TW201843785A - 用於在半導體應用中使用超臨界流體的方法和設備 - Google Patents

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Abstract

提供了一種用於處理基板的方法和設備。二氧化碳液體的進料流在壓力下自進料供應器被供應至純化容器。在該純化容器中的該二氧化碳液體在單級蒸餾製程中被蒸餾以形成純化的二氧化碳氣體。該處理方法包含以下步驟：藉由與來自製冷系統的製冷劑進行熱交換來冷凝在該冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成純化的二氧化碳液體。該純化的二氧化碳液體被加熱至高於臨界點的目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為超臨界二氧化碳流體。該處理方法包含以下步驟：使用該超臨界二氧化碳流體以清潔被設置在處理腔室中的基板。

Description

用於在半導體應用中使用超臨界流體的方法和設備
實施例大體關於：產生純化的液體和在半導體應用中使用從該純化的液體中產生的超臨界流體的方法和設備。更特定而言，實施例關於：用於純化二氧化碳和使用處於其超臨界流體狀態的該純化的二氧化碳來處理基板的方法和設備。
處於其超臨界流體狀態的二氧化碳已經被使用在基板的清潔應用和其他的半導體應用中。超臨界二氧化碳優於有機溶劑的優點包含：超臨界流體的獨有的特性和在使用二氧化碳的情況下的減小的環境風險。對於表現出超臨界流體特性的物質而言，當物質處在高於其臨界點(臨界溫度和臨界壓力)的情況時，在氣相與液相之間的相界消失，並且物質存在於單一的超臨界流體相中。在超臨界流體相中，物質呈現：氣體的一些特性和液體的一些特性。舉例而言，超臨界流體具有類似於氣體的擴散特性，但是具有類似於液體的溶劑化特性(solvating properties)。因而，超臨界流體具有良好的清潔特性。
半導體應用需要：針對所使用的二氧化碳的高層級的純度。具有不同的二氧化碳等級，其中每一個二氧化碳等級具有不同層級的純度。舉例而言，飲料等級的二氧化碳可由氣體供應商供應在罐子中以供在半導體產品中使用。一個問題是：對於來自單一的供應商和來自不同的供應商的不同的罐子而言，在其中的飲料等級的二氧化碳的二氧化碳純度層級可能變化太大。由於不一致的純度層級和高成本，使用來自供應商的不同的等級的二氧化碳亦具有缺點。因而，需要：用於純化二氧化碳和使用處於其超臨界流體狀態的純化的二氧化碳來處理基板的設備和方法。
本揭露的實施例描述：處理基板的方法和設備。在一個實施例中，一種處理方法包含以下步驟：提供二氧化碳液體的進料供應器。二氧化碳液體的進料流在壓力下自該進料供應器被供應至純化系統的純化容器。處理方法包含以下步驟：藉由在該純化容器中的蒸餾加熱器將熱供應給在該純化容器中的該二氧化碳液體。在該純化容器中的該進料流在單級蒸餾製程中被蒸餾以形成純化的二氧化碳氣體。該純化的二氧化碳氣體係經由蒸餾流體管線從該純化容器被供應至冷凝器。該處理方法包含以下步驟：藉由與來自製冷系統362的製冷劑進行熱交換來冷凝在該冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成純化的二氧化碳液體。該純化的二氧化碳液體被加熱至高於臨界點的目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為超臨界二氧化碳流體。處理方法包含以下步驟：使用該超臨界二氧化碳流體來清潔被設置在處理腔室中的基板。
在另一實施例中，一種處理方法包含以下步驟：在壓力下將來自進料供應器的二氧化碳液體的進料流供應至具有純化容器、冷凝器、製冷系統362，及產物儲存容器的純化系統。該處理方法包含以下步驟：在單級蒸餾製程中蒸餾在該純化容器中的該進料流以形成純化的二氧化碳氣體。該純化的二氧化碳氣體係經由蒸餾流體管線從該純化容器被供應至該冷凝器。處理方法包含以下步驟：藉由與來自製冷系統362的製冷劑進行熱交換來冷凝在該冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成純化的二氧化碳液體。該純化的二氧化碳液體被供應至該產物儲存容器。處理方法包含以下步驟：加熱來自該純化系統的該純化的二氧化碳液體至高於臨界點的目標溫度，以使得該純化的二氧化碳液體變為超臨界二氧化碳流體。超臨界二氧化碳流體被使用以清潔被設置在處理腔室中的基板。
在另一實施例中，一種用於處理基板的處理系統包含：純化系統，該純化系統用於純化被設置在進料供應容器中的二氧化碳液體的進料供應。該純化系統包含：蒸餾單元，該蒸餾單元具有：被耦接至該進料供應容器的純化容器。該蒸餾單元包含：被設置在該純化容器中的蒸餾加熱器，該蒸餾加熱器用於加熱被設置在該蒸餾加熱器中的該二氧化碳液體。蒸餾單元經配置以在單級蒸餾製程中蒸餾來自該進料供應容器的二氧化碳液體的進料流以形成純化的二氧化碳氣體。冷凝器係藉由蒸餾流體管線被耦接至蒸餾單元。冷凝器經配置以接收由該蒸餾氣體管線供應的該純化的二氧化碳氣體和藉由與製冷劑進行熱交換來冷凝在該冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成純化的二氧化碳液體。製冷系統362藉由製冷劑供應管線耦接至冷凝器以將製冷劑供應至冷凝器。用於處理基板的處理腔室被設置在其中並且藉由純化的二氧化碳供應管線被耦接至該純化系統。純化的二氧化碳供應管線將純化的二氧化碳流體供應至該處理腔室。加熱元件經配置以將該純化的二氧化碳液體加熱至高於臨界點的目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為超臨界二氧化碳流體。
在此的實施例大體提供：用以處理基板以用於半導體應用(包含利用超臨界二氧化碳流體來清潔基板)的方法和設備。該等實施例提供：處理系統，該處理系統包含：純化系統，該純化系統具有：用於使用單級蒸餾製程來純化包含二氧化碳液體的進料供應以形成純化的二氧化碳液體的蒸餾單元和冷凝器。蒸餾容器將純化的二氧化碳氣體供應至在該純化系統中的冷凝器。冷凝器冷凝該純化的二氧化碳氣體以形成被供應至產物儲存容器的該純化的二氧化碳液體。該純化系統被耦接至處理腔室。來自該純化系統的該純化的液態二氧化碳被加熱以形成超臨界二氧化碳流體，該超臨界二氧化碳流體被使用於處理被設置在該處理腔室中的基板。位準指示控制器被耦接至該產物儲存容器以偵測該純化的二氧化碳液體的儲存位準和控制被供應至該產物儲存容器的該純化的二氧化碳液體的流動速率。
第1圖係處理系統100的一個實施例的示意性的橫截面圖，該處理系統100經配置以施加超臨界二氧化碳流體至基板。處理系統100包含：處理腔室101、流體供應器122，及純化系統300。純化系統300將純化的二氧化碳液體供應至流體供應器122以在具有設置在其中的基板的處理腔室101中使用。在一些實施例中，流體供應器122可被省略並且純化的二氧化碳液體被儲存在純化系統300中。在進料二氧化碳流體已經歷純化製程(該純化製程消除來自該進料二氧化碳流體的污染物)之後，純化系統300提供在用於該基板的清潔製程中使用的純化的二氧化碳流體。
處理腔室101包含：界定封殼108的側壁102、頂壁104，及底壁106。在一個實施例中，封殼108的體積包含：用以減少填充封殼108所需要的流體量的小體積。在一個實施例中，處理腔室101適用於處理直徑為300mm的基板並且具有大約10公升或更小(例如，大約5公升或更小)的體積。處理腔室101可包含狹縫閥116以為機器人提供：從封殼108傳送和接收基板的入口。在一些實施例中，處理腔室101可提供頂部裝載入口或底部裝載入口以從封殼108傳送和接收基板。包含淺盤114的基板支撐件112適用於支撐在封殼108內的基板。在一個實施例中，淺盤114界定：用於接收基板的基板接收表面。淺盤114可適用於在處理期間旋轉基板。
處理腔室101可以可選擇地進一步包含：一或多個轉換器115。如圖圖示，轉換器115位於基板支撐件112上(但是可以位於封殼108的其他的區域中)。轉換器115產生被引導朝向基板的表面的聲波或音波以幫助攪動純化的二氧化碳流體。在其他的實施例中，轉換器115可包含：位於封殼108內的桿、柱塞，或板。
入口流體供應管線123將用於儲存純化的二氧化碳液體的流體供應器122和供應流體入口124耦接至處理腔室101。幫浦126可被設置在位於供應流體入口124與流體供應器122之間並且用於將純化的二氧化碳液體從流體供應器122輸送至處理腔室101的封殼108的入口流體供應管線123上。
一或多個加熱元件132被設置在處理腔室101的附近處或被設置在處理腔室101的內部。加熱元件132可包含：電性元件、用於熱控制流體的流體通道，及/或其他的加熱裝置。加熱元件132將在封殼108內的純化的二氧化碳流體加熱至所欲的溫度。處理腔室101亦可以可選擇地包含：冷卻元件。
處理腔室101可進一步包含：用於將二氧化碳流體再循環以流入處理腔室101和將二氧化碳流體再循環以從處理腔室101流出的迴路144。迴路144可進一步包含：過濾器146(例如：活性炭過濾器)，其用以幫助純化二氧化碳流體。在一個態樣中，迴路144有助於在封殼108內產生二氧化碳流體的層流並且有助於避免停滯的流體浴。據信，層流有助於將粒子掃離基板和防止粒子重新沉積在基板上。在一些實施例中，迴路144可被省略。
排出流體出口142係藉由排出流體管線145被耦接至處理腔室101以用於從封殼108移除排出流體。排出流體包含：已經被注入至處理腔室101和用於處理該基板的二氧化碳流體。排出流體出口142可將排出流體釋放至大氣中、可將排出流體引導至儲存器中，或可將該流體再循環以供再次使用。
如圖圖示，排出流體出口142被耦接至純化系統300並且將排出流體輸出至純化系統300。將排出流體輸出至純化系統300提供：該排出流體的再循環。純化系統300藉由以下所述方式來將該排出流體再循環：將該排出流體饋送至蒸餾容器310而使得該排出流體再循環。排出流體冷凝器143被耦接在排出流體出口142與純化系統300之間以在被引導至純化系統300之前冷凝該排出流體而形成二氧化碳液體。
如圖圖示，供應流體入口124被設置在處理腔室101的底壁106處，而排出流體出口142被設置在處理腔室101的頂壁104處。當然地，供應流體入口124和排出流體出口142可被設置在處理腔室101的壁102、壁104、壁106的其他的區域處。此外，供應流體入口124可以可選擇地被耦接至噴嘴、噴頭，或其他的裝置以將流體引導朝向基板。
在處理腔室101中利用二氧化碳流體來處理基板的一種方法的一個實例包含以下步驟：經由狹縫閥116將基板傳送至基板支撐件112並且關閉狹縫閥116。純化的二氧化碳液體係藉由幫浦126而從流體供應器122被泵送至處理腔室101中以達到：在封殼108內的二氧化碳液體的所欲的壓力。供應流體入口124被關閉並且加熱元件132將純化的二氧化碳液體加熱至目標溫度，以使得：純化的二氧化碳液體形成超臨界二氧化碳流體。如同在此所使用的術語「超臨界二氧化碳流體(supercritical carbon dioxide fluid)」意指：高於其臨界點的二氧化碳流體。可選擇地透過施用轉換器115和/或旋轉基板的方式來攪動二氧化碳流體。二氧化碳流體可選擇地經由迴路144在封殼108內進行再循環。
在基板已經利用二氧化碳流體來進行處理達到所欲的時間區間之後，排出流體出口142被打開並且二氧化碳流體被排放或被釋放至大氣中、被引導至排出流體冷凝器143，或被引導至儲存器。在一個實施例中，釋放處理腔室101的壓力造成下列情形：處於超臨界流體狀態的二氧化碳流體處於氣體狀態，該二氧化碳流體可作為排出二氧化碳流體容易地從處理腔室101移除。可以可選擇地在排放期間加熱基板以避免基板的冷卻並且避免濕氣的吸收。在處理腔室101中，亦可能有：利用超臨界二氧化碳流體來處理基板的其他的方法。
第2圖係具有處理腔室201的處理系統200的一個實施例的示意性的橫截面圖，該處理系統200適用於施加超臨界二氧化碳流體至基板，其中該流體被在線地加熱。第2圖的處理系統200的部件中的一些類似於第1圖的處理腔室101的部件。因此，在適當的情況下，為了描述的清楚性，相同的部件編號已經被使用。
處理系統200具有：一或多個加熱元件252，該等加熱元件用於加熱耦接流體供應器122和處理腔室201的超臨界二氧化碳流體供應管線254。幫浦/壓縮機256可被設置在超臨界二氧化碳流體供應管線254上以將液體輸送至封殼108。加熱元件252可被設置在幫浦/壓縮機256之前和/或被設置在幫浦/壓縮機256之後。超臨界流體供應管線254耦接至被設置在基板支撐件112的上方的流體輸送裝置258(例如：噴頭、噴嘴，或板)。在一個實施例中，藉由流體輸送裝置258將液體作為超臨界二氧化碳流體來輸送(意即，與將流體輸送至腔室並設定在腔室內的條件以使得流體進入超臨界流體狀態或稠密的流體狀態相反)。在一個實施例中，流體作為超臨界二氧化碳流體存在於靠近基板表面的封殼108的部分的容積處。在另一實施例中，超臨界二氧化碳流體係由流體輸送裝置258供應，直到封殼108處於超臨界流體狀態為止。
流體輸送裝置258可以可選擇地包含：轉換器260，該轉換器適用於產生被引導朝向基板的表面的聲波或音波以幫助攪動流體。在其他的實施例中，轉換器260可被設置在位於封殼108內的其他的位置處。此外，基板支撐件112可適用於旋轉基板和/或流體輸送裝置可適用於旋轉而幫助攪動流體。處理腔室201亦可以可選擇地包含：在處理腔室101附近或在處理腔室101內部的加熱元件和/或冷卻元件。
在處理腔室201中利用二氧化碳流體來處理基板的方法的一個實例包含以下步驟：將基板傳送至基板支撐件112。二氧化碳係藉由幫浦/壓縮機256並且處於所欲的壓力下從流體供應器122被傳送而穿過超臨界流體供應管線254。當流體被傳送穿過超臨界流體供應管線254時，加熱元件252將二氧化碳加熱至所欲的溫度。流體輸送裝置258將超臨界二氧化碳流體和/或稠密的二氧化碳流體輸送至基板。可選擇地透過施用轉換器260、旋轉基板，及/或旋轉流體輸送裝置的方式來攪動二氧化碳。在藉由流體輸送裝置258來施加超臨界二氧化碳流體和/或稠密的二氧化碳流體期間，封殼108可被加壓或可不被加壓。在施加二氧化碳至基板之後，二氧化碳被排放或釋放至大氣中、被引導至冷凝器143，或被引導至儲存器。可以可選擇地在排放期間加熱基板以避免基板的冷卻並且避免濕氣的吸收。在處理腔室201中，亦可能有：利用超臨界二氧化碳流體來處理基板的其他的方法。
第3圖描繪用於處理系統100、處理系統200的純化系統300的示意圖。從二氧化碳進料供應器302供應進料流體給純化系統300。進料流體係二氧化碳液體。來自二氧化碳進料供應器302的二氧化碳液體可以處於50-70巴(725 psia-1015 psia)的絕對壓力下和處於不超過10攝氏度(50華氏度)的液態下被儲存。進料流體係飲料等級的二氧化碳液體。二氧化碳液體被儲存在加壓罐或能夠在壓力下儲存二氧化碳液體的其他的加壓容器中。在一個實施例中，二氧化碳液體符合：對於純度的國際飲料技術者學會(ISBT)散裝二氧化碳品質指南和分析方法參考(2010年)，其中該散裝二氧化碳品質指南和分析方法參考係由ISBT建立。在一個實施例中，二氧化碳液體的進料供應具有：按照非揮發性有機化合物的重量來計算並不超過百萬分之5的一雜質層級。
在替代性的實施例中，其他的等級的二氧化碳液體可取決於針對處理系統100、處理系統200的特定的設計特徵和應用而被使用於進料流體。在其他的實施例中，二氧化碳液體可被儲存在加壓容器(例如：利用增壓幫浦(未被顯示出來)來加壓的絕熱的儲存槽)中。
在一些實施例中，亦執行以下步驟：在將來自二氧化碳進料供應器302的二氧化碳液體的進料流供應至蒸餾容器310之前，利用清潔二氧化碳氣體來洗滌純化系統300。清潔二氧化碳氣體具有：百分之99.99的最小純度。
來自二氧化碳進料供應器302的二氧化碳液體經由在進料管線304中的進料控制閥305被供應至蒸餾單元306。來自二氧化碳進料供應器302的二氧化碳液體(作為處於50-70巴(725 psia–1015 psia)的絕對壓力下和處於不超過10攝氏度(50華氏度)的液態下被儲存的進料流)從進料供應器被供應至蒸餾單元306。進料管線304被隔熱和被加壓以將進料流體保持在一溫度和一壓力下，以使得：二氧化碳液體維持為液態。蒸餾單元306提供：進料流體的單站的蒸餾。蒸餾單元306包含：被使用以保持從二氧化碳進料供應器302供應的二氧化碳液體的蒸餾容器310。蒸餾容器310被加壓和將二氧化碳液體保持在20-100巴(290 psia–14450 psia)的絕對壓力範圍中和在-20攝氏度至30攝氏度(-4華氏度至86華氏度)的溫度範圍中。在一個實例中，蒸餾容器310被加壓和將二氧化碳液體保持在45巴(290 psia–14450 psia)的絕對壓力下和在10攝氏度(50華氏度)的溫度下。
蒸餾加熱器311位於蒸餾容器310的底部區域處，而低於二氧化碳液體的蒸餾正常液位314。如同在第3圖中圖示，二氧化碳液體填充蒸餾容器310(從蒸餾容器310的底部填充至蒸餾正常液位314)。蒸餾加熱器311係藉由加熱器控制管線313被連接至加熱器控制器312。加熱器控制器312控制蒸餾加熱器311，以使得蒸餾加熱器311將二氧化碳液體加熱至其中二氧化碳液體的至少一部分轉化為純化的二氧化碳氣體的一蒸發溫度。純化的二氧化碳氣體填充被設置在二氧化碳液體(該二氧化碳液體在第3圖中被顯示為處於蒸餾正常液位314)的上方的蒸餾容器310的頂部區域。蒸餾排出口324被設置在蒸餾容器310的底部處。啟動加壓洗滌連接325、蒸餾壓力指示器327、蒸餾高點洗滌排放口328，及蒸餾壓力釋放閥329被提供在蒸餾容器310的頂部處。
蒸餾位準指示控制器330被耦接至蒸餾容器310和偵測在蒸餾容器310中的二氧化碳液體的位準或量。蒸餾位準指示控制器330產生：對應於在蒸餾容器310中的二氧化碳流體的位準的蒸餾位準控制訊號。蒸餾位準指示控制器330係藉由進料供應控制管線331被耦接至在進料管線304中的進料控制閥305。蒸餾位準指示控制器330經配置以藉由進料供應控制管線331將蒸餾位準控制訊號傳訊至在進料管線304中的進料控制閥305。進料控制閥305回應於蒸餾位準控制訊號而控制來自二氧化碳進料供應器302的二氧化碳液體的進料流以保持：在蒸餾容器310中的二氧化碳液體的蒸餾正常液位314。藉由添加來自二氧化碳進料供應器302的二氧化碳液體(視需要而定)而在蒸餾容器310中保持蒸餾正常液位314。
具有蒸餾背壓調節器334的壓力控制管線332、壓力控制排放加熱器336，及蒸餾壓力排放口346被耦接至蒸餾容器310的頂部區域。當在蒸餾容器310中的壓力超過預先決定的壓力位準時，蒸餾背壓調節器334將純化的二氧化碳氣體釋放至壓力控制排放加熱器336。壓力控制排放加熱器336加熱二氧化碳氣體，及壓力控制排放加熱器336的輸出被耦接至蒸餾壓力排放口346。加熱器位準指示控制器340被耦接至壓力控制排放加熱器336並且控制壓力控制排放加熱器336。壓力指示器342和加熱器背壓調整器被耦接至壓力控制管線332。
在二氧化碳進料中的污染物餘留在保持於蒸餾容器310的二氧化碳液體中。藉由液體洗滌管線401將二氧化碳液體中的污染物從蒸餾容器310中去除。液體洗滌管線401經由前向壓力調整器400被耦接至洗滌排放加熱器402並且包含洗滌管線壓力指示器406。洗滌排放加熱器402加熱二氧化碳液體並且由洗滌層級指示控制器404來進行控制。來自洗滌排放加熱器402的輸出被供應至排放分離器(vent knockout)410。排放分離器410具有：分離閥(knockout valve)414，該分離閥將包含非揮發性有機化合物的二氧化碳液體從排放分離器410的底部區域排出。排放分離器410的頂部區域包含：來自洗滌排放加熱器402的二氧化碳氣體。來自液體洗滌管線401的二氧化碳氣體被耦接至分離氣體管線416並且經由洗滌排放口430排出。液體洗滌管線401包含：壓力釋放閥420、高點洗滌排放口422、前向壓力調整器424、壓力指示器426，及質量流量控制器427。
在蒸餾容器310中的純化的二氧化碳氣體通過蒸餾端口320離開並且進入蒸餾流體管線322。流體管線高點壓力排放口323被提供在蒸餾流體管線322中。離開蒸餾容器310的純化的二氧化碳氣體流動至純化系統冷凝器360中。純化系統冷凝器360被連接至製冷系統362，該製冷系統被使用以冷卻在純化系統冷凝器360中的純化的二氧化碳氣體。製冷系統362可為：封裝的乙二醇冷卻器。來自製冷系統362的製冷劑流體流過製冷劑供應管線364而到達純化系統冷凝器360以移除熱和降低在純化系統冷凝器360中的純化的二氧化碳氣體的溫度。通過純化系統冷凝器360的製冷劑流體流入製冷劑回流管線366中並且流至製冷系統362(在該製冷系統362中熱從製冷劑中被去除)。當藉由穿過純化系統冷凝器360的製冷劑而從純化的二氧化碳氣體中移除足夠量的熱時，純化的二氧化碳氣體轉化為純化的二氧化碳液體。
來自純化系統冷凝器360的純化的二氧化碳液體係經由冷凝器液體供應管線372被供應至產物儲存容器374。純化系統冷凝器360可被設置在一位置處(其中純化系統冷凝器360被定位在比產物儲存容器374和純化系統300的蒸餾容器310更高的該位置處)。藉由將純化系統冷凝器360定位在比產物儲存容器374更高的位置處，重力幫助來自純化系統冷凝器360的純化的二氧化碳液體流動至產物儲存容器374。藉由將純化系統冷凝器360定位在高於蒸餾容器310的位置處，可以在蒸餾流體管線322中形成的任何的純化的二氧化碳液體在重力的輔助下流動至蒸餾容器310以幫助防止蒸餾流體管線322的阻塞。
在產物儲存容器374中裝有純化的二氧化碳液體。純化的二氧化碳液體已經藉由蒸餾單元306而使得雜質被去除以產生純化的二氧化碳液體。儲存容器排放口382被耦接至產物儲存容器374的底部和高點洗滌排放口380被耦接至產物儲存容器374的頂部。
在一實施例中，二氧化碳液體的進料供應具有：按照非揮發性有機化合物的重量來計算為百萬分之5的目標雜質層級。按照非揮發性有機化合物的重量來計算為百萬分之5的進料供應的目標雜質層級係：按照非揮發性有機化合物的重量來計算並不超過百萬分之5的二氧化碳液體的雜質層級。對於具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算為百萬分之5的目標雜質層級的進料供應而言，純化系統300去除污染物以產生：具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算為並不超過百萬分之0.05的雜質層級的純化的二氧化碳液體。對於具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算為百萬分之5的目標雜質層級的進料供應器302而言，純化系統300去除至少百分之99的非揮發性有機化合物。
來自產物儲存容器374的純化的二氧化碳液體經由產物儲存輸出管線384流動至過冷器395。系統洗滌閥386被耦接至產物儲存輸出管線384。藉由使得純化的二氧化碳液體通過過冷器395，過冷器395發生作用以減低純化的二氧化碳液體的溫度而將純化的二氧化碳液體保持為液態。
過冷器製冷劑系統396被耦接至過冷器395以用於將製冷劑供應至過冷器395而從流動通過過冷器395的純化的二氧化碳液體中移除熱。來自過冷器395的純化的二氧化碳液體被供應至吸附過濾器398。吸附過濾器398可使用例如為分子篩、矽膠，及活性炭的材料。吸附過濾器398發揮作用以從在純化系統300中的純化的二氧化碳液體中去除額外的污染物。純化系統300將來自吸附過濾器398的純化的液態二氧化碳供應至流體供應器122以用於處理在處理腔室101、處理腔室201中的基板(如同在第1圖至第2圖中圖示)。純化系統300經由純化系統供應管線121被耦接至流體供應器122。
純化系統300經配置以更換從產物儲存容器374輸出以供在處理腔室101中使用的純化的二氧化碳液體以保持正常的純化的液體儲存位準378(如同在第3圖中圖示)。正常的純化的液體儲存位準378係準備用於處理基板的在產物儲存容器374中的純化的二氧化碳液體的選定的位準或量。純化系統冷凝器360將純化的二氧化碳液體供應至產物儲存容器374，及純化系統冷凝器360供應純化的二氧化碳液體的速率可被改變。
用於控制從純化系統冷凝器360至產物儲存容器374的純化的二氧化碳液體的流動速率的一個因素係：純化的二氧化碳氣體在純化系統冷凝器360中被冷凝的速率。用於控制從純化系統冷凝器360至產物儲存容器374的純化的二氧化碳液體的流動速率的另一個因素係：由蒸餾單元306形成純化的二氧化碳氣體並且將該純化的二氧化碳氣體供應至純化系統冷凝器360的速率。
產物位準指示控制器390被耦接至產物儲存容器374以控制從純化系統冷凝器360被供應至產物儲存容器374的純化的二氧化碳液體的速率而保持正常的純化的液體儲存位準378。為了要控制正常的純化的液體儲存位準378，產物位準指示控制器390偵測：被儲存在產物儲存容器374中的純化的二氧化碳液體的純化的液體儲存位準。產物位準指示控制器390產生：對應於純化的液體儲存位準的儲存位準控制訊號。
在產生儲存位準控制訊號之後，產物位準指示控制器390藉由加熱器控制器管線394將儲存位準控制訊號傳訊至用於蒸餾容器310的加熱器控制器312。加熱器控制器312經配置以回應於儲存位準控制訊號而調整蒸餾加熱器311的熱輸出。調整蒸餾加熱器311的熱輸出控制在蒸餾容器310中的二氧化碳液體的蒸發速率和純化的二氧化碳氣體從蒸餾容器310被供應至純化系統冷凝器360的速率。
舉例而言，當產物儲存容器374的液位下降到正常的純化的液體儲存位準378以下時，產物位準指示控制器390傳送低於位準的控制訊號至加熱器控制器312。加熱器控制器312藉由控制蒸餾加熱器311以增加蒸餾加熱器311的熱輸出來回應於低於位準的控制訊號。增加蒸餾加熱器311的熱輸出會增加在蒸餾容器310中的二氧化碳液體的蒸發速率，以使得：純化的二氧化碳氣體的增加的量被供應至純化系統冷凝器360。被供應至純化系統冷凝器360的純化的二氧化碳氣體的增加的量致能純化系統冷凝器360增加由純化系統冷凝器360產生的純化的二氧化碳液體並且將該純化的二氧化碳液體供應至產物儲存容器374的速率。
產物位準指示控制器390亦藉由冷凝器控制器管線392將儲存位準控制訊號傳訊至製冷劑控制閥370。產物位準指示控制器390將對應於產物儲存容器374的液位的控制訊號傳訊至製冷劑控制閥370。製冷劑控制閥370經配置以回應於儲存位準控制訊號來調整流至純化系統冷凝器360的製冷劑流動速率。調整製冷劑流動速率來控制冷凝純化的二氧化碳氣體的速率，以為了調整純化的二氧化碳液體從純化系統冷凝器360被供應至產物儲存容器374的供應。
舉例而言，產物位準指示控制器390傳送低於位準的控制訊號(其中表示產物儲存容器374的液位已經下降至低於正常的純化的液體儲存位準378以下)至製冷劑控制閥370。製冷劑控制閥370藉由繼續向純化系統冷凝器360供應製冷劑或增加對於純化系統冷凝器360的製冷劑的供應來回應於低於位準的控制訊號。增加對於純化系統冷凝器360的製冷劑的供應導致：純化系統冷凝器360繼續維持冷凝在純化系統冷凝器360中的二氧化碳氣體的速率或增加冷凝在純化系統冷凝器360中的二氧化碳氣體的速率以保持或增加：二氧化碳液體被供應至產物儲存容器374的速率。
在操作中，處理系統100、處理系統200被提供以用於使用已經使用純化的二氧化碳液體來形成的超臨界二氧化碳來處理基板。處理系統100、處理系統200提供：純化系統300，該純化系統被耦接至處理腔室101。藉由將純化系統300耦接至處理腔室101，始終符合或超過目標純度層級的純化的二氧化碳液體的供應被形成，以在利用超臨界二氧化碳流體來處理基板的情況中使用。純化的二氧化碳液體的純度層級對於避免被處理的基板的污染而言是至關重要的。純化系統300被配置有產物儲存容器374，該產物儲存容器包含：產物位準指示控制器390，該產物位準指示控制器控制在產物儲存容器374中的純化的二氧化碳的量，以使得可獲得純化的二氧化碳液體的現成供應以供於處理基板中使用。將具有產物儲存容器374的純化系統300與處理腔室101組合在一起使得在利用超臨界二氧化碳流體來處理基板期間的污染風險最小化。
儘管前述內容係關於本揭露的實施例，但可以設計該揭露的其他的和另外的實施例，而不偏離其基本的範疇，並且其範疇係由後續的申請專利範圍所決定的。
100‧‧‧處理系統
101‧‧‧處理腔室
102‧‧‧側壁
104‧‧‧頂壁
106‧‧‧底壁
108‧‧‧封殼
112‧‧‧基板支撐件
114‧‧‧淺盤
115‧‧‧轉換器
116‧‧‧狹縫閥
121‧‧‧純化系統供應管線
122‧‧‧流體供應器
123‧‧‧入口流體供應管線
124‧‧‧供應流體入口
126‧‧‧幫浦
132‧‧‧加熱元件
142‧‧‧排出流體出口
143‧‧‧排出流體冷凝器
144‧‧‧迴路
145‧‧‧排出流體管線
146‧‧‧過濾器
200‧‧‧處理系統
201‧‧‧處理腔室
252‧‧‧加熱元件
254‧‧‧超臨界流體供應管線
256‧‧‧幫浦/壓縮機
258‧‧‧流體輸送裝置
260‧‧‧轉換器
300‧‧‧純化系統
302‧‧‧二氧化碳進料供應器
304‧‧‧進料管線
305‧‧‧進料控制閥
306‧‧‧蒸餾單元
310‧‧‧蒸餾容器
311‧‧‧蒸餾加熱器
312‧‧‧加熱器控制器
313‧‧‧加熱器控制管線
314‧‧‧蒸餾正常液位
320‧‧‧蒸餾端口
322‧‧‧蒸餾流體管線
323‧‧‧流體管線高點壓力排放口
324‧‧‧蒸餾排出口
325‧‧‧啟動加壓洗滌連接
327‧‧‧蒸餾壓力指示器
328‧‧‧蒸餾高點洗滌排放口
329‧‧‧蒸餾壓力釋放閥
330‧‧‧控制器
331‧‧‧進料供應控制管線
332‧‧‧壓力控制管線
334‧‧‧蒸餾背壓調節器
336‧‧‧壓力控制排放加熱器
340‧‧‧加熱器
342‧‧‧壓力指示器
346‧‧‧蒸餾壓力排放口
360‧‧‧純化系統冷凝器
362‧‧‧製冷系統
364‧‧‧製冷劑供應管線
366‧‧‧製冷劑回流管線
370‧‧‧製冷劑控制閥
372‧‧‧冷凝器液體供應管線
374‧‧‧產物儲存容器
378‧‧‧正常的純化的液體儲存位準
380‧‧‧高點洗滌排放口
382‧‧‧儲存容器排放口
384‧‧‧產物儲存輸出管線
386‧‧‧系統洗滌閥
390‧‧‧產物位準指示控制器
392‧‧‧冷凝器控制器管線
394‧‧‧加熱器控制器管線
395‧‧‧過冷器
396‧‧‧過冷器製冷劑系統
398‧‧‧吸附過濾器
400‧‧‧前向壓力調整器
401‧‧‧液體洗滌管線
402‧‧‧洗滌排放加熱器
404‧‧‧控制器
406‧‧‧洗滌管線壓力指示器
410‧‧‧排放分離器
414‧‧‧分離閥
416‧‧‧分離氣體管線
420‧‧‧壓力釋放閥
422‧‧‧高點洗滌排放口
424‧‧‧前向壓力調整器
426‧‧‧壓力指示器
427‧‧‧質量流量控制器
430‧‧‧洗滌排放口
為了使得可詳細地理解前文引述本揭露的特徵的方式，本揭露的更為特定的描述(在前文中簡短地概括)可藉由參照實施來獲得，該等實施例中的一些被示例說明於隨附的圖式中。然而，應注意到：隨附的圖式僅示例說明此揭露的選擇的實施，因而不被認為是對其範疇作出限制，因為本揭露可容許其他的同等有效的實施。
第1圖描繪根據一個實施例的處理系統的示意圖，該處理系統具有腔室，並且該處理系統適用於施加超臨界流體至基板，其中該流體在該腔室內被加熱。
第2圖描繪根據一個實施例的處理系統的示意圖，該處理系統具有一腔室，並且該處理系統適用於施加超臨界流體至基板，其中該流體被在線地加熱。
第3圖描繪根據一個實施例的處理系統的純化系統的示意圖。
為了要促進理解，在可能的情況中已經使用相同的元件符號以指定給圖式共用的相同的元件。另外，一個實施方式的元件可有利地適用於在此描述的其他的實施方式中使用。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (20)

  1. 一種處理一基板的方法，包含以下步驟： 提供一二氧化碳液體的一進料供應器； 在壓力下將來自該進料供應器的該二氧化碳液體的一進料流供應至一純化系統的一純化容器； 利用在該純化容器中的一蒸餾加熱器將熱供應至在該純化容器中的該二氧化碳液體； 在一單級蒸餾製程中蒸餾在該純化容器中的該二氧化碳液體以形成一純化的二氧化碳氣體； 經由一蒸餾流體管線將來自該純化容器的該純化的二氧化碳氣體供應至一純化系統冷凝器； 藉由與來自一製冷系統的一製冷劑進行熱交換來冷凝在該純化系統冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成一純化的二氧化碳液體； 加熱該純化的二氧化碳液體至高於一臨界點的一目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為一超臨界二氧化碳流體；及 使用該超臨界二氧化碳流體來清潔被設置在一處理腔室中的一基板。
  2. 如請求項1所述之方法，其中來自該進料供應器的該二氧化碳液體具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算為百萬分之5的一目標雜質層級，及其中該純化的二氧化碳液體具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算並不超過百萬分之0.05的一雜質層級。
  3. 如請求項2所述之方法，進一步包含以下步驟： 從該處理腔室輸出排出流體；以及 將該排出流體供應至該純化系統。
  4. 如請求項1所述之方法，其中清潔該基板的步驟包含以下步驟： 將該純化的二氧化碳液體供應至具有設置於其中的該基板的該處理腔室；及 在具有設置於其中的該基板的該處理腔室中加熱該純化的二氧化碳液體至該目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為該超臨界二氧化碳流體。
  5. 如請求項1所述之方法，其中清潔該基板的步驟包含以下步驟： 加熱該純化的二氧化碳液體至該目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為該超臨界二氧化碳流體；及 經由一入口流體供應管線將該超臨界二氧化碳流體供應至具有設置於其中的該基板的該處理腔室。
  6. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 在將該二氧化碳液體從該進料供應器供應至該純化容器之前，利用一清潔二氧化碳氣體來洗滌該純化系統，其中該清潔二氧化碳氣體具有百分之99.99的一最小純度。
  7. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 將該純化的二氧化碳液體供應至一產物儲存容器，其中在該產物儲存容器中的該二氧化碳液體具有一純化的 液體儲存位準； 產生對應於該純化的液體儲存位準的一儲存位準控制訊號；及 藉由回應於該產物儲存容器的該儲存位準控制訊號來控制被供應至該純化系統冷凝器的該製冷劑的方式，控制在該產物儲存容器中的該純化的液體儲存位準。
  8. 如請求項7所述之方法，其中控制在該產物儲存容器中的該純化的液體儲存位準的步驟進一步包含以下步驟：藉由回應於該儲存位準控制訊號來控制該蒸餾加熱器的一熱輸出的方式，控制在該純化容器中的該二氧化碳液體的一蒸發速率。
  9. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 將該純化的二氧化碳液體供應至一產物儲存容器；及 在將該純化的二氧化碳液體供應至該處理腔室之前， 使得來自該產物儲存容器的該純化的二氧化碳液體通過一過冷器。
  10. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 將該純化的二氧化碳液體供應至一產物儲存容器；及 在將該純化的二氧化碳液體供應至該處理腔室之前，使得來自一產物儲存容器的該純化的二氧化碳液體通過一吸附過濾器。
  11. 一種處理一基板的方法，包含以下步驟： 在壓力下將一二氧化碳液體的一進料流供應至具有一純化容器、一純化系統冷凝器、一製冷系統，及一產物儲存容器的一純化系統； 在一單級蒸餾製程中蒸餾在該純化容器中的該二氧化碳液體以形成一純化的二氧化碳氣體； 經由一蒸餾流體管線將該純化的二氧化碳氣體從該純化容器供應至該純化系統冷凝器； 藉由與來自一製冷系統的一製冷劑進行熱交換來冷凝在該純化系統冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成一純化的二氧化碳液體； 將該純化的二氧化碳液體供應至該產物儲存容器； 加熱來自該純化系統的該純化的二氧化碳液體至高於一臨界點的一目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為一超臨界二氧化碳流體； 使用該超臨界二氧化碳流體來清潔被設置在一處理腔室中的一基板。
  12. 如請求項11所述之方法，其中來自該進料流的該二氧化碳液體具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算為百萬分之5的一目標雜質層級，並且其中該純化的二氧化碳液體具有按照非揮發性有機化合物的重量來計算並不超過百萬分之0.05的一雜質層級。
  13. 如請求項11所述之方法，其中清潔該基板的步驟包含以下步驟： 將該純化的二氧化碳液體供應至具有設置於其中的該基板的該處理腔室；及 在具有設置於其中的該基板的該處理腔室中加熱該純化的二氧化碳液體至高於該臨界點的該目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為該超臨界二氧化碳流體。
  14. 如請求項11所述之方法，其中清潔該基板的步驟包含以下步驟： 加熱該純化的二氧化碳液體至高於該臨界點的該目標溫度以使得該純化的二氧化碳液體變為該超臨界二氧化碳流體；及 經由一超臨界流體供應管線將該超臨界二氧化碳流體供應至具有設置於其中的該基板的該處理腔室。
  15. 如請求項11所述之方法，進一步包含以下步驟： 將該純化的二氧化碳液體供應至該產物儲存容器，其中在該產物儲存容器中的該二氧化碳液體具有一純化的液體儲存位準； 產生對應於該純化的液體儲存位準的一儲存位準控制訊號； 藉由控制在該產物儲存容器中的該純化的液體儲存位準的方式控制在該產物儲存容器中的該純化的液體儲存位準的步驟進一步包含以下步驟：藉由回應於該儲存位準控制訊號來控制該蒸餾加熱器的一熱輸出的方式控制在該純化容器中的該二氧化碳液體的一蒸發速率。
  16. 如請求項11所述之方法，其中控制在該產物儲存容器中的該純化的液體儲存位準的步驟進一步包含以下步驟：回應於該產物儲存容器的該儲存位準控制訊號而控制被供應至該純化系統冷凝器的該製冷劑，以為了調整從該純化系統冷凝器供應的該純化的二氧化碳液體的一供應。
  17. 一種用於處理一基板的系統，包含： 一純化系統，該純化系統用於純化被設置在一進料供應容器中的二氧化碳液體的一進料供應，其中該純化系統包含： 一蒸餾單元，該蒸餾單元具有被耦接至該進料供應容器的一純化容器，其中該蒸餾單元包含：被設置在該純化容器中的一蒸餾加熱器，該蒸餾加熱器用於加熱被設置在該蒸餾加熱器中的該二氧化碳液體，其中該蒸餾單元經配置以在一單級蒸餾製程中蒸餾來自該進料供應容器的二氧化碳液體的一進料流以形成一純化的二氧化碳氣體； 一純化系統冷凝器，該純化系統冷凝器藉由一蒸餾流體管線耦接至該蒸餾單元，其中該純化系統冷凝器經配置以接收由該蒸餾流體管線供應的該純化的二氧化碳氣體並且藉由與一製冷劑進行熱交換來冷凝在該純化系統冷凝器中的該純化的二氧化碳氣體以形成一純化的二氧化碳液體； 一製冷系統，該製冷系統藉由一製冷劑供應管線耦接至該純化系統冷凝器以將該製冷劑供應至該純化系統冷凝器； 一處理腔室，該處理腔室用於處理被設置在其中的一基板並且藉由一純化的二氧化碳供應管線耦接至該純化系統，其中該純化的二氧化碳供應管線將一純化的二氧化碳流體供應至該處理腔室；及 一加熱元件，該加熱元件經配置以加熱該純化的二氧化碳液體至高於一臨界點的一目標溫度以將該純化的二氧化碳液體變為一超臨界二氧化碳流體。
  18. 如請求項17所述之系統，其中該加熱元件被設置在該處理腔室附近並且經配置以加熱在該處理腔室中的該純化的二氧化碳流體而在該處理腔室中形成該超臨界二氧化碳流體。
  19. 如請求項17所述之系統，其中該加熱元件被設置在該純化的二氧化碳供應管線附近以加熱在該純化的二氧化碳供應管線中的該純化的二氧化碳液體而形成該超臨界二氧化碳流體。
  20. 如請求項17所述之系統，進一步包含： 一產物儲存容器，該產物儲存容器藉由一冷凝器液體供應管線耦接至該純化系統冷凝器，其中該純化系統冷凝器經由該冷凝器液體供應管線將該純化的二氧化碳液體供應至該產物儲存容器以將該純化的二氧化碳液體儲存在該產物儲存容器中，及其中在該產物儲存容器中的該純化的二氧化碳液體具有一純化的液體儲存位準； 一製冷劑控制閥，該製冷劑控制閥被設置在該製冷劑供應管線中以控制流向該純化系統冷凝器的製冷劑流動； 一加熱器控制器，該加熱器控制器被耦接至該蒸餾加熱器； 一產物位準指示控制器，該產物位準指示控制器被耦接至該製冷劑控制閥和該加熱器控制器，該產物位準指示控制器經配置以將對應於該純化的液體儲存位準的一儲存位準控制訊號傳訊至該製冷劑控制閥和該加熱器控制器；及 其中該製冷劑控制閥經配置以回應於該儲存位準控制訊號來調整流向該純化系統冷凝器的一製冷劑流動速率和該加熱器控制器經配置以回應於該儲存位準控制訊號來調整該蒸餾加熱器的一熱輸出，以為了調整從該純化系統冷凝器供應的該純化的二氧化碳液體的一供應。
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