TW564497B - Methods and apparatus for cleaning and/or treating a substrate using CO2 - Google Patents

Methods and apparatus for cleaning and/or treating a substrate using CO2 Download PDF

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James Deyoung
James B Mcclain
Michael E Cole
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Description

564497 A7 B7
範疇 本發明係關於清潔及/或處理基材之方法及裝置。更特定 σ之本發明係關於以C〇2清潔及/或處理基材之方法及裝 置。 i明背景 積體電路（1C)、光電子裝置、微機械裝置、及其他精密製 之开> 成方式通常係在基材上設置薄膜，且製程中往往必 須去除或清除基材上之部分或所有薄膜。舉例而言，在製 造包含1C之半導體晶圓時，吾人可在半導體基材上設置一 薄抗光蝕層，隨後再將其去除。 σ人從微電子基材之表面構造上所去除之污染物會因 先則所執行之不同製造步驟（例如離子植入作業後之「後端 製程」（BEOL)清潔作業、「前端製程」（FE〇L)之清潔作業 、及化學機械研磨（CMP)後之步驟）而在本質及組成上展現 極大之差異，。因此，清潔及處理步驟必須針對該等污染物 ,以適當之化學物質及溶劑與其反應、使其離子化、溶解 、膨脹、分散、乳化、或汽化，方可將該等污染物從基材 上去除。目前已發展出多種具有上述功能之乾式清潔法、 及以水與溶劑為基底之系統，以因應種類繁多之廢料。 發明概要 根據本發明方法之具體實例，一種用以清潔一微電子基 材之方法包括將該基材置於一壓力室中，並令一包括密相 c〇2之加工流體以循環方式通過該室，致使該加工流體接觸 該基材。在令加工流體循環流動之步驟之至少部分過程中 -5- 本紙張尺度適用中S ®家鮮(CNS) A4規格(21GX297公董) 564497 A7 _________ B7 五、發明説明1 ) — ——'- ’吾人可以循環方式調變該<：02之態相。 根據本發明方法之其他具體實例，一種用以清潔一微電 子基材之方法包括將該基材置於一壓力室中，並將一包括 密相c〇2之加工流體噴灑於該室内之基材上。在噴灑加工流 體之步驟之至少部分過程中，吾人可以循環方式調變該co2 之態相。 根據本發明方法之其他具體實例，一種用以清潔一微電 子基材之方法包括將該基材置於一壓力室中，該壓力室内 含一包括密相C〇2之加工流體，致使該基材曝露於該c〇2中 。吾人可以循環方式調變該c〇2之態相，作法係令c〇2質量 流交替出現於一 CO2供應源與該室之間、及該室與一低壓源 之間。該C〇2供應源之壓力大於該室，該低壓源之壓力則小 於該室。 、 根據本發明方法之其他具體實例，一種用以清潔一微電 子基材之方法包括將該基材置於一壓力室中，並將一包括 岔相C〇2之加工流體導入該室，致使該加工流體接觸該基材 ，藉以清潔該基材。吾人可將部分加工流體從該室中移出 ，並將該部分加工流體重新導入該室。 根據本發明方法之其他具體實例，一種用以清潔一微電 子基材之方法包括將該基材置於一壓力室中，並將一包括 岔相C〇2之加工流體導入該室，致使該加工流體接觸該基材 ，藉以清潔該基材。吾人可將部分加工流體從該室中移出 ’並蒸館該部分從該室移出之加工流體，使C〇2與該加工流 體之其他組份分離。分離所得之C〇2則將重新導入該室。
564497 五、發明説明（。， '片動輪葉，且該等動輪葉係由該後表面向後伸出，i 沿該轉動軸之徑向延伸。 ㈣出並 根據本發明方法 一轉動μ 之/、體貫例，一種可使一基材固持器繞 器包括位供-基材固持器。該基材固持 ^之則、後表面。該前表面可支撐該基材。 护二征：動：葉係由該後表面向後伸出，並沿該轉動軸之 ^ 一 β、。若令該基材固持器繞該轉動軸旋轉，該動輪葉 生一壓差，其有助於將該基材固定於該基材固持器上。、 根據本發明之呈胪廉加 ^ 八 只〇，一種可與一基材搭配使用之壓 成包括—容器及—基材固持器總成。該容器構成-屋力至。該基材固持器總成包括：-基材固持器，其位於 • 基材固持裔包括一可支撐該基材之前表 =體其構成一第二室。至少一條連接通道可供 =以基材固持器之前表面與該第二室間流動。若將該 =女裝於D亥基材固持器之前表面上，該基材可覆蓋該連 接通道。-被動低壓源可與該第二室形成流體連通。 根據本發明之其他具體實例，一種可與一基材搭配使用 之壓：室總成包括一容器及一基材固持器總成。該容器構 成壓力至5亥基材固持器總成包括：一基材固持器，其 2於該壓力室内，且該基材固持器包括—可支撐該基材之 月!I表面；及一外殼，盆禮忐_货 ^ ，、稱烕第二室。一具有限制性之通 道可供流體在該壓力室與該第二室間流動。至少一條連接 通道可供流體在該基材固持器之前表面與該第二室間流動 。若將該基材安裝於該基材固持器之前表面上，該基材可 本紙張尺度適财㈣家料(CNS) A4規格(21Q X 297公奸 裝 訂 線 -9- 564497 五 A7 B7 發明説明（6 ) 覆蓋該連接通道。一低壓源可與該第二室形成流體連通。 〜根據本發明方法之具體實例，一種用以在一壓力室内將 =基材固定於’基材固持器之方法包括在該壓力室内提供 〜第一壓力。另需設置一基材固持器總成，其包括··一基 材固持器K立於該壓力^，且該基材固持器包括一可 支撐該基材之前表面；及一外殼，其構成一第二室。至少 :條連接通道可供流體在該基材固持器之前表面與該第二 至間流動。若將該基材安裝於該基材固持器上，該基材可 f蓋該連接通道。另需利用一被動低壓源，在該第二室内 提供一低於該第一壓力之第二壓力。 根據本發明方法之其他具體實例，一種用以在一壓力室 内將一基材固定於一基材固持器之方法包括在該壓力室内 提供一第一壓力。另需設置一基材固持器總成，其包括·· 一基材固持器，其位於該壓力室内，且該基材固持器包括 了支撐5玄基材之刖表面；及一外殼，其構成一第二室。 一具有限制性之通道可供流體在該壓力室與該第二室間流 動。至少一條連接通道可供流體在該基材固持器之前表面 與該第二室間流動。若將該基材安裝於該基材固持器上， 該基材可覆蓋該連接通道。另需在該第二室内提供一低於 該第一壓力之第二壓力。 根據本發明之具體實例，一種用以保留一流體之壓力室 總成包括可相互分離之第一及第二外殼，其構成一封閉室 及一流體洩漏路徑，該路徑係由該室延伸至一外部區域。 一内側密封用元件係沿該洩漏路徑而設置，可限制流體從 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
裝 訂
線 564497 五、發明説明（ ==該外部區域之流量…外側密封用 =路役而設置’且位於該内侧密封用^件與該外部區= 4,可限制流體從該室流往該外部 一 封用元件係一杯形封。 [域之-里。该内側密 根據本發明之其他具體實例，_種用以保留—流 力=總成包括可相互分離之第一及第二外般，其構成 =室流m路徑，該路徑係由該室延伸至—外邻區 =° 一内側密封用元件係沿該茂漏路徑而設置，可限制法 往該外部區域之流量。一外側密封用元件係： ==路役而設置，且位㈣内侧密封μ件與該外部區 可限制流體從該室流往該外部區域 :::力用：件係一杯形封。當該室内之磨力超過該外』 外=時’該内側密封用元件可限制流體從該室流往該 卜^域之流量。當該室内之壓·力小於該外部區域之壓力 時^亥外侧密封用元件可限制流體從該外部區域流 之流量。 根據本發明之具體實例，一種可為一基材加工之麼力室 $已括壓力谷器’其構成—封閉壓力室。該壓力室内 基材固持器其可固持該基材。一驅動總成可移動 该基材固持器。該驅動總成包括：一第一驅動元件，其連 ，於該基材固持器，俾隨該基材固持器、相對於該屋力容 窃而移動’及一第二驅動元件，其與該第一驅動元件間無 法：流體相通’其與該壓力室間亦無法以流體相通。一驅 動早7G可移動該第二驅動元件。該驅動單元與該第一雜動 564497 A7
以二上Γ;Γ 動 該壓力室間亦無法 =相：。该第二驅動元件係以非機械方式連接 -驅動H致使該驅動單元可料 件移動該基材固持器。 及弟一驅動π =發明之其他具體實例，一種可為一基材加工之壓 成包括一壓力容器，其構成-封閉壓力t。該壓力 广有-基材固持器’其可固持該基材。 成可使該基材固持器相對於該壓力容器而移動。 根據本發明之其他具體實例，一種可為—基材加工之壓 力室總成包括一壓力容器’其構成一封閉壓力室及一外部 開口，該外部開口可與該壓力室形成流體連通。該壓力室 内設有一基材固持器，其可固持該基材。-驅動總成可使 该基㈣持器相對於該壓力容器而移動，該驅動總成包括 -外殼’其可覆蓋該壓力室之外如開σ，因而密封該外部 開口。 根據本發明之具體實例，—壓力室總成包括一壓力容器 及-防護加熱器總成。該壓力容器構成一封閉室。該防護 加熱器總成包括一防護加熱器，其位於該室内，且介於該 壓力谷器t &圍部分與一容納空間之間。該防護加熱器 可控制該容納空pa1之溫度。該防護加熱器與該壓力容器之 包圍部分無法相互傳熱。 六根。據本發明之某些具體實例，在該防護加熱器與該壓力 谷β之包圍部分間形成一絕熱間隙。最好該絕熱間隙之寬 度至少為0.1公厘。 -12- V紙張尺度適用巾g g|家標準(CNS) Α4規格(21G χ 297公复巧- 564497 五、發明説明（ 声=發明之某些具體實例，該防護加熱器總成包括-層熱枯料’其位於該防護加熱器與該壓力容器之包圍部 /刀間。最好該層絕熱材料之厚度至少為〇1公厘。 該防護加熱器總成尚可包括—第二防護加熱器，其位於 1室内，且介於該壓力容器之-第二包圍部份與該容納空 ，門°亥第一防5蔓加熱器可控制該容納空間之溫度。該 第二防護加熱器與該壓力容器之第二包圍部分無法相互傳 熱。 $防4加熱器内可裝設_流體噴m桿。該容納空間内可 設置一基材固持器。 %根據本發明之具體實例，一種可與一基材及一加工流體 抓搭配使用之加工室總成包括一容器及一喷灑元件。該容 裔構成一至。該喷灑元件包括至少一個形成於該噴灑元件 中之喷口，其可將該加工流體流分布於該室内之基材上。 該加工流體可從該噴灑元件中、經由該至少一個噴口流出 ，而该噴灑元件亦將依此作出反應，繞一轉動軸、相對於 該容器而旋轉。 。亥喷灑元件可包括一分布部分，其内包含一分布渠道。 該至少一個噴口即由該分布渠道延伸至該喷灑元件外。 該至少、一個喷口之延伸方向可與該轉動軸形成一角度。 β亥至少一個喷口之延伸方向與該轉動軸所形成之角度最好 約在5與85度之間。 该加工室總成可包括複數個形成於該喷灑元件中之噴口。 在該噴灑元件與該容器間可設置一軸承，使該噴丨麗元件 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱） 564497 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) ^-- -- 與该容器可相對轉動。 根據本發月之其他具體實例，一種可將一加工流體流分 布；基材上之噴灑元件包括一喷灑元件，其包括至少一 個形成於該喷灑元件中之噴口，該喷口可將該加工流體流 刀布於忒至内之基材上。該加工流體可從該噴灑元件中、 經由邊至少一個喷口流出，而該喷濃元件亦將依此作出反 應，繞一轉動軸旋轉。 該噴灑元件内可包含—分布渠道，該至少一個噴口即由 該分布渠道延伸至該噴灑元件外。 該至少一個喷口之延伸方向可與該轉動軸形成一角度。 人1，’個喷口之延伸方向與該轉動軸所形成之角度最好 約在5與85度之間。 該噴灑元件可包括複數個形成於該喷灑元件中之噴口。 该喷灑兀件可包括一桿狀分布部分，該至少一個噴口即 形成於該分布部分中。或者該喷灑元件可包括一碟狀分布 部分，該至少一個噴口即形成於該分布部分中。 根據本發明方法之具體實例，一種用以將一加工流體施 予一基材之方法包括：將該基材置於一容器之一室中；提 供一喷灑元件，其包括至少一個形成於該喷灑元件中之噴 口；透過該至少一個噴口，將該加工流體分布於該基材上 ;及令該加工流體從該噴灑元件中經由該至少一個喷口流 出，俾使該喷灑元件繞一轉動軸、相對於該容器而旋轉。 瞭解此項技藝之人士在參閱以下有關較佳具體實例之圖 式及詳細說明後即可明瞭本發明之目的，但該等說明僅為 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564497 A7 _______ B7 五、發明説明（u ^ ^ ~' 本發明之範例。 ϋΐ單說明 圖1係一方塊圖，顯示一根據本發明具體實例之裝置； 圖2係-化學物質供應/調節系統之方塊圖，該系統形成圖 1所示裝置之一部分； 圖3係一方塊圖，顯示化學物質供應/調節系統之一替代設 計，該系統形成圖1所示裝置之一部分； 圖4係一方塊圖，顯示化學物質供應/調節系統之另一替代 設計’該系統形成圖i所示裝置之一部分； 圖5係一方塊圖，顯示再循環系統之一替代設計，該系統 形成圖1所示裝置之一部分； 圖6係一方塊圖，顯示再循環系統之另一替代設計，該系 統形成圖1所示裝置之一部分； ’' 圖7係一方塊圖，顯示一根據本^明具體實例之供應/回收 系統； 圖8係一剖面圖，顯示一根據本發明具體實例之壓力室總 成，該總成處於關閉狀態； " 圖9係圖8所示壓力室總成之剖面圖，該總成處於開啟狀 態； 圖10係-上防護加熱器之剖面圖，該上防護加 圖8所示壓力室總成之一部分； Μ ° 圖11係圖10所示上防護加熱器之俯視平面圖； 圖12係圖10所示防護加熱器之底視平面圖； 圖13係一下防護加熱器之剖面圖，該下防護加熱器形成 -15-
五、發明説明ς 廣| R ^fr -nr -fi ^
圖16係一杯形封之立體圖式， 室總成之一部分； 圖16係一 之底視平面圖； i部放大剖面圖； 该杯形封形成圖8所示壓力
力室總成； 圖19係一剖面圖，顯示一 根據本發明其他具體實例之壓 根據本發明其他具體實例之壓 力室總成； 圖20係一夾盤之俯視平面圖，該夾盤形成圖^所示壓力 室總成之一部分； 圖21係圖20所示夾盤之底視平面圖； 圖22係圖20所示夾盤沿圖21中22-22剖面線之剖面圖； 圖23係一剖面示意圖，顯示一根據本發明其他具體實例 之壓力室總成； 圖24係一夾盤之俯視平面圖，該夾盤形成圖23所示壓力 室總成之一部分； 圖25係圖24所示夾盤沿圖24中25-25剖面線之剖面圖； 圖26係一剖面圖，顯示一根據本發明其他具體實例之壓 力室總成； 圖27係一噴灑元件之底視圖，該元件形成圖26所示壓力 室總成之一部分； 圖28係圖27所示喷灑元件沿圖27中28-28剖面線之剖面圖；及 564497 13 五、發明説明（ 圖29係一底視平面圖，顯示—根據本發明其他具體實例 之喷灑元件。 較佳具體實例之詳細說明 以下將參照附圖以便為本發明提供更完整之說明。附圖 所示係本發明之較佳具體實例，但本發明亦可具有多種不 同形式之具體實例，並不限於本文所提出之具體實例。之 所以提出该等具體實例係為揭示更詳盡而完整之内容，並 使熟習此項技藝之人士可澈底瞭解本發明之範圍。 業 後 學 微 之 僅就本發明其中—項而言，本發明大致係關於微電子基 材（例如半導體基材）之清潔或處理，其操作時機可在積體電 路、微電子裝置、微型電子機械裝置（MEM)、微型電子光 學機械裝置（函M)、及光電子裝置之製造過程巾或製造完 成後。在積體電路製程中，去除表面污染物及微粒係一重 要步驟。製程中之清潔步驟（_般稱為「清潔作業」）甚多。 不同類型之清潔作業包括：擴散前之清潔作業；前段製程 中、灰化後之清潔作業，·後段製程中、㈣後之清潔作 ;金屬沉積前之清潔作業；前端製程之電漿剝離料； 段製程之清細離作業；離子植人後之清潔作業；及化 機械研磨（CMP)後之清潔作業。製程中可出現多種類型之 粒及污染物’其來源亦有多種可能。該等微粒及污染物心 ^可為分子、離子、原子、或氣態，其來源則可為製程 =身（❹抗光㈣之再沉⑹或來自製程外（例如晶圓之傳 輸）。 本發明之方法及裝置可有效解決互連系統由α_2改為 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） -17, 564497 A7 ________B7 五、發明説明（14~" ： ----- C u /低k (電介質常數)材料後所產生、原本未曾出現之問題。 例如，改用Cu後之一主要問題在於，Cu並不具有八丨可自— 純化之性質，因此，若曝露在氧化環境中便有可能被腐= 。Cu若在雙道鑲嵌結構之清潔作業中被腐蝕，將導致接點 之電阻值升高，並使電介質層產生讓切及舉離之現象，因 而降低電路產出。另一項眾所關注之焦點則為傳統清潔作 業與低k材料之化學相容性.例如，由有機矽酸鹽玻璃 (OSG)及其他無機旋塗式電介質薄膜所產生之胺化學物質氣 體經6登貫會對通道造成損害。本發明之特點可解決該等= 型互連系統目前尚待克服之清潔問題。 參見圖1，圖中顯示一根據本發明較佳具體實例之裝置W 。如圖所示，裝置10可清潔一晶圓基材5之一表面。2熟習 此項技藝之人士在參閱本文之說明後便可瞭解，以下所說 明之裝置及方法之多種構造及特點亦可用於清潔、或以其 他方式處理晶圓或他種基材或工件。此外，熟習此項技藝 之人士在參閱本文之說明後即可瞭解，以下所說明之多種 構件及步驟或可省略、或可改為其他適當之構件或步驟（例 如傳統之構件或步驟）。 舉例而言，晶圓5可為一由半導體材料（例如矽、氧化矽、 砷化鎵· ··等）製成之晶圓。晶圓5具有一大體為平面狀 之工作表面5A、及一位置與其相對且大體為平面狀之背面 5B。工作表面5A上具有一連續或不連續之廢料層。該廢料 層可為一層抗光蝕劑、反應性離子蝕刻殘餘物、化學機械 研磨殘餘物、或離子植入後之殘餘物。上述廢料層中之廢 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564497
料可包括：無機或有機污染⑯’例如以笨乙烯 :酸=、=清漆樹脂、環烯樹脂、或順丁稀二酸酐 树月曰為基底之聚合物；以氟離子.、氯離子1離子 離子為基底之㈣殘餘物；^含氧切或氧化銘研磨劑 之研磨殘餘物，Λ中亦可包含其他常見之研磨黎添加物 ’例如氧化劑、緩衝劑、安定劑、表面活性劑、純化劑、 錯合劑、腐姓抑制劑、或其他作用劑。吾人亦可利用咳裝 置清潔、或以其他方式處理他種工件，例如则二 MEOMS、光電子裝置、及立體之微米/奈米結構。 裝置10大致包括一流量/壓力控制系統1 〇 〇、一再循環系統 200、一供應/回收系統300、一壓力室總成4〇〇、及一基材 操作系統500(圖8)。壓力室總成4〇〇包括一壓力室41〇。晶圓 5在接受加工時需固定在壓力室41〇中，卩τ將有更詳：之 說明。流量/壓力控制系統100可‘節一或多種化學物質（又 稱添加劑或改良劑）、C〇2 (可為液態、氣態及/或超臨界流 體（ScC〇2))、及/或化學物質與c〇2之混合物，並將其施於晶 圓5之工作表面5A。基材操作系統5〇〇可固持晶圓5,若有需 .要亦可用於移動晶圓5，俾產生均勻之清潔效果。再循環系 統200可用於過濾加工流體，並將其送回壓力室41〇。供應/ 回收系統300可供應加工流體，亦可用於清除加工後之流出 物，若有茜要亦可送回部分流出物（基本上係回收之C〇2)以 便在裝置10中作進一步使用。 以下將詳細說明流量/壓力控制系統100。系統100包括一 槽T1 ,其内裝有處於高壓狀態之。槽T1内之壓力最 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公 564497 16 五、發明説明（ 好約介於400卩81與4〇〇〇 psi之間，需視裝置1〇所執行之加工 作業而定。槽T1之容積最好至少為壓力室41〇容積之5倍。 一溫度控制元件之運作係與槽以相連。舉例而言，該溫度 控制元件可為一溫度感測器及一加熱線圈或探針或熱交換 器。槽τι内c〇2之溫度最好約介於與9〇t：之間，需視裝 置10所執行之加工作業而定。該c〇2可為液態、氣態、或超 ^界悲。 供 閥 複數條出流管線L3、L4、及以可與槽71形成流體連通。 若需從槽τι中輸出液態c〇2,管線L3、L4、及。最好係接 於槽T1之一較低部分（例如經由一位置較低之出口或一汲取 管）。槽^可經由出流管線⑴L4、及[5而與一化學物質 應/調節系統^(^圖丨係以示意方式表示，下文將有更詳細 、祝明）、-進給官線Li、及一進給管線a形成流體連通。 VI、V2、及V3可分別控制管線L3·、Μ、及乙5内之流量。 體 包 複數個化學物質供應㈣、S2、幻可與系統12〇形^流 連通。各供應源SI、S2、S3均可包括單一化學物質1 括多種相容之化學物質（可分別在各供應源81、32、、幻内 可 大 或在其上游加以混合）。該等供應源所包含之各化學 置於適當容器中。若可;^沾y 斗地 、 $ Y右了仃的活，該等容器之壓力最好為 氣壓力，以方便再填充。 ^ 氧 舉例而言，由供應源S1、S2、S3所提供之化學物質可勺 括.水；氧化劑’例如過氧化物或過錳酸鹽；酸類，、二 虱氟酸、硫酸、及硝酸；驗類，例如第二及第三胺…如 化敍，·溶劑，例如有機錢鹽、内m = 本紙張尺度顏t ® a家辟(CNS) A鐵格(210 X 297公|丁 -20- 564497 A7 —____-_ B7 五、發明説明（17 ") " ~~" 、硫醇、及烷烴；*面活性劑，例如包含氟化區段及親水 或親脂性區段之區間共聚合物或無規共聚合物；具有以石夕 ^烷為基底之組份及親水或親脂性組份之表面活性劑，·以 碳氫化合物為基底之傳統離子性及非離子性表面活性劑； 及鹽類，例如氟化銨及膽素。不相容之化學物質係指經混 合或彼此接觸後，有可能相互產生反應，因而妨礙加工作 業並/或使裝置10或晶圓5受到損害或不當污染之化學物質 。不相容化學物質之實例包括酸與鹼。 各供應源SI、S2、S3内均可設置一液面感測器，藉以指 示需要再填充之時機，並/或為作業中所使用之化學物質提 供一度量。為控制供應源之溫度，亦可設置諸如加熱線圈 或加熱套等構件。各供應源S1、S2、S3内均可設置=混合 用元件。 作口 系統120可提供一或多份體積受k之化學物質（可包含或不 含c〇2)，且系統12〇可調節該等體積，下文將有更詳細之說 明。進給管線L1及L2均與系統120形成流體連通，俾接收該 一或多份體積之化學物質。進給管線L1可與一噴嘴191形成 流體連通’該喷嘴則與壓力室41〇形成流體連通。進給管線 L2可與壓力室41〇内之一喷灑元件19〇形成流體連通。進給 管線L1及L2中分別設有過濾器F1&F2。如圖所示，過渡器 FI、F2最好位於所有注入進給管線L1、L2之管線之下游端。 一真空管線L16可與壓力室410形成流體連通。一真空單 兀P1可透過管線L16將壓力室410抽成完全或不完全真空。 真二單元P1可為一系、或一或多個利用一連續運作之真空 -21 - 本紙張尺度適财S _料(CNS) A4祕(21GX297公爱)- 564497
泵而隨時保持在真空狀態或接近真空狀態之槽。真空槽之 優點在於壓力室410之排氣速度較快，且真空槽可在晶圓加 工過程中再排氣。若使用多個真空槽，吾人可分階段操作 ，亥等真空槽，以便以較短之時間，在壓力室41〇内產生較大 之真空。 真空單元pi亦有助於管理被導入系統内之空氣（或周圍氣 體）°在各批次步驟中，吾人均可開啟及關閉壓力室410以 便插入及/或移除一基材。當壓力室41〇處於開啟狀態時， 4至將充滿周圍氣體（基本上為空氣）。吾人可利用真空單元 P1進行主動控制及管理，防止以此方式注入之周圍氣體在 加工流體内逐漸累積（假設加工流體可完成某種程度之再循 環）。 一循裱官線L6使流體得以在壓力室41〇與系統12〇間流通 。管線L6最好係接於壓力室41〇之· 一較低部分。 一第二氣體供應槽T3可透過一可控制閥V15而與壓力室 410形成流體連通，該閥位於該槽與該壓力室之間。該第二 氣體之飽和蒸汽壓最好大於c〇2之飽和蒸汽壓。該第二氣體 最好為一鈍氣，若為氦、氮、或氬則更佳。 產生脈衝之設言十 一可變容積元件或脈衝產生器102可與壓力室41〇形成流 體連通。脈衝產生器102包括一室ι〇2Β、及一可在室1〇26内 移動之加壓元件102A。脈衝產生器102可使壓力室41〇内之 壓力快速下降及/或上升（亦即產生一脈衝）^加壓元件ι〇2Α 之掃過容積最好約在壓力室410容積之〇.1與5倍之間。脈衝 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564497 A7 B7
產生器102產生壓力脈衝循環之速率最好約在丨循環/ι〇秒與 5〇循環/秒之間。脈衝產生器102最好可使壓力室41〇内之壓 力至少以100 psi之幅度下降及/或上升，若該幅度約介於 300 ?“與150〇1^之間則更佳。 該脈衝機構可為任一適當之機構，例如一連接至線性引 動器之活塞；一轉動軸及一連桿；一可藉由外部電線圈而 移動之磁性活塞；及/或一以電力、氣力、或液力驅動之活 塞或膜片。在一液力或氣力系統中，該脈衝機構可搭配一 閥系統，其可讓壓力迅速進、出膜片之非加工作業側，藉 以移動活塞或膜片。在一具體實例中，高壓槽T1可與一低 壓谷器（例如T2)形成流體連通，俾為脈衝機構（活塞或膜片） 提供原動力。 吾人可增設適當之閥系統（未圖示），使流體經由某一路徑 注入脈衝室1 〇2B中，若關閉該路徑中之一閥則可迫使該流 -體通過一包括一過濾器之第二路徑並返回壓力室41〇中。該 第二路徑可利用喷灑元件190將返回之流體送至壓力室41〇 。該複數條路徑可防止剛從晶圓上去除之污染物或脈衝室 内所產生之微粒（若使用活塞）再次被導入。 圖示之脈衝產生器102係接於壓力室410之一底部，但脈 衝產生器102實可接於壓力室410之任一高度。特定言之， 若脈衝產生器102係用於促進一需在壓力室41 〇内使用雙態 相（液體/氣體）加工流體之加工作業、抑或脈衝產生器1〇2之 作用係在晶圓附近產生流體流及微粒流，脈衝產生器1 〇2最 好係接於一較高部位。最好能使流體快速離開基材表面（沿 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564497 A7 ______B7 五、發明説明（2()^) 垂直方向），而非橫越晶圓表面（平行於該表面）；若將喷嘴 接於底部往往會產生後者之狀況。吾人或可利用一較大之 脈衝室使微粒自晶圓表面脫落，並使微粒充分遠離晶圓， 以免再度沉積。一較大之脈衝室亦可使態相產生兩種態相 變化，例如從超臨界態變為液態再變為氣態。 一出流管線L10及一閥V 6可依照吾人之選擇，將壓力室 410之内容物排放至一壓力較低之區域，例如一低壓槽丁2(容 後述）、一流體輸送元件（例如一泵）、或大氣中。吾人可將 壓力室410之廢流出物抽出並排放至該低壓區域。 管線L10及閥V6除可供壓力室410排放廢料外，亦可與高 壓槽Τ1串連，俾在壓力室410内產生壓力脈衝。欲達此目的 ’吾人可利用槽Τ1提高壓力室410内之壓力（亦即控制閥vi 、V2、V3中之一或多個閥、及/或其他閥門，使槽T1與壓力 室410間形成一通路）、關閉閥V6、然後開啟閥V6 ’使壓力 室410内之壓力驟降。廢流出物可流至一低壓槽，例如槽T2 。此一程序可視需要而重覆。 也學物質供應/調節系統 化學物質供應/調節系統120可將供應源SI、S2、S3(供應 源之數量可多或少於此數）内之化學添加劑依選定之流量或 份量供應至壓力室410。此外，系統120亦可依照吾人之選 擇，控制化學物質或化學物質/C02之壓力、溫度、及流量 。根據本發明，系統120亦可採用特定之替代構造，容後述 。在參閱本文之說明後即可瞭解，本文所揭示之具體實例 之多種特點及構造或可省略、或可結合或代以該等具體實 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 564497
例之其他特點及構造。 參見圖2，其為一化學物質供應/調節系統12〇A之示意圖 ，圖中亦顯示裝置10之某些相關部分。一流體輸送元件p3 可依照吾人之選擇，將供應源s丨中之流體化學物質（「第一 机體」）抽取至（或谷έ午其藉由重力而流入）一貯器汉1中，該 f器之壓力大體上與周圍壓力相等。一液面量測元件122可 1測該貯器内之流體體積，藉以測出待輸往壓力室41〇之化 學物質之體積。流體輸送元件P3若可量測通過元件P3之流 里亦可求出貯器R1内之流體體積。而後，該貯器内之化 學添加劑便可藉由重力排出，途經一調節單元C1(容後述） 、過濾、器F1、及管線l 1，最後進入壓力室4丨〇。 或者亦可操作一閥VIA，使槽T1内之c〇2(例如超臨界態 c〇2(scc〇2)、液態c〇2、或經壓縮之液態c〇2或氣態c〇2)經 由一官線L3A輸往貯器ri。如此一來便可將添加劑與c〇2之- 加壓混合物經由單元C1、過濾器^、及管線^送至壓力室 410 〇 進一步參照圖2,系統120A可將一第二流體（一包含化學 物質之加工流體）輸往壓力室410，該第二流體包括來自供 應源S2之化學物質，且供應源S2與供應源si不相容。系統 =〇A為該第二流體所提供之流路係與該第一流體所使用之 机路相互獨立。该第二流路包括元件μ、、M2、及C2 ’其大致對應於元件P3、R1、122、及C1。 4第一々lL體可為一僅含化學物質之流體（亦即不含Co?)， 並以與刖述相同之方式，經由p4輸往貯器R2，然後途經調
564497 A7 B7 五、發明説明（22 ) 節單元C2、過滤器F2、及管線[2，最後到達壓力室410。或 者亦可操作一閥V1B，俾將槽T1内之c〇2以一管線L3B導入 貯器R2中，使添加劑/C02以加壓狀態輸往壓力室41〇。 圖2亦顯示如何透過循環管線L6、並利用P4或一壓差將壓 力室410内之加工流體送回貯器r2。經送回之流體可與該第 二流體重新混合以便在作業過程中重覆使用。管線L6中可 增設一過濾器（未圖示）。 參見圖3，圖中顯示一根據本發明其他具體實例之化學物 質供應/調節系統120B。系統120B特別適合輸送氣態化學物 質。系統120B可對應於系統120A，唯前者省略貯器R1及R2 ’高壓C02可經由管線L3A、L3B及閥VIA、V1B直達調節 單元C1及C2。系統120B可透過流體輸送元件P3(或P4)之操 作，使添加劑S1(或S2)經由調節單元C1(或C2)及過濾器F1(或 F2)而注入壓力室410。或者亦可‘高壓〇〇2加入並混合於各 調節單元C1、C2内之化學物質S1或S2中。在此情況下，若 欲量測輸往壓力室410之化學物質之體積，可量測通過流體 輸送元件P3(或P4)之化學物質之流量，或量測供應容器S1 或S2内之體積變化。吾人亦可控制輸往調節單元（^及^之 化學物質及/或C〇2之流量，使輸往室410之流體具有吾人所 需之(：02對化學物質之比值。 參見圖4，圖中顯示一根據本發明其他具體實例之化學物 質供應/調節系統120C。系統120C包括一流體輸送元件p5， 其可依照吾人之選擇，交替抽取供應源S1或S2，及抽取槽 T1中之高壓C02(經由管線L3A及閥VIA)。元件P5可迫使經 -26- 564497 A7 _______ B7 五、發明説明（24 ) 與壓力室410中之一再循環噴嘴193及喷灑元件19〇形成流體 連通。一流體輸送元件P6可迫使壓力室410内之流體通過一 過濾器F3，並經由喷嘴193及/或喷灑元件190返回壓力室 410。吾人可利用閥V7及¥8將流體交替輸送至該噴灑元件 或再循環喷嘴，並防止經由喷嘴i 93而回流。 圖6顯示本發明之另一替代再循環系統2〇〇b。系統200B包 括一出流管線L30，其可使壓力室410經由一輸送系統242而 與一蒸餾器243(其具有一加熱元件245)形成流體連通。輸送 系統242可轉化壓力室410所排放之廢流，使其由起始狀態 (例如液體、壓縮液體、或超臨界流體）轉化為液體。最好輸 送糸統242亦可防止流體從蒸餾器243回流至壓力室410。為 此，輸送系統242可包括一或多個關斷閥及/或單向/止回閥。 若壓力室41 0所排放之廢流為液體，輸送系統242可不改 變該流體，或僅改變該流體之溫^ (例如使用一加熱器或急 冷器）。若壓力室410所排放之廢流係一壓縮液體，該輸送 系統可提供減壓之功能（例如透過一曲折路徑、一孔口、或 控制閥）。輸送系統242亦可包括一溫度改變元件。若壓力 室410所排放之廢流係一超臨界流體，吾人最好能提供上述 之減壓功能及一改變溫度之步驟。在此狀況下，或有必要（ 或最好能）冷卻該流體，使其跨入態相圖中之雙態相液體/氣 體區。 只要該流體為液態，吾人便可在蒸餾器243中煮沸/蒸餾該 流體’俾將其分離成兩種組份：一較輕組份（主要為C〇2氣 體）、及一較重組份（主要為化學添加劑及夾帶之污染物）。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 564497 A7 B7 五、發明説明（25 ) 較重組份可傳送（例如藉由重力傳送）至一再循環/處置系統 244 〇 一管線L3 1可將C02氣體流（重量較輕）導入一熱交換器246 ，C02氣體流將在此轉化（透過溫度及壓力之操控）為加工流 體之狀態（亦即液體、壓縮液體、或超臨界流體）。若該流體 之起始狀態為液體，該交換器可包括一連接至前述加熱元 件之傳熱線圈247，俾將凝結液之熱能傳遞至蒸餾器243。 吾人可另以過濾、吸附、吸收、膜片分離、物理分離（例如 離心力）、或靜電分離等方式清潔C02。經過調節之C02將被 送回，俾為基材進行額外加工，或為下一塊基材加工。吾 人亦可在此入流流體中添加額外之化學物質（例如在一混合 用貯器248中）。 此蒸餾再循環系統200B可提供一以連續或間歇方式通過 壓力室410之加工流體流。該質量^流可將微粒帶離晶圓5(例 如可防止微粒再沉積於晶圓上）、並/或對晶圓表面施以機械 作用（震動），故有助於清潔作業。吾人可過濾或以其他方式 調節該質量流。該質量流可完全由蒸餾器243内所增加之熱 能驅動，不需使用泵或其他有可產生微粒之機械元件。吾 人可利用多個輸送系統242、蒸餾器243、熱交換器246提供 較大之連續流。 各個再循環系統200、200A、200B均可提供一通過室410 之質量流，且加工流體之質量不會在作業循環中有所減損（ 雖然吾人可從加工流體流中過濾或蒸餾出少量之添加劑及 微粒）。此外，各個再循環系統200、200A均可提供一通過 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 裝 訂
564497 A7 B7 五、發明説明（26 ) --- 室410之質量流且不致改變加工流體之化學組成。 如圖1至圖5所示，過濾器F1、Ρ2、及F3最好至少可過遽 10奈米至50微米之微粒。適當之過濾器可包括燒結過濾器 、袋型過濾器、磁過濾器、靜電過濾器、及/或上列各項^ 組合。每一條進入壓力室410之流體流路徑最好均如圖示之 具體實例具有一過濾器，並以該過濾器作為該路徑進入壓 力室410前之最終元件。特定言之，所有用於將流體送往壓 力室410之閥及流體輸送元件均位於至少一個過濾器之上游。 调卽單元C1 C2、C3可包括一用以混合添加劑中各化學 物質、或用以混合添加劑與C〇2(若有的話）之構件，以促進 添加劑之均質性及溶合。該等調節單元亦可包括一構件， 其可控制添加劑或添加劑/c〇2之溫度。適當之混合用元件 或混合方法包括機械式混合器及流體混合法。若欲達到控 制溫度之目的，舉例而言，可利·用探針、内線圈、元件、-及/或一外套。例如可使用一電熱器或一流體熱交換器。 流體輸送元件P3、P4、P5最好可以一貫之方式，準讀量 測流體之流量。舉例而言，適當之元件可包括膜片泵、唧 筒泵、或活塞泵。 本文雖圖示並說明特定之設計，但熟習此項技藝之人士 即知’本發明可以多種方式修改。例如在系統l2〇A (圖2)中 ’可將循環管線L6連接至流體輸送元件P3，俾將管線L6内 之流體導入管線L1。或許亦可設置一閥系統（未圖示），使 吾人得以為各流路選擇進給管線（亦即L1或l2),如此一來 便可依吾人所需，將來自供應源S1(舉例而言）之化學物質（可 -30 - 本紙張尺度適用巾國@家鮮(CNs) Μ規格(⑽χ 297公董） 564497 A7
在循環式態相調變之循環過程中，c〇2或帶有化學物質之 C〇2可由喷灑元件19〇施予晶圓5。壓力室41〇内之流體及微 粒物質可由再循環系統200或200A自壓力室410中移除並局 部再循環’並/或由管線!^及系統12〇加以再循環。 壓力室410内之加工流體（密相c〇2、添加劑、及廢料）可 由管線L10排出。至於壓力室41〇内之c〇2則可回收至一回收 槽’下文將有所說明。加工路徑（包括壓力室41〇)可以槽Tl 内之純液態或超臨界態C〇2沖洗一或多次。 上述「若有需要，可將化學物質SI、S2、S3中之一或多 種（可包含或不含ScC〇2)施於晶圓上」、「執行循環式態相 調變」、及「移除加工流體」等步驟可視需要而重覆。在 完成循環式態相調變之最後一次循環後便可將加工流體移 出，若有需要，供應源SI、S2、S3亦可將一淋洗液（例如一 共溶劑或表面活性劑）配施於晶圓5上（最好可由噴灑元件ι9〇 配施一處於加壓狀態之淋洗液）。 然後便可利用來自槽T1之ScC02沖洗壓力室410及加工路 徑（包括再循環路徑）以去除添加劑及殘餘物。若不使用淋洗 液’亦可利用純C〇2流體（液態或超臨界態）去除基材上之添 加劑及殘餘污染物。沖洗用之密相C〇2可再循環，但最終則 將由管線L10排出。最好能利用純液態或超臨界態c〇2為晶 圓5及壓力室41〇進行最後一道淋洗。 然後便可為壓力室410減壓，並將晶圓5移出。 裝置10最好可透過噴灑元件190以至少400 psi之壓力將加 工流體施於晶圓表面，若該壓力約在8〇〇 pSi與3000 psi之間 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNs) A4規格(210 X 297公釐） 564497 A7 _______B7 五、發明説明（31 ) ' ---- 則更佳。該方法可包括：令喷灑元件190相對於晶圓而旋轉 ，並以喷灑元件190將加工流體施於晶圓上。吾人可以轉動 方式驅動噴灑元件（例如噴灑元件19〇或噴灑元件6〇2)及/或 夾盤（例如夾盤510、522、或552)。 ’ 此外，吾人亦可利用一進給喷嘴（例如噴嘴191)將加工流 體輸入室410内，同時利用一或多條出流管線（例如管線^ 吕線L10、管線l 11、及/或管線L6)將加工流體排出，因 而產生一越過晶圓5之加工流體流。裝置1〇最好可以至少2 gpm之流量提供該穿過室410之流體流。 一如前述，該方法可包括：令包含c〇2之加工流體之密度 產生脈動，同時將該加工流體噴灑於晶圓5上。同樣，若二 脈衝產生器102進行態相調變，吾人亦可在加工流體通過室 410之同時進行密度調變。晶圓5及/或噴灑元件19〇可同時 轉動。 ' 在上述各個需施用化學物質之步驟中所使用之化學物質 可為任一種適當之化學物質。特定言之，該等化學物質可 包括共溶劑、表面活性劑、反應劑、螯合劑、及上列各項 之組合。值得注意的是，化學物質供應系統12〇之獨立流路 及/或沖洗用構件可將.不相容之化學物質以安全、有效之方 式加入室410中。 δ亥裝置可將不同狀態（例如液態、氣態、超臨界態）之加工 組份送往室410，且容許不同狀態之組份在室41〇内共存。 吾人若在清潔步驟中使用液態C〇2，該裝置可提供已加熱之 C〇2氣體（例如來自槽T1)，俾將加工組份自清潔作業室中排 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱) 564497
出或沖出；吾人若以液態或超臨界態c〇2作為清潔步驟中之 主要加工流體，該裝置則可輸送一來自第二氣體槽T3之第 一氣體（例如氦、氮、或氬），俾在一清潔步驟中及一淋洗步 驟前置換該加工流體；吾人若在清潔步驟中使用ScC〇2，該 裝置亦可提供已加熱之ScC〇2(例如超臨界態c〇2)，，其溫度 阿於主要加工流體，但其密度則低於主要加工流體，俾在 一清潔步驟後、一淋洗步驟前置換該加工流體。 供應/回收系、[ 供應/回收系統300可供應及/或回收並再供應〇〇2及/或化 學物質至清潔作業中。部分C〇2將在作業過程中消失。該作 業可包括批次循環，其中壓力室41〇將在基材（例如晶圓）進 出一以C〇2為基底之加工設備時，連續加壓及減壓若干次。 舉例而言，當吾人開啟壓力室以便取出並更換晶圓時，部 分c〇2便將消失在大氣中。部分c〇2則將隨系統所排出之廢 料流而從系統中消失。大部分之CO2均將受到污染、或因受 其他影響而不適合或有可能不適合在作業循環中一再循環 。因此，吾人必須提供額外CO2之來源以補充作業中所損2 之C〇2。此外，C〇2及化學物質最好均可再循環，以便在裝 置10中或在他處重覆使用。 ~ _C〇7存料供應源 參見圖7，供應/回收系統300包括一 C〇2存料供應源312。 舉例而言，供應源312可為以下列形式供應iC〇2 : 一或多 個液體鋼瓶、一或多個内裝低溫液體且外加護框之小口 1 玻璃瓶、或一或多個大型低溫液體供應系統。其儲存方法 -36- 564497
最好兼可供應液態或氣態c〇2。 供應源312可經由-管線L17而與加工室41〇形成流體連通 ’管線U7具冑-閥V11，丨可控制進入塵力室41〇之流量。 糸統·最好能讓該供應源之c〇2以吾人所需之壓力（最好約 在15與50 psig之間）直接送入（亦即不需借助任何流體輸送元 ，、加壓槽、或其類似物）麼力室41〇。供應源312可來自一 氣體或液體來源。 一 j供工業及商業使用（例如食品加工（如冷;東乾燥及飲料 之充氣）、pH控制、或乾冰）之c〇2其潔淨度均未達微電子基 =加工作業之㈣。該種c〇2供應、源通常均包含諸如有機物 質、其他氣體、水、及微粒物質等污染物。因此，系統3〇〇 可包括一淨化單元EH，其位於供應源312與壓力室41〇之間 淨化單元D1可淨化C〇2供應源，使其達到必要之超高潔 淨度及純度。如此一來，淨化單元D1將可促進食品等級或 工業等級c〇2之有效運用，並使吾人得以使用現有之供 應鍵及配銷鍵。 淨化單元D1可採用下列一或多種裝置以過濾氣態或液態 co2 ： ^ 1.蒸鶴· c〇2可抽取自一氣態供應源、或供應源之一 氣態部分。液態C〇2可經抽取、煮沸、並在移入一收集 空間後重新凝結： 2·過濾； 3·膜片分離（最好搭配蒸餾）；及 4·吸收/吸附（例如根據吸引力或分子大小而加以捕集）。 — -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 564497
吾人亦可將額外之co2導入一茱汽銘田。0 一 ^ 2守八羔，飞卽用早兀320(容後述） ’藉以將C02送入作#中(更特定言之則係送往壓力室_ 。此額外之C〇2最好先由一對應於淨化單元⑴之淨化單元 加以淨化。 廢料流之處理 在前文與作業相關之說明中便曾指出，吾人可在不同時 間點（包括（特別是）每一輪執行完畢後），利用管線li〇排出 壓力室410内之加工流體。該流體可包括液態、氣態、或超 臨界態之C〇2、化學物質、及多種污染物（例如自晶圓脫落 之微粒）。 系統300包括一低壓槽T2 ,其可接收抽取自壓力室41〇或 自壓力室410移除之廢料流。槽丁2之壓力最好約維持在周圍 壓力與3000 psi之間。槽T2之容積最好至少為壓力室41〇容 積之5倍。 · 被排入槽T2内之混合物種類或有不同，在此情況下，样 T2可為一分隔槽或多個槽。槽T2内之壓力小於一位於壓力 室410上游、且與壓力室410形成流體連通之壓頭，此壓差 將迫使廢料流由壓力室410進入槽T2。最好該壓頭係由高壓 槽T1提供，如此一來便不需使用泵或其他機械元件。 當C〇2從壓力室410移往槽T2時，C〇2之壓力將隨之降低 ’吾人可利用此現象使其分離。超臨界態C〇2加工流體在通 過一減壓元件（例如一控制閥或孔口）時將因膨脹而減壓。在 此較低壓力下，加工流體之組份（例如化學添加劑或夾帶之 污染物）將變為不可溶，促使該膨脹流有效分離為一輕流體 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564497 A7 B7 五、發明説明（35 ) — co2流及另一重流體（不可溶）流。 超臨界態co2加玉流體亦可經由減壓膨服而進入態相圖中 之雙態相液體/氣體區，使不同之加工流體得以在一分隔槽 之不同分區或多個槽内產生離析。此離析作用將有助於減 少混合廢料流之產生；混合廢料流之處理成本大於單一組 份之流體流。離析作用亦使吾人得以蒸餾方式分離加工流 體之組份（例如從化學添加劑中分離出可再循環之c〇2、及 品加以處置之爽帶污染物）。 吾人可使-液態加工流體流因膨脹、受熱而成為氣態。 如此-來便可以類似蒸館之方式連續分離組份（亦即閃急蒸 發或蒸發），例如可參見以下有關蒸餾系統34〇之說明。 再循環及減詈 槽T2所接收之廢料流將由一管線L29(其具有一閥vi2)送 往一再循環/減量站310。吾人可利用一果或其類似物輸送 該廢料流，S最好係透過一非機械方式，❸口壓差及/或重 力U廢料流已在槽T2时離，吾人便可設置兩條以上 用以輸送各分流之獨立管線，使單元3 i Q可分別處理各分流 。系統300可以下列方式處理及導引該等分流： 1 ·可將C〇2去除，作法係利用一管線L27，並依吾人所 控制之方式排放或排洩C〇2,俾將其安全排入大氣中， 並/或加以收集，另作他用； :2·可利用一官線L22將c〇2直接輸往壓力室“ο。該c〇2 最好可由一淨化單元D3加以淨化。經由管線輸往壓 力至410之C〇2其壓力可能大於大氣屋力，在此情況下， -39- 564497
吾人可利用該co2在久借戸♦ 士 循衣之起始階段執行或加強主加 工室之加壓作業； 3. 叫可由管線L23㈣至淨化單元m，⑽進入 室 410 ; 4. 可令氣態C〇2通過—淨化單sD2、一液化單元314( 八可凋正壓力並冷卻該C〇2氣體）、然後進入c〇2存料供 應源MS，並依前述方式作進一步使用； 5·可令C〇2通過一淨化單元D4,並由一加壓元件（例如 泵）P8重新加壓，使其經由一管線乙25進入高壓槽; 6·可利用一管線L26導引c〇2,使其通過一淨化單元 D5並進入一蒸汽節用槽32〇(容後述）；及 7·可令化學添加劑及污染物通過一管線L28，並依良 好之化學物質管理規範加以處理及/或去除/再循環。 蒸汽回收 · 在將壓力室410内之加工流體排出後，壓力室41〇内仍留 有一高壓c〇2蒸汽。在吾人開啟壓力室41〇以取出基材（例如 晶圓）前’最好且通常均需移除此蒸汽。 一種為該室減壓之方法係利用一受控之放洩元件排放該 室之内容物。或者亦可利用一壓縮機或泵降低壓力室41〇内 之壓力。 吾人亦可利用後述之一蒸汽回收系統322及方法降低c〇2 之壓力。該等方法及裝置可利用美國專利申請案序號第 09/404,957號（1999年9月24日提出申請）、及美國專利申請 案序號第09/669,154號（2000年9月25日提出申請）所揭示之 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564497 A7
方法及裝置之構造及特點。 一蒸汽回收槽或壓力容器322可在一作業循環之最終階段 透過一管線L18快速捕集C〇2(通常為氣體或超臨界流體）。 被捕集之C〇2通常為一氣體或超臨界流體，但亦可為液體（ 在此情況下，最好係由室41〇之底部排放以免形成固態/乾 冰）。如此一來，壓力室41〇便可快速降壓。該捕集方法最 好並不受制於一機械元件（例如一壓縮機）之體積輸出 汽回收槽322之容積最好約為壓力室41〇容積之1至5〇〇倍。 被捕集之C〇2可依吾人所需之任一方式處理，包括： a) 使其通過一具有一閥V10之管線L21，最好亦通過 一平壓槽324，並將其去除； b) 利用管線L21及平壓槽324將其回收，並再循環另作 他用（例如一使用C〇2之火災抑制系統、或一可再循環另 作他用之儲存容器）； ’ c) 可將其回收並再循環作相同之應用（可將其壓縮及/ 或液化、及/或轉化為超臨界流體），重新供應至該加工 系統或該C02供應系統； d) 可將其用於下一道加工步驟中，俾為壓力室41〇加 壓（若欲將壓力室410之壓力提高至一定水準，使吾人得 以有效增加以C〇2為基底之加工流體量，或可將此視為 一必要之作法）。 該蒸汽回收系統可包括一壓縮機P7，其有助於將壓力室 410内之物質輸往蒸汽回收槽。舉例而言，當一加工循環結 束時，壓力室410可能處於高壓狀態（C〇2氣體之壓力可達蒸 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 564497 A7 _____ B7 發明説明（38^) ' — 汽壓，若為超臨界流體，其壓力可為：300 < p(psia) < 3000)，而蒸汽回收槽則處於低壓狀態。為能以非常迅速之 方式（例如為方便吾人開啟壓力室410以取出基材）將壓力室 410之壓力降至一低壓力（例如周圍壓力），同時省下大部分 之C〇2，吾人可為該兩室均壓，然後： a) 可利用一壓縮機’迫使更多C〇2從主加工室進入蒸 汽節用槽中；及 b) 可使用一第二蒸汽回收槽（例如採串級排列），以便 以加快一倍之速度為壓力室41〇均壓並進一步降低其壓力。 吾人亦可利用一壓縮機，在一第一輪結束後、下一輪尚 未結束前’將蒸汽回收槽内之物質移出，因為蒸汽回收槽 在下一輪結束時又必須回到低壓狀態。被捕集之c〇2可以上 述任一方式處理。 應瞭解，系統300亦可使用多種不同於上述之閥系統及流 里控制裝置。「蒸汽節用系統320」與「吾人用以處理管線 L10其廢流中之c〇2之多種方法」其實互不相干，若有需要 可從系統300中去除其中任一者。各淨化單元D2、D3、D4 、D5均可與淨化單元〇1對應（亦即可使用前述之任一種方法 :蒸餾、過濾、膜片分離、及吸收/吸附）。若不使用多個淨 ，單元D2、D3、D4、D5，一替代作法係將其中兩個以上之 淨化單元結合，使各流路在共用之淨化單元内具有一共用 段，然後再各自岔出。 UL·^總成 參見圖8及圖9,壓力室總成400包括一上外殼42〇及一下 -42- 564497 A7 B7 ΐ、發明説明（39~^ 外殼430。當外殼420、430處於圖8所示之關閉位置時，兩 者間構成一壓力室410，一密封用系統450(下文將有較詳細 之說明）可將室410密封。在圖8所示之關閉狀態下，一對位 置相對之夾具440可包圍外殼420、430之末端部分，藉以限 制外殼420與430之分離幅度。吾人可將夾具440移開，使外 殼420、430得以分離並進入圖9所示之開啟位置。 防護加熱器 室410内設有一防護加熱器總成460，其包括一上防護加 熱器462及一下防護加熱器472。防護加熱器總成46〇在加熱 器462與472之間形成一容納空間411。在防護加熱器462與 472間之容納空間411内設有一平台或夾盤510，其可支撐晶 圓5，使其得以在防護加熱器462與472之間繞一垂直軸旋轉 。一喷灑元件190係安裝於上防護加熱器462之一槽464F中 ，且可導引流體，使其經由噴嘴192而到達晶圓之工作表面 5A上。 外殼420、430最好均係由不銹鋼或其他適當金屬一體成 形。通道422A、422B、422C穿過外殼420，通道432A、 432B、432C則穿過外殼430。詳見圖9，外殼420具有一環形 凸緣424，其具有一位於外侧之環形凹口 425，一垂直壁 425A則構成該凹口之一部分。外殼430具有一環形凸緣434 ，其具有一環形槽435。凸緣434具有一垂直壁434A。外殼 420及430分別具有彼此相對之環形鄰接面426及436。 參見圖10至圖12，上防護加熱器462包括一内部元件464 ，其具有一頂壁464A及一環形側壁464B。頂壁464A内形成 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 564497 A7 B7 五、發明説明（4〇 ) 裝 一螺旋形流體渠道466A，一外板467則覆蓋頂壁464A。一 環形包圍元件468可包圍側壁464B，因而在兩者間形成一環 形環繞渠道466B。一渠道466C可使渠道466A與466B形成流 體連通。頂板467内之一入口 466D可使通道422A與渠道 466B形成流體連通，一出口 466E則使通道422B與渠道466A 形成流體連通。外板467及壁468係由熔接點8(舉例而言）固 定於内部元件464。喷灑元件190係穿過外板467上之一開口 467A，並固定在頂壁464A之一槽464C中（例如藉由一位於 上游之噴嘴、或螺絲）。噴灑元件190之噴嘴192可與通道 422C形成流體連通。内部元件464、外板467、及包圍壁468 最好係由不銹鋼製成。防護加熱器462可以螺絲固定於外殼 420，並以小型間隔件防止螺絲接觸壁面。
參見圖13及圖14，下防護加熱器472包括一内部元件478 及一外板474，該外板係以熔接點8(舉例而言）固定於該内部 元件。一開口 479穿過外板474，一開口 476D則穿過内部元 件478。内部元件478内形成一螺旋形流體渠道476A。外板 474中之一入流通道476B可使通道432A與渠道476A形成流 體連通，一出流通道476C可使通道432B與流體渠道476A形 成流體連通。内部元件478及外板474最好係由不銹鋼或其 他適當金屬製成。防護加熱器472可以螺絲固定於外殼430 ，並以小型間隔件防止螺絲接觸壁面。 最好防護加熱器462及472均具有一表面積（亦即朝向内部 之「内」表面）對容積之比值，且其值至少為0.2平方公分/ 立方公分。若防護加熱器462及472均具有一表面積對容積 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 564497 A7 B7 五、發明説明（41 ) 之比值，且其值約介於0.2與5.0平方公分/立方公分之間則 更佳，若約為0.6平方公分/立方公分則最佳。 一如前述，在執行清潔及其他作業步驟時（及在各步驟間） ，最好能控制晶圓環境（亦即室410及其中之流體）之溫度。 室410内之溫度可由防護加熱器總成460加以控制。.更特定 言之，一溫度控制流體由通道422 A導入後，將通過入流開 口 466D、渠道466B、通道466C、通道466A、出流開口 466E 、最後由通道422B流出。該溫度控制流體即以此一方式， 將熱能傳送至防護加熱器462，俾為防護加熱器462加熱（若 該流體之溫度高於防護-加熱器462);或者，該流體亦可吸 收並移除防護加熱器462之熱能，藉以冷卻防護加熱器462(若 該流體之溫度低於防護加熱器462)。一溫度控制流體可以 相同之方式加熱或冷卻下防護加熱器472，該流體將流經通 道432A、入流開口 476B、渠道476A、出流開口 476C、及通 道432B 。 該溫度控制流體可為任一種適當之流體，最好為液體。 適當之流體包括水、乙二醇、丙二醇、水與乙二醇或丙二 醇之混合物、Dowtherm A(聯苯醚及聯苯）、Dowtherm E、 (〇-二氯苯）、鑛物油、Mobiltherm(芳香族礦物油）、 Therminol FR(氯化聯苯）。該溫度控制流體最好為水與乙二 醇之50%/50%混合物。該流體可以任一適當方式加熱，例 如利用一電熱器、燃氣式加熱器、或蒸汽加熱器。該流體 可以任一適當方式冷卻，例如利用一氣壓冷凍式或蒸發式 流體急冷器。 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 564497 A7 B7 五、發明説明（42 ) 防護加熱器總成460係與外殼420、430相互分離，因而在 兩者間形成一絕熱間隙470，其大體包圍防護加熱器462及 472。更特定言之，一絕熱間隙470A係形成於外板467與相 鄰且屬於外殼420之包圍壁部分間，且最好具有一寬度A。 一絕熱間隙470B係形成於包圍壁468與相鄰且屬於外殼420 之壁面間，且具有一寬度B。一絕熱間隙470C係形成於外板 474與相鄰且屬於外殼430之包圍壁部分間，且具有一寬度C 。最好各寬度A、B、C均至少為0.1公厘。各寬度A、B、C 若均介於約0.1與10公厘之間則更佳，若約為1.0公厘則最佳。 絕熱間隙470可實質增加系統10之效率、可控制性、及製 造輸出量。絕熱間隙470可使熱能大體上無法在防護加熱器 462、472與外殼420、430間傳遞，因而減少外殼420、430 之溫度對晶圓5周圍氣體環境所造_成之影響，甚至可將此影 響降至最低。換言之，絕熱間隙470可將溫度控制流體所須 加熱或冷卻之熱質大體侷限於防護加熱器462、472之熱質 。如此一來吾人便可控制加工流體之溫度，使其大體上不 同於外殼420、430之溫度。 以上所說明及圖示之加熱/冷卻設計雖為流體流動式，但 除卻以流體加熱外，亦可併用或改用其他可加熱/冷卻防護 加熱器462、472方法。例如可在防護加熱器462、472中設 置電阻線圈（例如其設計可將熱能直接輻射至晶圓）。 參見圖1 8，圖中顯示一根據本發明替代具體實例之壓力 室總成400 A。總成400 A與總成400唯一不同處在於前者之 防護加熱器總成460A包括絕熱層471及473，並以此取代絕 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂
線 564497 A7 B7 五、發明説明（43 ) 熱間隙470。防護加熱器462、472可分別固定於絕熱層471 、473，絕熱層471、473則分別固定於外殼420、430。 絕熱層471、473可以結晶形氟聚合物製成，例如PCTFE(聚 氯三氟乙烯）、PTFE(聚四氟乙烯）、或PVF2(聚偏二氟乙烯） 。絕熱層471、473最好係由塊狀PTFE、新PTFE、或以玻璃 充填之PTFE製成。絕熱層471、473可為蜂巢狀、開孔氣泡 狀、或具有其他構造或型態以增進其絕熱效能。 防護加熱器總成460及460A最好可使壓力室410内之溫度 約在0°C至90°C之範圍内。防護加熱器總成460及460A最好 可以每秒至少500焦耳之最大速率為壓力室410内之氣體環 境供應熱能。 壓力室之密封用系統 用以構成壓力室410之外殼420及430亦構成一流體洩漏路 秦 一 徑3(圖15)，其位於壓力室410直接或間接通往一外部區域7( 例如周圍大氣）之介面。密封用系統450可完全或局部防止 流體沿流體洩漏路徑3流動。 詳見圖15，密封用系統450包括一 Ο形環452、一環狀之杯 形（或倒V字形）封454、一環形彈簧456、及一環形扣環45 8 。密封用元件452與454之組合可改良壓力室密封之有效性 及耐用性，容後述。 扣環458係固定於凸緣424，且在凹口 425下方沿徑向（朝凸 緣434)向外伸出。扣環458可以不銹鋼或其他適當材料製成 。扣環458可以任一種適當之方法（例如以螺紋緊固件）固定 於凸緣424。 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 564497 A7 B7 五、發明説明（44 ) 杯形封454如圖16及圖17所示。「杯形封」在本文中係指 任一種具有一凹面部分之自添力密封用元件，且根據其構 造，當該密封用元件之凹面部分所受壓力增加時（例如由位 於該密封用元件凹面側之一室之壓力增加所造成），該密封 用元件之内部壓力將因而升高並向外施力（例如施力於並抵 住一用以構成該壓力室之壓力容器其與該密封用元件相鄰 之表面），因而形成一密封用元件。杯形封454包括一環形 内壁454B，該内壁係沿一環形折線454C接合一環形外壁 454A，並在其中形成一環形渠道454D。 杯形封454最好係由一具有可撓性之彈性材料一體成形。 用以形成杯形封454之材料最好可曝露在密相C02中而不致 膨脹及受損。適當之材料包括氟化聚合物及彈性體，例如 :PTFE(DuPont 之 Teflon®);經充填之 PTFE ; PTFE 共聚合 物及其類似物，例如FEP(氟化乙稀/丙稀共聚合物）；Teflon AF ;氯三氟乙烯（CTFE);其他高穩定塑膠，例如聚（乙烯） 、UHMWPE(超高分子量聚（乙烯））、聚丙烯（PP)、聚氯乙烯 (PVC)、丙烯酸系聚合物、醯胺聚合物；及多種彈性體，例 如氯丁橡膠、Buna-N、及以表氯醇為基底之彈性體。適當 之密封用材料可購自 PSI Pressure Seals Inc.，310 Nutmeg Road South，South Windsor，CT 06074 〇 若欲將杯形封454固定於凸緣424，可將内壁454B與折線 454C至少其中之一（最好將其兩者）附著於凸緣424及/或扣環 45 8與其相鄰之部分。舉例而言，内壁4548、折線454(：可以 黏著劑固定於凸緣424。杯形封454之位置最好係由扣環458 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564497 A7 ______B7 ____ 五、發明説明（45 ) 加以固定，且不使用黏著劑或其類似物。 彈簧45 6可為任一種可反覆且確實偏置外壁454Α、使其遠 離内壁454Β(亦即沿徑向外移）之適當彈簧。當外殼420、 430分離時，彈簧456最好可沿徑向向外偏置杯形封454，使 其超出凸緣424(參見圖9)。彈簧456最好係一繞線彈簧或一 懸臂式彈簧’其形狀類似但小於杯形封454，且係疊套於杯 形封454之内部。彈簧456最好係由彈簧等級之不錄鋼製成 。彈簧456可與杯形封454 —體成形。吾人除設置彈簧456外 ，一併行或替代之作法係令杯形封454本身即具有一可將壁 454A、454B撐開之偏置力。此外亦可省略彈簧456 ’而杯 形封454本身亦可不具有偏置力。 Ο形環452係設於槽43 5内。〇形環452最好係以緊度接合之 方式固定於槽435中。該〇形環係由一可變形之彈性材料製 成。Ο形環452最好係由一彈性體材料製成。若〇形環452係 由buna-n或氣丁橡膠製成則更佳，若以乙烯—丙烯—二烯 橡膠（EDPM)製成則最佳。〇形環452之尺寸需加以設計，使 0形環452在未載重之狀態下（亦即外殼420、430分離時，參 見圖9)係局部突出於鄰接面436上方。 當外殼420、430關閉時，杯形封454係夾於凸緣424與434 之間，如圖8與圖15所示。彈簧456將偏置壁454A及454B， 使其分別抵住壁434A及425A。若提高室410之壓力，使其 大於周圍壓力，渠道454D所受之壓力將迫使壁454A及454B 分離，並分別與壁434A及425A形成更緊密、更密封之接合。 如此一來，杯形封454便成為一牢固之主要密封用元件， -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 564497 A7 B7 五、發明説明（46 ) 可防止室410内之流體沿流體洩漏路徑3流至0形環452或大 幅減少此一現象，使0形環452不需曝曬在有可能造成損害 之加工流體中。此種對0形環452之保護可大幅延長0形環 452之使用壽命，若加工流體包括高壓C02則更是如此。因 此，密封用系統450將有助於形成一高產出之晶圓製造系統 ，且其中密封用元件之使用壽命較長。 值得注意的是，當吾人提高室410之壓力時，此内部壓力 將使外殼420、430略為分離，導致Ο形環452未達密封所需 之載重狀態。但由於杯形封454可發揮主要密封用元件之功 能，故仍不失為一牢固之密封設計。但若杯形封454局部或 完全故障，Ο形環452則將發揮功能，防止加工流體洩漏至 環境中或減少其洩漏量。根據某些具體實例，總成400可作 適當調整，使0形環452可在室410到達或超過一選定壓力時 ，容許流體沿流體洩漏路徑3流出，以免增加該Ο形環所受 之壓力，並防止具損害性之加工流體（例如C02)長期接觸該 Ο形環。 當室410内之流體處於大氣壓力或真空狀態時，杯形封 454之密封有效性往往因而降低（但彈簧456之偏置力仍可發 揮些許密封之功能）。在此狀況下，0形環452便成為主要密 封元件，可防止大氣中之流體經由流體洩漏路徑3進入室 410中。值得注意的是，大氣中之流體（基本上為空氣）通常 不含高濃度之C02、或其他會對Ο形環材料造成不當損害之 組份。 如圖所示，Ο形環452之密封設計最好採對頭式設計，如 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 564497 A7 -------— B7__ 五、發明説明（47 ) 一" " '—1' -- 此一來便無可滑動之構件。杯形封454之壓力添力機構則容 坪吾人使用偏置力較小之彈簧456。本發明之該等特點有助 於降低所有對晶圓5有害之微粒之產生率。杯形封454在壓 力室總成内亦可改採其他方向、或設於其他位置。吾人可 在机體洩漏路徑中連續設置兩個以上之杯形封454。 吾人可由本文之說明得知，一杯形封與一彈性體〇形環密 封^元件之組合可克服某些與c〇2容器高壓密封設計有關之 問題，但若單獨使用一彈性體〇形環密封用元件或一杯形封 ^無法解決該等問題。特定言之，若令彈性體〇形環曝露在 尚壓c〇2中然後快速減壓，該彈性體〇形環之使用壽命多不 長久γ作為壓力密封用元件之杯形封基本上需使用一強預 力彈簧方可使該容器以真空狀態供人使用。該種強預力可 能產生較大之摩擦及磨耗，進而年生具損害性/污染性之微 粒。根據本發明，若需利用彈性體〇形環在室内形成真空， 該彈性體0形環可由外部添力（從外部壓縮）。 i圓固待敏点， 參見圖19至圖22，圖中顯示一根據本發明其他具體實例 之晶圓固持總成520。總成520可在一壓力室總成40〇3(圖 19)中取代夾盤51 〇，該壓力室總成除此之外均可對應於壓 力室總成400。晶圓固持總成52〇包括一基材固持器或平台 或夾盤522，且可利用炎盤522旋轉所產生之一壓差將晶圓 固定於夾盤522上，下文將有更詳細之說明。 夾盤522具有一前表面524及一位置相對之後表面528。複 數片（圖中共八片）動輪葉529係由後表面528向後伸出，並沿 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564497 A7 B7 五、發明説明（48 ) 一中央轉動軸E-E之徑向延伸（圖19)。複數條（圖中共四條） 通道526A係由後表面528貫穿夾盤522並通往前表面524上之 、環形¥道526B。複數條（圖中共十六條）渠道526C係由渠 道526B沿徑向向外延伸，並與渠道526β形成流體連通。亦 可增設與渠道526C形成流體連通之環形渠道（未圖示）。 如圖19所示，夾盤522係安裝於一從動軸53〇上，俾隨該 軸繞轉動軸E-E旋轉。當夾盤522旋轉時，動輪葉529將推動 或迫使「後表面528」與「壓力室410中與該後表面相鄰且 相對之表面412」間之流體沿徑向（沿方向〇向外（朝夾盤522 之外周邊）移動。如此一來便在夾盤522下方、夾盤522之内 部區域（亦即最靠近軸E-E之區域）與該夾盤之外部區域間產 生壓差。更特定言之，該中央區域之壓力（包括通道526A 下開口之壓力）將小於夾盤522外，之壓力，亦小於晶圓5於 夾盤522相反面所受室410内之壓力。因此，在晶圓5頂面所 受之流體壓力與渠道526B、526C内之流體壓力間將形成一 壓差。 Μ夾盤522及晶圓5旋轉時’晶圓5即以上述方式固定於夾 盤522。吾人可設置補助性之固持構件，俾在開始旋轉前、 或在不需旋轉之加工步驟中，將晶圓5固定於夾盤522上， 並/或提供額外之固定效果。舉例而言，該等補助性構件可 包括黏著劑、夾具、及/或一外生壓差總成（如後述之晶圓固 持總成550)。 參見圖23至圖25，圖中顯示一根據本發明其他具體實例 之晶圓固持系統551。系統551包括一晶圓固持總成55〇 ,且 -52-
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縮機，或其類似物產生壓力或真空）。如此一來將使室565 内之壓力（連帶使得與該室形成流體連通之渠道556A内之壓 力）t於壓力室410内之壓力，因而在晶圓5之上表面與晶圓 5之背面間形成一壓差，導致晶圓5被下拉（沿方向D)至夾盤 552 上。 /刀l里限制器566可限制流體從第二室565流入儲存槽568之 流量，使流體以吾人所控制之方式洩漏。此種控制洩漏之 作法可確保晶圓5兩面間之壓差足以將晶圓固定於定位，但 不致過度消耗壓力室410内之流體。 儲存槽568之壓力最好大於大氣壓力，但小於壓力室41〇 在預疋作業中之壓力。儲存槽5 68可容許吾人清潔、再循環 、或以其他方式處置壓力室410内所抽出之氣體。 或者亦可省略或繞過儲存槽568，使管線L41可在閥V30開 啟之狀態下直通大氣。 當壓力室410内氣體環境之壓力等於或小於被動低壓源（亦 即儲存槽568或周圍大氣）之壓力時，吾人便可操作流體輸 送元件P20以降低室565内之壓力，使其小於壓力室41〇内之 壓力，以便在晶圓5之兩面間產生大小符合吾人所需之壓差 。在此情況下需關閉閥V30並開啟閥V3 1。 系統551最好能在吾人之操作下，使渠道556A内產生一至 少比壓力室410内之壓力小1 psi之壓力，若比壓力室41〇内 之壓力小約5至20 psi則更佳。 旋韓式噴灑元件 前述之喷丨麗元件190及後述之喷灌|元件602、652均可提供 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564497 53 五、發明説明（ 位=入口，俾將加工流體直接送至晶圓表面。此外 來=2表=1可提供該等流體之分布流，其中更包含 喷灑元件所送出之流= 量此機械作用大致上係來自 2可透過噴灑^之設計（例如包括噴口之數量、間距 制Π)’對能量傳遞/機械作用之運用方式作選擇性之控 ==令晶圓同時旋轉則可在流體與晶圓表面間產 生J力（動里），促進表面物質之移除。 參見圖26 ’圖中顯示—根據本發明其他具體實例之壓力 f總成4嶋。總成_D(為求圖面清晰，其某些特點在圖26 未顯不）可與總成_相同，唯前者設有-旋轉式喷灑 =牛^ _(舉例而言）。總成彻D可包括—以轉動方式驅 動？晶固固持器510,另一作法件令晶圓5保持固定不動。 噴麗元件總成6GG可搭配前述任—種塵力室總成。值得注音 的是，即使不使用旋轉式晶圓固持器，喷Μ件總成6〇_ 可使一喷灑元件與一晶圓相對轉動。 喷灑元件總成600包括一喷灑元件6〇2(亦可見於圖27及圖 28)。噴灑元件602包括一軸部分61〇及桿狀分布部分以❽。 一軸向通道612係延伸自一上開口 614、穿過部分61〇、並與 部分620中之一橫向通道622形成流體連通。一系列喷口 a* 係由通道622延伸至分布部分62〇之底部外緣。喷灑元件6〇2 可由一具有高氧化穩定性之材料製成，例如316不銹鋼。 一軸承630係固定於外殼420之一通道427内，致使軸承 630之一凸緣632係容納於通道427之一加大部分427α中。轴 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 57- 564497 A7 B7 五、發明説明（54 ) 承630最好係圖示之套筒式軸承。軸承630可以PTFE、聚乙 烯（PE)、或聚醚醚酮（PEEK)製成。軸承630最好係由PTFE製 成。 軸部分612穿過軸承630且具有一凸緣616，其覆於凸緣 632上。一末端蓋640係以螺紋（舉例而言）穩固安裝於外殼 420之部分427A内，且位於凸緣616之上方。末端蓋640最好 可與外殼420形成氣壓緊密密封。 末端蓋640可接收一加工流體供應源（例如來自一供應管線 9)，使加工流體流經一通道642，然後進入通道612。該流 體可繼續流入通道622，然後由喷口 624送出。 參見圖27及圖28，噴口 624係與喷灑元件602之預定轉動 軸N-N(參見圖28)形成某一角度。喷口 624之位置最好傾斜 一角度M(參見圖28)，且該角度約在0與85之間，若約在30 與60之間則更佳。喷口 624之傾斜方向係與預定轉動之方向 R(圖27)相反。 使用時，流體離開喷口 624所產生之反作用力（亦即液力推 進力）將使喷灑元件602在軸承630内繞軸N-N旋轉。值得注 意的是，由於轴承630係安裝於壓力室410之内部（亦即在高 壓區域内），並由末端蓋640將其與周圍壓力隔離，因此， 該軸承並不需承受其兩端間一實質壓力降所產生之載重。 除以液力驅使喷灑元件602旋轉外，一替代或併行之作法 係將喷灑元件602連接至一驅動單元。該喷灑元件可以直接 或間接之機械方式連接至該驅動單元（例如採用一軸承/密封 用元件/驅動單元之構造），或以非機械方式連接（例如使用 -58- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 55 五、發明説明（ =以或磁性搞合（其中磁性可為永久磁性、電力驅動之 磁性、或感應驅動之磁性）之連接力）。或可令部分或 口 624之方向平行於轉動軸N-N。 、 取可Γ—根據本發明其他具體實例之噴灑元件652 代件602,並搭配上述任一種修改方式或特點。喷 件652具有一軸部分66〇，且可對應於喷麗元件_，唯 杯狀分布部分620係由一盤狀或碟狀分布部分67〇所 該分布部分670具有一由喷口 674所形成之圖型。吾人可％ 改該由喷口 674所形成之圖型。 " =，在以上所說明、及如後附申請專利範圍所表示 "中，有多項發明亦可用於其他作業，且該等作業並 非先f以較佳具體實例為參照對象而詳加說明之作業。、舉 例而吕：用以將一晶圓固定於一夾盤之構件及方法亦可用 於其他類型之作業（例如與叫或晶圓製造無關之作業）以固 定他種基材。供應/回收系統3〇〇及其次系統亦可用於其他 需使用内含co2之加卫流體之系統及作#，例如使用c〇2之 化學機械研磨（CMP)系統。 以上係本發明之示範說明，不應將其視為對本發明之限 制。本文雖已說明本發明之若干示範用具體實例，但熟習 此員技云之人士即可瞭解’該等示範用具體實例可以多種 方式G改纟在實質上仍不脫離本發明之新賴原理及優點 。/此，所有該等修改均屬本發明之範圍。應瞭解，以上 係^發明^示範說明，不應將其視為僅限於本文所揭示之 特定具體實例’此外，針對該等具體實例所作之修改及其 他具體實例均包含在本發明之範圍中。

Claims (1)

  1. 564497 第091111058號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年1 〇月) ABC D /0 ,ΙΛ 、申請專利範圍 /T 2. 3. 5. 6· / 一種用以清潔一微電子基材之方法，該方法包括下列步 驟： a) 將該基材置於一壓力室中； b) 令一包括密相C02之加工流體以循環方式通過該室 ’致使該加工流體接觸該基材；及 c) 在「令加工流體循環流動」之步驟之至少部分過 程中’以循環方式調變該c〇2之態相。 如申請專利範圍第丨項之方法，其中「令加工流體循環 流動」之步驟包括：在「以循環方式調變該〇〇2之態相」 之步驟之至少部分過程中，將C02導入該室，並將C02從 該室中移出。 如申明專利範圍第i項之方法，其中「以循環方式調變 A C〇2之恶相」之步驟包括：使該c〇2之態相從ScC〇2變 為液態c〇2，然後再從液態c〇2變為ScC〇2。 :申明專利轭圍第1項之方法，其中「令加工流體循環 /瓜動」之步驟包括··由一壓力槽供應co2。 2請專利範圍第4項之方法，其中「令加卫流體循環 々'L」之步驟尚包括：利用—低壓源移除該室内之加工 流體。 如申請專利範圍第i項之方法 、、亡紅 A P 八τ 7加工流體循琛 之步驟包括：將一部分加工流體從該室中移出， 亚將5亥部分加工流體重新導入該室。 如申請專利範圍第6項之方法， 除邻八4 ㈠ 貝I万/友包括下列步驟：在「移 丨示4为加工流體盥「蔣 ^ 將名口 P刀加工流體重新導入該室」 10X297公釐）
    8之步驟間，過濾該_分加工流體。 申明專利範圍第6項之方法，包括下列步驟··在「移 除部分加卫流體」肖「將該部分加工流體重新導入該室」 9之步驟間，使該部分加丄流體與化學添加劑結合。 )中W專利圍第i項之方法’其中「以循環方式調變 4 002之悲相」之步驟包括··循環操作—可變容積元件。 .如申請專利範圍第1項之方法，其巾「以循環方式調變 该c〇2之態相」之步驟包括：令c〇2質量流交替出現於一 ⑶2供應源與該室之間、及該室與_低壓源之間，其中 忒c〇2供應源之壓力大於該室，該低壓源之壓力則小於 該室。 1 ·如申凊專利範圍第i項之方法，其中該加工流體包括化 學添加劑。 12·如申請專利範圍第W之方法，包括：先使該基材接觸 化學添加劑，再使該基材接觸密相C02。 13· 2申請專利範圍第丨項之方法，包括：將一組合物同時 ‘入忒至，該組合物包括一業經儲存之化學添加劑及業 經儲存之密相co2。 如申請專利範圍第13項之方*，包括：先過據該組合物 ’再將該組合物導入該室。 15.如申請專利範圍第13項之方法’其中「導入該組合物」 之步驟包括： 將該化學添加劑輸送至一貯器； 將該c〇2輸送至該貯器以形成該組合物；及 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公I) 564497 5、申請專利範圍 以一大體上與周圍壓力相等之壓力，將該貯器中之組 合物輸送至該室。 16·如申請專利範圍第13項之方法，其中「導入該組合物」 之步驟包括： 將該化學添加劑輸送至一調節單元； 將该C〇2輸送至該調節單元以形成該組合物；及 以一大於周圍壓力之壓力，將該調節單元中之組合 輸送至該室。 口 17·如申請專利範圍第16項之方法，包括：在完成「將該調 即早兀中之組合物輸送至該室」之步驟後， 將一第二化學添加劑輪送至一第二調節單元； 將co2輸送至該第二調節單元以形成一第二組合物 第 以一大於周圍壓力之壓力，將該第二調節單元 二組合物輸送至該室。 18,如申請專利範圍第16項之方法，包括：在完成「 節單元中之組合物輸送至該室」之步驟後， μ 利用密相c〇2將該組合物從該調節單元中沖出； 將一第二化學添加劑輸送至該調節單元； 將⑶2輪送至該調節單元以形成—第二組合物；及 以-大於周圍屢力之壓力’將該調節單元中之第_ 合物輸送至該室。 一 19·如申請專利範圍第Ϊ項之方法， 工 之 流體循環流動」及「以循璟方7加 勒」汉以循墩方式調變該C02之態相 乂驟後’排出該室内之加工流體。 二 3 X297S) “張尺度關家辟(CNS) A4規格(21〇 A8 B8 C8 D8 564497 、申請專利範圍 20. 如申請專利範圍第 甘士「4儿， & 间矛U項之方法，其中「排出該加工流體」 之V驟b括·利用一飽和㉟汽壓大於c〇2之加壓氣體置 換該加工流體。 21. 如申請專利範圍第 甘士 r & 1 ^ 间牙^項之方法，其中「排出該加工流體」 之步驟包括： 將ScC02導入該室，其中該ScC〇2之壓力大於該室内 之力机體’该ScC〇2之密度則小於該室内之加工流體 ;同時 將該加工室内$ ‘ -Γg A _ 之加工流體移至一壓力小於該室之低壓 源。 22. ，申請專利範圍第以之方法，包括：在「以循環方式 周欠。亥C〇2之悲相」之步驟之至少部分過程中，使該基 材相對於該室而旋轉。 23·種用以清潔一微電子基材之方法，該方法包括下 驟： a) 將該基材置於一壓力室中； b) 將包括岔相C〇2之加工流體噴灑於該室之基材上 ;及 C)在該「噴灑加工流體」之步驟之至少部分過程中 ，以循環方式調變該C〇2i態相。 2 4.如申請專利範圍第2 3工苜夕十·、土 廿1「+ - 礼图罘u項之方法，其中「噴灑一加工流體 」之步驟包括：從—包括複數個喷口之喷灑元件中噴麗 該加工流體。 25.如申請專利範圍第24項之方法，包括：在「喷灑一加工 裝 訂
    564497 A BCD 、申請專利範圍 流體」之步驟中，使該噴灑元件相對於該基材而旋轉。 26·如申請專利範圍第23項之方法，包括：在「噴灑一加工 流體」之步驟中，使該基材相對於該喷灑元件而旋轉。 27· —種用以清潔一微電子基材之方法，該方法包括下列步 驟： a) 將該基材置於一壓力室中，該壓力室内含一包括 密相C〇2之加工流體，致使該基材曝露於該c〇2中；及 b) 以循環方式調變該C〇2之態相，作法係令c〇2質量 流交替出現於一 C〇2供應源與該室之間、及該室與一低 ，壓源之間，其中該C〇2供應源之壓力大於該室，該低壓 源之麼力則小於該室。 - 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中「以循環方式調變 該⑶:之態相」之步驟包括：使該c〇2之態相㈣叫變 為液態C〇2，然後再從液態c〇2變為ScC〇2。 29. 如申請專利範圍第27項之方法，包括下列步驟：將一部 分加工流體從該室中移出、及將該部分加工流體重新= 入該室。 30. 一種用以清潔一微電子基材之方法，該方法包括下列+ 驟： V a) 將该基材置於一壓力室中； b) 將一包括密相C〇2之加工流體導入該室，致使該加 工流體接觸該基材，藉以清潔該基材； c) 將一部分加工流體從該室中移出；及 d) 將該部分加工流體重新導入該室。 5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 564497 A8 B8 C8 - ^-____ D8 ________ 、申請專利範園 3 1 •如申請專利範圍第30項之方法，包括下列步驟：在「移 除部分加工流體」與「將該部分加工流體重新導入該室」 之步驟間，過濾該部分加工流體。 32 •如申請專利範圍第30項之方法，包括下列步驟：在「移 除部分加工流體」與r將該部分加工流體重新導入該室」 之步驟間’淨化該部分加工流體，以去除該C02中之污 染物。 3 3 •如申請專利範圍第30項之方法，包括下列步驟：在「移 除部分加工流體」與「將該部分加工流體重新導入該室 」之步驟間，使該部分加工流體與化學添加劑結合。 •一種用以清潔一微電子基材之方法，該方法包括下列步 驟： a) 將該基材置於一壓力室中； b) 將一包括密相co2之加工流體導入該室，致使該加 工流體接觸該基材，藉以清潔該基材； c) 將一部分加工流體從該室中移出； d) 蒸餾該部分從該室移出之加工流體，俾使c〇2與該 力口工流體之其他組份分離；及 e) 將分離所得之co2重新導入該室。 35.如申請專利範圍第34項之方法，包括：在「將分離所得 之C〇2重新導入該室」之步驟前，重新調節該分離所得 之c〇2 ’使其狀態大體上與該室内之c〇2相同。 如申請專利範圍第34項之方法，其中該密相c〇^ScC〇2。 37·如申請專利範圍第34項之方法，其中該密相^…係液態 —一 · 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐)
    裝
    Co, 〇 38.驟種用以清潔—微電子基材之方法，該方法包括下列步 材^在-加卫室内利用1含⑶2之加工流體清潔一基 將使用過之加卫流體從該加X室中移出； ，從使用過之加卫流體中分離出⑶2;及 U)在該加工室或另一 4 之C〇。 — ϋ工至内重覆使用該分離所得 39 如申請專利範圍第38項之方 甘士「&西 所彳I 、爻方法，其中「重覆使用該分離 、、支5 之步驟包括：將分離所得之叫重新使用於 40 β潔相同之基材。 如申請專利範圍第38須 ^ 員之方法，其中「重覆使用該分離 生J 2」之步驟包括：將分離所得之C02重新使用於 凊潔一第二基材。 41. ^申請專利範圍第38項之方法，其中「重覆使用該分離 :得之c〇2」之步驟包括：在下—加工步驟再次使用該 分離所得之co2。 42. -種用以清潔-微電子基材之裝置，該裝置包括： a) —壓力室； b) 循環構件，其可使一包括密相c〇2之加工流體通 過該室，致使該加工流體接觸該基材；及 C)调g構件，其可在該加卫流體之循環過程中調 變該<：02之態相。 564497 A8 B8 C8 -------- Ρβ 六、申請專利範圍 -----— 43. 如申請專利範圍第42項之震置，包括一壓力槽，其可將 一 C〇2供應源輪送至該室。 44. 如申請專利範圍第42項之裝置，包括一低屢槽，其有助 於將該加工流體從該室中移出。 申π專利範圍第42項之裝置，包括一流體輸送元件， 其可將一部分加工流體從該室中移出，並將該部分加工 流體重新導入該室。 如申明專利範圍第42項之裝置，其中用以調變該C02態 相之凋變構件包括一可變容積元件。 47·如申明專利範圍第42項之裝置，其中用以調變該co2態 相之调變構件包括：一 C〇2供應源，其可與該室形成流 體連通’及一低壓源，其可與該室形成流體連通；其中 該C〇2供應源之壓力大於該室，該低壓源之壓力則小於 該室。 48.如申請專利範圍第42項之裝置，包括： 一化學添加劑供應源； 一貯器’其與該化學添加劑供應源及該室形成流體連 通；及 一 C〇2供應源，其與該貯器形成流體連通； 其中該貯器之壓力大體上與周圍壓力相等。 49·如申請專利範圍第42項之裝置，包括： 一化學添加劑供應源； 一調節單元，其與該化學添加劑供應源及該室形成流 體連通； 本紙張尺度適财賴家鱗(CNS)从規格(21〇 X 297公釐） 564497 A BCD 六、申請專利範圍 一 c〇2供應源，其與該調節單元形成流體連通；且 其中该co2供應源之壓力大於周圍壓力。 5〇·如申請專利範圍第49項之裝置，包括： 一弟一化學添加劑供應源；及 一第二調節單元，其與該第二化學添加劑供應源及該 室形成流體連通。 51·如申請專利範圍第42項之裝置，包括一加壓氣體供應源 ’其與該室形成流體連通，該加壓氣體供應源之飽和蒸 汽壓大於c〇2之飽和蒸汽壓。 52·如申請專利範圍第42項之裝置，包括一基材固持總成， 其可使該基材相對於該室而旋轉。 53 · 一種可利用一包括密相C02之加工流體清潔一微電子基 材之裝置，該裝置包括： a) —壓力室； b) 一喷灑元件，其可在該室内將該加工流體噴灑於 該基材上；及 c) 一調變構件，其可以循環方式調變該c〇2之態相。 54.如申請專利範圍第53項之裝置，其中該喷灑元件包括複 數個噴口。 55·如申請專利範圍第54項之裝置，包括一旋轉裝置，其可 使該喷灑元件相對於該基材而旋轉。 56· —種用以清潔一微電子基材之裝置，該裝置包括： a) —壓力室’其内裝有一包括密相c〇2之加工流體； b) C〇2供應源，其可與該室形成流體連通，且該 本鈇張尺度適财關家鮮(CNS) A4規格(21()><297公1) 564497
    c〇2供應源之壓力大於該室； ¢) 一低壓源，其可與該室形成产 从 < 體連通，且該低壓 源之壓力小於該室；及 d)流體控制元件，其可以循環 农乃式调變该室内C02之 態相，作法係令co2質量流交替出银认# 又θ出現於該C〇2供應源與該 室之間、及該室與該低壓源之間。 57· —種用以清潔一微電子基材之裝置，該裝置包括： a) —壓力室； b) 一加工流體供應源，其中該加工流體包括密相⑶2 ，且該供應源係與該室形成流體連通；及 A幻一条H统，其包括—蒸！g器，該蒸顧器係與該 室形成流體連通，且可分離出該加工流體中之c〇2 ;其 中該蒸餾系統可將分離所得之c〇2重新導入該室或另一 室中。 58. —種用以清潔一微電子基材之裝置，該裝置包括： a) —加工室，其内裝有一包括密相c〇2之加工流體； b) —移出構件，其可將使用過之加工流體從該加工 室中移出； c) 一分離構件，其可從使用過之加工流體中分離出c〇2 :及 d) 一送回構件，其可將分離所得之c〇2送回該加工室 或另一加工室供後續使用。
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    5S2 圖23
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