(57)【要約】  半導体デバイスを湿式清浄化するときに採用される装置、システム及び方法が提供される。特に、所望のＣＯ２濃度の脱イオン水を供給することのできるシステム、及び半導体デバイスを湿式清浄化するときに使用するため、所望のＣＯ２濃度の脱イオン水を生成する方法が提供される。
2010506725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱イオン水を炭酸化するシステムにおいて、
ａ）脱イオン水源と、
ｂ）二酸化炭素ガス源と、
ｃ）前記水源及び前記ガス源と流体的に連通するコンタクターであって、炭酸化した脱イオン水を生成し、また、前記炭酸化した脱イオン水を排出する出口を有する前記コンタクターと、
ｄ）前記炭酸化した脱イオン水のパラメータを測定し得るよう前記出口と流体的に連通した少なくとも１つのセンサと、
ｅ）前記コンタクター内にて生成された前記炭酸化した脱イオン水の伝導率を調節するよう前記センサと連通したフィードフォワードループとを備える、脱イオン水を炭酸化するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記ガス源及び前記コンタクターと流体的に連通した少なくとも１つの質量流量コントローラと、コンタクターであって、該コンタクターに入る二酸化炭素ガスの量及び流量を制御する前記コンタクターとを更に備える、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つの質量流量コントローラと連通し、前記炭酸化した脱イオン水の特定の伝導率を実現し得るよう二酸化炭素ガスの量を調節するフィードバックループを更に備える、システム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムにおいて、少なくとも４つの質量流量コントローラを更に備える、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、少なくとも３つのセンサを更に備える、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのセンサから前記パラメータを受け取るプロセッサを更に備える、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記パラメータは、前記炭酸化した脱イオン水の流量、温度、伝導率を含む、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記脱イオン水源と、前記コンタクターと、前記少なくとも１つのセンサと流体的に連通したバイパス装置を更に備える、システム。
【請求項９】
炭酸化した脱イオン水を生成する方法において、
ａ）脱イオン水をコンタクターに供給する工程と、
ｂ）二酸化炭素ガスを前記コンタクターに供給する工程と、
ｃ）該コンタクター内にて生成され且つコンタクターの出口を介して出る前記炭酸化した脱イオン水のパラメータを少なくとも１つのセンサにより検知する工程と、
ｄ）該炭酸化した脱イオン水の伝導率を前記検知したパラメータに基づいて制御する工程と、
ｅ）該炭酸化した脱イオン水の伝導率をフィードフォワードループにより調節する工程と、
ｆ）特定の伝導率を有する該炭酸化した脱イオン水がコンタクターから流れるようにする工程とを備える、炭酸化した脱イオン水を生成する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
少なくとも１つの質量流量コントローラにより前記コンタクターに入る二酸化炭素ガスの流量及び量を制御する工程を更に備える、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記炭酸化した脱イオン水の前記伝導率を前記少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つの質量流量コントローラと連通したフィードバックループにて制御する工程を更に備える、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、少なくとも４つの質量流量コントローラを更に備える、方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法において、少なくとも３つのセンサを更に備える、方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法において、前記炭酸化した脱イオン水の前記伝導率をバイパス装置にて調節する工程を更に備える、方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法において、前記炭酸化した脱イオン水の前記伝導率をプロセッサが受け取った前記パラメータに基づいて調節する工程を更に備える、方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法において、前記脱イオン水を前記コンタクターに供給する前に、二酸化炭素ガスを前記脱イオン水と混合させる工程を更に備える、方法。
【請求項１７】
請求項９に記載の方法において、前記コンタクターから出る前記炭酸化した脱イオン水の前記伝導率は約２−５０ｕＳ／ｃｍの範囲である、方法。
【請求項１８】
請求項９に記載の方法において、１つの特定の伝導率から別の伝導率に変化する応答時間は約５分以下である、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記応答時間は、約１分以下である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
全体として、本発明は、半導体デバイスを湿式清浄化するときに採用される装置、システム及び方法に関する。特に、本発明は、所望のＣＯ２濃度の脱イオン水を供給することのできるシステム、及び半導体デバイスを湿式清浄化するときに使用するため、所望のＣＯ２濃度の脱イオン水を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路のようなマイクロエレクトロニクスチップは、半導体材料の比較的大きいウェハから出来ている。この過程は、典型的に、次のものを含む多数の連続的な工程を伴なう。すなわち、エッチマスクをフォトリソグラフィ法により形成する工程と、マスクにより画成された材料の層をエッチングする工程と、フォトリソグラフィックマスクを湿式及び乾式化学的技術の何らかの組み合わせを通じて除去する工程と、材料層を堆積させる工程とである。フォトリソグラフィックマスクは、フォトレジストと呼ばれる重合系材料にて形成される。フォトレジストマスクが除去された後、典型的にリンシング又は湿式清浄化と呼ばれる最終の清浄化工程が実行される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体デバイスのこのリンシング時に脱イオン（ＤＩ）水が使用されることが知られている。デバイスの何らかの金属の腐食及び汚染を防止することが知られている。湿式清浄化をより効率的にするため、二酸化炭素（ＣＯ２）及び窒素（Ｎ２）のようなガスがＤＩ水と混合されることが多い。炭酸化した脱イオン（ＤＩ−ＣＯ２）水にてリンシングすることは、デバイスの完全性を維持しつつ、損傷無しの清浄化を許容する電気的に不活性な過程である。
【０００４】
これらのガスの性質を制御することは、著しく複雑な設備及び多額のコストを必要とし、このことは、現在の方法の著しく不利益な点である。典型的に、余剰なガスが使用され、このことは、使用されなかったガス、特に、二酸化炭素に関して毒性及び処分上の問題点を引き起こす可能性がある。その結果、これらの過程は費用が掛かり且つ面倒である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの形態において、本発明は、脱イオン水を炭酸化するシステムを特徴とする。該システムは、脱イオン水源と、二酸化炭素ガス源と、コンタクターと、少なくとも１つのセンサと、フィードフォワードループとを含む。コンタクターは、水源及びガス源と流体的に連通している。コンタクターは、炭酸化した脱イオン（ＤＩ−ＣＯ２）水を生成することができ、また、炭酸化した脱イオン水を排出する出口を有することができる。少なくとも１つのセンサは、炭酸化した脱イオン水のパラメータを測定し得るよう出口と流体的に連通することができる。フィードフォワードループは、コンタクター内にて生成された炭酸化した脱イオン水の伝導率を調節するようセンサと連通することができる。
【０００６】
別の形態において、本発明は、炭酸化した脱イオン水を生成する方法を特徴とする。該方法は、脱イオン水及び二酸化炭素ガスをコンタクターに供給する工程を含む。コンタクター内にて生成され且つコンタクターの出口を介して出る炭酸化した脱イオン水のパラメータは、少なくとも１つのセンサにより検知することができる。炭酸化した脱イオン水の伝導率は、検知したパラメータに基づいて制御することができる。炭酸化した脱イオン水の伝導率は、フィードフォワードループにより調節することができる。特定の伝導率を有する炭酸化した脱イオン水はコンタクターから流れるようにすることができる。
【０００７】
色々な例において、上述した形態、又は本明細書に記載した方法、システム又はモジュールの任意のものは、次の特徴の１つ以上を含むことができる。幾つかの実施の形態において、システムは、ガス源及びコンタクターと流体的に連通した少なくとも１つの質量流量コントローラ（ＭＦＣ）を含むことができる。該少なくとも１つの質量流量コントローラは、コンタクターに入る二酸化炭素ガスの量及び流量を制御するため使用することができる。
【０００８】
幾つかの実施の形態において、該システムは、少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つの質量流量コントローラと連通したフィードバックループを含むことができる。該フィードバックループは、炭酸化した脱イオン水の特定の伝導率を実現し得るよう二酸化炭素ガスの量を調節すべく使用することができる。
【０００９】
特定の実施の形態において、該システムは、少なくとも４つの質量流量コントローラを含むことができる。色々な実施の形態において、該システムは、少なくとも３つのセンサを含むことができる。幾つかの実施の形態において、該システムは、少なくとも１つのセンサからパラメータを受け取るプロセッサを含むことができる。パラメータは、炭酸化した脱イオン水の流量、温度、伝導率を含むことができる。特定の実施の形態において、該システムは、脱イオン水源と、コンタクターと、少なくとも１つのセンサと流体的に連通したバイパス装置を含むことができる。
【００１０】
色々な実施の形態において、該方法は、少なくとも１つの質量流量コントローラによりコンタクターに入る二酸化炭素ガスの流量及び量を制御する工程を含むことができる。幾つかの実施の形態において、該方法は、炭酸化した脱イオン水の伝導率をフィードバックループにて制御する工程を含むことができる。フィードバックループは、少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つの質量流量コントローラと連通することができる。
【００１１】
色々な実施の形態において、該方法は、少なくとも４つの質量流量コントローラを調節する工程を含むことができる。幾つかの実施の形態において、該方法は、少なくとも３つのセンサにより検知する工程を含むことができる。特定の実施の形態において、該方法は、炭酸化した脱イオン水の伝導率をバイパス装置にて調節する工程を含むことができる。
【００１２】
幾つかの実施の形態において、該方法は、炭酸化した脱イオン水の伝導率をプロセッサが受け取ったパラメータに基づいて調節する工程を含むことができる。特定の実施の形態において、該方法は、脱イオン水をコンタクターに供給する前に、二酸化炭素ガスを脱イオン水と混合させる工程を含むことができる。
【００１３】
色々な実施の形態において、コンタクターから出る炭酸化した脱イオン水の伝導率は、約０−５２ｕＳ／ｃｍの範囲とすることができる。幾つかの実施の形態において、コンタクターから出る炭酸化した脱イオン水の伝導率は、約２−５０ｕＳ／ｃｍの範囲とすることができる。
【００１４】
幾つかの実施の形態において、１つの特定の伝導率から別の伝導率に変化する応答時間は約１０分以下とすることができる。色々な実施の形態において、１つの特定の伝導率から別の伝導率に変化する応答時間は約５分以下とすることができる。特定の実施の形態において、この応答時間は、約１分以下とすることができる。色々な実施の形態において、この応答時間は、約１０秒以下とすることができる。
【００１５】
本発明の１つの有利な点は「泡無しの」ＤＩ−ＣＯ２水を生成する点である。コンタクターは、余剰な二酸化炭素が未溶解のままとならないように、ＣＯ２ガスをＤＩ水と完全に混合させるため大きい表面積を提供することができる。このことは、ＤＩ−ＣＯ２水内にて泡が形成されるのを防止する。「泡無し」ＤＩ水は、半導体デバイスの湿式清浄化の用途にて使用するのに有益であり、それは、この水は、典型的に泡に起因する高又は低酸性度のポケットを解消するからである。生成された「泡無し」ＤＩ−ＣＯ２水は、清浄化されるデバイスへの損傷を最小にする。
【００１６】
ＤＩ−ＣＯ２水の伝導率は、ＤＩ水中の溶解したＣＯ２ガスの濃度に比例する。本発明の有利な点の１つは、本発明はＤＩ−ＣＯ２水のＣＯ２濃度を極めて正確に制御する点である。これは、典型的に、システム内のフィードフォワードループ機構によって得られる。フィードフォワードループ機構は、コンタクターから出るＤＩ−ＣＯ２水の伝導率、温度及び流量のようなパラメータをコンタクターに入る二酸化炭素ガスの量と調和させることができる。質量流量コントローラ及びフィードバックループ機構は、コンタクターから出るＤＩ−ＣＯ２水の伝導率を更に制御することができる。ＤＩ水中の二酸化炭素の濃度を変化させる必要があるとき、フィードバック及びフィードフォワードループ機構の結果、応答時間を著しく短縮することもできる。特定の実施の形態において、この応答時間は、１分以下に短縮することができる。この応答時間は、典型的に、ＤＩ−ＣＯ２水の伝導率を１つの値から例えば、２ｕＳ／ｃｍから５０ｕＳ／ｃｍのような別の値に変化させ且つ戻す時間として測定される。
【００１７】
本発明の別の有利な点は、本発明は窒素ガスを不要にし、これにより、システムのコスト、寸法及び複雑さを軽減し、また、ＤＩ−ＣＯ２水を得るための遥かに簡単な代替策を提供する点である。本発明の更なる有利な点は、コンタクターに入るほぼ全ての二酸化炭素は消費され、これにより使用されなかった余剰のガスの処分又は毒性に関連した問題点を解消する点である。
【００１８】
本発明の別の有利な点は、本発明は、ＤＩ水の圧力降下を既知のシステム内の８０ｋＰａ（０．８バール）以上から３０ｋＰａ（０．３バール）以下に軽減する点である。この圧力の降下は、典型的に、ＤＩ水をパージする必要のあるとき、新たなサイクルの開始時に、又は、１つ以上の弁又は調節装置が漏洩又はその他の作動不良を生じる場合、伝導率が突然に且つ予期せずに変化する間に生じる。本発明は、低コストにてより迅速な応答時間でより高い信頼性を許容する。
【００１９】
本発明のその他の形態及び有利な点は、その全てが単に一例として本発明の原理を示す以下の図面、詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
上述した本発明の有利な点は、更なる有利な点と共に、添付図面に関して以下の説明を参照することにより一層良く理解することができる。図面は、必ずしも正確な縮尺通りではなく、全体として本発明の原理を示すことに重点を置いたものである。
【図１】ＤＩ−ＣＯ２水を生成するシステムの第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】ＤＩ−ＣＯ２水を生成するシステムの第２の実施の形態のブロック図である。
【図３】ＤＩ−ＣＯ２水を生成するシステムの第３の実施の形態のブロック図である。
【図４】ＤＩ−ＣＯ２水を生成するシステムの１つの実施の形態の詳細なブロック図である。
【図５】ＤＩ−ＣＯ２水を生成するシステムの別の実施の形態の詳細なブロック図である。
【図６】ＤＩ−ＣＯ２水を生成するシステムの更に別の実施の形態の詳細なブロック図である。
【図７】コンタクターの１つの実施の形態の断面図である。
【図８】温度及び圧力の異なる値におけるＤＩ水中のＣＯ２ガスの溶解度を示すグラフである。
【図９】ＤＩ水１リットル当たりのＣＯ２ガスの注入量対ＤＩ−ＣＯ２水の伝導率のグラフである。
【図１０】ＤＩ−ＣＯ２水の温度対伝導率のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、半導体デバイスの湿式清浄化のためＤＩ−ＣＯ２水を造る装置、システム及び方法を提供する。全体として、装置、システム及び方法は、静電荷に起因する損傷を防止し又は少なくすると共に、半導体デバイスの湿式清浄化を行なう。１つの形態において、本発明は、ＤＩ−ＣＯ２水中の二酸化炭素の所望の濃度に関して高レベルで且つ均一な制御を可能にする装置を提供する。別の形態において、装置、システム及び方法は、広範囲の異なるＣＯ２濃度を含むＤＩ−ＣＯ２水を生成させるべく使用することができる。例えば、装置、システム及び方法は、低ＣＯ２濃度のＤＩ−ＣＯ２水（０．１５４ｍｇ／Ｌ  ＣＯ２）及び高ＣＯ２濃度のＤＩ−ＣＯ２水（１５４０ｍｇ／Ｌ）を生成することができる。全体として、本発明の装置、システム及び方法は、余剰なＣＯ２ガス、窒素ガス又は任意のその他のガスをＤＩ−ＣＯ２生成のためコンタクターに追加することを不要にし、これにより装置、システム及び方法のコスト、寸法及び複雑さを軽減するものである。装置、システム及び方法にて利用される二酸化炭素ガスの全部ではないにしても、その殆どはＤＩ水中に溶解する。その結果、典型的に、余剰なＣＯ２ガスを使用する従来のシステムに比べて処分及び毒性の問題が少なくなる。
【００２２】
図１には、超純粋なＤＩ水を炭酸化する（すなわち、ＣＯ２をＤＩ水に追加する）ため使用されるシステムの１つの実施の形態が示されている。該システム１０１は、典型的に、電力源１０５と、ガスモジュール１１０と、コンタクター１１５と、センサモジュール１２０とを含む。該システム１０１は、制御モジュール１２５を含むこともできる。
【００２３】
ガスモジュール１１０は、ＣＯ２及び窒素のような、１つ以上のガス源と接続することができる。ガスモジュール１１０は、ガスモジュール１１０に対して出たり入ったりする各ガスの流量及び量を監視し且つ（又は）制御するため複数の可変弁、フィルタ及び質量流量コントローラを含むことができる。ガスは、分離した状態にてガスモジュール１１０から出ることができ、又は、出る前に、予混合させることができる。ガスモジュール１１０から出たとき、ガスは、コンタクター１１５に供給することができる。
【００２４】
コンタクター１１５は、典型的に、少なくとも１つのガス入口と、少なくとも１つのＤＩ水の入口と、余剰なガスを排出するための少なくとも１つの出口と、ＤＩ−ＣＯ２水を排出するための少なくとも１つの出口とを含む。ガスは、コンタクター１１５内に噴射し又はパージすることができる。コンタクター１１５は、所望であれば、加圧し又は減圧することができる。コンタクター１１５は、典型的に、泡無しのＤＩ−ＣＯ２水を生成するのを許容する。
【００２５】
ＤＩ−ＣＯ２水は、コンタクター１１５から排出し且つ、センサモジュール１２０を通すことができる。センサモジュール１２０は、ＤＩ−ＣＯ２水の複数のパラメータを監視し且つ（又は）制御する複数のセンサを含むことができる。かかるパラメータは、ＤＩ−ＣＯ２水の流量、伝導率、温度及び圧力を含むことができる。ＤＩ−ＣＯ２水は、要求されたとき使用できるようセンサモジュール１２０から排出し、又は必要であれば、システム内に再循環して戻すようにしてもよい。
【００２６】
システム１０１は、センサモジュール１２０及びガスモジュール１１０と流体的に連通した制御モジュール１２５を含むことができる。制御モジュール１２５は、プロセッサ、キーパッド及びディスプレイを含むようにしてもよい。プロセッサは、例えば、コンピュータのマイクロプロセッサとすることができる。制御モジュールは、システム１０１内の弁、質量流量コントローラ及びセンサの各々を自動的に制御し且つ（又は）監視することを許容することができる。システム１０１内の弁、質量流量コントローラ及びセンサの各々は、また、手動にて制御することも可能である。
【００２７】
図２には、システム１０１の別の実施の形態が示されている。システム１０１は、コンタクター１１５に加えて、バイパス装置１３０を含むことができる。バイパス装置１３０は、装置を通るＤＩ水のパラメータを監視し且つ（又は）制御するため複数の弁及びセンサを含むことができる。弁及びセンサは、手動にて作動させ又は制御モジュール１２５により制御することができる。バイパス装置１３０の１つの有利な点は、バイパス装置は多量のＤＩ水がコンタクター１１５をバイパスし且つ、コンタクター１１５から排出されるＤＩ−ＣＯ２水と混合することを許容する点である。バイパス装置１３０の別の有利な点は、バイパス装置はＤＩ−ＣＯ２水が高伝導率−低流れから低伝導率−高流れに変化し且つその逆に変化するのに必要な応答時間を短縮することができる点である。
【００２８】
図３には、システム１０１の別の実施の形態が示されている。ガスモジュールから出るガスは、コンタクター１１５に直接入ることができ、又は、コンタクター１１５に入る前に、ＤＩ水と混合させることができる。この実施の形態の１つの有利な点は、ＤＩ−ＣＯ２水が高伝導率−低流れから低伝導率−高流れに変化し且つその逆に変化するのに必要な応答時間を短縮することができる点である。
【００２９】
図４には、超純粋なＤＩ水を炭酸化する（すなわちＣＯ２をＤＩ水に追加する）ため使用される装置の一例としての実施の形態が示されている。装置は、コンタクターＢ１と流体的に連通したガスモジュールＣ１を含む。ガスモジュールＣ１は、２つのガス入口と、可変弁Ｖ５１−Ｖ５４、Ｖ５８、Ｖ５９と、４つの質量流量コントローラＭＦＣ５１−ＭＦＣ５４とを含む。ガスモジュールＣ１は、ＭＦＣ５２−ＭＦＣ５４がＶ５７を介して相互に接続されるフィードバックループ／機構も含む。
【００３０】
フィードバックループ／機構は、ガスモジュールＣ１から出るガスのパラメータを補正することを許容する。例えば、図４に示した実施の形態において、１つ以上のＭＦＣは、それらの当初の流量較正値から僅かに劣化し又は偏倚することがある。これらの偏倚を補正するため、ＭＦＣの制御機構を時間外に更新すべくフィードバックループをガスモジュールＣ１内に含めることができる。
【００３１】
ＭＦＣは、手動にて又は自動的に調節することができる。ＭＦＣは、Ｂ１に入る二酸化炭素の全てではないにしてもその殆どはＤＩ水中に溶解し、従って、形成されるＤＩ−ＣＯ２水は、「泡無し」となるような程度までガスの流れを制御する。このことは、不良な清浄化特性となるであろう不均一な濃度を防止する。図４には、４つのＭＦＣを有するガスモジュールが示されているが、任意の数のＭＦＣユニットを利用することができる。特定の実施の形態において、ガスモジュールＣ１内のガスの流れを制御するため、ＭＦＣに代えて又はＭＦＣに追加して、その他の流れコントローラ又は濃度計量供給装置を使用することができる。
【００３２】
図４に示したように、ＤＩ水は、Ｖ３を介してコンタクターＢ１に入ることができ、また、ガスモジュールＣ１からのガスは、Ｖ１及びＶ２を介して入ることができる。ガスがＤＩ水供給管に入るのを防止するため、ライトバリヤ（ｌｉｇｈｔ  ｂａｒｒｉｅｒ）Ｌ３−Ｌ５を使用することができる。コンタクターＢ１内にて、二酸化炭素は、所望のＣＯ２濃度値が実現される迄、ＤＩ水と混合させる。ＤＩ−ＣＯ２水は、出口ＤＩ−ＣＯ２を通ってＢ１から除去され、また、ライトバリヤＬ３、センサＦＲ２１及び弁Ｖ８１を介して出る。センサＱ１は、ＤＩ−ＣＯ２出口と平行に接続されている。すなわち、コンタクターからのＤＩ−ＣＯ２水の一部分は、センサＱ１、及び弁Ｖ８９、Ｖ６２、Ｖ８０を含む排出管を通って流れることができる。センサモジュールは、センサＦＲ２１及びＱ１を含む。センサＦＲ２１は、流量を監視／制御し、また、センサＱ１は、ＤＩ−ＣＯ２水の温度及び伝導率を監視／制御する。センサＱ１、弁８９、Ｖ６２及びＶ８０は、弁Ｖ４、Ｖ６１及びライトバリヤ体Ｌ５と共に、コンタクターＢ１の清浄／排気を許容する制御ループを形成する。Ｑ１、ＦＲ２１は、また、直接的に、又はフィードフォワードループ／機構を形成する制御モジュールを介して質量流量コントローラＭＦＣ５１−ＭＦＣ５４と連通することもできる。
【００３３】
フィードフォワード機構は、センサＱ１、センサＦＲ２１にて測定した測定値及び所望のＣＯ２設定値に基づいて、ガスのパラメータを調節することを許容する（例えば、１つ以上のＭＦＣの流量を変化させることにより）。センサＱ１は、典型的に、該センサを貫通して流れる水と直接接触した状態に保つことのできる金属電極を保持している。センサモジュール内にて収集された情報は、制御モジュールに伝達されて、ガスモジュールＣ１から排出されるガスの量を調節する。制御モジュールは、また、コンタクターＢ１のパージング即ち清浄をも許容する。特定の実施の形態において、制御モジュールは、ガスモジュールＣ１内にて設定されたパラメータの当初の較正値からの偏倚を調節／補正し得るようフィードバック機構を更に制御する。
【００３４】
フィードフォワード機構は、温度、流量及び伝導率のようなパラメータを監視することにより、ＤＩ−ＣＯ２水中のＣＯ２濃度を制御することができる。例えば、装置の操作者は、制御モジュールを使用してコンピュータ／マイクロプロセッサに、ＣＯ２の出口流の濃度又はＤＩ水の伝導率に対する所望のＣＯ２の設定値を入力／選ぶことができる。ＤＩ水のより高いＣＯ２濃度は、コンタクターＢ１内へのより多量のＣＯ２の流量を利用することを要求し、その結果、より酸性度（例えば、ｐＨ４．５以下）の溶液となる。ＤＩ水のより低いＣＯ２濃度は、より少ないＣＯ２の流量（少ないＣＯ２ガス）を使用し、その結果、より低酸性度（例えば、ｐＨ４．６以上）の溶液となる。コンタクターＢ１からの排出量を制御するため、システムは、フィードフォワード機構を利用することができ、この機構において、排出流の温度、流量及び伝導率の値は測定され且つ、電子的に制御モジュールに送られてガスモジュールＣ１からの供給ＣＯ２の濃度（例えば、流量）を決定することができる。
【００３５】
ガスモジュールＣ１を制御することに加えて、フィードフォワード機構は、また、システムのパージング即ち清浄又は排気に関係することもできる。例えば、始動する間、又はＣＯ２の設定値が劇的に変化してＣ１からのＣＯ２の供給量が遥かに少なくなるとき、パージ排気口を開放して余剰なガス（例えば、始動時の酸素／空気及び設定点の変化時の余剰なＣＯ２）を排気することができる。コンタクターＢ１のパージングは、制御システムを通じて自動的に制御することができる。色々な実施の形態において、コンタクターＢ１のパージは、パージ排気口を開放する操作者によって手動により制御することができる。
【００３６】
図５には、ＤＩ−ＣＯ２水を生成するため使用される装置の別の一例としての実施の形態が示されている。この実施の形態において、ガスモジュールＣ１は、４つの可変弁Ｖ５１−Ｖ５４、４つのＭＦＣ、ＭＦＣ５１−ＭＦＣ５４、及び２つのガスフィルタ５０、５１と流体的に連通した１つのガス入口を含む。図５に示したように、各々が２つのＭＦＣを保持する２つの別個のループを形成し、その結果、２つの別個のガス出口となることができる。２つの別個の出口の各々は、コンタクターに入る前に、ガスをＤＩ水に供給することができる。供給路の各々は、Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ５ａ、Ｖ５ｂのような複数の弁を含むことができる。供給路の各々は、また、Ｍ５ａ、Ｍ５ｂ、ＰＲ４のような、複数のセンサを含むようにしてもよい。センサは、システムを通って流れるガスの流量又は圧力のようなパラメータを監視し且つ（又は）制御するため使用することができる。特定の実施の形態において、１つの出口は、ＤＩ水がコンタクターに入る前に、ガスをＤＩ水中に導き、また、他方の出口は、ガスをコンタクター内に導くことができる。コンタクターに入る前にＣＯ２ガス及びＤＩ水を混合させることの有利な点は、ＤＩ−ＣＯ２水の１つの伝導率から別の伝導率に変化するための応答時間が短縮される点である。別の有利な点は、ＤＩ−ＣＯ２水中のＣＯ２の濃度の正確さ及びコンタクターから出るＤＩ−ＣＯ２水の伝導率である。ガスモジュールＣ１内の２つの別個のループは、ガスモジュールＣ１に対して出たり入ったりするガスのパラメータを一層良く制御することを許容すべく追加的なフィードバック機構を提供する。
【００３７】
図６には、超純粋なＤＩ水を炭酸化する（例えば、ＣＯ２をＤＩ水に追加する）ため使用される装置の別の一例としての実施の形態が示されている。この実施の形態において、ガスモジュールＣ１は、窒素及びＣＯ２のような２つの別個のガスに対して使用することのできる２つのガス入口を含む。図６に示したように、可変弁Ｖ５２−Ｖ５４、及びＭＦＣ、ＭＦＣ５２−ＭＦＣ５４は、ループを形成するよう互いに接続される。別個のガスは、可変弁Ｖ５１、及びＭＦＣ５１を介してシステムに入ることができる。２つのガスは、ガスモジュールから出る前に、所望の比率にて混合させることができる。コンタクターＢ１は、ガスをＶ４及びＶ６１を介して排出することのできる出口を有している。排出されたガスは、所望であれば、ガスモジュール内に再循環させ又は雰囲気中に排気することができる。
【００３８】
コンタクターＢ１は、図６に示したようなバイパス装置Ｂ３を有することができる。バイパス装置Ｂ３は、流量、圧力及び液体の液位のようなパラメータを制御し且つ（又は）監視することのできるセンサＬＡＨ、Ｌ１及びＬＡＬを含むことが可能である。センサは、自動的に制御し又は手動にて制御することを許容し得るよう制御モジュールと連通することができる。バイパス装置の有利な点は、多量のＤＩ水が要求されるときに見られる。バイパス装置の別の有利な点は、ＤＩ水中の低いＣＯ２濃度が望まれるときに見られる。バイパス装置の更に別の有利な点は、ＤＩ−ＣＯ２水の伝導率を低容積−高伝導率から高容積−低伝導率に変化させ且つその逆に変化させるときの速度である。
【００３９】
バイパス装置Ｂ３とは別に、図６に示したように、多量のＤＩ水を弁Ｖ３１及びセンサＦＲ３１を通って伸びる別個の管を介して導くこともできる。このＤＩ水は、コンタクターから出るＤＩ−ＣＯ２水と混合させ、システムから出る前、伝導率を所望通りに変化させることができる。
【００４０】
約２０−８０Ｌ／分の範囲の多量のＤＩ水がバイパス装置又は別個の管又はこれら２つの組み合わせの何れかを通って流れることができる。幾つかの実施の形態において、多量のＤＩ水の範囲は約３２−５０Ｌ／分の範囲とすることができる。色々な実施の形態において、約４０−４５Ｌ／分のＤＩ水がシステムを通って流れるようにしてもよい。
【００４１】
ガスモジュールは、典型的に、ステンレススチールのような金属にて出来ている。弁、ＭＦＣ及びセンサは、当該技術の当業者に既知であり、また、任意の商業的に利用可能な弁、ＭＦＣ及びセンサ、調節装置又は監視装置を使用することができる。ガス及び液体は、典型的に、耐食性金属又は金属合金で出来た管又は配管を通って流れる。ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＥＣＴＦＥ、Ｃ−ＰＶＣ等にて出来た重合系配管又は管も可能な場合、常に使用することができる。
【００４２】
図７に示したように、コンタクターは、典型的に、高圧力に耐えることのできる容器又は室である。これは、ガラス又は石英、金属にて又はステンレススチール、黄銅のような金属合金にて又はＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＥＣＴＦＥ、Ｃ−ＰＶＣ等のようなポリマーにて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、コンタクターは、上述した材料の１つ以上の組み合わせにて出来ている。
【００４３】
１つの好ましいコンタクターは、コラムのような形状とされ、また、容積当たりの表面積の大きい「タワーパッキング」にて充填されている。上述したポリマーにて出来たファイバは、タワーパッキングに対して使用することができる。大きい表面積は、二酸化炭素とＤＩ水との混合率を向上させる。
【００４４】
制御モジュール１２５は、図８−図１０に示したように、ガスモジュール１１０からの供給ＣＯ２の流量を特定の温度、ＤＩ−ＣＯ２水の排出流量及び伝導率と関係付ける保存したデータを含むことができる。図８は、異なる温度及び圧力に対するＤＩ水中のＣＯ２の溶解性を示し、また図９は、広範囲のガスの添加量の範囲に対する２−６０μＳ／ｃｍの特定の伝導率の範囲を示す。図１０は、異なる温度における炭酸化した水の伝導率間の相関関係を示す。特定の実施の形態において、制御モジュール１２５は、保存されたデータ、温度、伝導率、流量及び制御モジュール１２５内に電子的に送られ又は入力した設定値から所望の供給ＣＯ２の流量を確認することができる。その他の実施の形態において、制御モジュール１２５は、電子的に送り又は入力した値と組み合わさって、保存されたデータから供給ＣＯ２の流量を計算し／外挿することができる。特定の実施の形態において、制御モジュールは、ガスモジュール１１０を自動的に調節するため電子信号を送る。色々な実施の形態において、制御モジュール１２５により計算された値を使用してシステム１０１に対して出たり入ったりするガス及びＤＩ水のパラメータを手動にて調節することができる。
【００４５】
図４に示した実施の形態において、伝導率の測定値Ｑ１は、排出口へのバイパス管にて測定する。全体として、測定値は、伝導率センサＱ１を形成する電極からの金属汚染物のため、排出口へのバイパス管にて測定される。その他の実施の形態において、ＤＩ-ＣＯ２出口にてインラインで直接、汚染物無しの測定を行なうことが可能である。その測定は、特殊な電極にて又は無接触式の方法にて行なうことができる。
【００４６】
特定の実施の形態において、ＤＩ水入口における追加の圧力調節装置は、濃度を更に安定化させ、従って、接続した器具にて使用されるときの有利な効果を増すことにつながる。従って、ＣＯ２ガスの噴射を２つ以上の管に分離することは、特定のＤＩ−ＣＯ２水の生成方法にて有益なものとなる。例えば、ＣＯ２を稀釈するため使用される少量の規定されたガスは、ガス入口における泡に起因する伝導率の変動を避けるため、低伝導率であることが好ましい。色々な実施の形態において、ＤＩ水の流れの測定は、水の入口にて行なうこともできる。
【００４７】
１つの実施の形態において、ガスの制御は、質量流量コントローラによって実現される。図９に示したように、伝導率と濃度との調和した関係のため、かかる特徴を有する制御要素であることが好ましいであろう。別の実施の形態において、流れ絞り弁が切換えられ、また、圧力が制御された機構又はＰＷＭ（パルス幅変調）制御弁を有する形態を採用することができる。極めて低伝導率の範囲に対して、１つのオプションは、ＣＯ２を多量に含むよう既に制御された水を噴射することである。
【００４８】
本発明により生成されたＤＩ−ＣＯ２水は、半導体デバイスを電気的に不活性な雰囲気にて清浄化する損傷無しの過程を提供する。溶解したＣＯ２は、ＤＩ水の抵抗性を表面電荷を防止するレベルまで低下させる。ＣＯ２は、また、ＤＩ水を酸性化し且つ、ゼータ電位を増大させる。ＤＩ−ＣＯ２水は、脆弱な半導体デバイスの完全性を保護することを許容する。例えば、ＤＩ−ＣＯ２水は、汚染物質を溶解させ、酸化し、エッチングさせ且つシリコンウェハの表面から擦り落すため使用することができる。ＤＩ−ＣＯ２水は、湿式清浄化工程の間、金属の腐食も防止する。ＤＩ−ＣＯ２水は、商業的に利用可能な湿式清浄化装置又は器具内にて、１つの構成要素又は別個の供給システムとして使用することもできる。
【００４９】
本明細書に記載した形態の変更例、改変例及びその他の具体例は、本発明の思想及び範囲から逸脱せずに、当該技術の当業者に案出されるであろう。従って、本発明は、上述した一例としての説明にのみ限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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