KR20200066294A - Devices for dispensing cryogenic fluids - Google Patents
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Abstract
본 명세서에서는 마이크로전자 기판의 표면을 처리하기 위한 시스템들 및 방법들이 개시되고, 특히, 마이크로전자 기판의 노출된 표면을 처리하는 데 사용되는 극저온 유체 혼합물을 통해 마이크로전자 기판을 주사하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 유체 혼합물을 팽창시키는 데 사용되는 개선된 노즐 설계가 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 노즐 설계는 단일 노즐 설계를 형성하기 위해 2개의 노즐 피스들이 조합되는 것을 포함하고, 여기서 2개의 피스들은 약간 오정렬되어 고유 오리피스 설계를 형성한다. 다른 실시예에서, 2개의 피스들이 유체 도관의 공통 축을 따라 조합 및 정렬된다. 그러나, 오프셋 피스가 2개의 피스들 사이에 삽입되고, 2개의 다른 피스들의 유동 도관들로부터 오정렬된 홀을 갖는다.Disclosed herein are systems and methods for treating a surface of a microelectronic substrate, and in particular, an apparatus and method for scanning a microelectronic substrate through a cryogenic fluid mixture used to treat the exposed surface of the microelectronic substrate It is about. In particular, improved nozzle designs used to expand fluid mixtures are disclosed herein. In one embodiment, the nozzle design includes a combination of two nozzle pieces to form a single nozzle design, where the two pieces are slightly misaligned to form a unique orifice design. In another embodiment, the two pieces are combined and aligned along the common axis of the fluid conduit. However, an offset piece is inserted between the two pieces and has a misaligned hole from the flow conduits of the two other pieces.
Description
[우선권 주장] 본 출원은, 2017년 8월 18일자로 출원된 미국 비-가특허 출원 제15/681,105호의 이익을 주장하고, 그 개시내용은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.[Priority claim] This application claims the benefit of U.S. Non-Patent Patent Application No. 15/681,105, filed on August 18, 2017, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
[관련 출원들] 2017년 8월 18일자로 출원된 미국 비-가출원 제15/681,105호는, 2016년 6월 29일자로 출원된 미국 비-가출원 제15/197,450호의 일부 계속 출원이고 그에 대한 우선권을 주장하고, 이 미국 비-가출원은, 2014년 10월 6일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/060,130호, 2015년 3월 31일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/141,026호, 및 2015년 10월 6일자로 출원된 미국 비-가특허 출원 제14/876,199호의 일부 계속 출원이고 그에 대한 우선권을 주장하며, 이들의 개시내용들은 본 명세서에 이들의 각각의 전체가 참조로 포함된다.[Related applications] U.S. Non-Patent Application No. 15/681,105, filed on August 18, 2017, is part of the U.S. Non-Patent Application No. 15/197,450 filed on June 29, 2016, and claims priority to it. U.S. non-housing applications include U.S. Provisional Patent Application No. 62/060,130 filed on October 6, 2014, U.S. Provisional Patent Application No. 62/141,026 filed on March 31, 2015, and October 6, 2015 It is a part of U.S. non-patent patent application 14/876,199 filed as a date and claims priority to it, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety.
[사용 분야] 본 개시내용은 마이크로전자 기판(microelectronic substrate)의 표면을 처리하기 위한, 그리고 특히 극저온 유체들을 사용하여 마이크로전자 기판으로부터 대상물들을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.[Use field] The present disclosure relates to an apparatus and method for treating a surface of a microelectronic substrate, and particularly for removing objects from a microelectronic substrate using cryogenic fluids.
마이크로전자 기술의 진보들은 능동 컴포넌트들의 밀도를 계속 증가시키면서 집적 회로(integrated circuit)(IC)들이 마이크로전자 기판들(예를 들어, 반도체 기판들) 상에 형성되게 하였다. IC 제조는 마이크로전자 기판 상의 다양한 재료들의 도포 및 선택적인 제거에 의해 수행될 수도 있다. 제조 프로세스의 일 양태는 마이크로전자 기판으로부터 프로세스 잔류물 및/또는 잔해(예를 들어, 입자들)를 제거하기 위해 마이크로전자 기판의 표면을 세정 처리들에 노출시키는 것을 포함할 수도 있다. 마이크로전자 기판들을 세정하기 위해 다양한 건식 및 습식 세정 기법들이 개발되었다.Advances in microelectronic technology have allowed integrated circuits (ICs) to be formed on microelectronic substrates (eg, semiconductor substrates) while continuously increasing the density of active components. IC fabrication may be performed by application and selective removal of various materials on a microelectronic substrate. One aspect of the manufacturing process may include exposing the surface of the microelectronic substrate to cleaning treatments to remove process residues and/or debris (eg, particles) from the microelectronic substrate. Various dry and wet cleaning techniques have been developed to clean microelectronic substrates.
그러나, 마이크로전자 IC 제조의 진보들은 기판 상의 디바이스 피처들을 더 작아지게 하였다. 더 작은 디바이스 피처들은 디바이스들을 과거보다 더 작은 입자들로부터의 손상에 더 취약하게 만들었다. 따라서, 기판을 손상시키는 일 없이, 더 작은 입자들 및/또는 비교적 더 큰 입자들의 제거를 가능하게 하는 임의의 기법들이 바람직할 것이다.However, advances in microelectronic IC manufacturing have made device features on the substrate smaller. Smaller device features have made devices more susceptible to damage from smaller particles than in the past. Thus, any technique that would allow for the removal of smaller particles and/or relatively larger particles without damaging the substrate would be desirable.
마이크로전자 기판들로부터 대상물들(예를 들어, 입자들)을 제거하기 위해 다양한 상이한 유체들 또는 유체 혼합물들을 사용할 수도 있는 여러 장치 및 방법들이 본 명세서에서 설명된다. 특히, 마이크로전자 기판의 표면으로부터 입자들을 제거할 수도 있게 하는 방식으로, 유체 또는 유체 혼합물들이 마이크로전자 기판에 노출될 수도 있다. 유체 혼합물들은, (예를 들어, 대기압보다 더 큰) 고압 환경으로부터, 마이크로전자 기판을 포함할 수도 있는 더 낮은 압력 환경(예를 들어, 대기압 미만(sub-atmospheric pressure))으로의 유체 혼합물의 팽창에 의해 형성될 수도 있는 극저온 에어로졸들 및/또는 가스 클러스터 제트(gas cluster jet)(GCJ) 스프레이들을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.Various apparatus and methods are described herein that may use various different fluids or fluid mixtures to remove objects (eg, particles) from microelectronic substrates. In particular, fluids or fluid mixtures may be exposed to the microelectronic substrate in a manner that allows particles to be removed from the surface of the microelectronic substrate. Fluid mixtures expand from a high pressure environment (eg, greater than atmospheric pressure) to a lower pressure environment (eg, sub-atmospheric pressure) that may include a microelectronic substrate. Cryogenic aerosols and/or gas cluster jet (GCJ) sprays that may be formed by, but are not limited to.
본 명세서에서 설명되는 실시예들은 더 큰(예를 들어, >100nm) 입자 제거 효율의 저하 없이 그리고/또는 입자 제거 동안 마이크로전자 기판 피처들을 손상시키는 일 없이 100nm 미만의 입자들에 대한 입자 제거 효율을 개선시킴으로써 예기치 않은 결과들을 보여주었다. 팽창에 앞서 유체 혼합물의 액화를 감소시키거나(예를 들어, <1중량%) 또는 액화를 회피함으로써 손상 감소가 가능해질 수도 있었다. 추가로, 예기치 않은 노즐 설계는 마이크로전자 기판을 가로지르는 팽창된 유체의 측방향 유동 또는 유체 팽창 특성들에 영향을 줌으로써 개선된 입자 u 제거 효율을 보여주었다.The embodiments described herein provide particle removal efficiency for particles below 100 nm without compromising larger (eg, >100 nm) particle removal efficiency and/or without damaging microelectronic substrate features during particle removal. The improvement showed unexpected results. Reduction of damage may be possible by reducing the liquefaction of the fluid mixture prior to expansion (eg <1% by weight) or avoiding liquefaction. Additionally, the unexpected nozzle design showed improved particle u removal efficiency by affecting the lateral flow or fluid expansion properties of the expanded fluid across the microelectronic substrate.
통상적인 노즐들 또는 멀티-스테이지 노즐들은 노즐 컴포넌트들 사이의 유동 차단들을 최소화하기 위해 공통 축을 따라 정렬되는 유동 도관들을 갖도록 설계된다. 그러나, 노즐 설계 내에 유동 차단들을 포함시켜 마이크로전자 기판으로부터의 입자 제거 효율을 개선시키는 것이 발견되었다. 유동 차단들은 여러 방식들로 도입될 수도 있고 본 명세서에서 설명되는 실시예들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 유동 차단은 노즐 또는 유동 도관 컴포넌트들을 약간 오정렬시킴으로써 도입될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 유체 차단은 유체가 노즐을 떠난 후에 또는 노즐 내에 유체 유동 경로 또는 특성들을 변경하기 위해 차단 컴포넌트들을 부가시킴으로써 도입될 수도 있다.Conventional nozzles or multi-stage nozzles are designed to have flow conduits aligned along a common axis to minimize flow obstructions between nozzle components. However, it has been found to include flow barriers within the nozzle design to improve particle removal efficiency from the microelectronic substrate. Flow blocks may be introduced in a number of ways and are not limited to the embodiments described herein. In some embodiments, flow blocking may be introduced by slightly misaligning the nozzle or flow conduit components. In other embodiments, fluid blocking may be introduced after the fluid leaves the nozzle or by adding blocking components to change the fluid flow path or properties within the nozzle.
일 실시예에서, 극저온 처리 시스템은, 마이크로전자 기판들을 처리 또는 세정하는 데 사용되는 유체 또는 가스에 대한 유체 도관을 형성하는 노즐의 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 유체 소스로부터 프로세스 챔버로 유체 또는 가스를 전달하는 유체 도관을 형성하기 위해 2개 이상의 컴포넌트들이 함께 커플링될 수도 있고, 여기서 노즐은 마이크로전자 기판 위에 또는 그에 대향하여 배치될 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 노즐은, 가스 소스로부터의 가스를 수취하고 가스가 노즐을 떠날 때 가스가 마이크로전자 기판을 가로질러 측방향으로 유동하도록 가스를 팽창 또는 컨디셔닝하는 단일 유체 도관을 형성하도록 2개의 컴포넌트들이 함께 커플링되는 2-스테이지 노즐 설계를 포함할 수도 있다.In one embodiment, a cryogenic processing system may include one or more components of a nozzle forming a fluid conduit for a fluid or gas used to process or clean microelectronic substrates. Two or more components may be coupled together to form a fluid conduit that delivers a fluid or gas from a fluid source to a process chamber, where the nozzle can be disposed over or against the microelectronic substrate. In one particular embodiment, the nozzles are configured to take two gases to form a single fluid conduit that receives gas from the gas source and expands or conditions the gas such that the gas flows laterally across the microelectronic substrate as it leaves the nozzle. It may also include a two-stage nozzle design in which the components are coupled together.
노즐의 제1 피스(piece)는, 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축을 따라 배치되는 가스 전달 도관을 포함하는 가스 전달 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 가스 전달 도관은, 유체 도관의 일 단부에 배치되는 초기 오리피스(initial orifice), 및 원위 단부(distal end)에 배치되는 출구 오리피스를 포함할 수도 있다. 유체 도관 및 대응하는 오리피스들의 사이즈는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라 어느 정도 사이즈가 변할 수도 있다. 전형적으로, 가스 전달 컴포넌트와 가스 팽창 컴포넌트 사이의 유체 도관은 길이방향 축을 따라 정렬될 수도 있어서, 가스 전달 컴포넌트의 출구 오리피스 및 가스 팽창 컴포넌트의 입구 오리피스가 2개의 컴포넌트들의 계면에서 부가적인 난류 가스 유동을 야기시키지 않거나 또는 가스 유동을 차단하지 않는다. 그러나, 컴포넌트들의 계면에서 부가적인 난류 유동 또는 유동 차단을 도입하는 것이 본 명세서에 개시된 일부 경우들에서 개선된 입자 제거 효율을 갖는다는 것이 발견되었다. 이 실시예에서, 가스 팽창 컴포넌트에 대한 유체 도관은, 가스 전달 유체 도관과 유사한 직경을 가질 수도 있지만, 가스 팽창 유체 도관은 가스 전달 도관으로부터 약간 오정렬될 수도 있어서, 가스 팽창 도관의 일 부분이 유체 유동 도관 내로 연장되어 진공 챔버 내로 유동되는 가스에 대한 차단부를 형성할 수도 있다. 차단부는 컴포넌트 계면 주위에서 연속적 또는 반연속적일 수도 있어서, 가스 유동의 적어도 일 부분이 차단부에 의해 재지향되거나 또는 영향을 받아서 가스의 특성들(예를 들어, 난류 또는 유동 프로파일, 가스-클러스터 사이즈 및 밀도 등)을 수정하여, 가스가 노즐을 빠져나갈 때 마이크로전자 기판을 가로지르는 측방향 가스 유동을 개선시킨다.The first piece of the nozzle may include a gas delivery component that includes a gas delivery conduit disposed along the longitudinal axis of the gas delivery component. The gas delivery conduit may include an initial orifice disposed at one end of the fluid conduit, and an outlet orifice disposed at the distal end. The size of the fluid conduit and corresponding orifices may vary in size depending on the embodiments described herein. Typically, the fluid conduit between the gas delivery component and the gas expansion component may be aligned along a longitudinal axis such that the outlet orifice of the gas delivery component and the inlet orifice of the gas expansion component provide additional turbulent gas flow at the interface of the two components. Does not cause or block gas flow. However, it has been found that introducing additional turbulent flow or flow blockage at the interface of components has improved particle removal efficiency in some cases disclosed herein. In this embodiment, the fluid conduit for the gas expansion component may have a diameter similar to that of the gas delivery fluid conduit, but the gas expansion fluid conduit may be slightly misaligned from the gas delivery conduit, such that a portion of the gas expansion conduit fluid flows It may also extend into the conduit to form a barrier to gas flowing into the vacuum chamber. The shut-off may be continuous or semi-continuous around the component interface, such that at least a portion of the gas flow is redirected or influenced by the shut-off to determine the properties of the gas (eg turbulence or flow profile, gas-cluster size and Density, etc.) to improve lateral gas flow across the microelectronic substrate as the gas exits the nozzle.
다른 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트와 가스 팽창 컴포넌트 사이에 오프셋 플레이트를 부가시킴으로써 노즐 내의 유동 차단이 도입될 수도 있어서, 가스 전달 컴포넌트와 가스 팽창 컴포넌트 사이의 오정렬을 유발하는 일 없이 가스 유동이 차단될 수도 있다. 그러나, 이 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트 및 가스 팽창 컴포넌트의 유체 도관들은 이전 실시예에서와 같이 오정렬되지 않을 수도 있다. 오프셋 플레이트는, 다른 노즐 컴포넌트들과 유사한 재료로 이루어지는 재료의 비교적 얇은(예를 들어, <1.5mm) 피스를 포함할 수도 있고, 가스가 오프셋 플레이트의 일 면에서부터 오프셋 플레이트의 대향 면까지의 전체 두께를 따라 오프셋 플레이트를 통해 유동하게 하는 오프셋 오리피스(예를 들어, 원형 홀)를 포함할 수도 있다. 오프셋 오리피스는, 컴포넌트들 사이의 계면에서 오리피스들의 사이즈와 동일한 또는 유사한 직경을 가질 수도 있지만, 동일하도록 요구되지 않는다. 오프셋 오리피스의 위치 및 사이즈는 오프셋 플레이트가 이들 2개의 컴포넌트들 사이에 고정될 때 가스 전달 컴포넌트와 가스 팽창 컴포넌트의 계면에서 차단부를 형성하도록 설계될 수도 있다. 이러한 방식으로, 오프셋 오리피스는 노즐의 유체 도관의 길이방향 축으로부터 오정렬되어 유체 도관에 부분적인 차단부를 형성할 수도 있다. 오프셋 오리피스 오정렬의 결과로서, 오프셋 플레이트의 일 부분이 노즐을 통해 가스 유동 경로 내로 연장될 수도 있다. 총 노즐 유체 도관의 짧은 거리에 대한 유체 도관의 협소화는 유동 차단 없이 노즐에서 통상적으로 발견되지 않을 수도 있는 부가적인 난류를 도입할 수도 있다. 오프셋 오리피스의 직경의 변화에 부가적으로 오프셋 플레이트의 두께가 입자 제거 효율을 변화시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 본 명세서에 개시된 차단된 노즐들을 사용하면, 가스가 노즐을 빠져나간 후에 마이크로전자 기판을 가로지르는 측방향 가스 유동에 영향을 준다는 것이 발견되었다. 이 노즐을 사용하여 마이크로전자 기판들을 세정한 결과로서 입자 제거 효율이 개선되었다는 것이 발견되었다.In other embodiments, a flow block in the nozzle may be introduced by adding an offset plate between the gas transfer component and the gas expansion component, such that the gas flow may be blocked without causing misalignment between the gas transfer component and the gas expansion component. have. However, in this embodiment, the fluid conduits of the gas delivery component and gas expansion component may not be misaligned as in the previous embodiment. The offset plate may comprise a relatively thin (eg <1.5 mm) piece of material made of a material similar to other nozzle components, and the total thickness of the gas from one side of the offset plate to the opposite side of the offset plate. It may include an offset orifice (for example, a circular hole) to flow through the offset plate. The offset orifice may have the same or similar diameter to the size of the orifices at the interface between the components, but is not required to be the same. The position and size of the offset orifice may be designed to form a barrier at the interface of the gas delivery component and the gas expansion component when the offset plate is secured between these two components. In this way, the offset orifice may be misaligned from the longitudinal axis of the fluid conduit of the nozzle to form a partial blockage in the fluid conduit. As a result of the offset orifice misalignment, a portion of the offset plate may extend through the nozzle into the gas flow path. The narrowing of the fluid conduit over a short distance of the total nozzle fluid conduit may introduce additional turbulence that may not normally be found in the nozzle without blocking the flow. It has been found that in addition to changes in the diameter of the offset orifice, the thickness of the offset plate can change the particle removal efficiency. It has been found that the use of blocked nozzles disclosed herein affects the lateral gas flow across the microelectronic substrate after the gas exits the nozzle. It has been found that the efficiency of particle removal is improved as a result of cleaning the microelectronic substrates using this nozzle.
다른 실시예들에서, 오프셋 오리피스는 처리 가스를 프로세스 진공 챔버에 전달하는 노즐을 형성하는 컴포넌트들 사이의 공통 중심선을 따라 정렬될 수도 있다. 오프셋 오리피스의 직경은 노즐 컴포넌트들의 유체 채널들의 직경들보다 더 작을 수도 있다. 이러한 방식으로, 오프셋 플레이트가 존재하지 않는 것보다 더 높은 압력 차이가 달성될 수도 있다.In other embodiments, the offset orifice may be aligned along a common centerline between components forming a nozzle that delivers process gas to the process vacuum chamber. The diameter of the offset orifice may be smaller than the diameters of the fluid channels of the nozzle components. In this way, a higher pressure difference may be achieved than no offset plate is present.
이 발명의 내용은 단지 설명 목적으로만 제공될 뿐이고 청구범위의 범주를 본 명세서에 개시된 특정 실시예들로 제한하려고 의도된 것이 아니다.The content of this invention is provided for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the claims to the specific embodiments disclosed herein.
본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하고, 상기에 주어진 본 발명의 일반적인 설명, 및 아래에 주어지는 상세한 설명과 함께, 본 발명을 설명하도록 기능한다. 부가적으로, 참조 번호의 가장 좌측 숫자(들)는 참조 번호가 처음 나타나는 도면을 식별한다.
도 1은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른 세정 시스템의 개략적 도해(schematic illustration) 및 세정 시스템의 프로세스 챔버의 단면 도해를 포함한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시내용의 적어도 2개의 실시예들에 따른 2-스테이지 가스 노즐들의 단면 도해들을 포함한다.
도 3은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른 단일 스테이지 가스 노즐의 단면 도해를 포함한다.
도 4는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른 플러시 가스 노즐(flush gas nozzle)의 단면 도해를 포함한다.
도 5는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 가스 노즐과 마이크로전자 기판 사이의 갭 거리의 도해를 포함한다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 극저온 유체를 액체 상태 또는 가스 상태로 유지할 수도 있는 프로세스 조건들의 표시를 제공하는 상태도(phase diagram)들의 도해들을 포함한다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른, 유체로 마이크로전자 기판을 처리하는 방법을 제시하는 흐름도를 포함한다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른, 유체로 마이크로전자 기판을 처리하는 다른 방법을 제시하는 흐름도를 포함한다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 유체로 마이크로전자 기판을 처리하는 다른 방법을 제시하는 흐름도를 포함한다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 유체로 마이크로전자 기판을 처리하는 다른 방법을 제시하는 흐름도를 포함한다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 유체로 마이크로전자 기판을 처리하는 다른 방법을 제시하는 흐름도를 포함한다.
도 12는 다양한 실시예들에 따른, 유체로 마이크로전자 기판을 처리하는 다른 방법을 제시하는 흐름도를 포함한다.
도 13은 다양한 실시예들에 따른, 비-액체 함유 유체 혼합물과 액체-함유 유체 혼합물 사이의 입자 제거 효율 개선의 막대 차트를 포함한다.
도 14는 노즐과 마이크로전자 기판 사이의 더 작은 갭 거리에 적어도 부분적으로 기초하는 더 넓은 세정 영역을 예시하는 마이크로전자 기판들의 입자 맵들을 포함한다.
도 15는 이전 기법들과 본 명세서에 개시된 기법들 사이의 상이한 피처 손상 차이들을 도시하는 마이크로전자 기판 피처들의 화상(picture)들을 포함한다.
도 16은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 가스 팽창 컴포넌트에 커플링되는 가스 전달 컴포넌트를 포함하는 노즐 설계의 단면 도해를 포함한다.
도 17은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 커플링된 가스 전달 컴포넌트와 가스 팽창 컴포넌트 사이의 계면의 단면 확대 도해를 포함한다.
도 18은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 가스 전달 컴포넌트, 가스 팽창 컴포넌트, 및 2개의 앞서 언급된 컴포넌트들 사이에 배치되는 오프셋 플레이트를 포함하는 노즐 설계의 단면 도해를 포함한다.
도 19는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 커플링된 가스 전달 컴포넌트, 가스 팽창 컴포넌트, 및 이들 사이에 배치되는 오프셋 플레이트를 포함하는 노즐 설계의 단면 도해를 포함한다.
도 20은 본 개시내용의 적어도 도 17 및 도 18에 예시된 실시예들을 나타내는 단면 도해의 톱다운 뷰(top-down view)를 포함한다.
도 21은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 커플링된 가스 전달 컴포넌트, 가스 팽창 컴포넌트, 및 이들 사이에 배치되는 오프셋 플레이트를 포함하는 노즐 설계의 단면 도해를 포함한다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention, and together with the general description of the invention given above, and the detailed description given below, serve to explain the invention. Additionally, the left-most digit(s) of a reference number identifies the drawing in which the reference number first appears.
1 includes a schematic illustration of a cleaning system in accordance with at least one embodiment of the present disclosure and a cross-sectional view of a process chamber of a cleaning system.
2A and 2B include cross-sectional illustrations of two-stage gas nozzles according to at least two embodiments of the present disclosure.
3 includes a cross-sectional illustration of a single stage gas nozzle according to at least one embodiment of the present disclosure.
4 includes a cross-sectional illustration of a flush gas nozzle in accordance with at least one embodiment of the present disclosure.
5 includes an illustration of a gap distance between a gas nozzle and a microelectronic substrate, according to at least one embodiment of the present disclosure.
6A and 6B include illustrations of phase diagrams providing an indication of process conditions that may maintain a cryogenic fluid in a liquid or gaseous state, according to at least one embodiment of the present disclosure.
7 includes a flow diagram presenting a method of processing a microelectronic substrate with a fluid, in accordance with various embodiments.
8 includes a flow diagram presenting another method of processing a microelectronic substrate with a fluid, in accordance with various embodiments.
9 includes a flow diagram presenting another method of processing a microelectronic substrate with a fluid, in accordance with various embodiments.
10 includes a flow diagram presenting another method of processing a microelectronic substrate with a fluid, in accordance with various embodiments.
11 includes a flow diagram presenting another method of processing a microelectronic substrate with a fluid, in accordance with various embodiments.
12 includes a flow diagram presenting another method of processing a microelectronic substrate with a fluid, in accordance with various embodiments.
13 includes a bar chart of improving particle removal efficiency between a non-liquid containing fluid mixture and a liquid-containing fluid mixture, according to various embodiments.
14 includes particle maps of microelectronic substrates illustrating a larger cleaning area based at least in part on a smaller gap distance between the nozzle and the microelectronic substrate.
15 includes pictures of microelectronic substrate features showing different feature damage differences between the previous techniques and those disclosed herein.
16 includes a cross-sectional illustration of a nozzle design that includes a gas delivery component coupled to a gas expansion component, according to at least one embodiment of the present disclosure.
17 includes an enlarged cross-sectional view of an interface between a coupled gas delivery component and a gas expansion component, according to at least one embodiment of the present disclosure.
18 includes a cross-sectional illustration of a nozzle design that includes a gas delivery component, a gas expansion component, and an offset plate disposed between two previously mentioned components, according to at least one embodiment of the present disclosure.
19 includes a cross-sectional illustration of a nozzle design comprising a coupled gas delivery component, a gas expansion component, and an offset plate disposed therebetween, in accordance with at least one embodiment of the present disclosure.
20 includes a top-down view of a cross-sectional diagram illustrating embodiments illustrated in at least FIGS. 17 and 18 of the present disclosure.
21 includes a cross-sectional illustration of a nozzle design that includes a coupled gas delivery component, a gas expansion component, and an offset plate disposed therebetween, in accordance with at least one embodiment of the present disclosure.
마이크로전자 기판으로부터 대상물들을 선택적으로 제거하기 위한 방법들이 다양한 실시예들에서 설명된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 다양한 실시예들이 특정 세부사항들 중 하나 이상 없이, 또는 다른 대체물 및/또는 부가적인 방법들, 재료들, 또는 컴포넌트들을 이용하여 실시될 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 구조체들, 재료들, 또는 동작들은 본 개시내용의 다양한 실시예들의 양태들을 불명료하게 하는 것을 회피하기 위해 상세히 도시 또는 설명되지 않는다. 유사하게, 설명의 목적들을 위해, 시스템들 및 방법의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 번호들, 재료들, 및 구성들이 제시된다. 그럼에도 불구하고, 시스템들 및 방법들은 특정 세부사항들 없이 실시될 수도 있다. 게다가, 도면들에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현들이며, 도 6a 및 도 6b를 제외하고는 반드시 일정한 비율로 그려지는 것은 아니라는 것이 이해된다.Methods for selectively removing objects from a microelectronic substrate are described in various embodiments. Those skilled in the art will recognize that various embodiments may be practiced without one or more of the specific details, or using other alternatives and/or additional methods, materials, or components. In other instances, well-known structures, materials, or operations are not shown or described in detail to avoid obscuring aspects of various embodiments of the present disclosure. Similarly, for purposes of explanation, specific numbers, materials, and configurations are presented to provide a thorough understanding of systems and methods. Nevertheless, systems and methods may be practiced without specific details. In addition, it is understood that the various embodiments shown in the figures are exemplary representations and are not necessarily drawn to scale, except for FIGS. 6A and 6B.
"일 실시예(one embodiment)" 또는 "실시예(an embodiment)"에 대한 본 명세서 전반에 걸친 언급은, 실시예와 관련하여 설명된 특정 피처, 구조체, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하지만, 이들이 모든 실시예에 존재한다는 것을 나타내지 않는다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 다양한 위치들에서 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 어구들의 출현들이 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정 피처들, 구조체들, 재료들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수도 있다. 다양한 부가적인 층들 및/또는 구조체들이 포함될 수도 있거나 그리고/또는 설명된 피처들이 다른 실시예들에서 생략될 수도 있다.Reference throughout this specification to “one embodiment” or “an embodiment” refers to a particular feature, structure, material, or characteristic described in connection with an embodiment of at least one of the present invention. It is meant to be included in the examples, but does not indicate that they are present in all examples. Thus, the appearances of the phrases “in one embodiment” or “in an embodiment” in various places throughout this specification are not necessarily referring to the same embodiment of the invention. In addition, certain features, structures, materials, or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. Various additional layers and/or structures may be included and/or the described features may be omitted in other embodiments.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "마이크로전자 기판"은 일반적으로 본 발명에 따라 프로세싱되는 대상물을 지칭한다. 마이크로전자 기판은, 디바이스, 특히 반도체 또는 다른 전자 디바이스의 임의의 재료 부분 또는 구조체를 포함할 수도 있고, 예를 들어, 반도체 기판과 같은 베이스 기판 구조체, 또는 베이스 기판 구조체 상의 또는 그 위에 놓여 있는 층, 예컨대, 박막일 수도 있다. 따라서, 기판은 패터닝되거나 또는 패터닝되지 않은 임의의 특정 베이스 구조체, 하부 층 또는 상부 층으로 제한되는 것으로 의도된 것이 아니라 오히려, 임의의 그러한 층 또는 베이스 구조체, 및 층들 및/또는 베이스 구조체들의 임의의 조합을 포함하는 것으로 고려된다. 아래의 설명은 특정 타입들의 기판들을 언급할 수도 있지만, 이것은 제한이 아니라 단지 예시 목적들만을 위한 것이다. 마이크로전자 기판들에 부가적으로, 본 명세서에서 설명되는 기법들은 포토리소그래피 기법들을 사용하는 마이크로전자 기판들의 패터닝에 사용될 수도 있는 레티클 기판들을 세정하는 데 또한 사용될 수도 있다.“Microelectronic substrate” as used herein generally refers to an object that is processed in accordance with the present invention. The microelectronic substrate may include any material portion or structure of a device, particularly a semiconductor or other electronic device, for example a base substrate structure, such as a semiconductor substrate, or a layer on or over the base substrate structure, For example, it may be a thin film. Accordingly, the substrate is not intended to be limited to any particular base structure, bottom layer or top layer that is patterned or unpatterned, but rather rather any such layer or base structure, and any combination of layers and/or base structures It is considered to include. The description below may refer to certain types of substrates, but this is for illustrative purposes only, not limitation. In addition to microelectronic substrates, the techniques described herein may also be used to clean reticle substrates that may be used for patterning microelectronic substrates using photolithography techniques.
극저온 유체 세정은, 오염물들과 마이크로전자 기판 사이의 접착력들을 극복하도록 에어로졸 입자들 또는 가스 제트 입자들(예를 들어, 가스 클러스터들)로부터 충분한 에너지를 부여(impart)함으로써 오염물들을 축출하는 데 사용되는 기법이다. 따라서, 올바른 사이즈 및 속도의 극저온 유체 혼합물들(예를 들어, 에어로졸 스프레이 및/또는 가스 클러스터 제트 스프레이)을 생성 또는 팽창시키는 것이 바람직할 수도 있다. 에어로졸들 또는 클러스터들의 모멘텀(momentum)은 질량 및 속도의 함수이다. 모멘텀은 속도 또는 질량을 증가시킴으로써 증가될 수도 있는데, 이는 특히 입자가 매우 작을 수도 있을 때(<100nm) 입자와 기판의 표면 사이의 강한 접착력들을 극복하는 데 중요할 수도 있다.Cryogenic fluid cleaning is used to expel contaminants by imparting sufficient energy from aerosol particles or gas jet particles (eg, gas clusters) to overcome adhesions between the contaminants and the microelectronic substrate. It is a technique. Accordingly, it may be desirable to create or expand cryogenic fluid mixtures of the correct size and speed (eg, aerosol spray and/or gas cluster jet spray). The momentum of aerosols or clusters is a function of mass and velocity. Momentum may be increased by increasing velocity or mass, which may be important to overcome strong adhesions between the particle and the surface of the substrate, especially when the particle may be very small (<100 nm).
극저온 유체의 속도에 영향을 주기 위해, 비교적 더 작거나 또는 더 큰 원자량의 원자들/분자들로 구성되는 캐리어 가스(carrier gas)가 유체 혼합물 내에 포함되어 기판 상의 오염물들의 세정을 향상시킬 수 있다. 캐리어 가스는 유체 혼합물의 잔류물과 함께 극저온으로 냉각될 수도 있거나 또는 냉각되지 않을 수도 있다. 1차 극저온 혼합물의 분압(partial pressure)에 부가적으로, 캐리어 가스가 분압을 공급할 것이다. 분압 및 가스 온도는 시스템의 세정 능력을 향상시키기 위해 유체 혼합물을 액체/가스 상태 또는 가스 상태에 배치하도록 조정될 수도 있다. 이 기법은 전통적인 에어로졸 기법들이 불충분한 운동 에너지로 인해 제한되는 작은 오염물들을 갖는 기판들의 세정을 향상시키기 위해 반도체 산업에서 증가하는 요구를 충족시킨다.To affect the speed of the cryogenic fluid, a carrier gas composed of atoms/molecules of relatively smaller or larger atomic weight can be included in the fluid mixture to improve cleaning of contaminants on the substrate. The carrier gas may or may not be cooled to cryogenic temperatures with the remainder of the fluid mixture. In addition to the partial pressure of the primary cryogenic mixture, the carrier gas will supply the partial pressure. The partial pressure and gas temperature may be adjusted to place the fluid mixture in a liquid/gas state or gas state to improve the cleaning capability of the system. This technique meets the increasing demand in the semiconductor industry to improve the cleaning of substrates with small contaminants where traditional aerosol techniques are limited due to insufficient kinetic energy.
도 1은 에어로졸 스프레이들 또는 가스 클러스터 제트(GCJ) 스프레이들을 사용하여 마이크로전자 기판들을 세정하는 데 사용될 수도 있는 세정 시스템(100)의 개략적 도해 및 세정이 일어나는 프로세스 챔버(104)의 단면 도해(102)를 포함한다. 에어로졸 스프레이 또는 GCJ 스프레이는 극저온으로 냉각된 유체 혼합물들을 프로세스 챔버(104)에서 대기압 미만의 환경 내로 팽창시킴으로써 형성될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 유체 소스들(106)은 프로세스 챔버(104)에서 노즐(110)을 통해 팽창되기에 앞서 극저온 냉각 시스템(108)에 가압된 유체(들)를 제공할 수도 있다. 진공 시스템(134)은 프로세스 챔버(104)에서 대기압 미만의 환경을 유지하기 위해 그리고 필요에 따라 유체 혼합물을 제거하기 위해 사용될 수도 있다.1 is a schematic illustration of a
본 출원에서, 다음의 변수들: 팽창에 앞서 노즐(110) 내의 유입 유체 혼합물의 압력들 및 온도들, 유체 혼합물의 유동 레이트(flow rate), 유체 혼합물의 조성 및 비율 및 프로세스 챔버(104) 내의 압력 중 하나 이상이 마이크로전자 기판으로부터 대상물들을 제거하는 데 중요할 수도 있다. 이에 따라, 제어기(112)가 프로세스 레시피(process recipe)들을 메모리(114)에 저장하는 데 사용될 수도 있고, 컴퓨터 프로세서(116)를 사용하여 네트워크(138)를 통해 명령어들을 발행할 수도 있는데, 이 명령어들은 본 명세서에 개시된 세정 기법들을 구현하도록 세정 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들을 제어한다.In the present application, the following parameters: pressures and temperatures of the inlet fluid mixture in the
반도체 프로세싱 분야의 통상의 기술자는, 본 명세서에서 설명되는 실시예들을 구현하도록 유체 소스(들)(106), 극저온 냉각 시스템(108), 진공 시스템(134) 및 이들 각각의 서브-컴포넌트들(도시되지 않음, 예를 들어, 센서들, 제어부들 등)을 구성하는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 세정 시스템(100) 컴포넌트들은 가압된 유체 혼합물들을 50psig 내지 800psig로 제공하도록 구성될 수도 있다. 유체 혼합물의 온도는 유체 혼합물을 극저온 냉각 시스템(108)의 액체 질소 듀어(liquid nitrogen dewar)를 통과시킴으로써 70K 내지 270K의 범위에서, 그러나 바람직하게는 70K 내지 150K에서 유지될 수도 있다. 진공 시스템(134)은 에어로졸들 및/또는 가스 클러스터들의 형성을 향상시키기 위해 35Torr 미만, 또는 더 바람직하게는 10Torr 미만일 수도 있는 압력에서 프로세스 챔버(104)를 유지하도록 구성될 수도 있다.Those skilled in the semiconductor processing arts, fluid source(s) 106,
가압되고 냉각된 유체 혼합물은, 마이크로전자 기판(118)을 향해 에어로졸 스프레이 또는 GCJ 스프레이를 지향시킬 수도 있는 노즐(110)을 통해 프로세스 챔버(104) 내로 팽창될 수도 있다. 적어도 하나의 노즐(110)이 프로세스 챔버(104) 내에서 지지될 수도 있는데, 이때 노즐(110)은 마이크로전자 기판(118)을 향해 유체 혼합물을 지향시키는 적어도 하나의 노즐 오리피스를 갖는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 노즐(110)은 노즐 스프레이의 길이를 따라 복수의 개구들을 갖는 노즐 스프레이 바(nozzle spray bar)일 수도 있다. 노즐(110)은 마이크로전자 기판(118)에 충돌하는 유체 스프레이의 각도가 특정 처리를 위해 최적화될 수 있도록 조정가능할 수도 있다. 마이크로전자 기판(118)은, 노즐(110)로부터 발산되는 유체 스프레이를 통해 마이크로전자 기판(118)의 적어도 일 부분을 선형 주사(linear scanning)하는 것을 용이하게 하기 위해, 바람직하게는 진공 챔버(120)의 길이방향 축을 따라, 적어도 하나의 병진 자유도(124)를 제공하는 이동가능 척(122)에 고정될 수도 있다. 이동가능 척은 이동가능 척(122)의 이동 경로를 규정하기 위해 하나 이상의 슬라이드들 및 안내 메커니즘들을 포함할 수도 있는 기판 병진 구동 시스템(128)에 커플링될 수도 있고, 그의 안내 경로를 따라 이동가능 척(122)에 이동을 부여하기 위해 작동 메커니즘이 활용될 수도 있다. 작동 메커니즘은 임의의 전기, 기계, 전기기계, 유압, 또는 공압 디바이스를 포함할 수도 있다. 작동 메커니즘은 적어도 부분적으로 적어도 하나의 노즐(110)로부터 발산되는 유체 스프레이의 영역을 통해 마이크로전자 기판(118)의 노출된 표면의 이동을 허용하기에 충분한 길이의 모션 범위를 제공하도록 설계될 수도 있다. 기판 병진 구동 시스템(128)은 진공 챔버(120)의 벽에서 슬라이딩 진공 밀봉부(도시되지 않음)를 통해 연장되도록 배열되는 지지 암(support arm)(도시되지 않음)을 포함할 수도 있고, 여기서 제1 원위 단부가 이동가능 척(122)에 장착되고 제2 원위 단부가 진공 챔버(120)의 외측에 위치되는 액추에이터 메커니즘과 맞물린다.The pressurized and cooled fluid mixture may expand into the
게다가, 이동가능 척(122)은, 제1 미리 결정된 인덱싱된 포지션으로부터, 마이크로전자 기판(118)의 다른 부분을 유체 스프레이에 노출시키는 제2 미리 결정된 인덱싱된 포지션으로의 마이크로전자 기판(118)의 회전 인덱싱을 용이하게 하기 위해, 바람직하게는 마이크로전자 기판(118)의 노출된 표면에 수직인 축을 중심으로 한 적어도 하나의 회전 자유도(126)를 제공할 수도 있는 기판 회전 구동 시스템(130)을 또한 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 이동가능 척(122)은 임의의 인덱싱된 포지션에서 정지하는 일 없이 연속 속력으로 회전할 수도 있다. 부가적으로, 이동가능 척(122)은 노즐(110) 또는 바로 그 자신의 각도를 변화시키는 것과 함께, 마이크로전자 기판(118)의 포지션을 변경함으로써 유체 스프레이의 입사각을 변화시킬 수도 있다.In addition, the
다른 실시예에서, 이동가능 척(122)은, 마이크로전자 기판(118)의 노출된 표면 상에 적어도 하나의 유체 스프레이를 충돌시키는 동안 마이크로전자 기판(118)을 이동가능 척(122)의 상부 표면에 고정시키기 위한 메커니즘을 포함할 수도 있다. 마이크로전자 기판(118)은, 예를 들어 반도체 프로세싱 분야의 통상의 기술자에 의해 실시될 수도 있는 바와 같은, 기계적 패스너(fastener)들 또는 클램프들, 진공 클램핑, 또는 정전기 클램핑을 사용하여 이동가능 척(122)에 부착될 수도 있다.In another embodiment, the
게다가, 이동가능 척(122)은, 주위 온도보다 높게 상승된 또는 그 아래로 떨어진 온도에서 마이크로전자 기판(118)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 메커니즘을 포함할 수도 있다. 온도 제어 메커니즘은, 이동가능 척(122) 및 마이크로전자 기판(118)의 온도를 조정 및/또는 제어하도록 구성되는 가열 시스템(도시되지 않음) 또는 냉각 시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 가열 시스템 또는 냉각 시스템은, 냉각할 때 이동가능 척(122)으로부터의 열을 수취하고 열을 열 교환기 시스템(도시되지 않음)에 전달하거나, 또는 가열할 때 열 교환기 시스템으로부터의 열을 이동가능 척(122)에 전달하는 열 전달 유체의 재순환 유동을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 저항성 가열 엘리먼트들과 같은 가열/냉각 엘리먼트들 또는 열전 히터들/쿨러들이 이동가능 척(122)에 포함될 수 있다.In addition, the
도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(102)는, 동일한 진공 챔버(120) 내에서 극저온 에어로졸 및/또는 GCJ 스프레이 또는 이들의 조합을 사용하여 기판(118)의 프로세싱을 가능하게 할 수도 있는 이중 노즐 구성(예를 들어, 제2 노즐(132))을 포함할 수도 있다. 그러나, 이중 노즐 구성이 요구되지 않는다. 노즐(110) 설계의 일부 예들이 도 2a 내지 도 4의 설명들에서 설명될 것이다. 노즐들(110, 132)은 평행한 방식으로 포지셔닝된 것으로 도시되어 있지만, 이들은 세정 프로세스들을 구현하기 위해 서로 평행하도록 요구되지 않는다. 다른 실시예들에서, 노즐들(110, 132)은 진공 챔버(120)의 대향 단부들에 있을 수도 있고, 이동가능 척(122)은 노즐들(110, 132) 중 하나 이상이 마이크로전자 기판(118) 상으로 유체 혼합물을 분사하는 것을 가능하게 하는 포지션으로 기판(118)을 이동시킬 수도 있다.As shown in FIG. 1,
다른 실시예들에서, 마이크로전자 기판(118)은, 마이크로전자 기판(118)의 노출된 표면적(예를 들어, 전자 디바이스들을 포함하는 영역)이 제1 노즐(110) 및/또는 제2 노즐(132)로부터 제공된 유체 혼합물(예를 들어, 에어로졸 또는 GCJ)에 의해 동일한 또는 유사한 시간(예를 들어, 병렬 프로세싱)에 또는 상이한 시간들(예를 들어, 순차적 프로세싱)에 충돌될 수도 있도록 이동될 수도 있다. 예를 들어, 세정 프로세스는 에어로졸 세정 프로세스에 뒤이은 GCJ 세정 프로세스들을 포함하거나 또는 그 반대의 경우를 포함할 수도 있다. 추가로, 제1 노즐(110) 및 제2 노즐(132)은 이들의 각각의 유체 혼합물들이 상이한 위치들에서 마이크로전자 기판(118)에 동일한 시간에 충돌하도록 포지셔닝될 수도 있다. 일 경우에서, 기판(118)은 전체 마이크로전자 기판(118)을 상이한 유체 혼합물들에 노출시키도록 회전될 수도 있다.In other embodiments, the
노즐(110)은 유출구 압력들(예를 들어, <35Torr)보다 실질적으로 더 높은 유입구 압력들(예를 들어, 50psig 내지 800psig)로 저온(예를 들어, <273K) 유체 혼합물들을 수취하도록 구성될 수도 있다. 노즐(110)의 내부 설계는, 유체 혼합물의 팽창이, 마이크로전자 기판(118)을 향해 지향될 수도 있는 고체 및/또는 액체 입자들을 생성하는 것을 가능하게 할 수도 있다. 노즐(110) 치수들은 팽창된 유체 혼합물의 특성들에 강한 영향을 미칠 수도 있고, 스프레이 바를 따라 배열되는 단순 오리피스(들)로부터, 다중-팽창 체적 구성들, 단일 팽창 체적 구성들에 이르는 구성 범위를 가질 수도 있다. 도 2a 내지 도 4는 사용될 수도 있는 여러 노즐(110) 실시예들을 예시한다. 그러나, 본 개시내용의 범주는 예시된 실시예들로 제한되지 않을 수도 있고, 본 명세서에 개시된 방법들은 임의의 노즐(110) 설계에 적용될 수도 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 노즐(110) 수치들은 일정한 비율로 그려지지 않을 수도 있다.The
도 2a는 서로 유체 연통할 수도 있고 유체 혼합물이 2-스테이지 가스(two-stage gas)(TSG) 노즐(200)을 통해 진행됨에 따라 유체 혼합물에 압력 변화들을 가할 수도 있는 2개의 가스 팽창 구역들을 포함할 수도 있는 2-스테이지 가스 노즐(200)의 단면 도해를 포함한다. TGS 노즐(200)의 제1 스테이지는, 극저온 냉각 시스템(108) 및 유체 소스들(106)과 유체 연통할 수도 있는 유입구(204)를 통해 유체 혼합물을 수취할 수도 있는 리저버 컴포넌트(reservoir component)(202)일 수도 있다. 유체 혼합물은 유입구 압력보다 더 낮을 수도 있는 압력으로 리저버 컴포넌트(202) 내로 팽창할 수도 있다. 유체 혼합물은 전이 오리피스(transition orifice)(206)를 통해 유출구 컴포넌트(208)로 유동할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 유체 혼합물은 그것이 전이 오리피스(206)를 통해 유동할 때 더 높은 압력으로 압축될 수도 있다. 유체 혼합물은 유출구 컴포넌트(208) 내로 다시 팽창할 수도 있고, 유체 혼합물이 유출구 오리피스(210)를 통해 진공 챔버(120)의 저압 환경에 노출될 때 에어로졸 스프레이 또는 가스 클러스터 제트의 형성에 기여할 수도 있다. 대체로, TGS 노즐(200)은, 유입구 오리피스(204)와 유출구 오리피스(210) 사이의 유체 혼합물의 이중 팽창을 가능하게 할 수도 있는 임의의 치수 설계를 포함할 수도 있다. TGS 노즐(200)의 범주는 본 명세서에서 설명되는 실시예들로 제한되지 않을 수도 있다.FIG. 2A includes two gas expansion zones that may be in fluid communication with each other and may apply pressure changes to the fluid mixture as the fluid mixture proceeds through a two-stage gas (TSG)
도 2a 실시예에서, 리저버 컴포넌트(202)는, 유입구 오리피스(204)로부터 전이 오리피스(206)로 연장되는 원통형 설계를 포함할 수도 있다. 원통은, 전이 오리피스(206)의 사이즈로부터 전이 오리피스(206)의 사이즈의 3배 초과로 변할 수도 있는 직경(212)을 가질 수도 있다.In the FIG. 2A embodiment,
일 실시예에서, TGS 노즐(200)은, 0.5mm 내지 3mm, 그러나 바람직하게는 0.5mm 내지 1.5mm의 범위에 있을 수도 있는 유입구 오리피스(204) 직경을 가질 수도 있다. 리저버 컴포넌트(202)는, 2mm 내지 6mm, 그러나 바람직하게는 4mm 내지 6mm의 직경(212)을 갖는 원통을 포함할 수도 있다. 리저버 컴포넌트(208)는 20mm 내지 50mm, 그러나 바람직하게는 20mm 내지 25mm의 길이(214)를 가질 수도 있다. 리저버 컴포넌트(208)의 비-유입구 단부에서는 유체 혼합물이 전이 오리피스(206)를 통해 유출구 컴포넌트(208) 내로 압축되는 것을 가능하게 할 수도 있는 더 작은 직경으로 전이될 수도 있다.In one embodiment, the
전이 오리피스(206)는 유체 혼합물이 리저버 컴포넌트(202)와 유출구 컴포넌트(208) 사이에서 전이함에 따라 유체 혼합물을 컨디셔닝하는 데 사용될 수도 있는 여러 상이한 실시예들에 존재할 수도 있다. 일 실시예에서, 전이 오리피스(206)는 리저버 컴포넌트(202)의 일 단부에서의 단순 오리피스 또는 개구일 수도 있다. 이 전이 오리피스(206)의 직경은 2mm 내지 5mm, 그러나 바람직하게는 2mm 내지 2.5mm의 범위에 있을 수도 있다. 다른 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 전이 오리피스(206)는 이전 실시예의 단순 개구보다 더 상당한 체적을 가질 수도 있다. 예를 들어, 전이 오리피스(206)는, 5mm 미만일 수도 있는 거리를 따라 일정할 수도 있는 원통형 형상을 가질 수도 있다. 이 실시예에서, 전이 오리피스(206)의 직경은 유출구 컴포넌트(208)의 초기 직경보다 더 클 수도 있다. 이 경우에, 전이 오리피스(206)와 유출구 컴포넌트(208) 사이에 단차 높이(step height)가 존재할 수도 있다. 단차 높이는 1mm 미만일 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 단차 높이는 약 0.04mm일 수도 있다. 유출구 컴포넌트(208)는, 전이 오리피스(206)와 유출구 오리피스(208) 사이의 직경이 증가하는 원뿔 형상을 가질 수도 있다. 유출구 컴포넌트(208)의 원뿔 부분은 3° 내지 10°, 그러나 바람직하게는 3° 내지 6°의 반각(half angle)을 가질 수도 있다.The
도 2b는 전이 오리피스(206)와 대략 동일한 사이즈인 직경(218)을 갖는 리저버 컴포넌트(202)를 포함하는 TGS 노즐(200)의 다른 실시예(220)를 예시한다. 이 실시예에서, 직경(218)은 도 2a 실시예와 유사한 길이(214)로 2mm 내지 5mm일 수도 있다. 도 2b 실시예는 리저버 컴포넌트(202)와 유출구 컴포넌트(208) 사이의 압력 차이를 감소시킬 수도 있고 TGS 노즐(200)의 제1 스테이지 동안 유체 혼합물의 안정성을 개선시킬 수도 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 단일 스테이지 노즐(300)이 TSG 노즐(200) 실시예에서 압력 변동들을 감소시키는 데 사용될 수도 있고 유체 혼합물의 난류를 감소시킬 수도 있다.FIG. 2B illustrates another embodiment 220 of a
도 3은 유입구 오리피스(302)와 유출구 오리피스(304) 사이에 단일 팽창 챔버를 포함할 수도 있는 단일 스테이지 가스(single stage gas)(SSG) 노즐(300)의 일 실시예의 단면 도해를 예시한다. SSG 노즐(300) 팽창 챔버는 변할 수도 있지만, 도 3 실시예에서는 유입구 오리피스(302)(예를 들어, 0.5mm 내지 1.5mm)보다 약간 더 클 수도 있는 초기 직경(306)(예를 들어, 1.5mm 내지 3mm)을 가질 수도 있는 원뿔 설계를 예시한다. 원뿔 설계는 3° 내지 10°, 그러나 바람직하게는 3° 내지 6°의 반각을 포함할 수도 있다. 반각은 (유입구 오리피스(302) 및 유출구 오리피스(304)로부터) SSG 노즐(300)의 팽창 챔버를 통한 가상의 중심선과 팽창 챔버의 측벽(예를 들어, 원뿔 벽) 사이의 각도일 수도 있다. 마지막으로, SSG 노즐(300)은 18mm 내지 40mm, 바람직하게는 18mm 내지 25mm의 길이를 가질 수도 있다. SSG 노즐(300)의 다른 변화는, 도 4에 예시된 바와 같이, 유입구 오리피스(302)로부터 유출구 오리피스(304)로의 팽창 체적의 연속 테이퍼(continuous taper)를 포함할 수도 있다.FIG. 3 illustrates a cross-sectional illustration of one embodiment of a single stage gas (SSG)
도 4는 유입구 오리피스(402)와 유출구 오리피스(404) 사이의 어떠한 오프셋들 또는 수축들도 포함하지 않는 연속 팽창 챔버를 포함할 수도 있는 플러시 가스(flush gas)(FG) 노즐(400)의 단면 도해를 포함한다. 이름이 시사하는 바와 같이, 팽창 체적의 초기 직경은 0.5mm 내지 3mm, 그러나 바람직하게는 1mm 내지 1.5mm일 수도 있는 유입구 직경(402)과 동일 높이일 수도 있다. 일 실시예에서, 유출구 직경(404)은 2mm 내지 12mm, 그러나 바람직하게는 유입구 직경(402)의 사이즈의 2배 내지 4배일 수도 있다. 추가로, 반각은 3° 내지 10°, 그러나 바람직하게는, 그러나 바람직하게는 3° 내지 6°일 수도 있다. 팽창 체적의 길이(406)는 유입구 오리피스(402)와 유출구 오리피스(404) 사이에서 10mm 내지 50mm로 변해야 한다. 부가적으로, 다음의 실시예들은 도 3 및 도 4 실시예들 양측 모두에 적용될 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 노즐은 20mm의 원뿔 길이, 3°의 반각 및 약 4mm의 유출구 오리피스 직경을 가질 수도 있다. 다른 특정 실시예에서, 원뿔 길이는 15mm 내지 25mm일 수도 있는데, 이때 유출구 오리피스 직경이 3mm 내지 6mm이다. 다른 특정 실시예에서, 유출구 오리피스 직경은 약 4mm일 수도 있는데, 이때 약 1.2mm의 유입구 직경 및 약 35mm의 원뿔 길이를 갖는다.FIG. 4 is a cross-sectional illustration of a flush gas (FG)
세정 시스템(100)의 세정 효율에 영향을 줄 수도 있는 다른 피처는 노즐 유출구(404)와 마이크로전자 기판(118) 사이의 거리일 수도 있다. 일부 프로세스 실시예들에서, 갭 거리는 제거된 입자들의 양뿐만 아니라, 기판(118)을 가로지르는 단일 패스(pass) 동안 입자들이 제거될 수도 있는 표면적의 양으로 세정 효율에 영향을 줄 수도 있다. 일부 경우들에서, 에어로졸 스프레이 또는 GCJ 스프레이는 노즐(110)의 유출구 오리피스가 마이크로전자 기판(118)에 더 근접해질 수도 있을 때(예를 들어, <50mm) 기판(118)의 더 큰 표면적을 세정하는 것이 가능할 수도 있다.Another feature that may affect the cleaning efficiency of the
도 5는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 노즐(110)의 유출구 오리피스(404)와 마이크로전자 기판(118) 사이의 갭 거리(502)의 도해(500)를 포함한다. 일 경우에서, 갭 거리(502)는 노즐(110)에 대한 구조체 또는 지지체를 형성하는 노즐(110) 조립체의 단부로부터 측정될 수도 있다. 다른 경우에서, 갭 거리(502)는 마이크로전자 기판(118)에 노출되는 원뿔 팽창 구역의 최대 직경을 가로질러 연장되는 평면으로부터 측정될 수도 있다.5 includes an
갭 거리(502)는 챔버 압력, 가스 조성, 유체 혼합물 온도, 유입구 압력, 노즐(110) 설계 또는 이들의 일부 조합에 따라 변할 수도 있다. 일반적으로, 갭 거리(502)는 2mm 내지 50mm일 수도 있다. 일반적으로, 진공 챔버(120) 압력은 2mm 및 50mm 갭 거리들(502) 내에서 동작하기 위해 35Torr 미만일 수도 있다. 그러나, 챔버 압력이 10Torr 미만일 수도 있고 가스 노즐(110)이 6mm 미만의 유출구 오리피스를 가질 때, 갭 거리(502)는 10mm 미만으로 최적화될 수도 있다. 일부 특정 실시예들에서, 바람직한 갭 거리(502)는, 5mm 미만인 유출구 직경 및 10Torr 미만인 진공 챔버(120) 압력을 갖는 노즐(110)에 대해 약 5mm일 수도 있다.
다른 실시예들에서, 갭 거리(502)는 진공 챔버(120) 압력과의 역의 관계에 적어도 부분적으로 기초할 수도 있다. 예를 들어, 갭 거리(502)는 상수 값을 챔버(120) 압력으로 나눈 것에 의해 유도된 값 이하일 수도 있다. 일 실시예에서, 상수는 무차원 파라미터일 수도 있거나 또는 mm*Torr의 단위들로 될 수도 있고 진공 챔버(120) 압력은 Torr로 측정될 수도 있다(식 1 참조):In other embodiments, the
갭 거리 </= 상수/챔버 압력 (1)Gap distance </= constant/chamber pressure (1)
이러한 방식으로, 상수를 챔버 압력으로 나눈 것에 의해 획득된 값은 세정 프로세스를 위해 사용될 수도 있는 갭 거리(502)를 제공한다. 예를 들어, 일 특정 실시예에서, 상수는 50일 수도 있고 챔버 압력은 약 7Torr일 수도 있다. 이 경우에, 갭 거리는 식 (1) 하에서 약 7mm 이하일 것이다. 다른 실시예들에서, 상수는 40 내지 60의 범위에 있을 수도 있고 압력은 1Torr 내지 10Torr의 범위에 있을 수도 있다. 다른 실시예에서, 상수는 0.05 내지 0.3의 범위에 있을 수도 있고 압력은 0.05Torr 내지 1Torr의 범위에 있을 수도 있다. 갭 거리(502)가 세정 효율에 긍정적인 영향을 미칠 수도 있지만, 에어로졸 스프레이 및 가스 클러스터 제트 스프레이를 사용하여 세정 효율에 기여할 수 있는 여러 다른 프로세스 변수들이 있다.In this way, the value obtained by dividing the constant by the chamber pressure provides a
도 1 내지 도 5의 설명들에서 설명된 하드웨어는 약간의 하드웨어 변화들 및 프로세스 조건들에 대한 더 실질적인 변경들로 에어로졸 스프레이 및 가스 클러스터 제트(GCJ) 스프레이를 가능하게 하는 데 사용될 수도 있다. 프로세스 조건들은 상이한 유체 혼합물 조성들 및 비율들, 유입구 압력들, 유입구 온도들, 또는 진공 챔버(120) 압력들 사이에서 변할 수도 있다. 에어로졸 스프레이 및 GCJ 스프레이 프로세스들 사이의 하나의 실질적인 차이는 노즐(110)로의 유입 유체 혼합물들의 상 조성(phase composition)일 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 스프레이 유체 혼합물은 GCJ 유체 혼합물보다 더 높은 액체 농도를 가질 수도 있는데, 이 GCJ 유체 혼합물은 노즐(110)로의 유입 GCJ 유체 혼합물에서 액체가 거의 또는 전혀 없는 가스 상태로 존재할 수도 있다.The hardware described in the descriptions of FIGS. 1-5 may also be used to enable aerosol spray and gas cluster jet (GCJ) spray with some more hardware changes and more substantial changes to process conditions. Process conditions may vary between different fluid mixture compositions and ratios, inlet pressures, inlet temperatures, or
에어로졸 스프레이 실시예에서, 극저온 냉각 시스템(108)의 온도는, 노즐(110)로의 유입 유체 혼합물의 적어도 일 부분이 액체 상(liquid phase)으로 존재할 수도 있는 포인트로 설정될 수도 있다. 이 실시예에서, 노즐 혼합물은 액체 상태에서 적어도 10중량%일 수도 있다. 그 후에, 액체/가스 혼합물은, 극저온 에어로졸들이 형성될 수도 있고 상당한 양의 고체 및/또는 액체 입자들을 포함할 수도 있는 프로세스 챔버(104) 내로 고압으로 팽창된다. 그러나, 유체 혼합물들의 상태는 에어로졸 및 GCJ 프로세스들 사이의 유일한 차이가 아닐 수도 있는데, 이는 아래에 더욱 상세히 설명될 것이다.In an aerosol spray embodiment, the temperature of the
대조적으로, 노즐(110)로의 유입 GCJ 스프레이 유체 혼합물은 액체 상을 거의(예를 들어, <1체적%) 또는 전혀 함유하지 않을 수도 있고 완전히 가스 상태로 될 수도 있다. 예를 들어, 극저온 냉각 시스템(108)의 온도는 GCJ 세정 프로세스를 위해 유체 혼합물이 액체 상으로 존재하는 것을 방지하는 포인트로 설정될 수도 있다. 이에 따라, 상태도들은 프로세스 챔버(104)에서 에어로졸 스프레이 또는 GCJ 스프레이의 형성을 가능하게 하기 위해 사용될 수도 있는 프로세스 온도들 및 압력들을 결정하기 위한 하나의 방식일 수도 있다.In contrast, the GCJ spray fluid mixture entering the
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상태도들(600, 608)은 유입 유체 혼합물의 성분들이 존재하거나 또는 액체 상, 가스 상, 또는 이들의 조합물을 포함할 가능성이 더 많을 수도 있는 상을 표시할 수도 있다. 예시적인 상태도들의 설명 및 예시의 목적들을 위해 아르곤 상태도(602), 질소 상태도(604), 산소 상태도(610), 및 크세논 상태도(612)가 예시되어 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 문헌에서 또는 게이더스버그(Gaithersburg), MD의 미국 표준 기술 연구소(National Institutes of Standards and Technology) 또는 다른 소스들을 통해 상태도 정보를 발견하는 것이 가능할 수도 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 화학 물질들은 또한 대표적인 상태도들을 가질 수도 있지만, 예시의 용이성의 목적들을 위해 여기에 도시되지 않는다.6A and 6B, state diagrams 600 and 608 indicate a phase in which components of the inlet fluid mixture may be present or more likely to include a liquid phase, gas phase, or combinations thereof. It might be. Argon state diagram 602, nitrogen state diagram 604, oxygen state diagram 610, and xenon state diagram 612 are illustrated for purposes of illustration and illustration of exemplary state diagrams. One of ordinary skill in the art may be able to find status diagram information in the literature or through the National Institutes of Standards and Technology of Gaithersburg, MD or other sources. Other chemicals described herein may also have representative state diagrams, but are not shown here for purposes of ease of illustration.
상태도들(600, 608)은 원소가 가스 또는 액체 상태로 존재할 수도 있는 가능성과 압력(예를 들어, y-축)과 온도(예를 들어, x-축) 사이의 관계를 강조하는 그래픽 표현으로 표현될 수도 있다. 상태도들은, 원소가 액체 상태 또는 가스 상태 사이에서 전이할 수도 있는 곳을 표현할 수도 있는 가스-액체 상 전이 라인(606)(또는 증기-액체 전이 라인)을 포함할 수도 있다. 이들 실시예들에서, 원소들의 압력 및 온도가 가스-액체 전이 라인(606)의 좌측에 있을 때 액체 상이 존재할 가능성이 더 많을 수도 있고, 원소들의 압력 및 온도가 가스-액체 전이 라인(606)의 우측에 있을 때 가스 상이 우세할 수도 있다. 추가로, 원소의 압력 및 온도가 가스-액체 상 전이 라인(606)에 매우 근접할 때, 원소가 가스 및 액체 상에 존재할 수도 있는 가능성은, 압력 및 온도가 가스-액체 상 전이 라인(606)으로부터 더 멀리 있을 수도 있을 때보다 더 높다. 예를 들어, 아르곤 상태도(602)의 관점에서, 아르곤이 100K의 온도에서 300psi의 압력에서 홀딩될 때, 아르곤은 아르곤이 130K의 온도에서 300psi의 압력에서 유지될 때보다 더 높은 농도(중량 기준)의 액체를 갖거나 또는 액체 상으로 있는 부분을 포함할 가능성이 더 많다. 300psi의 압력을 유지하면서 온도가 130K로부터 감소함에 따라 아르곤의 액체 농도가 증가할 수도 있다. 마찬가지로, 130K의 온도를 유지하면서 압력이 300psi로부터 증가할 때 아르곤 액체 농도가 또한 증가할 수도 있다. 일반적으로, 상태도들(600)에 따르면, 가스 상태로 아르곤을 유지하기 위해서는 온도가 83K보다 높아야 하고, 가스 상태로 질소를 유지하기 위해서는 온도가 63K보다 높아야 한다. 그러나, 임의의 질소-아르곤 혼합물, 아르곤, 또는 질소의 상은 유체 혼합물의 압력 및 온도뿐만 아니라 원소들의 상대 농도에 의존할 수도 있다. 그러나, 상태도들(600)은 아르곤-질소 유체 혼합물, 아르곤, 또는 질소 환경의 상 또는 적어도 액체가 존재할 수도 있는 가능성의 표시를 제공할 수도 있는 가이드라인들로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸 세정 프로세스의 경우, 유입 유체 혼합물은 유입 유체 혼합물의 원소들 중 하나 이상에 대한 가스-액체 전이 라인(606) 상에 또는 그의 좌측에 있을 수도 있는 온도 또는 압력을 가질 수도 있다. 대조적으로, GCJ 세정 프로세스는 GCJ 유입 유체 혼합물 내의 원소들 중 하나 이상에 대해 가스-액체 상 전이 라인(606)의 우측에 있을 수도 있는 압력 및 온도를 가질 수도 있는 유입 유체 혼합물을 사용할 가능성이 더 많을 수도 있다. 일부 경우들에서, 시스템(100)은 유체 혼합물의 유입 온도 및/또는 압력을 변화시킴으로써 에어로졸 프로세스와 GCJ 프로세스 사이에서 교번할 수도 있다.State diagrams 600 and 608 are graphical representations that highlight the relationship between pressure (eg y-axis) and temperature (eg x-axis) and the likelihood that an element may exist in a gas or liquid state. It can also be expressed. The state diagrams may include a gas-liquid phase transition line 606 (or vapor-liquid transition line) that may indicate where an element may transition between a liquid state or a gas state. In these embodiments, it is more likely that the liquid phase is present when the pressure and temperature of the elements are on the left side of the gas-
가스-액체 상 전이 라인(606)은 상태도들(600, 608) 각각과 유사하지만, 이들의 값들은 상태도들(600, 608) 각각에 할당된 화학 물질에 고유할 수도 있지만, 상태도들(600, 608)은 아르곤 상태도(602)의 설명에서 설명된 바와 같이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 사용될 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 에어로졸 또는 GCJ 스프레이들의 유체 혼합물에서 액체 및/또는 가스의 양을 최적화시키기 위해 상태도들(600, 608)을 사용할 수도 있다.The gas-liquid
유체 또는 유체 혼합물이 유체들 중 적어도 하나의 유체의 액화 온도에서의 또는 그 근처에서의 극저온 온도들에 노출된 후에 유체 혼합물을 노즐(110)을 통해 프로세스 챔버(104) 내의 저압 환경 내로 팽창시키는 것으로 극저온 에어로졸 스프레이가 형성될 수도 있다. 유체 혼합물의 조성 및 팽창 조건들은 기판(118)에 충돌할 수도 있는 에어로졸 스프레이를 포함하는 작은 액체 액적들 및/또는 고체 입자들을 형성하는 역할을 할 수도 있다. 에어로졸 스프레이는 에어로졸 스프레이(예를 들어, 액적들, 고체 입자들)로부터 충분한 에너지를 부여하여 오염물들과 마이크로전자 기판(118) 사이의 접착력들을 극복함으로써 마이크로전자 기판(118) 오염물들(예를 들어, 입자들)을 축출하는 데 사용될 수도 있다. 에어로졸 스프레이의 모멘텀은 앞서 언급된 접착력들에 필요할 수도 있는 에너지의 양에 적어도 부분적으로 기초하여 입자들을 제거하는 데 중요한 역할을 할 수도 있다. 입자 제거 효율은 다양한 질량 및/또는 속도의 성분들(예를 들어, 액적들, 결정들 등)을 가질 수도 있는 극저온 에어로졸들을 생성함으로써 최적화될 수도 있다. 오염물들을 축출하는 데 필요한 모멘텀은 질량과 속도의 함수이다. 질량 및 속도는, 특히 입자가 매우 작을 수도 있을 때(<100nm), 입자와 기판의 표면 사이의 강한 접착력들을 극복하기 위해 매우 중요할 수도 있다.By expanding the fluid mixture through a
도 7은 극저온 에어로졸로 마이크로전자 기판(118)을 처리하여 입자들을 제거하는 방법에 대한 흐름도(700)를 예시한다. 상기에 언급된 바와 같이, 입자 제거 효율을 개선시키기 위한 한 가지 접근법은 에어로졸 스프레이의 모멘텀을 증가시키는 것일 수도 있다. 모멘텀은 에어로졸 스프레이 내용물들의 질량 및 속도의 곱일 수도 있어서, 에어로졸 스프레이의 성분들의 질량 및/또는 속도를 증가시킴으로써 운동 에너지가 증가될 수도 있다. 질량 및/또는 속도는, 유체 혼합물 조성, 유입 유체 혼합물 압력 및/또는 온도, 및/또는 프로세스 챔버(104) 온도 및/또는 압력을 포함할 수도 있지만 이에 제한되지 않는 다양한 인자들에 의존할 수도 있다. 흐름도(700)는 질소 및/또는 아르곤 및 적어도 하나의 다른 캐리어 가스 및/또는 순수 아르곤 또는 순수 질소의 다양한 조합물들을 사용함으로써 모멘텀을 최적화시키는 일 실시예를 예시한다.7 illustrates a flow diagram 700 for a method of removing particles by treating a
도 7을 참조하면, 블록 702에서, 시스템(100)은 마이크로전자 기판(118)을 프로세스 챔버(104)에 수용할 수도 있다. 마이크로전자 기판(118)은, 메모리 디바이스들, 마이크로프로세서 디바이스들, 발광 디스플레이들, 태양 전지들 등을 포함할 수도 있지만 이에 제한되지 않는 전자 디바이스들을 생성하는 데 사용될 수도 있는 반도체 재료(예를 들어, 실리콘 등)를 포함할 수도 있다. 마이크로전자 기판(118)은, 시스템(100) 상에서 구현되는 에어로졸 세정 프로세스에 의해 제거될 수도 있는 오염을 포함할 수도 있는 패터닝된 필름들 또는 블랭킷 필름(blanket film)들을 포함할 수도 있다. 시스템(100)은, 극저온 냉각 시스템(108) 및 하나 이상의 유체 소스들(106)과 유체 연통할 수도 있는 프로세스 챔버(104)를 포함할 수도 있다. 프로세스 챔버는, 마이크로전자 기판(118)을 세정하기 위한 에어로졸 스프레이를 형성하기 위해 유체 혼합물을 팽창시키는 데 사용될 수도 있는 유체 팽창 컴포넌트(예를 들어, TSG 노즐(200) 등)를 또한 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 7, at block 702, the
블록 704에서, 시스템(100)은 유체 혼합물을 273K 미만으로 냉각시킬 수도 있는 극저온 냉각 시스템(108)을 통해 유체 팽창 컴포넌트에 유체 혼합물을 공급할 수도 있다. 일 실시예에서, 유체 혼합물의 온도는 70K 이상 그리고 200K 이하일 수도 있고, 더 구체적으로는 온도는 130K 미만일 수도 있다. 시스템(100)은 유체 혼합물을 대기압보다 더 큰 압력에서 또한 유지할 수도 있다. 일 실시예에서, 유체 혼합물 압력은 50psig 내지 800psig에서 유지될 수도 있다.At
일 실시예에서, 유체 혼합물은, 28 미만의 원자량을 갖는 분자들을 포함하는 제1 유체 구성물, 및 적어도 28의 원자량을 갖는 분자들을 포함하는 적어도 하나의 부가적인 유체 구성물을 포함할 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 2개 이상의 유체들의 유체 혼합물을 최적화시켜 에어로졸 스프레이 성분들이 입자 제거 효율을 최대화하거나 또는 상이한 타입들 또는 사이즈들의 입자들을 목표로 하는 원하는 모멘텀을 달성하는 것이 가능할 것이다. 이 경우에, 제1 유체 구성물은 헬륨, 네온 또는 이들의 조합물을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 적어도 하나의 부가적인 유체 구성물은 질소(N2), 아르곤, 크립톤, 크세논, 이산화탄소, 또는 이들의 조합물을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 특정 실시예에서, 부가적인 유체 구성물은 N2 및 아르곤 혼합물을 포함하고, 제1 유체 구성물은 헬륨을 포함할 수도 있다. 그러나, 유체 혼합물의 온도, 압력 및 농도는 상이한 타입들의 에어로졸 스프레이들을 제공하도록 변할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 유체 혼합물의 상 또는 상태는 아래에 설명될 다양한 농도들의 가스, 액체, 가스-액체를 포함할 수도 있다.In one embodiment, the fluid mixture may include a first fluid composition comprising molecules having an atomic weight of less than 28, and at least one additional fluid composition comprising molecules having an atomic weight of at least 28. It will be possible for a person skilled in the art to optimize the fluid mixture of two or more fluids so that aerosol spray components maximize particle removal efficiency or achieve the desired momentum targeting particles of different types or sizes. In this case, the first fluid composition may include, but is not limited to, helium, neon, or combinations thereof. The at least one additional fluid composition may include, but is not limited to, nitrogen (N 2 ), argon, krypton, xenon, carbon dioxide, or combinations thereof. In one particular embodiment, the additional fluid composition comprises a mixture of N 2 and argon, and the first fluid composition may include helium. However, the temperature, pressure and concentration of the fluid mixture may be varied to provide different types of aerosol sprays. In other embodiments, the phase or state of the fluid mixture may include various concentrations of gas, liquid, gas-liquid, as described below.
제1 유체 구성물과 부가적인 유체 구성물들 사이의 비율은 마이크로전자 기판(118)을 세정하기 위해 요망될 수도 있는 스프레이의 타입에 따라 변할 수도 있다. 유체 혼합물은 화학적 조성 및 농도에 의해 그리고/또는 물질의 상 또는 상태(예를 들어, 가스, 액체 등)에 의해 변할 수도 있다. 일 에어로졸 실시예에서, 제1 유체 구성물은, 가스 상태의 제1 부분 및 액체 상태의 제2 부분을 포함할 수도 있는 유체 혼합물의 적어도 50중량%에서 최대 100중량%까지 포함할 수도 있다. 대부분의 경우들에서, 유체 혼합물은 액체 상인 적어도 10중량%를 가질 수도 있다. 유체 혼합물은 패터닝된 또는 패터닝된 마이크로전자 기판들(118) 상에 있을 수도 있는 상이한 타입들 및/또는 사이즈의 입자들을 다루도록 최적화될 수도 있다. 입자 제거 성능을 변경하기 위한 한 가지 접근법은 입자 제거 성능을 향상시키기 위해 유체 혼합물 조성 및/또는 농도를 조정하는 것일 수도 있다. 다른 유체 혼합물 실시예에서, 제1 유체 구성물은 유체 혼합물의 10중량% 내지 50중량%를 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 유체 구성물은 유체 혼합물의 20중량% 내지 40중량%를 포함할 수도 있다. 다른 유체 혼합물 실시예에서, 제1 유체 구성물은 유체 혼합물의 30중량% 내지 40중량%를 포함할 수도 있다. 앞서 언급된 에어로졸 유체 혼합물들의 상은 또한 기판(118) 상의 상이한 타입들의 입자들 및 필름들에 대해 조정하도록 폭넓게 변할 수도 있다. 예를 들어, 유체 혼합물은, 가스 상태로 있을 수도 있는 제1 부분, 및 액체 상태로 있을 수도 있는 제2 부분을 포함할 수도 있다.The ratio between the first fluid component and the additional fluid components may vary depending on the type of spray that may be desired to clean the
일 실시예에서, 제2 부분은 유체 혼합물의 적어도 10중량%일 수도 있다. 그러나, 특정 경우들에서, 입자들을 제거하기 위해 더 낮은 농도의 액체가 바람직할 수도 있다. 더 낮은 액체 농도 실시예에서, 제2 부분은 유체 혼합물의 1중량% 이하일 수도 있다. 유체 혼합물의 액체 부분은, 유체 혼합물을 포함할 수도 있는 하나 이상의 가스들 또는 액체 상들을 포함할 수도 있다. 이들 유체 혼합물 실시예들에서, 시스템(100)은 부가적인 유체 구성물의 120slm 내지 140slm 및 제1 유체 구성물의 30slm 내지 45slm을 유동시킴으로써 에어로졸 스프레이를 구현할 수도 있다.In one embodiment, the second portion may be at least 10% by weight of the fluid mixture. However, in certain cases, a lower concentration of liquid may be desirable to remove particles. In lower liquid concentration embodiments, the second portion may be up to 1% by weight of the fluid mixture. The liquid portion of the fluid mixture may include one or more gases or liquid phases that may include the fluid mixture. In these fluid mixture embodiments,
유체 혼합물의 유입 압력, 농도, 및 조성에 부가적으로, 에어로졸 스프레이의 모멘텀 및 조성은 또한 프로세스 챔버(104) 내의 압력에 의해 영향을 받을 수도 있다. 더 구체적으로는, 챔버 압력은 에어로졸 스프레이에서 액체 액적들 및/또는 고체 입자들의 질량 및/또는 속도에 영향을 줄 수도 있다. 유체 혼합물의 팽창은 노즐(110)에 걸친 압력 차이에 의존할 수도 있다.In addition to the inlet pressure, concentration, and composition of the fluid mixture, the momentum and composition of the aerosol spray may also be affected by the pressure in the
블록 706에서, 시스템(100)은 유체 혼합물의 적어도 일 부분이 마이크로전자 기판(118)과 접촉하도록 유체 혼합물을 프로세스 챔버(104) 내로 제공할 수도 있다. 유체 팽창 컴포넌트(예를 들어, 노즐(110))를 통한 유체 혼합물의 팽창은 에어로졸 스프레이의 액체 액적들 및/또는 고체 입자들을 형성할 수도 있다. 시스템(100)은 프로세스 챔버(104)를 35Torr 이하의 챔버 압력에서 유지할 수도 있다. 특정 경우들에서, 에어로졸 스프레이에서 액체 액적들 및/또는 고체 입자들의 질량 및/또는 속도를 최적화시키기 위해 프로세스 챔버(104)를 훨씬 더 낮은 압력에서 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 프로세스 챔버가 10Torr 미만으로 유지될 때 에어로졸 스프레이의 입자 제거 특성들이 특정 입자들에 대해 더 바람직할 수도 있다. 유체 혼합물 팽창 동안 프로세스 챔버(104)가 5Torr 미만으로 유지될 때 입자 제거 효율은 더 큰 표면적을 커버하였다는 것에 또한 주목하였다.At
유체 혼합물이 유체 팽창 컴포넌트를 통해 유동할 때, 유체 혼합물은 유체 혼합물이 비교적 높은 압력(예를 들어, >대기압)으로부터 비교적 낮은 압력(예를 들어, <35Torr)으로 팽창되는 것과 관련된 상 전이를 겪을 수도 있다. 일 실시예에서, 유입 유체 혼합물은 가스 또는 액체-가스 상으로 존재할 수도 있고, 프로세스 챔버(104)보다 상대적으로 더 높은 압력 하에 있을 수도 있다. 그러나, 유체 혼합물이 프로세스 챔버(104)의 저압을 통해 유동하거나 또는 저압 내로 팽창할 때, 유체 혼합물은 전이되기 시작하여 상술된 바와 같이 액체 액적들 및/또는 고체 상태를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 팽창된 유체 혼합물은 가스 상, 액체 상, 및/또는 고체 상의 부분들의 조합물을 포함할 수도 있다. 이것은 극저온 에어로졸보다 높다고 지칭될 수도 있는 것을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 혼합물은 또한 가스 클러스터를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 약한 인력들(예를 들어, 반데르발스 힘(van der Waals force)들)에 의한 원자들 또는 분자들의 응집일 수도 있다. 일 경우에서, 가스 클러스터들은 가스와 고체 사이의 물질의 상으로 간주될 수도 있고, 가스 클러스터들의 사이즈는 몇 개의 분자들 또는 원자들 내지 105개 초과의 원자들의 범위에 있을 수도 있다.When a fluid mixture flows through a fluid expansion component, the fluid mixture undergoes a phase transition associated with the fluid mixture expanding from a relatively high pressure (eg, >atmospheric pressure) to a relatively low pressure (eg, <35 Torr). It might be. In one embodiment, the inlet fluid mixture may be in a gas or liquid-gas phase, or may be under a relatively higher pressure than
하나 이상의 실시예에서, 유체 혼합물은 동일한 마이크로전자 기판(118)을 처리하면서 동일한 노즐에서 에어로졸과 가스 클러스터들(예를 들어, GCJ) 사이에서 전이될 수도 있다. 이러한 방식으로, 유체 혼합물은 유체 혼합물에서 더 높은 액체 농도로부터 더 낮은 액체 농도로 이동함으로써 에어로졸과 GCJ 사이에서 전이될 수도 있다. 대안적으로, 유체 혼합물은 유체 혼합물에서 더 낮은 액체 농도로부터 더 높은 액체 농도로 이동함으로써 GCJ와 에어로졸 사이에서 전이될 수도 있다. 도 6a 및 도 6b의 설명에서 상기에 언급된 바와 같이, 액체 상 농도는 온도, 압력 또는 이들의 조합에 의해 제어될 수도 있다. 예를 들어, 에어로졸로부터 GCJ로의 전이에서, 유체 혼합물 액체 농도는 일 특정 실시예에서 10중량%로부터 1중량% 미만으로 전이될 수도 있다. 다른 특정 실시예에서, 유체 혼합물의 액체 농도가 1중량%로부터 10중량% 미만으로 전이될 때 GCJ로부터 에어로졸로의 전이로 발생할 수도 있다. 그러나, 에어로졸과 GCJ 사이의 전이, 그리고 그 반대의 경우는 앞서 언급된 특정 실시예들에서 퍼센티지들로 제한되지 않을 수도 있고, 제한이 아니라 설명의 목적들을 위해 단지 예시적인 것일 뿐이다.In one or more embodiments, a fluid mixture may be transferred between aerosol and gas clusters (eg, GCJ) in the same nozzle while processing the same
블록 708에서, 팽창된 유체는 마이크로전자 기판(118)을 향해 지향될 수도 있고 유체 팽창 컴포넌트가 마이크로전자 기판(118)의 표면을 가로질러 이동할 때 마이크로전자 기판(118)으로부터 입자들을 제거할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 시스템(100)은, 마이크로전자 기판(118) 주위에 배열될 수도 있는 복수의 유체 팽창 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 복수의 유체 팽창 컴포넌트들은 입자들을 제거하기 위해 동시에 또는 연속적으로 사용될 수도 있다. 대안적으로, 유체 팽창 컴포넌트들 중 일부는 에어로졸 프로세싱에 전용될 수도 있고 나머지 유체 팽창 컴포넌트들은 GCJ 프로세싱을 위해 사용될 수도 있다.At
에어로졸 프로세싱에 부가적으로, 마이크로전자 기판들(118)은 GCJ 프로세싱을 사용하여 또한 세정될 수도 있다. 극저온 가스 클러스터들은, 아르곤 또는 질소와 같은 가스 종 또는 이들의 혼합물들이 듀어(예를 들어, 극저온 냉각 시스템(108))와 같은 열 교환기 베젤을 통과하여, 가스 구성물들 중 임의의 것의 액화 온도보다 높을 수도 있는 극저온 온도들로 가스를 노출시킬 때 형성될 수도 있다. 그 후에, 고압 극저온 가스는 마이크로전자 기판(118)의 표면에 대해 각진 또는 수직인 노즐(110) 또는 노즐들의 어레이를 통해 팽창될 수도 있다. GCJ 스프레이는 마이크로전자 기판(118)의 표면에 대한 손상의 양을 제한하거나 또는 어떠한 손상도 야기시키는 일 없이 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 입자들을 제거하는 데 사용될 수도 있다.In addition to aerosol processing,
힘들(예를 들어, 반데르발스 힘들)에 의해 함께 홀딩되는 원자들/분자들의 앙상블 또는 집합일 수도 있는 가스 클러스터들은 가스와 고체 상의 원자들 또는 분자들 사이의 물질의 별개의 상으로서 분류되고, 몇 개의 원자들 내지 105개의 원자들의 사이즈의 범위에 있을 수 있다. 식 (2)에 주어진 Hagena 경험적 클러스터 스케일링 파라미터()는 클러스터 사이즈에 영향을 줄 수도 있는 중요한 파라미터들을 제공한다. 항 k는 결합 형성(가스 종 특성)과 관련된 응축 파라미터이고; d는 노즐 오리피스 직경이고, α는 팽창 반각이며 Po 및 To는 각각 사전 팽창(pre-expansion) 압력 및 온도이다. 원뿔 형상을 갖는 노즐 지오메트리들은, 팽창 가스를 제약하고 더 효율적인 클러스터 형성을 위해 원자들 또는 분자들 사이의 충돌들의 수를 향상시키는 것을 돕는다. 이러한 방식으로, 노즐(110)은 기판(118)의 표면으로부터 오염물들을 축출하기에 충분히 큰 클러스터들의 형성을 향상시킬 수도 있다. 노즐(110)로부터 발산되는 GCJ 스프레이는 그것이 기판(118)에 충돌하기 전에 이온화되지 않을 수도 있지만, 원자들의 중립 집합(neutral collection)으로서 남아 있다.Gas clusters, which may be ensembles or aggregates of atoms/molecules held together by forces (eg, van der Waals forces), are classified as separate phases of matter between atoms and molecules in the gas and solid phases, It can range from a few atoms to 10 5 atoms in size. Hagena empirical cluster scaling parameters given in equation (2) ) Provides important parameters that may affect cluster size. Term k is the condensation parameter related to bond formation (gas species properties); d is the nozzle orifice diameter, α is the expansion half angle, and P o and T o are the pre-expansion pressure and temperature, respectively. Cone-shaped nozzle geometries help to limit the expansion gas and improve the number of collisions between atoms or molecules for more efficient cluster formation. In this way,
클러스터를 포함하는 원자들 또는 분자들의 앙상블은 극저온 클러스터 사이즈들이 마이크로전자 기판(118) 상의 오염물 사이즈들에 근접한 것으로 인해 100nm 미만의 사이즈들의 오염물들의 세정을 목표로 하는 더 나은 프로세스 능력을 제공할 수 있는 사이즈 분포를 가질 수도 있다. 마이크로전자 기판(118)에 충돌하는 작은 사이즈의 극저온 클러스터들은 또한, 처리 동안 보존될 필요가 있는 민감한 구조체들을 가질 수도 있는 마이크로전자 기판(118)의 손상을 방지 또는 최소화할 수도 있다.Ensembles of atoms or molecules comprising a cluster can provide better process capability aimed at cleaning contaminants of sizes less than 100 nm due to cryogenic cluster sizes approaching contaminant sizes on the
에어로졸 프로세스와 마찬가지로, GCJ 프로세스는 도 1의 시스템(100)의 설명에서 설명된 동일한 또는 유사한 하드웨어 및 도 2a 내지 도 5의 설명에서 설명된 그의 컴포넌트들을 사용할 수도 있다. 그러나, GCJ 방법들의 구현은 본 명세서에서 설명되는 하드웨어 실시예들로 제한되지 않는다. 특정 실시예들에서, GCJ 프로세스는 에어로졸 프로세스와 동일한 또는 유사한 프로세스 조건들을 사용할 수도 있지만, GCJ 프로세스는 유체 혼합물에 대해 더 낮은 액체 상 농도를 가질 수도 있다. 그러나, GCJ 프로세스들은 본 명세서에서 설명되는 모든 에어로졸 프로세스 실시예들보다 더 낮은 액체 농도를 갖도록 요구되지 않는다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에서 설명되는 GCJ 방법들에 존재할 수도 있는 임의의 액체 액적들 및/또는 고체 입자들(예를 들어, 냉동 액체)에 비해 가스 클러스터들의 양 또는 밀도를 증가시키는 GCJ 프로세스를 구현할 수도 있다. 이들 GCJ 방법들은 세정 프로세스를 최적화시키기 위한 여러 상이한 기법들을 가질 수도 있고, 본 기술분야의 통상의 기술자는 임의의 마이크로전자 기판(118)을 세정하기 위해 이들 기법들의 임의의 조합을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 본 기술분야의 통상의 기술자는 마이크로전자 기판들(118)을 세정하기 위해 노즐(110) 설계 및/또는 배향, 유체 혼합물의 조성 또는 농도, 유체 혼합물의 유입 압력 및/또는 온도 및 프로세스 챔버(104)의 압력 및/또는 온도를 변화시킬 수도 있다.As with the aerosol process, the GCJ process may use the same or similar hardware described in the description of
도 8은 마이크로전자 기판(118)으로부터 입자들을 제거하기 위해 GCJ 프로세스를 생성하기 위한 극저온 방법에 대한 흐름도(800)를 제공한다. 이 실시예에서, 방법은 도 2a 및 도 2b의 설명에서 본 명세서에서 설명된 2-스테이지 가스(TSG) 노즐(200)과 유사한 멀티-스테이지 노즐(110)을 사용할 수도 있는 GCJ 프로세스를 나타낼 수도 있다. 도 8 실시예는 유체 혼합물이 멀티-스테이지 노즐(110)을 통해 고압 환경으로부터 저압 환경으로 전이함에 따라 유체 혼합물의 압력 차이들 또는 변화들을 반영할 수도 있다.8 provides a flow diagram 800 for a cryogenic method for creating a GCJ process to remove particles from
도 8을 참조하면, 블록 802에서, 시스템(100)은 유체 팽창 컴포넌트(예를 들어, TSG 노즐(200))를 포함할 수도 있는 진공 프로세스 챔버(120)에 마이크로전자 기판(118)을 수용할 수도 있다. 시스템은 극저온 냉각 시스템(108)에 의해 제공된 임의의 유체 혼합물들에 마이크로전자 기판(118)을 노출시키기에 앞서 프로세스 챔버(104)를 대기압 미만의 조건으로 배치시킬 수도 있다.Referring to FIG. 8, at
블록 804에서, 시스템(100)은 273K 미만의 온도 및 대기압보다 더 클 수도 있는 압력에 있도록 유체 혼합물을 공급 또는 컨디셔닝할 수도 있다. 예를 들어, 유체 혼합물 온도는 70K 내지 200K 또는 더 구체적으로는 70K 내지 120K일 수도 있다. 유체 혼합물 압력은 50psig 내지 800psig일 수도 있다. 일반적으로, 유체 혼합물의 적어도 대부분(중량 기준)이 가스 상으로 있을 수도 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 유체 혼합물은 가스 상으로 10(중량)% 미만일 수도 있고, 더 구체적으로는 가스 상으로 1(중량)% 미만일 수도 있다.At
유체 혼합물은 N2, 아르곤, 크세논, 헬륨, 네온, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수도 있지만 이에 제한되지 않는 단일 유체 조성물 또는 유체들의 조합물일 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 동일한 마이크로전자 기판(118)에 대해 한 번에 하나의 유체 혼합물 또는 유체 혼합물들의 조합물을 사용하여 기판을 처리하기 위해 앞서 언급된 유체들의 하나 이상의 조합물들을 선정할 수도 있다.The fluid mixture may be a single fluid composition or a combination of fluids, including but not limited to N 2 , argon, xenon, helium, neon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof. One skilled in the art will select one or more combinations of the aforementioned fluids to process the substrate using one fluid mixture or a combination of fluid mixtures at a time for the same
일 실시예에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로 N2와 아르곤의 조합물을 포함할 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 마이크로전자 기판(118)으로부터 입자들을 제거하기 위해 N2 및/또는 아르곤의 액체 농도와 관련하여 비율을 최적화시킬 수도 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 본 기술분야의 통상의 기술자는 또한 입자 제거 효율을 최적화시키기 위해 GCJ 유체 혼합물의 에너지 또는 모멘텀을 최적화시킬 수도 있다. 예를 들어, 유체 혼합물은, GCJ 프로세스의 질량 및/또는 속도를 변경할 수도 있는 다른 캐리어 가스를 포함할 수도 있다. 캐리어 가스들은 크세논, 헬륨, 네온, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 유체 혼합물은 다음의 캐리어 가스들: 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상이 혼합될 수도 있는 N2 대 아르곤의 1:1 내지 4:1 혼합물을 포함할 수도 있다. 다른 경우들에서, 캐리어 가스 조성 및 농도는 상이한 비율들의 캐리어 가스들과 함께 상이한 비율들의 N2 및 아르곤으로 최적화될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 캐리어 가스들은, 표 1에 나타낸 바와 같이, Hagena 값 k에 기초하여 포함될 수도 있다.In one embodiment, the fluid mixture may include a combination of N 2 and argon in a ratio of 1:1 to 11:1. One skilled in the art may optimize the ratio with respect to the liquid concentration of N 2 and/or argon to remove particles from the
일반적으로, 일부 실시예들에서, k 값보다 더 낮은 유체는 N2, 아르곤 또는 이들의 조합물과 혼합될 때 농도가 동일하거나 또는 더 높아야 한다. 예를 들어, 캐리어 가스들이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 혼합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 캐리어 가스들 사이의 비율은, 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 사용할 때의 적어도 4:1의 혼합물의 비율과 최대 11:1의 혼합물의 비율을 사용하여 이루어져야 한다. 대조적으로, 헬륨 또는 네온 이들의 조합물이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 조합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), 혼합물의 비율은 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물(예를 들어, 1:1 내지 4:1)과 헬륨, 네온 또는 이들의 조합물 사이에서 적어도 1:4일 수도 있다. N2, 아르곤 및/또는 캐리어 가스들의 앞서 언급된 조합물들은 본 명세서에서 설명되는 다른 에어로졸 및 GCJ 방법들에도 또한 적용될 수도 있다.In general, in some embodiments, fluids lower than the k value should have the same or higher concentration when mixed with N 2 , argon, or combinations thereof. For example, when carrier gases are mixed with N 2 , argon, or a combination thereof (eg, 1:1 to 4:1), between N 2 , argon, or a combination thereof and carrier gases The ratio of should be made using a ratio of a mixture of at least 4:1 and a mixture of up to 11:1 when using xenon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof. In contrast, when helium or neon combinations thereof are combined with N 2 , argon, or combinations thereof (eg, 1:1 to 4:1), the proportion of the mixture is N 2 , argon, or these May be at least 1:4 between a combination of (eg 1:1 to 4:1) and helium, neon or a combination thereof. The aforementioned combinations of N2, argon and/or carrier gases may also be applied to other aerosol and GCJ methods described herein.
다른 실시예들에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로 아르곤 및 N2의 조합물을 포함할 수도 있다. 이 유체 혼합물은 또한 캐리어 가스들(예를 들어, 표 1)을 포함할 수도 있다. 그러나, 유체 혼합물은, 본 명세서에서 설명되는 에어로졸 또는 GCJ 방법들을 사용하여 사용될 수도 있는 순수 아르곤 또는 순수 질소 조성물을 또한 포함할 수도 있다.In other embodiments, the fluid mixture may include a combination of argon and N 2 in a ratio of 1:1 to 11:1. This fluid mixture may also contain carrier gases (eg, Table 1). However, the fluid mixture may also include a pure argon or pure nitrogen composition that may be used using the aerosol or GCJ methods described herein.
블록 806에서, 시스템(100)은 유체 혼합물을 유체 소스(106)로부터 그리고/또는 극저온 냉각 시스템(108)으로부터 유체 팽창 컴포넌트에 제공할 수도 있다. 시스템(100)은 또한 프로세스 챔버(104)를 35Torr 미만의 압력에서 유지할 수도 있다. 예를 들어, 시스템(100)은, 유체 혼합물이 프로세스 챔버(104)로 도입될 수도 있기에 앞서 또는 그 때, 진공 시스템(134)을 사용하여 프로세스 챔버(104) 압력을 제어할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(104) 압력은 5Torr 내지 10Torr일 수도 있고 일부 실시예들에서 압력은 5Torr 미만일 수도 있다.At
GCJ 스프레이는 유체 혼합물이 고압 환경(예를 들어, 노즐(110)의 상류)과 저압 환경(예를 들어, 프로세스 챔버) 사이에서 전이될 때 형성될 수도 있다. 도 8 실시예에서, 유체 팽창 컴포넌트는, 유체 혼합물이 마이크로전자 기판(118)에 충돌하기에 앞서 적어도 2개의 압력 변화들 또는 팽창들 하에 배치될 수도 있는 TSG 노즐(200)일 수도 있다.GCJ sprays may be formed when a fluid mixture is transferred between a high pressure environment (eg, upstream of nozzle 110) and a low pressure environment (eg, process chamber). In the FIG. 8 embodiment, the fluid expansion component may be a
블록 808에서, 유체 혼합물은 유입구 오리피스(204)를 통해 리저버 컴포넌트(202) 내로 팽창하고, 프로세스 챔버(104) 압력보다 더 크고 유체 혼합물의 유입 압력 미만인 리저버 압력을 리저버 컴포넌트(202) 내에서 달성 또는 유지할 수도 있다. 대체로, 리저버 압력은 800psig 미만 그리고 35Torr 이상일 수도 있다. 그러나, 리저버 압력은 도 2a 및 도 2b에 예시된 한정된 공간들 내의 가스 유동 변화들로 인해 변동될 수도 있다.At
유체 혼합물은, 리저버 컴포넌트(202)의 직경보다 더 작을 수도 있거나 또는 작지 않을 수도 있는 전이 오리피스(206)로 진행될 수도 있다. 전이 오리피스(206)가 리저버 컴포넌트(202) 직경보다 더 작을 때, 유체 혼합물은 전이 오리피스(206)로 또는 전이 오리피스(206)를 통해 TSG 노즐(200)의 유출구 컴포넌트(208) 내로 유동할 때 더 높은 압력으로 압축될 수도 있다.The fluid mixture may proceed to a
블록 810에서, 유체 혼합물은 유체 팽창 컴포넌트의 유출구 컴포넌트(208)에서 유출구 압력으로 유지될 수도 있다. 유출구 압력은 챔버 압력보다 더 높고 리저버 컴포넌트(202) 압력 미만일 수도 있다. 전이 오리피스(206)와 유출구 오리피스(210) 사이의 전이 동안, 유체 혼합물은 팽창할 수도 있고 상술된 바와 같이 가스 클러스터들을 형성할 수도 있다. 유출구 컴포넌트(210)와 프로세스 챔버(104) 사이의 압력의 차이는 프로세스 챔버(104)의 더 큰 체적에 비해 유출구 컴포넌트(210)의 더 작은 한정된 체적으로 인한 것일 수도 있다.At
가스 클러스터들은 유출구 오리피스(210)를 향해 지향될 수도 있고, 유체 혼합물이 TSG 노즐(200)을 빠져나간 후에 유체 혼합물이 계속 팽창할 수도 있다. 그러나, 모멘텀은 가스 클러스터 스프레이의 적어도 대부분을 마이크로전자 기판(118)을 향해 지향시킬 수도 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 가스 클러스터의 사이즈는 몇 개의 원자들 내지 105개로 변할 수도 있다. 프로세스는 앞서 언급된 프로세스 조건들에 의해 변화시킴으로써 가스 클러스터들의 수 및 이들의 사이즈를 제어하도록 최적화될 수도 있다. 예를 들어, 본 기술분야의 통상의 기술자는 유입 유체 혼합물 압력, 유체 혼합물 조성/농도, 프로세스 챔버(104) 압력 또는 이들의 임의의 조합을 변경하여 마이크로전자 기판(118)으로부터 입자들을 제거할 수도 있다.Gas clusters may be directed towards the
블록 812에서, GCJ 스프레이의 성분들은 마이크로전자 기판(118)으로부터 대상물들 또는 오염물들을 운동적으로 또는 화학적으로 제거하는 데 사용될 수도 있다. 대상물들은 GCJ 스프레이의 운동 영향을 통해 제거될 수도 있거나 그리고/또는 유체 혼합물의 임의의 화학적 상호작용이 대상물들과 가질 수도 있다. 그러나, 대상물들의 제거는 운동적 및/또는 화학적 제거의 이론들로 제한되지 않고, GCJ 스프레이를 적용한 후의 대상물들의 제거는 대상물들의 제거를 설명하는 데 사용될 수도 있는 임의의 적용가능한 이론에 대한 충분한 증거가 될 수도 있다는 점에서, 이들의 제거를 설명하는 데 사용될 수도 있는 그 임의의 이론이 적용가능하다.At
TSG 노즐(200)과 마이크로전자 기판(118)의 상대 포지션은 또한 대상물 제거를 최적화시키는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, GCJ 스프레이의 입사각은 TSG 노즐(200)을 마이크로전자 기판(118)의 표면과 유출구 오리피스(210)의 평면 사이에서 0° 내지 90°로 이동시킴으로써 조정될 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 입사각은 마이크로전자 기판(118) 상의 조성 또는 패턴에 기초하여 대상물들을 제거하기 위해 30° 내지 60°일 수도 있다. 대안적으로, 입사각은 60° 내지 90°, 그리고 더 구체적으로는 약 90°일 수도 있다. 다른 실시예들에서, 하나 초과의 노즐(110)이 유사한 또는 다양한 입사각들에서 마이크로전자 기판(118)을 처리하는 데 사용될 수도 있다.The relative positions of the
앞서 언급된 제거 실시예들에서, 마이크로전자 기판(118)은 또한 제거 프로세스 동안 병진 및/또는 회전될 수도 있다. 제거 속력은 마이크로전자 기판(118)의 특정 부분들에 걸친 GCJ 스프레이의 원하는 체류 시간으로 최적화될 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 체류 시간 및 GCJ 스프레이 충돌 위치를 최적화시켜 원하는 입자 제거 효율을 달성할 수도 있다. 예를 들어, 바람직한 입자 제거 효율은 입자 측정 전과 후 사이에서의 80%보다 더 큰 제거일 수도 있다.In the aforementioned removal embodiments, the
유사하게, 유출구 오리피스(210)와 마이크로전자 기판(118)의 표면 사이의 갭 거리는 입자 제거 효율을 증가시키도록 최적화될 수도 있다. 갭 거리는 도 5의 설명에서 더욱 상세히 설명되지만, 일반적으로 갭 거리는 50mm 미만일 수도 있다.Similarly, the gap distance between the
GCJ 프로세스는 도 3 및 도 4의 설명들에서 설명된 것들과 유사한 단일 스테이지 노즐들(300, 400)을 사용하여 또한 구현될 수도 있다. 단일 스테이지 노즐들(300, 400)은, 팽창 구역의 직경(306)이 유입구 오리피스(302)와 유출구 오리피스(304) 사이에서 동일하거나 또는 증가하고 있다는 점에서, 연속적일 수도 있는 단일 팽창 챔버를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 단일 스테이지 노즐들(300, 400)은 TSG 노즐(200)과 같은 전이 오리피스(206)를 갖지 않을 수도 있다. 그러나, 단일 스테이지 GCJ 방법들은 또한 TSG 노즐(200) 시스템들(100)에 의해 사용될 수도 있고 단일 스테이지 노즐 시스템들(100)로 제한되지 않는다. 마찬가지로, 도 9 내지 도 12의 설명들에서 설명되는 방법들은 또한 단일 스테이지 노즐들(300, 400)에 의해 사용될 수도 있다.The GCJ process may also be implemented using
도 9는 GCJ 스프레이로 마이크로전자 기판(118)을 처리하는 다른 방법에 대한 흐름도(900)를 예시한다. 마이크로전자 기판(118)에 대한 노즐(110)의 포지셔닝은 입자 제거 효율에 강한 영향을 미칠 수도 있다. 구체적으로는, 유출구 오리피스(304)와 마이크로전자 기판(118)의 표면 사이의 갭 거리는 입자 제거 효율에 영향을 미칠 수도 있다. 갭 거리는 GCJ 스프레이의 유체 유동 및 분포에 영향을 미칠 수도 있고 노즐(110)에 의한 세정 표면적의 사이즈에 영향을 줄 수도 있다. 이러한 방식으로, GCJ 프로세스를 위한 사이클 시간이 노즐(110)에 대한 더 적은 패스들 또는 더 낮은 체류 시간들로 인해 감소될 수도 있다.9 illustrates a
도 9를 참조하면, 블록 902에서, 마이크로전자 기판(118)은 가스 팽창 컴포넌트(gas expansion component)(GEC)(예를 들어, 노즐(300, 400))를 포함할 수도 있는 프로세스 챔버(104)에 수용될 수도 있다. GEC는 본 명세서에서 설명되는 노즐들(110) 중 임의의 것일 수도 있지만, 구체적으로는 TSG 노즐들(200), SSG 노즐(300) 또는 플러시 노즐(400)과 동일하게 또는 유사하게 구성될 수도 있다. 일반적으로, 노즐들은, 유체 혼합물을 수취하기 위한 유입구 오리피스(402), 및 유체 혼합물을 프로세스 챔버(104) 내로 유동시키는 유출구 오리피스(404)를 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 9, at
블록 904에서, 시스템(100)은 유출구 오리피스(404)가 마이크로전자 기판(118) 위에 또는 그에 인접하여 배치되도록 GEC에 대향하여 마이크로전자 기판(118)을 포지셔닝시킬 수도 있다. GEC는 또한 마이크로전자 기판(118)의 표면에 대해 한 각도로 포지셔닝될 수도 있다. 표면은 마이크로전자 디바이스들이 제조되는 부분이다. 각도는 0° 내지 90°의 범위에 있을 수도 있다. GEC 포지셔닝은 또한 도 5에 설명된 바와 같이 갭 거리(502)에 기초하여 최적화될 수도 있다. 갭 거리(502)는, 마이크로전자 기판(118)을 향하는 그리고/또는 마이크로전자 기판(118)을 가로지르는 유동 분포에 영향을 미칠 수도 있다. 갭 거리(502)가 증가함에 따라, 세정 표면적이 감소할 수도 있고, 입자 제거 효율을 유지 또는 개선시키기 위해 부가적인 노즐 패스들을 요구할 수도 있다. 팽창된 유체 혼합물의 속력은 또한 갭 거리(502)에 따라 변할 수도 있다. 예를 들어, 마이크로전자 기판(118)을 가로질러 측방향으로 유동하는 유체는 갭 거리(502)가 감소될 때 증가할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 더 높은 속도는 더 높은 입자 제거 효율을 제공할 수도 있다.At block 904, the
일반적으로, GEC는 마이크로전자 기판(118) 표면의 50mm 내에 있을 가능성이 있을 수도 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서, 갭 거리(502)는 본 명세서에서 설명되는 에어로졸 또는 GCJ 프로세스들에 대해 10mm 미만일 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 갭 거리(502)는 유체 혼합물을 GEC를 통해 프로세스 챔버(104) 내로 디스펜싱(dispensing)하기에 앞서 약 5mm일 수도 있다.In general, the GEC may be likely to be within 50 mm of the surface of the
블록 906에서, 시스템(100)은 273K 미만일 수도 있는 온도에서 그리고 유체 혼합물의 제공된 온도에서 유체 혼합물의 액체 형성을 방지하는 압력에서 유체 혼합물을 GEC에 공급할 수도 있다. 이러한 방식으로, 유체 혼합물 내의 액체 농도는 존재하지 않거나 또는 유체 혼합물의 적어도 1중량% 미만일 수도 있다. 화학 프로세싱 분야의 통상의 기술자는 유체 혼합물의 액체 농도를 측정하기 위해 임의의 알려진 기법들을 사용하는 것이 가능할 수도 있다. 추가로, 본 기술분야의 통상의 기술자는 상태도들(600, 608) 또는 단일 종 또는 종의 혼합물에 대해 이용가능할 수도 있는 임의의 다른 알려진 상태도 문헌을 사용하여 온도와 압력의 적절한 조합을 선택하는 것이 가능할 수도 있다.At
일 실시예에서, 온도는 질소, 아르곤, 크세논, 헬륨, 이산화탄소, 크립톤 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수도 있는 유체 혼합물의 70K 이상 그리고 273K 미만일 수도 있다. 마찬가지로, 압력은 상태도들(600, 608)을 사용하여 또는 유체 혼합물에서 액체 농도의 양을 1중량% 미만으로 최소화하는 임의의 다른 알려진 측정 기법에 의해 선택될 수도 있다. 대부분의 실시예들에서, 압력은 10Torr 이하일 수도 있지만, 다른 실시예들에서, 입자 제거 효율을 최대화하기 위해 압력은 10Torr보다 더 클 수도 있다.In one embodiment, the temperature may be greater than 70K and less than 273K of the fluid mixture, which may include nitrogen, argon, xenon, helium, carbon dioxide, krypton, or any combination thereof. Likewise, pressure may be selected using state diagrams 600, 608 or by any other known measurement technique that minimizes the amount of liquid concentration in the fluid mixture to less than 1% by weight. In most embodiments, the pressure may be 10 Torr or less, but in other embodiments, the pressure may be greater than 10 Torr to maximize particle removal efficiency.
블록 908에서, 시스템은 유체 혼합물의 적어도 일 부분이 마이크로전자 기판(118)과 접촉하도록 유체 혼합물을 GEC를 통해 프로세스 챔버(104) 내로 제공할 수도 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 유체 혼합물은 비교적 고압으로부터 프로세스 챔버(104) 내의 저압으로 팽창할 수도 있다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(104)는 35Torr 이하의 챔버 압력에서 유지될 수도 있다.At
일 실시예에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로, 구체적으로는 4:1 미만의 비율로 N2와 아르곤의 조합물을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 유체 혼합물은, GCJ 스프레이의 질량 및/또는 속도를 변경할 수도 있는 다른 캐리어 가스를 포함할 수도 있다. 캐리어 가스들은 크세논, 헬륨, 네온, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 유체 혼합물은 다음의 캐리어 가스들: 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상이 혼합될 수도 있는 N2 대 아르곤의 1:1 내지 4:1 혼합물을 포함할 수도 있다.In one embodiment, the fluid mixture may include a combination of N 2 and argon in a ratio of 1:1 to 11:1, specifically less than 4:1. In other embodiments, the fluid mixture may include other carrier gases that may alter the mass and/or speed of the GCJ spray. Carrier gases may include, but are not limited to, xenon, helium, neon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof. In one embodiment, the fluid mixture will include a 1:1 to 4:1 mixture of N 2 to argon, in which one or more of the following carrier gases: xenon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof, may be mixed. It might be.
다른 실시예들에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로 아르곤 및 N2의 조합물을 포함할 수도 있다. 이 유체 혼합물은 또한 캐리어 가스들(예를 들어, 표 1)을 포함할 수도 있다. 그러나, 유체 혼합물은, 본 명세서에서 설명되는 에어로졸 또는 GCJ 방법들을 사용하여 사용될 수도 있는 순수 아르곤 또는 순수 질소 조성물을 또한 포함할 수도 있다.In other embodiments, the fluid mixture may include a combination of argon and N 2 in a ratio of 1:1 to 11:1. This fluid mixture may also contain carrier gases (eg, Table 1). However, the fluid mixture may also include a pure argon or pure nitrogen composition that may be used using the aerosol or GCJ methods described herein.
예를 들어, 캐리어 가스들이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 혼합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), N2와 아르곤, 또는 이들의 조합물과 캐리어 가스들 사이의 비율은, 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 사용할 때의 적어도 4:1의 혼합물의 비율과 최대 11:1의 혼합물의 비율을 사용하여 이루어져야 한다. 대조적으로, 헬륨 또는 네온 또는 이들의 조합물이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 조합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), 혼합물의 비율은 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물(예를 들어, 1:1 내지 4:1)과 헬륨, 네온 또는 이들의 조합물 사이에서 적어도 1:4일 수도 있다. N2, 아르곤 및/또는 캐리어 가스들의 앞서 언급된 조합물들은 본 명세서에서 설명되는 다른 에어로졸 및 GCJ 방법들에도 또한 적용될 수도 있다.For example, when carrier gases are mixed with N 2 , argon, or a combination thereof (eg, 1:1 to 4:1), between N 2 and argon, or a combination thereof and carrier gases The ratio of should be made using a ratio of a mixture of at least 4:1 and a mixture of up to 11:1 when using xenon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof. In contrast, when helium or neon or a combination thereof is combined with N 2 , argon, or a combination thereof (eg, 1:1 to 4:1), the proportion of the mixture is N 2 , argon, or It may also be at least 1:4 between a combination of these (eg 1:1 to 4:1) and helium, neon or a combination thereof. The aforementioned combinations of N2, argon and/or carrier gases may also be applied to other aerosol and GCJ methods described herein.
다른 실시예에서, 유체 혼합물은 헬륨 또는 네온 및 다음의 가스들: 아르곤, 크립톤, 크세논, 이산화탄소 중 적어도 하나와 조합된 N2를 포함할 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 앞서 언급된 조합물의 혼합물 비율은 1:2:1.8일 수도 있다.In another embodiment, the fluid mixture may include helium or neon and N2 in combination with at least one of the following gases: argon, krypton, xenon, carbon dioxide. In one particular embodiment, the mixture ratio of the aforementioned combinations may be 1:2:1.8.
블록 910에서, 팽창된 유체 혼합물(예를 들어, GCJ 스프레이)은 마이크로전자 기판(118)을 향해 방출될 수도 있고 표면 상의 대상물들과 접촉하고(예를 들어, 운동적 및/또는 화학적 상호작용), 그러한 대상물들이 마이크로전자 기판(118)으로부터 제거될 수도 있다. GCJ 스프레이의 운동적 및/또는 화학적 상호작용은 대상물들과 마이크로전자 기판(118) 사이의 접착력들을 극복할 수도 있다. 대상물들은 진공 시스템(134)을 통해 프로세스 챔버(104)로부터 제거되거나 또는 프로세스 챔버(104) 내의 다른 곳에 퇴적될 수도 있다.In
도 10은 극저온 유체로 마이크로전자 기판(118)을 처리하기 위한 다른 방법에 대한 다른 흐름도(1000)를 예시한다. 이 실시예에서, 유체 혼합물은 비교적 낮은 액체 농도를 가질 수도 있는 GCJ 스프레이를 생성할 수도 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 유체 혼합물의 온도 및 압력은 유체 혼합물에 얼마나 많은 액체(중량 기준)가 있을 수도 있는지에 영향을 미칠 수도 있다. 이 경우에, 유체 혼합물의 액체 농도는 온도를 변화시킴으로써 최적화될 수도 있다.10 illustrates another flow diagram 1000 for another method for processing
도 10을 참조하면, 블록 1002에서, 마이크로전자 기판(118)은 가스 팽창 컴포넌트(GEC)(예를 들어, 노즐(300, 400))를 포함할 수도 있는 프로세스 챔버(104)에 수용될 수도 있다. GEC는 본 명세서에서 설명되는 노즐들(110) 중 임의의 것일 수도 있지만, 구체적으로는 TSG 노즐들(200), SSG 노즐(300) 또는 플러시 노즐(400)과 동일하게 또는 유사하게 구성될 수도 있다. 일반적으로, 노즐들은, 유체 혼합물을 수취하기 위한 유입구 오리피스(402), 및 유체 혼합물을 프로세스 챔버(104) 내로 유동시키는 유출구 오리피스(404)를 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 10, at
블록 1004에서, 시스템(100)은 유출구 오리피스(404)가 마이크로전자 기판(118) 위에 또는 그에 인접하여 배치되도록 GEC에 대향하여 마이크로전자 기판(118)을 포지셔닝시킬 수도 있다. GEC는 또한 마이크로전자 기판(118)의 표면에 대해 한 각도로 포지셔닝될 수도 있다. 표면은 마이크로전자 디바이스들이 제조되는 부분이다. 각도는 0° 내지 90°의 범위에 있을 수도 있다. GEC 포지셔닝은 또한 도 5에 설명된 바와 같이 갭 거리(502)에 기초하여 최적화될 수도 있다. 일반적으로, GEC는 마이크로전자 기판(118) 표면의 50mm 내에 있을 가능성이 있을 수도 있다. 그러나, 대부분의 실시예들에서, 갭 거리(502)는 본 명세서에서 설명되는 에어로졸 또는 GCJ 프로세스들에 대해 20mm 미만일 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 갭 거리(502)는 유체 혼합물을 GEC를 통해 프로세스 챔버(104) 내로 디스펜싱하기에 앞서 약 5mm일 수도 있다.At block 1004, the
블록 1006에서, 시스템(100)은 대기압보다 더 큰 압력에서 그리고 주어진 압력에서 유체 혼합물의 응축 온도보다 더 크고 273K 미만인 온도에서 유체 혼합물을 GEC에 공급할 수도 있다. 응축 온도는 상이한 가스들 사이에서 변할 수도 있고 상이한 조성들 및 농도들을 갖는 상이한 가스 혼합물들 사이에서 변할 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 알려진 기법들을 사용하는 유체 혼합물의 관찰 및/또는 측정에 적어도 부분적으로 기초하는 경험적 기법들 또는 알려진 문헌(예를 들어, 상태도들)을 사용하여 유체 혼합물에 대한 가스 응축 온도를 결정하는 것이 가능할 수도 있다.At
일 경우에서, 주어진 압력에서의 응축 온도는, 액체 상으로 존재하는, 유체가 전이할 수도 있는 온도일 수도 있다. 예를 들어, 유체 혼합물이 응축 온도보다 높게 홀딩된다는 경우는, 유체 혼합물이, 어떠한 액체 상도 존재하지 않거나 또는 매우 적은 양의 액체(예를 들어, <1중량%)를 갖는, 가스 상태로 존재할 수도 있음을 표시한다. 대부분의 실시예들에서, 유체 혼합물 온도는 상이한 응축 온도들을 갖는 가스들을 포함하는 유체 혼합물 조성에 따라 50K 내지 200K에서, 그러나 더 구체적으로는 70K 내지 150K에서 변할 수도 있다.In one case, the condensation temperature at a given pressure may be the temperature at which the fluid may transition, present in the liquid phase. For example, if the fluid mixture is held above the condensation temperature, the fluid mixture may be in a gaseous state, with no liquid phase present or with a very small amount of liquid (eg <1% by weight). Yes. In most embodiments, the fluid mixture temperature may vary between 50K and 200K, but more specifically between 70K and 150K, depending on the fluid mixture composition comprising gases with different condensation temperatures.
예를 들어, N2 유체 혼합물 실시예에서, 중량 기준의 액체의 양은 N2 상태도(604)를 사용함으로써 추정될 수도 있다. 약 100psi의 유입 압력에 대해, 유체 혼합물의 온도는 액체의 양을 최소화하기 위해 100K보다 더 클 수도 있다. 이 실시예에서, 유체 혼합물은, 유입 온도가 100psi의 압력에서 약 120K일 때, 어떠한 액체도 갖지 않거나, 또는 적어도 1중량% 미만일 수도 있다.For example, in an N 2 fluid mixture embodiment, the amount of liquid by weight may be estimated by using an N 2 state diagram 604. For an inlet pressure of about 100 psi, the temperature of the fluid mixture may be greater than 100 K to minimize the amount of liquid. In this embodiment, the fluid mixture may have no liquid, or be less than at least 1% by weight, when the inlet temperature is about 120K at a pressure of 100 psi.
블록 1008에서, 시스템(100)은 유체 혼합물의 적어도 일 부분이 마이크로전자 기판(118)과 접촉하도록 유체 혼합물을 GEC를 통해 프로세스 챔버(104) 내로 제공할 수도 있다. 이 실시예에서, 프로세스 챔버(104) 압력은 적어도 대기압 미만, 그러나 더 구체적으로는 10Torr 미만일 수도 있다.At
일 실시예에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로, 구체적으로는 4:1 미만의 비율로 N2와 아르곤의 조합물을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 유체 혼합물은, GCJ 스프레이의 질량 및/또는 속도를 변경할 수도 있는 다른 캐리어 가스를 포함할 수도 있다. 캐리어 가스들은 크세논, 헬륨, 네온, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 유체 혼합물은 다음의 캐리어 가스들: 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상이 혼합될 수도 있는 N2 대 아르곤의 1:1 내지 4:1 혼합물을 포함할 수도 있다.In one embodiment, the fluid mixture may include a combination of N 2 and argon in a ratio of 1:1 to 11:1, specifically less than 4:1. In other embodiments, the fluid mixture may include other carrier gases that may alter the mass and/or speed of the GCJ spray. Carrier gases may include, but are not limited to, xenon, helium, neon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof. In one embodiment, the fluid mixture will include a 1:1 to 4:1 mixture of N 2 to argon, in which one or more of the following carrier gases: xenon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof, may be mixed. It might be.
예를 들어, 캐리어 가스들이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 혼합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), N2와 아르곤, 또는 이들의 조합물 사이의 비율은, 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 사용할 때의 적어도 4:1의 혼합물의 비율과 최대 11:1의 혼합물의 비율을 사용하여 이루어져야 한다. 대조적으로, 헬륨 또는 네온 또는 이들의 조합물이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 조합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), 혼합물의 비율은 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물(예를 들어, 1:1 내지 4:1)과 헬륨, 네온 또는 이들의 조합물 사이에서 적어도 1:4일 수도 있다. N2, 아르곤 및/또는 캐리어 가스들의 앞서 언급된 조합물들은 본 명세서에서 설명되는 다른 에어로졸 및 GCJ 방법들에도 또한 적용될 수도 있다.For example, when carrier gases are mixed with N 2 , argon, or a combination thereof (eg, 1:1 to 4:1), the ratio between N 2 and argon, or a combination thereof, is When using xenon, krypton, carbon dioxide or any combination thereof, the ratio should be at least 4:1 and a ratio of up to 11:1. In contrast, when helium or neon or a combination thereof is combined with N 2 , argon, or a combination thereof (eg, 1:1 to 4:1), the proportion of the mixture is N 2 , argon, or It may also be at least 1:4 between a combination of these (eg 1:1 to 4:1) and helium, neon or a combination thereof. The aforementioned combinations of N2, argon and/or carrier gases may also be applied to other aerosol and GCJ methods described herein.
다른 실시예들에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로 아르곤 및 N2의 조합물을 포함할 수도 있다. 이 유체 혼합물은 또한 캐리어 가스들(예를 들어, 표 1)을 포함할 수도 있다. 그러나, 유체 혼합물은, 본 명세서에서 설명되는 에어로졸 또는 GCJ 방법들을 사용하여 사용될 수도 있는 순수 아르곤 또는 순수 질소 조성물을 또한 포함할 수도 있다.In other embodiments, the fluid mixture may include a combination of argon and N 2 in a ratio of 1:1 to 11:1. This fluid mixture may also contain carrier gases (eg, Table 1). However, the fluid mixture may also include a pure argon or pure nitrogen composition that may be used using the aerosol or GCJ methods described herein.
블록 1010에서, 팽창된 유체 혼합물(예를 들어, GCJ 스프레이)은 마이크로전자 기판(118)을 향해 방출될 수도 있고 표면 상의 대상물들과 접촉하고(예를 들어, 운동적 및/또는 화학적 상호작용), 그러한 대상물들이 마이크로전자 기판(118)으로부터 제거될 수도 있다. GCJ 스프레이의 운동적 및/또는 화학적 상호작용은 대상물들과 마이크로전자 기판(118) 사이의 접착력들을 극복할 수도 있다. 대상물들은 진공 시스템(134)을 통해 프로세스 챔버(104)로부터 제거되거나 또는 프로세스 챔버(104) 내의 다른 곳에 퇴적될 수도 있다.In
도 11은 극저온 유체로 마이크로전자 기판(118)을 처리하기 위한 다른 방법에 대한 흐름도(1100)를 예시한다. 이 실시예에서, 유체 혼합물은 비교적 낮은 액체 농도를 가질 수도 있는 GCJ 스프레이를 생성할 수도 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 유체 혼합물의 온도 및 압력은 유체 혼합물에 얼마나 많은 액체(중량 기준)가 있을 수도 있는지에 영향을 미칠 수도 있다. 이 경우에, 유체 혼합물의 액체 농도는 압력을 변화시킴으로써 최적화될 수도 있다. 추가로, 갭 거리(502)는 아래에 설명될 상수 값 및 레시피 압력을 사용하는 계산을 사용하기 위해 제어기(112)를 사용하여 결정될 수도 있다.11 illustrates a
도 11을 참조하면, 블록 1102에서, 마이크로전자 기판(118)은 가스 팽창 컴포넌트(GEC)(예를 들어, 노즐(300))를 포함할 수도 있는 프로세스 챔버(104)에 수용될 수도 있다. GEC는 본 명세서에서 설명되는 노즐들(110) 중 임의의 것일 수도 있지만, 구체적으로는 TSG 노즐들(200), SSG 노즐(300) 또는 플러시 노즐(400)과 동일하게 또는 유사하게 구성될 수도 있다. 일반적으로, 노즐들은, 유체 혼합물을 수취하기 위한 유입구 오리피스(402), 및 유체 혼합물을 프로세스 챔버(104) 내로 유동시키는 유출구 오리피스(404)를 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 11, at
블록 1104에서, 시스템(100)은 273K 미만의 유입 온도 그리고 그 유입 온도에서 가스 혼합물에 액체가 형성되는 것을 방지하는 유입 압력에서 가스 혼합물을 GEC에 공급할 수도 있다. 예를 들어, N2 실시예에서, N2 상태도(604)는 약 100K에서의 유체 혼합물이 가스 상으로 N2를 유지하기 위해 100psi 미만의 압력을 가질 가능성이 있을 것임을 표시한다. 압력이 약 150psi 이상인 경우, 액체 상이 N2 프로세스 가스에 존재할 수도 있을 가능성이 더 강해질 것이다.At
블록 1106에서, 시스템(100)은 유체 혼합물의 적어도 일 부분이 마이크로전자 기판(118)과 접촉하도록 유체 혼합물을 GEC를 통해 프로세스 챔버(104) 내로 제공할 수도 있다. 이 실시예에서, 프로세스 챔버(104) 압력은 적어도 대기압 미만, 그러나 더 구체적으로는 10Torr 미만일 수도 있다.At
일 실시예에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로, 구체적으로는 4:1 미만의 비율로 N2와 아르곤의 조합물을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 유체 혼합물은, GCJ 스프레이의 질량 및/또는 속도를 변경할 수도 있는 다른 캐리어 가스를 포함할 수도 있다. 캐리어 가스들은 크세논, 헬륨, 네온, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 유체 혼합물은 다음의 캐리어 가스들: 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상이 혼합될 수도 있는 N2 대 아르곤의 1:1 내지 4:1 혼합물을 포함할 수도 있다.In one embodiment, the fluid mixture may include a combination of N 2 and argon in a ratio of 1:1 to 11:1, specifically less than 4:1. In other embodiments, the fluid mixture may include other carrier gases that may alter the mass and/or speed of the GCJ spray. Carrier gases may include, but are not limited to, xenon, helium, neon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof. In one embodiment, the fluid mixture will include a 1:1 to 4:1 mixture of N 2 to argon, in which one or more of the following carrier gases: xenon, krypton, carbon dioxide, or any combination thereof, may be mixed. It might be.
예를 들어, 캐리어 가스들이 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 혼합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1), N2와 아르곤, 또는 이들의 조합물 사이의 비율은, 크세논, 크립톤, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합물을 사용할 때의 적어도 4:1의 혼합물의 비율과 최대 11:1의 혼합물의 비율을 사용하여 이루어져야 한다. 대조적으로, 헬륨 또는 네온 또는 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물과 조합될 때(예를 들어, 1:1 내지 4:1). 혼합물의 비율은 N2, 아르곤, 또는 이들의 조합물(예를 들어, 1:1 내지 4:1)과 헬륨, 네온 또는 이들의 조합물 사이에서 적어도 1:4일 수도 있다. N2, 아르곤 및/또는 캐리어 가스들의 앞서 언급된 조합물들은 본 명세서에서 설명되는 다른 에어로졸 및 GCJ 방법들에도 또한 적용될 수도 있다.For example, when carrier gases are mixed with N 2 , argon, or a combination thereof (eg, 1:1 to 4:1), the ratio between N 2 and argon, or a combination thereof, is When using xenon, krypton, carbon dioxide or any combination thereof, the ratio should be at least 4:1 and a ratio of up to 11:1. In contrast, when combined with helium or neon or N 2 , argon, or combinations thereof (eg, 1:1 to 4:1). The proportion of the mixture may be at least 1:4 between N 2 , argon, or combinations thereof (eg 1:1 to 4:1) and helium, neon or combinations thereof. The aforementioned combinations of N2, argon and/or carrier gases may also be applied to other aerosol and GCJ methods described herein.
다른 실시예들에서, 유체 혼합물은 1:1 내지 11:1의 비율로 아르곤 및 N2의 조합물을 포함할 수도 있다. 이 유체 혼합물은 또한 캐리어 가스들(예를 들어, 표 1)을 포함할 수도 있다. 그러나, 유체 혼합물은, 본 명세서에서 설명되는 에어로졸 또는 GCJ 방법들을 사용하여 사용될 수도 있는 순수 아르곤 또는 순수 질소 조성물을 또한 포함할 수도 있다.In other embodiments, the fluid mixture may include a combination of argon and N 2 in a ratio of 1:1 to 11:1. This fluid mixture may also contain carrier gases (eg, Table 1). However, the fluid mixture may also include a pure argon or pure nitrogen composition that may be used using the aerosol or GCJ methods described herein.
블록 1108에서, 시스템(100)은 유출구(예를 들어, 유출구 오리피스(404))와 마이크로전자 기판(118) 사이의 갭 거리(502)에 마이크로전자 기판(118)을 포지셔닝시킬 수도 있다. 갭 거리(502)는 도 5의 설명에서 식 1에 나타낸 바와 같이 40 내지 60의 값을 갖는 상수 파라미터 및 챔버 압력의 비율에 적어도 부분적으로 기초한다. 일 실시예에서, 상수 파라미터의 단위들은 길이/압력의 단위들(예를 들어, mm/Torr)을 가질 수도 있다.In
블록 1110에서, 팽창된 유체 혼합물은 마이크로전자 기판(118)을 향해 방출될 수도 있고 표면 상의 대상물들과 접촉하고(예를 들어, 운동적 및/또는 화학적 상호작용), 그러한 대상물들이 마이크로전자 기판(118)으로부터 제거될 수도 있다. GCJ 스프레이의 운동적 및/또는 화학적 상호작용은 대상물들과 마이크로전자 기판(118) 사이의 접착력들을 극복할 수도 있다. 대상물들은 진공 시스템(134)을 통해 프로세스 챔버(104)로부터 제거되거나 또는 프로세스 챔버(104) 내의 다른 곳에 퇴적될 수도 있다.In
도 12는 극저온 유체로 마이크로전자 기판(118)을 처리하기 위한 다른 방법에 대한 흐름도(1200)를 예시한다. 이 실시예에서, 유체 혼합물은 비교적 낮은 액체 농도를 가질 수도 있는 GCJ 스프레이를 생성할 수도 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 유체 혼합물의 온도 및 압력은 유체 혼합물에 얼마나 많은 액체(중량 기준)가 있을 수도 있는지에 영향을 미칠 수도 있다. 이 경우에, 시스템(100)은 모멘텀 또는 조성(예를 들어, 가스 클러스터 등)을 최적화시키기 위해 유입 유체 혼합물 압력과 챔버(104) 압력 사이의 비율을 유지할 수도 있다. 부가적으로, 시스템(100)은 유입 압력과 프로세스 챔버(104) 압력 사이의 압력 비율 관계의 한계들 내에서 유입 유체 혼합물의 액체 농도를 제어하기 위해 유입 유체 혼합물 압력을 또한 최적화시킬 수도 있다.12 illustrates a
도 12를 참조하면, 블록 1202에서, 마이크로전자 기판(118)은 가스 팽창 컴포넌트(GEC)(예를 들어, 노즐(300, 400))를 포함할 수도 있는 프로세스 챔버(104)에 수용될 수도 있다. GEC는 본 명세서에서 설명되는 노즐들(110) 중 임의의 것일 수도 있지만, 구체적으로는 TSG 노즐들(200), SSG 노즐(300) 또는 플러시 노즐(400)과 동일하게 또는 유사하게 구성될 수도 있다. 일반적으로, 노즐들은, 유체 혼합물을 수취하기 위한 유입구 오리피스(402), 및 유체 혼합물을 프로세스 챔버(104) 내로 유동시키는 유출구 오리피스(404)를 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 12, at block 1202, the
블록 1204에서, 시스템(100)은 유체 혼합물을 진공 프로세스 챔버(104)에 공급할 수도 있고 시스템(100)은 유체 혼합물을 가스 상으로 유지하는 온도 및/또는 압력에서 유체 혼합물을 유지할 수도 있다. 유체 혼합물은 다음의 가스들: 질소, 아르곤, 크세논, 크립톤, 산화탄소 또는 헬륨 중 적어도 하나를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.In
다른 실시예에서, 유체 혼합물은 적어도 헬륨 또는 네온과 그리고 다음의 가스들: 아르곤, 크립톤, 크세논, 이산화탄소 중 적어도 하나와 조합된 N2를 포함할 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 앞서 언급된 유체 혼합물의 조합물의 비율은 약 1:2:2일 수도 있다. 다른 더 특정적인 실시예에서, 앞서 언급된 유체 혼합물의 비율은 1:2:1.8일 수도 있다.In another embodiment, the fluid mixture may include at least helium or neon and N 2 in combination with at least one of the following gases: argon, krypton, xenon, carbon dioxide. In one particular embodiment, the ratio of combinations of the aforementioned fluid mixtures may be about 1:2:2. In another more specific embodiment, the ratio of the fluid mixture mentioned above may be 1:2:1.8.
블록 1206에서, 시스템(100)은 압력 비율을 사용하여 프로세스 챔버(104) 압력 및 유입 유체 혼합물 압력을 유지할 수도 있다. 이러한 방식으로, 시스템(100)은 유입 압력과 프로세스 압력(예를 들어, 비율 = (유입 압력/프로세스 압력) 사이에 균형 또는 관계가 있을 수도 있다는 것을 보장할 수도 있다. 압력 비율은, 초과할 수도 있거나 또는 초과하지 않을 수도 있는 임계 값일 수도 있거나, 또는 압력 비율은, 유입 압력 또는 챔버 압력의 변화들에도 불구하고 유지될 수도 있는 범위를 포함할 수도 있다. 압력 비율 값은 200 내지 500,000의 범위에 있을 수도 있다. 그러나, 압력 비율은, 제어기(112)에 저장되는 레시피 조건들을 고려하여 유지될 수도 있는 범위를 초과 또는 지정할 수도 있거나 또는 초과 또는 지정하지 않을 수도 있는 임계치로 작용할 수도 있다. 이러한 방식으로, 노즐을 가로지르는 압력 차이는 GCJ/에어로졸 스프레이 모멘텀 또는 조성(예를 들어, 가스 클러스터 사이즈, 가스 클러스터 밀도, 고체 입자 사이즈 등)을 유지하도록 제어될 수도 있다.At
압력 비율 실시예들에서, 값들은 유사한 단위로 고려되어, 제어기(112)가 유입 및 챔버 압력들을 제어하기 위해 압력들을 동일한 또는 유사한 단위들로 변환할 수도 있다.In pressure ratio embodiments, values are considered in similar units, such that controller 112 may convert pressures into the same or similar units to control inlet and chamber pressures.
상한 임계 실시예들은, 챔버 압력을 통한 유입 압력이 상한 임계 비율 미만일 수도 있도록, 초과하지 않을 수도 있는 압력 비율을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상한 임계 값들은 다음의 값들: 300000, 5000, 3000, 2000, 1000 또는 500 중 하나일 수도 있다.Upper threshold embodiments may include a pressure ratio that may not be exceeded, such that the inlet pressure through the chamber pressure may be below the upper threshold ratio. For example, the upper threshold values may be one of the following values: 300000, 5000, 3000, 2000, 1000 or 500.
다른 실시예에서, 제어기(112)는 유입 및 프로세스 압력을 압력 비율 값들의 범위 내에 있도록 유지할 수도 있다. 예시적인 범위들은: 100000 내지 300000, 200000 내지 300000, 50000 내지 100000, 5000 내지 25000, 200 내지 3000, 800 내지 2000, 500 내지 1000 또는 700 내지 800을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.In other embodiments, the controller 112 may maintain the inlet and process pressures within a range of pressure ratio values. Exemplary ranges may include, but are not limited to, 100000 to 300000, 200000 to 300000, 50000 to 100000, 5000 to 25000, 200 to 3000, 800 to 2000, 500 to 1000, or 700 to 800.
블록 1208에서, 시스템(100)은 유출구(예를 들어, 유출구 오리피스(404))와 마이크로전자 기판(118) 사이의 갭 거리(502)에 마이크로전자 기판(118)을 포지셔닝시킬 수도 있다. 갭 거리(502)는 도 5의 설명에서 식 1에 나타낸 바와 같이 40 내지 60의 값을 갖는 상수 파라미터 및 챔버 압력의 비율에 적어도 부분적으로 기초한다. 일 실시예에서, 상수 파라미터의 단위들은 길이/압력의 단위들(예를 들어, mm/Torr)을 가질 수도 있다.At
블록 1210에서, 팽창된 유체 혼합물은 마이크로전자 기판(118)을 향해 방출될 수도 있고 표면 상의 대상물들과 접촉하고(예를 들어, 운동적 및/또는 화학적 상호작용), 그러한 대상물들이 마이크로전자 기판(118)으로부터 제거될 수도 있다. GCJ 스프레이의 운동적 및/또는 화학적 상호작용은 대상물들과 마이크로전자 기판(118) 사이의 접착력들을 극복할 수도 있다. 대상물들은 진공 시스템(134)을 통해 프로세스 챔버(104)로부터 제거되거나 또는 프로세스 챔버(104) 내의 다른 곳에 퇴적될 수도 있다.In block 1210, the expanded fluid mixture may be released towards the
도 13은 비-액체 함유 유체 혼합물(예를 들어, GCJ)과 액체-함유 유체 혼합물(예를 들어, 에어로졸) 사이의 입자 제거 효율 개선의 막대 차트(1300)를 포함한다. 본 명세서에 개시된 예기치 않은 결과들 중 하나는 100nm 미만의 입자들에 대한 개선된 입자 제거 효율 및 100nm보다 더 큰 입자들에 대한 입자 제거 효율을 유지 또는 개선시키는 것에 관한 것이다. 이전 기법들은, 10%보다 더 큰 액체 농도를 갖는 극저온 유체 혼합물들로 마이크로전자 기판을 처리하는 것을 포함할 수도 있다. 예기치 않은 결과들을 생성한 더 새로운 기법들은, 액체 농도(중량 기준)를 갖지 않거나 또는 1% 미만인 액체 농도를 갖는 극저온 유체 혼합물들로 마이크로전자 기판(118)을 처리하는 것을 포함할 수도 있다.13 includes a
도 13 실시예에서, 마이크로전자 기판들(118)에는 상업적으로 입수가능한 퇴적 시스템을 사용하여 질화규소 입자들이 퇴적되었다. 질화규소 입자들은 양측 모두의 테스트들에 대해 유사한 밀도 및 사이즈들을 가졌다. 베이스라인 극저온 프로세스(예를 들어, 액체 농도 > 1중량%)가 적어도 하나의 마이크로전자 기판(118)에 적용되었고, GCJ가 질화규소 입자들로 또한 커버된 상이한 그룹의 마이크로전자 기판들(118)에 적용되었다. 이 경우에, GCJ 프로세스는, 약 9 Torr로 유지된 진공 챔버로부터 고압 유체 소스를 분리시킨 노즐(110)에 앞서 83psig의 유입구 압력과 함께 2:1의 질소 대 아르곤 유동 비율을 포함한다. 노즐(110) 유입구 직경은 ~0.06"이었다. 가스 거리(502)는 2.5 내지 4mm이었다. 입자들로 오염된 구역이 GCJ 스프레이에 2회 노출되도록 웨이퍼가 노즐 아래로 2회 통과되었다. 입자들은 밀피타스, CA의 KLA-TencorTM으로부터의 KLA SURF SCAN SP2-XP를 사용하여 프로세싱 전과 후에 측정되었다.In the FIG. 13 embodiment, silicon nitride particles were deposited on the
이전 기법들 하에서는, 도 13에 도시된 바와 같이, 100nm 미만의 입자 제거 효율(particle removal efficiency)(PRE)이 90nm보다 더 큰 입자들에 대해 80%보다 더 큰 것으로부터 42nm 미만의 입자들에 대해 30% 미만으로 감소하였다. 구체적으로는, PRE는 (>90nm 입자들에서의) ~87%로부터 65nm 내지 90nm의 입자들에 대해서는 ~78%로 드롭되었다. 55nm 내지 65nm 입자들 내지 40mn 내지 55nm의 PRE의 저하가 더 두드러졌다. PRE는 각각 ~61% 및 ~55%로 드롭되었다. 마지막으로, PRE의 가장 큰 감소가 ~24% PRE인 40nm 미만의 입자들에서 보였다.Under the previous techniques, as shown in FIG. 13, for particles less than 42 nm from those greater than 80% for particles greater than 90 nm with particle removal efficiency (PRE) less than 100 nm. Decreased to less than 30%. Specifically, PRE dropped from ~87% (at >90nm particles) to ~78% for particles from 65nm to 90nm. The decrease in PRE of 55 nm to 65 nm particles to 40 mn to 55 nm was more pronounced. PRE dropped to -61% and -55%, respectively. Finally, the greatest reduction in PRE was seen for particles below 40 nm with ~24% PRE.
이 데이터의 관점에서, 100nm 미만의 입자 효율에 대한 개선들이 입자 사이즈가 감소함에 따라 유사한 감소 리턴을 나타낼 것으로 예기되었다. 그러나, 본 명세서에 개시된 GCJ 기법들은 100nm 미만의 PRE를 개선시킬 뿐만 아니라, PRE를 예기된 것보다 더 높은 정도로 유지하였다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, GCJ PRE가 입자 빈 사이즈들 중 임의의 것에 대해서는 ~80% 아래로 드롭되지 않았다.In view of this data, improvements to particle efficiencies below 100 nm were expected to show a similar reduction return as the particle size decreased. However, the GCJ techniques disclosed herein not only improved PRE below 100 nm, but also kept PRE to a higher degree than expected. For example, as shown in Figure 13, GCJ PRE did not drop below -80% for any of the particle bin sizes.
도 13에 도시된 바와 같이, 90nm보다 더 큰 입자들에 대한 GCJ PRE는 95% 넘게 개선되었는데, 이는 이전 기법들을 사용한 결과들보다 5% 초과의 개선이다. 추가로, GCJ 프로세스는 이전 기법들에 비하면 입자 사이즈들이 감소함에 따라 100nm 미만의 입자들을 제거하는 더 큰 능력을 보여주었다. 예를 들어, 65nm 내지 90nm, 55nm 내지 65nm 및 40nm 내지 55nm 빈들은 적어도 90% PRE를 가졌다. 개선들은 각각의 빈 사이즈에 대해 ~15% 내지 ~35%의 범위에 있다. 그러나, 25%로부터 ~82%로의 PRE 개선으로 40nm 미만의 빈 사이즈에 대해 가장 큰 개선이 있었다.As shown in Figure 13, GCJ PRE for particles larger than 90 nm improved by over 95%, an improvement of over 5% over the results using previous techniques. Additionally, the GCJ process showed greater ability to remove particles below 100 nm as particle sizes decrease compared to previous techniques. For example, 65nm to 90nm, 55nm to 65nm and 40nm to 55nm bins had at least 90% PRE. Improvements ranged from -15% to -35% for each bin size. However, with the PRE improvement from 25% to ~82%, there was the greatest improvement for bin sizes below 40 nm.
GCJ PRE에 대한 예기치 않은 결과들은 두 가지였다. 첫 번째로, 90nm보다 더 큰 입자들에 대한 PRE의 증가는 90nm 미만의 입자들에 대한 증가된 PRE와 커플링되었다. 두 번째로, GCJ 프로세스에 대한 빈 사이즈들 사이의 차이는 유사한 범위들의 프로세스 조건들을 사용하는 에어로졸 프로세스에 대한 PRE 결과들보다 훨씬 더 밀접한 분포를 가졌다.There were two unexpected results for GCJ PRE. First, the increase in PRE for particles larger than 90 nm was coupled with the increased PRE for particles below 90 nm. Second, the difference between the bin sizes for the GCJ process had a much closer distribution than the PRE results for the aerosol process using similar ranges of process conditions.
도 14는 노즐(110)과 마이크로전자 기판(118) 사이의 더 작은 갭 거리(502)에 적어도 부분적으로 기초하는 더 넓은 세정 영역을 예시하는 마이크로전자 기판들의 입자 맵들(1400)을 포함한다. 일반적으로, 가스가 고압 환경으로부터 저압 환경으로 팽창함에 따라, 가스는 더 큰 표면적 또는 커버리지 영역을 커버할 가능성이 더 많고, 가스는 초기 팽창 포인트로부터 더 멀어진다. 이러한 방식으로, 가스 노즐이 마이크로전자 기판(118)으로부터 더 멀리 포지셔닝되었을 때 유효 세정 영역이 더 커질 것으로 생각되었다. 그러나, 이것은 사실이 아니었는데, 실제로는 더 작은 갭 거리(502)를 갖는 것이 마이크로전자 기판(118) 상의 더 넓은 세정 영역을 획득하는 것에 대한 완전히 반직관적인 결과를 달성하였다.14 includes
세정 후 입자들의 맵들에 나타낸 바와 같이, 5mm 갭 거리는 10mm 갭 거리보다 더 넓은 세정 영역을 갖는다. 5mm 갭 입자 맵(1406)은 마이크로전자 기판(118)의 우측 절반에 대해 PRE가 ~70%였음을 나타낸다. 대조적으로, 10mm 갭 입자 맵(1408)은 200mm 마이크로전자 기판(118)의 우측 절반에 대해 ~50% PRE를 가졌다. 이 경우에, 5mm 갭 입자 맵은 6mm 이하의 유출구 오리피스를 갖는 노즐(110)로부터 약 80mm 폭인 세정된 영역(1410)을 표시한다. 그러한 작은 유출구 오리피스를 갖는 노즐(110)이 그 자신의 사이즈의 12배 초과의 효과적인 세정 거리를 갖는 것이 가능할 것이라는 것은 예기치 않은 것이었다.As shown in the maps of the particles after cleaning, the 5 mm gap distance has a larger cleaning area than the 10 mm gap distance. The 5 mm
도 15는 이전 기법들(예를 들어, 에어로졸)과 본 명세서에 개시된 기법들(예를 들어, GCJ) 사이의 상이한 피처 손상 차이들을 도시하는 마이크로전자 기판 피처들의 화상들(1500)을 포함한다. 손상의 차이가 육안으로 가시적이고, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)(SEM)에 의한 더 근접한 검사에 의해 확인된다. 이 실시예에서, 폴리실리콘 피처들이 알려진 패터닝 기법들을 사용하여 마이크로전자 기판 상에 형성되었다. 피처들은 약 20nm의 폭 및 약 125nm의 높이를 가졌다. 별개의 피처 샘플들(예를 들어, 라인 구조체들)이 본 명세서에서 개시된 에어로졸 및 GCJ 프로세스들과 유사한 프로세스들에 노출되었다.FIG. 15 includes
이전 기법들 하에서, 에어로졸 세정 프로세스에 노출된 마이크로전자 기판(118)의 화상들(1502, 1504)의 변색에 의해 라인 구조체들의 손상이 입증되었다. 가시적 라인 손상이 에어로졸 SEM 화상(1506)에 의해 확증된다. 대조적으로, 변색이 GCJ 화상들(1508, 1510)에 존재하지 않으며, 손상은 GCJ SEM 화상(1512)에 나타나 있지 않다. 이에 따라, GCJ 화상들(1508, 1510)의 변색의 결여 및 GCJ SEM 화상(1512)의 손상의 결여는 본 명세서에서 설명되는 GCJ 기법들이 에어로졸 프로세스들보다 마이크로전자 기판(118)에 덜 파괴적임을 시사한다.Under previous techniques, damage to the line structures was demonstrated by discoloration of the
본 명세서에서 도 2a 내지 도 5의 설명에서 설명된 노즐 설계들에 부가적으로, 노즐 내의 가스 유동에 대한 작은 차단부를 포함하도록 노즐 설계를 수정함으로써 입자 제거 효율이 개선될 수도 있다는 것이 발견되었다. 통상적인 노즐들 또는 멀티-스테이지 노즐들은 노즐 컴포넌트들 사이의 유동 차단들을 최소화하기 위해 공통 축을 따라 정렬되는 유동 도관들을 갖도록 설계된다. 그러나, 노즐 설계 내에 유동 차단부를 포함시킴으로써 입자 제거 효율이 개선될 수 있다는 것이 발견되었다. 유동 차단들은 여러 방식들로 도입될 수도 있고 이 개념은 본 명세서에서 설명되는 실시예들로 제한되지 않는다.It has been found that in addition to the nozzle designs described herein in the description of FIGS. 2A-5, particle removal efficiency may be improved by modifying the nozzle design to include a small barrier to gas flow in the nozzle. Conventional nozzles or multi-stage nozzles are designed to have flow conduits aligned along a common axis to minimize flow obstructions between nozzle components. However, it has been found that particle removal efficiency can be improved by including a flow barrier in the nozzle design. Flow blocks may be introduced in several ways and this concept is not limited to the embodiments described herein.
일부 실시예들에서, 유동 차단은 노즐 또는 유동 도관 컴포넌트들을 약간 오정렬시킴으로써 도입될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 유체 차단은 유체가 노즐을 떠난 후에 또는 노즐 내에 유체 유동 경로 또는 특성들을 변경하기 위해 차단 컴포넌트들을 부가시킴으로써 도입될 수도 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 도 16 내지 도 22의 설명에서 설명되는 차단된 노즐 설계들은 단지 본 기술분야의 통상의 기술자가 노즐에서 차단부를 형성하는 방법의 예들일 뿐이다. 차단된 노즐 설계는 일 실시예에서 유동 차단부를 형성하기 위해 2개의 컴포넌트들 사이에 길이방향 축들이 오정렬된 2-피스 실시예로 구현될 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 노즐 설계는, 노즐의 유체 도관 내에서 유동 경로의 일 부분을 차단하기 위해 2-피스 노즐 설계 사이에 배치되는 부가적인 컴포넌트를 포함할 수도 있다.In some embodiments, flow blocking may be introduced by slightly misaligning the nozzle or flow conduit components. In other embodiments, fluid blocking may be introduced after the fluid leaves the nozzle or by adding blocking components to change the fluid flow path or properties within the nozzle. For example, the blocked nozzle designs described in the description of FIGS. 16-22 of the present disclosure are merely examples of how a person skilled in the art forms a barrier at the nozzle. The blocked nozzle design may be implemented in a two-piece embodiment in which longitudinal axes between the two components are misaligned to form a flow block in one embodiment, but is not limited thereto. In other embodiments, the nozzle design may include additional components disposed between the two-piece nozzle design to block a portion of the flow path within the fluid conduit of the nozzle.
도 16은 유체 또는 가스 혼합물을 마이크로전자 기판(118)을 향해 지향시키는 유체 도관을 함께 형성하는 가스 팽창 컴포넌트(1604)에 커플링되는 가스 전달 컴포넌트(1602)를 포함하는 2-피스 노즐(1600) 설계의 단면 도해를 포함한다. 일 실시예에서, 2-피스 노즐은, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(104)에서 노즐(110) 대신에 사용될 것이다.16 is a two-
일 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트(1602)는, 유입 가스 혼합물이 유체 소스(106)으로부터 수취되는 일 단부 상의 VCR 연결부(도시되지 않음), 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)에 인접한, 대향 단부 상의 정합 플랜지를 가질 수도 있다. 가스 전달 컴포넌트(1602)의 가스 전달 유체 도관(1606)은 유체 소스(106)으로부터의 가스 공급 라인(예를 들어, ¼")(도시되지 않음)과 직경이 유사할 수도 있다. 가스 전달 유체 도관(1606)은, 가스 전달 유체 도관(1606)과 가스 팽창 도관(1608) 사이의 유체 연통을 가능하게 하기 위해 가스 팽창 컴포넌트(1604)의 정합 단부와 동일 또는 유사할 수도 있는 컴포넌트의 정합 단부 상의 감소된 직경 보어(bore)를 가질 수도 있다. 2-피스 노즐(1600)의 계면에서의 유체 도관들 또는 오리피스들의 치수들은 도 17의 설명에서 설명될 것이다.In one embodiment, the
2-피스 노즐(1600) 컴포넌트들은 스크류들(예를 들어, 머신 스크류들)을 사용하여 함께 부착될 수도 있고, 컴포넌트들의 유체 도관들의 계면(1610)은 o-링 또는 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 사용되는 임의의 다른 가스 밀봉 기법들을 사용하여 기밀 밀봉(leak tight seal)을 형성하도록 밀봉될 수도 있다. 추가로, 2-피스 노즐(1600)은 가압된 가스(예를 들어, >10psi)를 제약하고 가스 유동을 프로세스 챔버(104) 내로 지향시키는 것이 가능한 임의의 재료로 이루어질 수도 있다. 재료들은, 스테인리스 스틸 및 본 명세서에 개시된 마이크로전자 기판 처리들을 구현하기 위해 청정도, 가스 온도, 및 압력 요건들을 수용하는 데 사용되는 임의의 다른 재료를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예들에서, 가스 팽창 컴포넌트(1604)는 2-피스 설계로 유도될 수도 있는 도 2a 내지 도 4의 설명들에서 설명된 노즐들의 유사한 설계로 된 것일 수도 있다.The two-
일 실시예에서, 2-피스 노즐(1600) 유체 도관들의 정렬은 유체 도관들 중 하나의 도관의 중심선을 따라 길이방향 축(도 16에 도시되지 않음)을 따라 약간 오정렬될 수도 있다. 2-피스 노즐(1600)의 컴포넌트들 사이의 스크류 배치에 의해 오정렬이 유발될 수도 있다. 2개의 컴포넌트들의 계면(1610)에서의 오정렬이 도 17에 상세하게 도시되어 있다.In one embodiment, the alignment of the two-
도 17은 2-피스 노즐(1600)의 커플링된 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604) 사이의 계면(1610)의 단면 확대 도해(1700)를 포함한다.FIG. 17 includes an enlarged
이 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트(1602)는, 가스 전달 도관(1606)의 면들로부터 등거리인, 가스 전달 컴포넌트(1602)를 따르는 길이방향 축인 가스 전달 중심선(1702)을 따라 배치되는 가스 전달 도관(1606)을 포함할 수도 있다. 마찬가지로, 가스 팽창 중심선(1704)은, 유체 도관의 면들로부터 등거리인, 가스 팽창 유체 도관(1608)을 따르는 다른 길이방향 축이다. 이 실시예에서, 가스 전달 중심선(1702)과 가스 팽창 중심선(1704)은 2-피스 노즐(1600)의 정합 표면들에 평행한 수평 방향으로 서로 오프셋 또는 오정렬된다. 예를 들어, 원형 오리피스들의 오정렬은, 컴포넌트들이 오정렬되지 않을 때 계면(1610)에서의 유효 표면적이 원형 표면적으로부터 그 원형 표면적보다 더 작은 장방형 표면적(oblong surface area)으로 사이즈가 감소되게 한다. 이 장방형 표면적의 예가 도 20에 도시되어 있다. 오정렬은 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1606) 사이의 정합 표면과 평행한 수평 방향으로 0mm 내지 1.5mm의 범위에 있을 수도 있다.In this embodiment, the
도 17에 도시된 바와 같이, 가스 전달 도관(1606)은 가스 전달 채널 또는 가스 전달 도관(1606)의 일 단부에 배치되는 출구 오리피스(1706)를 가질 수도 있고 입구 오리피스(1708)에 대향한다. 이 실시예에서, 입구 오리피스(1708)는 가스 전달 컴포넌트(1602)의 길이방향 축(예를 들어, 가스 전달 중심선(1702))으로부터 중심을 벗어난다. 일 경우에서, 2개의 노즐 컴포넌트들의 오정렬은 계면(1610)의 대향 면 상에 오버행(overhang)(1712)과 함께 셸프(shelf)(1710)를 형성함으로써 유입 가스에 대한 차단부를 형성할 수도 있다. 이러한 방식으로, 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604)의 조합은 가스 혼합 도관(1606)이 가스 혼합물의 유동 특성들을 변경하기 위한 가스 유동 차단부(예를 들어, 셸프(1710))을 형성한다. 차단부(예를 들어, 셸프(1710))는 개구의 사이즈를 입구 오리피스(1708) 및 출구 오리피스(1706)보다 더 작게 감소 또는 변경시킨다. 더 작아지는 것에 부가적으로, 셸프 오리피스(1714)의 형상은, 원형 개구로부터 장방형 개구로 변화되는데, 이는 가스 혼합물이 2-피스 노즐(1600)을 떠나 마이크로전자 기판(118)과 상호작용할 때 가스 혼합물의 측방향 유동의 유동 특성들을 추가로 변경할 수도 있다.17, the
셸프(1710)에 의해 형성된 차단부에 부가적으로, 오정렬은 셸프(1710)로부터 가로질러 또는 셸프(1710)에 대향하여 오버행(1712)을 또한 형성한다. 이 오버행(1712)은 가스 전달 도관(1606)과 가스 팽창 도관(1608) 사이의 계면(1610)의 일 부분에서 측방향 가스 유동을 가능하게 한다. 오버행(1712)은 또한 가스 혼합물이 노즐을 떠날 때 가스 혼합물의 가스 유동 특성들을 변경할 수도 있다. 이 실시예에서, 오리피스들(예를 들어, 출구 오리피스(1706) 및 입구 오리피스(1708))의 사이즈들 및 오정렬의 양은 셸프 오리피스(1714), 셸프(1710), 및 오버행(1712)의 사이즈 및 형상에 영향을 줄 것이다.In addition to the blockage formed by the
일부 실시예들에서, 계면(1610)에서의 유체 도관들의 직경들(예를 들어, 출구 오리피스(1706) 및 입구 오리피스(1708))은 0.125mm 내지 5mm의 범위에 있을 수도 있지만, 일 특정 실시예에서 약 2.6mm일 수도 있다. 그러나, 다른 실시예들에서 도 17에 도시된 바와 같이 오리피스 직경들이 동일하다는 것이 요구되지 않는다. 추가로, 가스 팽창 중심선(1704)과 가스 전달 중심선(1702) 사이의 오정렬은 계면(1600)에서 장방형 표면을 달성하기 위해 0.1mm 내지 0.15mm에서 변할 수도 있다. 일 특정 실시예에서, 가스 팽창 중심선(1704) 및 가스 전달 중심선(1702)은 약 0.25mm만큼 서로 오프셋될 수도 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 개시된 처리 방법들을 사용하여 원하는 입자 제거 효율 결과를 달성하기 위해 직경들 및 오정렬을 변경할 수도 있다.In some embodiments, the diameters of the fluid conduits at the interface 1610 (eg,
다른 실시예들에서, 2-피스 노즐(1600)의 컴포넌트들의 오정렬은 도 16 및 도 17에 설명된 실시예에 제한되지 않으며, 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)를 오정렬하는 일 없이 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 18 및 도 19가 그러한 실시예의 예일 것이다.In other embodiments, misalignment of the components of the two-
도 18은 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604) 사이의 계면(1610)에서 장방형 오리피스를 형성하기 위해 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604) 사이에 배치되는 오프셋 플레이트(1802)를 포함하는 오프셋 플레이트 노즐(1800) 설계의 단면 도해를 포함한다.18 shows an offset
이 실시예에서, 가스 전달 중심선(1702) 및 가스 팽창 중심선(1704)(도 18에 도시되지 않음)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 노즐 차단부를 형성하기 위해 오프셋 또는 오정렬되지 않는다. 대조적으로, 차단부는, 도 19에 도시된 바와 같이, 정렬된 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)의 중심선들로부터 오프셋될 수도 있는 중심선을 가질 수도 있는 직경 또는 오프셋 오리피스(1804)를 가질 수도 있는 오프셋 플레이트(1802)에 의해 도입될 수도 있다. 오프셋 플레이트 오리피스(1804)는, 오프셋 플레이트(1802)의 계면(1610)에서의 셸프 오리피스(1714)와 유사하게, 오프셋 플레이트 노즐(1800)을 가로지르는 정방형 표면적을 형성할 수도 있다.In this embodiment, the
이 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)는 도 16 및 도 17의 설명에서 설명된 것과 동일한 또는 유사한 설계 특성들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 오프셋 플레이트 노즐(1800)은, 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604) 사이의 계면(1610)에서 오프셋 플레이트(1802)에 인접한 출구 오리피스(1706)로 종단되는, 가스 전달 컴포넌트(1602)의 유체 도관을 따라 길이방향을 따라 배치되는 가스 전달 채널(예를 들어, 전달 유체 도관(1606))을 포함하는 가스 전달 컴포넌트(1602)를 포함할 수도 있다. 가스 팽창 컴포넌트(1604)는 오프셋 페이트(1802)의 다른 면에 커플링될 수도 있고, 가스 전달 중심선(1702) 및 가스 팽창 중심선(1704)이 정렬되도록 가스 전달 채널의 길이방향 축과 정렬되는 입구 오리피스(1708)를 포함할 수도 있다. 이에 따라, 이 실시예에 대한 유동 차단부는 오프셋 플레이트(1802)를 사용하여 도입될 것이다.In this embodiment,
일 실시예에서, 오프셋 플레이트(1802)는, 오프셋 플레이트(1802)가 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)에 연결될 때 오프셋 오리피스(1804)가 가스 전달 컴포넌트(1602)의 길이방향 축으로부터 중심을 벗어나도록, 오프셋 플레이트(1802) 내에 포지셔닝되는 오프셋 오리피스(1804)를 포함할 수도 있다. 오프셋 설계는 오프셋 플레이트(1802)의 일 부분이 오프셋 플레이트 노즐(1800)의 가스 유동 경로 내로 연장되게 하여, 도 17 실시예의 셸프(1712)와 유사한 방식으로 가스 유동 특성들을 변경하는 차단부를 형성할 것이다. 오프셋 오리피스(1804)의 사이즈 및 위치는 입자 제거 효율을 최대화하기 위해 원하는 유동 특성들에 따라 변할 수도 있다.In one embodiment, the offset
일 특정 실시예에서, 출구 오리피스(1706), 입구 오리피스(1708), 및 오프셋 오리피스(1804)는 동일한 직경을 가질 수도 있지만, 유동 차단부가 가스 유동 경로에 형성되도록 직경들이 이들의 중심 포인트들을 따라 오정렬될 수도 있다. 그러나, 이들 3개의 오리피스 직경들은 다른 실시예들에서 동일한 사이즈이도록 요구되지 않는다. 예를 들어, 마이크로전자 기판(118) 상의 입자 제거 효율을 개선시키기 위해 계면(1610)에서의 장방형 영역을 조정하도록 사이즈들이 이에 따라 변할 수도 있다. 도 19를 참조하면, 오프셋 플레이트 노즐(1800)의 설계가 상세히 설명될 것이고 오프셋 오리피스(1804)에 대한 설계 변형들의 예들을 제공할 것이다.In one particular embodiment, the
도 19는 오프셋 플레이트 노즐(1800)의 계면(1610)의 단면 도해의 확대도(1900)를 포함한다. 이 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트(1602)의 출구 오리피스(1706) 가스 팽창 컴포넌트(1604)의 입구 오리피스(1708)는 도 16 및 도 17의 설명에서 설명된 것과 유사한 치수들을 가질 수도 있다. 그러나, 이전 실시예와는 대조적으로, 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)는 공통 길이방향 축(1908)을 따라 정렬된다. 이 실시예에서, 유동 차단부(예를 들어, 셸프(1710))는 오프셋 플레이트(1802)에 의해 도입될 수도 있다. 유동 차단부는, 도 19에 도시된 바와 같이, 공통 길이방향 축(1908)과 정렬되지 않은 오프셋 중심선(1910)을 갖는 오프셋 플레이트 오리피스(1804)를 갖도록 오프셋 플레이트(1802)를 설계함으로써 구현될 수도 있다.19 includes an
오프셋 플레이트(1802)는 0.5mm 내지 1.5mm의 두께를 가질 수도 있는데, 일 특정 실시예에서 두께는 약 1mm이고 공차가 +/- 0.1mm이다. 일 실시예에서, 오프셋 플레이트 오리피스(1804)는, 입구 오리피스(1708) 또는 출구 오리피스(1706)의 직경들과 동일한 또는 그보다 더 작은 직경을 갖는 오프셋 플레이트(1802)를 통한 원형 오리피스일 수도 있다. 예를 들어, 입구 오리피스(1708) 또는 출구 오리피스(1706)는 0.125mm 내지 5mm의 직경을 포함할 수도 있는 한편, 오프셋 플레이트 오리피스(1804)는 0.15mm 내지 4.5mm의 직경을 포함한다. 도 19 실시예에서, 오프셋 플레이트 오리피스(1804)는 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)와 조립될 때 오프셋 셸프(1902)가 마이크로전자 기판(118)을 세정하는 데 사용된 처리 가스의 유동 경로 내로 돌출되도록 오프셋 플레이트(1802) 내에 포지셔닝될 수도 있다. 오프셋 오리피스(1804)의 포지셔닝에 의해 야기되는 컴포넌트 부분들의 의도적인 오정렬의 예시된 예가 도 20에 도시되어 있다.The offset
오프셋 플레이트 오리피스(1804)의 비대칭 성질의 관점에서, 오프셋 갭(1904)이 오프셋 셸프(1902)에 대향하여 형성된다. 오프셋 갭(1904)은, 오프셋 플레이트(1802)의 두께와 동일 또는 유사한 높이를 갖는, 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604) 사이의 에어 갭(air gap)이다. 그러나, 오프셋 플레이트 노즐(1800)의 유효 오리피스 사이즈는 유효 오리피스 직경(1906)으로 제한될 수도 있는데, 이 유효 오리피스 직경(1906)은, 도 19에 도시된 바와 같이, 오프셋 플레이트(1906)의 노출된 단부와 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)의 대향 측벽들로부터의 거리이다. 오프셋 플레이트 오리피스(1804)의 원형 성질이 주어지면, 유효 오리피스 직경(1906)의 표면적은, 도 18에 도시된 바와 같이, 단면 라인(1806)으로부터 취득된 오프셋 플레이트 노즐(1800)의 상면도를 예시하는 도 20에 도시된 바와 같은 장방형 형상을 가질 수도 있다.In terms of the asymmetric nature of the offset
다른 실시예들에서, 도 20에 도시된 바와 같은, 장방형 형상의 오프셋 오리피스(1906)는, 마이크로전자 기판(118) 상의 입자 제거 효율에 대한 예기치 않은 결과들을 나타내는 제한된 오리피스 기법의 단지 예시일 뿐이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 오프셋 오리피스(1906)는 가스 전달 컴포넌트(1602)의 공통 길이방향 축(1908)으로부터 오프셋되지 않을 수도 있어서, 오프셋 오리피스(1906)의 중심이, 도 21에 도시된 바와 같이, 공통 길이방향 축(1908)과 센터링되거나 또는 그와 정렬된다.In other embodiments, the rectangular shaped offset
도 21은 가스 전달 컴포넌트(1602)와 가스 팽창 컴포넌트(1604) 사이에 배치되는 센터링된 플레이트(2102)의 계면의 단면 도해의 확대도(2100)를 포함한다. 이 실시예에서, 가스 전달 컴포넌트(1602)의 출구 오리피스(1706) 가스 팽창 컴포넌트(1604)의 입구 오리피스(1708)는 도 16 내지 도 20의 설명에서 설명된 것과 유사한 치수들을 가질 수도 있다. 그러나, 이전 실시예들과는 대조적으로, 가스 전달 컴포넌트(1602), 가스 팽창 컴포넌트(1604), 및 센터링된 플레이트(2102)는 모두 공통 길이방향 축(1908)을 따라 정렬된다. 도 21 실시예의 유동 차단부는 공통 길이방향 축(1910)과 정렬되는 센터링된 플레이트 오리피스(2104)를 갖도록 센터링된 플레이트(2102)를 설계함으로써 구현될 수도 있다.FIG. 21 includes an
센터링된 플레이트(2102)는 0.5mm 내지 1.5mm의 두께를 가질 수도 있는데, 일 특정 실시예에서 두께는 약 1mm이고 공차가 +/- 0.1mm이다. 일 실시예에서, 센터링된 플레이트(2102)는, 입구 오리피스(1708) 또는 출구 오리피스(1706)의 직경들과 동일한 또는 그보다 더 작은 직경을 갖는 센터링된 플레이트(2102)를 통한 원형 오리피스를 가질 수도 있다. 예를 들어, 입구 오리피스(1708) 또는 출구 오리피스(1706)는 0.125mm 내지 5mm의 직경을 포함할 수도 있는 한편, 센터링된 플레이트(2102)는 0.13mm 내지 4.9mm의 직경을 포함한다. 일 특정 실시예에서, 센터링된 플레이트 오리피스(2106)는 약 2.35mm일 수도 있다.The
센터링된 플레이트(2102)은 가스 전달 컴포넌트(1602) 및 가스 팽창 컴포넌트(1604)와 조립될 때, 센터링된 셸프(2106)가, 도 21에 도시된 바와 같이, 노즐을 통해 유동되는 처리 가스의 유동 경로 내로 돌출되도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 유입 가스는 출구 오리피스(1706)를 향해 유동할 것이고, 입구 오리피스(1708)에 도달하여 노즐 아래에 배치된 마이크로전자 기판(118)을 향해 계속 유동하기 전에 센터링된 셸프(2106)에 의해 유동이 약간 차단될 것이다.When the
단지 본 발명의 특정 실시예들만이 상세히 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 신규한 교시들 및 이점들로부터 실질적으로 벗어나는 일 없이 실시예들에서 많은 수정들이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 이에 따라, 모든 그러한 수정들은 본 발명의 범주 내에 포함되도록 의도된다. 예를 들어, 상술된 실시예들은 함께 통합될 수도 있고, 원하는 대로 실시예들의 부분들을 부가 또는 생략할 수도 있다. 따라서, 실시예들의 수는 단지 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예들로만 제한되지 않을 수도 있어서, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에서 설명되는 교시들을 이용하여 부가적인 실시예들을 만들 수도 있다.Although only certain embodiments of the invention have been described in detail, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible in the embodiments without substantially departing from the novel teachings and advantages of the invention. will be. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of this invention. For example, the above-described embodiments may be integrated together, or parts of the embodiments may be added or omitted as desired. Accordingly, the number of embodiments may not be limited to only the specific embodiments described herein, so a person skilled in the art may make additional embodiments using the teachings described herein.
Claims (20)
가스 전달 컴포넌트 - 상기 가스 전달 컴포넌트는:
상기 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축을 따라 배치되는 가스 전달 도관; 및
가스 전달 채널의 일 단부에 배치되는 출구 오리피스(exit orifice)
를 포함함 -; 및
상기 가스 전달 컴포넌트의 일 단부에 커플링되는 가스 팽창 컴포넌트
를 포함하고,
상기 가스 컴포넌트는:
상기 가스 팽창 컴포넌트를 따라 배치되는 가스 유동 도관; 및
상기 가스 유동 도관의 일 단부에 배치되고 상기 출구 오리피스에 대향하는 입구 오리피스
를 포함하고,
상기 입구 오리피스는 상기 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축으로부터 중심을 벗어나는 것인, 마이크로전자 기판을 처리하기 위한 장치.A device for processing a microelectronic substrate,
Gas Delivery Components-The gas delivery components are:
A gas delivery conduit disposed along the longitudinal axis of the gas delivery component; And
Exit orifice disposed at one end of the gas delivery channel
Contains -; And
A gas expansion component coupled to one end of the gas delivery component
Including,
The gas component is:
A gas flow conduit disposed along the gas expansion component; And
An inlet orifice disposed at one end of the gas flow conduit and facing the outlet orifice
Including,
And the inlet orifice is off-center from the longitudinal axis of the gas delivery component.
상기 가스 전달 컴포넌트와 상기 가스 팽창 컴포넌트의 조합은 상기 가스 전달 도관에 대한 가스 유동 차단부를 형성하는 것인, 장치.According to claim 1,
The combination of the gas delivery component and the gas expansion component forming a gas flow blocker for the gas delivery conduit.
상기 가스 유동 차단부는 상기 가스 전달 도관의 부분을 가로질러 연장되고, 상기 부분은 상기 가스 팽창 컴포넌트의 표면적 이하의 표면적인 것인, 장치.According to claim 2,
And wherein the gas flow blocking portion extends across a portion of the gas delivery conduit, the portion being a surface area less than or equal to the surface area of the gas expansion component.
상기 가스 전달 컴포넌트와 상기 가스 팽창 컴포넌트의 조합은 상기 가스 전달 도관과 상기 가스 유동 도관의 계면에서 가스 유동 오버행(gas flow overhang)을 형성하는 것인, 장치.According to claim 2,
Wherein the combination of the gas delivery component and the gas expansion component forms a gas flow overhang at the interface of the gas delivery conduit and the gas flow conduit.
상기 가스 유동 오버행은 상기 가스 유동 도관과 상기 가스 전달 도관 사이의 계면의 부분에서 측방향 가스 유동을 가능하게 하는 것인, 장치.The method of claim 4,
And the gas flow overhang enables lateral gas flow at a portion of the interface between the gas flow conduit and the gas delivery conduit.
상기 출구 오리피스 및 상기 입구 오리피스는 동일한 직경 사이즈들을 포함하는 것인, 장치.According to claim 1,
And the outlet orifice and the inlet orifice comprise the same diameter sizes.
상기 출구 오리피스 및 상기 입구 오리피스는 동일하지 않은 직경 사이즈들을 포함하는 것인, 장치.According to claim 1,
And the outlet orifice and the inlet orifice comprise unequal diameter sizes.
가스 전달 컴포넌트 - 상기 가스 전달 컴포넌트는:
상기 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축을 따라 배치되는 가스 전달 채널; 및
상기 가스 전달 채널의 일 단부에 배치되는 출구 오리피스
를 포함함 -;
상기 가스 전달 컴포넌트의 일 단부에 커플링되는 가스 팽창 컴포넌트 - 상기 가스 컴포넌트는, 상기 출구 오리피스에 대향하는 입구 오리피스를 포함하고, 상기 입구 오리피스는 상기 가스 전달 채널의 길이방향 축을 따라 상기 출구 오리피스와 정렬됨 -; 및
상기 가스 전달 컴포넌트와 상기 가스 팽창 컴포넌트 사이에 배치되는 오프셋 플레이트
를 포함하고,
상기 오프셋 플레이트는, 상기 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축으로부터 중심을 벗어나는 오프셋 오리피스를 포함하는 것인, 장치.As a device,
Gas Delivery Components-The gas delivery components are:
A gas delivery channel disposed along the longitudinal axis of the gas delivery component; And
Outlet orifice disposed at one end of the gas delivery channel
Contains -;
A gas expansion component coupled to one end of the gas delivery component, the gas component comprising an inlet orifice opposite the outlet orifice, the inlet orifice aligned with the outlet orifice along the longitudinal axis of the gas delivery channel Becomes -; And
An offset plate disposed between the gas delivery component and the gas expansion component
Including,
And the offset plate comprises an offset orifice off-center from the longitudinal axis of the gas delivery component.
상기 출구 오리피스, 입구 오리피스, 및 상기 오프셋 오리피스는, 유사한 또는 동일한 사이즈들의 직경들을 포함하는 것인, 장치.The method of claim 8,
The outlet orifice, inlet orifice, and the offset orifice comprise diameters of similar or equal sizes.
상기 오프셋 오리피스는, 상기 출구 오리피스의 출구 직경 및 상기 입구 오리피스의 입구 직경보다 더 작은 직경을 포함하는 것인, 장치.The method of claim 8,
And the offset orifice comprises an outlet diameter of the outlet orifice and a diameter smaller than the inlet diameter of the inlet orifice.
상기 오프셋 플레이트는 0.5mm 내지 1.5mm의 두께를 포함하는 것인, 장치.The method of claim 8,
Wherein the offset plate comprises a thickness of 0.5 mm to 1.5 mm.
상기 오프셋 플레이트는 1.0mm의 두께를 포함하는 것인, 장치.The method of claim 8,
Wherein the offset plate comprises a thickness of 1.0 mm.
상기 입구 오리피스는 0.125mm 내지 5mm의 직경을 포함하는 것인, 장치.The method of claim 8,
Wherein the inlet orifice comprises a diameter of 0.125 mm to 5 mm.
상기 출구 오리피스는 0.125mm 내지 5mm의 직경을 포함하는 것인, 장치.The method of claim 13,
And the outlet orifice comprises a diameter of 0.125 mm to 5 mm.
상기 오프셋 오리피스는 0.125mm 내지 5mm의 직경을 포함하는 것인, 장치.The method of claim 14,
Wherein the offset orifice comprises a diameter of 0.125 mm to 5 mm.
가스 전달 컴포넌트 - 상기 가스 전달 컴포넌트는:
상기 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축을 따라 배치되는 가스 전달 채널; 및
상기 가스 전달 채널의 일 단부에 배치되는 출구 오리피스
를 포함함 -;
상기 가스 전달 컴포넌트의 일 단부에 커플링되는 가스 팽창 컴포넌트 - 상기 가스 컴포넌트는, 상기 출구 오리피스에 대향하는 입구 오리피스를 포함하고, 상기 입구 오리피스는 상기 가스 전달 채널의 길이방향 축을 따라 상기 출구 오리피스와 정렬됨 -; 및
상기 가스 전달 컴포넌트와 상기 가스 팽창 컴포넌트 사이에 배치되는 센터링된 플레이트
를 포함하고,
상기 센터링된 플레이트는, 상기 가스 전달 컴포넌트의 길이방향 축과 센터링되는 센터링된 오리피스를 포함하는 것인, 장치.As a device,
Gas Delivery Components-The gas delivery components are:
A gas delivery channel disposed along the longitudinal axis of the gas delivery component; And
Outlet orifice disposed at one end of the gas delivery channel
Contains -;
A gas expansion component coupled to one end of the gas delivery component, the gas component comprising an inlet orifice opposite the outlet orifice, the inlet orifice aligned with the outlet orifice along the longitudinal axis of the gas delivery channel Becomes -; And
Centered plate disposed between the gas delivery component and the gas expansion component
Including,
Wherein the centered plate comprises a centered orifice centered with the longitudinal axis of the gas delivery component.
상기 센터링된 플레이트는 0.5mm 내지 3mm의 두께를 포함하는 것인, 장치.The method of claim 8,
Wherein the centered plate comprises a thickness of 0.5 mm to 3 mm.
상기 센터링된 오리피스는 XX"와 XX" 사이의 직경을 포함하는 것인, 장치.The method of claim 14,
Wherein the centered orifice comprises a diameter between XX" and XX".
상기 센터링된 플레이트는, 상기 가스 전달 컴포넌트의 내부 측벽으로부터 상기 가스 전달 채널 내로 연장되는 셸프(shelf)를 형성하는 것인, 장치.The method of claim 14,
And wherein the centered plate forms a shelf extending from the inner sidewall of the gas delivery component into the gas delivery channel.
상기 센터링된 플레이트는, 상기 가스 전달 컴포넌트의 내부 측벽으로부터 상기 가스 전달 채널에서 수직으로 연장되어 형성되는 것인, 장치.The method of claim 14,
And wherein the centered plate extends vertically in the gas delivery channel from an inner sidewall of the gas delivery component.
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