(57)【要約】本明細書に開示される本発明は、一般に、二酸化炭素流体供給を複数の処理部（３２、３４、３６）に供給するためのシステム及び方法に関する。本発明の方法は、二酸化炭素成分を含んだ流体供給を、二酸化炭素精製手段（１１）から少なくとも２つの別個の処理部を含んだ複数の処理部へと送出し、前記処理部で汚染物質を流体と合わせ、それによって二酸化炭素成分の少なくとも一部と前記汚染物質の少なくとも一部を含んだ排水を形成するステップと、前記排水を、処理部の少なくとも１つから前記二酸化炭素精製手段へと送出するステップと、二酸化炭素精製手段で排水の二酸化炭素を精製し、それによって流体供給の二酸化炭素成分を生成するステップとを含む。本発明のシステムは、本発明の方法を実施するための装置（２２）である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．二酸化炭素成分を含んだ流体供給を、第１の二酸化炭素精製手段から、少なくとも２つの別個の処理部を含んだ複数の処理部へと送出するステップであって、１種又は複数の汚染物質を前記処理部で流体と合わせ、それによって前記処理部のそれぞれで排水を形成し、前記排水のそれぞれが二酸化炭素成分の少なくとも一部と前記汚染物質の少なくとも一部とを含むものであるステップと、
ｂ．少なくとも１つの前記排水の少なくとも一部を前記第１の精製手段へと送出するステップと、
ｃ．前記第１の精製手段で前記排水の二酸化炭素成分を精製し、それによって前記流体供給を形成するステップと
を含む、複数の処理部に二酸化炭素を供給するための方法。
【請求項２】
前記第１の精製手段が、少なくとも１つの廃棄物流を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流体供給と少なくとも１つの前記処理部とからなる群の少なくとも１つの要素に第２の成分を添加するステップであって、前記第２の成分が、共溶媒、界面活性剤、及びキレート剤からなる群から選択されるものであるステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記流体供給の少なくとも１つの物理的性質を変化させるステップであって、前記性質が温度及び圧力からなる群から選択されるものであるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記流体供給の二酸化炭素成分の少なくとも一部が超臨界流体に形成される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ａ．供給源からの二酸化炭素と、少なくとも１つの前記排水とを合わせ、前記供給源からの二酸化炭素を前記第１の精製手段によって精製するステップと、
ｂ．前記供給源からの二酸化炭素を前記第１の精製手段に添加すると共に、前記第１の精製手段内の前記排水の前記二酸化炭素成分を精製し、前記供給源からの二酸化炭素を前記第１の精製手段によって精製するステップと、
ｃ．ｉ）前記供給源からの二酸化炭素を第２の二酸化炭素精製手段で精製し、それによって予備精製された供給を生成するステップであって、前記第２の精製手段が、蒸留、吸着、相分離、及び触媒酸化からなる群の少なくとも１つの要素を含んだものであるステップと、
ｉｉ）流体供給、少なくとも１つの前記処理部、少なくとも１つの前記排水、及び前記第１の精製手段からなる群の少なくとも１つの要素に、前記予備精製した供給を添加するステップと
を含む、二酸化炭素を予備精製するステップと
からなる群から選択されたステップによって、二酸化炭素供給源から二酸化炭素を添加するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ａ．触媒酸化、蒸留、相分離、及び吸着の手段からなる群の少なくとも１つの要素を使用することにより、二酸化炭素の蒸気圧とは異なる蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を除去すること、及び
ｂ．そのように除去された成分の一部を少なくとも１つの廃棄物流へと送出すること
によって、前記排水の二酸化炭素成分を前記第１の精製手段で精製する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ａ．前記排水を複数の相に分離するのに十分な量だけ、前記排水の圧力を低下させ、前記複数の相は、少なくとも１つの二酸化炭素に富む相と二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相とを含むこと、
ｂ．少なくとも１つの二酸化炭素に富む相を、前記第１の精製手段へと送出すること、及び
ｃ．二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相を、少なくとも１つの廃棄物流へと送出すること
によって、１つ又は複数の第３の二酸化炭素精製手段が、前記排水の二酸化炭素成分の少なくとも一部を部分的に精製する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記処理部が、化学流体堆積、フォトレジスト堆積、フォトレジスト除去、及びフォトレジスト現像からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体供給の一部を前記第１の精製手段に戻すよう送出し、それによって前記処理部及び前記第３の精製手段を迂回するステップであって、前記第１の精製手段が連続プロセスとして作動するものであるステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ａ．二酸化炭素成分を含む流体供給を、第１の二酸化炭素精製手段から少なくとも２つの別個の処理部を含んだ複数の処理部へと送出し、前記処理部で１種又は複数の汚染物質と前記流体供給とを合わせ、それによって前記処理部のそれぞれで排水を形成するステップであって、前記排水のそれぞれが、二酸化炭素の少なくとも一部と前記汚染物質の少なくとも一部とを含むものであるステップと、
ｂ．前記流体供給と少なくとも１つの前記処理部とからなる群の少なくとも１つの要素に第２の成分を添加するステップであって、前記第２の成分が、共溶媒、界面活性剤、及びキレート剤からなる群から選択されるものであるステップと、
ｃ．少なくとも１つの前記処理部に先立ち、前記流体供給の少なくとも１つの物理的性質を変化させるステップであって、前記性質が、温度及び圧力からなる群から選択されるものであるステップと、
ｄ．ｉ）前記排水を複数の相に分離するのに十分な量だけ、前記排水の圧力を低下させ、前記複数の相が少なくとも１つの二酸化炭素に富む相と二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相とを含むこと、
ｉｉ）少なくとも１つの二酸化炭素に富む相を、前記第１の精製手段へと送出すること、及び
ｉｉｉ）二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相を、少なくとも１つの廃棄物流へと送出すること
を含む１つ又は複数の第３の二酸化炭素精製手段によって、少なくとも１つの前記排水の二酸化炭素成分の少なくとも一部を部分的に精製するステップと、
ｅ．ｉ）触媒酸化、蒸留、相分離、及び吸着の手段からなる群の少なくとも１つのステップを使用することにより、二酸化炭素の蒸気圧とは異なる蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を除去すること、及び
ｉｉ）そのように除去された成分の一部を少なくとも１つの廃棄物流へと送出すること
によって、前記第１の精製手段で、前記排水の二酸化炭素成分と前記二酸化炭素に富む相とからなる群の１つ又は複数の要素を精製し、それによって前記流体供給を生成するステップと、
ｆ．ｉ）供給源からの二酸化炭素と、少なくとも１つの前記排水とを合わせ、前記供給源からの二酸化炭素を前記第１の精製手段によって精製すること、
ｉｉ）前記供給源からの二酸化炭素を前記第１の精製手段に添加すると共に、前記第１の精製手段内の前記排水の前記二酸化炭素成分を精製し、前記供給源からの二酸化炭素を前記第１の精製手段によって精製すること、及び
ｉｉｉ）（１）前記供給源からの二酸化炭素を第２の二酸化炭素精製手段で精製し、それによって予備精製された供給を生成するステップであって、前記第２の手段が、蒸留、吸着、相分離、及び触媒酸化からなる群から選択された少なくとも１つのステップを含んだものであるステップと、
（２）前記流体供給、少なくとも１つの前記処理部、少なくとも１つの前記排水、及び前記第１の精製手段からなる群の少なくとも１つの要素に、前記予備精製した供給を添加するステップと
を含む、二酸化炭素を予備精製すること
からなる群から選択された方法によって、二酸化炭素供給源からの二酸化炭素を添加するステップと、
ｇ．前記流体供給の一部を前記第１の精製手段に戻すように送出し、それによって前記処理部及び前記第３の精製手段を迂回するステップであって、前記第１の精製手段が連続プロセスとして作動するものであるステップと
を含む、半導体製造プロセスにおいて二酸化炭素を複数の処理部に供給するための方法。
【請求項１２】
ａ．流体供給の成分として二酸化炭素を含む流体供給が形成されるように、排水の二酸化炭素成分を精製する第１の二酸化炭素精製手段であって、触媒酸化剤、蒸留カラム、相分離器、及び吸着床からなる群の少なくとも１つの要素を含む第１の精製手段と、
ｂ．前記第１の精製手段から、少なくとも２つの別個の処理部を含んだ複数の処理部まで、前記液体供給を送出するための供給導管であって、１種又は複数の汚染物質を流体と一緒にし、それによって前記処理部のそれぞれで排水を形成し、前記排水のそれぞれが二酸化炭素成分の少なくとも一部と前記汚染物質の少なくとも一部を含むものである供給導管と、
ｃ．前記排水を、少なくとも１つの前記処理部から前記第１の精製手段へと送出するための戻り導管と
を含む、二酸化炭素を複数の半導体製造処理部に供給するためのシステム。
【請求項１３】
前記第１の精製手段が、二酸化炭素以外の排水の成分の一部を少なくとも１つの廃棄物流へと送出する手段をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
供給導管と少なくとも１つの前記処理部とからなる群の少なくとも１つの要素に第２の成分を添加する手段をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
熱交換器及び圧力制御器からなる群から選択された手段をさらに含み、前記手段が、前記供給導管及び少なくとも１つの前記処理部からなる群から選択された位置にある、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
ａ．二酸化炭素供給源と、
ｂ．前記供給源からの二酸化炭素を精製し添加する手段と
をさらに含み、前記手段が、
ｉ）前記供給源からの二酸化炭素を、前記第１の精製手段、排水、及び前記戻り導管からなる群の少なくとも１つの要素へと送出する手段であって、前記供給源からの二酸化炭素が、前記処理部に送出される前に前記第１の精製手段によって精製されるものである手段と、
ｉｉ）（１）前記供給源からの二酸化炭素を第２の二酸化炭素精製手段へと送出する手段、
（２）第２の二酸化炭素精製手段であって、それによって、精製された供給が生成され、蒸留カラム、吸着床、相分離器、及び触媒酸化剤からなる群の少なくとも１つの要素を含んだ第２の精製手段、及び
（３）前記供給導管、少なくとも１つの前記処理部、前記戻り導管、及び前記第１の精製手段からなる群の少なくとも１つの要素に、精製された供給を添加する手段
を含む、前記供給源からの二酸化炭素を精製し添加する手段と
からなる群から選択される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の精製手段が、二酸化炭素の蒸気圧とは異なる蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を除去する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の精製手段が複数の蒸留カラムを含み、少なくとも１つの前記カラムが、二酸化炭素よりも高い蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を除去し、少なくとも１つの前記カラムが、二酸化炭素よりも低い蒸気圧を有する成分の少なくとも１つを除去する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ａ．前記排水を複数の相に分離するのに十分な量だけ、前記排水の圧力を低下させ、前記複数の相が少なくとも１つの二酸化炭素に富む相と二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相とを含むこと、
ｂ．少なくとも１つの二酸化炭素に富む相を、前記第１の精製手段へと送出すること、及び
ｃ．二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相を、少なくとも１つの廃棄物流へと送出すること
によって、少なくとも１つの前記排水の二酸化炭素成分の少なくとも一部を部分的に精製する、１つ又は複数の第３の二酸化炭素精製手段をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記流体供給の一部を前記第１の精製手段に戻すように送出し、それによって前記処理部及び前記第３の精製手段を迂回することをさらに意味し、前記第１の精製手段が連続プロセスとして作動するものである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
ａ．第１の精製手段から、少なくとも２つの別個の処理部を含んだ複数の処理部まで、液体供給を送出するための供給導管であって、１種又は複数の汚染物質を流体と一緒にし、それによって前記処理部のそれぞれで排水を形成し、前記排水のそれぞれが二酸化炭素成分の少なくとも一部と前記汚染物質の少なくとも一部を含むものである供給導管と、
ｂ．熱交換器及び圧力制御器からなる群から選択された手段であって、前記供給導管及び少なくとも１つの前記処理部からなる群から選択された位置にある手段と、
ｃ．前記供給導管及び前記処理部からなる群から選択された位置にある、第２の成分を添加する手段と、
ｄ．前記排水を、少なくとも１つの前記処理部から、前記第１の精製手段及び第３の精製手段からなる群の少なくとも１つの要素へと送出するための戻り導管と、
ｅ．ｉ）前記排水を複数の相に分離するのに十分な量だけ、前記排水の圧力を低下させ、前記複数の相が少なくとも１つの二酸化炭素に富む相と二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相とを含むこと、
ｉｉ）少なくとも１つの二酸化炭素に富む相を、前記第１の精製手段へと送出すること、及び
ｉｉｉ）二酸化炭素以外の成分に富む少なくとも１つの相を、少なくとも１つの廃棄物流へと送出すること
によって、少なくとも１つの前記排水の二酸化炭素成分の少なくとも一部を部分的に精製する１つ又は複数の第３の精製手段と、
ｆ．排水の二酸化炭素成分及び二酸化炭素に富む相からなる群の少なくとも１つの要素を精製し、それによって、二酸化炭素を流体供給の成分として含んだ流体供給を形成する、第１の二酸化炭素精製手段であって、
ｉ）二酸化炭素の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を除去する少なくとも１つの蒸留カラムと、
ｉｉ）二酸化炭素の蒸気圧よりも低い蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を除去する少なくとも１つの蒸留カラムと、
ｉｉｉ）二酸化炭素の蒸気圧とは異なる蒸気圧を有する成分の少なくとも一部を、少なくとも１つの廃棄物流へと送出する手段と
を含む、第１の二酸化炭素精製手段と、
ｇ．前記流体供給の一部を前記第１の精製手段に戻すように送出し、それによって前記処理部及び前記第３の精製手段を迂回する手段であって、前記第１の精製手段が連続プロセスとして作動するものである手段と、
ｈ．二酸化炭素供給源と、
ｉ．ｉ）二酸化炭素供給源からの二酸化炭素を、前記第１の精製手段、前記第３の精製手段、及び前記戻り導管からなる群の少なくとも１つの要素へと送出する手段であって、前記供給源からの二酸化炭素が、前記処理部に送出される前に前記第１の精製手段によって精製されるものである手段と、
ｉｉ）（１）前記供給源からの二酸化炭素を第２の二酸化炭素精製手段へと送出する手段、
（２）第２の二酸化炭素精製手段であって、それによって、精製された供給が生成され、蒸留カラム、吸着床、相分離器、及び触媒酸化剤からなる群の少なくとも１つの要素を含んだ第２の精製手段、及び
（３）前記供給導管、少なくとも１つの前記処理部、前記戻り導管、及び前記第１の精製手段からなる群の少なくとも１つの要素に、精製された供給を添加する手段
を含む、二酸化炭素供給源からの二酸化炭素を精製し添加する手段と
からなる群から選択された、前記供給源からの追加の二酸化炭素を精製し添加する手段と
を含む、二酸化炭素を複数の半導体製造処理部に供給するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００１年１０月１７日出願の米国仮出願第６０／３３０，２０３号であってその教示全体が参照として本明細書に組み込まれる出願の利益を請求するものである。また本願は、２００１年１０月１７日出願の米国仮出願第６０／３３０，１５０号、２００２年１月２２日出願の同第６０／３５０，６８８号、及び２００２年２月１９日出願の同第６０／３５８，０６５号であってこれら出願のすべての教示全体が参照として本明細書に組み込まれる出願の利益も請求するものである。
【０００２】
一般に、集積回路の製造では、ウェハ上でいくつかの個別のステップを実施する。典型的なステップには、被膜の堆積又は成長と、フォトリソグラフィを使用したウェハのパターニングと、エッチングが含まれる。これらのステップを複数回実施して、所望の回路を組み立てる。追加のプロセスステップとして、イオン注入、化学的又は機械的平坦化、及び拡散が含まれる。これらの処理部で実行し又はこれらの処理部から廃棄物を取り除くため、広く様々な有機化学薬品及び無機化学薬品を使用する。有機溶媒に関する要件のいくつかをなくすため、水系清浄システムが考案されているが、この水系清浄システムでは大量の廃棄物の流れが発生するので、廃棄物の流れを排出し又は再利用する前に処理しなければならない。大量の水が必要であることは、半導体組立工場の用地を選択するうえでしばしば重要な要素となる。さらに、表面張力の高い水により、微細構造の清浄化を必要とする適用例でのその効果が低下し、水分が少しも残らないようすべて取り除かれるように、プロセス中に乾燥ステップを含めなければならない。
【背景技術】
【０００３】
近年、現在使用されている一部の有機溶媒及び水系化学薬品に代わり得るものとして、超臨界二酸化炭素について調査が行われている。超臨界二酸化炭素システムは、コーヒーのカフェイン除去などの簡単な抽出用の適用例において、数十年にわたり使用されてきた。超臨界流体という用語は、臨界温度及び臨界圧力よりも高い流体を指す（例えば二酸化炭素の場合、それぞれ３１℃又はそれ以上であり、絶対圧で平方インチ当たり１０７０ポンド（ｐｓｉａ）又はそれ以上である）。超臨界流体は、気体の性質を持つと同時に液体の性質も持つ。超臨界流体の密度は、温度及び圧力に応じて様々に変化する可能性がある。溶媒和能は密度に強く関係しているので、これは溶媒和能も様々に変化する可能性があることを意味している。純粋な超臨界二酸化炭素は、ヘキサンなどの非極性有機溶媒と同様の、溶媒としての能力を持つ。共溶媒や界面活性剤、キレート剤などの変性剤を二酸化炭素に添加して、その清浄能力を改善することができる。
【０００４】
一般に半導体の適用例では、二酸化炭素の蒸気圧よりも高く又は低い蒸気圧の範囲の汚染物質が生成される。より軽くより高い蒸気圧の成分は、フッ素と、低フッ素化炭化水素と、窒素や酸素などの大気ガスとのいくつかの組合せである。また二酸化炭素は、不揮発性のレジスト残留成分及び共溶媒で汚染される可能性もあるが、これは気相の二酸化炭素と一緒になって固体／液体混合物として存在する可能性があるために他に移すことが困難なものである。また、多くの半導体製造の適用例における二酸化炭素の純度要件は、現在利用可能な配送されたバルク状二酸化炭素に関する要件を超えるものである。さらに、超臨界二酸化炭素が半導体産業で広く使用される場合、その消費される量によって、配送された二酸化炭素に完全に依存するという経済上の妥当性がなくなる可能性がある。最後に、半導体製造設備は、異なる要件を有するいくつかの異なる用途に使用される可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来技術は、これらの問題を克服することが可能なシステム又は方法を教示していない。したがって、これらの問題を最小限に抑え又はなくす、半導体製造プロセスで二酸化炭素を使用するための方法及び装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は一般に、複数の処理部に二酸化炭素を供給するための方法及びシステムに関する。
【０００７】
本発明の方法は、二酸化炭素成分を含んだ流体供給を、第１の二酸化炭素精製手段から少なくとも２つの別個の処理部を含んだ複数の処理部へと送出するステップを含む。この処理部では、１種又は複数の汚染物質が流体と一緒になり、それによって各処理部で排水が形成されるが、それぞれの排水には、二酸化炭素成分の少なくとも一部と汚染物質の少なくとも一部が含まれる。少なくとも１つの排水の一部は第１の精製手段へと送出され、そこでその排水の二酸化炭素成分が精製され、それによって流体供給が形成される。
【０００８】
本発明のシステムは、流体供給の一成分として二酸化炭素を含む流体供給を形成するために、排水の二酸化炭素成分を精製する、第１の二酸化炭素精製手段を含む。第１の精製手段は、触媒酸化剤、蒸留カラム、相分離器、及び吸着床からなる群の少なくとも１つの部材を含む。流体供給を、第１の精製手段から少なくとも２つの別個の処理部を含む複数の処理部へと送出するために、供給導管が含まれる。これらの処理部では、１種又は複数の汚染物質が流体と一緒になり、それによって各処理部で排水が形成されるが、それぞれの排水は、二酸化炭素の少なくとも一部と汚染物質の少なくとも一部を含んでいる。戻り導管は、この排水を少なくとも１つの処理部から第１の精製手段へと送出する。
【０００９】
本明細書に開示される本発明の利点は、非常に有意なものである。本発明を実施することによって、半導体製造設備内の複数の別個の処理部に高純度の二酸化炭素を供給するコスト及び複雑さを著しく低下させることができる。二酸化炭素を再循環させることにより、外部から供給される二酸化炭素の量、したがってコストが削減される。処理部の前にバルク状組成二酸化炭素を精製することによって、製造設備に供給されるバルク状二酸化炭素を低純度レベルで購入できるので、コストが削減される。中央精製器を設けることにより、個々の精製及び送出ユニットに関して経済的な規模を節約することができる。複数の処理部を提供するコストが削減され、異なる汚染組成物を有する複数の処理部の排水を処理するコストも削減される。さらに、同じタイプの複数のツールを時間的にずらして作動させることによって生じ又は異なるツールから生じた排水の流れの組合せによって、より均一な排水の流れが得られ、中央精製器でより容易に精製される。中央精製器の別の重要な利点は、分析要件が１つに統合されることである。中央精製器のさらに別の利点は、バイパス回路を使用することによって中央精製器を連続的に作動させることができることであり、汚染物質が蓄積される可能性のある停滞区間が回避され、処理部をバッチモードで作動させることが可能になる。他の利点は、中央精製器と分配局所精製器とを組み合せることによって、化学的に相溶性のある複数の排水の流れを事前に精製することができ、これを１つに合わせて中央精製器に送ることができることである。
【００１０】
これらの利点の組合せにより、超臨界二酸化炭素を、既存の有機溶媒及び水性の化学的適用例に対する実現可能な代替物とし、それによって半導体の製造コストを低下させることが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の前述及びその他の目的、特徴、及び利点は、種々の観点から見た図の全体を通して同様の参照符号が同様の部分を指す添付図面に例示されるように、本発明の好ましい実施形態に関する以下のより特定の記述から明らかにされよう。図面は、必ずしも正しい縮尺で示されているものではなく、代わりに本発明の原理を示すことに重点を置いて示されている。
【００１２】
本発明は一般に、複数の、すなわち２つ以上の処理部に二酸化炭素を供給するための方法及びシステムに関する。本明細書で使用する処理部は、二酸化炭素成分を含んだ流体供給を使用する。
【００１３】
例えば半導体組立工場では、ウェハの清浄、フォトレジストの堆積、化学流体の堆積、フォトレジストの現像、フォトレジストの剥離、フォトレジストの現像、及び溶媒又は水溶液を使用する技術分野で知られているその他の処理中に、二酸化炭素を使用することができる。各処理部は、二酸化炭素を含有する流体供給に関して異なる操作条件を求めることができる。
【００１４】
処理を実行するのに使用される装置を、一般にツールとも呼ぶ。しばしば、同じ処理を、複数のツールを使用して実行し、各ツールは、他のツールとは独立に操作する。ツールは、１つ又は複数のチャンバを含むことができ、各チャンバは、それ自体のウェハ又は工作物を独立に加工することができる。
【００１５】
別個の処理部は、処理部に送出される流体供給又は処理部から離れる排水の、少なくとも１つのパラメータが異なる処理部である。パラメータは、化学的又は物理的条件にすることができ、あるいは、体積及び二酸化炭素成分を含む流体供給を処理部で使用するタイミングに関係付けることができる。パラメータの例には、流量、フローサイクル（連続モードか又はバッチモードか）、サイクル時間、第２の成分における添加剤の量及び種類、温度、圧力、汚染物質、及びその他の変数が含まれる。本明細書で使用するツール又はツール内のチャンバは、それらが少なくとも１つのパラメータの異なる供給の流れを使用し又は排水を生成する場合には、別個の処理部である。
【００１６】
図１は、本発明の方法を実施するのに使用することもできる、本発明の装置１０を示す。このシステムは第１の二酸化炭素精製手段１１を含み、排水の二酸化炭素成分を精製して、二酸化炭素を含有する流体供給を形成することができる。流体供給は、第１の精製手段１１から供給導管１２を経て、少なくとも２つの別個の処理部１４及び１６を含んだ複数の処理部に送出することができる。第１の精製手段１１は、供給導管１２内の圧力が戻り導管２０内の圧力よりも高くなるように、加圧手段を含むことが好ましい。上記論じたように、別個の処理部は、少なくとも１つのパラメータ、例えば温度や圧力、流量、流体供給を送出するタイミング、流体供給中に存在する添加剤の量又は種類などが異なる流体供給を使用する。これらの処理部では、例えば清浄にされ又は加工されたウェハからの１種又は複数の汚染物質を流体と合わせ、それによって各処理部で排水を形成する。戻り導管２０は、少なくとも１つの排水の少なくとも一部を精製手段に戻して、排水の二酸化炭素成分を精製することができる。
【００１７】
図２は、本発明の方法を実施するのにも使用することができる、本発明の装置２２を示す。通常の加工で失われた二酸化炭素を補い、又は追加の処理部を可動させるときにシステム内の二酸化炭素の量を増大させるため、供給源２４から導管２５を介して二酸化炭素をシステムに加えることができる。二酸化炭素供給源の例としては、液体二酸化炭素タンク、二酸化炭素生成プラント、鉄道タンク車、及び貨物トレーラがある。加えられる二酸化炭素は、処理部に到達する前に、いくつかの手段のうちの１つによって精製することができる。供給源２４には、少なくとも蒸留カラム、触媒酸化剤、又は吸着床を含んだ第２の二酸化炭素精製手段を含めることができる。供給源からの二酸化炭素をこのように十分に予備精製することによって、システム内の任意のポイントにその二酸化炭素を加えることができる。しかし供給源からの二酸化炭素は、既存の第１の精製手段を使用することができるように、したがって別の外付け精製ユニットを用いる必要がなくなるように、戻り導管２０や第１の精製手段１１などのシステム内のあるポイントに加えることが好ましい。
【００１８】
前述のように、第１の精製手段１１は、二酸化炭素成分を含有する流体供給を複数の処理部に送出する。本明細書で使用する精製器は、相分離器や蒸留カラム、フィルタ、吸着床、触媒反応器、スクラバ、その他の当技術分野で知られている構成要素など、１つ又は複数の構成要素を含むことができる。得られた二酸化炭素流体供給は、任意の純度で１００ｐｐｍ未満含有することができる。典型的な場合、その流れは、任意の純度で１０ｐｐｍ未満含有することになり、好ましくは任意の純度で１ｐｐｍ未満である。手段１２の別の重要な要素は純度分析器である。高純度ガスの分析器は、様々な種類の質量分析計、及び当技術分野で周知のその他の検出器を含む。そのような多くの機器は市販されており、本明細書で述べるシステム又は方法のいずれかに組み込むことができる。
【００１９】
処理部の前に、カスタマイズユニット２６、２８、及び３０によって、供給導管１２の流体供給の物理的性質を変化させる。カスタマイズユニットは、熱交換器、圧力制御器、又はその両方を有することができる。本明細書で使用する熱交換器は、供給の温度を上昇させ又は下降させることができる任意の機器であり、例えば電気ヒータや冷却ユニット、ヒートポンプ、水浴、及び当技術分野で知られているその他の機器などである。本明細書で使用する圧力制御器は、供給の圧力を変化させることが可能なポンプやコンプレッサ、減圧弁、及び当技術分野で知られるその他の危機を含めた任意の機器でよい。そこで温度及び圧力を、各処理部に適切な値に修正することができる。好ましくは流体供給は、その圧力が平方インチゲージ当たり約６５０〜約５０００ポンド（ｐｓｉｇ）の範囲の高圧液体又は超臨界流体になり、より好ましくは約８００〜約３５００ｐｓｉｇの範囲内であり、最も好ましくは約９５０〜約３０００ｐｓｉｇの範囲内である。好ましい実施形態では、カスタマイズユニットによって、流体供給の二酸化炭素成分が超臨界流体に形成され、すなわち温度が約３１℃よりも高く圧力が約１０７０ｐｓｉｇよりも高い流体に形成される。
【００２０】
カスタマイズユニットは、各処理部ごとに流体供給に第２の成分を加える手段を組み込んでもよく、その場合、第２の成分は、１つ又は複数の共溶媒、界面活性剤、キレート剤、又は各処理部での流体供給の性能を高めるその他の添加剤である。あるいは、熱交換器、圧力制御器、又は第２の成分を加える手段の１つ又は複数を、処理部又はツールに直接組み込んでもよい。
【００２１】
カスタマイズユニットの後には、３つの別個の処理部３２、３４、及び３６が示されている。例えば処理部３６は、ウェハ表面を清浄にするために固体炭酸を使用するウェハ清浄器でよく、処理部３２はフォトレジスト現像器でよく、処理部３４はフォトレジスト剥離器でよい。図示される処理部３２及び３４は複数のツールを有し、すなわち処理部３２はａ、ｂ、ｃ、及びｄの４つのツールを有し、処理部３４はｅ及びｆの２つのツールを有する。処理部３６は、１つのツールのみ備えることが示されている。前述のように、各処理部で１種又は複数の汚染物質を流体供給と合わせ、各ツールごとに、二酸化炭素、１種又は複数の汚染物質、及び添加された任意の第２の成分を含有する排水を形成する。複数のツールを備えた処理部からの排水は、３２で示されるように一緒にすることができ、又は３４で示されるように別々に保持することができる。
【００２２】
好ましい実施形態では、圧力を低下させることによってそれぞれの排水を複数の相に分離する第３の二酸化炭素精製手段３８、４０、又は４２に、それぞれの排水を送り出すことができる。第３の精製手段３８、４０、又は４２のそれぞれは、単一の遊離ドラムや多段式接触器、当技術分野で知られているその他の機器などの相分離器でよい。任意選択で３８、４０、又は４２を熱交換器と組み合わせ、液体として排水に含まれる二酸化炭素を気化させることができ、かつ／又はガスを加熱して、相分離中の減圧によって行われる冷却の影響を弱めることができる。あるいは第３の精製手段は、蒸留カラム、触媒酸化剤、又は吸着床を含むことができる。
【００２３】
通常は、例えば処理部からの共溶媒及び汚染物質に富んだ液相になり、その汚染物質及び第２の成分の組成に応じて複数の液相になる可能性がある。また、汚染物質及び第２の成分の組成に応じて、固相にすることができ又は液相に固相を懸濁させたものにすることができるが、これは突出しポットなどの手段によって第３の精製手段のそれぞれで廃棄物流４４、４６、及び４８として直接除去することができ、その結果、液滴及び粒子を重力で沈降させることが可能になる。任意選択で、コアレッサやフィルタなどの別の相分離機器を重力機器の下流に使用して、より完全な相分離を行うことができる。
【００２４】
すべての相が二酸化炭素を含有する可能性があるが、一般に、二酸化炭素に最も富む相とは、その少なくとも一部が戻り導管２０を介して第１の精製手段１１に送出されることになる気体の流れである。排水を、第１の精製手段１１に送出し又は廃棄物流５０へと送出することができるか否か、あるいはどのくらいの量を送出するのかの判断は、いくつかの要因によって、すなわちその最も重要なものである圧力及び組成によって左右される。戻り導管２０内の排水は、典型的な場合、第１の精製手段１１よりも高い温度で作用する。特定の処理部からの排水の流れの圧力が、戻り導管２０内の種々の排水が一緒になった流れの圧力よりも高い場合、その排水の圧縮は必要ではない。しかし、排水の圧力が戻り導管２０内の圧力よりも低い場合、特定の処理部がこの排水を廃棄物流５０へと送り出すのにより費用対効果がある。排水の一部を廃棄物流５０に送出するという判断は、組成に基づいて行われる判断であってもよい。例えば、清浄化処理部における最初の濃厚な汚染を受けたサイクルは、廃棄物流５０に送出することができ、一方、その後のサイクルは、第１の精製手段１１に送出することができる。
【００２５】
戻り導管２０によって第１の精製手段１１に送出された排水の組成は、平均して二酸化炭素が約５０％よりも高くなる。好ましくは、その平均組成は、二酸化炭素が約８０％を超えることがより好ましく、二酸化炭素が約９０％を超えることがより好ましい。
【００２６】
本発明における戻り導管２０内の、１つに合わせた排水の流れの圧力は、回収した二酸化炭素の量と精製コストとの最適化に基づくものでよい。一般に、戻り導管２０内の圧力が低下するほど、戻り導管２０が受け取る排水及び二酸化炭素に富む層の割合は高くなる。導管２０の動作圧力は、好ましくは約９０〜約９００ｐｓｉａの範囲内であり、より好ましくは約１００〜約４００ｐｓｉａの範囲内であり、最も好ましくは約１５０〜約３５０ｐｓｉａの範囲内である。
【００２７】
別の実施形態では、減圧バイパス弁５１で供給導管１２と戻り導管２０を接続する。その結果、第１の精製手段とその供給導管及び戻り導管を連続的に作動させることが可能になり、その一方で、様々な処理部及び第３の精製手段をバッチモードで作動させることができる。
【００２８】
さらに、供給導管及び戻り導管内で滞留タンク（図示せず）を使用することにより、精製システムを、需要又は供給の幅広い変動から保護することができる。戻り導管内での滞留は、組成物のばらつきも平坦にすることができる。
【００２９】
廃棄物流４４、４６、及び４８は、適切な処分手段、又は成分を再循環させて再使用することができる設備に送出することができる。
【００３０】
図３は、本発明の方法を実施するのにも使用することができる、本発明の装置５２を示す。別個の処理部３２及び３４には、導管１２から流体供給が供給される。流体供給は、各処理部で必要とされる条件が満たされるように、例えばカスタマイズユニット２６及び２８で加圧しかつ加熱することによって、さらにカスタマイズすることができる。図３では、第２の成分を、２６及び２８内ではなく２７及び２９を介して直接処理部に添加する。
【００３１】
各処理部は、二酸化炭素／第２の成分／汚染物質の排水を第３の精製手段３８及び４０に排出する。戻り導管２０内の圧力よりも高い３８及び４０によって生成された二酸化炭素に富む相の一部を、導管２０へと送出する。低圧のガス状排気を廃棄物流５０に逃がすことができ、あるいは圧縮して戻り導管２０内の排水と合わせることもできる。液体及び固体の廃棄物の流れ４４及び４６は、処分し又は再利用へと送り出すことができる。第３の精製手段３８及び４０を加熱して、液相中に含有される二酸化炭素を追い出し、二酸化炭素の回収を改善することができる。第３の精製手段３８及び４０の性能は、多相混合物を通すことができるように、戻り導管２０の必要を回避するのに十分であることが好ましい。この場合もやはり、第３の精製手段３８及び４０は概略的に表され、基本的に１つ又は複数の相分離器、蒸留カラム、吸着床、及び処理部に合わせて調整されたその他の精製機器からなるものでよいことに留意されたい。
【００３２】
戻り導管２０内の二酸化炭素の圧力をさらに低下させ又は上昇させるため、圧力制御機器５４を使用することができる。流れは、交換器５６内で部分的に加熱され又は冷却することができる。次いでこの流れは相分離機器５８を通過し、交換器５６での加熱又は冷却によって生じた可能性があり又は第３の精製手段３８及び４０での効率の悪さによって生じた可能性のある微粒子又は液滴がすべて除去される。次いでこの流れは、６０を経て、濃厚汚染物質除去蒸留カラム６２へと送出される。分離器５８で収集された液体は、廃棄物流５９へと送り出すことができる。高純度の二酸化炭素の一部は、副流１３を経て得ることができ、制御弁６４を介してカラム６２の最上部に送出することができる。さらに、供給源２４からの二酸化炭素をカラム６２の上部に導入することもできる。これらの流れは、供給流を冷却すると共に濃厚汚染物質を吸収する役割を果たす。２４からの二酸化炭素は、処理部でかつ精製システムを離れた不純物の流れによって再循環システム内で失われた二酸化炭素を補うために、求めることもできる。廃棄物を含有する高濃度の不純物は、カラム６２の底部から離れ、液体廃棄物流５９へと送出することができる。ここで除去することができる濃厚汚染物質の例は、数ある中でもアセトンやヘキサンなどの有機溶媒と水である。リボイラ６５は、カラム内の蒸気のストリッピングを行い、必要なら、５８からカラム６２に入る気体流の温度に依存する。
【００３３】
次いでカラム６２からの流れ６８を、希薄汚染物質除去蒸留カラム７２からの過熱された蒸気と共に、交換器７０内で実質的に凝縮することができる。凝縮器からの二酸化炭素液体流は、カラム７２に流入する。希薄汚染物質には、とりわけメタン、窒素、フッ素、及び酸素が含まれる。希薄汚染物質は、流れ７４のような、システムから離れた過熱蒸気中に濃縮されている。カラム７２は、適切な充填剤が充填された容器又はトレイでよく、液体と蒸気との接触を促進させるものである。交換器７６は、蒸気のストリッピングを行う。生成された液体二酸化炭素をカラム７２から得て、ポンプ７８で高圧に圧縮し、それを導管１３及び１２に供することができる。導管１２内の流体の温度は、交換器５６内を通すことによって調節することができる。
【００３４】
カラム７２の凝縮機能を果たすため、冷却システム８０を使用することができる。任意選択で、高圧冷媒を冷却すると共にリボイラ６５及び７６で必要とされるエネルギーを提供することによって、冷却システムを精製システムにさらに熱統合することができる。例えばリボイル交換器６５は、システム８０内の液体冷媒流に対して過冷却機能をもたらすことができる。さらに、交換器５６は、カラム７２を再度沸騰させると共に供給ガスを冷却する役割を果たすことができる。
【００３５】
精製機構の動作圧力は、好ましくは約１５０〜約１０００ｐｓｉａの範囲内であり、より好ましくは約２５０〜約８００ｐｓｉａの範囲内であり、最も好ましくは約２５０〜約３５０ｐｓｉａの範囲内である。導管１３及び１２内のポンプの下流の圧力は、好ましくは約７７５〜約５０００ｐｓｉａの範囲内であり、より好ましくは約８００〜約４０００ｐｓｉａの範囲内であり、最も好ましくは約８００〜約３０００ｐｓｉａの範囲内である。最終的な二酸化炭素の純度は、各処理部での要件によって決定することができる。典型的な純度要件は、成分等級のバルク状液体二酸化炭素に関する要件と同様であることが期待されるが、蒸気圧の低い汚染物質の場合には、より厳しい要件が期待される。これらは、ウェハ表面に残留物を残す可能性がある。例えば不揮発性の残留物の仕様は、典型的な場合、半導体製造に使用されるバルク状液体に関して約１０ｐｐｍである。半導体の適用例に関する純度要件は、約１ｐｐｍより下にすることができる。
【００３６】
好ましい精製経路では、精製を実現するために、蒸留及び相分離を利用することができる。しかし、汚染物質の蒸気圧が二酸化炭素に近い場合、追加の精製手段を設けることができる。この範疇に包含される汚染物質の例には、一部の炭化水素（例えばエタン）、酸素化炭化水素、ハロゲン、及びハロゲン化炭化水素が含まれる。追加の精製手段には、接触酸化、水洗浄、苛性洗浄、及び乾燥器を含めることができる。
【００３７】
半導体製造で使用される技法は、超臨界二酸化炭素プロセスがやはり有用と考えられる、マイクロ電気化学システムやマイクロ流体システムといった新興分野など、精密なフィーチャが必要とされるその他の領域にも適用されている。
【００３８】
本発明を、その好ましい実施形態を参照しながら特に図示しかつ記述してきたが、当業者なら、上述の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に様々な変更を加えることができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態である装置を示す図である。
【図２】本発明の代替の実施形態である装置であって、二酸化炭素源及び複数のツールを有する複数の半導体製造処理部を備えた装置を示す図である。
【図３】本発明の代替の実施形態の一部である装置であって、第１の精製手段の構成要素の詳細を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2005506694.tif 000027
2005506694.tif 000028