JP4848376B2

JP4848376B2 - 高圧処理システム用超臨界流体均質化方法及びシステム

Info

Publication number: JP4848376B2
Application number: JP2007534720A
Authority: JP
Inventors: バビック，ダルコ; 源太郎五師
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: TWI289334B; JP2008518430A; TW200620449A; US20060065189A1; WO2006039314A1

Description

本願は、ここで参照により本願明細書中のその内容が組み込まれる、２００４年９月３０日出願の米国特許出願番号１０／９５５，３２６号に関する。

本発明は、高圧処理システムにおける均質化処理環境を提供する方法及び装置に関し、より詳細には、高圧処理システム内で基板に晒す前に高圧流体と処理添加剤を混合させる方法及び装置に関する。

集積回路（ＩＣｓ）用の半導体デバイスの製造中、半導体デバイスを処理するための重要な処理要求は、清浄度である。半導体デバイスの処理は、エッチングやデポジション処理のような、基板表面から材料を除去したり基板表面に材料を付けたりするための真空処理や、処理中に蓄積される異物や残留物を除去するためのウエットクリーニングのような、大気処理を含む。例えば、フォトレジスト、硬化フォトレジスト、ポストエッチング残留物、トレンチやヴィアのようなエッチングの特徴に後続するポストアッシュ残留物の除去は、ウエットクリーニングにより後続される酸素プラズマによるドライプラズマアッシングを利用することができる。

近年までは、ドライプラズマアッシング及びウエットクリーニングは、半導体処理中に蓄積される残留物や異物を除去するために十分であることが分かっていた。しかしながら、近年のＩＣに対する進歩は、４５から６５ナノメートル未満の特徴寸法のような、ウエットクリーニングに対して許容可能な特徴寸法を下回るエッチング特徴に対する臨海的な寸法の低減や、プラズマアッシング中にダメージを受けやすい、低誘電率（低ｋ）材料のような、新しい材料の導入を含む。

それ故に、現在では、ドライプラズマアッシング及びウエットクリーニングの代替に対する関心が高まっている。一の関心は、溶剤若しくは他の残留物除去物質のような、処理添加剤に対するキャリアとして超臨界流体を利用するドライクリーニングシステムの開発を含む。ポストエッチ及びポストアッシュクリーニングは、かかるシステムの一例である。他の関心は、特に４５ナノメートル、６５ナノメートル若しくはそれ未満の特徴を有する基板、超臨界流体の特性から利点を享受できる他の処理やアプリケーションを含む。かかる処理やアプリケーションは、エッチング後の低誘電体膜の復元、多孔質膜のシーリング、付けられた膜の乾燥、材料の付着等を含む。現在では、本願発明者による認識では、従来の高圧処理システムは、超臨界流体に処理添加剤の導入の不十分な制御を提供し、基板の処理中に不均質な処理環境をもたらす。この結果、基板は、処理添加剤の濃度の変動に晒され、これにより、過剰なクリーニング及び潜在的なダメージが引き起こされ、或いは、乏しいクリーニングが引き起こされる。

本発明の一目的は、上述の問題点の幾つか若しくは全てを低減若しくは無くすことである。

本発明のその他の目的は、高圧処理システムにおいて均質な処理環境を提供する方法及びシステムを提供することである。

本発明のその他の目的は、高圧処理システム内の高圧流体及び処理添加剤を混合する方法及びシステムを提供することである。

一局面によると、基板を処理する高圧処理システムであって、
実質的に超臨界流体特性を持つ流体であって、処理室内に導入された流体により前記基板を処理するように構成された処理室と、
前記処理室に高圧流体を導入するように構成された高圧流体供給システムと、
前記処理室に処理化学物質を導入するように構成された処理化学物質供給システムと、
前記処理室に結合され、前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記処理室に導入する前に、前記高圧流体供給システムから前記高圧流体を受け、前記処理化学物質供給システムから前記処理化学物質を受け、前記高圧流体及び前記処理化学物質を混合するように構成された事前混合システムと、
前記処理室に結合され、前記処理室を介して前記基板上に前記高圧流体及び前記処理化学物質を循環させるように構成された流体フローシステムとを含む、高圧処理システムが開示される。

その他の局面によると、高圧処理システムにおける基板処理方法であって、
前記高圧処理システム用の高圧流体を供給し、
前記高圧処理システム用の処理化学物質を供給し、
前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記高圧処理システムに導入する前に、前記高圧流体及び前記処理化学物質を混合し、
前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記高圧処理システムに導入し、
前記流体を実質的に超臨界流体特性を持つ状態とし、該状態の流体に基板を晒すことによって、前記基板を、前記高圧処理システム内の前記高圧流体及び前記処理化学物質に晒す、方法が開示される。

次の説明では、本発明の全体の理解を促進し、限定ではなく説明の目的上、高圧処理システムの特定のジオメトリやシステム構成要素の種々の説明のような、特定の詳細が付与される。しかし、本発明は、これらの特定の詳細から逸脱した他の実施例によっても実現できることは理解されるべきである。

それにも拘らず、認識されるべきこととして、説明に含まれるのは、一般的な概念の発明的な特性が説明されるのにも拘らず、発明的な特性でもある特徴である。

図を参照するに、同様の参照符号は幾つかの図を通して同一若しくは対応する部品を指し、図１は、本発明の一実施例による高圧処理システム１００を示す。図示の実施例では、高圧処理システム１００は、処理室（処理チャンバー）１１０、流体フローシステム１２０、事前混合システム１６０、処理化学物質供給システム１３０、高圧流体供給システム１４０及びコントローラ１５０を含む処理要素を含み、これらの全ては、基板１０５を処理するように構成されている。コントローラ１５０は、処理室１１０、流体フローシステム１２０、事前混合システム１６０、処理化学物質供給システム１３０及び高圧流体供給システム１４０に結合されることができる。或いは若しくはそれに加えて、コントローラ１５０は、一以上の追加のコントローラ／コンピューター（図示せず）に結合されてよく、コントローラ１５０は、追加のコントローラ／コンピューターからセットアップ及び／又は構成情報を取得することができる。

図１では、単一系の処理要素（１１０，１２０，１３０，１４０，１５０及び１６０）が示されているが、これは本発明の必須要件でない。高圧処理システム１００は、独立した処理要素に加えてそれらに対応付けられた任意の数のコントローラを有する任意の数の処理要素を含んでもよい。

コントローラ１５０は、任意の数の処理要素（１１０，１２０，１３０，１４０及び１６０）を構成するのに用いられてよく、コントローラ１５０は、処理要素からのデータを、収集、供給、処理、記憶及び表示することができる。コントローラ１５０は、一以上の処理要素を制御するための多数のアプリケーションを含むことができる。例えば、コントローラ１５０は、ユーザが一以上の処理要素を監視及び／又は制御するのを可能とする使用しやすいインターフェースを提供してもよい。

図１を依然として参照するに、流体フローシステム１２０は、供給システム１３０及び１４０からの流体及び化学物質を室１１０を通って流すように構成される。流体フローシステム１２０は、再循環システムとして図示されており、これを通って、流体及び化学物質は、室１１０から室１１０へと循環する。この再循環は、おそらく多くのアプリケーションに対して好ましい構成であるが、これは本発明の必須要件でない。流体、特に安価な流体は、一回室に通されて、その後、廃棄されることができ、これは、室内に再び入れるために流体を再凝縮させることよりも効率的でありうる。従って、流体フローシステムは、模範的な実施例では再循環システムとして説明されているが、非再循環システムが代替されてもよい場合もある。この流体フローシステム若しくは再循環システム１２０は、再循環システム１２０及び処理室１１０を通る高圧処理溶剤の流れを調整する一以上のバルブを含むことができる。再循環システム１２０は、高圧処理溶剤を維持し再循環システム１２０及び処理室１１０を通して高圧処理溶剤を流すために、任意の数の逆流防止弁、フィルタ、ポンプ、及び／又はヒータ（図示せず）を含むことができる。

図１を依然として参照するに、高圧処理システム１００は、高圧流体供給システム１４０を含む。高圧流体供給システム１４０は、必ずしも必要でないが、事前混合システム１６０を介して再循環システム１２０に結合されることができる。代替実施例では、高圧流体供給システム１４０は、異なる態様で構成され異なる態様で結合されることができる。例えば、高圧流体供給システム１４０は、事前混合システム１６０を介して処理室１００に結合されることができる。高圧流体供給システム１４０は、超臨界流体供給システムを含むことができる。ここでいう超臨界流体とは、超臨界状態にある流体であり、その位相図上の臨界温度以上で且つ臨界圧以上に維持されるときに流体が存在する状態であり、当該臨界圧は、典型的には、温度にも依存する。かかる超臨界状態では、流体は、ある一定の特性を有し、その１つは、表面張力が実質的に無いことである。従って、ここで称するような超臨界流体供給システムは、処理室に、処理室が制御されている温度及び圧力で超臨界状態となる流体を搬送する。また、臨界点若しくはその近傍で、流体が、処理が実行される際にその効果を実現するのに、十分な特性を有する略超臨界状態にあり、十分な長さの時間存在することだけが、必要である。例えば、二酸化炭素は、温度３１℃で約１０７０ｐｓｉの圧力若しくはそれ以上の圧力に維持されるときに超臨界流体であり、圧力は、温度に反比例して変化する。処理室尚の流体のこの状態は、例えば、６０℃及び１００℃の間の温度で２０００ｐｓｉから６０００ｐｓｉで室を動作させることにより維持されてもよい。

高圧流体供給システム１４０は、二酸化炭素供給システムであることができる超臨界流体供給システムを含むことができる。高圧流体供給システム１４０は、流体に対して略臨界圧近傍の圧力を有する高圧流体を導入するように構成されることができる。加えて、高圧流体供給システム１４０は、超臨界状態の二酸化炭素のような、超臨界流体を導入するように構成されることができる。本発明の広範な実用内で有用な他の超臨界流体の種の例としては、これらに限定されることは無いが、二酸化炭素（上述）、酸素、アルゴン、クリプトン、キセノン、アンモニア、メタン、メタノール、ジメチルケトン、水素、六弗化硫黄を含む。高圧流体供給システムは、例えば、二酸化炭素ソース（図示せず）、超臨界流体を生成するための複数の流れ制御要素（図示せず）を含むことができる。例えば、二酸化炭素ソースは、二酸化炭素供給システムを含み、流れ制御要素は、供給ライン、バルブ、フィルタ、ポンプ及びヒータを含むことができる。高圧流体供給システム１４０は、処理室１１０へと超臨界二酸化炭素のストリームが流れ込むのを防止する若しくは許容するために開閉するように構成された入口バルブ（図示せず）を含むことができる。例えば、コントローラ１５０は、圧力、温度、処理時間及び流速のような流体パラメータを決定するために用いられることができる。

図１を依然として参照するに、処理化学物質供給システム１３０は、事前混合システム１６０を介して再循環システム１２０に結合されるが、これは本発明の必須要件ではない。代替実施例では、処理化学物質供給システム１３０は、事前混合システム１６０を介して処理室１１０に結合されることができる。或いは、処理化学物質供給システム１３０は、事前混合システム１６０を介して高圧処理システム１００内の異なる要素に結合されることができる。処理化学物質は、高圧流体供給システム１４０により導入された流体内に、基板特性、室内で実行される処理及び使用される化学物質に応じて変化する比で、処理化学物質供給システム１３０により導入される。この比は、通常的には、容積でおよそ１から５％であり、約１リットルの容積を有する一の室、再循環システム及び関連する配管に対して、たいていの場合には約１０から５０ミリリットルの添加剤であるが、比はこれより高くても低くてもよい。

処理化学物質供給システム１３０は、これらに限定されることは無いが、次の処理物質の一以上を導入するように構成されることができる。即ち、異物、残留物、硬化残留物、フォトレジスト、硬化フォトレジスト、ポストエッチング残留物、ポストアッシュ残留物、化学機械的研磨（ＣＭＰ）後残留物、研磨後残留物、ポストインプラント残留物、又は、これらの任意の組み合わせを除去するための洗浄剤、粒子を除供するための洗浄剤、薄膜、多孔薄膜、多孔低誘電率材料、エアギャップ誘電体、又は、これらの任意の組み合わせを乾燥させる乾燥剤、誘電体薄膜、金属薄膜、又は、これらの任意の組み合わせを用意するための前駆体系繊維、又は、これらの任意の組み合わせ。更に、処理化学物質供給システム１３０は、溶剤、補助溶剤、界面活性剤、前駆体系繊維、還元剤、又は、これらの任意の組み合わせを導入するように構成されることができる。

処理化学物質供給システム１３０は、Ｎ−ＭｅｔｈｙｌＰｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（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、第三アミン、カテコール、弗化アンモニウム、重弗化アンモニウム、メチルアセトアセトアミド（ｍｅｔｈｙｌａｃｅｔｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）、オゾン、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセタート、アセチルアセトン、第二エステル、エチルラクテート、ＣＨＦ_３、ＢＦ_３，ＨＦ，化学物質を含む他の弗素、若しくは、上述のうちの任意の混合物を導入するように構成されることができる。有機溶剤のような他の化学物質は、独立して、若しくは、上述の化学物質と協動して、有機材料を除去するために利用されてもよい。有機溶剤は、例えば、アルコール、エーテル、及び／又は、アセトン、ジアセトン、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、若しくはイソプロパノール（ＩＰＡ）ような、グリコールを含んでよい。更なる詳細は、タイトルが“ＲＥＭＯＶＡＬＯＦＲＥＳＩＳＴＯＲＲＥＳＩＤＵＥＦＲＯＭＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳＵＳＩＮＧＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬＣＡＲＢＯＮＤＩＯＸＩＤＥ”である１９９８年５月２７日出願の米国特許第６，３０６，５６４号Ｂ１や、タイトルが“ＲＥＭＯＶＡＬＯＦＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴＯＲＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴＲＥＳＩＤＵＥＦＲＯＭＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳＵＳＩＮＧＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬＣＡＲＢＯＮＤＩＯＸＩＤＥＰＲＯＣＥＳＳ”である１９９９年９月３日出願の米国特許第６，５０９，１４１号Ｂ２を参照されたい。この両出願の内容は、ここで参照により本願明細書中に組み込まれる。

更に、処理化学物質供給システム１３０は、処理室内の超臨界洗浄溶剤を生成する洗浄化学物質を提供する洗浄化学物質組立体（図示せず）を含むことができる。洗浄化学物質は、過酸化物及び弗化物ソースを含むことができる。例えば、過酸化物は、ヒドロキシ過酸化物、過酸化ベンゾイル若しくは他の適切な過酸化物を含み、弗化物ソースは、フルオリド塩（例えば弗化アンモニウム塩）、フッ化水素、フッ化付加物（例えば有機アンモニウム付加物（ｏｒｇａｎｏ−ａｍｍｏｎｉｕｍａｄｄｕｃｔｓ））、及びこれらの任意の組み合わせを含むことができる。弗化物ソース及び弗化物ソースを備える超臨界処理溶剤の生成方法の詳細は、タイトルが“ＴＥＴＲＡ−ＯＲＧＡＮＩＣＡＭＭＯＮＩＵＭＦＬＵＯＲＩＤＥＡＮＤＨＦＩＮＳＵＰＥＲＣＲＴＩＣＡＬＦＬＵＩＤＦＯＲＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴＡＮＤＲＥＳＩＤＵＥＲＥＭＯＶＡＬ”である２００３年５月２０日出願の米国特許出願番号１０／４４２，５５７や、タイトルが“ＦＬＵＯＲＩＤＥＩＮＳＵＰＥＲＣＲＴＩＣＡＬＦＬＵＩＤＦＯＲＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴＰＯＬＹＥＲＡＮＤＲＥＳＩＤＵＥＲＥＭＯＶＡＬ”である２００２年１１月１６日出願の米国特許出願番号１０／３２１，３４１に記載されており、この両出願の内容は、ここで参照により本願明細書中に組み込まれる。

また、処理化学物質供給システム１３０は、キレート剤、錯化剤及び他の酸化剤、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセタミド（ＤＭＡｃ）、ガンマ−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）、ジメチルピペリジン、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、２−プロパノール）のような、一以上のキャリア溶剤を備える超臨界流体溶剤内に導入されることができる有機及び無機酸を導入するように構成されることができる。

更に、処理化学物質供給システム１３０は、処理室内に超臨界水洗溶剤を生成する水洗化学物質を提供する水洗化学物質組立体（図示せず）を含むことができる。水洗化学物質は、これらに限定されないが、アルコール及びケトンを含む、一以上の有機溶剤を含むことができる。一実施例では、水洗化学物質は、ｔｈｉｏｃｙｃｌｏｐｅｎａｔｎｅ−１，１−ｄｉｏｘｉｄｅ，（Ｃｙｃｌｏ）ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｌｐｈｏｎｅ及び２，３，４，５−ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−１，１−ｄｉｏｘｉｄｅとして知られるスルホネートを含み、これは、ＤｅｇｕｓｓａＳｔａｎｌｏｗＬｉｍｉｔｅｄ，ＬａｋｅＣｏｕｒｔ，ＨｕｒｓｌｅｙＷｉｎｃｈｅｓｔｅｒＳＯ２１２ＬＤＵＫのような、多数のベンダから購入可能である。

更に、処理化学物質供給システム１３０は、低誘電率膜（多孔若しくは非孔）を、硬化、洗浄、ヒーリング、シーリング若しくは任意の組み合わせをする処理化学物質を導入するように構成されることができる。化学物質は、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、クロロトリメチルシラン（ＴＭＣＳ）、若しくはトリクロロメチルシラン（ＴＣＭＳ）を含むことができる。更なる詳細は、タイトルが“ＭＥＴＨＯＤＡＮＤＳＹＳＴＥＭＦＯＲＴＲＥＡＴＩＮＧＡＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣＦＩＬＭ”である２００３年１０月１０日出願の米国特許出願番号１０／６８２，１９６や、タイトルが“ＭＥＴＨＯＤＯＦＰＡＳＳＩＶＡＴＩＮＧＬＯＷＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＴＥＲＩＡＬＳＩＮＷＡＦＥＲＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ”である２００３年３月４日出願の米国特許出願番号１０／３７９，９８４を参照されたい。この両出願の内容は、ここで参照により本願明細書中に組み込まれる。

事前混合システム１６０は、高圧流体供給システム１４０から供給される高圧流体と、処理化学物質供給システム１３０から供給される処理化学物質とを混合するように設計された任意のシステムを含む。高圧流体と処理化学物質の混合は、基板を如何なる処理化学物質に晒す前に実行される。高圧流体は、超臨界流体を含むことができる。或いは、高圧流体は、二酸化炭素を含む。或いは、高圧流体は、超臨界二酸化炭素を含む。或いは、高圧流体は、液体二酸化炭素を含む。高圧流体と処理化学物質の混合は、高圧流体を超臨界状態に維持するために実行されることができる。

処理室１１０は、高圧流体供給システム１４０からの高圧流体、処理化学物質供給システム１３０からの処理化学物質、若しくは、処理空間１１２におけるこれらの混合物に、基板１０５を晒すことによって基板１０５を処理するように構成されることができる。更に、処理室１１０は、上側の室組立体１１４及び下側の室組立体１１５を含むことができる。

上側の室組立体１１４は、処理室１１０、基板１０５若しくは処理勇退、若しくはこれらの２以上の組み合わせを加熱するヒータ（図示せず）を含むことができる。或いは、ヒータは必要とされない。更に、上側の室組立体は、処理室１１０を通って処理流体を流すフロー構成要素を含むことができる。一例では、円形の流れパターンが確立されることができ、他の例では、略直線的な流れパターンが確立されることができる。或いは、流体を流すフロー構成要素は、異なる流れパターンに影響を与えるように異なる態様で構成されることができる。

下側の室組立体１１５は、基板１０５を支持するように構成されたプラテン１１６、基板１０５を搭載若しくは非搭載とし、上側の室組立体１１４に下側の室組立体１１５をシールするためにプラテン１１６を移動させる駆動機構１１８を含むことができる。プラテン１１６は、基板１０５の処理前、処理中、及び／又は処理後に、基板１０５を加熱若しくは冷却するように構成されることもできる。更に、下側の室組立体１１５は、基板実装若しくは非実装中にプラテン１１６の上面から基板１０５を変位させるためのリフトピン組立体を含むことができる。

搬送システム（図示せず）は、処理室１１０内外に穴（図示せず）を通して基板を移動させるために使用されることができる。一例では、穴は、プラテンを移動させることにより開閉されることができる。その他の例では、穴は、ゲートバルブを用いて制御されることができる。

基板は、半導体材料、金属材料、誘電体材料、セラミック材料、ポリマー材料若しくはこれらの２以上の組み合わせを含むことができる。半導体材料は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｉ／Ｇｅ若しくはＧａＡｓを含むことができる。金属材料は、Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｔｉ及びＴａを含むことができる。誘電体材料は、シリカ、二酸化けい素、水晶、酸化アルミニウム、サファイア、低誘電率材料、テフロン（登録商標）及びポリイミドを含むことができる。セラミック材料は、酸化アルミニウム、炭化けい素等を含むことができる。

処理システム１００は、圧力制御システム（図示せず）を含むこともできる。圧力制御システムは、処理室１１０に結合されることができるが、これは必要でない。代替実施例では、圧力制御システムは、異なる態様で構成され異なる態様で結合されることができる。圧力制御システムは、処理室１１０を排気し及び／又は処理室１１０内の圧力を調整するための一以上の圧力バルブ（図示せず）を含むことができる。或いは、圧力制御システムは、一以上のポンプ（図示せず）を含むこともできる。例えば、一のポンプは、処理室内の圧力を増加させるために利用されてよく、その他のポンプは、処理室１１０を排気するために利用されてもよい。その他の実施例では、圧力制御システムは、処理室をシールするシールを含むことができる。更に、圧力制御システムは、基板及び／又はプラテンを昇降させるエレベータを含むことができる。

更に、処理システム１００は、排気制御システムを含むことができる。排気制御システムは、処理室１１０に結合されることができるが、これは必要でない。代替実施例では、排気制御システムは、異なる態様で構成され異なる態様で結合されることができる。排気制御システムは、排気ガス収集容器（図示せず）を含むことができ、処理流体から異物を除去するために用いることができる。或いは、排気制御システムは、処理流体をリサイクルするために使用されることができる。

次に図２を参照するに、高圧処理システム２００がその他の実施例により示されている。図示の実施例では、高圧処理システムは、処理室２１０、再循環システム２２０、事前混合システム２６０、処理化学物質供給システム２３０、高圧流体供給システム２４０、及びコントローラ２５０を含み、これらのすべては、基板２０５を処理するように構成されている。コントローラ２５０は、処理室２１０、再循環システム２２０、事前混合システム２６０、処理化学物質供給システム２３０及び高圧流体供給システム２４０に結合されることができる。或いは、コントローラ２５０は、一以上の追加のコントローラ／コンピューター（図示せず）に結合されてよく、コントローラ２５０は、追加のコントローラ／コンピューターからセットアップ及び／又は構成情報を取得することができる。

図２に示すように、再循環システム２２０は、再循環流体ヒータ２２２、ポンプ２２４及びフィルタ２２６を含むことができる。更に、処理化学物質供給システム２３０は、一以上の化学物質導入システムを含むことができ、各導入システムは、化学物質ソース２３２，２３４，２３６、及び、インジェクションシステム２３３，２３５，２３７を有する。インジェクションシステム２３３，２３５，２３７は、ポンプ及びインジェクションバルブを含むことができる。更に、高圧流体供給システム２４０は、超臨界流体ソース２４２、ポンピングシステム２４４、及び、超臨界流体ヒータ２４６を含むことができる。更に、一以上のインジェクションバルブ若しくは排気バルブが、高圧流体供給システムで使用されてもよい。

事前混合システム２６０は、高圧流体供給システム２４０から供給される高圧流体と、処理化学物質供給システム２３０から供給される処理化学物質とを混合するように設計された任意のシステムを含む。高圧流体と処理化学物質の混合は、基板を如何なる処理化学物質に晒す前に実行される。高圧流体は、超臨界流体を含むことができる。或いは、高圧流体は、二酸化炭素を含む。或いは、高圧流体は、超臨界二酸化炭素を含む。或いは、高圧流体は、液体二酸化炭素を含む。高圧流体と処理化学物質の混合は、高圧流体を超臨界状態に維持するために実行されることができる。

更に、高圧処理システムは、タイトルが“Ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｈａｍｂｅｒｆｏｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”である２００１年７月２４日出願の係属中の米国特許出願番号２００２／９１２，８４４（米国特許公開番号２００２／００４６７０７Ａ１）に記載されるようなシステムを含むことができる。この出願の内容は、ここで参照により本願明細書中に組み込まれる。

次に図３を参照するに、高圧処理システム３００がその他の実施例により示されている。図示の実施例では、高圧処理システム３００は、処理室３１０、再循環システム３２０、事前混合システム３６０、処理化学物質供給システム３３０、高圧流体供給システム３４０、及びコントローラ３５０を含み、これらのすべては、基板３０５を処理するように構成されている。コントローラ３５０は、処理室３１０、再循環システム３２０、事前混合システム３６０、処理化学物質供給システム３３０及び高圧流体供給システム３４０に結合されることができる。或いは、コントローラ３５０は、一以上の追加のコントローラ／コンピューター（図示せず）に結合されてよく、コントローラ３５０は、追加のコントローラ／コンピューターからセットアップ及び／又は構成情報を取得することができる。

図３に示すように、再循環システム３２０は、再循環流体ヒータ３２２、ポンプ３２４及びフィルタ３２６を含むことができる。更に、処理化学物質供給システム３３０は、一以上の化学物質導入システムを含むことができ、各導入システムは、化学物質ソース３３２，３３４，３３６、及び、インジェクションシステム３３３，３３５，３３７を有する。インジェクションシステム３３３，３３５，３３７は、ポンプ及びインジェクションバルブを含むことができる。更に、高圧流体供給システム３４０は、超臨界流体ソース３４２、ポンピングシステム３４４、及び、超臨界流体ヒータ３４６を含むことができる。更に、一以上のインジェクションバルブ若しくは排気バルブが、高圧流体供給システムで使用されてもよい。

また、図３に示すように、事前混合システム３６０は、バイパスライン３６２、及び、第１バルブ３６４及び第２バルブ３６６のような、一以上のバルブを含む。第１及び第２バルブ３６４，３６６は、３方向バルブを含むことができる。バルブが処理室３１０を通る流れに対して閉じているとき、高圧流体及び処理化学物質の流れは、バイパスライン３６２を通り、再循環システム３２０のポンプ３２４を用いて循環される。バイパスライン３６２は、処理室３１０の容積、再循環システムに関連する配管及び処理室の外側（例えば入口ラインや出口ライン）の配管の容積に比べて小さい容積を含むように設計されることができる。更に、処理室３１０の容積は、再循環システムに関連する配管及び処理室の外側（例えば入口ラインや出口ライン）の配管の容積に比べて小さくなるように設計されることができる。

高圧流体及び処理化学物質は、完全に混合されたとみなされるまで循環されることができる。高圧流体と処理化学物質の混合は、基板を如何なる処理化学物質に晒す前に実行される。例えば、コリオリメータのようなフローメータが、バイパスライン３６２を通る高圧流体及び処理化学物質の流れを監視するために利用されることができる。流れの変動（例えば、密度の変動に起因）が所定値よりも小さくなったとき、流れは十分に混合されたと判断することができる。このとき、第１及び第２バルブ３６４，３６６は、処理室３１０を通る高圧流体及び処理化学物質の流れに対して開かれることができる。

高圧流体は、超臨界流体を含むことができる。或いは、高圧流体は、二酸化炭素を含む。或いは、高圧流体は、超臨界二酸化炭素を含む。或いは、高圧流体は、液体二酸化炭素を含む。高圧流体と処理化学物質の混合は、高圧流体を超臨界状態に維持するために実行されることができる。

次に図４を参照するに、高圧処理システム４００がその他の実施例により示されている。図示の実施例では、高圧処理システム４００は、処理室４１０、再循環システム４２０、事前混合システム４６０、処理化学物質供給システム４３０、高圧流体供給システム４４０、及びコントローラ４５０を含み、これらのすべては、基板４０５を処理するように構成されている。コントローラ４５０は、処理室４１０、再循環システム４２０、事前混合システム４６０、処理化学物質供給システム４３０及び高圧流体供給システム４４０に結合されることができる。或いは、コントローラ４５０は、一以上の追加のコントローラ／コンピューター（図示せず）に結合されてよく、コントローラ４５０は、追加のコントローラ／コンピューターからセットアップ及び／又は構成情報を取得することができる。

図４に示すように、再循環システム４２０は、再循環流体ヒータ４２２、ポンプ４２４及びフィルタ４２６を含むことができる。更に、処理化学物質供給システム４３０は、一以上の化学物質導入システムを含むことができ、各導入システムは、化学物質ソース４３２，４３４，４３６、及び、インジェクションシステム４３３，４３５，４３７を有する。インジェクションシステム４３３，４３５，４３７は、ポンプ及びインジェクションバルブを含むことができる。更に、高圧流体供給システム４４０は、超臨界流体ソース４４２、ポンピングシステム４４４、及び、超臨界流体ヒータ４４６を含むことができる。更に、一以上のインジェクションバルブ若しくは排気バルブが、高圧流体供給システムで使用されてもよい。

また、図４に示すように、事前混合システム４６０は、高圧流体供給システム４４０及び処理化学物質供給システム４３０に結合された混合室４６２を含み、混合室４６２は、高圧流体及び処理化学物質をそれぞれに受け入れるように構成されている。更に、事前混合システム４６０は、混合室４６０内の高圧流体及び処理化学物質を攪拌する攪拌器を含むことができる。例えば、駆動システム４６４、及び、駆動システム４６４にシャフト４６８を介して結合される一以上の混合ベーン４６６は、高圧流体及び処理化学物質をかき混ぜて混合を促進するために利用されることができる。高圧流体及び処理化学物質は、完全に混合されたとみなされるまで攪拌されることができる。高圧流体と処理化学物質の混合は、基板を如何なる処理化学物質に晒す前に実行される。

一旦、高圧流体と処理化学物質とが混合されると、混合された流体は、処理室４１０に導入されることができる。混合された流体が処理室４１０に導入されるとき、混合室４６２は、混合室４６２内を所定圧に維持するために追加の高圧流体が逆に充填されることができる。

次に図５を参照するに、高圧処理システムにおける基板処理方法が説明される。本方法は、事前混合システムに高圧流体を供給する６１０で開始するフローチャート６０００を含む。一例では、高圧流体は、処理室に導入され、処理室の外部の配管は、再循環システムを含む。高圧流体は、処理室を通って循環されてもされなくてもよい。処理化学物質を導入するに先立って、一以上のバルブが閉じられ、処理化学物質に処理室内の基板が晒されるのが防止され、高圧流体は、バイパスラインを通って循環される。その他の例では、高圧流体は、混合室に導入される。

６２０では、上述したような処理化学物質が事前混合システムに供給される。前者の例では、処理化学物質は、高圧流体に付加され、バイパスラインを通って循環される。後者の例では、処理化学物質は、混合室内で高圧流体に付加される。

６３０では、高圧流体及び処理化学物質は、処理化学物質に基板が晒される前に事前混合システムで混合される。前者の例では、処理化学物質は、高圧流体及び処理化学物質が混合されるまでバイパスラインを通って循環される。後者の例では、高圧流体及び処理化学物質は、混合室内で、例えば２以上の流体を攪拌ないしかき混ぜる攪拌器を用いて、混合される。

６４０では、高圧流体及び処理化学物質は、高圧処理システムに導入される。前者の例では、一以上のバルブが処理室に対して開けられ、混合された高圧流体及び処理化学物質が処理室内の基板へと導入される。後者の例では、混合された高圧流体及び処理化学物質が、混合室から処理室内の基板へと導入される。

６５０では、基板が、高圧流体及び処理化学物質に晒されることにより処理される。

上述では、本発明のある模範的な実施例だけが詳細に説明されているが、当業者であれば、本発明の新規な教示及び利点から材料的に逸脱することなく模範的な実施例において多くの変形が可能であることを認識するだろう。従って、かかる全ての変形は、本発明の範囲内であることが意図される。

本発明の一実施例による高圧処理システムの簡略化した概略図である。本発明のその他の実施例による高圧処理システムの簡略化した概略図である。本発明のその他の実施例による高圧処理システムの簡略化した概略図である。本発明の更なるその他の実施例による高圧処理システムの簡略化した概略図である。本発明の一実施例による高圧処理システムにおける基板処理方法を示す図である。

Claims

基板を処理する高圧処理システムであって、
実質的に超臨界流体特性を持つ流体であって、処理室内に導入された流体により前記基板を処理するように構成された処理室と、
前記処理室に高圧流体を導入するように構成された高圧流体供給システムと、
前記処理室に処理化学物質を導入するように構成された処理化学物質供給システムと、
前記処理室に結合され、前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記処理室に導入する前に、前記高圧流体供給システムから前記高圧流体を受け、前記処理化学物質供給システムから前記処理化学物質を受け、前記高圧流体及び前記処理化学物質を混合するように構成された事前混合システムと、
前記処理室に結合され、前記事前混合システムにより混合されて生成される前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記処理室に導入すると共に、該導入後に前記処理室から出される前記高圧流体及び前記処理化学物質を、これらの混合状態を維持しつつ再度前記処理室に導入するように構成された再循環システムとを含み、
前記事前混合システムは、前記高圧流体及び前記処理化学物質が所定基準以上十分に混合されるまで、前記高圧流体及び前記処理化学物質を閉じた循環ループ内で循環させ、前記高圧流体及び前記処理化学物質が所定基準以上十分に混合されたと判断した前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記処理室に導入するように構成される、高圧処理システム。
前記流体は、二酸化炭素を含む、請求項１に記載の高圧処理システム。
前記処理化学物質供給システムは、溶剤、補助溶剤、界面活性剤、前駆体系繊維、還元剤、又は、これらの任意の組み合わせを導入するように構成されている、請求項１に記載の高圧処理システム。
前記処理化学物質供給システムは、
異物、残留物、硬化残留物、フォトレジスト、硬化フォトレジスト、ポストエッチング残留物、ポストアッシュ残留物、化学機械的研磨（ＣＭＰ）後残留物、研磨後残留物、ポストインプラント残留物、又は、これらの任意の組み合わせを除去するための洗浄剤、
粒子を除供するための洗浄剤、
薄膜、多孔薄膜、多孔低誘電率材料、エアギャップ誘電体、又は、これらの任意の組み合わせを乾燥させる乾燥剤、誘電体薄膜、金属薄膜、又は、これらの任意の組み合わせを用意するための前駆体系繊維、
又は、これらの任意の組み合わせを導入するように構成されている、請求項１に記載の高圧処理システム。
前記事前混合システムは、バイパスライン及び一以上のバルブを含み、前記処理室を介した高圧流体及び処理化学物質の流れに対して前記一以上のバルブが閉じたときに、前記流れが前記バイパスラインを通るようにする、請求項１に記載の高圧処理システム。
前記事前混合システムは、更に、前記バイパスラインに結合されたフローメータであって、前記高圧流体及び前記処理化学物質が混合されるときを決定するように構成されたフローメータを含む、請求項５に記載の高圧処理システム。
前記再循環システムは、ポンプを含む、請求項１に記載の高圧処理システム。
前記再循環システムは、更に、ヒータ及びフィルタを含む、請求項７に記載の高圧処理システム。
前記事前混合システムは、
前記ポンプの出口側に結合された一端と、前記ポンプの入口側に結合された他端を有するバイパスラインと、
前記バイパスラインに結合され、前記高圧流体及び前記処理化学物質の流れに対して前記処理室を開閉するように構成された一以上のバルブとを含む、請求項７に記載の高圧処理システム。
高圧処理システムにおける基板処理方法であって、
前記高圧処理システム用の高圧流体を供給し、
前記高圧処理システム用の処理化学物質を供給し、
前記高圧流体及び前記処理化学物質を処理室に導入する前に、前記高圧流体及び前記処理化学物質を混合し、
前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記処理室に導入し、
前記流体を実質的に超臨界流体特性を持つ状態とし、該状態の流体に前記処理室内の基板を晒すことによって、前記基板を、前記高圧流体及び前記処理化学物質に晒し、
前記高圧流体及び前記処理化学物質を混合することは、前記高圧流体及び前記処理化学物質が所定基準以上十分に混合されるまで、前記高圧流体及び前記処理化学物質を前記処理室に対して閉じた循環ループ内で循環させることを含む、方法。
前記高圧流体を供給することは、前記処理システムを通って超臨界流体を再循環させることを含む、請求項１０に記載の方法。
前記高圧流体は、高圧二酸化炭素であり、前記基板を晒すことは、超臨界二酸化炭素に前記基板を晒すことを含む、請求項１１に記載の方法。