乾燥段階、またはそれらの組み合わせを含んでよい。

洗浄プロセスは、図３に示されたような手順によって実行されてよい。

図２−３を参照すると、処理される基板２０５は処理チャンバー２０８内に配置されてよく、処理チャンバー２０８は密封されてよい。例えば、超臨界残留物除去プロセスの間、処理される基板２０５は半導体材料、低誘電率材料、金属材料を含んでよく、プロセスに関連する残留物をその上部に有してよい。基板２０５、処理チャンバー２０８、及び再循環ループ２１５内の他の要素は、運転温度に加熱されてよい。例えば、運転温度は約摂氏４０度から約摂氏３００度の範囲であってよい。幾つかの例において、前記温度は約摂氏８０度から約摂氏１５０度の範囲であってよい。

加えて、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素は加圧されてよい。例えば、実質的に純粋なＣＯ_２のような超臨界流体が、処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素を加圧するために用いられてよい。処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素を通じて超臨界流体を循環するために、ポンプ（図示せず）が用いられてよい。

一つの実施形態では、超臨界洗浄プロセスは、処理チャンバー２０８を通じた洗浄化学薬品の再循環を含んでよい。処理チャンバー２０８内部の基板２０５上における洗浄化学薬品の再循環は、基板２０５から一つ以上の材料及び／または残留物を、処理及び／または除去する時間、洗浄化学薬品を再循環することを含んでよい。前記時間は約３分間以下である。他の実施形態としては、前記時間は約１０秒から約１０分の範囲で変化してよい。さらに、付加的な洗浄化学薬品及び／または超臨界流体が供給されてよい。

加えて、一つ以上のプッシュスルー段階が、洗浄プロセスの一部として実行されてよい。プッシュスルー段階の間、新たな量の超臨界二酸化炭素が処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素に供給されてよく、内部に懸濁されまたは溶解された状態でプロセスの副生成物を有する超臨界洗浄溶液は、排出システム２６０を通じて処理チャンバー２０８及び再循環ループ２１５内の他の要素から移動されてよい。他の実施形態では、プッシュスルー段階は洗浄段階において必要とされない。例えば、プロセス副生成物は、フォトレジスト材料及び／または酸化された及び部分的に酸化された材料を含む残留物を含んでよい。

一つ以上のプロセス処方が洗浄プロセスにおいて実行されてよい。例えば、異なる化学薬品、異なる濃度、異なる処理条件、及び／または異なる時間が、異なる洗浄プロセス段階において使用されてよい。

一つの実施形態では、洗浄プロセスが実行された後、超臨界リンスプロセスが実行されてよい。他の実施形態として、非超臨界リンスプロセスが実行されてよい。例えば、超臨界リンスプロセスは、処理チャンバー２０８及び／または再循環ループ２１５内部のリンス化学薬品の再循環を含んでよい。リンス化学薬品の再循環は、基板２０５から一つ以上の材料及び／または残留物を、処理及び／または除去する時間、リンス化学薬品を再循環することを含んでよい。

洗浄プロセスにおいて、もしも除去された残留物の量と処方パラメータとの間の関係を含む超臨界洗浄プロセスモデルが検証されている場合には、プロセスの間に除去される残留物の量は、所望される結果としてみなされてよい。超臨界洗浄プロセスモデルは、所望される結果（清浄なフィーチャ）と、これらの結果を達成するために必要とされる超臨界洗浄プロセス変数との間の検証された関係を表す。超臨界洗浄プロセスモデルは、方程式ベースのモデル及び／または表ベースのモデルであってよい。方程式ベースのモデルは、幾つかの評価された実験データに基づく、所望される結果と処方変数の連続的な関係である。表ベースのモデルは、幾つかの評価された実験データに基づく、所望される結果と処方変数の区分的な関係である。超臨界プロセスモデルは、線形または非線形であってよい。

基板が超臨界処理システムによって処理された後、基板はメトロロジーモジュールへ移送されてよい。一つの実施形態では、メトロロジーモジュール及び超臨界処理システムの双方は移送システムに連結されてよい。移送システムは保管及び／または整列要素を含んでよい。

再度図４を参照すると、４３０において、後処理測定プロセスが実行されてよい。後処理測定プロセスの間、基板は光学測定システムを用いて測定されてよい。例えば、メトロロジーモジュールは、基板が超臨界処理システムによって処理された後に、パターン形成された基板上のフィーチャーに関する測定データを得るためにＯＤＰ技術を用いてよく、ＯＤＰ技術はパターン形成された基板のフィーチャー内部のコーティング及び／または残留物の存在及び／または厚みを測定するために用いられてよい。

後処理測定プロセスの間、基板はメトロロジーモジュール内のチャンバー内のホルダ上に配置されてよい。一つの実施形態において、基板は、測定モジュール内部で配置される前に整列されてよい。他の実施形態では、基板が前もって整列される必要はない。例えば、基板はメトロロジーモジュール内で整列されてよい。

後処理測定プロセスの間、洗浄操作の効果が決定されてよい。厚みの情報は、洗浄操作の間使われる処方パラメータを決定するために用いられてよい。

後処理測定プロセスの前、間、及び／または後において、コントローラーはデータを受け取り、データを処理し、データを保存し、及び／またはデータを送ってよい。前記データは、入力データ、出力データ、プロセスデータ、履歴データ、装置／チャンバーデータ、及びアラームデータを含んでよい。例えば、履歴データは、前処理メトロロジーデータ、後処理メトロロジーデータ、サイト測定データ、及び／または基板データを含んでもよい。加えて、前記メトロロジーモジュールは、データを検証及び／または処理するときに、より高いレベルのシステムからのルールデータを用いてよい。メトロロジーモジュールは、データが受け取られなかったとき、及び／または検証されなかったときにアラームデータを生成してよい。例えば、メトロロジーモジュールは送付元にデータを再度送るよう要求してよい。

後処理測定プロセスにおいて、後処理メトロロジーデータはメトロロジーモジュールによって作られてよく、後処理メトロロジーデータはサイト測定データ及び基板データを含んでよい。後処理メトロロジーデータは、フィードバック制御に関して使われてよい。加えて、後処理メトロロジーデータは、制御データ及び／または同じビジネスルールに従う参照基板に関するデータと比較されてよい。

後処理測定プロセスにおいて、アラーム状態が定められてよい。メトロロジーモジュールは、アラームデータを生成及び／または受け取ってよく、システムコントローラー及び／またはメトロロジーモジュールはアラーム状態を宣言する。メトロロジーモジュールは、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを一時停止することによって、データを保存することによって、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを再実行することによって、及び／または一つ以上のアラームの消去を試みることによって、アラームに応答してよい

一つの実施形態では、メトロロジーモジュールは、後処理測定プロセスの間及び／または後に、測定データをフィルタリングしてよい。他の実施形態では、データフィルタリングは必要とされない。例えば、メトロロジーモジュールは統計的に妥当ではない異常値を除去可能な異常値排除フィルターを含んでよい。言い換えれば、信頼性の低いデータは廃棄されてよく、計算には考慮されない。フィルタリングプロセスにおいては、フィルタリングされたデータに信頼性があることを保証するためにビジネスルールが使われてよい。加えて、ビジネスルールは、フィルタリングされていないデータ及びされたデータがどのように処理されるか決定するために使われてよい。前記ルールは、どのデータが選別可能なデータで、どのデータが異常値で、どのデータが定められたアラーム状態の原因となっているのか、決定するために用いられてよい。

一つの実施形態では、後処理測定プロセスが超臨界処理システムで処理された各基板に対して実行されてよい。他の実施形態として、後処理測定プロセスは、超臨界処理システムで処理された一つ以上の基板に対して実行されなくてよい。例えば、テストランまたはＤＯＥ手順が、超臨界処理処方の有効性を検証するために実行されてよい。異なる測定方式が使われてよく、後処理測定段階は各基板に関して必要とされなくてよい。例えば、データベース、プロセス処方、及び／またはプロセスモデルの中のデータは、各ロットの最初の基板の後処理メトロロジーデータによって、ロット内の各基板の後処理メトロロジーデータによって、基板の平均データによって、ロットの平均データによって、または他のプロセスデータによって更新されてよい。

後処理測定プロセスの間、所望される処理結果データが使われてよい。所望される処理結果データは、パターン形成された基板上の処理されたフィーチャーに関するメトロロジーデータであってよい。それは、超臨界洗浄処理が実行されたとき清浄なフィーチャーを示すものであり得る。一つの実施形態では、所望される処理結果データは、ＣＤデータ及び／またはサイドウォールアングルデータであってよい。所望される処理結果データは、清浄なフィーチャーに必要とされるＣＤデータ及び／またはサイドウォールアングルデータであってよい。所望される処理結果データは、基板上の一つ以上の位置に配された一つ以上のＣＤに適用可能であってよい。位置データ、サイズデータ、及び限界データが、基板上の各測定サイトに関して提供されてよい。例えば、後処理測定の間使用される基板上の測定サイトは前もって分かっており、保存されたデータと一貫性を有する。

コントローラーは基板のアウトプット及び／または処理された状態を決定してよく、アウトプット及び／または処理された状態は基板上の異なる位置に配置されたグレーティングパターンからのデータに基づいてよい。メトロロジーモジュールは、基板の中心または中心近傍におけるフィーチャーに関する、基板の端部または端部近傍におけるフィーチャーに関する、及び／または基板の他の位置におけるフィーチャーに関する測定データを、測定及び供給してよい。フィーチャーは孤立及び／または入れ子であってよい。ＣＤデータ及び／またはサイドウォールアングルデータが、アウトプット及び／または処理状態を決定するため用いられてよい。

４４０において、後処理メトロロジーデータは、洗浄プロセスが正しく実行されたかどうかを決定するために、前処理メトロロジーデータと比較されてよい。他の実施形態では、後処理メトロロジーデータは、洗浄プロセスが正しく実行されたかどうかを決定するために、参照基板に関するデータ及び／または履歴データと比較されてよい。

比較段階において、所望されるプロセス結果データが使用されてよい。所望されるプロセス結果データは、パターン形成された基板上の処理されたフィーチャーに関するメトロロジーデータであってよい。一つの実施形態では、所望されるプロセス結果データは、清浄なフィーチャーに関して必要とされる測定データまたは処理されたフィーチャーに関する測定データであってよい。所望されるプロセス結果データは、基板上の一つ以上の位置に配置された一つ以上のフィーチャーに適用可能であってよい。測定データは、ＣＤデータ、サイドウォールアングルデータ、位置データ、層データ、及び基板上の各測定サイトに関する組成データを含んでよい。例えば、基板は０．２５ミクロン及びより小さなフィーチャーを有してよい。

コントローラーは、基板が正しく処理されたかどうかを決定するために、後処理測定データを所望するプロセス結果データと比較してよい。例えば、コントローラーは、超臨界洗浄プロセス後、後処理測定プロセスが実行されるとき、基板が正確に洗浄されたかどうかを決定してよい。後処理メトロロジーデータが所望されるプロセス結果よりも小さいとき、アラーム状態が定められてよい。後処理メトロロジーデータが所望されるプロセス結果とほぼ等しいとき、“清浄”な状態が宣言されてよい。後処理メトロロジーデータが所望されるプロセス結果よりも大きいとき、第２のタイプのアラームが定められてよい。例えば、第２のタイプのアラームが定められるとき、システムコントローラーは他の洗浄操作が必要とされているか、決定してよい。他の実施形態では、コントローラーは、超臨界処理プロセスの後、後処理測定プロセスが実行されたとき、基板が正しく処理されているかどうかを決定してよい。

加えて、システムコントローラーは、基板が正確に処理されなかったことを決定してよく、さらなる処理のために基板を他の超臨界処理チャンバーへ送ってよい。メトロロジーモジュールは非破壊検査を実行してよく、基板は、ＣＤ ＳＥＭ測定のような破壊検査のために処理ロットから取り出される必要がない。

４９５において、手順４００は終了してよい。残留物除去プロセスが実行された後、ｋ−値回復処理、またはポアシーリング処理、または組み合わせた処理が実行されてよい。

ＤＯＥ処理の間、後処理測定が、洗浄段階、リンス段階、乾燥段階、及び／またはこれらのタイプの処理の効果を決定するための処理段階の後で行われてよい。例えば、異なる超臨界処理処方が、前及び後処理測定プロセスを用いて最適化されてよい。

本発明の一つの例として、パターン形成されたｌｏｗ−ｋ層を上部に有する基板がメトロロジーチャンバー内部に配置され、基板上の少なくとも一つのフィーチャー内部の残留物が測定される。この測定に基づき超臨界洗浄プロセス処方が決定され、それは、例えば、超臨界流体の化学薬品、流体のフローレート、チャンバーの圧力及び温度、及び／または流体を循環する時間を含んでよい。その後、基板はメトロロジーチャンバーから移動され、決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて超臨界流体で洗浄された超臨界プロセスチャンバー内に配置される。

本発明のさらなる例では、基板を洗浄した後、基板は超臨界プロセスチャンバーから取り出され、メトロロジーチャンバー内に再配置され、そこでは少なくとも一つのフィーチャーが、フィーチャー中に残っている可能性がある残留物を測定するために分析される。もし測定結果が実質的にゼロであった場合には、その後基板は適切に洗浄されたとして同定されてよく、及び／またはプロセス処方は続く基板を処理するのに使用するために保存されてよい。もし測定結果が実質的にゼロではないときは、その後基板は適切に洗浄されていないとして同定されてよく、及び／または新しいまたは修正された超臨界洗浄プロセス処方が続く基板を処理するのに使用するために決定されてよく、及び／または新しいプロセス処方が現在の基板をさらに処理するために決定されてよい。このようにメトロロジーデータは、各基板の超臨界洗浄の前後に、プロセス処方が基板を適切に洗浄するのに効果的であるかどうかを決定するために、及び処方が効果的でないときに処方を調整するために使われてよい。

本発明のさらなる例では、基板を洗浄した後、基板は超臨界プロセスチャンバーから取り出され、洗浄プロセスは、決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて、追加の基板の目標数Ｎに関して繰り返される。例えば、前記プロセスは、全ロットの基板に関して繰り返されてよい。さらなる例では、ｎは１より大きく、２５までであってよい。目標数Ｎである追加の基板を洗浄した後、Ｎ番目の追加の基板は超臨界プロセスチャンバーから取り出され、メトロロジーチャンバー内に配置され、そこでは少なくとも一つのフィーチャーが、フィーチャー中に残っている可能性がある残留物を測定するために分析される。もし測定値が実質的にゼロなときには、その後ロット（または追加の基板のグループ）は適切に洗浄されたとして同定されてよく、及び／またはプロセス処方は、続く基板またはロットの処理において使用するために保存されてよい。もし測定値が実質的にゼロではないときには、その後ロット（または追加の基板のグループ）は適切に洗浄されていないと同定されてよく、及び／または新しいまたは修正された超臨界洗浄プロセス処方が続く基板またはロットを処理するのに使用するために決定されてよく、及び／または新しいプロセス処方が現在のロット（または追加の基板のグループ）をさらに処理するために決定されてよい。このようにメトロロジーデータは、基板のグループにおける最初の基板の超臨界洗浄の前、及び基板のグループにおける最後の基板の超臨界洗浄の後に、プロセス処方が目標数の基板を適切に洗浄するのに効果的であるかどうかを決定するために、及び処方が効果的でないときに、次のグループが処理される前に処方を調整するために使われてよい。

本発明は、その構成及び作用の原則の理解を容易にするため詳細な部分を含む特定の実施形態によって記述されるが、そのような特定の実施形態の参照及びそれらの詳細は、添付されたクレームの適用範囲を制限することを意図するものではない。本発明の範囲から逸脱することなしに、例証のために選択された実施形態において修正が可能であることは当業者にとって自明であろう。

本発明の一実施形態による半導体処理システムのブロック図を例示するものである。 本発明の実施形態による処理システムのブロック図を例示するものである。 本発明の実施形態による超臨界処理段階の圧力対時間を例示するグラフである。 本発明の実施形態による基板上の超臨界残留物除去工程を実施する方法のフローチャートを示す。

符号の説明

１００ 半導体処理システム
１１０ 超臨界処理チャンバー
１３０ メトロロジーモジュール
２０５ 基板
２０８ 超臨界処理チャンバー
２１５ 再循環ループ
２１８ ホルダ

Claims (20)

1. パターン形成された低誘電率層を上部に有する基板を処理する方法であって、前記方法は、
   ａ）前記基板を、メトロロジーチャンバー内部の第１の基板ホルダ上に配置し、
   ｂ）前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内の残留物を測定し、
   ｃ）前記測定された残留物に基づいた超臨界洗浄プロセス処方を決定し、
   ｄ）前記メトロロジーチャンバーに連結された超臨界処理チャンバー内の第２の基板ホルダに前記基板を配置し、
   ｅ）前記決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて超臨界流体で前記基板を洗浄し、
   ｆ）前記超臨界処理チャンバーから前記基板を取り出す段階を含む方法。
2. ｇ）前記メトロロジーチャンバー内に前記基板を再配置し、
   ｈ）前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内に残存する残留物を測定する段階をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. ｉ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しいとき、前記決定された超臨界洗浄プロセス処方を保存し、
   ｊ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しくないとき、新しい超臨界洗浄プロセス処方を決定する段階をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. ｉ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しいとき、前記基板を洗浄された基板として同定し、
   ｊ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しくないとき、前記基板を洗浄されていない基板として同定する段階をさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. ｇ）前記超臨界処理チャンバー内の前記第２の基板ホルダに追加の基板を配置し、
   ｈ）前記決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて前記超臨界流体で前記追加の基板を洗浄し、
   ｉ）前記超臨界処理チャンバーから前記追加の基板を取り出し、
   ｊ）ｇ）−ｉ）の段階を（Ｎ−１）回繰り返し、Ｎは１より大きく２５以下の整数であり、
   ｋ）前記メトロロジーチャンバー内に前記Ｎ番目の基板を再配置し、
   ｌ）前記Ｎ番目の基板の少なくとも一つのフィーチャー内に残存する残留物を測定する段階をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. ｍ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しいとき、前記決定された超臨界洗浄プロセス処方を保存し、
   ｎ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しくないとき、新しい超臨界洗浄プロセス処方を決定する段階をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. ｍ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しいとき、前記Ｎ番目の基板を洗浄された基板として同定し、
   ｎ）前記測定された残存する残留物が実質的にゼロに等しくないとき、前記Ｎ番目の基板を洗浄されていない基板として同定する段階をさらに含む、請求項５に記載の方法。
8. 移送システムが前記超臨界処理チャンバーを前記メトロロジーチャンバーに連結する、請求項１に記載の方法。
9. 前記基板が半導体材料、金属材料、誘電体材料、またはセラミック材料、またはそれらの二つ以上の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記基板が低誘電率材料、または超低誘電率材料、またはそれらの組み合わせを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記決定された超臨界洗浄プロセス処方に従う前記超臨界流体が、超臨界ＣＯ_２及び洗浄化学薬品を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記洗浄化学薬品が酸及び溶媒を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 段階ｅ）に、
    前記超臨界処理チャンバーを、第１の洗浄圧力に加圧し、
    前記超臨界処理チャンバー内部に前記超臨界流体を導入し、
    前記超臨界処理チャンバーを通じて、第１の時間前記超臨界流体を再循環させる段階をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記第１の時間が３０秒から１０分の範囲である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の時間の後に、前記超臨界処理チャンバーが、超臨界圧力に加圧されるプッシュスループロセスを実行し、
    前記超臨界流体を再循環した後で、前記超臨界処理チャンバーの外部へプロセス化学薬品を押し出すため前記超臨界処理チャンバーに出口を与える段階をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. リンス工程の実行をさらに含む方法であって、前記方法において前記基板は超臨界ＣＯ_２及びリンス化学薬品を含む超臨界リンス流体を用いてリンスされ、前記リンス化学薬品はアルコールを含む、請求項１５に記載の方法。
17. コンピュータが読み取り可能な媒体であって、上記媒体は、
    メトロロジーチャンバー内の第１の基板ホルダに基板を配置し、
    前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内の残留物を測定し、
    前記測定された残留物に基づく超臨界洗浄プロセス処方を決定し、
    前記メトロロジーチャンバーに連結された超臨界処理チャンバー内の第２の基板ホルダに前記基板を配置し、
    前記決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて超臨界流体で前記基板を洗浄し、
    前記超臨界処理チャンバーから前記基板を取り出すための、コンピュータに実行可能な指示を含む、コンピュータが読み取り可能な媒体。
18. 前記メトロロジーチャンバー内に前記基板を再配置し、
    前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内に残存する残留物を測定するための、コンピュータに実行可能な指示をさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータが読み取り可能な媒体。
19. 基板を処理するために構成された処理システムにおいてコントローラーを運転する方法であって、前記方法は、
    メトロロジーチャンバー内の第１の基板ホルダに前記基板を配置することを前記処理システムに指示し、
    前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内の残留物を測定することを前記処理システムに指示し、
    前記測定された残留物に基づき超臨界洗浄プロセス処方を決定することを前記処理システムに指示し、
    前記メトロロジーチャンバーに連結された超臨界処理チャンバー内の第２の基板ホルダに前記基板を配置することを前記処理システムに指示し、
    前記決定された超臨界洗浄プロセス処方を用いて前記超臨界流体で前記基板を洗浄することを前記処理システムに指示し、
    前記超臨界処理チャンバーから前記基板を取り出すことを前記処理システムに指示する段階を含む方法。
20. 前記メトロロジーチャンバー内で前記基板を再配置することを前記処理システムに指示し、
    前記基板の少なくとも一つのフィーチャー内に残存する残留物を測定することを前記処理システムに指示する段階をさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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