TWI678721B - 以低溫流體混合物處理基板的系統及方法 - Google Patents

以低溫流體混合物處理基板的系統及方法 Download PDF

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Jeffery W. Butterbaugh
齊毛比 Ｗ 默巴納索
Chimaobi W. Mbanaso
大衛 史考特 貝克
David Scott Becker
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Abstract

文中揭露用以處理微電子基板之表面的系統與方法，尤其關於以用以處理微電子基板之裸露表面之低溫流體混合物掃描微電子基板的設備與方法。流體混合物可經由噴嘴膨脹，以形成氣溶膠噴霧或氣體團聚物噴射(GCJ)噴霧，且可撞擊微電子基板並自微電子基板的表面移除粒子。在一實施例中，在流體混合物流經噴嘴前，可維持流體混合物以避免在流體混合物內形成液體。流體混合物可包含氮、氬、氦、氖、氙、氪、二氧化碳、或其任何組合。

Description

以低溫流體混合物處理基板的系統及方法 【相關申請案】
本申請案主張2014年10月6日申請之美國臨時申請案US 62/060,130及2015年3月31日申請之美國臨時申請案US 62/141,026為優先權母案，將其所有內容包含於此作為參考。
本發明係關於微電子基板的表面處理設備及方法，尤其係關於以低溫流體自微電子基板移除物體。
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製程殘留物及/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)的複數設備及方法。尤其，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>100nm)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100nm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(~100mm)。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，該基板具有一外露之上表面，其位置係用以被該至少一流體處理；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，揭露一種藉著使低溫流體混合物撞擊基板表面以處理基板表面的方法。該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。饋入之該流體混合物可被維持在低於273K的一溫度下及能避免在流體混合物中形成液體的一壓力下。該流體混合物可膨脹進入該處理室中以形成氣溶膠或氣體團聚物噴霧。膨脹可藉著使該流體混合物通過一噴嘴而進入壓力被維持在35Torr或更低之處理室中而達成。該流體混合物噴霧可藉由動力及/或化學手段用以自基板移除物體。
100‧‧‧清理系統
102‧‧‧橫剖面圖
104‧‧‧製程室
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‧‧‧第二噴嘴
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
500‧‧‧例示
502‧‧‧間隙距離
600‧‧‧相圖
602‧‧‧相圖
604‧‧‧相圖
606‧‧‧氣-液相轉換線
608‧‧‧相圖
610‧‧‧相圖
612‧‧‧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
1500‧‧‧照片
1502‧‧‧照片
1504‧‧‧照片
1506‧‧‧照片
1508‧‧‧照片
1510‧‧‧照片
1512‧‧‧照片
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製程室的一橫剖面圖。
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製程條件的相圖。
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。
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基本基板結構(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是極重要的，尤其是在粒子非常小(<100nm)時。
為了影響低溫流體的速度，可將包含了相對較小或較大原子量的原子/分子的載氣納入流體混合物中，以增進對基板上之污染物的清理。載氣可與或可不與剩餘的流體混合物一起低溫冷卻。除了主要致冷劑混合物的分壓外，載氣亦提供分壓。可調整分壓與氣體溫度以使流體混合物處於液態/氣態或氣態，以增進系統的清理能力。此技術能滿足半導體產業中與日俱增之清理具有小污染物之基板的需要，傳統的氣溶膠技術因動能不足而難以滿足此需要。
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製程室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製程室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)會經由製程室104中的噴嘴110而膨脹。真空系統134可用以維持製程室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：膨脹前進入噴嘴110之流體混合物的壓力與溫度、流體混合物的組成與比例、及製程室104的壓力。因此，可使用控制器112將製程配方儲存於記憶體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。
半導體製程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50psig與800psig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70K至270K之間的範圍，較佳地介於70K至150K之間。真空系統134可用以將製程室104維持在低於35Torr、較佳地低於10Torr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製程室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可被支撐於製程室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為可調整的，俾以調整至針對特定處理 而使撞擊在微電子基板118上的流體噴霧的角度最佳化。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的旋轉索引自一第一預定索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索引位置。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索引位置停止。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，其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可利用例如半導體製程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，製程室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內處理微電子基板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，但為了進行清理製程，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可將微電子基板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點(平行處理)或在不同時間點(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，清理製程可包含氣溶膠清理製程與後續的GCJ清理製程、或GCJ清理製程與後續的氣溶膠清理製程。又，可設置第一噴嘴110與第二噴嘴132，俾使於相同時間點時，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，可旋轉微電子基板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<273K)的流體混合物，其中入口壓力(如50psig至800psig之間)係實質上高於出口壓力(如<35Torr)。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其組態範圍可包含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。TGS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而對氣溶膠噴霧或氣體團聚物噴射的形成有所貢獻。廣義而言，TGS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。TGS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，TGS噴嘴200可具有入口孔口204，入口孔口204的直徑範圍可介於0.5mm至3mm之間，較佳地介於0.5mm至1.5mm之間。儲槽元件202可包含具有一直徑212的一圓柱，直徑212係介於2mm至6mm之間，較佳地介於4mm至6mm之間。儲槽元件202可具有介於20mm至50mm之間的一長度214，較佳地介於20mm至25mm之間。在儲槽元件202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2mm至5mm之間，較佳地介於2mm至2.5mm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5mm)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1mm。在一特定實施例中，此段差高度可約為0.04mm。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°之間的半角，較佳係介於3°至6°之間。
圖2B例示包含了儲槽元件202之TGS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2mm至5mm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TGS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0.5mm-1.5mm)的一初始直徑306(如1.5mm-3mm)。錐形設計可包含一介於3°至10°之間的半角，其較佳係介於3°至6°之間。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18mm至40mm之間的長度，其較佳係介於18mm至25mm之間。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0.5mm至3mm之間，較佳地介於1mm至1.5mm之間。在一實施例中，出口直徑404可介於2mm至12mm之間，較佳介於入口直徑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10mm至50mm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20mm的錐長、3°之半角及約4mm的出口孔口直徑。在另一特定實施例中，錐長可介於15mm至25mm之間且出口孔口直徑係介於3mm至6mm之間。在另一特定實施例中，出口孔口直徑可約為4mm、入口直徑約為1.2mm且錐長約為35mm。
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。在某些製程實施例中，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、也會影響在對微電子基板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<50mm)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微電子基板118。
圖5包含根據本發明至少一實施例中，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2mm至50mm之間。一般而言，真空室120的壓力可小於35Torr，以在介於2mm至50mm之間的間隙距離502內操作。然而，當腔室壓力可小於10Torr且氣體噴嘴110具有小於6mm之出口孔口時，可將間隙距離502最佳化至小於10mm。在 某些特定實施例中，對於出口直徑小於5mm之噴嘴110及壓力小於10Torr的真空室120而言，期望的間隙距離502可約為5mm。
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
Figure TWI678721B_D0001
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製程的一間隙距離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7Torr。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7mm。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1Torr至10Torr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0.05Torr至1Torr之間。雖然間隙距離502可對清理製程有正面影響，但也有幾個其他製程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製程條件之較實質改變，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。製程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噴霧製程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製程室104中，在製程室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製程與GCJ製程之間的唯一差異，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清理製程避免流體混合物存在於液態。因此，相圖可為決定可用以在製程室104中形成氣溶膠噴霧或GCJ噴霧之製程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300psi之壓力與130K之溫度時，氬被維持在300psi之壓力與100K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300psi時，當溫度自130K降低時，氬的液體濃度隨之增加。類似地，當溫度維持在130K時，當壓力自300psi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83K，為了將氮維持在氣相，溫度應高於63K。然而，任何氮-氬混合物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，對於氣溶膠清理製程而言，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清理製程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在氣溶膠製程與GCJ製程之間交替。
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膨脹至製程室104中的低壓環境。在形成包含了可撞擊微電子基板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。對於移除粒子而言，氣溶膠噴霧的動量是重要的，而該粒子的移除係至少部分基於上述黏著力所需能量的量。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是極重要的，尤其是在粒子極小(<100nm)時。
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/或製程室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可在製程室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製程所移除。系統100可包含製程室104，製程室104可與低溫冷卻系統108及一或多個流體源106流體交流。製程室亦可包含流 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273K的溫度。在一實施例中，流體混合物的溫度可高於或等於70K且低於或等於200K，尤其溫度可低於130K。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50psig至800psig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與氬的混合物、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%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微電子基板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，期望使用較低的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。在此些流體混合物的實施例中，藉著流動介於120slm至140slm之間的額外的流體成分以及介於30slm至45slm之間的第一流體組成物，系統110可使用氣溶膠噴霧。
除了流體混合物的進入壓力、濃度與組成外，氣溶膠噴霧的動量與組成亦可受到製程室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製程室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可將製程室104維持在35Torr或更小的腔室壓力。在某些情況中，可能期望將製程室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，當製程室被維持在小於10Torr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製程室104維持在小於5Torr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<35Torr)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製程室104的相對較高壓力下。然而，當流體混合物流經或膨脹至製程室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，流體混合物可為藉由弱吸引力(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製程，而剩餘的流體膨脹元件可用於GCJ製程。
除了氣溶膠製程外，亦可使用GCJ製程清理微電子基板118。當氣體物種(如氬或氮或其混合物)通過如真空瓶之熱交換器容器(如低溫冷卻系統108)而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(Γ*)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；d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微電子基板118之表面脫離的團聚物的形成。自噴嘴110射出之GCJ噴霧在撞擊微電子基板118之前可能不會被離子化但維持原子的中性組合。
Figure TWI678721B_D0002
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100nm的污染物提供較佳的清理製程能力。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對微電子基板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。
如同氣溶膠製程，GCJ製程可使用與圖1中之系統100相同或相似的硬體以及圖2-5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製程可使用與氣溶膠製程相同或相似的製程條件，但GCJ製程用的流體混合物具有較低的液體相濃度。然而，GCJ製程毋須比文中所述之所有氣溶膠製程具有較低的液體濃度。本領域中具有通常技能者可相對於存在於文中所述之GCJ方法中之任何液滴及/或固體粒子(如冰凍液體)而使用增加氣體團聚物的量或密度之GCJ製程。此些GCJ方法可具有數個能最佳化清理製程的不同技巧，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、濃度或組成、流體混合物之饋入壓力及/或溫度、及製程室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製程以自微電子基板118移除粒子的低溫方法。在此實施例中，此方法可代表一GCJ製程，此GCJ製程可使用類似於圖2A-2B中所述之兩級氣體(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)之真空製程室104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，系統可將製程室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273K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70K至200K之間，尤其介於70K至120K之間。流體混合物的壓力可介於50psig至800psig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製程之質量及/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。
一般而言，對於某些實施例來說，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N2對氬的比例為1：1至4：1之間)時，若使用氙、氦、氖、氪、二氧化碳、或其任何組合，該等載氣與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。
在步驟806處，系統110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亦可將製程室104維持在小於35Torr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製程室104 之時或之前製程室104的壓力。在某些實施例中，製程室104的壓力可介於5Torr-10Torr之間且在某些實施例中可介於小於5Torr。
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(如製程室)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中大於製程室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800psig且大於或等於35Torr。但儲槽元件202之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210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之間的轉換期間，流體混合物可膨脹並可形成上述之氣體團聚物。出口元件210與製程室102之間的壓力差可源於出口元件210相對於製程室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。藉著變化上述製程條件，可最佳化製程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、製程室102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之平面兩者之間移動介於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，亦可在移除製程期間平移及/或旋轉微電子基板118。可使GCJ噴霧在微電子基板118之特定部分上方滯留所期待的時間而讓移除速度最佳化。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(製程前後之粒子量測)。
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50mm。
亦可利用類似於圖3與4所述的單級噴嘴300、400施行GCJ製程。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製程的週期時間。
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)的製程室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製程室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。微電子基板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50mm之內。但在大多數的實施例中，對於文中所述之氣溶膠或GCJ製程而言，間隙距離502可小於10mm。在一特定實施例中，在流體混合物經由GEC分散至製程室104中前，間隙距離502可約為5mm。
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%的流體混合物。化學製程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70K且低於273K。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10Torr，但在其他實施例中壓力可高於10Torr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製程室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製程室104中的低壓。在一實施例中，可將製程室104維持在35Torr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。
例如，當載氣與N2、氬、或其組合混合(如N2對氬的比例為1：1至4：1之間)時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，該等載氣與N2及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)其表面上的物體，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可自製程室104移除物體或物體可沉積至製程室104內的他處。
圖10顯示另一流程圖1000，說明利用低溫流體處理微電子基板118之另一方法。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)的製程室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製程室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。微電子基板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50mm之內。但在大多數的實施例中，對於文中所述之氣溶膠或GCJ製程而言，間隙距離502可小於20mm。在一特定實施例中，在流體混合物經由GEC分散至製程室104中前，間隙距離502可約為5mm。
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273K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/或量測而利用已知的文獻(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50K至200K之間變化，更尤其是介於70K至150K之間。
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相圖N2 604推估。對於約100psi的饋入壓力，流體混合物的溫度可大於100K以最小化液體的量。在此實施例中，當饋入溫度約為120K且壓力約為100psi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製程室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，製程室104的壓力可至少為次大氣壓，更尤其小於10Torr。
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之間之比例混合的組合，尤其是小於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、或其組合混合(如N2對氬的比例為1：1至4：1之間)時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，該等載氣與N2及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)其表面上的物體，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可自製程室104移除物體或物體可沉積至製程室104內的他處。
圖11顯示流程圖1100，說明利用低溫流體處理微電子基板118之另一方法。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)的製程室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製程室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273K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100K下的流體混合物應具有小於100psi的壓力以將N2維持在氣相。若壓力約為150psi或更高，在N2製程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製程室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，製程室104的壓力可至少為次大氣壓、更尤其低於10Torr。
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、或其組合混合(如N2對氬的比例為1：1至4：1之間)時，若使用氙、氪、二氧化碳、或其任何組合，該等載氣與N2及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。
在步驟1108處，系統110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可自製程室104移除物體或物體可沉積至製程室104內的他處。
圖12顯示流程圖1200，說明利用低溫流體處理微電子基板118之另一方法。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，以在饋入壓力與製程室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)的製程室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製程室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製程室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製程室104的壓力及饋入流體混合物的壓力。以此方式，系統100可確保饋入壓力與製程壓力之間的平衡或關係(如比例=(饋入壓力/製程壓力)。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可將饋入壓力與製程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110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)其表面上的物體，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可自製程室104移除物體或物體可沉積至製程室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100nm之粒子之改善粒子移除效率、並針對大於100nm之粒子之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。將基準低溫製程(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製程包含2：1之氮流與氬流比例、進入噴嘴110前的入口壓力為83psig、噴嘴110分隔高壓流體源與被維持在約9Torr的真空室。噴嘴110入口直徑約為0.06吋。間隙距離502係介於2.5mm-4mm。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量測製程前與製程後的粒子。
在先前技術中，如圖13中所示，小於100nm之粒子的粒子移除效率(PRE)從90nm之粒子的高於80%減少至小於42nm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65nm至90nm之間的粒子)。介於55nm-65nm之間之粒子的PRE和介於40mn-55nm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40nm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100nm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結果。然而，文中所揭露的GCJ技術不僅改善了小於100nm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90nm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製程對小於100nm的粒子展現出較佳的移除能力。例 如，65nm-90nm、55nm-65nm及40nm-55nm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40nm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90nm之粒子的PRE增加且小於90nm之粒子的PRE增加。再者，相較於利用類似製程條件範圍的氣溶膠製程，GCJ製程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，而在微電子基板118上得到較廣的清理區域。
如清理後的粒子映射圖所示，5mm間隙距離可得到比10mm間隙距離更廣的清理區域。5mm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，10mm間隙的粒子映射圖1408對於200mm微電子基板118的右半部而言，PRE約為50%。在此情況中，5mm間隙映射圖顯示，自具有不大於6mm之出口孔口的噴嘴110可得到約80mm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20nm的寬及約125nm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製程的製程。
在先前技術下，微電子基板118係暴露至氣溶膠清理製程，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，相較於氣溶膠製程，文中所述之GCJ技術對微電子基板118較不具破壞性。
雖然上面只詳細說明了本發明的特定實施例，但熟知此項技藝者應瞭解，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。

Claims (19)

  1. 一種微電子基板之處理方法，包含：在包含一氣體膨脹元件的一真空製程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，其中該真空製程室係處於35Torr或更低的壓力，且其中該微電子基板係定位於相對該氣體膨脹元件，以在該微電子基板與該出口之間提供從2mm至50mm之範圍內的一間隙；及將一經加壓冷卻的氣體供給至該氣體膨脹元件，該氣體包含氮及/或氬，其中甫供給至該氣體膨脹元件的該氣體係處於從70K至200K之範圍內的一饋入溫度，且其中甫供給至該氣體膨脹元件的該氣體係處於避免在該氣體中形成液體的一壓力；經由該氣體膨脹元件使經加壓冷卻的該氣體膨脹進入該真空製程室中，俾使經膨脹之該氣體的至少一部分橫向流過該微電子基板並接觸該微電子基板；及利用經膨脹之該氣體自該微電子基板移除物體。
  2. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該饋入溫度包含介於120K至200K之間的一值。
  3. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該間隙係在從2mm至20mm的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該腔室壓力包含介於5Torr至10Torr之間的一強度。
  5. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該腔室壓力包含低於5Torr的一強度。
  6. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該氣體更包含下列之一或多者：氙、氪、或二氧化碳。
  7. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該氣體更包含下列之一或多者：氦、或氖。
  8. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該氣體包含氮與氬。
  9. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該氣體包含氮與一第一族群中的至少一者以及一第二族群中的至少一者的一組合，該第一族群包含氦及氖，該第二族群包含氬、氪、氙及二氧化碳。
  10. 如申請專利範圍第1項之微電子基板之處理方法，其中該氣體包含氮與氬的一氣體混合物，此氣體混合物與下列的至少一者混合：氦或氖，且與下列的至少一者混合：氪、氙、或二氧化碳。
  11. 一種微電子基板的處理方法，其步驟包含：在包含一氣體膨脹元件的一真空製程室中提供該微電子基板，其中該真空製程室係處於35Torr或更低的壓力；將一經加壓冷卻的氣體供給至該氣體膨脹元件，該氣體包含氮或氬其中一者，且其中經加壓冷卻的該氣體係處於從70K至200K之範圍內的一饋入溫度；將該微電子基板放置於該微電子基板與該氣體膨脹元件之間的一間隙距離處，該間隙距離係在從2mm至50mm的範圍內；經由該氣體膨脹元件使經加壓冷卻的該氣體膨脹進入該真空製程室中，俾使經膨脹之該氣體的至少一部分橫向流過該微電子基板並接觸該微電子基板；及利用經膨脹之該氣體自該微電子基板移除物體。
  12. 如申請專利範圍第11項之微電子基板的處理方法，其中該間隙距離係至少部分地基於該腔室壓力與一常數參數的一比值，且其中該常數參數包含介於40至60之間的一值。
  13. 如申請專利範圍第12項之微電子基板的處理方法，其中該常數參數包含距離的單位除以壓力的單位。
  14. 如申請專利範圍第13項之微電子基板的處理方法，其中該距離的單位包含毫米，而該壓力的單位包含Torr。
  15. 如申請專利範圍第11項之微電子基板的處理方法，其中該氣體包含氬，且沒有氮。
  16. 如申請專利範圍第11項之微電子基板的處理方法，其中該氣體更包含下列之一或多者：氙、氦、氖、氪、或二氧化碳。
  17. 如申請專利範圍第11項之微電子基板的處理方法，其中該氣體更包含下列之一或多者：氙、氪、或二氧化碳。
  18. 如申請專利範圍第11項之微電子基板的處理方法，其中該氣體更包含下列之一或多者：氦或氖。
  19. 如申請專利範圍第11項之微電子基板的處理方法，其中該氣體包含氮，且沒有氬。
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