TW201923931A - 以低溫流體混合物處理基板之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

文中揭露微電子基板之表面處理系統及方法尤其關於經由用以處理微電子基板之裸露表面之低溫度流體混合物掃描微電子基板的設備及方法。可使流體混合物經由噴嘴膨脹以形成氣溶膠噴霧或氣體團聚物噴射(GCJ)噴霧，氣溶膠噴霧或氣體團聚物噴射(GCJ)噴霧可撞擊微電子基板及自微電子基板之表面移除粒子。在一實施例中，可在單一基板之接續處理之間變化處理條件以使每一處理針對不同類型的粒子。

Description

以低溫流體混合物處理基板之系統及方法
本發明係關於微電子基板的表面處理設備及方法，尤其是利用低溫流體自微電子基板移除物體的設備及方法。
微電子技術的進展使得欲形成在微電子基板(如半導體基板)上的積體電路(ICs)具有日益增加之主動元件密度。可藉著施加各種材料至微電子基板上及選擇性地移除微電子基板上的各種材料來進行IC製造。製造程序的一態樣可包含將微電子基板之表面暴露至清理處理以自微電子基板移除處理殘留物及/或碎片(如粒子)。業界已發展出用以清理微電子基板的各種乾式與濕式技術。
然而，微電子 IC製造的進步造成基板上較小的裝置特徵部。較小的裝置特徵部使得裝置比以往更容易被較小粒子損害。因此，期望能移除較小粒子及/或相對較大之粒子而不損害基板的任何技術。
文中說明可使用各種不同流體或流體混合物自微電子基板移除物體(如粒子)的設備及方法。尤其，可以可自微電子基板之表面移除粒子的方式將微電子基板暴露至流體或流體混合物。流體混合物可包含但不限於藉著將流體混合物自高壓(例如高於大氣壓力)環境膨脹至可包含微電子基板之較低壓力環境(如次大氣體壓力)可形成的低溫氣溶膠及/或氣體團聚物噴射(GCJ)噴霧。
文中所述之實施例藉著在不減少較大粒子(如＞100 nm)之移除效率及/或在粒子移除期間不損傷微電子基板特徵部的情況下改善小於100 nm之粒子的粒子移除效率，展現出超出預期的結果。在流體混合物膨脹之前避免流體混合物液化或減少(如＜1重量%)流體混合物液化能達到減少損傷的結果。
額外的超出預期的結果包含自單一噴嘴展現出較廣的清理區域(~100 mm)。較廣的清理區域的一可行態樣係至少部分基於最小化噴嘴與微電子基板之間的間隙距離。較大的清理區域尺寸可減少週期時間及化學品成本。又，可使用一或多個獨特的噴嘴以控制可用以自微電子基板移除粒子的流體混合物膨脹。
根據一實施例，揭露一種藉著以至少一流體撞擊微電子基板表面以清理微電子基板表面的設備。此設備可包含：一處理室，定義一內部空間以在該處理室內以至少一流體處理一微電子基板；一可動夾頭，在該處理室內支撐該基板，該基板具有在一位置中受到暴露以被該至少一流體處理的一上表面；一基板平移驅動系統，以可操作方式耦合至該可動夾頭並用以使該可動夾頭在一基板裝載位置與至少一處理位置之間平移，該基板在該至少一處理位置處受到該至少一流體處理；一 基板旋轉驅動系統，以可操作方式耦合至該處理室並用以旋轉該基板；及至少一流體膨脹元件(如噴嘴)，連接至至少一流體供給裝置並被配置於該處理室內，其配置方式可在該可動夾頭位於該至少一處理位置處並支撐該基板時有效地引導一流體混合物朝向該基板之該上表面。
根據另一實施例，文中揭露一種藉著以低溫流體混合物撞擊基板表面以處理基板表面的方法。流體混合物可包含但不限於氮、氬、氙、氦、氖、氪、二氧化碳、或其任何組合。可將饋入流體混合物維持在273K以下之溫度及一壓力處，此壓力能避免在該流體混合物中形成液體。可將流體混合物膨脹至該處理室中以形成一氣溶膠或氣體團聚物之噴霧。膨脹可藉由下列方式實施：使該流體混合物通過一噴嘴而進入可被維持在35Torr處或更低之壓力的該處理室中。該流體混合物之噴霧可用以藉由動力及/或化學手段自該基板移除物體。
已發現文中所述之處理能以極有效率的方式移除大粒子(如＞100nm)及小粒子(如＜100nm)。然而，藉著包含多階段處理方法可解決微電子基板上之不同類型的粒子，更進一步地改善粒子移除效率。多階段處理可包含以不同的處理條件多次橫跨微電子基板。例如，第一處理可包含用以移除某些類型之粒子的第一組處理條件，接著以第二組處理條件橫跨微電子基板。
在一實施例中，GCJ噴霧處理方法可包含以第一組處理條件處理微電子基板，第一組處理條件可包含但不限於腔室壓力、氣體壓力、氣體溫度、氣體化學品、基板速度或滯留時間、噴嘴與微電子基板之間的間隙距離。在第一處理之後，可利用第二處理處理相同的微電子基板，其中第二組處理條件中的至少一者係不同於第一組處理條件或相較於第一組處理條件具有不同大小。以此方式，藉著最佳化較可能移除粒子但最小化位移粒子或GCJ噴霧所造成之損傷的處理條件，可針對欲移除之不同類型的粒子。例如，較小的粒子可能需要較高的流率或滯留時間才能移除，但此種處理條件可能會對較大的粒子施加過多的能量且可造成額外的圖案化特徵部損傷。然而，若可在較低流率下移除較大粒子而不損傷圖案化的特徵部，則該第一處理包含用以移除較大粒子之一較低流動的處理條件。然而，該第二處理用以在該較大粒子已被移除後用以移除該較小粒子之一較高流動的處理條件。因此，由於該較大粒子係於該第二處理之前移除，故較高流之處理可造成較少之圖案化特徵部損傷。
在各個實施例中說明自微電子基板選擇性地移除物體的方法。熟知此項技藝者當明白，可在缺乏一或多個特定細節的情況下實施此些實施例或利用其他取代及/或額外的方法、材料或元件來實施此些實施例。在其他情況中，不顯示或說明習知的結構、材料或操作以避免模糊本發明之各種實施例的態樣。類似地，為了解釋的目的，列舉特定的數目、材料及組態以提供對本發明之系統與方法的全面瞭解。然而，可在缺乏此些特定細節的情況下實施此些系統與方法。又，當瞭解，圖示中所示的各種實施例為說明性的，因此除了圖圖6A與 6B外，其餘圖示不必要依比例繪製。
文中所指之「一實施例」代表與此實施例相關的一特定特徵、結構、材料、或特性係被包含於本發明的至少一實施例中，但不代表其在每一實施例中皆存在。是以，說明書中各處的「在一實施例中」不必要指涉本發明的相同實施例。又，在一或多個實施例中可以任何適合的方式結合特定的特徵、結構、材料、或特性。在其他實施例中可包含各種額外的膜層及/或結構及/或可省略所述的特徵。
文中所用之「微電子基板」一詞可大致上代表根據本發明受到處理的物件。微電子基板可包含一裝置尤其是一半導體或其他電子元件裝置的任何材料部分或結構，例如微電子基板可以是一根本基板結構如半導體基板或基本基板結構上或上方的一膜層如一薄膜。是以，不應將基板限制至任何特定的基本結構、下方層或上方層、已圖案化或尚未圖案化，而是應包含任何此類膜層或基本結構以及膜層及/或基本結構的任何組合。下面敘述可指涉特定類型的基板，但此種指涉係為說明性而非限制性的。除了微電子基板外，文中所述之技術亦可用以清理利用微影技術圖案化微電子基板所用的光罩基板。
低溫流體清理為藉著自氣溶膠粒子或氣體噴射粒子(或氣體團聚物)施加充分能量克服污染物與微電子基板之間的黏著力以驅離污染物的技術。因此，期望能製造或膨脹具有正確尺寸與速度的低溫流體混合物(如氣溶膠噴霧及/或氣體團聚物噴射噴霧)。氣溶膠及/或團聚物的動量為質量與速度的函數。藉著增加速度或質量可增加動量，增加動量對於克服粒子與基板表面之間的強黏著力尤其是在粒子非常小(＜ 100 nm)時的黏著力是極重要的。較大之粒子對於團聚物而言比較小之粒子具有更大的撞擊表面積。因此，較多量的團聚物更容易撞擊較大之粒子而非較小之粒子。是以，將動量傳輸至較大之粒子的發生率會大於將動量傳輸至較小之粒子，因此較大之粒子更容易在較小之粒子前自微電子基板被移除。因此，用以移除小粒子的處理程序可能將過多的能量施加至較大之粒子，而在其被移除時可能會損傷微電子基板或微電子基板上的圖案化特徵部。因此，需要使用多階段清理處理移除不同類型的粒子以最大化粒子移除效率。
圖1包含可利用氣溶膠噴霧或氣體團聚物噴射(GCJ)噴霧清理微電子基板用之清理系統100的概圖以及進行清理之處理室104的橫剖面圖102。藉著使經低溫冷卻之流體混合物膨脹進入處理室104中的次大氣壓環境，可形成氣溶膠噴霧或GCJ噴霧。如圖1中所示，一或多個流體源106可對低溫冷卻系統108提供經加壓的流體(複數流體)，之後流體(複數流體)會經由處理室104中的噴嘴110而膨脹。真空系統134可用以維持處理室104中的次大氣壓並依需要移除流體混合物。
在此申請案中對於自微電子基板移除物體而言，下列參數中的一或多者可能是重要的：膨脹前饋入噴嘴110之流體混合物的壓力與溫度、流體混合物的組成與比例、及處理室104的壓力。因此，可使用控制器112將處理配方儲存於記憶體114中且可使用電腦處理器116藉由網路138發布能控制清理系統100之各種元件的指令以實施文中所述的清理技術。
半導體處理領域中具有通常技能者能配置流體源(複數流體源)、低溫冷卻系統、真空系統134及其各自的子元件(未顯示，如感測器、控制器等)以施行文中所述之實施例。例如，在一實施例中，清理系統100的元件可用以提供壓力介於50 psig與800 psig之間的加壓流體混合物。藉著使流體混合物流過低溫冷卻系統108的液態氮真空瓶，可將流體混合物的溫度維持在介於70 K至270 K之間較佳地介於70 K至150 K之間的範圍。真空系統134可用以將處理室104維持在低於35 Torr較佳地低於10 Torr的壓力以增進氣溶膠及/或氣體團聚物的形成。
經由噴嘴110可使經冷卻的加壓流體混合物膨脹至處理室104中，噴嘴110可引導氣溶膠噴霧或GCJ噴霧朝向微電子基板118。至少一噴嘴110 可被支撐於處理室104內，噴嘴110具有至少一噴嘴孔口引導流體混合物朝向微電子基板118。例如，在一實施例中，噴嘴110可為一噴嘴噴灑條，其沿著噴嘴噴灑的長度方向具有複數開口。噴嘴110可為可調整的俾以針對特定處理最佳化撞擊在微電子基板118上的流體噴霧的角度。微電子基板118被固定至可動夾頭122，可動夾頭122較佳地沿著真空室120的長軸提供至少一平移自由程度124，以促進經由自噴嘴110射出之流體噴霧對微電子基板118之至少一部分的線性掃描。可動夾頭可耦合至基板平移驅動系統128，基板平移驅動系統128可包含一或多個滑軌及引導機構以定義可動夾頭122的移動路徑且可使用一致動機構造成可動夾頭122沿著其引導路徑的移動。致動機構可包含任何電的、機械的、電機的、液動的、或氣動的裝置。可設計致動機構以在長度方向上提供充分的移動範圍，使微電子基板118的裸露表面能至少部分地移動通過自至少一噴嘴110所射出的流體噴霧的面積。基板平移驅動系統128可包含一支撐臂(未顯示)，支撐臂之設置使其延伸通過真空室120之室壁中的一滑移真空密封(未顯示)，其中一第一端係安裝至可動夾頭122而一第二端係與真空室120外之一致動機構銜合。
又，可動夾頭122亦可包含一基板旋轉驅動系統130，基板旋轉驅動系統130可較佳地繞著垂直於微電子基板118之裸露表面的一軸提供至少一旋轉自由程度126，促進微電子基板118的旋轉指引自一第一預定指引位置旋轉至能將微電子基板118之另一部分暴露至流體噴霧的一第二預定指引位置。在其他實施例中，可動夾頭122可以連續速度旋轉而不在任何指引位置停止。此外，可動夾頭122可藉著變化微電子基板118的位置以及變化噴嘴110的角度或藉由本身來改變流體噴霧的入射角度。
在另一實施例中，可動夾頭122可包含一機構用以在至少一流體噴霧撞擊微電子基板118之裸露表面期間將微電子基板118固定至可動夾頭122的上表面。微電子基板118可利用例如半導體處理領域中具有通常知識者可能實施的機械固定件或夾件、真空夾持、或靜電夾持而固定至可動夾頭122。
又，可動夾頭122可包含一溫度控制機構以將微電子基板118的溫度控制在高於或低於環境溫度的一溫度。溫度控制機構可包含用以調整及/或控制可動夾頭122與微電子基板118之溫度的加熱系統(未顯示)或冷卻系統(未顯示)。加熱系統或冷卻系統可包含熱傳遞流體的一重覆循環流，在冷卻時自可動夾頭122接收熱並將熱傳遞至熱交換系統(未顯示)、或在加熱時自熱交換系統傳遞熱至可動夾頭122。在其他實施例中，可將加熱/冷卻元件如電阻式加熱元件或電熱加熱器/冷卻器包含於可動夾頭122中。
如圖1中所示，處理室104可包含雙噴嘴組態(如第二噴嘴132)，其可致使利用低溫氣溶膠及/或GCJ噴霧或其組合在相同的真空室120內處理基板118。然而，雙噴嘴組態並非必須。圖2A-4的敘述說明了噴嘴110設計的某些實例。雖然顯示噴嘴110、132以平行方式設置，但為了進行清理處理兩者毋需彼此平行。在其他實施例中，噴嘴110、132可位於真空室120的兩相對端且可動夾頭122可將基板118移動至致使噴嘴110、132中之一或多者能將流體混合物噴至微電子基板118上的位置。
在另一實施例中，可移動微電子基板118俾使微電子基板118的裸露表面區域(如包含電子裝置的區域)可同時或在類似時間處(平行處理)或在不同時間處(如序列處理)受到來自第一噴嘴110及/或第二噴嘴132所提供之流體混合物(如氣溶膠或GCJ)撞擊。例如，清理處理可包含氣溶膠清理處理與後續的GCJ清理處理、或GCJ清理處理與後續的氣溶膠清理處理。又，可設置第一噴嘴110與第二噴嘴132俾使相同時間處兩者各自的流體混合物撞擊微電子基板118的不同位置。在一情況中，可旋轉基板118 以將整個微電子基板118暴露至不同的流體混合物。
噴嘴110可用以接收低溫(如＜273 K)的流體混合物，其中入口壓力(如50　psig至800　psig之間)係實質上高於出口壓力(如＜35 Torr)。噴嘴110的內部設計可致使流體混合物膨脹以產生可被導向至微電子基板118的固體及/或液體粒子。噴嘴110的尺寸可對於經膨脹之流體混合物的特性有強烈影響且組態範圍可自沿著噴霧條設置的簡單孔口(複數孔口)、多膨脹體積組態至單膨脹體積組態。圖2A-4例示了可使用之數個噴嘴110的實施例。然而，本發明之範疇可不限於所例示之實施例且文中方法可應用至任何噴嘴110的設計。如上所述，噴嘴110的圖示可能並未依比例繪製。
圖2A包含兩級氣體噴嘴200的橫剖面圖，兩級氣體噴嘴200可包含兩個氣體膨脹區域，此兩氣體膨脹區域可彼此流體交流且當流體混合物行進通過兩級氣體(TSG)噴嘴200時可使流體混合物經歷壓力變化。TSG噴嘴200的第一級可為儲槽元件202，儲槽元件202可經由可與低溫冷卻系統108及流體源106流體交流的入口204接收流體混合物。流體混合物可膨脹進入儲槽元件202中達一壓力，此壓力可小於入口壓力。流體混合物可流過一轉換孔口206至出口元件208。在某些實施例中，當流體混合物流過轉換孔口206時可被壓縮至一較高壓力。流體混合物可再次膨脹進入出口元件208中且當流體混合物被暴露至真空室120的低壓環境時可藉由出口孔口210而對形成氣溶膠噴霧或氣體團聚物噴射的形成有所貢獻。廣義而言，TSG噴嘴200可包含可致使入口孔口204與出口孔口210之間流體混合物之雙膨脹的任何尺寸設計。TSG噴嘴200的範疇可不限於文中所述之實施例。
在圖2A的實施例中，儲槽元件202可包含圓柱形設計，其自入口孔口204延伸至轉換孔口206。圓柱可具有直徑212，直徑212可自轉換孔口206的尺寸變化至大於轉換孔口206之尺寸三倍的更大尺寸。
在一實施例中，TSG噴嘴200可具有入口孔口204，入口孔口204的直徑範圍可介於0.5 mm至3 mm之間較佳地介於0.5 mm至1.5 mm之間。儲槽元件202可包含一具有一直徑212的一圓柱，直徑212係介於2 mm至6 mm之間較佳地介於4 mm至6 mm之間。儲槽元件208可具有介於20 mm至50 mm之間較佳地介於20 mm至25 mm之間的一長度214。在儲槽元件208的非入口端可轉換至一較小直徑，此較小直徑可係使流體混合物經由轉換孔口206被壓縮進入出口元件208中。
在數個不同的實施例中可存在轉換孔口206，用以在流體混合物在儲槽元件202 與出口元件208之間轉換時調整流體混合物。在一實施例中，轉換孔口206可為儲槽元件202一端處的一簡單孔口或開口。此轉換孔口206的直徑範圍可介於2 mm至5 mm之間較佳地介於2 mm至2.5 mm之間。在另一實施例中，如圖2A中所示，相較於前面實施例中的簡單開口，轉換孔口206可具有較實質的體積。例如，轉換孔口206可具有沿著一距離中具有固定尺寸(可為小於5 mm)的圓柱形。在此實施例中，轉換孔口206的直徑可大於出口元件208的初始直徑。在此情況中，在轉換孔口206與出口元件208之間可存在著一段差高度。此段差高度可小於1 mm。在一特定實施例中，此段差高度可約為0.04 mm。出口元件208可具有一錐形，其直徑在轉換孔口206與出口孔口208之間增加。出口元件208的錐部可具有介於3°至10°之間較佳地介於3° 至6°之間的半角。
圖2B例示包含了儲槽元件202之TSG噴嘴200的另一實施例220，儲槽元件202所具有的一直徑218的尺寸約等於轉換孔口206的直徑尺寸。在此實施例中，直徑218可介於 2 mm至5 mm之間而長度214係類似於圖2A之實施例。圖2B之實施例可降低儲槽元件202與出口元件208之間的壓差且可改善流體混合物在TSG噴嘴200之第一級期間的穩定度。然而，在其他實施例中，可使用單級噴嘴300以減少壓力TSG噴嘴200實施例中的壓力波動並可減少流體混合物的紊流。
圖3例示單級氣體(SSG)噴嘴300之橫剖面圖，單級氣體(SSG)噴嘴300可包含入口孔口302與出口孔口304之間的單膨脹室。SSG噴嘴300的膨脹室可變化，但在圖3的實施例中例示一錐形設計，此錐形設計可具有稍大於入口孔口302(如0.5 mm-1.5 mm)的一初始直徑306(如1.5 mm-3 mm)。錐形設計可包含介於3°至10°之間較佳地介於3°至6°之間的一半角。該半角為通過SSG噴嘴300之膨脹室(自入口孔口302至出口孔口304)之一想像中心線與膨脹室之側壁(如錐壁)之間的角度。最後，SSG噴嘴300可具有介於18 mm至40 mm之間較佳地介於18 mm至25 mm之間的長度308。如圖4中所示，SSG噴嘴300的另一變化型可包含膨脹體積自入口孔口302至出口孔口304的一連續錐斜。
圖4包含齊平氣體(FG)噴嘴400的橫剖面圖，齊平氣體(FG)噴嘴400可包含在入口孔口402與出口孔口404之間沒有任何偏差或限制的連續膨脹室。如同其名，膨脹體積的初始直徑可與入口直徑402齊平，其可介於0.5 mm至3 mm之間較佳地介於1 mm至1.5 mm之間。在一實施例中，出口直徑404可介於2 mm至12 mm之間較佳地介於入口直徑402的兩倍至四倍之間。又，半角可介於3°至10°之間較佳地介於3°至6°之間。膨脹體積在入口孔口402與出口孔口404之間的長度406可在 10 mm至50 mm之間變化。此外，下面的實施例可應用至圖3與圖4兩個實施例。在一特定實施例中，噴嘴可具有20 mm的錐長、3°之半角及約 4 mm的出口孔口直徑。在另一特定實施例中，錐長可介於15 mm至25 mm之間且出口孔口直徑係介於3 mm至6 mm之間。在另一特定實施例中，出口孔口直徑可約為4 mm、入口直徑約為1.2 mm且錐長約為35 mm。
可影響清理系統100之清理效率的另一特徵可為噴嘴出口404與微電子基板118之間的距離。在某些處理實施例中，間隙距離會影響清理效率，其不只會影響被移除之粒子的量也會影響在對基板118之單一掃越期間可移除粒子之表面積的量。在某些情況中，當噴嘴110的出口孔口可較靠近(如＜50 mm) 微電子基板118時，氣溶膠噴霧或GCJ噴霧可能能夠清理較大表面積之基板118。
圖5包含根據本發明至少一實施例噴嘴110之出口孔口404與微電子基板118之間之間隙距離502的一例示500。在一情況中，可自形成噴嘴110之結構或支撐件的噴嘴組件的端點處量測間隙距離502。在另一實例中，可自一平面處量測間隙距離502，此平面延伸橫越被暴露至微電子基板118之錐形膨脹區域的最大直徑。
可取決於腔室壓力、氣體組成、流體混合物的溫度、入口壓力、噴嘴110的設計或其組合來變化間隙距離502。一般而言，間隙距離502可介於2 mm至50 mm之間。一般而言，真空室120的壓力可小於 35 Torr以在介於2 mm至50 mm之間的間隙距離502內操作。然而，當腔室壓力可小於10 Torr且氣體噴嘴110具有小於6 mm之出口孔口時，可將間隙距離502最佳化至小於10 mm。在某些特定實施例中，對於出口直徑小於5 mm之噴嘴110及壓力小於10 Torr的真空室120而言，期望的間隙距離502可約為5 mm。
在其他實施例中，間隙距離502可至少部分地與真空室120的壓力呈反比關係。例如，間隙距離502可小於或等於將一常數值除以腔室120之壓力所得的一值。在一實施例中，該常數值可為無單位之參數或單位為mm*Torr的參數，真空室120的壓力可具有Torr之量測單位，見方程式1：
間隙距離＜/= 常數/腔室壓力 (1)
在此方式下，藉著將常數除以腔室壓力所獲得的值可提供用於清理處理的一間隙距離502。例如，在一特定實施例中，該常數可為50且腔室壓力可約為7 Torr。在此情況中，基於方程式(1)可得到間隙距離係小於或約等於7 mm。在其他實施例中，該常數的範圍可介於40至60之間且壓力的範圍可介於 1 Torr至10 Torr之間。在另一實施例中，該常數的範圍可介於0.05至0.3之間且壓力的範圍可介於0.05 Torr至1 Torr之間。雖然間隙距離502可對清理處理有正面影響，但常有幾個其他處理變數可對使用氣溶膠噴霧與氣體團聚物噴射噴霧的清理效率有所貢獻。
對圖1-5說明中所述之硬體進行些微的變化並配合處理條件之較實質改變，可將此些硬體用以產生氣溶膠噴霧與氣體團聚物噴射(GCJ)噴霧。處理條件可在不同之流體混合物組成與比例、出口壓力、入口溫度、或真空室120之壓力之間變化。氣溶膠噴霧與GCJ噴霧處理之間的一實質差異在於流至噴嘴110之饋入流體混合物的相組成。例如，氣溶膠噴霧流體混合物可比GCJ流體混合物具有更高的液體濃度，GCJ流體混合物可存在於氣態但在饋入噴嘴110的GCJ 流體混合物中具有極少或無液體。
在氣溶膠噴霧實施例中，可將低溫冷卻系統108中的溫度設定在一溫度點，在此溫度點處至少一部分饋入噴嘴110的流體混合物可以液態存在。在此實施例中，噴嘴混合物可有至少10重量%的液態。接著液體/氣體混合物在高壓下膨脹進入處理室104中，在處理室104中可形成可包含固體及/或液體粒子之實質部分的低溫氣溶膠。然而，流體混合物的狀態可能並非氣溶膠處理與GCJ處理之間的唯一差異，後面會更詳細地說明此點。
相對地，饋入噴嘴110之GCJ噴霧流體混合物可包含極少(如＜1體積%)或無液態且可為完全氣態。例如，可將低溫冷卻系統108中的溫度設定至一溫度點，此溫度點可針對GCJ清理處理避免流體混合物存在於液態。因此，相圖可為決定可用以在處理室104中形成氣溶膠噴霧或GCJ噴霧之處理溫度與壓力的一方式。
回到圖6A-6B，相圖 600、608可指示饋入之流體混合物之成分可存在於哪一相尤其是可包含液態、氣態、或其組合。氬相圖602、氮相圖604、氧相圖610、及氙相圖612顯示了解釋性例示性目的的相圖。本領域中具有通常技能者可在文獻或藉由National Institutes of Standards and Technology of Gaithersburg, MD 、或其他來源找到相圖資訊。文中所述的其他化學品亦可具有其自各的相圖，但為了簡化說明在此處便不顯示。
相圖 600、608可強調壓力(如y軸)與溫度(x軸)之間的關係及元素可能存在於氣相或液相的可能性。相圖可包含一氣-液相轉換線606(或蒸氣-液相轉換線)，此線可代表元素在何處於液相與氣相間轉換。在此些實施例中，當元素的溫度與壓力係位於氣-液相轉換線606的左側時元素較可能以液相存在，當元素的溫度與壓力係位於氣-液相轉換線606的右側時元素可能主要是氣相。又，元素在其壓力與溫度非常靠近氣-液相轉換線606時以氣相與液相存在的可能性係高於其壓力與溫度遠離靠近氣-液相轉換線606時。例如，以氬相圖602觀之，相較於氬被維持在300 psi之壓力與130 K之溫度時，氬被維持在300 psi之壓力與100 K之溫度時較容易包含液相部分或較高液體濃度(重量濃度)。當壓力維持在300 psi時，當溫度自130 K降低時氬的液體濃度隨之增加。類似地，當溫度維持在130 K時，當壓力自300 psi增加時氬的液體濃度隨之增加。大致上，依據相圖600，為了將氬維持在氣相溫度應高於83 K，為了將氮維持在氣相溫度應高於 63 K。然而，任何氮-氬混合物、氬、或氮的相可取決於元素的相對濃度以及流體混合物的溫度與壓力。然而，可使用相圖600作為指南，提供氬-氮流體混合物、氬、或氮環境之相的指引或至少液相可存在的可能性。例如，對於氣溶膠清理處理而言，饋入的流體混合物的溫度或壓力可位於饋入之流體混合物之一或多種元素之氣-液相轉換線606上或位於左側。相對地，GCJ清理處理可能使用之饋入流體混合物所具有的壓力與溫度可位於GCJ饋入流體混合物之一或多種元素的氣-液相轉換線606的右側。在某些情況中，藉由變化饋入之流體混合物的溫度及/或壓力可使系統100在氣溶膠處理與GCJ處理之間交替。
應瞭解，氣-液相轉換線606係類似於相圖 600、608每一者中的轉換線，但其值對於相圖600、608每一者所專屬的化學品而言是獨特的。本領域中具有通常技能者能依氬相圖602之解釋說明來使用相圖600、608。本領域中具有通常技能者可使用相圖600、608最佳化氣溶膠或GCJ噴霧之流體混合物中的液體及/或氣體的量。
低溫氣溶膠噴霧可藉由下列方式形成：使流體或流體混合物經受等於或接近多種液體中之至少一液體之液化溫度的低溫溫度，然後使流體混合物經過噴嘴110膨脹至處理室104中的低壓環境。在形成包含了可撞擊基板118之氣溶膠噴霧的小液滴及/或固體粒子時，膨脹條件及流體混合物的組成具有一定的重要性。藉著施加來自氣溶膠噴霧(如液滴、固體粒子)的充分能量以克服污染物與微電子基板118之間的黏著力，氣溶膠噴霧可用以使污染物(如粒子)自微電子基板118脫離。對於至少部分基於上述黏著力所需的能量的量而移除粒子而言，氣溶膠噴霧的動量是重要的。藉由產生可具有各種質量及/或速度之成分(如液滴、晶體等)的低溫氣溶膠，可最佳化粒子移除效率。使污染物脫離所需的動量是質量與速度的函數。質量與速度對於克服粒子與基板表面間之強黏著力尤其是在粒子極小(＜100 nm)時是極重要的。
圖7例示流程圖700，流程圖700係用以顯示利用 低溫氣溶膠處理微電子基板118以移除粒子的一方法。如上所述，改善粒子移除效率的一方法可為增加氣溶膠噴霧的動量。動量可為氣溶膠噴霧內容物之質量與速度的乘積，因此藉著增加氣溶膠噴霧之質量及/或速度可增加動能。質量及/或速度可取決於各種因素，此些因素可包含但不限於流體混合物組成、饋入之流體混合物的壓力及/或溫度、及/或處理室104的溫度及/或壓力。流程圖700例示藉著使用氮及/或氬及至少一其他載氣及/或純氬或純氮的各種組合來最佳化動量的一實施例。
回到圖7，在步驟702處，系統100可在處理室104中接收微電子基板118。微電子基板118可包含可用以製造電子裝置的一半導體材料(如矽等)，此電子裝置可包含但不限於記憶體裝置、微處理器裝置、發光顯示器、太陽能單元等。微電子基板118可包含具有污染物的圖案化薄膜或毯式薄膜，污染物可藉由在系統100上實施的氣溶膠清理處理所移除。系統100可包含處理室104，處理室104可與低溫冷卻系統108及一或多個流體源106流體交流。處理室亦可包含流體膨脹元件(如TSG 噴嘴200等)，流體膨脹元件可用以膨脹流體混合物以形成能清理微電子基板118的氣溶膠噴霧。
在步驟704處，系統100可藉由低溫冷卻系統108將流體混合物供給至流體膨脹元件，低溫冷卻系統108可將流體混合物冷卻至低於273 K的溫度。在一實施例中，流體混合物的溫度可高於或等於70 K且低於或等於200 K尤其溫度可低於130 K。系統100亦可將流體混合物維持在高於大氣壓力的壓力。在一實施例中，可將流體混合物的壓力維持在介於50 psig至800 psig之間。
在一實施例中，流體混合物可包含第一流體組成物與至少一額外的流體成分，第一流體組成物包含原子量小於28的分子而至少一額外的流體成分包含原子量至少為28的分子。本領域中具有通常技能者能最佳化具有兩或更多流體的流體混合物而針對氣溶膠噴霧的成分達到期望動量，以最大化粒子移除效率或專門針對不同類型或尺寸的粒子。在此情況中，第一流體組成物可包含但不限於氦、氖、或其組合。至少一額外的流體成分可包含但不限於氮(N2 )、氬、氪、氙、二氧化碳、或其組合。在一特定實施例中，額外的流體成分包含N2 與氣的混合物且第一流體組成物可包含氦。然而，流體混合物溫度、壓力與濃度可變化以提供不同類型的氣溶膠噴霧。在其他實施例中，下面將說明流體混合物相或狀態，其可包含氣體、液體、在各種濃度下的氣-液。
取決於期望用以清理微電子基板118之噴霧類型，可變化第一流體組成物與額外的流體成分之間的比例。可藉由化學品組成與濃度及/或藉由物質的相或狀態(如氣體、液體等)來變化流體混合物。在一氣溶膠實施例中，第一流體組成物可包含至少50重量%至上至100重量%的流體混合物，此流體混合物可包含氣態之第一部分及液態之第二部分。在大部分的情況中，流體混合物可具有至少10重量%的液態。可最佳化流體混合物以解決不同類型及/或尺寸之粒子可能會存在於圖案化或未圖案化之微電子基板118上的問題。改變粒子移除效能的一解決方案可以是調整流體混合物組成 及/或濃度以增進粒子移除效能。在另一流體混合物實施例中，第一流體組成物包含介於10重量%至50重量%的流體混合物。在另一實施例中，第一流體組成物可包含介於20重量%至40重量%的流體混合物。在另一流體混合物實施例中，第一流體組成物可包含介於30重量%至40重量%之間的流體混合物。上述氣溶膠流體混合物的相亦可廣泛地變化以針對不同類型的粒子及基板118上的薄膜作調整。例如，流體混合物可包含氣態之第一部分及液態之第二部分。
在一實施例中，第二部分可為至少10重量%的流體混合物。然而，在某些情況中，期望使用較低液體濃度來移除粒子。在較低液體濃度的實施例中，第二部分可為不超過1重量%的流體混合物。流體混合物的液體部分可包含液相或氣相之一或多種成分。在此些流體混合物的實施例中，藉著流動介於120 slm至140 slm之間的額外的流體成分以及介於30 slm至45 slm之間的第一流體組成物，系統110可使用氣溶膠噴霧。
除了流體混合物的饋入壓力、濃度與組成外，氣溶膠噴霧的動量與組成亦可受到處理室104中之壓力的影響。更具體而言，腔室壓力可影響氣溶膠噴霧中之液體液滴及/或固體粒子的質量及/或速度。流體混合物的膨脹可仰賴噴嘴110兩側的壓差。
在步驟706處，系統100可將流體混合物提供至處理室104中俾使流體混合物的至少一部分接觸微電子基板118。流體混合物藉由流體膨脹元件(如噴嘴110)的膨脹可形成氣溶膠噴霧的液滴及/或固體粒子。系統100可將處理室104維持在35 Torr或更小的腔室壓力。在某些情況中，可能期望將處理室104維持在遠遠較低的壓力以最佳化氣溶膠噴霧中之液滴及/或氣體粒子的質量及/或速度。在一特定實施例中，對於某些粒子而言，當處理室被維持在小於10 Torr的壓力下時，此時的氣溶膠噴霧的粒子移除特性更佳。亦應注意，在流體混合物膨脹期間將處理室104維持在小於5 Torr的壓力，粒子移除效率可涵蓋更大的表面積。
當流體混合物流過流體膨脹元件時，流體混合物可經歷和流體混合物自相對較高壓的(如＞大氣壓力)膨脹轉換至相對較低壓力(如＜35 Torr)相關的相轉變。在一實施例中，饋入之流體混合物可以氣相或液-氣相存在並處於高於處理室104的相對較高壓力下。然而，當流體混合物流經或膨脹至處理室104的較低壓力中時，流體混合物可能開始轉變以形成上述之液滴及/或固態。例如，經膨脹的流體混合物可包含氣相、液相及/或固相之複數部分的組合。此可包含上述所謂的低溫氣溶膠。在更另一實施例中，流體混合物亦可包含氣體團聚物。在一實施例中，經膨脹之流體混合物的GCJ或氣溶膠噴霧可為藉由弱吸引力(如凡得瓦力)結合在一起的原子或分子團聚物。在一情況中，氣體團聚物可被視為是介於氣體與固體之間的物質相，氣體團聚物的尺寸範圍可介於數個分子或原子至超過105 個原子之間。
在一或多個實施例中，當處理相同的微電子基板118時，流體混合物可在氣溶膠與氣體團聚物(如GCJ)之間轉換。以此方式，在流體混合物中藉著自較高液體濃度轉變至較低液體濃度，流體混合物可在氣溶膠與GCJ之間轉換。或者，在流體混合物中藉著自較低液體濃度轉變至較高液體濃度，流體混合物可在GCJ與氣溶膠之間轉換。如上面針對圖6A-6B的說明，可藉由溫度、壓力、或其組合來控制液相濃度。例如在一特定的實施例中，在氣溶膠至GCJ的轉換中，流體混合物液體濃度可自10重量%轉換至小於1重量%。在另一特定實施例中，當流體混合物的液體濃度自1重量%轉換至小於10重量%時可發生GCJ至氣溶膠的轉換。然而，在氣溶膠與GCJ之間的轉換可不限於上述實施例中所述的百分比，此些百分比僅為例示性與解釋性且不具限制性。
在步驟708處，可引導經膨脹的流體朝向微電子基板118，且當流體膨脹元件移動越過微電子基板118的表面時可自微電子基板118移除粒子。在某些實施例中，系統100可包含繞著微電子基板118設置的複數流體膨脹元件。可同時或依序使用複數流體膨脹元件以移除粒子。或者，某些流體膨脹元件可專門用於氣溶膠處理而剩餘的流體膨脹元件可用於GCJ處理。
除了氣溶膠處理外，亦可使用GCJ處理清理微電子基板118。當氣體物種如氬或氮或其混合物通過熱交換器容器如真空瓶(如低溫冷卻系統108)使氣體經歷高於氣體組成物中任一氣體之液化溫度的低溫溫度時，可形成低溫氣體團。接著，高壓低溫之氣體可經過噴嘴110或噴嘴陣列膨脹，噴嘴110或噴嘴陣列可相對於微電子基板118的表面夾一角度或與其垂直。可使用GCJ噴霧自半導體晶圓表面移除粒子但不對微電子基板118的表面造成任何損傷或限制損傷的量。
氣體團聚物(可為藉由力(如凡得瓦力)結合在一起的原子/分子合體物或團聚物)被歸類為介於氣相與固相原子或分子之間的獨立物質相，且其尺寸係介於數個原子至105 個原子之間。方程式(2)中所顯示之Hagena團聚物經驗縮放參數 (Г*)提供了可影響團聚物尺寸的關鍵參數。符號k為和鍵結形成(氣體物種的特性)相關的凝結參數；為噴嘴孔口直徑、α為膨脹半角、Po 與To 分別是膨脹前的壓力與溫度。噴嘴的幾何特徵(可具有錐形形狀)能協助限制膨脹氣體並增進原子或分子之間的碰撞次數以更有效地形成團聚物。以此方式，噴嘴110可促進大到足以使污染物自基板118之表面脫離的團聚物的形成。自噴嘴110射出之GCJ噴霧在撞擊基板118之前可能不會被離子化但維持原子的中性組合。(2)
原子或分子的合體物(包含團聚物)可具有一尺寸分佈，由於低溫團聚物的尺寸係接近於微電子基板118上的污染物的尺寸，此尺寸分佈可針對尺寸小於100 nm的污染物提供較佳的清理處理能力。撞擊至微電子基板118上之低溫團聚物的小尺寸亦可避免或最小化微電子基板118的損傷，微電子基板118可能具有在處理時需避開的敏感結構。
如同氣溶膠處理，GCJ處理可使用與圖1中之系統100相同或相似的硬體以及圖2A-5之敘述中所說明的元件。然而，GCJ方法之實施不限於文中所述之硬體實施例。在某些實施例中，GCJ處理可使用與氣溶膠處理相同或相似的處理條件，但GCJ處理用的流體混合物具有較低的液體相濃度。然而，GCJ處理毋須比文中所述之所有氣溶膠處理具有較低的液體濃度。本領域中具有通常技能者使用GCJ處理，增加氣體團聚物相對於可存在於文中所述之GCJ方法中之任何液滴及/或固體粒子(如冰凍液體)的量或密度。此些GCJ方法可具有數個能最佳化清理處理的不同技巧，本領域中具有通常技能者可使用此些技巧的任何組合以清理任何微電子基板118。例如，本領域中具有通常技能者可變化噴嘴110的設計及/或位向、流體混合物的組成、或濃度、流體混合物之饋入壓力及/或溫度、及處理室104的壓力及/或溫度以清理微電子基板118。
圖8提供流程圖800，顯示產生GCJ處理以自微電子基板118移除粒子的低溫方法。在此實施例中，此方法可代表一GCJ處理，此GCJ處理可使用類似於圖2A-2B中所述之雙級氣體(TSG)噴嘴200的多級噴嘴110。圖8之實施例可反應當流體混合物經過多級噴嘴110自高壓環境轉換至低壓環境時流體混合物的壓差或壓力變化。
回到圖8，在步驟802處，系統100可在包含了流體膨脹元件(如TSG 噴嘴200)之真空處理室120中接收微電子基板118。在微電子基板118被暴露至低溫冷卻系統108所提供的任何流體混合物前，系統可將處理室104維持在次大氣壓條件。
在步驟804處，系統100可供給溫度小於273 K且壓力大於大氣壓力的流體混合物或將流體混合物調整至上述條件。例如，流體混合物的溫度可介於70 K至200 K之間或尤其介於70 K至120 K之間。流體混合物的壓力可介於50 psig至800 psig之間。一般而言，至少大部分(重量)的流體混合物可處於氣相。然而，在其他實施例中，流體混合物可為小於10重量%的氣相尤其可為小於1重量%的氣相。
流體混合物可為單流體組成或複數流體之組合，複數流體可包含但不限於N2 、氬、氙、氦、氖、氪、二氧化碳、或其任何組合。本領域中具有通常技能者可選擇上述流體中的一或多種的組合以一次使用一種流體混合物處理基板或對相同的微電子基板118使用多種流體混合物的組合來處理基板。
在一實施例中，流體混合物可包含比例介於1：1至11：1之間的N2 與氬的組合。本領域中具有通常技能者可最佳化N2 及/或氬的比例及液體濃度以自微電子基板118移除粒子。然而，在其他實施例中，本領域中具有通常技能者可最佳化GCJ 流體混合物的能量或動量以最佳化粒子移除效率。例如，流體混合物可包含可改變GCJ處理之質量及/或速度的另一載氣。載氣可包含但不限於氙、氦、氖、氪、二氧化碳、或其任何組合。在一實施例中，流體混合物可包含1：1至4：1之間之N2 與氬的混合物，N2 與氬的混合物可與下列載氣之一或多者混合：氙、氪、二氧化碳、或其任何組合。在另一情況中，利用不同比例之N2 與氬以及不同比例之N2 與氬及載氣可最佳化載氣組成與濃度。在其他實施例中，可基於表1中所示之Hagena值k來包含載氣。
表1
一般對於某些實施例而言，k值愈低，當流體和N2 、氬、或其組合混合時流體的濃度應相等或更高。例如，當載氣與N2 、氬、或其組合混合(如1：1至4：1之間)時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，N2 、氬、或其組合之間的比例應藉由至少4：1可上至11：1的比例混合物來達成。相對地，當氦或氖或其組合與N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)混合，N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)與氦、氖、或其組合之間的比例混合物的比例可至少為1：4。N2 、氬、及/或載氣的上述組合亦可應用至文中所述之其他氣溶膠及GCJ方法。
在其他實施例中，流體混合物可包含氬與N2 以介於1：1至11：1之間之比例混合的組合。此流體混合物亦可包含載氣(如表1)。然而，流體混合物亦可包含在文中所述之氣溶膠或GCJ方法可使用之純氬或純氮的組成。
在步驟806處，系統100可將來自流體源106及/或低溫冷卻系統108的流體混合物提供至流體膨脹元件。系統100亦可將處理室104維持在小於35 Torr的壓力。例如，系統100可使用真空系統134控制流體混合物進入處理室104之時或之前處理室104的壓力。在某些實施例中，處理室104的壓力可介於5 Torr-10 Torr之間且在某些實施例中可介於小於5 Torr。
當流體混合物在較高壓力環境(如噴嘴110的上游)與低壓環境(如處理室)之間轉換可形成GCJ噴霧。在圖8的實施例中，流體膨脹元件可為TSG噴嘴200，在流體混合物撞擊微電子基板118之前，TSG噴嘴200可使流體混合物經歷至少兩壓力變化或膨脹。
在步驟808處，流體混合物經由入口孔口204膨脹進入儲槽元件202中並達到或維持儲槽元件202中大於處理室104壓力且小於流體混合物饋入壓力的儲槽壓力。廣義而言，儲槽壓力可小於800 psig且大於或等於35 Torr。但儲槽壓力可能會因為在圖2A-2B所述的限定空間內的氣體流變化而波動。
流體混合物可續行至轉換孔口206，轉換孔口206可小於或可不小於儲槽元件202的直徑。在轉換孔口206係小於儲槽元件202的直徑的情況中，當流體混合物流至或流經轉換孔口206而進入TSG 噴嘴200的出口元件208中時可被壓縮至較高壓力。
在步驟810處，可將流體混合物維持在流體膨脹元件之出口元件208中之出口壓力。出口壓力可大於腔室壓力但小於儲槽元件202的壓力。在轉換孔口206與出口孔口210之間轉換期間，流體混合物可膨脹並可形成上述之氣體團聚物。出口元件208與處理室104之間的壓力差可源於出口元件208相對於處理室104之較大體積的較小限制體積。
可將氣體團聚物引導朝向出口孔口210，然後在流體混合物離開TSG噴嘴200後可持續膨脹。然而，動量可引導至少大部分的氣體團聚物噴霧朝向微電子基板118。如上所述，氣體團聚物的尺寸可在數個原子至上至105 個原子之間變化。藉著變化上述處理條件，可最佳化處理以控制氣體團聚物的數目及其尺寸。例如，本領域中具有通常技能者可改善饋入流體混合物的壓力、流體混合物的組成/濃度、處理室104的壓力、或其任何組合以自微電子基板118移除粒子。
在步驟812處，可使用GCJ噴霧的成分動力地或化學地自微電子基板118移除物體或污染物。藉由GCJ噴霧的動力衝擊及/或流體混合物與物體之間可能的化學反應，可移除物體。然而，移除物體並不限於動力原理及/或化學移除，可用以解釋其移除的任何理論皆適用，施加GCJ噴霧後物體的移除本身即為充分的證據：任何適用的理論皆可用以解釋物體的移除。
亦可使用TSG 噴嘴200與微電子基板118的相對位置以最佳化物體移除。例如，藉著使TSG 噴嘴200在微電子基板118之表面與出口孔口210之平面之間移動介於0°至90°之間的角度，可調整GCJ噴霧的入射角度。在一特定實施例中，入射角度可介於30°至60°之間以移除基於微電子基板118之組成或微電子基板118上之圖案的物體。或者，入射角度可介於60° 至90°之間更尤其約90°。在其他實施例中，可使用一個以上的噴嘴110以類似或變化的入射角度處理微電子基板118。
在上述的移除實施例中，亦可在移除處理期間平移及/或旋轉微電子基板118。可將移除速度最佳化至GCJ噴霧在微電子基板118之特定部分上方的滯留時間。本領域中具有通常技能者可最佳化滯留時間及GCJ噴霧的撞擊位置以達到期望的粒子移除率。期望的粒子移除率可大於80%移除(處理前後之粒子量測)。
類似地，可最佳化出口孔口210與微電子基板118之表面之間的間隙距離以增加粒子移除效率。在圖5的敘述中更詳細地說明間隙距離，但間隙距離大致上可小於50 mm。
亦可利用類似於圖3與4所述的單級噴嘴300、400施行GCJ處理。單級噴嘴300、400可包含連續的膨脹室，其膨脹區域的直徑306在入口孔口302與出口孔口304之間係相同或增加。例如，單級噴嘴300、400可能不具有類似於TSG 噴嘴200的轉換孔口。然而，單級GCJ方法亦可為TSG 噴嘴200的系統100所使用，故不限於單級噴嘴系統100。類似地，圖9-12之敘述中所述的方法亦可為單級噴嘴300、400所用。
圖9顯示利用GCJ噴霧處理微電子基板118之另一方法的流程圖900。噴嘴110相對於微電子基板118的位置可對,粒子移除效率有強烈影響。尤其，出口孔口304與微電子基板118的表面之間的間隙距離可影響粒子移除效率。間隙距離可對流體流與GCJ噴霧的分佈有影響，且可影響噴嘴110之清理表面積的尺寸。在此方式下，由於噴嘴的較少掃越次數或較短的滯留時間，因此可減少GCJ處理的週期時間。
回到圖9，在步驟902處，可在包含氣體膨脹元件(GEC)(如噴嘴300、400)的處理室104中接收微電子基板118。GEC可為文中所述的任何噴嘴110但尤其可被配置為與TSG噴嘴200、SSG噴嘴300或齊平噴嘴400相同或相似的噴嘴。大致上，噴嘴可包含用以接收流體混合物的入口孔口402及使流體混合物流至處理室104中的出口孔口404。
在步驟904處，系統100可將微電子基板118相對於GEC放置，俾使出口孔口404設置於或微電子基板118上方或與其相鄰。GEC之設置亦可相對於微電子基板118的表面夾一角度。基板118的表面為製造微電子裝置之一部分。角度範圍可介於0°至90°之間。亦可基於圖5中所述的間隙距離502最佳化GEC位置。間隙距離502可影響朝向及/或越過微電子基板118的流體分佈。當間隙距離502增加時，清理表面積可減少且可能需要額外的噴嘴掃越以維持或改善粒子移除效率。經膨脹的流體混合物的速度亦可取決於間隙距離502而變化。例如，當間隙距離502減少時，橫向越過微電子基板118的流體流可增加。在某些實施例中，較高的速度可提供較高的粒子移除效率。
大致上，GEC可距離微電子基板118的表面50 mm之內。但在大多數的實施例中，對於文中所述之氣溶膠或GCJ處理而言，間隙距離502可小於10 mm。在一特定實施例中，在流體混合物經由GEC分散至處理室104中前，間隙距離502可約為 5 mm。
在步驟906處，系統100可將流體混合物供給至GEC，此處的溫度係低於273K且壓力在所提供之流體混合物的溫度下可避免流體混合物形成液體。在此方式下，流體混合物內的液體濃度可為不存在或至少少於1重量% of 的流體混合物。化學處理領域中具有通常技能者可使用任何已知的技術量測流體混合物的液體濃度。又，此領域中具有通常技能者可利用相圖600、608或針對單一物質或物質混合物可用的任何其他已知相圖文獻，選擇適合的溫度與壓力的組合。
在一實施例中，對於可包含氮、氬、氙、氦、二氧化碳、氪、或其任何組合之流體混合物而言，溫度可高於或等於70 K且低於273 K。類似地，可利用相圖600與608、或藉由能將流體混合物中液體濃度量最小化至小於1重量%之任何其他已知的量測技術，選擇壓力。在大多數的實施例中，壓力可低於或等於10 Torr，但在其他實施例中壓力可高於10 Torr以最大化粒子移除效率。
在步驟908處，系統可經由GEC將流體混合物提供至處理室104中，俾使流體混合物的至少一部分接觸微電子基板118。如上所述，流體混合物可自相對高的壓力膨脹至處理室104中的低壓。在一實施例中，可將處理室104維持在35 Torr或更低的腔室壓力。
在一實施例中，流體混合物可包含比例介於1：1至11：1之間尤其小於4：1的N2 與氬的組合。在其他實施例中，流體混合物可包含另一載氣，其可改變GCJ噴霧的質量及/或速度。載氣可包含但不限於氙、氦、氖、氪、二氧化碳、或其任何組合。在一實施例中，流體混合物可包含比例介於1：1至4：1之間之 N2 與氬的混合物，此混合物可與下列載氣的一或多者混合：氙、氪、二氧化碳、或其任何組合。
在其他實施例中，流體混合物可包含氬與N2 以介於1：1至11：1之間之比例混合的組合。此流體混合物亦可包含載氣(如表1)。然而，流體混合物亦可包含在文中所述之氣溶膠或GCJ方法可使用之純氬或純氮的組成。
例如，當載氣與N2 、氬、或其組合混合(如1：1至4：1之間)時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，N2 、氬、或其組合與載氣之間的比例應藉由至少4：1可上至11：1的比例混合物來達成。相對地，當氦或氖或其組合與N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)混合，N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)與氦、氖、或其組合之間的比例混合物的比例可至少為1：4。N2 、氬、及/或載氣的上述組合亦可應用至文中所述之其他氣溶膠及GCJ方法。
在另一實施例中，流體混合物可包含N2 與氦或氖以及下列氣體之至少一者的組合：氬、氪、氙、二氧化碳。在一特定實施例中，上述組合之混合物比例可為1：2：1.8。
在步驟910處，經膨脹的流體混合物(如GCJ噴霧)可朝射向微電子基板118並接觸(如動力及/或化學交互作用)表面上的物體，俾以自微電子基板118移除物體。GCJ噴霧的動力及/或化學化學交互作用可克服物體與微電子基板118之間的黏著力。藉由真空系統134可自處理室104移除物體或物體可沉積至處理室104內的他處。
圖10顯示利用低溫流體處理微電子基板118之另一方法的另一流程圖1000。在此實施例中，流體混合物可產生可具有相對低之液體濃度的GCJ噴霧。如上所述，流體混合物的溫度與壓力可影響可存在於流體混合物中的液體量(重量)。在此情況中，可藉著變化溫度而最佳化流體混合物的液體濃度。
回到圖10，在步驟1002處可在包含氣體膨脹元件(GEC)(如噴嘴300、400)的處理室104中接收微電子基板118。GEC可為文中所述的任何噴嘴110但尤其可被配置為與TSG噴嘴200、SSG噴嘴300或齊平噴嘴400相同或相似的噴嘴。大致上，噴嘴可包含用以接收流體混合物的入口孔口402及使流體混合物流至處理室104中的出口孔口404。
在步驟1004處，系統100可將微電子基板118相對於GEC放置，俾使出口孔口404設置於或微電子基板118上方或與其相鄰。GEC之設置亦可相對於微電子基板118的表面夾一角度。基板118的表面為製造微電子裝置之一部分。角度範圍可介於0°至90°之間。亦可基於圖5中所述的間隙距離502最佳化GEC位置。大致上，GEC可距離微電子基板118的表面50 mm之內。但在大多數的實施例中，對於文中所述之氣溶膠或GCJ處理而言，間隙距離502可小於20 mm。在一特定實施例中，在流體混合物經由GEC分散至處理室104中前，間隙距離502可約為 5 mm。
在步驟1006處，系統100可將流體混合物供給至GEC，此處壓力係高於大氣壓力且溫度係低於273 K但高於在特定壓力下流體混合物的凝結溫度。在不同氣體之間凝結溫度可有所不同，在具有不同組成與濃度的不同氣體混合物之間凝結溫度可有所不同。本領域中具有通常技能者可至少部分基於利用已知技術對流體混合物所得之觀察及/或量測利用已知的文獻(如相圖)或經驗技術決定流體混合物的氣體凝結溫度。
在一情況中，在特定的壓力下凝結溫度為流體可能開始存在變成液相之轉變的溫度。例如，流體混合物被維持在凝結溫度以上代表流體混合物可能是以氣相存在且無任何液相或僅極少量的液體 (如＜1重量%)。在大多數的實施例中，取決於包含了具有不同凝結溫度之氣體的流體混合物組成，流體混合物溫度可在介於50 K至200 K之間更尤其介於70 K至150 K之間變化。
例如，在N2 流體混合物的實例中，液體的重量的量可藉著使用N2 相圖604推估。對於約100 psi的饋入壓力，流體混合物的溫度可大於100 K以最小化液體的量。在此實施例中，當饋入溫度約為120 K且壓力約為100 psi時，流體混合物可不具有任何液體或具有至少少於1重量%的液體。
在步驟1008處，系統100 可經由GEC將流體混合物提供至處理室104中，俾使流體混合物的至少一部分接觸微電子基板118。在此實施例中，處理室104的壓力可至少為次大氣壓更尤其小於10 Torr。
在一實施例中，流體混合物可包含N2 與氬以介於1：1 至11：1之間尤其小於4：1之比例混合的組合。在其他實施例中，流體混合物可包含另一載氣，另一載氣可改變GCJ噴霧的質量及/或速度。載氣可包含但不限於氙、氦、氖、氪、 或其任何組合。在一實施例中，流體混合物可包含N2 與氬以1：1至4：1之比例混合之混合物且此混合物可與下列載氣的一或多者混合：氙、氪、二氧化碳、或其任何組合。
例如，當載氣與N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1之間)混合時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，N2 、氬、或其組合之間的比例應藉由至少4：1且上至11：1的比例混合物來達成。相對地，當氦或氖或其組合與N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)混合時，N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)與氦、氖、或其組合之間的比例混合物的比例可至少為1：4。N2 、氬、及/或載氣的上述組合亦可應用至文中所述之其他氣溶膠及GCJ方法。
在其他實施例中，流體混合物可包含氬與N2 以介於1：1至11：1之間之比例混合的組合。此流體混合物亦可包含載氣(如表1)。然而，流體混合物亦可包含在文中所述之氣溶膠或GCJ方法可使用之純氬或純氮的組成。
在步驟1010處，經膨脹的流體混合物(如GCJ噴霧)可射向微電子基板118並接觸(如動力及/或化學交互作用)表面上的物體，俾以自微電子基板118移除物體。GCJ噴霧的動力及/或化學化學交互作用可克服物體與微電子基板118之間的黏著力。藉由真空系統134可自處理室104移除物體或物體可沉積至處理室104內的他處。
圖11顯示利用低溫流體處理微電子基板118之另一方法的流程圖1100。在此實施例中，流體混合物可產生可具有相對低之液體濃度的GCJ噴霧。如上所述，流體混合物的溫度與壓力可影響可存在於流體混合物中的液體量(重量)。在此情況中，可藉著變化壓力而最佳化流體混合物的液體濃度。又，利用控制器112使用配方壓力與一常數值進行計算可決定間隙距離502，下面將說明之。
回到圖11，在步驟1102處可在包含氣體膨脹元件(GEC)(如噴嘴300)的處理室104中接收微電子基板118。GEC可為文中所述的任何噴嘴110但尤其可被配置為與TSG噴嘴200、SSG噴嘴300或齊平噴嘴400相同或相似的噴嘴。大致上，噴嘴可包含用以接收流體混合物的入口孔口402及使流體混合物流至處理室104中的出口孔口404。
在步驟1104處，系統100可將氣體混合物供給至GEC，饋入溫度係低於273 K且饋入壓力在饋入溫度下可避免氣體混合物中形成液體。例如，在N2 實施例中，N2 相圖604指示，在約100 K下的流體混合物應具有小於100 psi的壓力以將N2 維持在氣相。若壓力約為150 psi或更高，在N2 處理氣體中出現液相的機率更高。
在步驟1106處，系統100可經由GEC將流體混合物提供至處理室104中，俾使流體混合物的至少一部分接觸微電子基板118。在此實施例中，處理室104的壓力可至少為次大氣壓更尤其低於10 Torr。
在一實施例中，流體混合物可包含比例介於1：1至11：1之間尤其小於4：1的N2 與氬的組合。在其他實施例中，流體混合物可包含另一載氣，其可改變GCJ噴霧的質量及/或速度。載氣可包含但不限於氙、氦、氖、氪、二氧化碳、或其任何組合。在一實施例中，流體混合物可包含比例介於1：1至4：1之間之 N2 與氬的混合物，此混合物可與下列載氣的一或多者混合：氙、氪、二氧化碳、或其任何組合。
例如，當載氣與N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1之間)混合時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，N2 、氬、或其組合之間的比例應藉由至少4：1且上至11：1的比例混合物來達成。相對地，當氦或氖與N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)混合時，N2 、氬、或其組合(如1：1至4：1)與氦、氖、或其組合之間的比例混合物的比例可至少為1：4。N2 、氬、及/或載氣的上述組合亦可應用至文中所述之其他氣溶膠及GCJ方法。
在其他實施例中，流體混合物可包含氬與N2 以介於1：1至11：1之間之比例混合的組合。此流體混合物亦可包含載氣(如表1)。然而，流體混合物亦可包含在文中所述之氣溶膠或GCJ方法可使用之純氬或純氮的組成。
在步驟1108處，系統100可依一間隙距離502放置微電子基板118，間隙距離502為出口(如出口孔口404)與微電子基板118之間的距離。間隙距離502係至少部分基於腔室壓力與一常數參數(圖5敘述之方程式1中所示，其值係介於40至60之間)的比值。在一實施例中，該常數參數的單位可為長度/壓力(如mm/Torr)。
在步驟1110處，經膨脹的流體混合物可射向微電子基板118並接觸(如動力及/或化學交互作用)表面上的物體，俾以自微電子基板118移除物體。GCJ噴霧的動力及/或化學化學交互作用可克服物體與微電子基板118之間的黏著力。藉由真空系統134可自處理室104移除物體或物體可沉積至處理室104內的他處。
圖12顯示利用低溫流體處理微電子基板118之另一方法的流程圖1200。在此實施例中，流體混合物可產生可具有相對低之液體濃度的GCJ噴霧。如上所述，流體混合物的溫度與壓力可影響可存在於流體混合物中的液體量(重量)。在此情況中，系統100可維持饋入流體混合物之壓力與腔室104之壓力之間的一比值以最佳化動量或組成(如氣體團聚物等)。此外，系統100亦可最佳化饋入流體混合物的壓力以在饋入壓力與處理室104之壓力之間的壓力比例關係範圍內控制饋入流體混合物的液體濃度。
回到圖12，在步驟1202處可在包含氣體膨脹元件(GEC)(如噴嘴300、400)的處理室104中接收微電子基板118。GEC可為文中所述的任何噴嘴110但尤其可被配置為與TSG噴嘴200、SSG噴嘴300或齊平噴嘴400相同或相似的噴嘴。大致上，噴嘴可包含用以接收流體混合物的入口孔口402及使流體混合物流至處理室104中的出口孔口404。
在步驟1204處，系統100可將流體混合物供給至真空處理室104且系統100可將流體混合物維持在能將流體混合物維持於氣相的溫度及/或壓力下。流體混合物可包含但不限於下列氣體的至少一者：氮、氬、氙、氪、碳的氧化物、或氦。
在另一實施例中，流體混合物可包含N2 與至少氦或氖的組合以及下列氣體中的至少一者：氬、氪、氙、二氧化碳。在一特定實施例中，前述流體混合物之組合比例可約為1：2：2。在另一特定實施例中，前述流體混合物之組合比例可為1：2：1.8。
在步驟1206處，系統100可利用一壓力比來維持處理室104的壓力及饋入流體混合物的壓力。以此方式，系統100可確保饋入壓力與處理壓力之間的平衡或關係(如比例=(饋入壓力/處理壓力)。壓力比可為可被超越或不可被超越的一閾值，或壓力比可包含無論饋入壓力或腔室壓力如何變化皆應被維持的一範圍。壓力比的範圍可介於200至500,000之間。然而，依據儲存在控制器112中的配方條件，壓力比可具有可被超越或不可被超越之一閾值的功能或可被維持之一指定範圍的功能。以此方式，可控制噴嘴兩端的壓差以維持GCJ/氣溶膠噴霧的動量或組成(如氣體團聚物的尺寸、氣體團聚物的密度、固體粒子的尺寸等)。
在壓力比的實施例中，數值皆具有類似的單位，因此控制器112可將壓力轉換為相同或相似的單位以控制饋入壓力與腔室壓力。
上閾值的實施例可包含不可被超越的一壓力比，因此饋入壓力除以腔室壓力的比值可小於上閾值比。例如，上閾值之數值可為下列數值之一者：300000、5000、3000、2000、1000、或500。
在另一實施例中，控制器112可將饋入壓力與處理壓力維持在壓力比的數值範圍內。例示性的範圍可包含但不限於： 介於100000至300000之間、介於200000至300000之間、介於50000至100000之間、介於5000至25000之間、介於200至3000之間、介於800至2000之間、介於500至1000之間、或介於700至800之間。
在步驟1208處，系統100可依一間隙距離502放置微電子基板118，間隙距離502為出口(如出口孔口404)與微電子基板118之間的距離。間隙距離502係至少部分基於腔室壓力與一常數參數(圖5敘述之方程式1中所示，其值係介於40至60之間)的比值。在一實施例中，該常數參數的單位可為長度/壓力(如mm/Torr)。
在步驟1210處，經膨脹的流體混合物可射向微電子基板118並接觸(如動力及/或化學交互作用)表面上的物體，俾以自微電子基板118移除物體。GCJ噴霧的動力及/或化學化學交互作用可克服物體與微電子基板118之間的黏著力。藉由真空系統134可自處理室104移除物體或物體可沉積至處理室104內的他處。
圖13包含含非液體之流體混合物(如GCJ)與含液體之流體混合物(如氣溶膠)之間之粒子移除效率改善的柱狀圖1300。文中所揭露之超乎預期的一結果係關於針對小於100 nm之粒子改善粒子移除效率並針對大於100 nm之粒子維持或改善粒子移除效率。先前技術可包含利用液體濃度高於10%的低溫流體混合物處理微電子基板。產生超乎預期之結果的較新技術可包含微電子基板118利用無液體濃度(重量)或液體濃度小於1%的低溫流體混合物處理微電子基板118。
在圖13的實施例中，利用市售的沉積系統將氮化矽粒子沉積至微電子基板118。對於兩測試而言，氮化矽粒子具有類似的密度與尺寸。將基準低溫處理(如液體濃度＞1重量%)施加至至少一微電子基板118並將GCJ施加至亦覆蓋著氮化矽粒子之另一組微電子基板118。在此情況中，GCJ處理包含2：1之氮流與氬流比例、進入噴嘴110前的入口壓力為83 psig、噴嘴110分隔高壓流體源與被維持在約9 Torr的。真空室噴嘴110入口直徑約為0.06吋。間隙距離502係介於2.5 mm-4 mm。晶圓在噴嘴下方經過兩次俾使具有粒子的污染區域可被暴露至GCJ噴霧兩次。利用來自美國加州Milpitas 之KLA-TencorTM 的KLA SURF SCAN SP2-XP量測處理前與處理後的粒子。
在先前技術中，如圖13中所示，小於100 nm之粒子的粒子移除效率(PRE)從90 nm之粒子的高於80%減少至小於42 nm之粒子的小於30%。具體而言，PRE自約87% (粒子＞90nm ) 下降至約78%(介於65 nm至90 nm之間的粒子)。介於55 nm-65 nm之間之粒子的PRE和介於40 mn-55 nm之間之粒子的PRE的落差更明顯。PRE分別降至約61%及約55%。最後，在小於40 nm的粒子上看到PRE的最大降幅即24%的PRE。
基於此數據，期望能改善小於100 nm之粒子的粒子移除效率以表現出隨著粒子尺寸減少的類似減少回應。然而，文中所揭露的GCJ技術不僅改善了小於100 nm之粒子的PRE，亦將PRE維持在超出預期的較高程度。例如，如圖13中所示，對於任何粒子尺寸組別而言，GCJ PRE不曾降至低於約80%。
如圖13中所示，對於大於90 nm的粒子而言，GCJ PRE係改善至超過95%，此相對於先前技術之結果提供了大於5%的改善。又，相較於先前技術，隨著粒子尺寸遞減GCJ處理對小於100 nm的粒子展現出較佳的移除能力。例如，65 nm-90 nm、55 nm-65 nm及40 nm-55 nm的尺寸組別皆獲得至少90%的PRE。對於每種尺寸組別改善範圍係介於約15%至約35%之間。然而，小於40 nm之尺寸類別獲得了最佳的改善，其PRE自25%改善至82%。
GCJ PRE的超乎預期結果為兩層次。首先，大於90 nm之粒子的PRE增加且小於90 nm之粒子的PRE增加。再者，相較於利用類似處理條件範圍的氣溶膠處理，GCJ處理在不同尺寸類別之間的差異分佈變得更窄。
圖14包含微電子基板的粒子映射圖1400，其例示至少部分基於噴嘴110與微電子基板118之間之較小間隙距離502而造成的較廣的清理區域。大致上，當氣體自高壓環境膨脹進入低壓環境中時，愈遠離初始的膨脹點則氣體愈容易涵蓋較大的表面積或覆蓋面積。以此方式，當氣體噴嘴的位置愈遠離微電子基板118，有效的清理區域應愈大。然而，事實並非如此。愈短的間隙距離502實際上會得到完全違反直覺的結果，即無法在微電子基板118上得到較廣的清理區域。
如清理後的粒子映射圖所示，5 mm間隙距離可得到比10 mm間隙距離更廣的清理區域。5 mm間隙的粒子映射圖1406顯示，對於微電子基板118的右半部而言，PRE約為70%。相對地，10 mm間隙的粒子映射圖1408對於200 mm微電子基板118的右半部而言，PRE 約為50%。在此情況中， 5 mm間隙映射圖顯示，自具有不大於6 mm之出口孔口的噴嘴110可得到約80 mm寬的已清理區域1410。出乎意料之外地，具有如此小出口孔口的噴嘴110竟然能得到大於其自身尺寸12倍的有效清理距離。
圖15包含微電子基板之特徵部的照片1500，其顯示在先前技術(如氣溶膠)與文中所述技術(如GCJ)之間的不同特徵部損傷差異。損傷差異為肉眼可見且藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)近照確認。在此實施例中，利用已知的圖案化技術將多矽晶特徵部形成於微電子基板上。特徵部具有約20 nm的寬及約125 nm的高。將各別的特徵部樣品(如線結構)暴露至類似於文中所述之氣溶膠與GCJ處理的處理。
在先前技術下，微電子基板118係暴露至氣溶膠清理處理，微電子基板118之照片1502、1504中的色變證明了線結構受到損傷。氣溶膠SEM照片1506更確切地證明了明顯的線損傷。相對地，在GCJ照片1508、1510中並未出現色變且在GCJ SEM照片1512中並未顯示損傷。因此，從GCJ照片1508、1510中的缺乏色變及GCJ SEM照片1512中的缺乏損傷可推知，相較於氣溶膠處理，文中所述之GCJ技術對微電子基板118較不具破壞性。
圖案化特徵部之損傷(未顯示)的另一實例可包含當較大之粒子自微電子基板移動時所產生之損傷。部分因為較大之粒子的較高質量，較大之粒子可比較小之粒子具有較高的動量，因此當較大之粒子被移除時或在較大之粒子自微電子基板變得鬆動並造成額外損傷而沿著表面被載帶時，可能較容易對圖案化的特徵部造成損傷。
已發現文中所述之處理能以極有效率的方式移除大粒子(如＞100 nm)及小粒子 (如＜100 nm)。然而在某些情況下，較大之粒子(如 ＞100 nm)之黏著力對移除力的比值可能會小於小粒子之黏著力對移除力的比值。因此，用以移除小粒子之處理程序可能會對較大之粒子施加過多的能量，當較大之粒子受到移除時可能會損傷微電子基板或損傷微電子基板上的圖案化特徵部。然而，若較大之粒子係於第一處理期間以第一組處理條件所移除，則較小之粒子可於第二處理期間使用第二組處理條件而移除，其中第二組處理條件包含和第一組處理條件不同的至少一處理條件。在一特定的實施例中，兩階段處理可包含具有較低流率以移除較大之粒子之第一處理以及後續之具有較高流率以移除較小之粒子之第二處理。以此方式，較低之流率對較大之粒子施加較低量之能量以最小化當較大之粒子自微電子基板受到移除時較大之粒子的動量。在理想上，較低的動量能最小化當較大之粒子受到移除時對圖案化特徵部的損傷量或嚴重程度。
因此，藉著包含針對微電子基板118上之不同類型的粒子的多階段處理，可改善粒子移除效率。多階段處理可包含以不同之處理條件進行多次橫跨微電子基板118移動。例如，第一處理可包含用以移除某些類型之粒子的第一組處理條件以及接著以第二組處理條件移動橫跨微電子基板118。圖16A/16B及17例示此些多階段處理程序的例示性實施例。
圖16A與16B所例示之流程圖1600顯示利用多階段處理程序以及文中所述之處理以GCJ噴霧處理微電子基板118的另一方法。在此些多階段實施例中，GCJ噴霧之處理條件以及噴嘴 110相對於微電子基板118的位置可對粒子移除效率有強影響。本領域中具有通常知識者可最佳化GCJ噴霧處理條件及/或出口孔口304與微電子基板118之表面之間的間隙距離的變化以移除粒子並最小化處理程序期間對微電子基板118的損傷。在某些實施例中，處理氣體之處理條件可包含但不限於流體流率、化學組成、溫度、饋入GEC(如噴嘴 400)之壓力、真空處理室104之壓力。又，在處理階段之間亦可改變間隙距離502以改善清理效率或最小化微電子基板118上之圖案特徵部的損傷。回到圖16A，流程圖1600描述了可由圖1所示之系統100所施行之多階段處理程序的一實施例。
在步驟1602處，在處理室104中接收微電子基板118，處理室104可包含流體或氣體膨脹元件(GEC)(如噴嘴 300、400)。GEC可為文中所述之任何噴嘴110但可尤其被配置為與TSG噴嘴200、SSG噴嘴300或平接噴嘴 400相同或相似。一般而言，GEC可包含用以接收流體混合物的入口孔口402或入口以及使流體混合物流入處理室104中的出口孔口404或出口。如圖1中所示，GEC可與經低溫冷卻之氣體源流體交流，經低溫冷卻之氣體源可將氣體混合物維持在介於70 K至200 K之間的溫度及低於800 psig的壓力處。
微電子基板118可被固定至可移動之夾頭122，如圖1之說明所揭露可移動之夾頭122可在GEC下方旋轉及/或平移。可移動之夾頭112可用以在夾頭112移動時機械式及/或電子式地固定微電子基板118。此能力可避免微電子基板118在處理期間移動或自可移動之夾頭122掉落。一旦微電子基板118被固定至適當的位置處時，可持續初始處理程序。
在步驟1604處，可利用控制器112控制真空系統134而在多階段處理程序期間維持一穩定處理壓力，將真空處理室維持在35 Torr或更低的處理壓力處。半導體處理領域中具有通常知識者能設置及配置閉迴路控制系統以在文中所揭露之多階段處理期間將壓力維持在期待的設定點處。例如，即便在文中所揭露之多階段處理程序期間改變流入真空處理室 104中之氣體流動條件，仍可維持壓力設定點。
一般而言，可將處理壓力維持在遠低於饋入氣體混合物的壓力以在氣體混合物於通過GEC時自較高壓力轉變至較低壓力時致使氣體團聚物形成。又，在其他實施例中，可在多步驟處理程序期間改變真空室處理壓力以改變橫跨微電子基板118的流動流特性或改變自氣流轉移至粒子用以克服粒子與微電子基板118之表面黏著之能量的量。除此壓力控制外，饋入氣體的壓力、組成、及/或流率亦可影響粒子移除效率。
在步驟1606處，可自流體源106將流體混合物提供予GEC，其中可利用低溫系統108將饋入之流體混合物的溫度控制在70 K至200 K之間。饋入之流體混合物的壓力可低於800 psig且高於5 psig且可受到最佳化以達到最佳的粒子移除效率，最佳的粒子移除效率可與真空室壓力、流體混合物組成、及文中所述的其他處理條件一起達到。
在一實施例中，流體混合物可包含氮、氬或介於100重量%之氮至100重量%之氬之間之其任何組合。 例如，流體混合物可包含氮對氬之重量比為1：1的混合物且混合物之氮對氬之重量比範圍可上至 1：4。可至少部分基於各種因素而變化氮與氬的流體組成以最佳化粒子移除效率，各種因素可包含但不限於圖案化特徵部的類型及/或組成以及粒子的尺寸。
在另一實施例中，在前面實施例中所述之流體混合物可包含額外的化學品以改變氣體團聚物噴霧中之團聚物的尺寸、重量及密度。可最佳化氣體團聚物的特性以移除某些類型的粒子。例如，流體混合物可包含氮及/或氬與下列化學品的一或多者的混合物：氙、氪、氦、氫、C2 H6 、或二氧化碳。在一特定實施例中，流體混合物中氮或氬對下列化學品中之至少一者的重量比為 4：1：氙、氪、氦、氫、C2 H6 、或二氧化碳。
在另一實施例中，流體混合物可包含氮及/或氬與下列化學品中之一或多者的混合物：氦或氖。在一特定實施例中，流體混合物中氮或氬對下列化學品中之至少一者的重量比為 4：1：氦或氖。
多階段處理可始於藉由系統100的控制112設定及維持與流體混合物組成、流體混合物壓力與溫度、及真空室壓力相關的處理條件。
在步驟1608處，系統100可用以使朝向流體膨脹元件之流體混合物維持在第一組處理條件(如流體組成、流體壓力及/或溫度、真空室壓力、間隙距離502)下。微電子基板118將受到第一處理，第一處理利用用以自微電子基板118移除粒子之此第一組處理條件。
在一特定的實施例中，第一組處理條件藉著下列方式而用以針對較大尺寸(如＞100 nm)：當自微電子基板118移除較大之粒子時使流體混合物在第一流率下流動，第一流率可高到足以移除較大之粒子並低到足以最小化粒子動量以最小化任何損傷。在此例中，利用100重量%氬組成之流體混合物的流率可約為100 slm且具有低於200 K之流體混合物溫度。間隙距離502可約為介於出口孔口404與微電子基板118之表面之間的10 mm。
在步驟1610處，接著可經由出口(如出口孔口404)將流體混合物膨脹至真空處理室中俾使經膨脹之流體混合物(如GCJ噴霧)流動橫跨微電子基板118之表面。
在步驟1612處，可移動之夾頭122可使微電子基板118在出口孔口404下方旋轉及/或平移，藉此將粒子暴露至經膨脹之流體混合物(如GCJ噴霧)以自微電子基板118移除第一複數物體(如粒子)。 在此情況中，由於較大之粒子之黏著力對移除力的比值低於比較小之粒子之黏著力對移除力的比值，因此可在較高的流率下移除較大之粒子。由於較多量之團聚物對較大之粒子之影響可能會大於對較小之粒子之影響，因此較高之表面積可致使自流體混合物轉移至較大之粒子之較高動量轉移率。
本領域中具有通常知識者可依所需決定滯留時間(如旋轉速度及/或平移速度)以最佳化粒子移除效率。滯留時間為GEC自微電子基板118之任一位置橫跨的時間量。在一實施例中，GEC係固定於一位置中而可移動之夾頭122經由來自GEC之經膨脹之流體混合物旋轉及平移微電子基板118。因此，平移及旋轉速度將控制微電子基板118之任何部分直接位於GEC下方或自GEC橫跨的時間量。例如，可藉著減少水平速度及/或旋轉速度俾使微電子基板118之任一部分花較長的時間量自出口孔口404橫跨或相對出口孔口404橫跨，以增加滯留時間。類似地，可藉著增加水平速度及/或旋轉速度而減少微電子基板118之任一部分自出口孔口404橫跨或相對出口孔口404橫跨的時間量，以減少滯留時間。在一特定的實施例中，水平速度可介於2 mm/s至120 mm/s的範圍之間而旋轉速度可介於30 rpm至300 rpm的範圍之間且可在多階段處理的多個階段之間變化。在一特定的實施例中，系統100可用以使基板在介於30-60 rpm之間的速度旋轉並在介於2 mm/s and 100 mm/s之間的速度平移。在多階段處理之第一部分結束後，處理條件可轉變至不同數值以持續多階段處理。
在步驟1614處，藉著在接續處理之前停止流體混合物之饋入流並設定第二組處理條件或在所有處理條件達到其新的設定點時快速地轉變處理條件並繼續，系統100可轉變至多階段處理程序的第二部分。
在一實施例中，轉變可發生在微電子基板118並非位於出口孔口404之正下方時。然而，在其他實施例中，GEC可維持在微電子基板118的上方。
在另一實施例中，系統100可使朝向流體膨脹元件之流體混合物維持在第二組處理條件下，其中第一組與第二組處理條件之間至少有一者不同。例如，系統100可使下列處理條件中的一或多者轉變至在多階段處理之第一部分期間未使用的設定點。因此，所有此些數值毋需改變，視為第二組處理條件。，即便第一組處理條件中的某些者可能不會針對接續處理而改變，僅改變處理條件中的一者便足以讓第二組處理條件存在。處理條件可包含但不限於流體混合物之流體流率、流體混合物之化學組成、流體混合物之溫度、流體混合物之流體壓力、微電子基板118與流體膨脹元件之間的距離(如間隙距離502)、或真空處理室之腔室壓力。在一實施例中，處理條件中的一或多者可變化多階段處理的初始部分期間所用之設定值的至少10%。
例如，在一實施例中，朝向GEC之饋入之流體混合物的溫度可自150 K的初始設定改變至135 K的接續設定或針對多階段處理之接續部分的更低溫度。類似地，饋入之流體溫度亦可自150 K變化至165 K或上至200 K的更高溫度。
在另一實施例中，藉著在第一組處理條件與第二組處理條件之間降低至少10%的壓力而改變真空室壓力。例如，初始腔室壓力可約為20 Torr而第二腔室壓力可等於或低於3 Torr。在一特定的實施例中，處理壓力可約為14 Torr作為初始壓力並約為8 Torr作為第二腔室壓力。
在一特定的實施例中，多階段處理之初始部分之約100 slm的第一流體流率可變化至多階段處理之接續部分之約 160 slm 的第二流體流率。
在其他實施例中，第一組與第二組處理條件之間的轉變可包含變化流體混合物之化學組成。改變可包含文中所揭露之任何化學組成之間的轉變。除非另外指出，文中所揭露之組成係以重量定義。例如，第一組處理條件可包含在初始多階段處理中所用之100重量%的氬且可轉變至經稀釋的混合物，經稀釋的混合物可包含氮或文中所揭露之任何處理化學品。
在另一實施例中，間隙距離502可在第一組與第二組處理條件之間變化以改變橫跨微電子基板118之表面之流體混合物的橫向流動輪廓。例如，間隙距離502可自50 mm變化至3 mm以增加轉移至微電子基板之表面以移除較小之粒子的力的量，較小之粒子可具有較高的黏著力對移除力的比值。然而在其他實施例中，間隙距離可在2 mm與100 mm之間變化。
在其他實施例中，在對相同之微電子基板118施行的初始與接續處理之間可變化一個以上的變數。例如，在一情況中，當在第一組處理條件與第二組處理條件之間轉變時可變化流率及真空室壓力兩者。可程式化系統100以使處理條件中的一或多者在多階段處理中的任一部分期間在文中所揭露的處理範圍內變化，或者半導體處理領域中具有通常知識者可使用任何其他數值以改善粒子移除效率。例如，在第一組與第二組處理條件之間的變化可包含流率及真空室壓力並同時使剩餘的處理條件維持相同或類似。在另一實例中，流體混合物之流率及流體混合物之溫度可在第一組與第二組處理條件之間變化。此外，三方變化實施例可包含在第一組與第二組處理條件之間改變流體混合物流率、真空室壓力及流體混合物溫度。
在一實施例中，系統100將流體混合物供給至真空處理室 104且系統100可包含使流體混合物維持在能將流體混合物維持在氣相(如＜1%液相)的溫度及/或壓力下。然而，針對所有的多階段處理實施例，流體混合物毋須少於1%液相。
可程式化系統100以上述方式轉變流體混合物之處理條件且可藉著在轉變期間關閉流體混合物流以步進方式進行轉變、或在微電子基板118於出口孔口404下方平移及/或旋轉時即刻進行轉變。然而，無論轉變係何時發生或如何發生，在多階段處理的下一個重覆時將微電子基板118暴露至流體混合物。然而，為了流程圖1600的目的，轉變可以步進方式進行。
在步驟1616處，系統100將在達到第二組處理條件之設定點時使流體混合物流流動。流體混合物將經由出口(如出口孔口404)膨脹進入真空處理室中俾使經膨脹之流體混合物以橫向方式流動橫跨微電子基板。經膨脹之流體混合物可形成氣體團聚物(如GCJ噴霧)，氣體團聚物可藉著碰撞粒子及使粒子位移而移除粒子。
在步驟1618處，膨脹流體混合物可將充分的能量施加至微電子基板118上的粒子以利用流動橫跨微電子基板118之流體混合物自微電子基板118移除第二複數物體(如粒子)。相較於在初始處理期間所移除的粒子，此接續處理更針對具有較高黏著力對移除力之比值的粒子。在某些情況中發現，較小之粒子(＜100 nm)比較大之粒子具有更高之黏著力對移除力的比值。然而，接續處理不限於移除特定尺寸的粒子，其可獨立於粒子的尺寸用以針對其他類型的粒子。
接著可進行接續處理以自微電子基板118移除額外組別的物體(如第三組、第四組等)。以此方式，可藉著變化文中所述之處理條件以最大化粒子移除效率以最佳化清理處理。可變化處理條件以顧及微電子基板118上所找到之不同類型的粒子、材料及特徵部。例如，粒子的尺寸、組成及位向或位置(如表面陳列、嵌入)可有所不同，因此本領域中具有通常知識者可在不過度實驗的情況下最佳化處理條件以使用GCJ噴霧移除粒子並同時最少化對現存特徵部的損傷。此外，微電子基板118之表面可具有各種裸露材料，各種裸露材料可能使微電子基板118各處分佈有不同表面黏著特性的粒子。因此，接續處理可藉著調整文中所揭露之處理條件而最大化粒子移除效率以顧及不同類型的材料。又，微電子基板118上之圖案化特徵部在晶粒各處及微電子基板118各處可具有不同的幾何特徵、高低起伏及密度。高低起伏(如溝槽、孔洞、孤立之線、緻密之線等)可在晶粒各處及/或微電子基板118各處有所不同且可影響GCJ噴霧的流體流及動力。高低起伏隨著晶粒各處而變化或微電子基板118可屏蔽或限制GCJ噴霧自微電子基板118移除物體或粒子的能力。因此，本領域中具有通常知識者可建立用以解決此些高低起伏差異而移除下列粒子的處理條件：位於晶粒內或微電子基板118各種之位於溝槽內之粒子、或位於緻密線特徵部之上部上的粒子、位於圖案化線特徵部之間之間距內的粒子。
又，接續處理可針對微電子基板118的特定區域。在微電子基板118上可找到特殊的粒子圖案，藉著變化處理條件及處理的位置可解決特殊的粒子圖案。例如，可能已知粒子圖案會影響微電子基板118的邊緣。在此情況中，接續處理可藉著設置可移動之夾頭122或GEC以解決位於特定區域中的粒子但不處理整個微電子基板118以減少週期時間或化學品之使用，針對微電子基板118之邊緣。
雖然流程圖1600之實施例可暗示在多階段處理期間不同的開始及停止流體混合物，但如圖17實施例中所將示，申請專利範圍意不在僅限於此些類型的處理。
圖17所示之流程圖1700顯示利用多階段處理以低溫流體處理微電子基板118的另一方法。在此情況中，可藉著正在進行處理時原位改變處理條件而施行多階段處理，原位改變處理條件係藉由在流體混合物正在流動時主動地轉變至不同的設定點、或藉著停止流體混合物流並等待轉變至不同設定點完成。處理條件可包含但不限於文中所揭露的任何處理條件。
如上所述，藉著控制流體混合物之溫度與壓力而影響流體混合物中可有多少液體(重量佔比)，流體混合物可產生可具有相對低液體濃度的GCJ噴霧。針對某些實施例但並非所有實施例，系統100可最佳化饋入之流體混合物之壓力與溫度以控制饋入之流體混合物之液體濃度而達到氣體混合物(如＜1重量%之液體)。
在步驟1702處，在處理室104中接收微電子基板118，處理室104可包含流體或氣體膨脹元件(GEC)(如噴嘴 400)。一般而言，噴嘴可包含用以接收流體混合物的入口孔口402或入口以及使流體混合物流入處理室104中的出口孔口404或出口。如圖1中所示，GEC可與經低溫冷卻之氣體源流體交流，經低溫冷卻之氣體源可將氣體混合物維持在介於70 K至200 K之間的溫度及低於800 psig的壓力處。
微電子基板118可被固定至或放置在可移動之夾頭122上，如圖1之說明所更進一步揭露的，可移動之夾頭122可在噴嘴 400下方旋轉及/或平移。可移動之夾頭112可用以在夾頭112移動時固定微電子基板118。此能力可避免微電子基板118在處理期間移動或自可移動之夾頭122掉落。一旦微電子基板118被固定至可移動之夾頭122上時，可持續初始處理程序。系統100可針對初始處理選擇或指定第一組處理條件，處理條件可包含但不限於在文中所揭露之處理條件範圍內之數值處的氣體混合物之氣體流率、氣體混合物之化學組成、氣體混合物之溫度、氣體混合物之氣體壓力、微電子基板118與氣體膨脹元件之間的距離、及/或真空處理室104之腔室溫度。
在步驟1704處，在初始處理之前，系統100可用以將氣體中無液體或有極低量液體(如＜1重量%)的氣體或氣體混合物供給至氣體膨脹元件。系統100可利用圖6A與6B中針對氮與氬所述之技術將氣體混合物維持在低於273 K的溫度及可避免或最少化氣體混合物中之液體形成的壓力處，利用其他相圖圖6A與6B中針對氮與氬所述之技術可應用至文中所揭露之任何氣體或氣體混合物。
在許多實施例中，氣體溫度高於或等於70 K且低於或等於200 K，壓力可介於5 psi至800 psig之間的範圍內。可由氮、氬、或其組合所構成但不限於此。在其他實施例中，氣體可由氮、氬、氙、氪、氦、氫、C2 H6 、或二氧化碳、或其任何組合所構成。在另一實施例中，氣體混合物可包含N2 與至少氦或氖以及下列氣體中之至少一者的組合：氦、氪、氙、二氧化碳。在一特定的實施例中，上述氣體混合物之組合的比例可約為1：2：2。在另一更特定的實施例中，上述氣體混合物之比例可為1：2：1.8。
在許多實施例中，系統100可將真空處理室 104維持在35 Torr或更低的處理壓力處以在處理程序期間形成氣體團聚物。在一特定實施例中，處理壓力可約為10 Torr或更低。又，可調整微電子基板118相對於GEC的位置以改善粒子移除效率。
總言之，系統100可針對初始處理維持第一組處理條件，處理條件可包含但不限於根據文中所揭露之處理條件範圍之數值處的氣體混合物之氣體流率、氣體混合物之化學組成、氣體混合物之溫度、氣體混合物之氣體壓力、微電子基板118與氣體膨脹元件之間的距離、及/或真空處理室104之腔室壓力。
在步驟1706處，可將微電子基板118相對於氣體膨脹元件放置以在微電子基板 116與出口(如出口孔口404)之間提供介於2 mm至50 mm範圍的間隙，氣體膨脹元件係相對於微電子基板118設置。可調對間隙距離502以控制橫跨微電子基板118之GCJ噴霧的流動特性。微電子基板118朝向GEC之接近可影響流動特性及轉移至粒子之能量的量並可影響粒子移除效率或當微電子基板118在GEC下方移動時粒子受到移除之表面積的尺寸。
在其他實施例中，GEC可以一角度設置以在處理程序期間改變橫跨基板的流體流。例如，可將微電子基板118相對於噴嘴的位置維持在介於45°至90°的夾角。當系統100已確認已達到初始處理條件或已充分維持初始處理條件而能開始初始處理時，可開始初始處理。
在步驟1708處，系統100可藉由下列方式開始多階段處理：允許氣體混合物流經GEC並使氣體混合物經由氣體膨脹元件出口及經由間隙(如間隙距離502)膨脹至處理室中，俾使經膨脹之氣體混合物的至少一部分流動橫跨微電子基板118並將能量傳輸至位於表面上及/或嵌於微電子基板118之表面中的複數粒子。
在步驟1710處，在初始處理期間可移動之夾頭112可使微電子基板118在GEC下方或與GEC相對平移及/或旋轉，GEC可如圖1中所示設置於可移動之夾頭上方。當微電子基板118沿著與經膨脹之氣體混合物或GCJ噴霧相鄰的路徑移動時，可使用經膨脹之氣體混合物或GCJ噴霧移除可調制第一組處理條件而移除之第一複數粒子。例如，在一實施例中，可使用利用較低氣體流率(如＞100 slm)的初始處理移除相對較大之粒子(如＞100 nm)。已發現，較小之粒子(如＜100 nm)較不容易被相對較低的流率移除。然而，以對較大之粒子施加較少能量之較低之流率移除較大之粒子可能是有利的。以此方式，較大之粒子之動量可較低，俾使較大之粒子因具有較低之動量而較不可能對微電子基板118上之存在特徵部造成損傷。在移除較大之粒子(如初始處理)之後，可進行接續處理以移除可能需要不同量之能量或處理條件才能自微電子基板118被移除的其他粒子並同時最少化對任何存在的特徵部(如線、孔洞、溝槽、鰭、膜堆疊等)的任何損傷。
在步驟1712處，可藉由下列方式開始微電子基板118之接續清理處理：改變氣體混合物及/或真空處理室之至少一處理條件，此至少一處理條件係不同於初始處理期間所用之處理條件。接續處理可用以移除在初始處理期間可能未被完全移除的第二複數粒子。
在一實施例中，改變處理條件可包含將氣體流率改變至微電子基板之接續處理用之較高大小。例如，在初始處理與接續處理之間可改變初始氣體流率至少5%而改變流體流及/或改變施加至微電子基板118之表面的能量的量。在一特定的實施例中，針對初始處理之初始氣體流率可約為100 slm且可針對接續處理將初始氣體流率 改變為160 slm。可使用較高之流率來移除具有較高黏著力對移除力之比值的粒子。
在另一實施例中，藉著改變接續處理之間隙距離502可改變自經膨脹之氣體混合物施加至微電子基板118之能量的量。例如，在多階段處理之間可使間隙距離在2 mm與10 mm之間變化。此外，藉由間隙距離502可影響橫跨微電子基板118之流動輪廓，流動輪廓可影響當GEC移動橫跨微電子基板118時GEC附近的表面積的量。又，間隙距離502 亦可影響氣體團聚物尺寸及/或密度，本領域中具有通常知識者可最佳化氣體團聚物尺寸及/或密度以在毋須過度實驗的情況下針對不同類型/尺寸的粒子。
更廣泛地說，在其他實施例中，可配置系統100以改變下列處理條件中的兩或更多者的組合以改善粒子移除效率：氣體混合物之氣體流率、氣體混合物之化學組成、氣體混合物之溫度、氣體混合物之氣體壓力、微電子基板與氣體膨脹元件之間的距離、及/或真空處理室之腔室壓力。.
雖然上面只詳細說明了本發明的特定實施例，但熟知此項技藝者項瞭解，在不實質脫離本發明之新穎教示與優點的情況下可對本發明實施例進行各種修改。因此，所有此類修改皆應落在本發明之範疇內。例如，上述實施例可包含在一起且可依期望新增或省略部分實施例。因此，實施例的數目可不僅限於文中所述之特定實施例，具有通常技藝者可利用文中教示創造額外的實施例。
100‧‧‧清理系統
102‧‧‧橫剖面圖
104‧‧‧處理室
106‧‧‧流體源
108‧‧‧低溫冷卻系統
110‧‧‧噴嘴
112‧‧‧控制器
114‧‧‧記憶體
116‧‧‧電腦處理器
118‧‧‧微電子基板
120‧‧‧真空室
122‧‧‧可動夾頭
124‧‧‧平移自由程度
126‧‧‧旋轉自由程度
128‧‧‧基板平移驅動系統
130‧‧‧基板旋轉驅動系統
132‧‧‧噴嘴
134‧‧‧真空系統
138‧‧‧網路
200‧‧‧兩級氣體噴嘴
202‧‧‧儲槽元件
204‧‧‧入口孔口
206‧‧‧轉換孔口
208‧‧‧出口元件
210‧‧‧出口孔口
212‧‧‧直徑
214‧‧‧長度
218‧‧‧直徑
220‧‧‧實施例
300‧‧‧單級噴嘴
302‧‧‧入口孔口
304‧‧‧出口孔口
306‧‧‧初始直徑
400‧‧‧齊平氣體噴嘴
402‧‧‧入口孔口/入口直徑
404‧‧‧出口孔口/出口直徑
406‧‧‧長度
500‧‧‧例示
502‧‧‧間隙距離
600‧‧‧相圖
602‧‧‧氬相圖
604‧‧‧氮相圖
606‧‧‧氣-液相轉換線
608‧‧‧相圖
610‧‧‧氧相圖
612‧‧‧氙相圖
700‧‧‧流程圖
702‧‧‧步驟
704‧‧‧步驟
706‧‧‧步驟
708‧‧‧步驟
800‧‧‧流程圖
802‧‧‧步驟
804‧‧‧步驟
806‧‧‧步驟
808‧‧‧步驟
810‧‧‧步驟
812‧‧‧步驟
900‧‧‧流程圖
902‧‧‧步驟
904‧‧‧步驟
906‧‧‧步驟
908‧‧‧步驟
910‧‧‧步驟
1000‧‧‧流程圖
1002‧‧‧步驟
1004‧‧‧步驟
1006‧‧‧步驟
1008‧‧‧步驟
1010‧‧‧步驟
1100‧‧‧流程圖
1102‧‧‧步驟
1104‧‧‧步驟
1106‧‧‧步驟
1108‧‧‧步驟
1110‧‧‧步驟
1200‧‧‧流程圖
1202‧‧‧步驟
1204‧‧‧步驟
1206‧‧‧步驟
1208‧‧‧步驟
1210‧‧‧步驟
1300‧‧‧柱狀圖
1400‧‧‧粒子映射圖
1406‧‧‧粒子映射圖
1408‧‧‧粒子映射圖
1410‧‧‧已清理區域
1500‧‧‧照片
1502‧‧‧照片
1504‧‧‧照片
1506‧‧‧照片
1508‧‧‧照片
1510‧‧‧照片
1512‧‧‧照片
1600‧‧‧流程圖
1602‧‧‧步驟
1604‧‧‧步驟
1606‧‧‧步驟
1608‧‧‧步驟
1610‧‧‧步驟
1612‧‧‧步驟
1614‧‧‧步驟
1616‧‧‧步驟
1618‧‧‧步驟
1700‧‧‧流程圖
1702‧‧‧步驟
1704‧‧‧步驟
1706‧‧‧步驟
1708‧‧‧步驟
1710‧‧‧步驟
1712‧‧‧步驟
被包含於說明書中構成說明書之一部分的附圖例示了本發明之實施例，附圖、上面本發明之大致說明、以及下面的詳細說明係用以解釋本發明。此外，參考標號最左的數字代表此參考標號首次出現的圖示。
圖1包含根據本發明至少一實施例之一清理系統的一概圖及例示清理系統之一處理室的一橫剖面圖。
圖2A與2B包含例示根據本發明至少兩實施例之兩級氣體噴嘴的橫剖面圖。
圖3包含根據本發明至少一實施例之單級氣體噴嘴的橫剖面圖。
圖4包含根據本發明至少一實施例之齊平氣體噴嘴的橫剖面圖。
圖5包含根據本發明至少一實施例之氣體噴嘴與微電子基板之間之間隙距離的例示圖。
圖6A-6B包含根據本發明至少一實施例之用以指示可將低溫流體維持在液態或氣體之處理條件的相圖。
圖7包含用以顯示根據各種實施例利用流體處理微電子基板之一方法的流程圖。
圖8包含用以顯示根據各種實施例利用流體處理微電子基板之另一方法的流程圖。
圖9包含用以顯示根據各種實施例利用流體處理微電子基板之另一方法的流程圖。
圖10包含用以顯示根據各種實施例利用流體處理微電子基板之另一方法的流程圖。
圖11包含用以顯示根據各種實施例利用流體處理微電子基板之另一方法的流程圖。
圖12包含用以顯示根據各種實施例利用流體處理微電子基板之另一方法的流程圖。
圖13包含根據各種實施例之含非液體之流體混合物與含液體之流體混合物之間之粒子移除效率改善的柱狀圖。
圖14包含微電子基板的粒子映射圖，其例示至少部分基於噴嘴與微電子基板之間之較小間隙距離而造成的較廣的清理區域。
圖15包含微電子基板之特徵部的照片，其顯示在先前技術與文中所述技術之間的不同特徵部損傷差異。
圖16A與16B所包含之流程圖顯示根據各種實施例以流體處理微電子基板的另一方法。
圖17所包含之流程圖顯示根據各種實施例以流體處理微電子基板的另一方法。

Claims (19)

  1. 一種處理微電子基板之方法，包含： 在包含一流體膨脹元件之一真空處理室中接收該微電子基板，該流體膨脹元件包含一入口與一出口； 在該真空處理室中維持35 Torr或更低的一處理壓力； 於該流體膨脹元件接收一流體混合物，該流體混合物包含氮或氬，其中該流體混合物係處於自70 K至200 K之範圍的一溫度及低於800 psig的一壓力； 使朝向該流體膨脹元件的該流體混合物與該真空處理室維持在一第一組處理條件下； 使該流體混合物經由該出口膨脹進入該真空處理室中，俾使經膨脹的該流體混合物流動橫跨該微電子基板； 利用流動橫跨該微電子基板之該流體混合物自該微電子基板移除第一複數物體； 使朝向該流體膨脹元件的該流體混合物與該真空處理室維持在一第二組處理條件下，其中該第一組處理條件與該第二組處理條件之間的至少一處理條件係不同； 使該流體混合物經由該出口膨脹進入該真空處理室中，俾使經膨脹的該流體混合物流動橫跨該微電子基板；及 利用流動橫跨該微電子基板之該流體混合物自該微電子基板移除第二複數物體。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該第一組處理條件包含一第一流體流率且該第二組處理條件包含不同於該第一流體流率的一第二流體流率。
  3. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該第一組處理條件包含一第一流體流率且該第二組處理條件包含高於該第一流體流率的一第二流體流率。
  4. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該第一組處理條件包含一第一流體流率且該第二組處理條件包含低於該第一流體流率的一第二流體流率。
  5. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該第一組處理條件包含約100 slm的一第一流體流率且該第二組處理條件包含約160 slm的一第二流體流率。
  6. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該第一組處理條件或該第二組處理條件包含該流體混合物的流體流率、該流體混合物的一化學組成、該流體混合物的一溫度、該流體混合物的一流體壓力、該微電子基板與該流體膨脹元件之間的一距離、或該真空處理室之一腔室壓力。
  7. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該流體混合物包含氮、氬、或其組合。
  8. 如申請專利範圍第1項之處理微電子基板之方法，其中該流體混合物包含氮或氬與下列一或多者的至少一混合物：氙、氪、氦、氫、C2 H6 、或二氧化碳。
  9. 一種微電子基板的清理方法，包含： 在包含一氣體膨脹元件之一真空處理室中接收該微電子基板，該氣體膨脹元件包含一入口與一出口； 對該氣體膨脹元件供給一氣體混合物，該氣體混合物包含： 一溫度，低於273 K； 一壓力，其避免在該氣體膨脹中之該氣體混合物中形成液體：及 針對該氣體混合物及該真空處理室維持一第一組處理條件； 將該微電子基板相對於該氣體膨脹元件放置，以在該微電子基板與該出口之間提供在2 mm至50 mm之範圍中的一間隙距離，該氣體膨脹元件係與該微電子基板相對設置； 使該氣體混合物經由該氣體膨脹元件之該出口及經由該間隙膨脹進入該真空處理室中，俾使經膨脹之該氣體混合物的至少一部分流動橫跨該微電子基板； 使該微電子基板沿著與該氣體膨脹元件相鄰的一路徑移動以對該微電子基板進行一初始處理；及 針對該微電子基板之該初始處理後的一接續處理，改變該氣體混合物或該真空處理室的至少一處理條件。
  10. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中該溫度係高於或等於70 K但低於或等於150 K。
  11. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中該真空處理室係維持在低於10 Torr。
  12. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中放置該微電子基板包含在該微電子基板與該氣體膨脹元件之間維持45°至90°之一入射角。
  13. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中經冷卻及經加壓的該氣體混合物包含氮、氬、或其組合。
  14. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中經冷卻及經加壓的該氣體混合物包含氮或氬與下列一或多者的至少一混合物：氙、氪、氦、氫、C2 H6 、或二氧化碳。
  15. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中改變該些處理條件包含針對該微電子基板之該接續處理自該微電子基板的該初始處理改變至少一處理條件。
  16. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中改變該些處理條件包含針對該微電子基板之該接續處理將氣體流率改變至一較高量值。
  17. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中改變該些處理條件包含針對該微電子基板之該接續處理改變該間隙距離。
  18. 如申請專利範圍第9項之微電子基板的清理方法，其中改變該些處理條件包含改變下列處理條件中的至少兩者：該氣體混合物之一氣體流率、該氣體混合物之一化學組成、該氣體混合物之一溫度、該氣體混合物之一氣體壓力、該微電子基板與該氣體膨脹元件之間的一距離、該真空處理室之一腔室壓力、或其任何組合。
  19. 一種微電子基板的處理方法，包含下列步驟： 在一真空處理室中接收該微電子基板，其中該真空處理室包含一流體膨脹元件，該流體膨脹元件包含一入口與一出口，其中該真空處理室係處於35 Torr或更低的一壓力，其中放置該微電子基板以在該微電子基板與該流體膨脹元件之該出口之間提供2 mm至50 mm之範圍中的一間隙距離； 使用在一第一組處理條件下進行的一第一處理，其在能有效自該微電子基板移除粒子的條件下將一經加壓及經冷卻的流體膨脹至該真空處理室中；及 使用在一第二組處理條件下進行的一第二處理，其在能有效自該微電子基板移除粒子的條件下將一經加壓及經冷卻的流體膨脹至該真空處理室中。
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