用于在半导体应用中使用超临界流体的方法和设备技术

提供了一种用于处理基板的方法和设备。二氧化碳液体的进料流在压力下自进料供应器被供应至纯化容器。在该纯化容器中的该二氧化碳液体在单级蒸馏工艺中被蒸馏以形成纯化的二氧化碳气体。该处理方法包含以下步骤：通过与来自制冷系统的制冷剂进行热交换来冷凝在该冷凝器中的该纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体。该纯化的二氧化碳液体被加热至高于临界点的目标温度以使该纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体。该处理方法包含以下步骤：使用该超临界二氧化碳流体以清洁被设置在处理腔室中的基板。

Methods and devices for using supercritical fluids in semiconductor applications

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在半导体应用中使用超临界流体的方法和设备
实施方式一般地涉及，产生纯化的液体和在半导体应用中使用从该纯化的液体中产生的超临界流体的方法和设备。更特定而言，实施方式涉及，用于纯化二氧化碳和使用处于其超临界流体状态的该纯化的二氧化碳来处理基板的方法和设备。
技术介绍
处于其超临界流体状态的二氧化碳已经被使用在基板的清洁应用和其他的半导体应用中。超临界二氧化碳优于有机溶剂的优点包含：超临界流体的独有的特性和在使用二氧化碳的情况下的减小的环境风险。对于表现出超临界流体特性的物质而言，当物质处在高于其临界点(临界温度和临界压力)的情况时，在气相与液相之间的相界(phaseboundary)消失，并且物质存在于单一的超临界流体相中。在超临界流体相中，物质呈现：气体的一些特性和液体的一些特性。举例而言，超临界流体具有类似于气体的扩散特性，但是具有类似于液体的溶剂化特性(solvatingproperties)。因而，超临界流体具有良好的清洁特性。半导体应用需要：针对所使用的二氧化碳的高层级的纯度。具有不同的二氧化碳等级，其中每一个二氧化碳等级具有不同层级的纯度。举例而言，饮料等级的二氧化碳可由气体供货商供应在罐子中以供在半导体产品中使用。一个问题是：对于来自单一的供货商和来自不同的供货商的不同的罐子而言，用于饮料等级的二氧化碳的二氧化碳纯度层级可能变化太大。由于不一致的纯度层级和高成本，使用来自供货商的不同的等级的二氧化碳亦具有缺点。因而，需要：用于纯化二氧化碳和使用处于其超临界流体状态的纯化的二氧化碳来处理基板的设备和方法。
技术实现思路
本公开内容的实施方式描述：处理基板的方法和设备。在一个实施方式中，一种处理方法包含以下步骤：提供二氧化碳液体的进料供应器。二氧化碳液体的进料流在压力下自该进料供应器被供应至纯化系统的纯化容器。处理方法包含以下步骤：通过在该纯化容器中的蒸馏加热器将热供应给在该纯化容器中的该二氧化碳液体。在该纯化容器中的该进料流在单级蒸馏工艺中被蒸馏以形成纯化的二氧化碳气体。该纯化的二氧化碳气体经由蒸馏流体管线从该纯化容器被供应至冷凝器。该处理方法包含以下步骤：通过与来自制冷系统362的制冷剂进行热交换来冷凝在该冷凝器中的该纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体。该纯化的二氧化碳液体被加热至高于临界点的目标温度以使该纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体。处理方法包含以下步骤：使用该超临界二氧化碳流体来清洁被设置在处理腔室中的基板。在另一实施方式中，一种处理方法包含以下步骤：在压力下将来自进料供应器的二氧化碳液体的进料流供应至具有纯化容器、冷凝器、制冷系统362，及产物储存容器的纯化系统。该处理方法包含以下步骤：在单级蒸馏工艺中蒸馏在该纯化容器中的该进料流以形成纯化的二氧化碳气体。该纯化的二氧化碳气体经由蒸馏流体管线从该纯化容器被供应至该冷凝器。处理方法包含以下步骤：通过与来自制冷系统362的制冷剂进行热交换来冷凝在该冷凝器中的该纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体。该纯化的二氧化碳液体被供应至该产物储存容器。处理方法包含以下步骤：加热来自该纯化系统的该纯化的二氧化碳液体至高于临界点的目标温度，以使该纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体。超临界二氧化碳流体被使用以清洁被设置在处理腔室中的基板。在另一实施方式中，一种用于处理基板的处理系统包含：纯化系统，该纯化系统用于纯化被设置在进料供应容器中的二氧化碳液体的进料供应。该纯化系统包含：蒸馏单元，该蒸馏单元具有：被耦接至该进料供应容器的纯化容器。该蒸馏单元包含：被设置在该纯化容器中的蒸馏加热器以用于加热被设置在该纯化容器中的该二氧化碳液体。蒸馏单元经构造以在单级蒸馏工艺中蒸馏来自该进料供应容器的二氧化碳液体的进料流以形成纯化的二氧化碳气体。冷凝器由蒸馏流体管线耦接至蒸馏单元。冷凝器经构造以接收由该蒸馏气体管线供应的该纯化的二氧化碳气体和通过与制冷剂进行热交换来冷凝在该冷凝器中的该纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体。制冷系统362由制冷剂供应管线耦接至冷凝器以将制冷剂供应至冷凝器。用于处理基板的处理腔室被设置在其中并且由纯化的二氧化碳供应管线被耦接至该纯化系统。纯化的二氧化碳供应管线将纯化的二氧化碳流体供应至该处理腔室。加热元件经构造以将该纯化的二氧化碳液体加热至高于临界点的目标温度以使该纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体。附图说明以上简要概述本公开内容的上述详述特征可以被详细理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可通过参照实现方式来获得，一些实现方式绘示于所附的图式中。然而，应注意到：所附的图式仅绘示此公开内容的选择的实现方式，因而不被视为是对其范围的限制，因为本公开内容可容许其他的等同有效的实现方式。图1描绘根据一个实施方式的处理系统的示意图，且该处理系统具有适用于施加超临界流体至基板的腔室，其中该流体在该腔室内被加热。图2描绘根据一个实施方式的处理系统的示意图，且该处理系统具有适用于施加超临界流体至基板的腔室，其中该流体被直列式加热。图3描绘根据一个实施方式的处理系统的纯化系统的示意图。为了促进理解，尽可能地使用了相同的附图标号以标示图式中共通的相同的元件。另外，一个实现方式的元件可有利地适用于在此描述的其他的实现方式中使用。具体实施方式在此的实施方式一般地提供：用于处理基板以供半导体应用的方法和设备，处理基板包含利用超临界二氧化碳流体来清洁基板。所述实施方式提供：处理系统，该处理系统包含纯化系统，该纯化系统具有：使用单级蒸馏工艺来纯化包含二氧化碳液体的进料供应以形成纯化的二氧化碳液体的蒸馏单元和冷凝器。蒸馏容器将纯化的二氧化碳气体供应至在该纯化系统中的冷凝器。冷凝器冷凝该纯化的二氧化碳气体以形成被供应至产物储存容器的该纯化的二氧化碳液体。该纯化系统被耦接至处理腔室。来自该纯化系统的该纯化的液态二氧化碳被加热以形成超临界二氧化碳流体，该超临界二氧化碳流体被使用于处理被设置在该处理腔室中的基板。液位指示控制器被耦接至该产物储存容器以检测该纯化的二氧化碳液体的储存液位(storagelevel)和控制被供应至该产物储存容器的该纯化的二氧化碳液体的流动速率。图1是处理系统100的一个实施方式的示意性横截面图，该处理系统100经构造以施加超临界二氧化碳流体至基板。处理系统100包含：处理腔室101、流体供应器122，及纯化系统300。纯化系统300将纯化的二氧化碳液体供应至流体供应器122以在具有设置在其中的基板的处理腔室101中使用。在一些实施方式中，流体供应器122可被省略并且纯化的二氧化碳液体被储存在纯化系统300中。在进料二氧化碳流体已经历从该进料二氧化碳流体消除污染物的纯化工艺之后，纯化系统300提供在用于该基板的清洁工艺中使用的纯化的二氧化碳流体。处理腔室101包含：界定封壳108的侧壁102、顶壁104，及底壁106。在一个实施方式中，封壳108的容积包括：用以减少填充封壳108所需要的流体量的小容积。在一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理基板的方法，包含以下步骤：/n提供二氧化碳液体的进料供应器；/n在压力下将来自所述进料供应器的所述二氧化碳液体的进料流供应至纯化系统的纯化容器；/n利用在所述纯化容器中的蒸馏加热器将热供应至在所述纯化容器中的所述二氧化碳液体；/n在单级蒸馏工艺中蒸馏在所述纯化容器中的所述二氧化碳液体以形成纯化的二氧化碳气体；/n经由蒸馏流体管线将来自所述纯化容器的所述纯化的二氧化碳气体供应至纯化系统冷凝器；/n通过与来自制冷系统的制冷剂进行热交换来冷凝在所述纯化系统冷凝器中的所述纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体；/n加热所述纯化的二氧化碳液体至高于临界点的目标温度以使所述纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体；及/n使用所述超临界二氧化碳流体来清洁被设置在处理腔室中的基板。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170503 US 15/586,2081.一种处理基板的方法，包含以下步骤：
提供二氧化碳液体的进料供应器；
在压力下将来自所述进料供应器的所述二氧化碳液体的进料流供应至纯化系统的纯化容器；
利用在所述纯化容器中的蒸馏加热器将热供应至在所述纯化容器中的所述二氧化碳液体；
在单级蒸馏工艺中蒸馏在所述纯化容器中的所述二氧化碳液体以形成纯化的二氧化碳气体；
经由蒸馏流体管线将来自所述纯化容器的所述纯化的二氧化碳气体供应至纯化系统冷凝器；
通过与来自制冷系统的制冷剂进行热交换来冷凝在所述纯化系统冷凝器中的所述纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体；
加热所述纯化的二氧化碳液体至高于临界点的目标温度以使所述纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体；及
使用所述超临界二氧化碳流体来清洁被设置在处理腔室中的基板。


2.如权利要求1所述的方法，其中来自所述进料供应器的所述二氧化碳液体具有按照非挥发性有机化合物的重量来计算为百万分之5的目标杂质层级，及其中所述纯化的二氧化碳液体具有按照非挥发性有机化合物的重量来计算并不超过百万分之0.05的杂质层级。


3.如权利要求1所述的方法，其中清洁所述基板的步骤包含以下步骤：
将所述纯化的二氧化碳液体供应至具有设置于其中的所述基板的所述处理腔室；及
在具有设置于其中的所述基板的所述处理腔室中加热所述纯化的二氧化碳液体至所述目标温度以使所述纯化的二氧化碳液体变为所述超临界二氧化碳流体。


4.如权利要求1所述的方法，其中清洁所述基板的步骤包含以下步骤：
加热所述纯化的二氧化碳液体至所述目标温度以使所述纯化的二氧化碳液体变为所述超临界二氧化碳流体；及
经由入口流体供应管线将所述超临界二氧化碳流体供应至具有设置于其中的所述基板的所述处理腔室。


5.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
将所述纯化的二氧化碳液体供应至产物储存容器，其中在所述产物储存容器中的所述二氧化碳液体具有纯化的液体储存液位；
产生对应于所述纯化的液体储存液位的储存液位控制信号；及
通过响应于所述产物储存容器的所述储存液位控制信号来控制被供应至所述纯化系统冷凝器的所述制冷剂的方式，控制在所述产物储存容器中的所述纯化的液体储存液位。


6.如权利要求5所述的方法，其中控制在所述产物储存容器中的所述纯化的液体储存液位的步骤进一步包含以下步骤：通过响应于所述储存液位控制信号来控制所述蒸馏加热器的热输出的方式，控制在所述纯化容器中的所述二氧化碳液体的蒸发速率。


7.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
将所述纯化的二氧化碳液体供应至产物储存容器；及
在将所述纯化的二氧化碳液体供应至所述处理腔室之前，使得来自所述产物储存容器的所述纯化的二氧化碳液体通过过冷器。


8.一种处理基板的方法，包含以下步骤：
在压力下将二氧化碳液体的进料流供应至纯化系统，所述纯化系统具有纯化容器、纯化系统冷凝器、制冷系统，及产物储存容器；
在单级蒸馏工艺中蒸馏在所述纯化容器中的所述二氧化碳液体以形成纯化的二氧化碳气体；
经由蒸馏流体管线将所述纯化的二氧化碳气体从所述纯化容器供应至所述纯化系统冷凝器；
通过与来自制冷系统的制冷剂进行热交换来冷凝在所述纯化系统冷凝器中的所述纯化的二氧化碳气体以形成纯化的二氧化碳液体；
将所述纯化的二氧化碳液体供应至所述产物储存容器；
加热来自所述纯化系统的所述纯化的二氧化碳液体至高于临界点的目标温度以使所述纯化的二氧化碳液体变为超临界二氧化碳流体；
使用所述超临界二氧化碳流体来清洁被设置在处理腔室中的基板。


9.如权利要求8所述的方法，其中来自所述进料流的所述二氧化碳液体具有按照非挥发性有机化合物的重量来计算为百万分之5的目标杂质层级，并且其中所述纯化的二氧化碳液体具有按照非挥发性有机化合物的重量来计算并不超过百万分之0.05的杂质层级。

【专利技术属性】
技术研发人员：简·德尔马斯，史蒂文·韦尔韦贝克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US