TWI250049B - Regulation of flow of processing chemistry only into a processing chamber - Google Patents

Description

1250049 九、發明說明： 一、【發明所屬之技術領域】 本發明一般關於半導體晶圓清潔領域，尤有關於僅只進入處 理室中之化學品的流量調整。 二、【先前技術】 吾人已深知：在產業中，半導體晶圓之微粒表面雜質典型上 ^降低元件之效能並影響良率。在處理晶圓時，吾人希望儘量減 (但秘於）細、細朗物、及殘餘侧 ϋ界流體已被建議用於清潔半導體晶圓上（例如有一揭露 | Λ 7月31日發表之美國專利案編號4, 944, 837中之利用 ί品去除暴露有機光阻膜之方法，發明人為Nishik_ 到壓ΐΐ ΪΪ臨界環境中處理物品之方法」）。當流體因受 1影響而令其密度接近液體密度時，流體即進 超體ί右體表現出液體與氣體兩者之性質’例如 ϋΐΊ 與液態組成有關之溶劑化及可溶解化性質 之特=旦雜界流體亦具有氣態組成之低黏度特徵。 半導體超臨界處理上之處卵化學品流量為 統系統掉ΐ透過入口埠傳送流體進入處理室之傳 而改變，•連X主確性會根據人口埠兩端之相對壓力函數 發生。吾人希望在不同壓置，此種問題便會 化學，，之逆流，進人處理室綱消除處理用 之超臨界可調節進人_越以處理物體 1250049 三、【發明内容】 7本發明實施例係針對-種_越處理物體 理系統的設備，包含··將處理用化學品注射進人純之^ | = 中包括啟動、停止該注射職置之裝置；與實質=五ς 入該注射用裝置之裝置。 、 止〇丨L體再進 本發明第二實施例係針對_利用流體處理 糸統，包含:-高壓處理室;將處理 3 = 置之裝置；與實防止流體再進人該注射用裝置之^置主射用裝 本發明第二實施例係針對處理一^ 超臨界處理系統，其中該流體來自$晶圓之 合之背塵調節器；壓縮流體以形成加 果轉送至背壓調節器之第—線，該流體自 泵之第二線，該第二誠㈣机體自流體源轉送至 室耦合之循環迴路;將流體導；路;:與 線。；括:在循環迴路中之入口淳; 本發明第四實施例係針對處理口 f，超臨界處理系統的流量調整方法，利:么，物 予品至泵，壓縮處理用化學品 y、、’提仏處理用化 停 以 止系統，其係用於控制^流體；提供-啟動- 式下不致被導入系統中·在^、 且加壓流體在停止模 體進入入口線。 狀恶下’避免糸統内之流 四、【實施方式】 發明之各種不同實施 以下茶照關之詳細制絲例說明本 1250049 例;’但本發明不應被推斷為僅限於此處所述之實施例；故下列詳 、、、田说月並不§限制思味，且本發明之範圍係由所附之中請專利範 圍所定義。 本，明旨在提出調節進人_流體處理物體之超臨界處理系 流ί _備與方法。本發明之「流體」係指氣體的、 f =、他界及’或近超臨界流體；在本發明之某些實施例中， 五m氣體的、液體的、超臨界及/或近超臨界二氧化碳， :士?Γΐ，」共溶劑、化學品、及/或界面活性劑均可包含 t j本發明之目的而言，二氧化碳應視為在液體的、 =、「it界（包括近超臨界）狀態中之流體二氧化碳c〇2， 狀=、界二氧化碳」係指在臨界溫度（3〇.5。〇及臨界壓 h懕^7 Β、^以上條件之⑺2，當C〇2受到高於7. 38 MPa及30. 5 ίίίΛ度，即可知其處於超臨界狀11;「近超臨界二氧化碳」 ? 85%之絕獅界溫度無频力範_。就本發明 m典型上指用於形成積體電路、基板、及其他 平2體的半導體晶圓；此處所用之「基板」包含 沉積光阻或殘留物之半導體裝置結構，基 含各種不珊料如金屬、_、玻璃、或其域物。板打匕 界，二1i為巧ί本發明之實施例’顯示利用流體處理物體之超臨 、、丄设備不意圖。如圖ια所示，在較佳實施例中，利用 ?，，里系統爛100包含:將處理用化學 之果置.㈣二，衣f i8G ’其中包括啟動、停止注射用裝置180 太^B日，貝上防止抓體再進入注射用裝置180之裝置160。在 本，月之某些實施射，注拥裝置⑽包含在_ S用=Γί預定動ί好介於約2_psi至約_ _範 以、貫施例中，當停止用I置及啟動用裝置至少立中之 一正在運作時，實質上防止流體再進入 二二 係處於運触態；在-麵财，_ 7 1250049 裝置180之裝置160包含—背壓調節哭。 統之言 包t-物體之超臨界處理系 些實施射，_賴置^=之频_:在某 學品倒流之第-逆流預防裝置177相耦Ζ之泵、二避$處，化 中，第一逆流預防裝置177係位於流體源貫施例 注ΐ用裝置18G包含二竹上用於避免=用 防裝置163係位於泵浦m與系統 人中 中之一，在一貫施例中，帛一逆流預防裝置177及/或第 動及/或彳T止用裝置包含—流量控職置173，任何流量 ^應適合架設於本發明中，例如任意數目的閥包含球閥、鐘斗闕裝 ^瓣閥與，有禮致動器、電動致動器、液壓致動器、及/或微 電動致動狀閥；在-實侧巾，流量控織置17 源107與泵浦170之間。 %圖1B為^1A中所示之利用流體處理物體之超臨界處理系統 之設備的另一實施例示意圖；在圖1B中，當說明與圖丨中相同元 件時，即採用與圖1中相同之數字表示。如圖1B所示，在一實施 例中，設備101包含提供處理用化學品至注射用裝置180之流體 供應裴置109，吾人應明瞭流體供應裝置1〇9可包含流體混合器 135、與流體此合裔135相流通之第一流體源121、控制自第一流 體源121流至混合器135之流體流量之閥123、與流體混合器135 相流通之第二流體源Π7、控制自第二流體源Η?流至混合器135 之流體流量之閥119等的任意組合；在某些實施例中，第一流體 源121溶劑及第二流體源117兩者或僅其中之一提供溶劑、共溶 劑、化學品、及/或界面活性劑，最好第一流體源121溶劑及第 二流體源117兩者或僅其中之一提供氣體的、液態的、超臨界及 1250049 、綱、化學n Ξίΐΐίί導體晶圓，處理用化學品最好是氣體的、液能όί、 =界^或近超臨界二氧化碳;吾人應明瞭化學以的放 H化學品、界面活性劑或其組合均可含於二氧化碳中。㈣虚 # ί、ΐ 200包含一高壓處理室20卜關於處理室例之i产 係揭露於共有且共同等後判定之美國專利申請幸^ 年7月24日提出中請，其名稱為、「用於ΐ 導之而壓處理室」；序號09 月^ ===其名稱為「用於多重半導體基板之高壓處=序 含有流量增強特徵之半導體基板室、名 10/364,284 ^ 2003 ^2^ 1〇 rttf 導體晶圓同之9高壓處理室」，兹將其内容納入以為參^為用於半 用裝置280，其中高1處^^= 局壓處理室201之注射 之裝置260，其中裝置26〇係轉裝置280 201之間。在-實施例中，注^穿置與局壓處理室 注射用裝置，該預定廢力最好=^置9=包含在一預定壓力下之 圍内㈣些實施例中’注崎置°==〇〇 上用於避免處理用化學品倒〜帛、、δυ，3泵_’、一實質 實質上用於避免處理用化學删f置奶、以及/或 實施例中，第-逆流預防ff 弟-禮預时置263;在- 之間；在一實施例中，第1、,、&77係位於流體源22丨與泵浦270 系統之間，· 列裝置263係錄栗浦270與 T弟—延流預防裝置277及/或第二逆 9 1250049 流預置，包含任意數目之檢查闕或其 置明=^巧裝置包含-流量控制裝 的閥’例如球閥、鏟斗閥、翼瓣閥種::類型 當停止用裝置及啟動實施例中， 止流體再進人注射職置28G之時’實質上防 實施例中，實質上防止叶爯、隹，、f260係處於運轉狀態；在-:-背壓調;；體再進入注射用裝置28〇之裝請包 在一實施例中，利用流體處理物 實施例中’程序控制電腦250可輕合， 某= ，，器、電動致動器、液壓致動器j忒3閥及$ 或背壓調節器，如圖2之虛線部分所示。电動t泵及/ 之超例’顯示越處理半導體晶圓 利用流體處科導體晶狀超轉處在 理室㈣合之猶環迴路3。3 ;在V施:3Γ上 =含將，入猶環迴路3。3所用之一二裝=處= 彳口裝置3〇5包含一在循環迴路303中之入口埠31一0 ΐί、、二Ϊ?°相搞合之㈣調節器330 ;在一實施例中車入口 ΐϊ 體，成加壓流體之栗浦_、將加壓流體自 泵浦340轉运至背壓調節器33〇之第一線317， ^34G之第二線317 ;在—實施例中;一線 写持力自果沿單一方向335流至背壓調節 “門32】317係配置以維持流體自流體源321 經過閥323而沿皁一方向345流至泵浦34〇。 界严二康本發:之實施例，顯示利用流體處理物體之超臨 '^ 之示思圖。圖4顯示系統個包含經由if、閥427 1250049 口線426麵合之流體源429，其中源閥427可選擇性地打開 42，*=動f亭ΐ流體自流體源429流向入口線426，入口線 :斤指之「處理流」包含流體、流體混合物 似t處里之裝置433如針孔閥、孔洞、閥、及/或泵，而 流流人處理室4G1中。處理室偷最好配有一或 y 空處理室·並/或調節處理謂内之壓 以便對處理室4〇1加壓或抽真空；在某些實施“， 處理至401係與加熱器431耦合。 夕& ί車t佳貝把例中，吾人於處理室4〇1内部設置了循環處理汽 循回裝置包含與循環迴路403相麵合之出口埠437，^ 加d,則與任意數目之逆流閥、檢查閥、循環泵、及/.戈 ϊϊ=1依ΐ與:入口埠439^合）耗合，以便將C流 以W、古η :贿迴路403取好配有一或更多閥415及415’， =即^經循裱迴路403及處理室4〇1之處理 包f注射埠435，其可將化學品如清潔2 (例如水及rt〜讀丨以及/或界面活賴）或沖洗用化學品 =4Gt 丙喊1PA等溶劑）自化學品源奶導入循環 維持ίΐί if二圭實，’當導入處理流至處理室4㈣ 定壓時，該裝置433須運轉；在—實施例中， ‘二Si;以;，根據本發明之設 :。=5 3一嫩序控侧45°，以期控制任意數目 或其他$置…、419、425、及427、泵浦41卜加熱器431 、衣置（未顯不），控制訊號係如圖4所示之耦合虛線。 1250049 圖5為根據本發明之實施例，顯示調節進入利用流體處理物 體之超臨界處理系統之化學品流量的方法流程圖。在某些實施例 中，物體係為用以形成積體電路之半導體晶圓，處理^仆聲$昜 好是氣體的、液態的、超臨界及/或近超臨界二氧化碳，吾人應 明瞭化學品、溶劑、共溶劑、化學品、界面活性劑或^組:均g 含於二氧化碳中。

在步驟510中，吾人將處理用化學品供應至泵，以壓縮處理 用化學品而形成加壓流體；在步驟520中，啟動—停止系统係用 以控制入口線而將處理用化學品導入系統中，動式 作時，加壓越可導人祕中，讀停止模歧作時，

不致被導入系統中；在步驟53〇中，當啟動模式運作時，加壓流 體仍維持流動。在-實施例中’維持步驟53〇中之加壓流體流動 ^含使栗：將-預定量之處理用化學品導人系統中；在一實施例 中，預定量之處則化學品係在-預定壓力下導人彡統中，該 ^壓力取好介於約2300 psi至約3_ psi範圍内。在步驟54(] 雖停止用裝置及啟_裝置至少其巾之—正處於運作狀離， 須防止系_之越進人人口線；在—實施例中，步驟％^之 之流，進入入口線包含提供一 壓調節器；在非必須 $ _中’至少須施行超臨界清潔程序及超臨界沖洗程序其中 雖然本發明之程序及設備均已詳係舉例說明，但 3設!==僅Γ於上述者，故習於此技術“· =Γ專利範圍較義之精神與領域時， 了對上述I父佳貫施例進行各種不同之修改。 五、【圖式簡單說明】 申請專利範圍及附圖而更使人 本發明將參照下列詳細說明 清楚明瞭，其中： 圖1A為根據本發明之實施例，顯示利用流體處理物體之超臨 12 1250049 界處理系統之設備示意圖。 處理物體之超臨界處理系統 示利用流體處理物體之超臨 示利用流體處理半導體晶圓 圖1B為圖ία中所示之利用流體 之設備的另一實施例示意圖。 圖2為根據本發明之實施例，顯 界處理糸統之示意圖。 圖3為根據本發明之實施例，顯 之超臨界處理系統之示意圖。 體處理物體之超臨 圖4為根據本發明之實施例，顯示利用流 界處理糸統之示意圖。

圖5為根據本發明之實施例，顯示調節 體之超臨界處_統之鱗品流量的方法流糊彻w體處理物 【主要元件符號說明】 100以流體處理物體之超臨界處理系統之設備 101以流體處理物體之超臨界處理系統所用之 107流體源 1胃

109流體供應裝置 117第二流體源 119流體流量閥 121第一流體源 123流體流量閥 135流體混合器 160防止流體再進入注射用裝置之裝置 163第二逆流預防穿r詈 170泵浦 ~ 173流量控制裝置 177第一逆流預防裝置 180注射用裝置 X 200以流體處理物體之超臨界處理系統 13 1250049 201高壓處理室 221流體源 223流量控制裝置 250程序控制電腦 260防止流體再進入注射用裝置之裝置 263第二逆流預防裝置 270泵浦 273流量控制裝置 277第一逆流預防裝置 280注射用裝置 300利用流體處理半導體晶圓之超臨界處理系統 301高壓處理室 303循環迴路 305入口裝置 310入口埠 317第二線 317’第一線 321流體源 323閥 330背壓調節器 335單一方向流 340泵浦 345單一方向流 400超臨界處理系統 401處理室 403循環迴路 405加熱器 407壓力閥 411泵浦 1250049 415、415，閥 417化學品源 419閥 420加熱器 425入口閥 426入口線 427源閥 429流體源 431加熱器 433導入處理流之裝置 435注射埠 437出口埠 439入口埠 450程序控制電腦

Claims (1)

1250049 、申請專利範圍： 含 .1. -種以流體處理物體之超臨界處理系統所用之設儀，包 用^處_化學紐射進人料叙“，該紗包含 啟動以及停止該注射用裝置之裝置；以 2 ΓΓίίΐίίίΤ!進入該注射用襄置之裝置。 系統ff，其巾紐_置咐—=== 用裝置。 m Γ 3.如申請專利制第2項之以流 系統所用之設備，其中該預定壓力約介於:物體之^處理 範圍内。 幻1%以〇〇 PS1至3000 PS1 4·如申請專利範圍第2 j苜夕，、，、六 系;所用π:;中該注射用裝置 ;二及-第二:流置其用化學品之倒 倒流。 ^、係貝貝防止该處理用化學品之 系統所用之設i第ί ，處理物體之超臨界處理 裝置至少其中之-包含^少—檢^'騰裝置以及該第二逆流預防 6·如申請專利範； 系統所用之設備，其中兮啟動、=流體處理物體之超臨界處理 -包含-流量控崎置動叫置及該停止用裝置至少其中之 7·如申請專利簕圖楚β 系統所用之設備，其中該流量處理物體之超臨界處理 -電動致動H、-液壓㈣里^制衣置包含-閥一氣壓致動器、 -。 1致動$、以及—微電動致動器至少其中之 系統所狀設備，1/貞之以越處理物狀超臨界處理 止用褎置以及該啟動用裝置至少其 16 1250049 中之〆運作時，該實質預防流體 於運轉狀態。 亥，主射用裝置之裝置係處 9·如申請專利範圍第8項之以治驶 ==節ί中該實質預防 圓。 用料成積體魏之半導體晶 體之超臨界處理 夺统戶專1項之以‘體處;里==體臨原界處理 ίϊ:ί=。更包含—供應該處理用化學品至該注射用裝置 13.如中請專·圍第12項之 理系統所用機’其中該處理用化學品為;體:體界J Ss界以及近超£a界二氧化碳至少其中之一。 ° —f 13項之以流體處理物體之超臨界處 理糸摘狀①備’其巾溶劑、共溶劑、以及界面活性劑至少直 中之一係包含於該二氧化碳中。 〃 / 15·如申请專利範圍第12項之以流體處理物體之超臨界處 理糸統所用之鋪，其中該流體供應裝置包含—流體混合器、一 第-流體源、-用於控制來自該第—流體源之第一流體流量之 閥、-第二流體源、-驗控制來自該第二流體源之第二流體流 量之閥至少其中之一。 16· —種以流體處理物體之超臨界處理系統，包含·· 一高壓處理室； 用於將處理用化學品注射進入該系統之裝置，該裝置包含 啟動以及停止該注射用裝置之裝置；以及 用於貫質上防止流體再進入該注射用裝置之裝置。 17 1250049 爾酬=界處 19如申請專利範圍^ ΐ 2300㈣至3000 Psi範圍内。 理系統，其中該注射用裝置更包體之=界處 20.如申請專利範圍第s μ地用化子口口之倒流。 ;it包:至;-S1置以及該第二逆流預防裝置至少 21·如申請專利範圍第16 流量控制裝置。 衣置至夕，、中之一包含一 22·如申請專利範圍第21 理系統，其中該流量控制裝置包含超臨界處 致m致動器、以及—微電動致動器至少= 之二電動 態。、損防4再進人献射用裝置之裝置係處於運轉狀 ΐ^ίίίΐ® 背壓調節器λ貝獅流體再進人紐射用裝置之裝置包^ 高愿處理室相=^體之μ，其中該循環流體之裝置係與i 理系、項之以顏處理物體之超臨界 —知序控制電腦，該程序控制電腦細合以控^ 18 1250049 2器致=、、：?動致動器、-液壓致動器、-微電動 27 調節器至少其中之-。 理系統，16項之以越處理物社超臨界處 成積體電路之半導體晶圓。 理系統，j:巾如= 16項之以越處理物體之超臨界處 /或近超gittr最好是㈣的、祕的、超臨界及 理系利f、=28項之以流體處理物體之超臨界處 含於該二氧化/、/谷诏、以及界面活性劑至少其中之一係包 體係1°自r、、f^f體f理—半導體晶圓之超臨界處理綠，該流 g机體源，該系統包含·· 【二循環迴路，其係耦合至一高壓處理室；以及 η入口線，其係用於將該流體導入該循環迴路中，該入 U綠包括： I 一在該循環迴路上之入口琿； u·. —與該入口琿耦合之背壓調節器； U1· —用於壓縮流體以形成一加壓流體之泵； ν· iv· ~第一線，其將該加壓流體自該泵轉送至該背壓調 節器，該第一線係配置以維持該加壓流體自 單^一方向流至該背壓調節器；以及 口 31 ·— 一第二線，其將來自該流體源之一數量流體轉送至該 栗4弟一線係配置以維持該流體自該流體源”一 方向流至該泵。 、ϋ 流入-以、、節處則化學品流量之方法，贿_化學品係 机體處理物體之超臨界處理系統，該方法包含步驟： a•供應該處理用化學品至一泵，以壓縮該處理用化風口 形成一加壓流體； 予°口 b·提供一啟動一停止系統，其係用於控制將該處理用化學 19 1250049 之人口線，以使該加顯體在啟動模式下 導入ί系、統中，且該加壓流體在停止模式下不致被 ί:ίίΐ模式下維持該加壓流體之流動；以及 32 法，其中項之靖處則化學品流量之方 定量之該處理用化學驟包含操作該果，以將一預 法，範圍第32項之瓣處則化學品流量之方 壓力之該處理用化學品導人該系統中係於一預定 法，盆44^上^她圍第33項之調節處理用化學品流量之方 、、中该預疋壓力約介於_ _至3_ psi範圍内。 法，專利範圍第31項之調節處理用化學品流量之方 一背ΐΐΪΪ 内之流體再進入該入口線之該步驟包含提供 、去，申睛專利範圍第31項之調節處理用化學品流量之方 '/、中该物體為一用於形成積體電路之半導體晶圓。 法，ΓφίΓ·專利範圍第31項之調節處理用化學品流量之方 界二Ϊ化以;；::°為氣體的、液態的、超臨界以及近超臨 1如申請專利範圍第33項之調節處理用化學品流量之方 ί丄il::共溶劑、以及界面活性劑至少其中之-係包含於 39.如申請專利範圍第31項之調節處 ;之，行一超臨界清潔程序以及—超臨界沖：二： 20