(57)【要約】基板（１０５）を処理する超臨界流体を用いる処理システム（１００）は、コーティングを有する内側部材を有すると開示されている。例えば、内側部材におけるコーティングは処理中の汚染を低減することができる。更に、その処理システムを用いる方法について開示されている。
2008515235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体により基板を処理するためのシステムの内側部材であって：
高圧力処理システムに結合されるようになっている構造要素；及び
前記構造要素の１つ又はそれ以上の表面に結合され、前記構造要素から前記高圧力処理システムにおける前記超臨界流体に放出される汚染を低減するコーティング；
を有する内側部材。
【請求項２】
請求項１に記載の内側部材であって、前記基板は、Ｓｉ基板、Ｇｅ含有Ｓｉ基板、Ｇｅ基板又は化合物半導体基板を有する、内側部材。
【請求項３】
請求項１に記載の内側部材であって、前記１つ又はそれ以上のコーティングは、超臨界流体、処理化学物質又は前記臨界流体及び処理化学物質の両方と接触している、内側部材。
【請求項４】
請求項１に記載の内側部材であって、前記コーティングは、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、フッ化エチレンプロピレン、ポリエチレン、Ｐａｒｙｌｅｎｅ又は何れの前記テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、フッ化エチレンプロピレン、ポリエチレン、Ｐａｒｙｌｅｎｅの組み合わせを有する、内側部材。
【請求項５】
請求項１に記載の内側部材であって、前記コーティングは、セラミック、ガラス、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、シリコンコーティング物質又は何れの前記セラミック、ガラス、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、シリコンコーティング物質の組み合わせを有する、内側部材。
【請求項６】
請求項１に記載の内側部材であって、前記コーティングは、シリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、ホウ素炭化物、ホウ素窒化物、アルミニウム酸化物、サファイア、チタン窒化物又は何れの前記シリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、ホウ素炭化物、ホウ素窒化物、アルミニウム酸化物、サファイア、チタン窒化物の組み合わせを有する、内側部材。
【請求項７】
請求項１に記載の内側部材であって、前記コーティングは、ＩＩＩ属元素又はランタン系元素を有する、内側部材。
【請求項８】
請求項１に記載の内側部材であって、前記コーティングは、イオンプラズマ堆積、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、スパッタリング、熱堆積、化学的気相堆積（ＣＶＤ）、ディップコーティング、浸せきコーティング、スプレーコーティング、熱スプレーコーティング、分散コーティング、陽極酸化、プラズマ電解酸化、注入、又は何れの前記イオンプラズマ堆積、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、スパッタリング、熱堆積、化学的気相堆積（ＣＶＤ）、ディップコーティング、浸せきコーティング、スプレーコーティング、熱スプレーコーティング、分散コーティング、陽極酸化、プラズマ電解酸化、注入の組み合わせを用いて、前記構造要素に適用される、内側部材。
【請求項９】
請求項８に記載の内側部材であって、前記コーティングは、前記構造要素への前記コーティングの適用に後続して、硬化される、内側部材。
【請求項１０】
請求項１に記載の内側部材であって、前記高圧力処理システムは、前記流体の臨界状態に実質的に近い高圧力流体、臨界流体、超臨界流体、又は何れの前記流体の臨界状態に実質的に近い高圧力流体、臨界流体、超臨界流体の組み合わせを用いる処理システムを有する、内側部材。
【請求項１１】
超臨界流体により基板を処理するための高圧力処理システムであって：
実質的に超臨界流体特性を有する、処理チャンバ内に導かれる高圧力流体により前記基板を処理する処理チャンバ；
前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに高圧力流体を導くようになっている高圧力流体供給システム；
前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに処理化学物質を導くようになっている処理化学物質供給システム；
前記処理チャンバに結合され、前記基板に亘って前記処理チャンバを通って前記処理化学物質及び前記高圧力流体を循環させるようになっている流体フローシステム；及び
前記処理チャンバ、前記高圧力流体供給システム、前記処理化学物質供給システム、前記再循環システム又は何れの前記処理チャンバ、前記高圧力流体供給システム、前記処理化学物質供給システム、前記再循環システムの組み合わせの１つ又はそれ以上の表面に結合されたコーティング；
を有する高圧力処理システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記基板は、Ｓｉ基板、Ｇｅ含有Ｓｉ基板、Ｇｅ基板又は化合物半導体基板を有する、高圧力処理システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記１つ又はそれ以上のコーティングは、超臨界流体、処理化学物質又は前記臨界流体及び処理化学物質の両方と接触している、高圧力処理システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記コーティングは、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、フッ化エチレンプロピレン、ポリエチレン、Ｐａｒｙｌｅｎｅ又は何れの前記テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、フッ化エチレンプロピレン、ポリエチレン、Ｐａｒｙｌｅｎｅの組み合わせを有する、高圧力処理システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記コーティングは、セラミック、ガラス、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、シリコンコーティング物質又は何れの前記セラミック、ガラス、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、シリコンコーティング物質の組み合わせを有する、高圧力処理システム。
【請求項１６】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記コーティングは、シリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、ホウ素炭化物、ホウ素窒化物、アルミニウム酸化物、サファイア、チタン窒化物又は何れの前記シリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物、シリコン炭化物、ホウ素炭化物、ホウ素窒化物、アルミニウム酸化物、サファイア、チタン窒化物の組み合わせを有する、高圧力処理システム。
【請求項１７】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記コーティングは、ＩＩＩ属元素又はランタン系元素を有する、高圧力処理システム。
【請求項１８】
請求項１１に記載の高圧力処理システムであって、前記コーティングは、イオンプラズマ堆積、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、スパッタリング、熱堆積、化学的気相堆積（ＣＶＤ）、ディップコーティング、浸せきコーティング、スプレーコーティング、熱スプレーコーティング、分散コーティング、陽極酸化、プラズマ電解酸化、注入、又は何れの前記イオンプラズマ堆積、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、スパッタリング、熱堆積、化学的気相堆積（ＣＶＤ）、ディップコーティング、浸せきコーティング、スプレーコーティング、熱スプレーコーティング、分散コーティング、陽極酸化、プラズマ電解酸化、注入の組み合わせを用いて、前記構造要素に適用される、高圧力処理システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の高圧力処理システムであって、前記コーティングは、前記構造要素への前記コーティングの適用に後続して、硬化される、高圧力処理システム。
【請求項２０】
基板を処理するための高圧力処理システムであって：
実質的に超臨界流体特性を有する、処理チャンバ内に導かれる高圧力流体により前記基板を処理する処理チャンバ；
前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに二酸化炭素を導くようになっている高圧力流体供給システム；
前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに処理化学物質を導くようになっている処理化学物質供給システム；
前記高圧力処理システムに結合され、前記基板に亘って前記処理チャンバを通って前記処理化学物質及び前記超臨界二酸化炭素を流すようになっている流体フローシステム；及び
前記処理チャンバ、前記二酸化炭素供給システム、前記処理化学物質供給システム、前記流体フローシステム又は何れの前記処理チャンバ、前記二酸化炭素供給システム、前記処理化学物質供給システム、前記流体フローシステムの組み合わせの１つ又はそれ以上の表面に結合されたコーティング；
を有する高圧力処理システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の高圧力処理システムであって、前記二酸化炭素は、液体状態、気体状態又は超臨界状態で導入される、高圧力処理システム。
【請求項２２】
超臨界処理システムにおいて基板を処理するための方法であって：
前記超臨界処理システムにおいて汚染を低減する１つ又はそれ以上の表面におけるコーティングを有する前記超臨界処理システムにおいて内側部材を備える段階；
前記超臨界処理システムにおいて基板を備える段階；
前記超臨界流体に前記基板を曝す段階；
前記処理化学物質に前記基板を曝す段階；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体処理システムの内側部材のコーティング及びそのコーティングを適用するための方法に関し、特に、超臨界流体処理システムにおける粒子又は汚染を低減するコーティングを有する内側部材及びそれらの内側部材にそのようなコーティングを適用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）についての半導体装置の製造中の、半導体装置を処理についての臨界処理に要求される条件は清浄性である。半導体装置の処理は、物質が基板表面から除去される又はその表面に形成されるエッチング及び堆積処理のような真空処理と、処理中に蓄積した残渣又は汚染を除去する湿式洗浄のような雰囲気処理とを含む。例えば、フォトレジスト（エッチングのための光感応性マスクとしての役割を果たす）、エッチング後の残渣、及びトレンチ又はビアのような特徴のエッチングに先立つアッシングの後の残渣のような残渣の除去は、湿式クリーニングにより後続される酸素プラズマによるプラズマアッシングを用いることができる。
【０００３】
半導体装置の処理についての他のクリティカルな処理要求は、基板処理能力及び信頼性を含む。半導体製造設備における半導体装置の製造処理は処理機器についての設備投資を必要とする。その費用を回収し、製造設備から十分な収入を得るように、処理機器は、特定の基板処理能力と、この処理能力の達成を確実にするための高信頼性処理とを必要とする。
【０００４】
最近まで、プラズマアッシング及び湿式洗浄は、半導体処理中に蓄積した残渣及び汚染を除去するために十分であることと理解されている。しかしながら、最近のＩＣの進展は、４５乃至６５ｎｍの特徴寸法のような湿式洗浄のために許容可能な特徴寸法以下のエッチング特徴についてのクリティカルな寸法における減少、及び、プラズマアッシング中の損傷に影響され易い低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）物質のような新しい物質の導入を含んでいる。
【０００５】
それ故、現在、プラズマアッシング及び湿式洗浄の置き換えについての関心が大きくなってきている。その１つの関心は、溶剤についてのキャリアとしての超臨界流体又は他の残渣除去構成物を用いる乾式洗浄システムの開発を含む。エッチング後及びアッシング後洗浄はそのようなシステムの例である。他の関心は、特に、６５ｎｍ、４５ｎｍ又はそれより小さい寸法の特徴を有する基板についての、超臨界流体の特徴からの恩恵を受けることができる他の処理及びアプリケーションを含む。そのような処理及びアプリケーションは、エッチング後の低誘電率膜の回復、多孔性膜のシール、適用膜の乾燥、物質の堆積、他の処理及び適用を含むことが可能である。しかしながら、超臨界流体を用いる高圧力処理システムは、一群の半導体処理により課せられる洗浄要求に適合しなければならない。更に、高圧力処理システムは、処理能力要求及び信頼性要求に適合しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点の何れ又は全てを低減又は削除することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、超臨界流体供給システムで用いるコーティングを有する内側部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の他の目的は、超臨界流体供給システムにおいてコーティングされた内側部材を用いる方法を提供することである。
【０００９】
一特徴、即ち、超臨界流体を用いて基板を処理するためのシステムの内側部材にしたがって、その内側部材は、高圧力処理システムに結合されている構造要素と、前記構造要素の１つ又はそれ以上の表面に結合されたコーティングとを有し、その構造要素から前記高圧力処理システムにおける前記超臨界流体に放出される汚染を低減する。
【００１０】
他の特徴にしたがって、超臨界流体により基板を処理するための高圧力処理システムは、処理チャンバに導入され、実質的に超臨界流体の特徴を有する高圧力流体により前記基板を処理する処理チャンバと、前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに高圧力流体を導入する高圧力流体供給システムと、前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに処理化学物質を導入する処理化学物質供給システムと、前記処理チャンバに結合され、前記基板に亘って前記処理チャンバを通る前記処理化学物質及び前記高圧力流体を循環させる流体フローシステムと、前記処理チャンバ、前記高圧力流体供給システム、前記処理化学物質供給システム又は前記再循環システム又は何れのそれらの組み合わせの１つ又はそれ以上の表面に結合されたコーティングと、を有する。
【００１１】
他の特徴にしたがって、基板を処理するための高圧力処理システムは、処理チャンバに導入され、実質的に超臨界流体の特徴を有する高圧力流体により前記基板を処理する処理チャンバと、前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに二酸化炭素を導く二酸化炭素供給システムと、前記処理チャンバに結合され、前記処理チャンバに処理化学物質を導く処理化学物質供給システムと、前記高圧力処理システムに結合され、前記基板に亘って前記処理チャンバを通って前記処理化学物質及び超臨界二酸化炭素を流すようにする流体フローシステムと、前記処理チャンバ、前記二酸化炭素供給システム、前記処理化学物質供給システム又は前記流体フローシステム又は何れのそれらの組み合わせの１つ又はそれ以上の表面に結合されたコーティングと、を有する。
【００１２】
他の特徴にしたがって、超臨界処理システムにおいて基板を処理するための方法は、超臨界処理システムにおける汚染を低減する１つ又はそれ以上の表面におけるコーティングを有する超臨界処理システムに内側部材を備える段階であって、そのコーティングは超臨界処理システムにおいて処理化学物質、超臨界流体又はそれらの両方から内側部材を保護する、段階と、超臨界処理システムにおいて基板を備える段階と、超臨界流体にその基板を曝す段階と、処理化学物質にその基板を曝す段階と、を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
下記の説明においては、本発明の十分な理解を容易にするように、そして限定する目的ではなく説明を目的として、高圧処理システムの特定の幾何学的構成及び内側部材の種々の説明のような具体的な詳細について記載している。しかしながら、本発明は、それらの具体的な詳細から離れた他の実施形態により実施されることが可能であることが理解される必要がある。
【００１４】
発明の本質の一般概念を説明するにも拘わらず、発明の本質をまた、有する特徴がその説明に含まれていることを理解する必要がある。
【００１５】
ここで図を参照するに、同じ参照番号は、幾つかの図に亘って、同じ又は対応する構成要素を表す。図１は、本発明の実施形態にしたがった高圧処理システム１００を示す。図示している実施形態においては、高圧処理システム１００は、処理チャンバ１１０を有する処理要素と、流体フローシステム１２０と、予混合システム１６０と、処理化学薬品供給システム１３０と、高圧流体供給システム１４０と、制御器１５０とを有し、それらの全ては基板を処理するように構成されている。制御器１５０は、処理チャンバ１１０、流体フローシステム１２０、予混合システム１６０、処理化学物質供給システム１３０及び高圧流体供給システム１４０に結合されることが可能である。代替として又は付加的に、制御器１５０は、１つ又はそれ以上の付加制御器／コンピュータ（図示せず）に結合されることが可能であり、制御器１５０は、付加制御器／コンピュータから設定及び／又は構成情報を得ることが可能である。
【００１６】
図１に、単独の処理要素（１１０、１２０、１３０、１４０及び１５０）を示しているが、これは、本発明にとって必要でない。高圧処理システム１００は、何れの数の制御器を有する何れの数の処理要素であって、独立した処理要素以外に関連付けられる、何れの数の処理要素を有することが可能である。
【００１７】
制御器１５０は、何れの数の処理要素（１１０、１２０、１３０及び１４０）を用いることが可能であり、そして制御器１５０は、処理要素からデータを収集し、データを供給し、処理し、記憶し及び表示することが可能である。制御器１５０は、１つ又はそれ以上の処理要素を制御するために複数のアプリケーションを有することが可能である。例えば、制御器１５０は、ユーザが１つ又はそれ以上の処理要素をモニタする及び／又は制御することを可能にする、容易に使用することができるインターフェースを与えることができるグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）構成要素（図示せず）を有することが可能である。
【００１８】
尚も図１を参照するに、流体フローシステム１２０は、供給器１３０及び１４０からチャンバ１１０を通るように流体及び化学物質を流すようになっている。流体フローシステム１２０は、流体及び化学物質がチャンバ１１０から出てチャンバに戻るように再循環する再循環システムとして示されている。この再循環は、多くのアプリケーションについて好ましい構成である可能性が最も高いが、この再循環は、本発明では必要ない。流体、特に、安価な流体は、チャンバを一回通過し、そして排気されることが可能であり、そのことは、チャンバへの再入のためにそれらの流体を再調製することに比べてより効率的であることが可能である。更に、流体フローシステムは、例示としての実施形態においては、再循環システムとして説明されているが、一部の場合には、非再循環システムと置き換えられることが可能である。この流体フローシステム又は再循環システム１２０は、処理チャンバ１１０及び再循環システム１２０を通る処理溶液の流れを調節するために１つ又はそれ以上のバルブを有することが可能である。再循環システム１２０は、処理溶液のために特定の温度、圧力又はそれら両方を維持し、再循環システム１２０及び処理チャンバ１１０を通る処理溶液を流すために、何れの数の逆流防止弁、フィルタ、ポンプ及び／又はヒータ（図示せず）を有することが可能である。
【００１９】
更に図１を参照するに、高圧処理システム１００は高圧流体供給システム１４０を有することが可能である。高圧流体供給システム１４０再循環システム１２０に結合することが可能であるが、これは必要ない。代替の実施形態においては、高圧流体供給システム１４０は、異なるように構成される及び異なるように結合することが可能である。例えば、高圧流体供給システム１４０は処理チャンバ１１０に結合することがすることが可能である。流体供給システム１４０は超臨界流体処理システムを有することが可能である。上記の超臨界流体は超臨界状態にある流体であり、その超臨界状態は、流体が、臨界圧力又はそれ以上及びその相図における臨界温度又はそれ以上に保たれるときに存在する状態であって、その臨界圧力はまた、典型的には、温度に依存する状態である。そのような超臨界状態において、流体は特定の特性を有し、その特性の１つは、表面張力が実質的にないことである。したがって、上記の両臨界流体供給システムは、処理チャンバが制御される圧力及び温度において超臨界状態を前提とする流体を処理チャンバに供給するシステムである。更に、実行される処理における特性の有利性を理解できるように、少なくとも臨界点において又はその臨界点の近くに、特性が十分に満足され、十分に長く存続する実質的な超臨界状態に流体があることがまさに必要である。例えば、二酸化炭素は、例えば、３１℃の温度で約１０７０ｐｓｉの圧力に又はそれ以上に保たれる、その圧力が温度に反比例するときに、超臨界流体である。処理チャンバにおける流体のこの状態が、例えば、６０乃至１００℃の範囲内の温度で２０００乃至６０００ｐｓｉにチャンバを操作することにより、保たれることが可能である。
【００２０】
高圧流体供給システム１４０は超臨界流体供給システムを有することが可能であり、そ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ることが可能である。高圧流体供給システム１４０は、その流体についての臨界圧力に実質的に近い圧力を有する高圧流体を導くことが可能である。更に、高圧流体供給システム１４０は、超臨界状態にある二酸化炭素のような超臨界流体を導くことが可能である。本発明の広範囲の実施において有用である他の超臨界流体種の例としては、二酸化炭素（上記）、酸素、アルゴン、クリプトン、キセノン、アンモニア、メタン、メチルアルコール、ジメチルケトン、水素及び六フッ化硫黄があるが、それらに限定されない。高圧流体供給システムは、超臨界流体を生成するために、例えば、二酸化炭素源（図示せず）及び複数の流れ制御要素（図示せず）を有することが可能である。例えば、二酸化炭素源はＣＯ２供給システムを有することが可能であり、流れ制御用紙は、供給ライン、弁、フィルタ、ポンプ及びヒータを有することが可能である。高圧流体供給システム１４０は、超臨界二酸化炭素が処理チャンバ１１０に流入するように又は流入しないように、開閉する入口弁（図示せず）を有することが可能である。例えば、制御器１５０は、圧力、温度、処理時間及び流速等の流体パラメータを決定するように用いられることが可能である。
【００２１】
図１を更に参照するに、処理化学物質供給システム１３０は再循環システム１２０に結合しているが、これは、本発明には必要ない。代替の実施形態においては、処理化学物質供給システム１３０は異なるように構成されることが可能であり、高圧処理システム１００において異なる要素に結合していることが可能である。処理化学物質は、基板特性により変化する比率で流体供給システム１４０により導かれる流体中に、処理化学物質供給システム１３０により導かれ、その化学物質が用いられ、そして処理はチャンバ内で実行される。通常、その比率は１乃至５体積％であり、チャンバについては、再循環システム及び関連配管は、殆どの場合、１０乃至５０ミリリットルの添加物に対して約１リットルの量を有するが、その比率を増加又は減少させることが可能である。
【００２２】
処理化学物質供給システム１３０は、次の処理構成物であって、汚染、残渣、硬化残渣、フォトレジスト、硬化フォトレジスト、エッチング後残渣、アッシング後残渣、注入後残渣を又は何れのそれらの組み合わせを除去するための洗浄構成物、粒子状物質を除去するための洗浄構成物と、薄膜、多孔性薄膜、多孔性低誘電率材料、空隙性誘電体又は何れのそれらの組み合わせを乾燥させるための乾燥構成物、誘電体薄膜、金属薄膜又は何れのそれらの組み合わせを調製するための薄膜形成構成物、又は何れのそれらの構成物の組み合わせ、の１つ又はそれ以上を有することが可能であるが、それらの限定されるものではない。更に、処理化学物質供給システム１３０は、溶剤、共溶剤、界面活性剤、薄膜形成前駆体、還元剤又は何れのそれらの組み合わせを導くことが可能である。
【００２３】
処理化学物質供給システム１３０は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジグリコールアミン、ヒドロキシルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、第三アミン、カテコール、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、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、二塩基酸エステル、乳酸エチル、ＣＨＦ３、ＢＦ３、ＨＦ、他のフッ素含有化学物質又は何れのそれらの混合物を導くことが可能である。有機溶剤のような他の化学物質が、有機物質を除去するように上記の化学物質と共に又は独立して用いられることが可能である。有機溶剤は、例えば、アルコール、エーテル及び／又は、アセトン、ジアセトンアルコール、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、エチレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール又はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）から成ることが可能である。その更なる詳細については、“ＲＥＭＯＶＡＬ  ＯＦ  ＲＥＳＩＳＴ  ＯＲ  ＲＥＳＩＤＵＥ  ＦＲＯＭ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＣＡＲＢＯＮ  ＤＩＯＸＩＤＥ”と題され、１９９８年５月２７日に出願された米国特許第６，３０６，５６４Ｂ１号明細書と、“ＲＥＭＯＶＡＬ  ＯＦ  ＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴ  ＡＮＤ  ＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴ  ＲＥＳＩＤＵＥ  ＦＲＯＭ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＣＡＲＢＯＮ  ＤＩＯＸＩＤＥ  ＰＲＯＣＥＳＳ”と題され、１９９９年９月３日に出願された米国特許第６，５０９，１４１Ｂ２号明細書と、に記載されていて、それら両方の文献の援用により、本発明の説明の一部を代替する。
【００２４】
更に、処理化学物質供給システム１３０は、処理チャンバにおいて超臨界洗浄溶液を生成する洗浄化学物質を供給するための洗浄化学アセンブリ（図示せず）を有することが可能である。洗浄化学物質は、過酸化物及びフッ化物原料を有することが可能である。例えば、過酸化物は、過酸化水素、過酸化ベンゾイル又は何れの他の適切な過酸化物を有することが可能であり、フッ化物原料は、フッ化物塩（例えば、フッ化アンモニウム塩）、フッ化水素、フッ化物付加物（有機アンモニウムフッ化物付加物）及びそれらの組み合わせを有することが可能である。フッ化物原料及びフッ化物原料による超臨界処理溶液の生成の詳細については、“ＴＥＴＲＡ−ＯＲＧＡＮＩＣ  ＡＭＭＯＮＩＵＭ  ＦＬＵＯＲＩＤＥ  ＡＮＤ  ＨＦ  ＩＮ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＦＬＵＩＤ  ＦＯＲ  ＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴ  ＡＮＤ  ＲＥＳＩＤＵＥ  ＲＥＭＯＶＡＬ”と題され、２００３年５月２０日に出願された米国特許出願公開第１０／４４２，５５７号明細書と、“ＦＬＵＯＲＩＤＥ  ＩＮ  ＳＵＰＥＲＣＲＩＴＩＣＡＬ  ＦＬＵＩＤ  ＦＯＲ  ＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴ  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＡＮＤ  ＲＥＳＩＤＵＥ  ＲＥＭＯＶＡＬ”と題され、２００２年１２月１６日に出願された米国特許出願公開第１０／３２１，３４１号明細書と、に記載されていて、それら両方の文献の援用により、本発明の説明の一部を代替する。
【００２５】
更に、処理化学物質供給システム１３０は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミン（ＤＭＡ）、ガンマ−ブチロラクトン（ＢＬＯ）、ジメチルスルフォキシド（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及びアルコール（例えば、メチルアルコール、エチルアルコール及び２−プロピルアルコール）を導くことが可能である。
【００２６】
更に、処理化学物質供給システム１３０は、処理チャンバにおいて超臨界リンス溶液を生成するためにリンス化学物質を供給するためのリンス化学物質アセンブリ（図示せず）を有することが可能である。リンス化学物質は、アルコール及びケトンを有する１つ又はそれ以上の有機溶媒を有することが可能であるが、それらに限定されるものではない。一実施形態においては、リンス化学物質は、チオシクロペンタン−１，１−二酸化物としても知られているスルフォラン、（シクロ）テトラメチレンスルホン及び２，３，４，５−テトラヒドロチオフェン−１，１−二酸化物を有することが可能であり、それらのリンス化学物質は、多くのメーカー、例えば、Ｄｅｇｕｓｓａ  Ａｔａｎｌｏｗ社（英国、Ｈｕｒｓｌｅｙ  Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ  ＳＯ２１  ２ＬＤ）から購入することができる。
【００２７】
更に、処理化学物質供給システム１３０は、硬化、洗浄、回復、封止又は何れのそれらの組み合わせを行うために処理化学物質、即ち、低誘電率薄膜（多孔性又は無孔性）を導入することができる。その化学物質は、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）クロロトリメチルシラン（ＴＭＣＳ）又はトリクロロメチルシラン（ＴＣＭＳ）を有することが可能である。その更なる詳細については、 “ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＴＲＥＡＴＩＮＧ  Ａ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＦＩＬＭ”と題され、２００３年１０月１０日に出願された米国特許出願公開第１０／６８２，１９６号明細書と、“ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＰＡＳＳＩＶＡＴＩＮＧ  ＬＯＷ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＩＮ  ＷＡＦＥＲ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ”と題され、２００３年３月４日に出願された米国特許出願公開第１０／３７９，９８４号明細書と、に記載されていて、それら両方の文献の援用により、本発明の説明の一部を代替する。
【００２８】
処理チャンバ１１０は、高圧流体供給システム１４０からの高圧流体に基板を曝すことにより基板を処理すること、又は、処理化学物質供給システム１３０からの化学物質又は処理空間におけるそれらの組み合わせを処理することが可能である。更に、処理チャンバ１１０は、上部チャンバアセンブリ１１４及び下部チャンバアセンブリ１１５を有することが可能である。
【００２９】
上部チャンバアセンブリ１１２は、処理チャンバ１１０を加熱するためのヒータ（図示せず）、基板１０５、処理流体又はそれらの２つ又はそれ以上の組み合わせを有することが可能である。また、ヒータは必要ない。更に、上部チャンバアセンブリは、処理チャンバ１１０を通って処理流体を流すためのフロー構成要素を有することが可能である。一実施形態においては、円形状フローパターンが確立されることが可能であり、他の実施例においては、実質的に直線的なフローパターンが確立されることが可能である。また、流体を流すためのフロー構成要素は、異なるフローパターンを取るように異なるように構成されることが可能である。
【００３０】
下部チャンバアセンブリ１１５は、基板１０５を支持するためのプラテン１１６と、基板をロード及びアンロードし、上部チャンバアセンブリ１１４により下部チャンバアセンブリ１１５を密閉するようにプラテン１１６を平行移動させるための駆動機構１１８とを有することが可能である。プラテン１１６はまた、基板を処理する前、最中及び／又は後に、基板１０５を加熱又は冷却する用にすることが可能である。更に、下部チャンバアセンブリ１１５は、基板ロード及びアンロード中に、プラテン１１６の上部表面から基板１０５を移動させるためのリフトピンアセンブリを有することが可能である。
【００３１】
移動システム（図示せず）は、スロット（図示せず）を介して処理チャンバ１１０の中に基板を入れる及び処理チャンバ１１０から基板を出すように移動させるように用いることが可能である。一実施形態においては、スロットは、プラテンを移動させることより開閉されることが可能であり、他の実施例においては、スロットは、ゲート弁を用いて制御されることが可能である。
【００３２】
基板は、半導体物質、金属物質、誘電体物質、セラミック物質、高分子物質又はそれらの２つ又はそれ以上の組み合わせを有することが可能である。半導体物質は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉ／Ｇｅ又はＧａＡｓを有することが可能である。金属物質は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｂ及びＴａを有することが可能である。誘電体物質は、シリカ、二酸化珪素、石英、酸化アルミニウム、サファイア、低誘電率物質、テフロン（登録商標）及びポリイミドを有することが可能である。セラミック物質は、酸化アルミニウム、シリコンカーバイド等を有することが可能である。
【００３３】
処理システム１００はまた、圧力制御システム（図示せず）を有することが可能である。圧力制御システムは処理チャンバ１１０と結合することが可能であるが、これは必要ない。代替の実施形態においては、圧力制御システムは、異なるように構成される及び異なるように結合されることが可能である。圧力制御システムは、処理チャンバ１１０を排気するため及び／又は処理チャンバ１１０内の圧力を調節するために１つ又はそれ以上の圧力弁（図示せず）を有することが可能である。代替として、圧力制御システムはまた、１つ又はそれ以上のポンプ（図示せず）を有することが可能である。例えば、一のポンプは、処理チャンバ内の圧力を高くするように用いられることが可能であり、他のポンプは、処理チャンバ１１０を真空引きするように用いられることが可能である。他の実施形態においては、圧力制御システムは、処理チャンバを密封するためのシールを有することが可能である。更に、圧力制御システムは、基板及び／又はプラテンを上下させるためのエレベータを有することが可能である。
【００３４】
更に、処理システム１００は排気制御システムを有することが可能である。排気制御システム端折りチャンバ１１０に結合することが可能であるが、これは必要ない。代替の実施形態においては、排気制御システムは異なるように構成される又は異なるように結合されることが可能である。排気制御システムは排気ガス収集容器（図示せず）を有することが可能であり、処理流体からの汚染物質を除去するように用いられることが可能である。代替として、排気制御システムは、処理流体を再生するように用いられることが可能である。
【００３５】
ここで、図２を参照するに、高圧処理システム２００は、他の実施形態にしたがって与えられている。図示した実施形態においては、高圧処理システム２００は、処理チャンバ２１０、再循環システム２２０、処理化学物質供給システム２３０、高圧流体供給システム２４０及び制御器２５０を有し、それらの全ては、基板２０５を処理するように構成されている。制御器２５０は、処理チャンバ２１０、再循環システム２２０、処理化学物質供給システム２３０及び高圧流体供給システム２４０に結合されることが可能である。代替として、制御器２５０は、１つ又はそれ以上の付加制御器／コンピュータ（図示せず）に結合することが可能であり、制御器２５０は、付加制御器／コンピュータからの設定及び／又は構成情報を得ることができる。
【００３６】
図２に示すように、再循環システム２２０は、再循環流体ヒータ２２２、ポンプ２２４及びフィルタ２２６を有することが可能である。更に、処理化学物質供給システム２３０は、１つ又はそれ以上の化学物質導入システムを有することが可能であり、各々の導入システムは化学物質源２３２、２３４、２３６及び注入システム２３３、２３５、２３７を有する。注入システム２３３、２３５、２３７はポンプ及び注入弁を有することが可能である。更に、高圧流体供給システム２４０は、超臨界流体源２４２、ポンピングシステム２４４及び超臨界流体ヒータ２４６を有することが可能である。更に、１つ又はそれ以上の注入弁又は排気弁が、高圧流体供給システムにより用いられることが可能である。
【００３７】
他の実施形態においては、高圧処理システムは、“Ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒ  ｆｏｒ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”と題され、２００１年７月２４日に出願された、係属中の米国特許第０９／９１２，８４４号明細書（米国特許出願公開第２００２／００４６７０７Ａ１明細書）に記載されていて、それの文献の援用により、本発明の説明の一部を代替する。
【００３８】
ここで、図３を参照するに、例示としての圧力対時間のプロット４００が、超臨界洗浄又は処理プロセス段階のような高圧処理段階について示されている。開始時間Ｔ０に先立ち、例えば、残渣を有する基板は、処理チャンバ１１０（又は、２１０）内に位置付けられ、処理チャンバ１１０は密閉される。最初の時間Ｔ０から第１の時間期間Ｔ１を経て、処理チャンバ１１０（又は２１０）は加圧される。一旦、処理チャンバ１１０（又は２１０）が、超臨界流体についての臨界圧力Ｐｃ（二酸化炭素については１０７０ｐｓｉ）に達すると、処理構成物を有する処理化学物質が、例えば、再循環ループ１２０（又は２２０）を介して、処理チャンバ１１０（又は２１０）に注入される。処理化学物質の幾つかの注入は、所望の化学物質の濃度を有する超臨界処理溶液を生成するように、時間期間Ｔ１に亘って実行されることが可能である。好適には、処理化学物質の注入は、変曲点４０５で示されているように、約１１００乃至１２００ｐｓｉに達したときに開始する。代替として、処理化学物質は、略第２時間Ｔ２において又は第２時間Ｔ２の後に、処理チャンバ１１０（又は２１０）に注入される。
【００３９】
処理チャンバ１１０（又は２１０）が、好適には、約３０００ｐｓｉ（しかし、動作圧力が超臨界条件を維持するに十分である限り、何れの値であることが可能）である、第２時間Ｔ２における動作圧力Ｐｏｐに達した後に、超臨界処理溶液は、再循環システム１２０（又は２２０）を用いて、基板を覆って及び／又は基板の周りを、並びに処理チャンバ１１０を通って循環される。次いで、処理チャンバ１１０（又は２１０）内の圧力は増加し、次の時間の持続期間に亘って、超臨界処理溶液は、再循環システムを用いて、基板を覆って及び／又は基板の周りを、並びに処理チャンバ１１０を通って、継続して循環され、そして／或いは、処理チャンバにおける超臨界処理溶液の濃度は、下で説明するように、ｐｕｓｈ−ｔｈｒｏｕｇｈ処理により調節される。
【００４０】
更に、図３を参照するに、ｐｕｓｈ−ｔｈｒｏｕｇｈ処理において、時間の持続期間Ｔ３に亘って、二酸化炭素のような超臨界流体の新たな蓄えが処理チャンバに導かれる一方、浮遊している又は溶解している処理残渣と共に超臨界処理溶液は、処理チャンバ１１０（又は２１０）から同時に移動される。ｐｕｓｈ−ｔｈｒｏｕｇｈ段階が終了した後、時間の持続期間Ｔ４に亘って、処理チャンバ１１０（又は２１０）は、複数の減圧及び加圧サイクルにより循環される。好適には、このことは、第１排気において動作圧力Ｐｏｐ以下の約１１００乃至１２００ｐｓｉに処理チャンバ１１０（又は２１０）を排気し、次いで、約１１００乃至１２００ｐｓｉから操作圧力Ｐｏｐに又は第１圧力再供給によりそのＰｏｐ以上に処理チャンバ内の圧力を高くすることにより、達成される。その後、減圧及び加圧循環は完了し、処理チャンバは、大気圧に完全に排気される。基板処理のために、次の基板処理段階が開始する、又は、基板は処理チャンバから取り出され、処理を継続するように第２の処理装置又はモジュールに移動される。
【００４１】
プロット４００は、例示目的のみのために示されている。超臨界処理段階のような高圧処理段階は、本発明の範囲から逸脱することなく、何れの異なる時間／圧力又は温度プロファイルを有することが可能であることを、当業者は理解することができるであろう。更に、何れの数の加圧及び減圧循環を有する各々の段階を有する、何れの数の洗浄及びリンス処理シーケンスを検討することができる。また、上記のように、超臨界処理溶液における種々の化学物質及び化学種の濃度は、アプリケーションのためにすぐ用いることができるように容易に調整することができる。
【００４２】
圧力処理及び圧力循環、それ故、圧力変化が与えられる結果、処理システムは、基板表面に分散する粒子の形成に影響される可能性がある。更に、一部の化学物質の性質は、高圧処理システムにおける内側部材の腐食に繋がり、また、基板表面に分散する粒子の形成に繋がる可能性がある。基板表面の粒子形成は、装置歩留まりにおける損失に繋がる可能性がある。
【００４３】
実施形態にしたがって、高圧処理システムの内側部材における１つ又はそれ以上の表面は、コーティングにより保護されている。高圧処理システムの内側部材は、基板処理前、最中又は後に、高圧流体、プロセス化学物質又はそれら両方を有する処理溶液と接触する少なくとも１つの表面を有する。それら内側部材は、処理チャンバ又は処理チャンバの一部、再循環システム又は再循環システムの一部、プロセス化学物質供給システム又はプロセス化学物質供給システムの一部、高圧流体供給システム又は高圧流体供給システムの一部、上部チャンバアセンブリ又は上部チャンバアセンブリの一部、プラテン又はプラテンの一部、弁又は弁の一部、フィルタ又はフィルタの一部、ポンプ又はポンプの一部、チューブ又はチューブの一部、高圧処理システムに関連する配管又は配管の一部、供給タンク又は供給タンクの一部、排気タンク又は排気タンクの一部、若しくは何れのそれらの組み合わせを有することが可能である。上記の内側部材は、基板処理前、最中又は後に、高圧流体、プロセス化学物質又はそれら両方と接触する表面を有する高圧処理システムの何れの部材を有することが可能である。
【００４４】
高圧処理システムの内側部材は、ステンレス鋼、若しくは、高ニッケル及びクロム含有量、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ鋼、Ｎｉｔｒｏｎｉｃ  ５０、Ｎｉｔｒｏｎｉｃ  ６０又は３００シリーズのステンレス鋼を有する鋼合金等の種々の鋼合金から製造されることが可能である。
【００４５】
そのコーティングは、プラスチック、ポリマー、フッ素樹脂、フッ素ポリマー又は塩素ポリマーを有する構成物を有することが可能である。そのコーティングは、テフロン（登録商標）、ポリイミド及びそれらの混合物を有することが可能である。例えば、そのコーティングは、Ａｌｐｈａ  Ｔｅｃｈ  Ｃｏａｔｉｎｇ社（米国アリゾナ州Ｍａｒｉｃｏｐａ）製のＨＬ１２８４  ｂｌａｃｋ  Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）（ＰＴＦＥ）であって、熱硬化が後続するスプレー（分散）コーティングを用いて適用されることが可能である、ＰＴＦＥを含むことが可能である。更に、そのコーティングは、Ｓｅｒｍａｔｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社（米国ペンシルベニア州Ｌｉｍｅｒｉｃｋ）製のフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）であって、熱硬化が後続するスプレー（分散）コーティングを用いて適用されることが可能である、ＦＥＰを含むことが可能である。更に、例えば、そのコーティングは、Ｄｕｐｏｎｔ社製のＶｅｓｐｅｌ（登録商標）ＳＣＰ−５０００ポリイミドを含むことが可能である。更に、例えば、そのコーティングは、Ｐａｒｙｌｅｎｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ社（米国テキサス州Ｋａｔｙ）製のＰａｒｙｌｅｎｅであって、気相成長技術を用いて適用される、Ｐａｒｙｌｅｎｅを含むことが可能である。更に、例えば、そのコーティングは、高密度のポリエチレンを有することが可能である。更に、例えば、そのコーティングは、株式会社協和興材製のＭｉｃｒｏｌｏｎ（登録商標）を含むことが可能である。
【００４６】
代替として、そのコーティングは、セラミック、ガラス、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物又はシリコンコーティング構成物を有することが可能である。そのコーティングは、アルミニウム酸化物、サファイア、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物、ホウ素炭化物又はチタン窒化物を有することが可能である。例えば、そのコーティングは、Ｓｕｒｍｅｔ社（米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ）製のＵｌｔｒａＣダイヤモンド、ＵＨＰシリコン、シリコン炭化物又はシリコン窒化物であって、気相成長技術を用いて堆積されるものであることが可能である。更に、例えば、そのコーティングは、Ｐｏｐｐｅｒ＆Ｓｏｎｓ社（米国ニューヨーク州Ｎｅｗ  Ｈｙｄｅ  Ｐａｒｋ）製のＰＳＸＣＨサファイアであって、化学的気相成長法を用いて適用されるサファイアであることが可能である。
【００４７】
代替として、そのコーティングは、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３又はそれらの混合物であることが可能である。そのコーティングは、ＩＩＩ族元素（周期律表のＩＩＩ族）、ランタン系元素又はそれら両方を有することが可能である。そのＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム及びランタンの１つ又はそれ以上を有することが可能である。そのランタン系元素は、セリウム、ジスプロシウム及びユーロピウムの１つ又はそれ以上を有することが可能である。更に、そのコーティングは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＥｕＯ３及びＤｙＯ３の１つ又はそれ以上を有することが可能である。
【００４８】
そのコーティングは、イオンプラズマ堆積（ＩＰＤ）、物理的気相成長（ＰＶＤ）、スパッタリング、加熱堆積又は化学的気相成長（ＣＶＤ）等の薄膜堆積技術、浸せきコーティング、スプレーコーティング、加熱スプレーコーティング、プラズマ電解酸化若しくは注入を含む多くの技術を用いて、表面に形成されることが可能である。更に、内側部材の１つ又はそれ以上の表面にコーティングが適用されるとすぐに、コーティングは硬化される又はベーキングされる。
【００４９】
上記では、本発明の特定の単なる例示としての実施形態について説明したが、本発明の新規性のある教示及び優位性から実質的に逸脱することなく、それらの例示としての実施形態において多くの修正が可能であることを、当業者は容易に理解することができるであろう。それ故、そのような修正の全ては、本発明の範囲内に包含されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態にしたがった高圧力処理システムの簡略化した模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態にしたがった高圧力処理システムの簡略化した模式図である。
【図３】高圧力処理システムを動作させる例示としての方法を示す図である。
【図１】
2008515235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2008515235.tif 000007
2008515235.tif 000008