用于将纯化多相二氧化碳输送至处理工具的系统技术方案

用于按需求向基体供应超临界和亚临界相的二氧化碳以产生用于去除包含在基体中的污染物的创新和改善的清洁工序的二氧化碳供应方法和系统。该供应系统的在加工清洁工序期间以特定顺序在预定时间输送蒸气，液体和超临界二氧化碳的能力产生比常规二氧化碳清洁工序改善的去除来自基体的污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于创新加工工序的用于从基体表面去除污染物的二氧化碳供应系统和方法。具体地，加工涉及将不同二氧化碳的相(包括超临界二氧化碳)的组合引入处理室，以产生特别的清洁工序，该工序设计成去除副产物污染物而不损坏形成在基体上的装置特征。
技术介绍
动态随机存取存储器(DRAM)制造者继续投资并研发焊有高纵横比(AR Aspect Ratio)的堆叠微电子装置特征的装置，例如，圆柱形电容器。半导体的国际技术路线图(ITRS)指出，对于下一代电容器，需要例如在32纳米节点及以下的高于50:1的纵横比来保持足够的电容值。用于微电子装置特征的这样的纵横比继续增加以满足对于集成电路的处理速度和储存密度的不断增加的需求。高纵横比微电子特征的制造可包括多个加工步骤，例如，构图，蚀刻和材料沉积以生产装置特征。传导特征可形成在随后通过蚀刻溶液去除的牺牲层内。蚀刻溶液和副产物通常用去离子水和/或有机溶剂来冲洗和干燥。然而，由于去离子水和有机溶剂的表面张力，传导特征易于在蚀刻，清洁和干燥期间破裂。当结构的宽度尺寸继续减小并且它们的纵横比继续增加时，这些特征的破裂的出现变得更频繁并更成问题。用于减少特征破裂的一个方法是使用超临界二氧化碳作为用于这类特征的蚀刻，清洁和干燥的溶剂。超临界二氧化碳不具有任何表面张力。因此，装置结构在接触超临界二氧化碳时不会破裂。然而，使用超临界二氧化碳存在缺点。例如，在超临界二氧化碳形成期间，液体二氧化碳被加压并加热至至少超临界相的1072psi和31℃，在该期间，包含在液体二氧化碳中的不纯物，例如不挥发有机残留物(NVOR)和金属，可溶解入超临界二氧化碳中。这些不纯物自行呈现为加工结束时晶片表面上的颗粒缺陷。最后结果是微电子特征是不能使用的。为缓和该问题，在用超临界二氧化碳蚀刻期间产生的蚀刻副产物趋于具有相对低的在超临界二氧化碳的溶解度，并且由此将趋于沉淀在晶片表面上。在一些情况中，沉淀的蚀刻副产物可不利地改变所得的微电子装置的功能。因此，沉淀的材料需要通过湿冲洗来去除。然而，如所提及的，由于溶剂的表面张力，利用湿冲洗加工具有高纵横比的装置结构趋于导致装置的破裂。因此，有利的是需要去除在基体的蚀刻，清洁和干燥期间残留的副产物。
技术实现思路
本专利技术部分涉及一种用于从基体(具体而言，半导体晶片)去除污染物的二氧化碳供应方法和系统。发现输送组合的各种二氧化碳相的时机和顺序以及用于该输送的加工条件会影响从基体表面移除污染物的能力，这导致改善的基体处理加工，其对于半导体加工应用特别有利。所发现的是，在半导体基体利用超临界二氧化碳处理期间，其它相的二氧化碳可促进并增强从基体去除污染物。将包括超临界二氧化碳的组合的二氧化碳的相引入处理室中产生了特定的清洁工序，其设计成去除副产物污染物同时保持高纵横比微电子装置的结构完整性。该二氧化碳供应方法和系统能够从不断减小的装置特征去除污染物而不引起损坏这类特征。该过程对于去除在高纵横比（AR）堆叠微电子装置特征中的污染物是可行的，例如，圆柱形DRAM电容器或浅沟道隔离器等。在本专利技术的一方面中，提供了一种用于输送超临界和非超临界相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制清洁工序的方法。该方法包括将溶剂流体引入包含基体的室，溶剂流体包括混有称为助溶剂的助溶添加剂的处于超临界相的二氧化碳；从基体表面将污染物传递入超临界相二氧化碳中，以形成至少部分消耗的超临界相二氧化碳；将至少部分消耗的超临界二氧化碳相从室去除，并且同时将可选地带有或不带有助溶剂溶入其中的处于超临界相的新鲜的二氧化碳引入室中，以便稀释消耗的超临界二氧化碳并且实质地抑制污染物沉淀基体表面上；随后将液体相的二氧化碳引入室；并且使液体相的二氧化碳在基体表面上流动以冲刷并冲洗基体表面并且从而去可能在清洁工序后留在基体表面上的除污染物和任何助溶剂和添加助溶剂。在本专利技术的另一方面中，提供了一种用于输送不同相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制的清洁工序的方法。该方法包括将纯气相二氧化碳引入以将室加压至低于饱和蒸气压力的第一压力；去除纯气相二氧化碳并且随后引入处于超临界相的二氧化碳将室的压力从第一压力增加至高于第一压力的第二压力；将处于第二压力的溶剂流体引入包含基体的室中，该溶剂流体包括混有助溶剂处于超临界相的二氧化碳；将基体表面的污染物传递至超临界二氧化碳相中以形成至少部分消耗的超临界相的二氧化碳；从室去除该至少部分消耗的超临界二氧化碳相，并且同时将处于超临界相的没有助溶剂新鲜的二氧化碳引入室中，以便稀释消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止污染物沉淀基体表面上；随后将处于液体相的纯二氧化碳引入室中；并且使二氧化碳液体相在基体表面上流动以冲刷并冲洗基体表面，并且从而去除残留地留在基体表面上的污染物和任何助溶剂。在本专利技术的另一方面中，提供了一种用于纯化并输送多相二氧化碳至下游室的供应系统。该供应系统包括定位在纯化单元和室之间第一累积器，第一累积器包括饱和液体相的二氧化碳和饱和蒸气相的二氧化碳；定位在纯化单元和室之间的第二累积器，第二累积器包括超临界相二氧化碳；定位在第一和第二累积器上游的纯化单元，其产生来自包含粗制二氧化碳的集液罐的纯化的二氧化碳；以及定位在第一和第二累积器出口的流网络，并且其具有第一支路，第二支路，第三支路，第一控制阀，第二控制阀以及第三控制阀。有利地，二氧化碳供应系统可构造成利用市售的系统部件，从而实现并简化其所使用的系统和方法的整体组装。纯化二氧化碳输送至处理工具的方面可使用标准技术或装备来执行。附图说明本专利技术的目的和优点通过其优选实施例的以下详细描述结合附图将更好理解，其中：图1示出了并入本专利技术的原理的用于储存和供应二氧化碳的处理的片段示意图；图2示出了并入本专利技术的原理的选择地利用二氧化碳特定相以用于清洁晶片的第一加工工序；图3示出了并入本专利技术的原理的选择地利用二氧化碳特定相以用于清洁晶片的第二加工工序；图4示出了并入本专利技术的原理的选择地利用二氧化碳特定相以用于清洁晶片的第三加工工序；图5示出了并入本专利技术的原理的二氧化碳纯化和供应系统的另一个实施例；以及图6示出了蒸气压力随从流体温度20℃至超临界温度31.1℃的变化。具体实施方式本专利技术的以上和其它特征包括部件的各种结构的细节和组合，且现在将参照附图更具体地描述并在权利要求中点出其它优点。将理解的是实施本专利技术的具体的二氧化碳供应系统和输送方法通过示例来展示，并且不应视为限制本专利技术。本专利技术的原理和特征可以在各种和许多实施例中使用而不偏离本专利技术的范围。在本文和权利要求中使用时，所有浓度都表示为体积或摩尔百分比。在本文和权利要求中使用时，术语“污染物”指由于清洁，蚀刻和冲洗各种微电子装置特征而产生的固体颗粒，不挥发残留物(\NVR\)和不挥发有机残留物(\NVOR\)，金属和任何其它副产物，和任何剩余的助溶剂。固体颗粒也称为不均匀污染物，通常指用于二氧化碳应用中的机械的小(例如，显微镜下)金属脱落物，和由加工所产生的在给定压力和温度下不溶于二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于输送超临界和非超临界相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制清洁工序的方法，所述方法包括以下步骤：将溶剂流体引入包含所述基体的室中，所述溶剂流体包括处于超临界相的二氧化碳，其中所述超临界相混有助溶添加剂；将污染物从所述基体表面传递入所述超临界二氧化碳相中，以形成至少部分消耗的超临界相二氧化碳；将所述至少部分消耗的超临界二氧化碳相从所述室去除，并且同时将处于超临界相的新鲜的二氧化碳引入所述室中，以便稀释所述消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止所述污染物沉淀在所述基体表面上，其中所述新鲜的二氧化碳可选地包括溶于其中的添加助溶剂；随后将处于液体相的二氧化碳引入室；以及使所述二氧化碳液体相在所述基体表面上流动以冲刷并冲洗所述基体表面并且从而去除所述污染物和可能在所述清洁工序后留在所述基体表面上的所述助溶剂和所述添加助溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.17 US 61/6252651.一种用于输送超临界和非超临界相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制清洁工序的方法，所述方法包括以下步骤：
将溶剂流体引入包含所述基体的室中，所述溶剂流体包括处于超临界相的二氧化碳，其中所述超临界相混有助溶添加剂；
将污染物从所述基体表面传递入所述超临界二氧化碳相中，以形成至少部分消耗的超临界相二氧化碳；
将所述至少部分消耗的超临界二氧化碳相从所述室去除，并且同时将处于超临界相的新鲜的二氧化碳引入所述室中，以便稀释所述消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止所述污染物沉淀在所述基体表面上，其中所述新鲜的二氧化碳可选地包括溶于其中的添加助溶剂；
随后将处于液体相的二氧化碳引入室；以及
使所述二氧化碳液体相在所述基体表面上流动以冲刷并冲洗所述基体表面并且从而去除所述污染物和可能在所述清洁工序后留在所述基体表面上的所述助溶剂和所述添加助溶剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀释步骤在恒定压力下发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述稀释步骤发生的同时，使所述室通气以便使所述室降压至大于大气压的压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在利用所述二氧化碳液体相的所述冲刷和冲洗后与大气压通气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括引入第二溶剂或添加剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在引入所述溶剂流体前将所述室加压至预定工作压力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，纯气相二氧化碳被引入以加压所述室。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用了连续稀释。
9.一种用于输送不同相的二氧化碳以产生用于从基体表面去除污染物的定制的清洁工序的方法，所述方法包括以下步骤：
将纯气相二氧化碳引入以将室加压至低于饱和蒸气压力的第一压力；
去除所述纯气相，并且随后引入处于超临界相的二氧化碳将所述室的压力从所述第一压力增加至高于所述第一压力的第二压力；
将处于所述第二压力的溶剂流体引入包含所述基体的室中，所述溶剂流体包括混有助溶剂处于超临界相的二氧化碳；
将污染物从所述基体表面传递至所述超临界二氧化碳相中以形成至少部分消耗的超临界相的二氧化碳；
从所述室去除所述至少部分消耗的超临界二氧化碳相，并且同时将处于所述超临界相的没有助溶剂的新鲜的二氧化碳引入所述室中，以便稀释所述消耗的超临界二氧化碳并且基本阻止所述污染物沉淀在所述基体表面上；
随后将处于液体相的二氧化碳引入室中；并且
使所述二氧化碳液体相在所述基体表面上流动以冲刷并冲洗所述基体表面，并且从而去除所述污染物和残留地留在所述基体表面上的任何助溶剂。
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【专利技术属性】
技术研发人员：S班纳吉，WR格里斯蒂，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US