(57)【要約】超臨界状態にある二酸化炭素のような超圧流体で基板（１０５，２０５）を処理するための方法およびシステム（１００，２００）を説明する。プロセス過酸化物を含有するプロセス成分が、基板表面を処理するための高圧流体に導入される。この過酸化水素ベースの成分が開始剤とともに使用される。ここで、開始剤は、プロセス過酸化物のラジカルの生成を促進する。
2008530796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって：
高圧プロセスチャンバにおいて、前記基板を支持するよう構成されるプラッテンに基板を置く工程；
流体の圧力を該流体の臨界圧力より高く調整し、前記流体の温度を該流体の臨界温度より高く調整して、該流体から超臨界流体を生成する工程；
前記超臨界流体を前記高圧プロセスチャンバへ導入する工程；
前記超臨界流体に対してプロセス過酸化物を有するプロセス成分を導入する工程；
前記超臨界流体に対して前記プロセス過酸化物のラジカルの生成を促進する開始剤を導入する工程；並びに
前記超臨界流体、前記プロセス成分、および前記開始剤に前記基板を晒す工程、
を有する方法。
【請求項２】
前記プロセス過酸化物を有する前記プロセス成分を導入する工程が：２−ブタノンペルオキシド；２，４−ペンタンジオンペルオキシド；過酢酸；ｔ−ブチルヒドロペルオキシド；ベンゾイルペルオキシド；ｍ−クロロ過安息香酸（ｍＣＰＢＡ）；過酸化水素；過酸化デカノイル；過酸化ラウロイル；過酸化コハク酸；過酸化ジクミル；２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）−２，５−ジメチルヘキサン；ｔ−ブチルクミルペルオキシド；α，α−ビス（ｔ−ブチルペロキシ）ジイソプロピルベンゼンの異性体混合物；ジ（ｔ−アミル）ペルオキシド；ジ（ｔ−ブチル）ペルオキシド；２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン；１，１−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；１，１−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）シクロヘキサン；１，１−ジ（ｔ−アミルペロキシ）−シクロヘキサン；ｎ−ブチル４，４−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）吉草酸塩；エチル３，３−ジ−（ｔ−アミルペロキシ）−ブタン酸塩；ｔ−ブチルペロキシ−２−エチルヘキサン酸塩；エチル３，３−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ブチレート；クメンヒドロペルオキシド；ｔ−ブチルヒドロペルオキシド；過酸化メチルエチルケトン；ジ（ｎ−プロピル）ペロキシジカーボネート；ジ（ｓｅｃ−ブチル）ペロキシジカーボネート；ジ（２−エチルヘキシル）ペロキシジカーボネート；３−ヒドロキシル−１，１−ジメチルブチルペロキシネオデカン酸塩；α−クミルペロキシネオデカン酸塩；ｔ−アミルペロキシネオデカン酸塩；ｔ−ブチルペロキシネオデカン酸塩；ｔ−ブチルペロキシビバル酸；２，５−ジ（２−エチルヘキサノールペロキシ）−２，５−ジメチルヘキサン；ｔ−アミルペロキシ２−エチルヘキサン酸塩；ｔ−ブチルペロキシ−２−エチルヘキサン酸塩；ｔ−アミルペロキシアセテート；ｔ−ブチルペロキシアセテート；ｔ−ブチルペロキシ安息香酸塩；ＯＯ−（ｔ−アミル）Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペロキシカーボネート；ＯＯ−（ｔ−ブチル）Ｏ−イソプロピルモノペロキシカーボネート；ＯＯ−（ｔ−ブチル）Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペロキシカーボネート；ポリエーテルポリ−ｔ−ブチルペロキシカーボネート；若しくは、ｔ−ブチルペロキシ−３，３，５−トリメチルヘキサン酸塩；または、これらの任意の組み合わせの少なくとも一つを有するプロセス成分を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロセス過酸化物を有する前記プロセス成分を導入する工程が、過酸化ジアシル、過酸化ジアルキル、ジペロキシケタル、ハイドロペルオキシド、過酸化ケトン、ペロキシジカーボネート、若しくはペロキシエステル、またはこれらの任意の組み合わせの少なくとも一つを有するプロセス成分を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プロセス過酸化物を有するプロセス成分を導入する工程が、有機ペルオキシド、若しくは無機ペルオキシド、またはこれらの組み合わせを導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記開始剤を導入する工程が、アゾ化合物、二硫化物、若しくはテトラゼン、またはこれらの組み合わせを導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記開始剤を導入する工程が、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡｌＢＮ）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタンニトリル）、若しくは１，１’−アゾビス（シクロヘキサンカーボニトリル）、またはこれらの組み合わせを導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
約５０℃から約７０℃の範囲の最善の温度へ前記開始剤の温度を上げる工程を更に有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記開始剤を導入する工程が、Ｆｅ２＋、Ｃｒ２＋、Ｖ２＋、Ｔｉ３＋、Ｃｏ２＋、またはＣｕ＋を有する化合物を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記開始剤を導入する工程が、無機還元剤と無機酸化剤の混合物を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
無機還元剤と無機酸化剤の前記混合物を導入するステップが、ＨＳＯ３−、ＳＯ３２−、Ｓ２Ｏ３２−、またはＳ２Ｏ５２−を有する還元剤を導入し、Ａｇ＋、Ｃｕ２＋、Ｆｅ３＋、ＣｌＯ３−、またはＨ２Ｏ２を有する酸化剤を導入する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記開始剤を導入する工程が、有機−無機酸化還元対を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記有機−無機酸化還元対を導入するステップが、Ｃｅ４＋、Ｖ５＋、Ｃｒ６＋、若しくはＭｎ３＋を含有する化合物とともにアルコールを；ＣｒＯ４−、ＳｅＯ８−、Ｍｎ３＋、若しくはＦｅ３＋を含有する化合物とともにチオールを；Ｃｅ４＋若しくはＭｎ３＋を含有する化合物とともにカルボン酸を；または、有機金属化合物を導入する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記チオールの導入が、チオレン（ｔｈｉｏｕｒｅｎ）またはチオグリコール酸の導入である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記カルボン酸の導入が、シュウ酸またはクエン酸の導入である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記有機金属化合物の導入が、Ｒを有機基としＸをハロゲン化合物とした場合のＲ−Ｘ化合物を有するコバルトセン（ｃｏｂａｌｔｏｃｅｎｅ）、フェロセン、Ｍｎ２（ＣＯ）１０、またはＭｏ（ＣＯ）６の導入である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記開始剤を導入する工程が、アクリアミドとチオサルフェート；メチルアクリル酸；メチルアクリレートとＮ，Ｎ−ジメチルアニリン；プロトン酸；ルイス酸；ハロゲン化合物；または求核試薬を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記超臨界流体が前記基板を通り過ぎるように循環する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記超臨界流体を生成する工程が、二酸化炭素流体から超臨界二酸化炭素を生成するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧力を前記臨界圧力より高く調整することが、前記圧力を約１０７０ｐｓｉ（７．３８ＭＰａ）から約１０，０００ｐｓｉ（６８．９ＭＰａ）までの範囲の圧力に調整することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記温度を前記臨界温度より高く調整することが、前記温度を約３１℃より高く調整することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記温度を前記臨界温度より高く調整することが、前記温度を約４０℃より高く調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記温度を前記臨界温度より高く調整することが、前記温度を約８０℃より高く調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記温度を前記臨界温度より高く調整することが、前記温度を約１００℃から約３００℃までの範囲の温度に調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記プロセス成分を前記超臨界流体に導入するに先立って該プロセス成分を予加熱するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記プロセス過酸化物を有する前記プロセス成分を導入する工程が、溶剤、共溶剤、界面活性剤、またはエッチャントとともに前記プロセス過酸化物を導入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧力を前記臨界圧力より高く調整することが、前記圧力を約２０００ｐｓｉ（１３．８ＭＰａ）から約１０，０００ｐｓｉ（６８．９ＭＰａ）までの範囲の圧力に調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記基板を晒す工程に引き続き、一連の減圧サイクルを行う工程；および
前記高圧プロセスシステムを換気する工程、
を更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板をオゾンに晒す工程を更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記基板を前記オゾンに晒す工程が、前記超臨界流体、前記プロセス成分、および前記開始剤に前記基板を晒す工程に先行する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記開始剤を導入する工程が、電磁（ＥＭ）放射を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記電磁放射を導入するステップが、約１９０ｎｍから約８００ｎｍまでの範囲の波長を有する光を導入するステップを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記開始剤を導入する工程が、前記プロセス過酸化物が分解する温度よりも低い第２の温度で分解する、前記プロセス過酸化物と異なる第２の過酸化物を導入するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２の過酸化物を導入するステップが、前記プロセス過酸化物の約１０重量パーセントに等しいか又は少ない量の前記第２の過酸化物の導入を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
基板を処理する高圧プロセスシステムであって：
前記基板を処理するよう構成されるプロセスチャンバ；
前記プロセスチャンバに結合され、前記基板を支持するよう構成されるプラッテン；
超臨界流体を前記プロセスチャンバへ導入するよう構成される高圧流体供給システム；
前記プロセスチャンバに結合され、前記プロセスチャンバにおいて前記基板の上に前記超臨界流体を流すよう構成される流体フローシステム；
前記プロセスチャンバにプロセス過酸化物を導入するように構成される過酸化物源を有するプロセス成分供給システム；
前記プロセスチャンバに開始剤を導入して前記プロセス過酸化物のラジカルの生成を促進するよう構成される開始剤源；並びに
前記プロセスチャンバ、前記プラッテン、前記高圧流体供給システム、前記流体フローシステム、および前記プロセス成分供給システムの１又は２以上へ結合され、前記超臨界流体を約４０℃または約４０℃より高い温度に上げる温度調節システム、
を備える高圧プロセスシステム。
【請求項３５】
前記流体フローシステムが、前記プロセスチャンバへ結合されて前記プロセスチャンバと循環ループを形成する循環システムであって、前記基板の上を通るよう、前記プロセスチャンバを通して前記超臨界流体を循環させるよう構成される循環システムを備える、請求項３４に記載の高圧プロセスシステム。
【請求項３６】
前記プラッテンが、前記基板を処理するための高圧プロセス空間を構成するため、前記高圧チャンバに密閉を提供する、請求項３４に記載の高圧プロセスシステム。
【請求項３７】
前記高圧流体供給システムが、超臨界二酸化炭素（ＣＯ２）流体を導入する二酸化炭素源を含む、請求項３４に記載の高圧プロセスシステム。
【請求項３８】
前記プロセスチャンバが、前記基板をオゾンに晒すよう構成されるオゾンプロセスチャンバに更に結合される、請求項３４に記載の高圧プロセスシステム。
【請求項３９】
前記開始剤源が、化学開始剤を導入するよう構成される化学物質源を備える、請求項３４に記載の高圧プロセスシステム。
【請求項４０】
前記開始剤源が、電磁放射を導入するよう構成される電磁放射源を備える、請求項３４に記載の高圧プロセスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧プロセスシステムで基板を処理する方法およびシステムに関し、より具体的には、高圧プロセスシステムにおいて、超臨界流体と、プロセス過酸化物と、開始剤であってプロセス過酸化物のラジカルの生成を促進するものとを用いて基板を処理する方法及びシステムに関する。
【０００２】
本願は、「過酸化物ベースのプロセス成分を使用した高圧流体で基板を処理する方法」という名称で同日に出願された米国特許出願第１０／９０６，３４９号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１２８号）；「超臨界流体を用いて基板を処理するための方法およびシステム」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，０６７号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１１７号）；「ポンプを冷却するための方法およびシステム」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，０６６号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１２０号）；「超臨界二酸化炭素プロセスを用いて基板から残留物を除去する方法」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，５９４号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−０７３号）；および、「超臨界二酸化炭素プロセスを用いて基板から残留物を除去するためのシステム」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，６７６号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１２５号）とに関連する。これらの出願の内容のすべてをここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路（ＩＣ）を得るための半導体デバイスの製造においては、パターンエッチングと堆積プロセスとを含む一連の材料プロセスステップが実施される。これらのプロセスでは、それぞれ、基板の表面から材料が除去され、基板の表面に材料が加えられる。たとえば、パターンエッチング中は、たとえばフォトリソグラフィを用いてフォトレジストなどの放射感光性材料のマスク層に形成されるパターンが、物理的および化学的なプロセスにより、下にある薄い材料膜に転写され、マスク層に対応して、下にある材料膜が選択的に除去される。
【０００４】
その後、残存する放射感光性材料、またはフォトレジスト、および硬化したフォトレジストや他のエッチング残留物といったエッチング後の残留物が１又は２以上のクリーンプロセスによって除去される。従来、このような残留物は、酸素プラズマでのプラズマアッシングを行い、続いて、ストリッパ薬剤の液体槽に基板を浸してウェットクリーニングを行うことにより、除去されていた。
【０００５】
最近まで、ドライプラズマアッシングとウェットクリーニングは、半導体プロセス中に蓄積する残留物や汚染物質を除去する上で、十分と思われていた。しかし、最近のＩＣの進歩により、エッチングされる構成の限界寸法がウェットクリーニングに受け入れられる構成寸法を下回るほど減少している。たとえば、限界寸法は約４５ｎｍから６５ｎｍを下回っている。また、低誘電率（ｌｏｗ−κ）材料などの新しい材料の出現により、プラズマアッシングの使用が制限されている。そのような材料は、プラズマに晒される間にダメージを受けやすいためである。
【特許文献１】米国特許第６，３０６，５６４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５０９，１４１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／００４６７０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、現在、プラズマアッシングやウェットクリーニングの代替について、関心が高まっている。その一つは、溶剤や他の残留物除去組成物のキャリアとして超臨界流体を利用したドライクリーニングシステムの開発である。現在、本発明者らは、たとえば、基板、特に、複雑なエッチングプロセスの後の基板やアスペクトレシオの高い構成を有する基板、から残留物を除去する際、従来のプロセスは不十分であると認識している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、高圧プロセスシステムにおいて、高圧流体やプロセス成分を用いて基板を処理する方法およびシステムを提供する。本発明の一の実施形態においては、高圧プロセスシステムにおいて、超臨界流体、プロセス過酸化物、および開始剤で基板を処理する方法およびシステムを提供する。開始剤は、プロセス過酸化物のラジカルの生成を促進する。
【０００８】
他の実施形態によれば、この方法は、高圧プロセスチャンバにおいて、基板を支持するよう構成されるプラッテンに基板を置く工程；流体の圧力を該流体の臨界圧力より高く調整し、流体の温度を該流体の臨界温度より高く調整して、該流体から超臨界流体を生成する工程；超臨界流体を高圧プロセスチャンバへ導入する工程；超臨界流体に対してプロセス過酸化物を有するプロセス成分を導入する工程；超臨界流体に対してプロセス過酸化物のラジカルの生成を促進する開始剤を導入する工程；並びに、超臨界流体、プロセス成分、および開始剤に基板を晒す工程、を有する。
【０００９】
また別の実施形態によれば、上記の高圧プロセスシステムは、基板を処理するよう構成されるプロセスチャンバ；プロセスチャンバに結合され、基板を支持するよう構成されるプラッテン；超臨界流体をプロセスチャンバへ導入するよう構成される高圧流体供給システム；プロセスチャンバに結合され、プロセスチャンバにおいて基板の上に超臨界流体を流すよう構成される流体フローシステム；プロセスチャンバにプロセス過酸化物を導入するように構成される過酸化物源を有するプロセス成分供給システム；プロセスチャンバに開始剤を導入してプロセス過酸化物のラジカルの生成を促進するよう構成される開始剤源；並びに、プロセスチャンバ、プラッテン、高圧流体供給システム、流体フローシステム、およびプロセス成分供給システムの１又は２以上へ結合され、超臨界流体を約４０℃または約４０℃より高い温度に上げる温度調節システム、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の説明において、本発明の完全な理解を促し、限定的でなく、説明の目的のため、具体的な詳細、たとえば、プロセスシステムの特別な構成やシステム部品の種々の説明が開示される。しかし、本発明は、これらの具体的な詳細から逸脱した他の実施形態においても実施され得ることは理解されよう。
【００１１】
図面を参照すると、幾つかの図面を通して同一または対応する部分には同一の参照番号が与えられている。図１は、本発明の一の実施形態によるプロセスシステム１００を示す。図示の実施形態では、プロセスシステム１００は、超臨界状態にある流体などの高圧流体、プロセス過酸化物、および開始剤で基板１０５を処理するよう構成されている。プロセスシステム１００は、プロセスチャンバ１１０、流体フローシステム１２０、プロセス成分供給システム１３０、高圧流体供給システム１４０、開始剤源１６０、および制御器１５０を含むプロセス要素を備える。これらは、基板１０５をプロセスするよう構成されている。制御器１５０は、プロセスチャンバ１１０、流体フローシステム１２０、プロセス成分供給システム１３０、高圧流体供給システム１４０、および開始剤源１６０に結合して良い。
【００１２】
また、或いは加えて、制御器１５０は、１又は２以上の追加の制御器／コンピュータ（図示せず）へ結合して良く、また、制御器１５０は、追加の制御器／コンピュータから設定かつ／または構成の情報を取得して良い。
【００１３】
図１において、プロセス要素（１１０、１２０、１３０、１４０、１５０および１６０）が一つずつ示されている。ただし、一つであることは、本発明に必須ではない。プロセスシステム１００は、独立したプロセス要素に加えて、関連する任意の数の制御器を有する、任意の数のプロセス要素を含んで良い。
【００１４】
制御器１５０は、任意の数のプロセス要素（１１０、１２０、１３０、１４０および１６０）を構成するために用いて良い。また、制御器１５０は、プロセス要素からデータを収集し、提供し、処理し、保存し、表示することができる。制御器１５０は、１又は２以上のプロセス要素を制御する多くのアプリケーションを含んでよい。たとえば、制御器１５０は、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス（ＧＵＩ）要素（図示せず）を有して良く、これにより、ユーザが１又は２以上のプロセス要素を監視し、かつ／または制御することができる、利用し易いインタフェイスが提供される。
【００１５】
更に図１を参照すると、流体フローシステム１２０は、供給システム１３０、１４０からプロセスチャンバ１１０を通して流体と成分を流すよう構成されている。流体フローシステム１２０は、主フローライン６２０を介して、プロセスチャンバ１１０から、そしてプロセスチャンバ１１０へ戻るように流体と成分を循環させる循環システムとして図示されている。この循環は、多くの適用場面で、最も好ましい構成であると思われる。ただし、これは本発明に必須ではない。流体、特に廉価な流体は、プロセスチャンバ１１０を一度だけ通過し、排出されても良い。これは、プロセスチャンバ１１０へ再度流入させる際に流体を再調整することに比べ、効率的である可能性がある。したがって、流体フローシステム、すなわち循環システム１２０は、典型的な実施形態においては循環システムとして記載され、ある場合には、非循環システムに置換される。この流体フローシステム１２０は、流体フローシステム１２０およびプロセスチャンバ１１０を通してプロセス溶液の流れを循環させるための１又は２以上のバルブ（図示せず）を含んでよい。流体フローシステム１２０は、プロセス溶液を特定の温度、圧力または双方に維持するため、また、プロセス溶液を流体フローシステム１２０およびプロセスチャンバ１１０を通して流すため、いくつかの逆流弁（ｂａｃｋ  ｆｌｏｗ  ｖａｌｖｅｓ）、フィルタ、ポンプ、かつ／またはヒータ（図示せず）を含んでよい。さらに、流体フローシステム１２０に設けられる多くの部品のうちのいずれか一つは、特定のプロセス温度と整合する温度に加熱されて良い。
【００１６】
流体フローポンプ又は循環ポンプのように、適切に機能させるため冷却を必要とする部品が幾つかある。たとえば、市販のポンプには、高圧でのプロセス性能や超臨界プロセス中の清浄度のために必要な仕様を有しており、温度に制限のある部品を有している。したがって、流体や構成物の温度が上昇するに従い、ポンプの機能を維持するための冷却が必要となる。流体フローシステム１２０は、超臨界流体をプロセスチャンバ１１０を通して循環させるため、高圧プロセスチャンバ１１０へ結合され、流体温度がその流体の限界温度より高い（たとえば、４０℃以上）超臨界流体を高圧プロセスチャンバ１１０へ供給するよう構成される主フローライン６２０と、主フローライン６２０へ結合される高温ポンプ６００とを備えて良い。高圧ポンプ６００については、以下に図２Ａと２Ｂを参照して説明する。高温ポンプ６００は、超臨界流体を主フローライン６２０を通してプロセスチャンバ１１０へ動かすよう構成される。高温ポンプは、冷媒を受け入れるよう構成される冷媒入口と、この冷媒を排出するよう構成される冷媒出口とを備える。冷媒入口へ結合される熱交換器は、冷媒の冷媒温度を超臨界流体の温度以下の温度に低下させるため、構成されている。
【００１７】
図２Ａに示すとおり、高圧プロセスチャンバ１１０（または２１０）へ至る主フローライン６２０から高圧流体を迂回させて、熱交換器６３０とポンプ６００とを通して主フローライン６２０へ戻すことにより、流体フローシステム１２０（または、以下に図３を参照して説明する２２０）に付随する高温ポンプ６００を冷却するための一の実施形態が提供される。たとえば、ポンプ６００に収容されるポンプ羽根車６１０は、主フローライン６２０の吸入側６２２から入口６１２と出口６１４とを通して主フローライン６２０の圧力側６２４へ高圧流体を動かすことができる。高圧流体の一部は、入口バルブ６２８を通して迂回し、熱交換器６３０を通って、冷媒入口６３２を通してポンプ６００へ流入する。この後、その高圧流体の一部は、冷却に使用され、冷媒出口６３４でポンプ６００から流出し、出口バルブ６２６を通して主フローライン６２０に戻る。
【００１８】
また、図２Ｂに示すとおり、副フローライン６４０を使用してポンプ６００を冷却するため、他の実施形態が提供される。流体源（図示せず）からの超臨界流体のような高圧流体は、（流体の温度を下げる）熱交換器６３０を通して案内され、冷媒入口６３２を通してポンプ６００へ流入し、ポンプ６００を通過し、冷媒出口６３４を通って流出し、続けて、排出システム（図示せず）へと流れる。流体源は、超臨界二酸化炭素源のような超臨界流体源を含んで良い。流体源は、図１（または図３）で説明する高圧流体供給システム１４０（または２４０）の一部材であっても、なくても良い。排出システムはベントを含んで良く、また、排出システムは、熱交換器６３０およびポンプ６００を通して高圧流体を循環させるよう構成されたポンプを有する循環システムを含んでも良い。
【００１９】
ポンプの設計についての追加的な詳細は、「ポンプを冷却するための方法およびシステム」という名称の同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，０６６号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１２０号）に提供されている。この出願の内容のすべてはここに援用されている。
【００２０】
再び図１を参照すると、プロセスシステム１００は、高圧流体供給システム１４０を有している。高圧流体システム１４０は、流体フローシステム１２０へ結合されて良いが、これは必須ではない。他の実施形態においては、高圧流体供給システム１４０は、異なる構成を有し、異なる結合先を有して良い。たとえば、流体供給システム１４０は、プロセスチャンバ１１０へ直接に結合して良い。高圧流体供給システム１４０は、超臨界流体供給システムを含んで良い。ここで言及する超臨界流体は、超臨界状態にある流体をいい、そのような状態は、流体が相図において臨界圧力以上かつ臨界温度以上に維持されるときに存する。そのような超臨界状態では、流体はある種の特性を有する。その一つは、表面張力が実質的に存在しないことである。したがって、ここで言及する超臨界流体供給システムは、プロセスチャンバが制御される温度および圧力で超臨界状態にある流体をプロセスチャンバへ輸送するものである。さらに、実施されるプロセスの利点を実現するため、少なくとも流体の臨界点か又は臨界点近くで、流体がその特性が十分である程度に実質的に超臨界状態にあり、その状態が長く継続することのみが必要である。二酸化炭素は、たとえば、３１℃の温度にて約１０７０ｐｓｉ（７．３８ＭＰａ）の圧力に又はこれより高く維持されるとき、超臨界流体である。プロセスチャンバにおける流体のこの状態は、例えば約４０℃又はこれより高い温度にて２０００（１３．８ＭＰａ）から１０，０００ｐｓｉ（６８．９ＭＰａ）でプロセスチャンバを動作させることにより、維持される。
【００２１】
上述のとおり、流体供給システム１４０は、超臨界流体供給システムを含んで良い。この超臨界流体供給システムは、二酸化炭素供給システムであって良い。たとえば、流体供給システム１４０は、流体の臨界圧力に実質的に近い圧力を有する高圧流体を導入するよう構成されて良い。また、流体供給システム１４０は、超臨界状態の二酸化炭素のような超臨界流体を導入するよう構成されて良い。また、たとえば、流体供給システム１４０は、たとえば二酸化炭素のような超臨界流体を、二酸化炭素のほぼ臨界圧力から１０，０００ｐｓｉ（６８．９ＭＰａ）までの範囲の圧力で、導入するよう構成されて良い。本発明を広く実施するに有用な他の超臨界流体種の例としては、これらに限定されないが、たとえば、二酸化炭素（上述のとおり）、酸素、アルゴン、クリプトン、キセノン、アンモニア、メタン、メタノール、ジメチルケトン、水素、水、および六フッ化硫黄がある。流体供給システムは、超臨界流体を生成するため、たとえば、二酸化炭素源（図示せず）と複数のフロー制御要素（図示せず）とを有して良い。たとえば、二酸化炭素源は、ＣＯ２供給システムを含んで良く、フロー制御要素は、供給ライン、バルブ、フィルタ、ポンプ、およびヒータなどを含んで良い。流体供給システム１４０は、超臨界二酸化炭素をプロセスチャンバ１１０へ流したり、止めたりするために開閉するよう構成される入口バルブ（図示せず）を含んで良い。たとえば、制御器１５０を用いて、圧力、温度、プロセス時間、および流量などのフローパラメータを決定することができる。
【００２２】
図１を再び参照すると、プロセス成分供給システム１３０は、循環システム１２０へ結合されている。ただし、これは本発明に必須ではない。他の実施形態では、プロセス成分供給システム１３０は、別の構成を有して良く、プロセスシステム１００の他の要素へ結合されて良い。プロセス成分は、プロセス成分供給システム１３０により、基板の特性によって変化する比率で、流体供給システム１４０により導入される流体に対して導入される。プロセス成分はプロセスチャンバ１１０で使用され、プロセスはプロセスチャンバ１１０で行われる。通常、上記の比率は、おおよそ１から１５体積パーセントである。これは、チャンバ、循環システム、および関連する配管が約１リットルの体積を有していることから、多くの場合、約１０から１５０ミリリットルに相当する。ただし、この比率は、これより高くても低くても良い。
【００２３】
プロセス成分供給システム１３０は、１又は２以上の以下のプロセス組成物を導入するよう構成される。すなわち、プロセス組成物は、これらに限定はされないが、汚染物質、残留物、硬化した残留物、フォトレジスト、硬化したフォトレジスト、エッチング後の残留物、アッシング後の残留物、化学機械研磨（ＣＭＰ）後の残留物、ポリッシング後の残留物、若しくはインプラント後の残留物、またはこれらの任意の組み合わせを除去するクリーニング組成物；パーティクルを除去するクリーニング組成物；薄膜、多孔質状の薄膜、多孔質状の低誘電率材料、若しくはエアギャップ誘電体またはこれらの任意の組み合わせを乾燥する乾燥組成物；誘電体薄膜、金属薄膜、またはこれらの任意の組み合わせを用意するための膜形成組成物；低誘電率（ｌｏｗ−κ）膜の誘電率を回復させる治癒組成物；多孔質状の膜を密封する密封組成物；または、上記の任意の組み合わせであって良い。また、プロセス成分供給システム１３０は、溶剤、共溶剤、界面活性剤、エッチャント、酸、塩基、キレート剤、酸化剤、膜形成前駆体、もしくは還元剤、またはこれらの任意の組み合わせを導入するよう構成されて良い。
【００２４】
プロセス成分供給システム１３０は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジグリコールアミン、水酸基アミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、第３アミン、カテコール、フッ化アンモニウム、重フッ化アンモニウム、メチルアセトアセトアミド、オゾン、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセチルアセトン、二塩基エステル、乳酸エチル、ＣＨＦ３、ＢＦ３、ＨＦ、他のフッ酸含有化学物質、またはこれらの任意の組み合わせを導入するよう構成されて良い。有機材料を除去するため、有機溶剤などの他の化学物質を独立に又は上記の化学物質とともに利用して良い。有機溶剤としては、たとえば、アセトン、ジアセトンアルコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレングリコール、メタノール、エタノール、プロパノール、またはイソプロピノール（ＩＰＡ）などのアルコール、エーテル、かつ／またはグリコールであって良い。より詳細には、「超臨界二酸化炭素を用いた半導体からの残留物又はレジストの除去」という名称で１９９８年５月２７日に出願された米国特許第６，３０６，５６４Ｂ１号と、「超臨界二酸化炭素プロセスを用いた半導体からのフォトレジストおよびフォトレジスト残留物の除去」という名称で１９９９年９月３日に出願された米国特許第６，５０９，１４１Ｂ２号とを参照されたい。なお、これらはここに援用される。
【００２５】
また、プロセス成分供給システム１３０は、プロセスチャンバ内で超臨界クリーニング溶液を生成するためのクリーニング成分を提供するクリーニング成分アセンブリ（図示せず）を備えて良い。クリーニング成分は、過酸化物、フッ化物源かつ／または酸を含んで良い。たとえば、過酸化物は、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、または他の適切な過酸化物を含んで良い。また、フッ化物源としては、フッ化物塩（フッ化アンモニウム塩など）、フッ化水素、フッ化物アダクツ（有機フッ化アンモニウムアダクツなど）、またはこれらの組み合わせを含んで良い。酸は、たとえば、フッ酸、トリフルオロ酸（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｉｄｉｃ  ａｃｉｄ）、ピリジン−フッ化水素（ｐｙｒｉｄｉｎｅ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｆｌｕｏｒｏｉｄｅ）、フッ化アンモニウム、硝酸、若しくはリン酸、またはこれらの１又は２以上の組み合わせを含んで良い。フッ化物源や超臨界プロセス溶液の生成方法の詳細については、「フォトレジストおよび残留物の除去のための超臨界流体における有機テトラフッ化アンモニウムおよびフッ酸」という名称で２００３年５月２０日に出願された米国特許出願第１０／４４２，５５７号と、「フォトレジストポリマと残留物の除去のための超臨界流体におけるフッ化物」という名称で２００２年１２月１６日に出願された米国特許出願第１０／３２１，３４１号とにおいて、説明されている。なお、これらの出願はここに援用される。
【００２６】
さらに、プロセス成分供給システム１３０は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ガンマ−ブチロラクトン（ＢＬＯ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルピペリドン、プロピレンカーボネート、およびアルコール（メタノール、エタノール、２−プロパノールなど）などの１又は２以上のキャリア溶剤とともに超臨界流体液へ導入することができる無機酸や有機酸などの酸化剤、錯化剤、およびキレート剤を導入するよう構成されて良い。
【００２７】
また、プロセス成分供給システム１３０は、プロセスチャンバ内で超臨界リンス溶液を生成するためのリンス成分を供給するため、リンス成分アセンブリ（図示せず）を含んでも良い。リンス成分は、これに限定されないが、アルコールやケトンを含む１又は２以上の有機溶剤を含んで良い。一の実施形態においては、リンス成分は、チオシクロペンタン−１，１−ダイオキサイド、（シクロ）テトラメチレンスルホン、および２，３，４，５−テトラハイドロチオフェン−１，１−ダイオキサイドとしても知られているスルフォランを含んで良い。これらは、多くの業者、たとえば、英国はウィンチェスター、ハースレイ、レイクコートＳＯ２１  ２ＬＤのＤｅｇｕｓｓａ  Ｓｔａｎｌｏｗ  Ｌｉｍｉｔｅｄから購入することができる。
【００２８】
また、プロセス成分供給システム１３０は、低誘電率膜（多孔質状の又は多孔質状でない膜）のキュア、クリーン、治癒（ｌｏｗ−κ材料の誘電率の回復）、若しくは密封、またはこれらの任意の組み合わせのための処理成分を導入するよう構成されて良い。この成分は、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、クロロトリメチルシラン（ＴＭＣＳ）、トリクロロメチルシラン（ＴＣＭＳ）、ジメチルシリルジエチルアミン（ＤＭＳＤＥＡ）、テトラメチルジシラザン（ＴＭＤＳ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシリルジエチルアミン（ＴＭＳＤＥＡ）、ビストリメチルシリル尿素（ＢＴＳＵ）、ビス（ジメチルアミノ）メチルシラン（Ｂ［ＤＭＡ］ＭＳ）、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（Ｂ［ＤＭＡ］ＤＳ）、ＨＭＣＴＳ、ジメチルアミノペンタメチルジシラン（ＤＭＡＰＭＤＳ）、ジメチルアミノジメチルジシラン（ＤＭＡＤＭＤＳ）、ジシラアザシクロペンタン（ＴＤＡＣＰ）、ジシラオザシクロペンタン（ＴＣＯＣＰ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯＳ）、またはトリメチルシリルイミダゾール（ＴＭＳＩ）を含んで良い。また、この成分は、Ｎ−タート−ブチル−１，１−ジメチル−１−（２，３，４，５−テトラメチル−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）シランアミン、１，３−ジフェニール−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、またはタート−ブチルクロロジフェニールシランを含んでも良い。より詳細には、「誘電体膜を処理する方法およびシステム」という名称で２００３年１０月１０日に出願された米国特許出願第１０／６８２，１９６号と、「ウェハプロセスにおける低誘電率材料を不動態化する方法」という名称で２００３年３月４日に出願された米国特許出願第１０／３７９，９８４号とを参照されたい。なお、これらの出願はここに援用される。
【００２９】
本発明の一の実施形態によれば、プロセス成分供給システム１３０は、臨界流体とともに又は加えて、プロセスチャンバ１１０へプロセス過酸化物を導入するよう構成される。プロセス過酸化物は、たとえば、クリーンプロセス中に導入して良い。プロセス過酸化水素は、上記の種類のプロセス組成物の一つの要素として、または上記のプロセス成分の任意の一つとともに、導入して良い。プロセス過酸化水素は、有機過酸化物若しくは無機過酸化物又はこれらの任意の組み合わせを含んで良い。たとえば、有機過酸化物は、２−ブタノンペルオキシド；２，４−ペンタンジオンペルオキシド；過酢酸；ｔ−ブチルヒドロペルオキシド；ベンゾイルペルオキシド；またはｍ−クロロ過安息香酸（ｍＣＰＢＡ）を含んで良い。他のプロセス過酸化物は、過酸化水素を含んで良い。また、プロセス過酸化物は、過酸化デカノイル；過酸化ラウロイル；過酸化コハク酸；若しくは過酸化ベンゾイル；またはこれらの任意の組み合わせなどの過酸化ジアシルを含んで良い。また、プロセス過酸化物は、過酸化ジクミル；２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）−２，５−ジメチルヘキサン；過酸化ｔ−ブチルクミルペルオキシド；α，α−ビス（ｔ−ブチルペロキシ）ジイソプロピルベンゼンの異性体混合物；ジ（ｔ−アミル）ペルオキシド；ジ（ｔ−ブチル）ペルオキシド；若しくは、２，５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン；または、これらの任意の組み合わせなどの過酸化ジアルキルを含んで良い。また、プロセス過酸化物は、１，１−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；１，１−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）シクロヘキサン；１，１−ジ（ｔ−アミルペロキシ）−シクロヘキサン；ｎ−ブチル  ４，４−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）吉草酸塩；エチル３，３−ジ−（ｔ−アミルペロキシ）−ブタン酸塩；ｔ−ブチルペロキシ−２−エチルヘキサン酸塩；若しくは、エチル３，３−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ブチレート；またはこれらの任意の組み合わせなどのジペロキシケタルを含んで良い。また、プロセス過酸化物は、クメンヒドロペルオキシド；若しくはｔ−ブチルヒドロペルオキシド；または、これらの任意の組み合わせなどのヒドロペルオキシドを含んでも良い。また、プロセス過酸化物は、過酸化メチルエチルケトン；若しくは２，４−ペンタンジオンペルオキシド；またはこれらの任意の組み合わせなどの過酸化ケトンを含んで良い。また、プロセス過酸化物は、ジ（ｎ−プロピル）ペロキシジカーボネート；ジ（ｓｅｃ−ブチル）ペロキシジカーボネート；若しくは、ジ（２−エチルヘキシル）ペロキシジカーボネート；または、これらの任意の組み合わせなどのペロキシジカーボネートを含んで良い。また、プロセス過酸化物は、３−ヒドロキシル−１，１−ジメチルブチルペロキシネオデカン酸塩；α−クミルペロキシネオデカン酸塩；ｔ−アミルペロキシネオデカン酸塩；ｔ−ブチルペロキシネオデカン酸塩；ｔ−ブチルペロキシビバル酸；２，５−ジ（２−エチルヘキサノールペロキシ）−２，５−ジメチルヘキサン；ｔ−アミルペロキシ−２−エチルヘキサン酸塩；ｔ−ブチルペロキシ−２−エチルヘキサン酸塩；ｔ−アミルペロキシアセテート；ｔ−���チルペロキシアセテート；ｔ−ブチルペロキシ安息香酸塩；ＯＯ−（ｔ−アミル）Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペロキシカーボネート；ＯＯ−（ｔ−ブチル）Ｏ−イソプロピルモノペロキシカーボネート；ＯＯ−（ｔ−ブチル）Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペロキシカーボネート；ポリエーテルポリ−ｔ−ブチルペロキシカーボネート；若しくは、ｔ−ブチルペロキシ−３，３，５−トリメチルヘキサン酸塩；または、これらの任意の組み合わせなどのペロキシエステルを含んで良い。また、プロセス過酸化物は、上に列挙した過酸化物の任意の組み合わせを含んで良い。
【００３０】
開始剤源１６０は、開始剤を導入するよう構成される。開始剤は、プロセス過酸化物のラジカルの生成に触媒作用を及ぼす。開始剤源１６０は、プロセス過酸化物とともに化学開始剤を導入するよう構成されるプロセス成分供給システム１３０の一部として、成分源を含んで良い。化学開始剤は、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡｌＢＮ）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタンニトリル）、または１，１’−アゾビス（シクロヘキサンカーボニトリル）などのアゾ化合物；二硫化物；若しくはテトラゼン；または、これらの組み合わせを含む熱開始剤であってよい。昇温状態でプロセス過酸化物とともに熱開始剤を利用する場合、開始剤の熱解離がプロセス過酸化物の活性なラジカル種の生成を支援する。各開始剤の最適温度は、開始剤により変わり得る。たとえば、ＡｌＢＮなどのアゾ化合物を開始剤として使用する場合、温度は約５０℃から約７０℃までの範囲に及ぶ。
【００３１】
また、化学開始剤は、Ｆｅ２＋、Ｃｒ２＋、Ｖ２＋、Ｔｉ３＋、Ｃｏ２＋、またはＣｕ＋を含有する化合物などの還元剤；過酸化アシルのための有機媒質に使用されるアミン；無機還元剤と無機酸化剤の組み合わせ（ここで、還元剤はＨＳＯ３−、ＳＯ３２−、Ｓ２Ｏ３２−、若しくはＳ２Ｏ５２−を含み、酸化剤はＡｇ＋、Ｃｕ２＋、Ｆｅ３＋、ＣｌＯ３−、若しくはＨ２Ｏ２を含む）；または、Ｃｅ４＋、Ｖ５＋、Ｃｒ６＋、若しくはＭｎ３＋を含有する化合物とアルコール、ＣｒＯ４−、ＳｅＯ８−、Ｍｎ３＋、若しくはＦｅ３＋を含有する化合物とチオール（チオレン（ｔｈｉｏｕｒｅｎ）、チオグリコール酸など）、Ｃｅ４＋若しくはＭｎ３＋を含有する化合物とカルボン酸（シュウ酸、クエン酸など）、または有機金属化合物（たとえば、Ｒ−Ｘ（Ｒは有機基、Ｘはハロゲン化合物）化合物を有するコバルトセン、フェロセン、Ｍｎ２（ＣＯ）１０、若しくはＭｏ（ＣＯ）６、）などの有機−無機酸化還元対；を含む酸化還元開始剤であって良い。
【００３２】
また、化学開始剤は、アクリアミドを有するチオサルフェート；メチルアクリル酸；メチルアクリレートを有するＮ，Ｎ−ジメチルアニリン；プロトン酸；ルイス酸；ハロゲン化合物；または求核試薬を含んで良い。
【００３３】
また、化学開始剤は、たとえばクリーンプロセス中に導入されるプロセス過酸化物とは異なる第２の過酸化物を含む熱開始剤であって良い。第２の過酸化物は、開始剤として、クリーンプロセスを実施するために導入されるプロセス過酸化物の量より少ない量で導入される。たとえば、第２の過酸化物の量は、プロセス過酸化物の約１０重量パーセントと等しいか又は少ない。また、第２の過酸化物は、プロセス過酸化物に対する開始剤として作用するが、プロセス過酸化物が分解する温度よりも低い温度で分解する。たとえば、クリーニングのためにプロセス過酸化物を使用する場合、プロセス過酸化物は約９０℃より高い分解温度を有しているが、約７０℃から約９０℃までの範囲の温度内で開始剤として使用することができるアセチル過酸化物がある。別の例では、クリーニングのためにプロセス過酸化物を使用する場合、プロセス過酸化物は約９５℃より高い分解温度を有しているが、ベンゾイル過酸化物は約８０℃から約９５℃までの範囲の温度内で開始剤として使用することができる。更に別の例では、クリーニングのためにプロセス過酸化物を使用する場合、プロセス過酸化物は約１４０℃より高い分解温度を有しているが、過酸化ジクミルやジ−ｔ−ブチル過酸化物は約１２０℃から約１４０℃までの範囲の温度内で開始剤として使用することができる。
【００３４】
また、開始剤源１６０は、開始源として電磁（ＥＭ）放射を導入するよう構成される電磁（ＥＭ）源を有して良い。たとえば、ＥＭ源は、プロセス過酸化物が吸収し、活性なラジカルへと解離するのを許容する特定の波長の光などを導入するよう構成される光源を含んで良い。光源としては、たとえば、約１９０ｎｍから約８００ｎｍまでの範囲の波長を含んで良い。
【００３５】
プロセスチャンバ１１０は、プロセス空間１１２において、流体供給システム１４０からの流体と、プロセス成分供給システム１３０からのプロセス成分と、開始剤源１６０（または、下記のＥＭ源１７０）からの開始剤とに対して基板１０５を晒すことにより、基板１０５を処理するよう構成されている。また、プロセスチャンバ１１０は、上チャンバ組立体１１４と下チャンバ組立体１１５とを含んで良い。
【００３６】
上チャンバ組立体１１４は、プロセスチャンバ１１０、基板１０５、若しくはプロセス流体、またはこれらの２又は３以上の組み合わせを加熱するヒータ（図示せず）を備えて良い。ただし、ヒータは必須でない。また、上チャンバ組立体１１４は、プロセス流体をプロセスチャンバ１１０を通して流すためのフロー部品を含んで良い。一の実施形態においては、ある循環フローパターンが設定されて良い。また、流体を流すためのフロー部品は、異なるフローパターンに影響を及ぼすように異なって構成されて良い。また、上チャンバ組立体１１４は、プロセスチャンバをふさぐよう構成されて良い。
【００３７】
図３を参照すると、電磁（ＥＭ）放射をプロセス過酸化物に対する開始剤として利用する場合、上チャンバ組立体１１４はＥＭ源１７０を含んで良い。ＥＭ源１７０は、たとえば、ＥＭ放射をビューポート１７２と光学窓１７４を通してプロセス空間１１２に結合するよう構成される。ＥＭ源１７０は、たとえば、上記の波長の光を出力するよう構成される光源を有して良い。
【００３８】
再び図１を参照すると、下チャンバ組立体１１５は、基板１０５を支持するよう構成されるプラッテン１１６と、基板１０５をロードしアンロードするためにプラッテン１１６を並進し、上チャンバ組立体１１４とともに下チャンバ組立体１１５を密封する駆動メカニズム１１８とを含んで良い。プラッテン１１６は、基板１０５をプロセスする前、プロセス中かつ／またはプロセス後に、基板１０５を加熱し、または、冷却するように構成されても良い。たとえば、プラッテン１１６は、プラッテンの温度を約３１℃か又はこれより高く上げるよう構成された１又は２以上のヒータロッドを含んで良い。また、下チャンバ組立体１１５は、基板のローディング中、アンローディング中にプラッテン１１６の上面から基板を移動するためのリフトピン組立体を含んで良い。
【００３９】
また、制御器１５０は、プロセスチャンバ１１０、流体フローシステム１２０（又は循環システム）、プラッテン１１６、高圧流体供給システム１４０、またはプロセス成分供給システム１３０のうちの１又は２以上へ結合される温度制御システムを含む。温度制御システムは、これらのシステムの１又は２以上に埋め込まれた加熱要素へ結合され、臨界流体の温度をその流体の臨界温度より高く、たとえば、約３１℃か又はこれより高く上げて維持するよう構成されている。加熱要素は、たとえば、抵抗加熱要素を含んで良い。
【００４０】
輸送システム（図示せず）を用いて、スロット（図示せず）を通して基板をプロセスチャンバ１１０から出し入れすることができる。一例では、スロットは、プラッテン１１６を動かすことにより、開いたり閉まったりして良く、また、他の例では、スロットは、ゲートバルブ（図示せず）を用いて制御されて良い。
【００４１】
基板は、半導体材料、金属材料、誘電体材料、セラミック材料、若しくはポリマ材料、または、これらの２又は３以上の組み合わせを含んで良い。半導体材料は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｉ／Ｇｅ，またはＧａＡｓを含んで良い。金属材料は、Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｔｉ，かつ／またはＴａを含んで良い。誘電体材料は、シリカ、二酸化ケイ素、水晶、酸化アルミニウム、サファイア、低誘電率材料、テフロン（登録商標）、かつ／またはポリイミドを含んで良い。セラミック材料は、酸化アルミニウム、シリコンカーボネートなどを含んで良い。
【００４２】
プロセスシステム１００は、圧力制御システム（図示せず）を備えても良い。圧力制御システムは、プロセスチャンバ１１０へ結合されて良い。ただし、これは必須ではない。他の実施形態では、圧力制御システムは、異なって構成され、異なって結合されて良い。圧力制御システムは、プロセスチャンバ１１０を排出し、かつ／またはプロセスチャンバ１１０内の圧力を調整するため、１又は２以上のバルブ（図示せず）を含んで良い。また、圧力制御システムは、１又は２以上のポンプ（図示せず）を含んで良い。たとえば、一のポンプを用いてプロセスチャンバ内の圧力を上げて良く、他のポンプを用いてプロセスチャンバ１１０を排出しても良い。他の実施形態においては、圧力制御システムは、プロセスチャンバを密閉するシールを備えて良い。また、圧力制御システムは、基板１０５かつ／またはプラッテン１１６を昇降する昇降機を備えて良い。
【００４３】
さらに、プロセスシステム１００は、排出制御システムを備えて良い。排出制御システムは、プロセスチャンバ１１０へ結合されて良い。ただし、これは必須ではない。他の実施形態においては、排出制御システムは、異なって構成され、異なって結合される。排出制御システムは、排出ガス捕集容器（図示せず）を含み、プロセス流体から汚染物質を除去するために使用して良い。また、排出制御システムをプロセス流体をリサイクルするために使用しても良い。
【００４４】
図４を参照すると、他の実施形態に従うプロセスシステム２００が示されている。図示の実施形態において、プロセスシステム２００は、プロセスチャンバ２１０と、循環システム２２０と、プロセス成分供給システム２３０と、流体供給システム２４０と、制御器２５０とを備える。これらは、基板２０５を処理するよう構成されている。制御器２５０は、プロセスチャンバ２１０と、循環システム２２０と、プロセス成分供給システム２３０と、流体供給システム２４０とへ結合して良い。また、制御器２５０は、１又は２以上の追加の制御器／コンピュータ（図示せず）へ結合して良く、また、制御器２５０は、追加の制御器／コンピュータから設定かつ／または構成の情報を取得して良い。
【００４５】
図４に示すとおり、循環システム２２０は、循環流体ヒータ２２２と、ポンプ２２４と、フィルタ２２６とを含んで良い。プロセス成分供給システム２３０は、１又は２以上の成分導入システムを含んで良い。導入システムの各々は、成分源２３２，２３４，２３６と、注入システム２３３、２３５、２３７とを有している。注入システム２３３、２３５、２３７は、ポンプ（図示せず）と注入バルブ（図示せず）とを含んで良い。一の成分源は、たとえば、フルオロケイ酸の供給源を含んで良い。他の成分源は、たとえば、化学開始剤を導入するよう構成される開始剤源を含んで良い。
【００４６】
プロセスチャンバ２１０は、任意に、開始剤源としてのＥＭ源（図示せず）を有して良く、ＥＭ放射を出力し、開始剤として作用してプロセス過酸化物の解離を促進する。
【００４７】
プロセス成分の注入に関する追加の詳細は、「物質を超臨界流体へ注入する方法およびシステム」という名称で２００４年１０月１日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９５７，４１７号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１１０）に供されている。なお、この出願の内容のすべてをここに援用する。
【００４８】
さらに、流体供給システム２４０は、超臨界流体源２４２と、ポンプシステム２４４と、超臨界流体ヒータ２４６とを含んで良い。また、１又は２以上の注入バルブかつ／または排出バルブを流体供給システム２４０とともに用いて良い。
【００４９】
プロセスチャンバ２１０は、プロセス空間２１２において、流体供給システム２４０からの流体と、プロセス成分供給システム２３０からのプロセス成分と、プロセス成分供給システム２３０またはＥＭ源（図示せず）のいずれかからの開始剤とに対して基板２０５を晒すことにより、基板２０５を処理するよう構成されて良い。また、プロセスチャンバ２１０は、上チャンバ組立体２１４と下チャンバ組立体２１５とを含んで良い。下チャンバ組立体２１５は、図１を参照して説明したように、プラッテン２１６と駆動メカニズム２１８を有する。
【００５０】
また、プロセスチャンバ２１０は、「半導体基板のための高圧プロセスチャンバ」という名称で２００１年７月２４日に出願され同時係属中の米国特許出願第０９／９１２，８４４号（米国特許出願公報第２００２／００４６７０７Ａ１号）に説明されるよう構成されている。この出願の内容のすべてがここに援用される。たとえば、図５は、上チャンバ組立体３１４と、下チャンバ組立体３１５と、基板３０５を支持するよう構成されるプラッテン３１６と、基板のローディング／アンローディングの状態と基板処理の状態との間で基板を上下するよう構成される駆動メカニズム３１８と、を備える超臨界処理チャンバの断面を示している。駆動メカニズム３１８は、駆動シリンダ３２０と、ピストンネック３２３を有する駆動ピストン３２２と、シールプレート３２４と、空気キャビティ３２６と、水圧キャビティ３２８とを更に含んで良い。また、超臨界プロセスチャンバ３１０は、プロセスチャンバ３１０内に、密閉された高圧プロセス空間３１２を提供するため、複数のシールデバイス３３０，３３２，３３４を含んで良い。
【００５１】
図１，２，４を参照しながら説明したように、プロセスチャンバへ結合される流体フローシステムまたは循環システムは、流体をプロセスチャンバを通して循環させるよう構成され、よって、プロセスチャンバ内の基板が流体のフローに晒される。プロセス成分を有する超臨界二酸化炭素などの流体は、流体フローシステムへ結合される１又は２以上の入口を通して基板の周辺端でプロセスチャンバへ流入する。たとえば、図５、図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、注入マニホールド３６０が、１又は２以上の入口３６４へ結合される環状の流体供給チャネル３６２を有するリングとして示されている。１又は２以上の入口３６４は、図示のとおり、４５度に傾いた４５個の注入オリフィスを含み、よって、プロセス空間３１２を通して基板３０５の上方へ至る高圧流体の流れに対して軸方向の推進力を与えるとともに、方位角方向の推進力もしくは軸方向の推進力または双方を与える。４５度に傾くように図示されているが、直接に半径方向内向きに注入することを含めて、この角度を変更しても良い。
【００５２】
また、超臨界二酸化炭素などの流体は、基板の表面のそばを通って１又は２以上の出口（図示せず）を通してプロセスチャンバから流出する。たとえば、米国特許出願第０９／９１２，８４４号において説明するように、１又は２以上の出口は、基板３０５の中央にまたは中央の上方に近接して位置する２つの出口孔を含んで良い。この２つの出口孔を通した流れは、シャッタバルブを用いて、一つの出口から次の出口へと切り換わって良い。
【００５３】
また、超臨界二酸化炭素などの流体は、「高圧プロセスシステムに超臨界流体を流す方法およびシステム」という名称で２００４年１２月２０日に出願され係属中の米国特許出願第１１／０１８，９２２号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１１５）において説明したように、プロセスチャンバ１１０へ流入し流出する。なお、この出願の内容のすべてをここに援用する。
【００５４】
図７を参照すると、超臨界状態の流体で基板を処理する方法が示されている。フローチャート７００で示されるように、この方法は、ステップ７１０において、超臨界流体プロセス溶液に晒すよう構成された高圧プロセスチャンバ内のプラッテンに基板を置くことから始まる。
【００５５】
ステップ７２０において、流体の圧力をその流体の臨界圧力か又はそれより高く調整し、その流体の温度をその流体の臨界温度か又はそれより高く調整して、流体を臨界状態へと移行させることにより、超臨界流体を生成する。ステップ７３０において、超臨界流体は、１又は２以上の入口を通して高圧プロセスチャンバへ導入され、１又は２以上の出口を通して排出される。超臨界流体の温度は、４０℃と等しいか又はこれより高い値にまで上げて良い。一の実施形態においては、臨界流体の温度は、８０℃より高く上げられて、高温超臨界流体が生成される。また他の実施形態では、超臨界流体の温度は、１２０℃か又はこれより高く設定される。
【００５６】
ステップ７４０において、プロセス過酸化物を有するプロセス成分が超臨界流体へ導入される。プロセス過酸化物は、たとえば、上で示した過酸化物の任意の組み合わせを含んで良い。ステップ７５０において、開始剤が超臨界流体に導入される。この開始剤は、たとえば、上で示した化学開始剤のいずれか一つ又は任意の組み合わせを含んで良い。ステップ７６０において、基板が超臨界流体、プロセス成分、および開始剤に晒される。
【００５７】
高温プロセスについて更に詳しくは、「超臨界流体を用いて基板を処理するための方法およびシステム」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，０６７号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１１７号）に提供されている。なお、この出願の内容のすべてをここに援用する。
【００５８】
また別の実施形態において、ここで説明するプロセスは、オゾンプロセスにより更に補足される。たとえば、クリーンプロセスを実施するとき、超臨界プロセス溶液での処理の前に、基板がオゾン処理の対象とされて良い。オゾン処理中、基板はオゾンモジュール内に入る。そして、除去されるべき表面の残留物がオゾン雰囲気に晒される。たとえば、酸素中に生成されるオゾンの分圧は、残留物を一部またはすべて酸化するのに十分な期間、基板の表面に流される。オゾンプロセスガスの流量は、たとえば、１から５０ｓｌｍ（標準リットル毎分）までの範囲とすることができる。他の例として、流量は５から１５ｓｌｍまでの範囲であっても良い。また、圧力は、たとえば、１から５ａｔｍ（５０７ｋＰａ）までの範囲とすることができ、更なる例として、１から３ａｔｍ（３０４ｋＰａ）までの範囲であっても良い。更に詳しくは「超臨界二酸化炭素プロセスを用いて基板から残留物を除去する方法」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，５９４号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−０７３号）と、「超臨界二酸化炭素プロセスを用いて基板から残留物を除去するためのシステム」という名称で２００４年１１月１２日に出願され同時係属中の米国特許出願第１０／９８７，６７６号（代理人整理番号第ＳＳＩＴ−１２５号）とにより提供されている。これらの出願の内容のすべてがここに援用される。
【００５９】
本発明のある典型的な実施形態についてのみ詳述したが、当業者であれば、本発明の新規な教示おおび利点から実質的に離れることなく典型的な実施形態において多くの変更が可能であることは、容易に理解されるであろう。したがって、そのようなすべての変更は、本発明の要旨内に含まれるものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】プロセスシステムの簡略化した概略図である。
【図２Ａ】ポンプを冷却するよう構成されたシステムを示す。
【図２Ｂ】ポンプを冷却するよう構成された他のシステムを示す。
【図３】他のプロセスシステムの簡略化した概略図である。
【図４】別のプロセスシステムの簡略化した概略図である。
【図５】別のプロセスシステムの簡略化した概略図である。
【図６Ａ】流体をプロセスシステムへ導入するための流体注入マニホールドを示す。
【図６Ｂ】流体をプロセスシステムへ導入するための流体注入マニホールドを示す。
【図７】本発明の一の実施形態による、プロセスシステムで基板を処理する方法を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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