KR20070121057A - 초임계 유체 제거 또는 증착 공정을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

초임계 유체 제거 또는 증착 공정을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20070121057A
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엘리오더 지 젠키우
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토마스 에이치 바움
파멜라 엠 비진틴
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어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
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Abstract

박막을 마이크로 전자 장치에 증착하거나 원치 않는 층, 입자 및/또는 잔류물을 마이크로 전자 장치로부터 제거하기 위한 SCF 장치 및 방법이 제공된다. SCF 장치는 SCF와 다른 화학 성분과의 균일한 혼합을 달성하기 위해 동적 혼합기를 포함한다.

Description

초임계 유체 제거 또는 증착 공정을 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR SUPERCRITICAL FLUID REMOVAL OR DEPOSITION PROCESSES}
본 발명은 마이크로 전자 장치 제조에 사용되는 초임계 유체 장치, 및 상기 장치를 이용한 마이크로 전자 장치에 대한 제거 또는 증착 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 에칭, 세정, 입자 제거, 잔류물 제거, 박막 증착 및 포토레지스트층 제거를 포함하되, 이에 한정되는 것은 아니다.
마이크로 전자 장치 제조 산업에서는 이온 주입 경화된 포토레지스트와 그 잔류물을 마이크로 전자 장치로부터 에칭, 세정 및 제거하기 위한 신공정을 개발하기 위해 상당한 노력을 지속적으로 기울여 왔다. 이 노력은 임계치수(CD)가 계속해서 급격히 감소함에 따라 무력해지곤 했다. 수계 조성물의 사용을 포함하는 종래의 습식 세정 방식은 부분적으로는 세정액에 사용되는 액체의 높은 표면장력 특성에 따라 임계치수 폭이 100nm 아래로 감소함에 따라 실질적인 제한을 받는다. 또한, 수성 세정액은 기계적 강도, 수분 흡착량, 열팽창 계수 및 다른 기판에의 흡착을 비롯한 다공성 저유전율 유전체(low-k dielectric material)의 중요한 재료 특성에 강한 영향을 줄 수 있다.
제거 공정과 함께, 예컨대 집적 회로의 제작 중의 박막 증착과 같이 마이크 로 전자 장치에 층을 형성해야 하는 다수의 용례가 있다. 층 형성에 통상 이용되는 방법들 중에는 화학 증기 증착(CDV) 공정과 원자층 증착(ALD) 공정이 있다. CVD 및/또는 ALD와 연관된 문제로는 100% 미만의 단차 도포성(step coverage), 느린 증착 속도 및 전구체가 증착 재료로 불충분하게 전환되는 것 등이 있다.
최근, 초임계 유체(SCF)를 활용하여 전구체를 막이 형성될 표면에 전달하는 것이 제안되었다. 초임계 유체는 먼저 전구체를 고농도의 초임계 유체에 용해하여, SCF의 용매 특징을 이용하는 것으로 통상 활용된다. 이어 전구체 함유 SCF를 기판이 안에 놓인 반응 챔버에 전달한다. 이어, (i) 챔버 내의 온도 및/또는 압력 조건을 유체가 미임계 상태로 변하도록 낮춘다. 그러면 유체는 전구체를 용액 내에 유지할 수 있는 용매 성질을 잃게 되고, 전구체는 용액에서 떨어져 나와 기판에 층(또는 막)을 형성하게 된다. 이와 달리, (ii) 기판을 가열하면, 전구체 함유 SCF 내의 전구체가 기판에서 분해되어 기판에 층을 형성한다.
초임계 유체 증착(SCFD)은 화학 증기 증착에 비해 다음과 같은 중요한 장점을 갖는다. (1) 동작 온도가 낮아서 CVD에서 기상 농축(vapor phase concentration)을 일으키기에 필요한 고온에서 열화될 수 있는 유기 금속 전구체를 사용할 수 있다. (2) SCF의 용해력에 따라 더 높은 (SCF상) 전구체 농도를 얻는 동시에 유기 금속 착물의 증착 후에 금속 표면으로부터 리간드(ligand) 탈착(desorption)이 용이해진다. (3) SCF 내의 다수의 전구체가 동시에 분해되어, SCF상 전구체 조성물이 복잡한 다중-요소 조성물을 갖는 증착 재료가 될 수 있다. (4) 진공 상태가 이용되지 않기 때문에 유기 금속 전구체 화합물을 불안정한 리간 드와 사용하는 것을 선택할 수 있다. (5) 비휘발성 유기 금속 전구체를 사용하므로, 유독성이 적고 더욱 비효 효율적인 화합물이 된다. (6) 이산화탄소와 같은 유독성이 없고, 저가이고, 용이하게 입수 가능하며, 재활용 가능한 용매를 사용한다. 한편, 초임계 유체 증착의 장점이 이들로 한정되는 것은 아니다.
현재의 SCFD 공정 기술은 초임계 용매 신속 팽창(RESS) 또는 기판 표면에서의 전구체 환원에 기초하고 있으며, 이들은 수소와 같은 운반체 또는 공통-반응 기체를 열적 또는 반응적으로 사용한다. RESS는 마이크로미터 치수의 노즐 또는 모세관을 통해 전구체 함유 SCF의 신속한 팽창을 이용하며, 후속하여 기판 표면에 또는 그에 인접하여 증착되도록 재료의 연무를 형성한다. 비록 이 공정은 다양한 재료의 박막의 성장을 수용할 수 있지만, 증착된 막의 증착속도와 표면적은 유체의 팽창을 위해 필요한 작은 치수의 노즐을 통해 팽창되는 전구체 재료의 양이 작으므로 제한된다. 또한, 비균일 막 성장의 입자 발생이 생길 수 있다. 흔히 화학적 유체 증착(CFD)라고 하는 나중 공정은 SCF 내에서 증착될 전구체 재료가 용매화되는 것과, 전구체 함유 SCF가 표준 개구를 통해 증착 챔버로 이송되고, 후속하여 정적 압력에서 전구체가 기판에서 반응(예컨대, 환원 또는 분해)하는 것을 포함한다. 이 공정은 균일한 막 성장을 가능하게 하지만, 열원으로부터의 열 소산에 따라 높은 비율의 전구체 재료가 챔버 벽으로 상실된다. 또한, 챔버 내의 전구체 함유 SCF가 장시간 노출되므로, 유기 리간드에 의한 막 오염 수준이 증가하는 것으로 보고되었다.
초임계 액체(SCF)는 마이크로 전자 장치 표면으로부터 포토레지스트층 및 다른 잔류물들과 같은 재료를 제거하기 위한 다른 방법도 제공한다. SCFs는 신속히 확산되고, 점성이 낮고, 표면장력이 0에 가까우며, 깊은 트렌치와 비아(via) 안으로 수월하게 침투할 수 있다. 또한, 낮은 점성 때문에, SCF는 신속하게 용해 및/또는 현탁된 물질을 신속히 이송할 수 있다. SCF를 이용한 세정 공정은 물소비 없이 이루어질 수 있고, 웨이퍼 손상, 증착되는 다량의 유해 액체 화학물질의 사용 필요성, 그리고 다수의 공정 단계를 크게 없앨 수 있다.
유감스럽게도, SCF는 극히 무극성이고, 그것만으로도, 많은 종류가 적절히 가용되지 않는다. 현재, 가용화를 위해 SCF에 첨가되는 성분은 전구체, 합성물, 공반응 화합물(co-reactant), 희석제, 공용매, 계면활성제, 산화제, 환원제, 안정제, 킬레이트제, 부동태화제(passivator), 착화제 및 에칭제 중의 하나 이상을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이들 성분은 일반적으로 정적 혼합 방법에 의해 SCF 안으로 혼합되고, 그에 따라 SCF와 가용화될 성분이 혼합 챔버에 도입되고, 유동하는 유체의 추진력을 이용하여 구불구불한 경로와의 충돌에 의한 물리적 혼합에 필요한 에너지를 제공함으로써, 정방향 추진력을 횡단 방향 또는 난류 운동으로 전환한다. 정적 혼합기에서 압력 강하와 같이 압력 또는 온도 변화가 생기면, 하류 분기를 갖는 혼합 챔버 내에 고상 석출 또는 액체-액체 상 분리가 생길 수 있다. 예컨대, 혼합 챔버의 하류에 수직으로 선 장치가 막히거나, 입자가 공정 챔버 내에서 형성될 수 있다. 또한, 효과적인 세정을 위해 깊은 트렌치 또는 비아 안으로 수월하게 침투하는 능력이나 SCF의 용해력에 따른 높은 (SCF-상) 전구체 농도의 달성과 같은 SCF 조성물에 연관된 장점은 SCF와 성분이 분리될 때 제거된다.
따라서, 해당 분야에서는, 성분이 고체이거나 벌크 용매에 대해 용해도가 낮 은 것으로 공지된 때에도, 벌크 용매 내에서 성분의 균일하고 균질한 매체를 생성할 동적 혼합기와 같은 개선된 혼합 방식이 요구된다.
정적 혼합 챔버와 연관된 문제와 함께, 기존의 제거 시스템들은 SCF 세정 제제(formulation)를 재순환시키도록 구성된다. 사용된 유체를 세정될 기판에 재순환시키면, 마이크로 장치 표면을 효과적이고도 효율적으로 세정하기 위해 필요한 신선한 화학물질 유입이 이루어질 수 없다.
따라서, 해당 분야에서는, 원치 않는 층, 입자 및/또는 잔류물을 효율적이고도 효과적으로 제거하기 위한 마이크로 전자 장치 표면에 신선한 화학물질을 균일하게 도입할 수 있는 연속 흐름 시스템 또한 필요하다. 바람직하게는, 동적 혼합기는 연속 흐름 시스템의 구성요소이다. 중요한 점으로서, 연속 흐름 시스템은 박막 재료의 성장 공정도 역시 개선하여, 더욱 균일하고 덜 오염된 막의 증착을 확보할 수 있다.
본 발명은 상기 장치를 사용하는 연속 흐름 SCF 장치 및 공정에 관한 것이다.
한 측면에 따르면, 본 발명은 연속 흐름 초임계 유체(SCF) 장치에 관한 것이며, 상기 SCF 장치는,
(a) 용매를 담는 용매 컨테이너;
(b) 상기 용매 컨테이너에 연통 연결되어 상기 용매를 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
(c) 상기 고압 용매 펌프의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 용매를 초임계 상태로 변환시키는 용매 히터;
(d) 하나 이상의 화학 성분을 하류로 유동시키는 고압 화학 성분 펌프;
(e) 상기 용매 히터와 상기 화학 성분 펌프 양자의 하류에 위치하고 연통 연결된 혼합 챔버; 및
(f) 상기 용매 히터와 상기 혼합 챔버의 하류에 위치하고 연통 연결된 공정 챔버를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은,
(a) 내부 챔버;
(b) 상기 내부 챔버 내에 위치한 유체 분산기;
(c) 상기 내부 챔버 내에 위치하여, 하나 이상의 마이크로 전자 장치를 지지하는 마이크로 전자 장치 지지체; 및
(d) 상기 유체 분산기에 대해 원격 위치한 2 이상의 배출 포트를 포함하는 연속 흐름 SCF 공정 챔버에 관한 것이다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 마이크로 전자 장치를 제작하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 연속 흐름 초임계 유체 증착(SCFD) 장치를 이용하여 마이크로 전자 장치에 박막을 증착하며, 상기 SCFD 장치는,
(a) 용매를 담는 용매 컨테이너;
(b) 상기 용매 컨테이너에 연통 연결되어 상기 용매를 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
(c) 상기 고압 용매 펌프의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 용매를 초임계 상태로 변환시키는 용매 히터;
(d) 하나 이상의 화학 성분을 하류로 유동시키는 고압 화학 성분 펌프;
(e) 상기 용매 히터와 상기 화학 성분 펌프 양자의 하류에 위치하고 연통 연결된 혼합 챔버; 및
(f) 상기 용매 히터와 상기 혼합 챔버의 하류에 위치하고 연통 연결된 공정 챔버를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 박막 증착 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 연속 흐름 SCFD 장치를 이용하여 기판에 박막을 증착하며, 상기 SCFD 장치는
(a) 용매를 담는 용매 컨테이너;
(b) 상기 용매 컨테이너에 연통 연결되어 상기 용매를 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
(c) 상기 고압 용매 펌프의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 용매를 초임계 상태로 변환시키는 용매 히터;
(d) 하나 이상의 화학 성분을 하류로 유동시키는 고압 화학 성분 펌프;
(e) 상기 용매 히터와 상기 화학 성분 펌프 양자의 하류에 위치하고 연통 연결된 혼합 챔버; 및
(f) 상기 용매 히터와 상기 혼합 챔버의 하류에 위치하고 연통 연결된 공정 챔버를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 연속 흐름 SCFD 장치에 관한 것으로, 상기 SCFD 장치는,
(a) 하나 이상의 용매와 하나 이상의 전구체 재료의 혼합물을 담는 컨테이너;
(b) 상기 컨테이너에 연통 연결되어 상기 혼합물을 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
(c) 상기 고압 펌프의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 혼합물을 초임계 또는 미임계 상태로 변환시키는 히터; 및
(d) 상기 히터의 하류에 위치하고 연통 연결된 공정 챔버를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 연속 흐름 SCFD 장치에 관한 것으로, 상기 SCFD 장치는,
(a) 용매를 담는 용매 컨테이너;
(b) 상기 용매 컨테이너에 연통 연결되어 상기 용매를 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
(c) 상기 고압 용매의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 용매를 초임계 상태로 변환시키는 용매 히터;
(d) 전구체를 하류로 유동시키는 고압 전구체 펌프; 및
(e) 상기 용매 히터와 상기 전구체 화학 펌프 양자의 하류에 위치하고 연통 연결되며, 혼합 시스템을 포함하는 공정 챔버를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 개선된 마이크로 전자 장치 및 이를 포함하는 생산물에 관한 것으로, 이들은 본 명세서에 기재한 방법 및/또는 시스템을 이용하여 박막에 증착하고, 선택적으로는, 마이크로 전자 장치를 생산물에 포함하는 것에 의해 구현된다.
본 발명의 또 다른 측면은 초임계 또는 미임계 유체와 하나 이상의 성분을 균일화하는 동적 혼합 시스템에 관한 것으로, 상기 혼합 시스템은,
(a) 내부 챔버를 형성한 고압 용기;
(b) 초임계 또는 미임계 유체를 담고, 상기 고압 용기와 이송 관계로 배치된 초임계 또는 미임계 유체 컨테이너;
(c) 하나 이상의 성분을 담고, 상기 고압 용기와 이송 관계로 배치된 하나 이상 성분 컨테이너; 및
(d) 동적 혼합을 제공하도록 상기 내부 챔버 안에 위치한 교반기를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 초임계 또는 미임계 유체와 하나 이상의 다른 성분을 균일화하는 동적 혼합 장치에 관한 것으로, 상기 하나 이상의 다른 성분은 공용매, 에칭제, 계면활성제, 산화제, 환원제, 부동태화제, 전구체, 착화제, 킬레이트제 및 다른 화학 첨가제로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 혼합 시스템은,
(a) 내부 챔버를 형성한 고압 용기;
(b) 초임계 또는 미임계 유체와 하나 이상의 다른 성분을 담고, 상기 고압 용기와 이송 관계로 배치된 단일 원료 시약 컨테이너; 및
(c) 동적 혼합을 제공하도록 상기 내부 챔버 내에 위치한 교반기를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 연속 흐름 초임계 또는 미임계 장치에 관한 것으로, 상기 장치는,
(a) 용매 원료 시약 및 하나 이상의 다른 성분 원료 시약을 담은 단일 원료 유체 컨테이너;
(b) 상기 단일 원료 유체 컨테이너에 연통 연결되어 단일 원료 유체를 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
(c) 상기 고압 용매의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 단일 원료 유체를 초임계 또는 미임계 상태로 변환시키는 단일 원료 유체 히터;
(d) 상기 단일 원료 유체 히터의 하류에 위치하고 연통 연결된 공정 챔버를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 연속 흐름 초임계 또는 미임계 장치에 관한 것으로, 상기 장치는,
(a) 용매 원료 시약을 담는 용매 컨테이너;
(b) 상기 용매 컨테이너에 연통 연결되어 상기 용매 원료 시약을 하류로 유동시키는 고압 펌프;
(c) 상기 고압 펌프의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 용매 원료 시약을 초임계 또는 미임계 상태로 변환시키는 용매 원료 시약 히터;
(d) 화학 제제를 하류로 유동시키는 화학 제제 펌프; 및
(e) 상기 용매 원료 시약 히터와 상기 화학 제제 펌프 양자의 하류에 위치하고 연통 연결되며, 혼합 시스템을 포함하는 공정 챔버를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 본 명세서에 기재한 SCF 장치를 이용하여, 포토레지스트 재료가 있는 마이크로 전자 장치로부터 경화된 포토레지스트 재료를 제거하는 방법에 관한 것이다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 마이크로 전자 장치 제작 방법에 관한 것으로서, 상기 제작 방법은 본 명세서에 기재한 SCF 장치를 이용하여 포토레지스트 재료가 있는 마이크로 전자 장치로부터 경화된 포토레지시트 재료를 제거한다.
본 발명의 또 다른 특징은 개선된 마이크로 전자 장치 및 이를 포함하는 생산물에 관한 것으로,
본 발명의 또 다른 측면은 개선된 마이크로 전자 장치 및 이를 포함하는 생산물에 관한 것으로, 이들은 본 명세서에 기재한 방법 및/또는 시스템을 이용하여 포토레지스트 재료를 제거하고, 선택적으로는, 마이크로 전자 장치를 생산물에 포함하는 것에 의해 구현된다.
본 발명의 다른 측면, 특징 및 실시예는 후속하는 상세한 설명과 첨부한 청구범위로부터 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 SCFD 공정 챔버의 단면도이다.
도 2는 축 표지(L-L′) 및 상대거리 표지(M-M′, N-N′, P-P′)를 포함하는 본 발명에 따른 SCFD 공정 챔버의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 저항성 카트리지를 포함하는 SCFD 공정 챔버의 단면 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가열 요소 기판 지지체를 포함하는 SCFD 공정 챔버의 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 가열 요소 기판 지지체의의 정면도이다.
도 5b는 도 5a의 가열 요소 기판 지지체의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연속 흐름 장치의 구성요소의 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 동적 혼합 챔버의 절개도이다.
도 8a는 공정 이전의 제어 웨이퍼의 (좌상단 60° 각도에서의) 스캐닝 전자 현미경 사진(scanning electron micrograph)이다.
도 8b는 공정 이전의 제어 웨이퍼의 (우측 90°단면에서의) 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8c는 정적 혼합기와 재순환장치를 포함하는 장치를 사용한 공정 이후의 도 8a의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8d는 정적 혼합기와 재순환장치를 포함하는 장치를 사용한 공정 이후의 도 8b의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8e는 정적 혼합기를 포함하는 장치와 신선한 화학물질을 사용하여 연속 흐름을 자극한 공정 이후의 도 8a의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8f는 정적 믹서를 포함하는 장치와 신선한 화학물질을 사용하여 연속 흐름을 자극한 공정 이후의 도 8b의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8g는 정적 믹서를 포함하는 장치와 희석한 신선한 화학물질을 사용하여 연속 흐름을 자극한 공정 이후의 도 8b의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8h는 정적 혼합기를 포함하는 장치와 희석한 신선한 화학물질을 사용하여 연속 흐름을 자극한 공정 이후의 도 8b의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8i는 도 6의 연속 흐름 장치와 동적 혼합기를 사용한 공정 이후의 도 8a의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
도 8j는 도 6의 연속 흐름 장치와 동적 혼합기를 사용한 공정 이후의 도 8b의 제어 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경 사진이다.
본 발명은 박막을 마이크로 전자 장치에 증착하기 위한 연속 흐름 초임계 유체 공정 챔버 및 장치에 관한 것이다. 바람직하게는, 연속 흐름 장치는 동적 혼합 시스템을 포함한다.
또한, 본 발명은 초임계 유체를 이용하여, 에칭, 세정, 입자 제거, 잔류물 제거 및 다른 공지된 제조 단계를 포함하는 마이크로 전자 장치의 공정을 수행하기 위한 유체 전달 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 연속 흐름 장치와 공정을 이용하여 경화된 포토레지스트를 마이크로 전자 장치로부터 제거하는 것과 관련된다. 바람직하게는, 연속 흐름 장치는 동적 혼합 시스템을 포함한다.
본 명세서에서 초임계 유체라는 용어는 특정한 화합물의 압력-온도 다이어그 램에서 임계 온도(Tc)나 임계 압력(Pc) 미만이 아닌 조건에 있는 물질을 나타낸다. 본 발명에 채용된 바람직한 초임계 유체는 CO2로서, 단독으로 사용되거나 Ar, NH3, N2, CH4, C2H4, CHF3, C2H6, n-C3H8, H2O, N2O 등과 같은 다른 첨가제와 혼합되어 사용될 수 있다. 중요한 점은, 초임계 유체를 참조하지만, 본 발명은 미임계 유체(subcritical fluid)와 같은 다른 고밀도 유체도 역시 사용할 수 있다. 본 명세서에 정의되는 바, 초임계 유체는 미임계 상태, 즉, 특정한 용매와 결합하여 임계 온도 및/또는 임계 압력 미만의 조건에 있는 용매를 나타낸다. 달리 말하면, 유체는 초임계 상태가 아니라 가지각색의 밀도를 갖는 기체 또는 액체 상태일 수 있다.
본 명세서에서 정의되는 바, 마이크로 전자 장치는 레지스트 코팅된(resist coated) 반도체 기판, 평판 표시 장치, 박막 기록 헤드, 마이크로 전기 기계 장치(MEMS) 및 다른 신기술 마이크로 전자 소자에 해당한다. 마이크로 전자 장치는 패턴 처리 및/또는 블랭킷 처리된(blanketed) 실리콘 웨이퍼, 평판 표시 장치 기판 또는 불소중합체 기판을 포함할 수 있다. 또한, 마이크로 전자 장치는 중기공(mesoporous) 또는 미세기공 무기 고체(microporous inorganic solid)를 포함할 수 있다. 박막을 마이크로 전자 장치에 증착한다는 어구는 결코 제한하는 의미가 아니며, 결과적으로 마이크로 전자 장치가 될 모든 기판에 박막을 증착하는 것을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에 정의되는 바, 고압 용기는 혼합 챔버와 공정 챔버를 포함한다. 중요한 점으로서, 공정 챔버는 혼합 챔버가 될 수도 있도록 혼합 능력을 가질 수 있고, 그 역도 성립한다.
본 명세서에 사용되는 경화된 포토레지시트는 미현상 포토레지스트, 현상된 포토레지스트, 교차 결합된 포토레지스트, 예컨대 집적 회로의 생산라인후단(BEOL) 이중 무늬(dual damascene) 공정 중에 플라즈마 에칭된 포토레지스트, 및/또는 예컨대 반도체 웨이퍼의 적절한 층에 도펀트 물질을 주입하는 생산라인전단(FEOL) 공정 중에 이온 주입된 포토레지스틀 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 마이크로 전자 장치로부터 경화된 포토레지스트를 제거한다와 마이크로 전자 장치를 제거 조성물과 접촉시킨다라는 어구는 결코 한정하고자 하는 것은 아니며, 결과적으로 마이크로 전자 장치가 될 기판으로부터 경화된 포토레지스트 재료를 제거하거나 이 기판에 접촉시키는 것을 포함하는 의미이다.
본 명세서에 정의되는 바, 저유전율 유전체는 층상 마이크로 전자 장치의 유전체로 사용되는 재료에 해당하며, 이 재료는 약 3.5 미만의 유전 상수를 갖는다. 바람직하게는, 저유전율 유전체는 실리콘 함유 유기 폴리머, 실리콘 함유 하이브리드 유기/무기 재료, 유기 실리케이트 글라스(OSG), TEOS, 불화 실리케이트 글라스(FSG), 이산화규소 및 탄소 주입 산화물 (CDO) 글라스와 같은 저극성 재료를 포함한다. 저유전율 유전체는 다양한 밀도와 다양한 기공도를 가질 수 있다.
본 명세서에 기재한 연속 흐름 장치와 공정은 (i) 초임계 또는 미임계 유체 매체를 이용하여 마이크로 전자 장치에 박막을 형성하고, (ii) 초임계 또는 미임계 유체 매체를 이용한 마이크로 전자 장치의 에칭, 세정, 잔류물 제거, 박막 증착 및 마이크로 전자 장치로부터 층, 바람직하게는, 경화된 포토레지스트를 포함하는 층 및/또는 잔류물을 제거하기 위해 채용될 수 있다. 이하 본 발명의 전반적인 설명에서 초임계 유체에 대한 특정한 인용은 본 발명의 실시예를 제공하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하고 하는 것은 결코 아니다.
마이크로 전자 장치 상의 박막 성장
마이크로 전자 장치는 패턴 처리 및/또는 블랭킷 처리된 실리콘 웨이퍼, 평판 표시 장치 기판 또는 불소중합체 기판을 포함할 수 있다. 박막은 중기공 또는 미세기공 고체에 증착될 수도 있다. 초임계 유체는 기공을 신속하게 침투할 수 있게 해주는 기체와 같은 이동 특성(예컨대 저점성과 표면장력의 부재)을 갖는다.
증착된 박막은 금속, 금속 혼합물, 금속합금, 금속산화물, 금속황화물, 혼합된 금속산화물, 혼합된 금속황화물, 절연체, 유전체, 또는 저유전율 유전체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 박막은 다중 금속을 포함하고, 그에 따라 전구체는 해당 다중 금속을 위한 다중 전구체일 수 있다. 또한, 박막은 다중 금속의 균일 또는 불균일 혼합물일 수 있다. 예컨대, 해당 재료는 백금/니켈 혼합물이나 합금이거나, 구리 혼합물이나 합금일 수 있다. 또한, 개별 금속의 다양한 농도 변화가 증착된 박막 전체에서 생길 수 있다.
SCFD(연속 흐름 초임계 유체 증착) 공정에서, 하나 이상의 용매와 하나 이상의 전구체를 함유하는 SCF 용액을 공정 챔버에 도입하기 전에, 초임계 압력과 초임계 온도에서 (전구체 용액의 용매와 동일한) 순수 용매로 공정 챔버를 채운다. 그런 다음, 전구체 분해 생성물 또는 미사용 반응물을 공정 챔버로부터 연속해서 제 거함에 따라, SCF 용액을 하나 이상의 마이크로 전자 장치를 포함하는 공정 챔버에 연속해서 추가한다. 공정 챔버에 출입하는 유량은 대략 동일하므로 공정 챔버 내의 압력이 실질적으로 일정하게 유지되어, 초임계 상태와 균일한 전구체 농도가 확보된다. 전체 유량은 특정 반응에 따라 최적화된다.
반응 조건에서 초임계 용매 내의 전구체의 용해도는 해당 분야에 공지된 가변 용적 고압창 용기(variable volume view cell)에서 확인할 수 있다(예컨대 McHugh 등의 초임계 유체 추출: 원리 및 실시; Butterworths: 보스톤, 1986). 공지된 양의 전구체와 초임계 용매를 고압창 용기 안에 장입하여, 단일상이 시각적으로 관찰되는 조건으로 가열 및 압축한다.
SCFD 공정의 온도와 압력은 전구체와 용매 선택에 의존한다. 일반적으로, 온도는 250°C 미만, 종종 100°C 미만이고, 압력은 통상 50 내지 500 바이다. 마이크로 전자 장치와 용액 사이의 온도 기울기는 화학적 선택도를 높이도록 사용될 수도 있다.
연속 흐름 SCFD 공정은 SCFD 챔버로 흐르는 전구체 함유 SCF의 유량에 대한 세심한 모니터링과 제어를 통해 막의 유량을 제어해야 한다. 통상 RESS 챔버와 연관된 마이크로미터 치수의 노즐들은 넓은 영역에 걸친 전구체 함유 SCF의 균일한 분포를 위해 필요한 더 큰 유체 흐름을 수용할 수 없다. 또한, 이들 노즐과 연관된 최대 유량은 연속 흐름 SCFD를 이용하여 성장한 막의 성장률을 제어하는데 필요한 것보다 종종 낮다. 스펙트럼의 타단에서, CFD 챔버와 연관된 표준 유체 전달 개구들은 너무 커서 통상 양호한 유체 유량이 불가능할 정도이다.
샤워헤드 전달은 종래기술의 유체 전달 기구의 결점을 극복한다. 더 구체적으로, 본 발명의 샤워헤드 분산기(disperser)는 내부 용적을 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있고, 하우징은 전구체 함유 SCF의 공급 장치와 유체 연결되어 결합될 수 있다. 하우징은 분산기의 방출면을 형성하는 벽을 포함하며, 이 벽은 전구체 함유 SCF를 벽에 인접하고 그와 유체 수용 관계인 증착 위치에 방출하기 위한 방출 통로 어레이를 갖는다. 방출 통로는 서로 이격되어, 방출면에 해당 방출 통로 개구 어레이를 형성한다. 바람직하게는, 샤워헤드에는 전극이 없다.
도 1을 참조하면, 미임계 및 초임계 유체 매체로부터 박막을 성장시키기 위해 채용될 수 있는 SCFD 공정 챔버(100)가 도시된다. 내부 챔버(124)를 형성하는 고압 챔버 컨테이너(110)와 고압 마개(120)는 초임계 유체와 연관된 고압에 견딜 것으로 생각되는 예컨대 볼트 또는 그 균등물인 연결 수단(122)에 의해 연결될 수 있다. 내부 챔버(124)는 바람직하게는 약 45cm3 내지 60cm3 범위의 가변 용적을 갖는다. 내부 용적을 형성하는 한, SCFD 공정 챔버는 단일 인접 구성(single contiguous construction)을 갖거나 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있음을 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 알 수 있다. 이와 같이, SCFD 공정 챔버는 도 1에 도시한 것과 같은 합치 결합 가능한 컨테이너(110)와 마개(120)로 한정되는 것은 아니다.
챔버 마개(120)는 관통형 고압 라인(130)의 통과를 위한 개구를 포함한다. 고압 라인은 하우징(142)과 유체 분산기(140)에 의해 형성된 내부 용적(144)과 연 결되고, 유체 분산기(140)는 가장 바람직하게는 샤워헤드이다. 기판(150에 대한 유체 분산기(140)의 거리를 축을 따라 조절하기 위한 수단은 당업자라면 알 수 있고, 그 예로는 하우징(142)이 샤프트를 따라 상하로 나사 운동할 수 있는 나사 샤프트가 있다. 기판은 가열 요소를 포함할 수 있는 기판 지지체(160) 상에 위치된다. 선택적으로, 기판 지지체(160)는 예컨대 알루미늄 함유 세라믹 재료 또는 그 균등물인 절연체(170)로 둘러싸인다. 당업자라면 고압 컨테이너(110)의 벽은 원형, 타원형 또는 다각형의 내부 챔버(124)를 형성한다는 것을 알 수 있다.
실제로, 고압 라인(130)은 전구체 함유 SCF를 복수의 구멍을 갖는 유체 분산기(140)를 통해 내부 챔버(124)에 전달함으로써, 균일하게 분배된 전구체 함유 SCF 용액의 샤워를 형성한다. 중요한 점으로서, 전구체 함유 유체의 초임계 상태는 유체 분산기(140)의 상류 또는 하류에 유지되지만, 유체 분산기의 상류 도는 하류의 온도와 압력은 같거나 다를 수 있다. 가열된 마이크로 전자 장치(150)가 도입되면, 전구체 물질(precursor species)이 그 표면에서 열분해된다.
두드러지게는, 유체 분산기(140)와 기판(150) 사이의 거리를 조절하도록 축을 따라 이동할 수 있는 하우징(142)은 전구체 함유 유체 물질의 체류 시간을 추가적으로 제어한다. 해당 업계에 공지되어 있다시피, 체류 시간에 대한 제어는 전구체 함유 용액의 전구체 분해를 최소화하여 성장 막의 입자 오염을 최소화한다. 또한, 축을 따라 조절 가능한 유체 분산기는 전구체 함유 SCF에 노출된 고압 컨테이너(110)의 내벽의 전체 면적을 최소화함으로써 챔버 벽에서의 분해에 따른 전구체 손실을 최소화할 수 있다.
박막 성장률과 성장한 박막의 균일도는 SCFD 공정 챔버 배출 포트 디자인을 개선하여 제어할 수 있다. 일반적으로, SCFD 공정 챔버는 SCFD 챔버의 바닥 또는 후단에 위치한 하나의 배기 챔버만을 포함하며, 이는 마이크로 전자 장치의 전체 표면에서 전구체 함유 SCF를 비균일하게 유포시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 복수의 출구 포트(180)가 유체 분산기에 대해 원격에 위치한다. 본 명세서에 정의되는 바, 유체 분산기에 대해 원격에 위치한다는 것은 유체 분산기에 대한 축 거리가 기판의 노출면에 대한 축 거리보다 크다는 의미이다. 도 1의 SCFD 챔버(100)를 나타내는 도 2를 참조하면, 챔버의 축 길이는 L-L′선으로 표시한다. 유체 분산기(140), 기판(150)의 노출면 및 출구 포트(180)는 각각 P-P′, N-N′ 및 M-M′ 선으로 표시한다. 달리 말하면, 유체 분산기에 대해 원격에 위치함은 L-L′ 축선을 따라 거리가 |((M-M′)-(PP′))| > |((N-N′)-(P-P′))|의 관계가 되도록 배치된다는 것이다.
마찬가지로, 본 명세서에 정의되는 바, 유체 분산기(disperser)에 대해 인접 위치한다는 것은 유체 분산기에 대한 축 거리가 기판의 노출면에 대한 축 거리보다 작다는 의미이다. 도 2를 참조하면, 유체 분산기에 대해 인접 위치함은 L-L′ 축선을 따라 거리가 |((N-N′)-(P-P′))| > |(( M-M′)-(P-P′)|의 관계가 되도록 배치된다는 것이다. 유체 분산기에 대해 원격 위치한 다중 출구 포트를 유체의 연속 흐름과 결합하면 가열된 마이크로 전자 장치 전체에서 균일한 전구체 함유 유체의 흐름을 확보하며, 그에 따라 기판의 노출면 상의 더욱 더 균일한 증착을 확보할 수 있다.
바람직하게는, 유체 분산기에 대해 원격 위치하는 것에 더하여, 출구 포트는 고압 컨테이너(110)와 기판 지지체(160)의 내벽의 노출 표면적을 최소화도록 기판에 인접 배치된다. 가장 바람직하게는, M-M′ 축선으로부터 N-N′ 축선까지의 절대거리는 L-L′ 축선을 따른 챔버의 전체 길이의 약 5% 내지 20% 범위이다.
2 이상의 출구 포트(180)가 동일 평면에서 SCFD 챔버(100)의 고압 컨테이너(11)의 원주에 대해 바람직하게는 대칭 위치한다. 도 1에서는 도시하지 않았지만, 출구 포트는 수는 SCFD 챔버 벽의 공학적 특성이 손상되지 않는 한 2보다 클 수 있다. 바람직하게는 출구 포트(180)의 수는 약 2 내지 약 10의 범위이다. 2 이상의 출구 포트는 컨테이너(110)의 원주에 대해 비대칭으로 위치하거나 L-L′ 축선을 따라 서로 다른 평면에 놓일 수 있다.
또한, 도 1의 SCFD 챔버(100)는 기판에 인접한 유체의 온도를 모니터하도록 기판에 인접 배치된 하나 이상의 내장 서모커플(열전대), 유체 분산기에 대해 인접한 하나 이상의 압력 변환기, 그리고 하나 이상의 파열판을 포함할 수 있다.
성장 공정의 효율과 성장하는 박막의 품질은 기판 지지체에 또는 그 내부에 배치된 히터에 의해 제어될 수도 있다. 유사한 구성요소에는 도 1과 유사한 번호를 부여한 도 3을 참조하면, 하나 이상의 저항성 카트리지 히트(210)가 연결부(220)를 통해 전원 공급 장치(230)와, 선택적으로는, 온도계에 전기적으로 연결될 수 있다. 가열된 기판의 전체 영역에 걸친 온도를 모니터하도록, 기판 지지 표면의 중앙과 가장자리 양쪽의 내부 및 외부에 서모커플이 위치할 수 있다. 3 개의 카트리지 히터(210)가 도 3에 개략적으로 도시되지만, 본 발명은 정확히 3 개의 카트리지 히터 를 사용하는 것에 한정되지 않는다. 즉, 더 많거나 더 적은 수가 사용될 수 있다.
카트리지 히터(210)에 의해 발생한 열은 기판 지지체의 헤드(165)에서 바람직하게는 국부화된다. 본 명세서에서 정의되는 바, 기판 지지체의 헤드는 (도 3에서 점선으로 개략적으로 나타낸 바와 같이) 기판에 인접 배치된 기판 지지체의 일부에 해당한다.
이와 달리, 도 4, 5a 및 5b를 참조하면, 가열 요소(235)는 기판 지지체(도 4)로서 전도성 박막(240)과, 절연 마이크로 전자 장치(250)의 표면에 적용된 절연체 또는 가열 요소(260)를 포함함이 특징이다. 따라서, 기판 지지체의 전체 표면은 활발한 열원이 되어, 더욱 효율적으로 에너지를 전달한다. 유리한 점으로서, 박막 가열은 개선된 에너지 효율을 위해 낮은 와트 밀도와 저 전력을 요하고, 약 0.3㎛의 극히 작은 가열 요소 기판 지지체(235)의 두께 덕분에, 빠른 가열 응답 및 더욱 정확한 온도 제어를 위한 낮은 열관성을 갖는다. 또한, 낮은 질량의 가열면은 반응 챔버의 벽에 대한 열 소산을 감소시킬 수 있다.
이들 가열 디자인은 이중의 장점을 갖는다. 첫째, 챔버의 표면적이 최소화되므로, SCFD 챔버의 내벽에서의 분해에 따른 전구체 재료 손실량이 최소화되고 그에 수반하여 기판 증착 효율이 증가한다. 둘째, 열이 기판 지지체의 헤드에서 국부화되고 홀더의 측부에서의 열 손실이 최소이므로, 에너지 손실에 따른 전력 보충의 필요성이 최소화한다.
전구체 함유 SCF 용액으로부터 막을 성장시키는 펄스 기법을 이용하면, 전구체 재료 손실을 최소로 하면서 증착한 막의 두께를 적절히 제어할 수 있다. 샤워헤 드 기판 거리, 기판 온도 및 SCF 밀도와 같은 성장 인자들의 최적화가 일단 달성되면, 전구체를 공정 챔버에 펄스 기법으로 전달함으로써 원자층 에피택시(atonic layer epitaxy: ALE)와 유사한 성장 공정을 달성할 수 있다.
펄스 전달은 연속 흐름의 동적 공정과 유사하지만, 전구체 함유 유체가 펄스 방식으로 공정 챔버에 직접 전달되고 챔버 배출부가 항상 열려 공정 챔버 하류의 분해 배압 조절기에 의해 조절된다는 점에서 상이하다. 펄스 전달은 분해 전구체 재료가 기판 표면에서 이동하여, 다음 유입 펄스로 덮이기 전에 증착될 균일한 층의 막을 형성할 수 있게 해준다. 펄스의 수를 제어하면, 전구체 재료의 손실을 최소로 하면서 막 두께를 적절히 제어할 수 있다.
펄스 전달(pulsed delivery)은 유체 분산기 구멍이 막히는 것 또한 방지할 수 있다. 펄스 전달에 따르면, 공정 챔버에 제공되는 순수 SCCO2의 연속 흐름이 냉각을 달성하기 때문에 유체 분산기를 냉각시킬 필요가 없다. 가열된 전구체 함유 유체는 유체 분산기의 상류에 위치한 펄스 밸브를 통해 공정 챔버 안으로 간헐적으로 펄스된다. 바람직하게는, 펄스 밸브는 원하는 펄스 효과를 달성하기 위해 주기적으로 개폐된다. 따라서, 가열된 전구체가 유체 분산기 구멍에 체류하는 시간은 최소이고, 그에 따라, 이들 구멍의 막힘은 감소한다.
본 발명의 SCFD 장치(300)의 개략도가 도 6에 도시된다. 예컨대 800psi 내지 850psi의 측정 가능한 수두 압력(head pressure)을 갖는 CO2 컨테이너(302)로부터 이산화탄소를 기체 부스터(306)에 전달한다. 하우스 에어(house air) 또는 질 소(304)를 기체 부스터에 도입하여 그 안의 피스톤을 압박하여 CO2를 기상으로부터 고압의 농후 액상으로 변환되게 한다.
농후한 액체 CO2는 고압 펌프(308)로 유도한다. 오프라인 상태에서, 농후한 CO2는 CO2 냉각기(310)를 통해 고압 펌프(308)로 복귀되어 순환할 수 있다. CO2 냉각기가 없다면, 점차적으로 액체 이산화탄소는 CO2가 기상으로 변환되는 환경인 평형온도에 도달할 수 있다. 따라서, 모든 액체 이산화탄소 시스템에서는 유체를 순환시키면서 지속적으로 냉각시키는 것이 바람직하다. 또한, 일단 펌프가 액상 유체로 기폭(프라임 처리)되고 냉각 시스템이 가동되면, 펌프가 계속 동작할 수 있다면 가장 효율이 높다. 미리 냉각된 정체된 유체는 가열되기만 할 수 있고, 일단 기상이 발현되면, 펌프를 기폭시켜 동작을 재개하는 것은 어려울 수 있다. CO2 냉각기(310)와 CO2 히터(312)는 서모커플(TC), 압력 변환기(PT) 및 파열판(RD)이 구비될 수 있다.
증착 중에, 농후 액체 CO2를 CO2 히터(312)에 펌핑하여 고압축 액상을 초임계 상으로 변환한다. 라인(314) 내의 초임계 CO2의 일부는 CO2 혼합 챔버 라인(316)을 통해 혼합 챔버(322)로 보낼 수 있고, 나머지는 CO2 공정 라인(318)을 통해 공정 챔버(324)로 보낼 수 있다. CO2 혼합 챔버 라인(316)은 유체가 밸브의 상류로만 흐르게 하고 그 역은 허용하지 않는 고압 체크 밸브(320)를 포함할 수 있다. 중요한 점은 공정 챔버(324)를 향한 SCCO2의 일정한 흐름이 전술한 것과 같이 유체 분산기를 냉각시켜 유체 분산기의 막힘을 최소화한다는 것이다.
혼합 챔버(322)는 정적 혼합기 또는 동적 혼합기일 수 있고, 바람직하게는, 벌크 용매, 공용매 및 화학적 전구체(들)가 완전히 혼합되는 동적 혼합기일 수 있다. 본 발명의 동적 혼합 챔버는 간단한 농후 유체 현탁액 및 변칙적인 점도 특징을 보이는 복잡한 농축 슬러리를 비롯한 매우 다양한 고체/액체 현탁 시스템을 혼합하는데 사용될 수 있다. 동적 혼합기의 예로는 제거 공정을 위한 예혼합 초임계 유체 제거 장치 및 방법( Apparatus and Method of Pre - Mixing Supercritical Fluid Removal Formulations for Removal Process ) 명칭으로 Michael B. Korzenski 등에 의해 2005년 4월 15일에 출원된 미국 가출원 제60/672,170호가 있고, 그 전체 기재는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 주목할 점으로, 본 발명의 장치는 전구체(들)의 성질에 따라 동적 혼합기 단독, 정적 혼합기 단독, 또는 양자를 포함할 수 있다. SCF 및 전구체(들)는 동적 혼합기에 의해 혼합되면 가장 좋다.
공정 챔버(324)는 그와 같은 박막 증착 공정에 필요한 임의의 챔버일 수 있다. 예컨대, 공정 챔버는 본 명세서의 도 1, 3 및 4에 개시된 챔버일 수 있고, 대안으로서, 당업자가 용이하게 선택할 수 있는 원하는 증착 공정에 필요한 임의의 다른 챔버일 수 있다. 챔버는 연속, 펄스형 또는 정적 증착을 위한 배치 또는 단일 웨이퍼 챔버일 수 있다.
이와 함께, 전구체 용액 성분을 전구체 성분 컨테이너(330)로부터 전구체 화 학물질 펌프(332)에 도입하여 예혼합을 한다. 전구체 화학물질 펌프(332)는 고압 액체 펌프이다. 도 6에는 4 개의 전구체 성분 컨테이너(330)가 도시되었지만, 증착될 특정한 재료에 대한 요구에 따라 컨테이너의 수는 더 많거나 더 적을 수 있다. 전구체 용액 성분들은 원료 시약(전구체) 화합물(들), 원료 시약 합성물(들) 및 원료 시약 재료(들); 공용매(들); 공반응 화합물(들); 계면활성제(들); 킬레이트제(들); 희석제(들); 및/또는 용례에 필요하거나 요망되는 다른 분해 촉진 또는 합성 안정화 성분을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 중요한 점으로서, 전구체 성분 컨테이너(330)는 적절한 양의 용매에 용해된 액상 또는 고상의 전구체와 같은 순수한 액체 또는 고체 형태의 전구체 성분을 포함한다.
전구체 용액은 화학적 혼합 챔버 라인(334)을 통해 혼합 챔버(322)에 펌핑되거나 화학 공정 챔버 라인(336)을 통해 공정 챔버(324)에 직접 펌핑될 수 있다. 후자는 전술한 펄스 증착 공정 중에 사용될 수 있다.
혼합 챔버(322)에서, 소정량의 예혼합된 전구체 성분이 소정량의 SCCO2와 혼합되어 전구체 함유 SCF 용액을 형성한다. 당업자라면 증착될 박막과 공정 조건에 기초하여 개별 성분의 양을 결정할 수 있다. 얻은 전구체 함유 SCF 용액은 모든 성분이 초임계 상태일 수 있다. 이와 달리, 성분들 중의 하나 이상이 초임계 상태가 아니고 초임계 유체에 용해된 상태일 수 있다.
전규체 함유 SCF 용액은 체크 밸브(340)가 설치된 전구체 함유 SCF 공정 챔버 라인(338)을 통해 공정 챔버(324) 안으로 도입될 수 있다. 예컨대, 전구체 함유 SCF는 공정 챔버(324) 안으로 연속적으로 도입될 수 있고, 이와 달리, 전구체 함유 SCF는 전술한 바와 같이 펄스 형태로 연속적으로 도입될 수 있다. 이와 달리, 전구체 함유 SCF는 혼합 챔버 배출 라인(350)을 통해 혼합 챔버(322)로부터 배출될 수 있다. 배압 조절기(BPR, 372)가 혼합 챔버 배출 라인에 제공되어, 남은 유체를 감압할 수 있다. 전구체 함유 SCF의 배출은 공정 챔버가 오프라인이거나 증착 장치의 표준 유지보수 중에 실시될 수 있다.
공정 챔버(324) 안에서의 박막의 증착에 후속하여, 미반응 전구체 함유 SCF를 포함하는 잔류 유체와 마이크로 전자 장치에서의 분해 반응의 생성물은 공정 챔버 배출 라인(360)을 통해 공정 챔버(324)로부터 배출된다. 잔류 유체는 분리기(370)에 들어가기 전에 인라인 필터(362), 배압 조절기(364)와 체크 밸브(366)를 통과할 수 있다. 분리기는 세정 배출물의 상들과 성분들을 분리하고, 다른 용도를 위한 재사용을 준비하거나 시스템의 공급측에서 재사용될 수 있는 재생된 세정 유체 또는 첨가제를 위한 귀환 라인을 준비할 수 있다. 이와 같은 분리는 상변화의 처리 또는 다른 화학적 또는 물리적 공정을 통해 이룰 수 있다.
본 발명은 공정을 안전하고도 효과적으로 수행하는데 필요한 다양한 압력, 온도 및 수위 전송기, 수동 및 자동 제어 밸브, 체크 밸브, 감압 밸브, 파열판, 차단 밸브, 격리 밸브, 초과 압력 감압 밸브, 질량 유량 제어 밸브, 상호 연결 배관 및 다른 기구들을 포함한다. 본 발명은 시스템을 제어하고 모니터하도록 조작자에게 필요한 적절한 사용자 인터페이스 및 정보 표시 장치를 갖는 제어 패널 내의 디지털 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.
중요한 점으로서, 혼합 챔버와 공정 챔버는 압력 변동과 비최적화 성능을 감소시키도록 비교 가능한 용적을 갖는 고압 용기이다. 또한, 공정 챔버는 또한 혼합 챔버일 수 있도록 혼합 능력을 가질 수 있고, 그 역도 성립한다. 당업자라면 본 명세서에 기술한 연속 흐름 동적 장치를 내부 혼합과 공정을 위한 단지 하나의 고압 용기를 포함하도록 개조할 수 있다.
액체 화학 물질 및 SCCO2 공정 장비는 전적으로 내화학 금속으로만 구성될 수 있다. 공정 챔버에 사용되는 재료는 공정 중에 박리, 부식, 에칭 또는 탈기(outgas)되지 않아야 하고, 공정 화학물질, 동작 압력 및 온도와 양립하며, 필요한 세정 공정에 견딜 수 있어야 한다. 모든 내식성(corrosion-resistant) 재료들이 자체 보호를 위해 금속의 표면에 보호 산화막을 형성(예컨대 알루미늄이 산화알루미늄(Al2O3)을 형성하고 스테인리스강이 산화크롬(Cr2O3)을 형성)하지만, 이들 산화물은 할로겐염에 노출되면 공식(부식에 의한 패임)이 생긴다. 또한, 모든 농도의 염산은 저온에서도 300 시리즈 스테인리스강을 부식시킬 것이며, 황산, 인산 및 질산의 희석 용액은 온도와 압력이 상승하면 (철 65 wt%, 니켈 12 wt%, 크롬 17 wt%, 몰리브덴 2.5 wt%, 망간 2 wt% 및 실리콘 1 wt%를 포함하는) T316SS를 용이하게 부식시킬 수 있다.
장치의 구성 재료의 부식 및/또는 공식을 피하기 위해, 니켈계 합금이, 구체적으로는, 혼합 및/또는 공정 챔버에서 사용되면 좋다. 예컨대, 니켈 초합금은 엄격한 부식 조건에 대한 저항성이 우수한 것으로 공지되어 있다. 염화물 공식에 저 항력이 있어서 본 명세서에 기재된 SCCO2 장치를 위한 구성 재료로서 사용될 수 있는 통상의 상업적으로 입수 가능한 합금의 리스트는 다음과 같다.
합금 400
합금 400은 니켈 66 wt%, 구리 31.5 wt% 및 철 1.2 wt%를 포함하는 합금이다. 다수의 용례에서, 합금 400은 니켈과 거의 동일한 내식성을 보이지만, 최대 작업 압력과 온도가 더 높고, 크게 개선된 가공성 덕분에 비용이 적게 든다. 합금 400은 대부분의 용례에서 스트레스 부식 크래킹을 받지 않기 때문에 부식성 용액 및/또는 염화염이 존재할 때 널리 사용된다. 염소, 염화수소 및 불산 시스템에서 탁월한 재료이기도 하다. 합금 400은 적절한 온도와 농도에서 불산 및 황산에 대한 일정한 내성을 보이지만, 이들 산을 위해 선택되는 일은 거의 없다. 높은 구리 농도로부터 예상되는 바와 같이, 합금 400은 질산과 암모니아 시스템에 의해 침식된다.
합금 600
합금 600은 니켈 76 wt%, 크롬 15.5 wt% 및 철 8 wt%를 포함하는 고농도 니켈 합금이며, 황 화합물이 존재할 때 고온 및 고압에서 부식제 및 염화물에 대해 뛰어난 내성을 보인다. 또한, 상승된 온도에서 고강도를 위해 자주 선택된다. 넓은 범위의 부식 조건을 위해 권장될 수 있지만, 비용 때문에 자주 그 용도가 예외적인 특성이 요구되는 용례로만 한정된다.
합금 B-2/B-3
합금 B-2는 니켈 66 wt%, 몰리브덴 28wt%, 철 2 wt%, 크롬 1 wt%, 망간 1wt%, 및 코발트 1 wt%를 포함하며, 합금 B-3은 니켈 65 wt%, 몰리브덴 28.5 wt%, 철 1.5 wt%, 크롬 1.5 wt%, 망간 3 wt%, 코발트 1 wt% 및 텅스텐 3 wt%를 포함한다. 양자는 원래 환원 산 환경(reducing acid environment), 특히, 염산, 황산 및 질산에 대한 저항력을 위해 개발되었다. 순수한 형태의 이들 산에 대한 저항력은 매우 뛰어나지만, 50ppm 정도로 적은 양의 강 및 다른 산화철이 존재하면 이들 합금의 내성을 크게 감소시킬 수 있다.
합금 C-276
합금 C-276은 니켈 53 wt%, 크롬 15.5 wt%, 몰리브덴 16 wt%, 철 6.5 wt%, 텅스텐 4 wt%, 코발트 2.5 wt% 및 망간 1 wt%를 포함하는 니켈-크롬-몰리브덴 합금이며, 모든 통상적으로 사용되는 합금에서 가장 넓은 통상의 내식성을 가질 것이다. 최초에는 습식 염소에 사용되기 위해 개발되었지만, 구리 및 철 황하물과 같은 강한 산화제에 대해 뛰어난 저항력을 보이며, 다양한 염소 화합물과 염소 함유 재료에 대해 뛰어난 저항력을 보인다. 넓은 화학적 저항력 때문에, 합금 C-276은 연구개발 작업에 사용되는 용기를 위해 T316SS 다음으로 널리 사용되는 합금이다.
니켈 200
니켈 200은 상업적인 순수 니켈의 호칭 가운데 하나이다. 고온 내식성 한경에 대해 최고의 내식성을 보이지만, 빈약한 가공성과 그에 따른 고가의 제작비 때문에 그 용례가 극히 제한된다.
도 6의 장치는 정적 또는 재순환성인 대부분의 SCF 시스템과 대조적인 연속 흐름 SCFD 장치이다. 본 발명에 따라 신선한 전구체 함유 SCF 용액이 공정 챔버에 진입함과 동시에 분해 작용의 바람직하지 않은 생성물을 공정 챔버로부터 제거할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼 표면에서 더욱 효율적인 분해와 최소화한 오염물 재증착이 가능하다.
마이크로 전자 장치로부터 재료와 잔류물 제거
본 발명의 연속 흐름 동적 제거 장치(300)의 개략도가 전술한 바와 같이 도 6에 도시된다. 도 6의 제거 장치는 예컨대 상이한 공정 챔버, 화학 성분 등의 제거 공정에 맞춰 구성되는 것을 제외하고는 전술한 증착 장치와 유사하게 구성된다.
본 명세서에 기재된 연속 흐름 장치와 공정은 초임계 또는 미임계 유체 매체를 이용한 마이크로 전자 장치의 에칭, 세정, 잔류물 제거 및 박막 증착과, 마이크로 전자 장치의 층 및/또는 잔류물 제거를 위해 채용될 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에 기재된 연속 흐름 장치를 사용하여 제거된 층들은 패턴 처리된 마이크로 전자 장치 표면의 경화된 포토레지스트를 포함한다. 이하 본 발명의 기재에서 초임 계 이산화탄소에 대한 특정한 인용은 본 발명의 예일 뿐이며 결코 이에 한정되는 것은 아니다.
연속 흐름 공정에서, 공용매와 화학 첨가제와 같은 화학 성분을 공정 챔버 안으로 도입하기 전에, 공정 챔버에 초임계 압력과 초임계 온도의 (SCF 제제의 용매와 동일한) 순수 용매를 주입한다. 그 후, 제거된 생성물 및/또는 미사용 SCF 제제이 연속해서 공정 챔버로부터 제거됨에 따라, 하나 이상의 마이크로 장치가 들어간 공정 챔버에 본질적으로 균일한 SCF 제제을 공정 챔버에 연속해서 추가한다. 공정 챔버에 출입하는 유량은 공정 챔버 내부의 압력이 실질적으로 일정해서 초임계 상태를 유지할 수 있도록 대략 동일하게 이루어진다.
연속 흐름 공정의 온도와 압력은 화학 성분(들)과 용매의 선택에 달려 있다. 일반적으로, 온도는 250°C 미만이고, 흔히 100°C 미만이며, 압력은 통상 50 내지 500 바이다.
공정 조건에서 초임계 용매 내의 화학 성분(들)의 용해도는 해당 분야에 공지된 가변 용적 고압창 용기에서 입증할 수 있다(예컨대, McHugh 등의 초임계 유체 추출: 원리 및 실시; Butterworths: 보스톤, 1986). 공지된 양의 화학 성분과 초임계 용매를 고압창 용기 안에 장입하여, 단상이 시각적으로 관찰되는 조전으로 가열하고 압축한다.
공정 챔버(324)는 당업자라면 알 수 있는 에칭, 세정, 입자 제거, 에칭후 잔류물 제거 및 경화된 포토레지스트 제거를 비롯한 SCF 제거 공정에 필요한 챔버일 수 있지만, 이들 공정으로 한정되는 것은 아니다. 챔버는 연속, 펄스형 또는 정적 공정을 위한 배치 또는 단일 웨이퍼 챔버일 수 있다.
SCFD 장치와 마찬가지로, 화학 성분이 화학 성분 컨테이너(330)로부터 화학 성분 펌프(332) 안으로 도입되어 그 안에서 예혼합된다. 화학 제제 펌프(332)는 고압 액체 펌프이다. 도 6에 4 개의 화학 성분 컨테이너(330)가 도시되었지만, 처리될 특정한 재료에 대한 요구에 따라 컨테이너의 수는 가감될 수 있다. 화학 성분은 용례를 위해 필요나 요망됨에 따라 공용매, 산화제, 환원제, 계면활성제, 부동태화제, 킬레이트제, 에칭제, 및/또는 다른 공정 성분을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 중요한 점으로, 화학 성분 컨테이너(330)는 예컨대 적절한 양의 용매에 용해된 액체 또는 고체 화학물질인 용액 형태 또는 순수 액체 형태의 화학 성분을 포함한다.
혼합 챔버(322)에서, 소정량의 예혼합된 화학 성분이 소정량의 SCCO2와 혼합되어 SCCO2와 제제을 형성한다. 당업자라면 세정/제거될 층 및 공정 조건에 기초하여 개별 성분의 양을 결정할 수 있다. 얻은 SCCO2 제제은 초임계 상태의 모든 성분을 포함할 수 있고, 이와 달리, 성분들 중의 하나 이상이 초임계 상태가 아니라 초임계 유체에 용해된 상태일 수 있다.
공정 챔버(324)에서 원치 않는 층의 세정/제거에 후속하여, 미반응 SCCO2 제제와 제거된 생성물을 포함하는 잔류 유체를 공정 챔버 배출 라인(360)을 통해 공정 챔버(324)로부터 배출한다. 잔류 유체는 분리기(370)에 진입하기 전에 인라인 필터(362), 배압 조절기(364) 및 체크 밸브(366)를 통과할 수 있다. 분리기는 공정 배출물의 상들과 성분들을 분리하고, 다른 용도를 위한 재사용을 준비하거나 시스템의 공급측에서 재사용될 수 있는 재생된 공정 유체 또는 첨가제를 위한 귀환 라인을 준비할 수 있다. 상변화의 조작이나 다른 화학적 또는 물리적 공정을 통해 분리시킬 수 있다.
SCFD 장치와 마찬가지로, 혼합 챔버와 공정 챔버는 압력 변동과 비최적화 성능을 감소시키도록 바람직하게는 비교 가능한 용적을 갖는 니켈계 합금의 고압 용기이다. 또, 공정 챔버는 혼합 챔버가 될 수도 있도록 혼합 능력을 가질 수 있고, 그 역도 성립한다. 당업자라면 기술한 연속 흐름 동적 장치를 내부 혼합과 공정을 위한 단지 하나의 고압 용기를 포함하도록 개조할 수 있다.
본 발명은 공정을 안전하고도 효과적으로 수행하는데 필요한 다양한 압력, 온도 및 수위 전송기, 수동 및 자동 제어 밸브, 체크 밸브, 감압 밸브, 파열판, 차단 밸브, 격리 밸브, 초과 압력 감압 밸브, 질량 유량 제어 밸브, 상호 연결 배관 및 다른 기구들을 포함한다. 본 발명은 시스템을 제어하고 모니터하도록 조작자에게 필요한 적절한 사용자 인터페이스 및 정보 표시 장치를 갖는 제어 패널 내의 디지털 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.
혼합 챔버의 실시예가 도 7에 도시된다. 바람직하게는, 혼합 챔버는 벌크 용매, 공용매 및 화학 첨가제들을 완전히 혼합하는 동적 혼합 챔버이다. 본 발명의 동적 혼합 챔버는 간단한 농후 유체 현탁액 및 변칙적인 점도 특징을 보이는 복잡한 농축 슬러리를 비롯한 매우 다양한 고체/액체 현탁 시스템을 혼합하는데 사용될 수 있다.
동적 혼합 챔버(400)는 바람직하게는 공정 챔버와 동일한 용적을 갖는 고압 용기(410)이다. 당업자라면 고압 용기(410)의 벽은 원형, 타원형 또는 다각형의 혼합 챔버(124)를 형성한다는 것을 알 수 있다. 동적 혼합 챔버는 재킷(도 7에 도시), 히트 로드(heating rod) 또는 카트리지와 같은 히터(414)가 구비되면 좋고, 히터는 동적 혼합 챔버의 외벽을 둘러싼다. SCF 입구 포트(418), 공용매/화학 첨가제 입구 포트(420) 및 SCCO2 제제 출구 포트(422)는 동적 혼합 챔버의 중력 방향 바닥에 위치한 것으로 도시되지만, 위치는 도 7에 도시한 것으로 한정되는 것은 아니다.
동적 혼합 챔버(400)는 고압 용기(410)의 중력 방향 바닥에 놓인 자기 교반 막대(도시 생략)와 같은 모터 구동 교반기를 포함하고, 대안으로서, 모터 구동 칼럼(412)의 단부에서 고압 용기 내부에 매달린 다중 블레이드 임펠러(416)를 포함한다. 당업자라면 교반기가 어떠한 크기와 형태라도 가질 수 있음을 알 수 있다.
선택적으로, 다중 블레이드 임펠러(416)는 중공형 모터 구동 칼럼(412)에 연통 연결된 개구를 포함한다. 실제로, 기체를 중공형 모터 구동 칼럼을 따라 하향 이동시켜 임펠러 개구에서 배출시켜 기체를 혼합 챔버 안으로 도입할 수 있다.
기술한 동적 혼합 챔버는 균일한 SCCO2 제제가 공정 챔버에 확실히 전달될 수 있게 하여, 정적 혼합 시스템을 갖는 장치에 대한 제제의 세정/제거 능력을 개선한다. 본 명세서에서 정의되는 바, 균일한 SCCO2 제제는 예컨대 SCCO2, 공용매 등과 같은 성분의 전체 용적의 95% 이상이, 바람직하게는 98% 이상이, 가장 바람직하 게는 99% 이상이 혼합 가능한 용액에 해당한다.
아래의 실시예를 통해 본 발명의 특징과 장점을 더욱 구체적으로 제시한다.
마이크로 전자 장치로부터 경화된 포토레지시트를 제거하는 효율에 대한 동적 혼합 대 정적 혼합과 같은 혼합 효과를 결정하기 위해 일련의 실험을 수행하였다. 샘플 장치는 얇은 화학 산화물층과 고용량 이온 주입 유기 포토레지스트층이 형성된 패턴 처리된 실리콘 웨이퍼였다. 공정 이전의 샘플 웨이퍼의 현미경 사진이 도 8a(좌상단 60 각도)와 도 8b(우측 90°단면)에 도시된다.
샘플 웨이퍼는 12 wt% 공용매 성분을 포함하는 SCCO2 제제로 처리하였다. 정적 혼합 챔버를 이용하여 SCCO2를 12 wt% 공용매 성분과 혼합하였다. 공정 장치(도시 생략)는 공정 챔버에서 배출되는 용액이 재사용을 위해 후속하여 공정 챔버에 재도입되도록 재순환장치를 포함하였다. 공정 매개 변수는 10분간의 정적 혼합/재순환과 후속하는 4분간의 메탄올/SCCO2 린스 세정을 포함하였다. 10분간의 세정 및 4 분간의 린스 세정 사이클을 전체 3회 반복하였다. 공정 후의 도 8a와 도 8b에 각각 해당하는 도 8c와 8d를 참조하면, 정적 혼합/재순환 시스템을 사용할 때 포토레지스트 재료가 전부 제거되지 않은 것을 알 수 있다. 특히, 경화된 이온 주입 크러스트 하부의 포토레지스트는 제거되었지만, 경화된 크러스트는 제거되지 않았다. (크러스트는 경화되지 않은 지지 포토레지스트가 없어지자 붕괴되었다.) 이는 공정 챔버에 도입하기 전에 정적 혼합기에서 SCCO2, 공용매 및 화학 첨가제들이 부적절하 게 혼합된 결과인 것으로 보인다. 또한, 동일 표면에 소비된 유체의 재순환으로는 적절한 세정/제거에 필요한 신선한 화학물질 유입이 이루어질 수 없었다. 재순환 사이클 중에, 압력 또는 온도와 같은 공정 조건의 작은 변화라도 상분리를 일으켜, 공용매(들), 화학 첨가제(들) 및/또는 잔류물의 석출을 일으키게 된다는 점이 중요하다.
순수한 화학물질을 공정 챔버에 도입하는 것의 중요성은 후속하는 실험에서 지지된다. 본 발명의 정적 혼합 챔버를 사용하여 SCCO2를 12 wt% 공용매 성분과 혼합하였다. 공정 장치는 도 6에 도시한 장치와 유사하였으며, 공정 챔버에서 배출되는 용액을 분리기로 유도하였고, 그것만으로, 각각의 후속하는 세정 사이클 중에 신선한 제제를 공정 챔버에 도입해야 한다. 공정 매개 변수는 2분간의 정적 혼합/자극된 연속 흐름과 후속하는 메탄올/SCCO2 린스 세정을 포함하였다. 2분간의 세정/린스 세정 사이클은 새로운 화학물질로 전체 3회 반복하였다. 각각의 세정 사이클 중에 등분된 새로운 SCCO2 제제를 도입하여 자극된 연속 흐름을 얻었다. 경화된 포토레지스트는 완전히 제거되었지만, 패턴 처리된 표면에서 일부 석출이 관찰되었다(도 8e와 8f). 이론상 발견되지 않았으면 하는 것이지만, 석출은 동적 혼합기에서의 부적절한 혼합과 실질적으로 포화된 SCCO2 용매의 결과인 것으로 생각된다.
예컨대 더욱 미포화된 용액을 사용하여 용질에 대해 SCCO2의 수용량을 증가시킨다면 도 8e와 8f에서 나타난 구형 석출물이 제거되는지를 알아보기 위해 6wt% 제제를 사용하여 정확히 동일한 공정을 반복하였다. 도 8g와 도 8h를 참조하면, 더 작은 농도의 공용매와 결합하여 동적 혼합과 연속 흐름 공정을 자극하는 짧은 세정 사이클이 포토레지스트와 모든 구형 입자를 효과적으로 제거하는 것을 알 수 있다. 이는 다단계 공정이 공정 시관을 증가시키고 이는 바람직하지 않다는 것을 의미한다.
동적 혼합의 포함으로 공정이 단순화되고 세정 시간이 단축될 수 있다. 도 6의 연속 흐름 장치를 동적 믹서로 사용할 때, 포토레지스트는 완전히 제거된다(도 8i 및 도 8j 참조).
본 발명을 특정한 측면, 특징 및 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 구성이 이에 의해 한정되는 것은 아니며 다양한 다른 측면, 특징 및 실시예로 확장되고 이들을 포함한다는 것을 알고 있다. 따라서, 후속하는 청구범위는 그 사상과 범위 내에 이와 같은 측면, 특징 및 실시예를 포함하도록 넓게 구성된다.

Claims (37)

  1. 연속 흐름(continuous-flow) 초임계 유체(SCF) 장치에 있어서,
    (a) 용매를 담는 용매 컨테이너;
    (b) 상기 용매 컨테이너에 연통 연결되어 상기 용매를 하류로 유동시키는 고압 용매 펌프;
    (c) 상기 고압 용매 펌프의 하류에 위치하고 연통 연결되어, 상기 용매를 초임계 상태로 변환시키는 용매 히터;
    (d) 하나 이상의 화학 성분을 하류로 유동시키는 고압 화학 성분 펌프;
    (e) 상기 용매 히터와 상기 화학 성분 펌프 양자의 하류에 위치하고 연통 연결된 혼합 챔버; 및
    (f) 상기 용매 히터와 상기 혼합 챔버의 하류에 위치하고 연통 연결된 공정 챔버를 포함하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 마이크로 전자 장치에 박막을 증착하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공정 챔버는,
    (a) 내부 챔버;
    (b) 상기 내부 챔버 내에 위치한 유체 분산기(disperser);
    (c) 상기 내부 챔버 내에 위치하여, 하나 이상의 마이크로 전자 장치를 지지하는 마이크로 전자 장치 지지체; 및
    (d) 상기 유체 분산기에 대해 원격 위치한 2 이상의 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체 분산기는 샤워헤드(showerhead)인 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 샤워헤드는 상기 샤워헤드와 상기 마이크로 전자 장치 사이의 거리를 변화시키도록 상기 SCF 공정 챔버의 길이를 따라 축 방향으로 조절 가능한 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 2 이상의 배출 포트는 상기 마이크로 전자 장치에 인접 위치한 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 2 이상의 배출 포트는 상기 SCF 공정 챔버의 둘레에 대해 대칭으로 위치한 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 마이크로 전자 장치 지지체에 또는 그 내부에 위치한 가열 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 마이크로 전자 장치 지지체 내부에 위치한 하나 이상의 저항성 카트리지 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 저항성 카트리지 히터는 상기 마이크로 전자 장치에 인접한 상기 마이크로 전자 장치 지지체에 열을 방사하도록 위치한 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 가열 요소는 전도성 박막인 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  12. 제3항에 있어서, 상기 공정 챔버는 고압 컨테이너와 고압 마개를 포함하며, 상기 고압 컨테이너와 상기 고압 마개는 합치 결합 가능(matebly engageable)하며 상기 내부 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  13. 제3항에 있어서, 초임계 상태의 상기 용매를 상기 유체 분산기의 상류와 하류에 유지하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  14. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 화학 성분은 원료 시약 화합물, 원료 시 약 합성물, 원료 시약 재료, 공용매, 공반응 화합물, 계면활성제, 킬레이트제, 희석제 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹에서 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 화학 성분은 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 금속 황화물, 혼합된 금속 산화물, 혼합된 금속 황화물, 유전체, 저유전율 유전체 및 다른 박막들로 이루어진 그룹에서 선택된 박막을 증착시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 용매 히터로부터 상기 공정 챔버로 초임계 상태의 상기 용매를 연속 유동시키는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  17. 제1항에 있어서, 화학 성분을 포함하는 SCF를 형성하도록 초임계 상태의 상기 용매와 상기 하나 이상의 화학 성분을 상기 혼합 챔버 내에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 화학 성분을 포함하는 SCF를 상기 혼합 챔버로부터 상기 공정 챔버로 연속적으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 화학 성분을 포함하는 SCF를 상기 혼합 챔버로부터 상기 공정 챔버로 펄스 형태로 유동시키는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 공정 챔버의 하류에 위치한 분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 공정 챔버와 상기 분리기 사이에는 배압 조절기가 위치된 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  22. 제1항에 있어서, 상기 혼합 챔버의 용적은 상기 공정 챔버의 용적과 거의 동일한 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  23. 제1항에 있어서, 상기 혼합 챔버는 동적 혼합 챔버와 정적 혼합 챔버로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  24. 제1항에 있어서, 초임계 상태의 상기 용매는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  25. 제1항에 있어서, 초임계 상태의 상기 용매를 순환식으로 냉각시키도록 상기 고압 용매 펌프에 연통 연결된 초임계 용매 냉각기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  26. 제23항에 있어서, 상기 동적 혼합 챔버는,
    (a) 내부 챔버를 형성하는 고압 용기;
    (b) 동적 혼합을 제공하도록 상기 내부 챔버 내에 위치하여, SCF와 상기 하나 이상의 화학 성분을 균일화시키는 교반기(agitator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 교반기는 자기 회전 막대 및 모터 구동 다중 날개 임펠러로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  28. 제26항에 있어서, 상기 고압 용기의 외벽을 둘러싼 가열 재킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  29. 제1항에 있어서, 상기 장치는 마이크로 전자 장치로부터 원치 않는 층, 입자 및/또는 잔류물을 제거하는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  30. 제26항에 있어서, 상기 원치 않는 층, 입자 및/또는 잔류물은 에칭후 잔류 물, 벌크 포토레지스트 및 경화된 포토레지스트로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  31. 제26항에 있어서, 상기 하나 이상의 화학 성분은
    공용매, 계면활성제, 산화제, 환원제, 안정제, 킬레이트제, 착화제, 부동태화제, 에칭제 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹에서 선택된 일종인 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  32. 제1항의 연속 흐름 초임계 유체 장치를 사용하여, 포토레지스트 재료가 있는 마이크로 전자 장치로부터 이온 주입 포토레지스트를 제거하는 방법.
  33. 제26항의 연속 흐름 초임계 유체 장치를 사용하여, 포토레지스트 재료가 있는 마이크로 전자 장치로부터 이온 주입 포토레지스트를 제거하는 방법.
  34. 제1항의 연속 흐름 초임계 유체 장치를 사용하여 마이크로 전자 장치에 박막을 증착하는 방법.
  35. 제17항에 있어서, 상기 화학 성분을 포함하는 제제(formulation)는 에칭 용액, 세정 용액, 입자 제거 용액 및 에칭후 잔류물 제거 용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용액인 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
  36. 제1항의 연속 흐름 초임계 유체 장치를 사용하여 마이크로 전자 장치로부터 재료를 제거하는 방법에 있어서,
    박막이 있는 마이크로 전자 장치로부터 상기 박막을 제거하는 공정, 입자 물질이 있는 마이크로 전자 장치로부터 상기 입자 물질을 제거하는 공정, 에칭후 잔류물이 있는 마이크로 전자 장치로부터 상기 에칭후 잔류물을 제거하는 공정 및 수성 물질이 있는 마이크로 전자 장치로부터 상기 수성 물질을 제거하는 공정 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 공정인 것을 특징으로 하는 마이크로 전자 장치로부터의 재료 제거 방법.
  37. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 혼합 챔버와 상기 공정 챔버는 니켈계 합금의 구성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 흐름 초임계 유체 장치.
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