用低温流体混合物处理基板的系统和方法技术方案

本文公开了用于处理微电子基板的表面的系统和方法，并且特别地涉及用于通过用于处理微电子基板的暴露表面的低温流体混合物扫描微电子基板的设备和方法。可以使流体混合物膨胀通过喷嘴以形成可以撞击微电子基板并且从微电子基板的表面去除颗粒的气溶胶喷雾或气体团聚物喷射(GCJ)喷雾。在一个实施方式中，可以在单个基板的后续处理之间改变处理条件，以在每次处理中针对不同类型的颗粒。

System and method of substrate treatment with low temperature fluid mixture

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用低温流体混合物处理基板的系统和方法优先权本申请要求2017年9月29日提交的美国非临时专利申请序列号15/721,396的权益，其全部公开内容通过引用合并在本文中。相关申请2017年9月29日提交的美国非临时申请15/721,396是2016年6月29日提交的美国非临时申请15/197,450的部分继续申请并要求其优先权，2016年6月29日提交的美国非临时申请15/197,450是2014年10月6日提交的美国临时专利申请第62/060,130号、2015年3月31日提交的美国临时专利申请第62/141,026号和2015年10月6日提交的美国非临时专利申请14/876,199的部分继续申请并要求其优先权。
本公开内容涉及用于处理微电子基板的表面的设备和方法，并且特别是用于使用低温流体从微电子基板去除物体的设备和方法。
技术介绍
微电子技术的进步已经使集成电路(IC)以不断增加的有源部件密度形成在微电子基板(例如，半导体基板)上。可以通过在微电子基板上应用和选择性去除各种材料来进行IC制造。制造过程的一方面可以包括暴露微电子基板清理处理的表面以从微电子基板去除过程残留物和/或碎屑(例如，颗粒)。已经开发了各种干法和湿法清理技术来清理微电子基板。然而，微电子IC制造的进步导致基板上更小的装置特征。较小的装置特征使装置比过去更容易受到较小颗粒的损坏。因此，将期望能够在不损坏基板的情况下，去除较小的颗粒和/或相对较大的颗粒的任何技术。
技术实现思路
本文描述了可以使用各种不同的流体或流体混合物从微电子基板去除物体(例如，颗粒)的若干设备和方法。特别地，流体或流体混合物可以，以可以从微电子基板的表面去除颗粒的方式，暴露于微电子基板。流体混合物可以包括但不限于可以通过流体混合物从高压(例如，大于大气压)环境向可以包括微电子基板的低压环境(例如，次大气压)膨胀而形成的低温气溶胶和/或气体团聚物喷射(GCJ)喷雾。本文所述的实施方案在不降低较大(例如，>100nm)颗粒去除效率以及/或者在颗粒去除过程中不损坏微电子基板特征的情况下，改善小于100nm颗粒的颗粒去除效率方面，展示出超出预期的结果。通过在流体混合物膨胀之前避免流体混合物液化或减少(例如，按重量计＜1％)流体混合物的液化，能够减少损坏。其他超出预期的结果包括从单个喷嘴展示出较宽的清理区域(约100mm)。较宽清理区域的一个使能方面已被示出至少部分地基于最小化喷嘴与微电子基板之间的间隙距离。增大的清理区域大小可能会减少周期时间和化学费用。此外，可以使用一个或更多个独特的喷嘴来控制可以用于从微电子基板去除颗粒的流体混合物膨胀。根据一个实施方式，描述了一种经由至少一种流体撞击微电子基板的表面来处理微电子基板的表面的设备。该设备包括：处理室，其限定内部空间以在处理室内用至少一种流体处理微电子基板；可移动卡盘，其在处理室内支承基板，该基板的上表面暴露在由至少一种流体进行处理的位置；基板平移驱动系统，其操作地耦接至可移动卡盘并且被配置成使可移动卡盘在基板加载位置与用所述至少一种流体在其处处理基板的至少一个处理位置之间平移；基板旋转驱动系统，其操作地耦接至处理室并且被配置成使基板旋转；以及至少一个流体膨胀部件(例如，喷嘴)，其连接至至少一种流体供应并且以如下方式被布置在处理室内：当可移动卡盘位于至少一个处理位置并且支承基板时，有效地将流体混合物朝着基板的上表面引导。根据另一实施方式，本文描述了一种经由用低温流体混合物撞击基板的表面来处理基板的表面的方法。流体混合物可以包括但不限于氮、氩、氙、氦、氖、氪、二氧化碳或它们的任何组合。可以将进入的流体混合物维持在273K以下并且处于防止在流体混合物中形成液体的压力下。流体混合物可以膨胀到处理室中以形成气溶胶或气体团聚物喷雾。可以通过使流体混合物通过喷嘴进入可以维持在35Torr或更低压力的处理室中来实现膨胀。流体混合物喷雾可以用于经由动力学和/或化学手段从基板去除物体。已经发现本文所述的处理以非常有效的方式去除大颗粒(例如，＞100nm)和小颗粒(例如，＜100nm)。然而，通过结合多级处理方法以解决微电子基板上不同类型的颗粒，可以进一步提高颗粒去除效率。多级处理可以包括以不同处理条件跨微电子基板多次。例如，第一处理可以包括使用第一组处理条件来去除某些类型的颗粒，随后以第二组处理条件通过微电子基板。在一个实施方式中，GCJ喷射处理方法可以包括以第一组处理条件处理微电子基板，所述第一组处理条件可以包括但不限于室压力、气压、气体温度、气体化学、基板速度或停留时间、喷嘴与微电子基板之间的间隙距离。在第一处理之后，可以使用第二处理来处理同一微电子基板，其中，第二处理条件中的至少一个与第一组处理条件相比是不同的或具有不同的大小。以这种方式，可以通过优化在可能更可能去除颗粒的同时最小化由移位的颗粒或GCJ喷雾造成的损伤的处理条件，来针对不同类型的颗粒进行去除。例如，较小的颗粒可能需要较高的流速或停留时间才能被去除，然而该处理条件可能会给较大的颗粒赋予过多的能量并且可能导致其他图案化特征损伤。然而，如果较大的颗粒可以较低的流速去除而不损伤图案化特征，则第一处理可以包括相对较低的流动处理条件以去除较大的颗粒。然而，第二处理可以包括在去除较大颗粒之后相对较高的流动以去除较小颗粒。因此，由于较大的颗粒在第二处理之前被去除了，较高流速处理可能导致较小的图案化特征损伤。附图说明并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本专利技术的实施方式，并且与以上给出的本专利技术的一般描述以及以下给出的详细描述一起用于解释本专利技术。另外，附图标记的最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。图1包括根据本公开内容的至少一个实施方式的清理系统的示意图和清理系统的处理室的截面图。图2A和图2B包括根据本公开内容的至少两个实施方式的两级气体喷嘴的截面图。图3包括根据本公开内容的至少一个实施方式的单级气体喷嘴的截面图。图4包括根据本公开内容的至少一个实施方式的齐平气体喷嘴的截面图。图5包括根据本公开内容的至少一个实施方式的在气体喷嘴与微电子基板之间的间隙距离的图示。图6A至图6B包括根据本公开内容的至少一个实施方式的提供了可以将低温流体保持在液态或气态的处理条件的指示的相图的图示。图7包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的方法的流程图。图8包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。图9包括示出根据各种实施方式的用使流体处理微电子基板的另一方法的流程图。图10包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。图11包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。图12包括示出根据各种实施方式的使用流体处理微电子基板的另一方法的流程图。图13包括根据各种实施方式的在非含液体的流体混合物与含液体的流体混合物之间颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理微电子基板的方法，包括/n在真空处理室中容纳所述微电子基板，所述真空处理室包括流体膨胀部件，所述流体膨胀部件包括入口和出口；/n在所述真空处理室中维持35Torr或更小的处理压力；/n将流体混合物接收到所述流体膨胀部件中，所述流体混合物包括氮或氩，其中，所述流体混合物的温度处于70K至200K范围内并且所述流体混合物的压力小于800psig；/n将到所述流体膨胀部件的所述流体混合物和所述真空处理室维持在第一组处理条件下；/n通过所述出口将所述流体混合物膨胀到所述真空处理室中使得膨胀的流体混合物流过所述微电子基板；/n使用流过所述微电子基板的流体混合物从所述微电子基板去除第一多个物体；/n将到所述流体膨胀部件的所述流体混合物和所述真空处理室维持在第二组处理条件下，其中，所述第一组处理条件与所述第二组处理条件之间的至少一个处理条件不同；/n通过所述出口将所述流体混合物膨胀到所述真空处理室中使得膨胀的流体混合物流过所述微电子基板；以及/n使用流过所述微电子基板的所述流体混合物从所述微电子基板去除第二多个物体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 US 15/721,3961.一种用于处理微电子基板的方法，包括
在真空处理室中容纳所述微电子基板，所述真空处理室包括流体膨胀部件，所述流体膨胀部件包括入口和出口；
在所述真空处理室中维持35Torr或更小的处理压力；
将流体混合物接收到所述流体膨胀部件中，所述流体混合物包括氮或氩，其中，所述流体混合物的温度处于70K至200K范围内并且所述流体混合物的压力小于800psig；
将到所述流体膨胀部件的所述流体混合物和所述真空处理室维持在第一组处理条件下；
通过所述出口将所述流体混合物膨胀到所述真空处理室中使得膨胀的流体混合物流过所述微电子基板；
使用流过所述微电子基板的流体混合物从所述微电子基板去除第一多个物体；
将到所述流体膨胀部件的所述流体混合物和所述真空处理室维持在第二组处理条件下，其中，所述第一组处理条件与所述第二组处理条件之间的至少一个处理条件不同；
通过所述出口将所述流体混合物膨胀到所述真空处理室中使得膨胀的流体混合物流过所述微电子基板；以及
使用流过所述微电子基板的所述流体混合物从所述微电子基板去除第二多个物体。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括第一流体流速，并且所述第二组处理条件包括与所述第一流体流速不同的第二流体流速。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括第一流体流速，并且所述第二组处理条件包括高于所述第一流体流速的第二流体流速。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括第一流体流速，并且所述第二组处理条件包括低于所述第一流体流速的第二流体流速。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件包括约100slm的第一流体流速，所述第二组处理条件包括约160slm的第二流体流速。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组处理条件或所述第二组处理条件包括所述流体混合物的流体流速、所述流体混合物的化学组成、所述流体混合物的温度、所述流体混合物的流体压力、所述微电子基板与所述流体膨胀部件之间的距离、或所述真空处理室的室压力。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体混合物包括氮、氩或它们的组合。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体混合物至少包含氮或氩与以下中的一种或更多种的混合物：氙、氪、氦、氢、C2H6或二氧化碳。


9.一种用于清理微电子基板的方法，包括
在真空处理室中容纳所述微电子基板，所述真空处理室包括气体膨胀部件，所述气体膨胀部件包括入口和出口；
向所述气体膨胀部件提供气体混合物，所述气体混合物包括：
低于273K的温度；
防止所述气体膨胀部件中的气体混合物中形成液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·P·德克雷克，
申请(专利权)人：东京毅力科创美国制造与工程公司，
类型：发明
国别省市：美国;US