(57)【要約】  基板を処理する方法および装置が提供される。二酸化炭素液体の供給流が、材料供給部から浄化容器へと圧力下で供給される。浄化容器内の二酸化炭素液体が蒸留されて、一段階の蒸留プロセスで、浄化された二酸化炭素ガスが形成される。処理方法には、冷却システムからの冷媒との熱交換によって、浄化された二酸化炭素ガスをコンデンサ内で凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成することが含まれる。浄化された二酸化炭素液体は、臨界点を上回るターゲット温度まで加熱されて、浄化された二酸化炭素液体が超臨界二酸化炭素流体に変えられる。処理方法には、処理チャンバ内に配置された基板を清浄にするために、超臨界二酸化炭素流体を使用することが含まれる。【選択図】図３
2020519023.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、
二酸化炭素液体の材料供給部を用意することと、
前記材料供給部から浄化システムの浄化容器へと、前記二酸化炭素液体の供給流を圧力下で供給することと、
前記浄化容器内の蒸留用ヒータにより、前記浄化容器内の前記二酸化炭素液体に熱を供給することと、
前記浄化容器内の前記二酸化炭素液体を蒸留して、一段階の蒸留プロセスで、浄化された二酸化炭素ガスを形成することと、
蒸留流体ラインを通じて、前記浄化容器から浄化システムのコンデンサへと、前記浄化された二酸化炭素ガスを供給することと、
冷却システムからの冷媒との熱交換によって、前記浄化された二酸化炭素ガスを前記浄化システムのコンデンサ内で凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成することと、
前記浄化された二酸化炭素液体を臨界点を上回るターゲット温度まで加熱して、前記浄化された二酸化炭素液体を超臨界二酸化炭素流体に変えることと、
処理チャンバ内に配置された基板を清浄にするために、前記超臨界二酸化炭素流体を使用すること
を含む、方法。
【請求項２】
前記材料供給部からの前記二酸化炭素液体は、不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍのターゲット不純度レベルを有し、前記浄化された二酸化炭素液体は、不揮発性有機化合物が重量で０．０５ｐｐｍを超えない不純度レベルを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板を清浄にすることは、
前記基板が配置されている前記処理チャンバへと、前記浄化された二酸化炭素液体を供給することと、
前記基板が配置されている前記処理チャンバ内で、前記浄化された二酸化炭素液体を前記ターゲット温度まで加熱して、前記浄化された二酸化炭素液体を前記超臨界二酸化炭素流体に変えること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板を清浄にすることは、
前記浄化された二酸化炭素液体を前記ターゲット温度まで加熱して、前記二酸化炭素液体を前記超臨界二酸化炭素流体に変えることと、
流体供給注入口ラインを通じて、前記基板が配置されている前記処理チャンバへと前記超臨界二酸化炭素流体を供給すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
生成物貯蔵容器へと前記浄化された二酸化炭素液体を供給することであって、前記生成物貯蔵容器内の二酸化炭素液体は、浄化液体貯蔵レベルを有する、前記浄化された二酸化炭素液体を供給することと、
前記浄化液体貯蔵レベルに対応する貯蔵レベル制御信号を生成することと、
前記生成物貯蔵容器の貯蔵レベル制御信号に応じて、前記浄化システムのコンデンサに供給される前記冷媒を制御することによって、前記生成物貯蔵容器内での前記浄化液体貯蔵レベルを制御すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記生成物貯蔵容器内での前記浄化液体貯蔵レベルを制御することは、前記貯蔵レベル制御信号に応じて前記蒸留用ヒータの熱出力を制御することによって、前記浄化容器内の前記二酸化炭素液体の蒸発率を制御することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
生成物貯蔵容器へと前記浄化された二酸化炭素液体を供給することと、
前記生成物貯蔵容器から前記浄化された二酸化炭素液体に過冷却器を通過させた後で、前記処理チャンバへと前記浄化された二酸化炭素液体を供給すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基板を処理する方法であって、
浄化容器、浄化システムのコンデンサ、冷却システム、及び生成物貯蔵容器を有する浄化システムへと二酸化炭素液体の供給流を圧力下で供給することと、
前記浄化容器内で前記二酸化炭素液体を蒸留して、一段階の蒸留プロセスで、浄化された二酸化炭素ガスを形成することと、
蒸留流体ラインを通じて、前記浄化容器から前記浄化システムのコンデンサへと、前記浄化された二酸化炭素ガスを供給することと、
冷却システムからの冷媒との熱交換によって、前記浄化された二酸化炭素ガスを前記浄化システムのコンデンサ内で凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成することと、
前記浄化された二酸化炭素液体を前記生成物貯蔵容器に供給することと、
前記浄化システムからの前記浄化された二酸化炭素液体を、臨界点を上回るターゲット温度まで加熱して、前記浄化された二酸化炭素液体を超臨界二酸化炭素流体に変えることと、
処理チャンバ内に配置された基板を清浄にするために、前記超臨界二酸化炭素流体を使用すること
を含む、方法。
【請求項９】
前記供給流からの前記二酸化炭素液体は、不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍのターゲット不純度レベルを有し、前記浄化された二酸化炭素液体は、不揮発性有機化合物が重量で０．０５ｐｐｍを超えない不純度レベルを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板を清浄にすることは、
前記基板が配置されている前記処理チャンバへと、前記浄化された二酸化炭素液体を供給することと、
前記基板が配置されている前記処理チャンバ内で、前記浄化された二酸化炭素液体を前記臨界点を上回る前記ターゲット温度まで加熱して、前記浄化された二酸化炭素液体を前記超臨界二酸化炭素流体に変えること
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板を清浄にすることは、
前記浄化された二酸化炭素液体を前記臨界点を上回る前記ターゲット温度まで加熱して、前記浄化された二酸化炭素液体を前記超臨界二酸化炭素流体に変えることと、
超臨界流体供給ラインを通じて、前記基板が配置されている前記処理チャンバへと前記超臨界二酸化炭素流体を供給すること
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記生成物貯蔵容器へと前記二酸化炭素液体を供給することであって、前記生成物貯蔵容器内の二酸化炭素液体は、浄化液体貯蔵レベルを有する、前記二酸化炭素液体を供給することと、
前記浄化液体貯蔵レベルに対応する貯蔵レベル制御信号を生成することと、
前記貯蔵レベル制御信号に応じて前記蒸留用ヒータの熱出力を制御することによって、前記浄化容器内の前記二酸化炭素液体の蒸発率を制御することをさらに含む、前記生成物貯蔵容器内の前記浄化液体貯蔵レベルを制御することによって、前記生成物貯蔵容器内の前記浄化液体貯蔵レベルを制御すること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記生成物貯蔵容器内の前記浄化液体貯蔵レベルを制御することは、前記生成物貯蔵容器の前記貯蔵レベル制御信号に応じて、前記浄化システムのコンデンサに供給される前記冷媒を制御して、前記浄化システムのコンデンサから供給される前記浄化された二酸化炭素液体の供給量を調整することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
基板を処理するシステムであって、
材料供給コンテナ内に配された二酸化炭素液体の材料供給部を浄化する浄化システムを備え、
前記浄化システムは、
前記材料供給コンテナに接続された浄化容器を有する蒸留ユニットであって、前記蒸留ユニットは、前記浄化容器内に配置されており前記浄化容器内に配された二酸化炭素液体を加熱するための蒸留用ヒータを備え、前記蒸留ユニットは、前記材料供給部コンテナからの二酸化炭素液体の供給流を一段階の蒸留プロセスで蒸留して、浄化された二酸化炭素ガスを形成するよう構成される、蒸留ユニットと、
蒸留流体ラインによって蒸留ユニットに接続された浄化システムのコンデンサであって、前記浄化システムのコンデンサは、前記蒸留流体ラインによって供給される前記浄化された二酸化炭素ガスを受け取り、冷媒との熱交換によって、前記浄化システムのコンデンサ内で前記浄化された二酸化炭素ガスを凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成するよう構成される、浄化システムのコンデンサと
を備え、さらに、
前記浄化システムのコンデンサに前記冷媒を供給する冷媒供給ラインによって、前記浄化システムのコンデンサに接続された冷却システムと、
処理チャンバであって、前記処理チャンバ内に配置された基板を処理するためのものであり、浄化された二酸化炭素の供給ラインによって前記浄化システムに接続されており、前記浄化された二酸化炭素の供給ラインが浄化された二酸化炭素流体を前記処理チャンバに供給する、処理チャンバと、
前記浄化された二酸化炭素液体を臨界点を上回るターゲット温度まで加熱し、前記浄化された二酸化炭素液体を超臨界二酸化炭素流体に変えるよう構成された加熱要素と、
を備えた、基板を処理するシステム。
【請求項１５】
コンデンサ液体供給ラインによって、前記浄化システムのコンデンサに接続された生成物貯蔵容器であって、前記浄化システムのコンデンサは、前記生成物貯蔵容器での前記浄化された二酸化炭素液体の貯蔵のために、前記コンデンサ液体供給ラインを通じて、前記浄化された二酸化炭素液体を前記生成物貯蔵容器に供給し、前記生成物貯蔵容器内の前記浄化された二酸化炭素液体は、浄化液体貯蔵レベルを有する、生成物貯蔵容器と、
前記冷媒供給ライン内に配置されており、前記浄化システムのコンデンサへの冷媒の流れを制御する冷媒制御弁と、
前記蒸留用ヒータに接続されたヒータ制御装置であって、前記冷媒制御弁及び前記ヒータ制御装置に接続されており、前記浄化液体貯蔵レベルに対応する貯蔵レベル制御信号を、前記冷媒制御弁及び前記ヒータ制御装置に伝えるよう構成された生成物レベル指示制御装置と、を更に備えた請求項１４に記載のシステムであって、
前記冷媒制御弁は、前記貯蔵レベル制御信号に応じて前記浄化システムのコンデンサへの冷媒の流量を調整するよう構成され、前記ヒータ制御装置は、前記貯蔵レベル制御信号に応じて前記蒸留用ヒータの熱出力を調整して、前記浄化システムのコンデンサから供給される前記浄化された二酸化炭素液体の供給量を調整するよう構成されるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は概して、浄化された液体を生成し、浄化された液体から生成された超臨界流体を半導体への適用において使用する方法及び装置に関する。より具体的には、実施形態は、基板を処理するために、二酸化炭素を浄化して二酸化炭素をその超臨界流体の状態で使用するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
その超臨界流体の状態にある二酸化炭素が、基板のための清浄化用途及び他の半導体の用途において使用されてきた。有機溶媒に勝る超臨界二酸化炭素の利点には、超臨界流体の独特の特性、及び、二酸化炭素の使用時の低減された環境リスクが含まれる。超臨界流体の特性を示す物質について、当該物質がその臨界点（臨界温度及び臨界圧力）を上回るときには、気相と液相との間の界面が消え、物質は、単一の超臨界流体相で存在する。超臨界流体相では、物質は、気体の幾つかの特性と、液体の特性の幾つかの特性とを帯びる。例えば、超臨界流体は、気体と類似した拡散特性と、流体と類似した溶解和特性とを有する。従って、超臨界流体は良好な清浄化特性を有している。
【０００３】
半導体への適用においては、使用される二酸化炭素のために高度な純度が求められる。二酸化炭素の様々な等級が存在しており、各二酸化炭素の等級は異なる純度を有している。例えば、飲料等級の二酸化炭素が、ガス供給業者によって、半導体製品での使用のためにキャニスタで供給されうる。１つの問題は、飲料等級の二酸化炭素についての二酸化炭素の純度が、１つの供給業者及び様々な供給業者からのキャニスタが様々であるために、差異が大きくなり過ぎうることである。供給業者からの様々な等級の二酸化炭素を利用することには、純度が一貫しておらずコストが高いことに起因する欠点もある。従って、基板を処理するために、二酸化炭素を浄化し浄化された二酸化炭素をその超臨界流体の状態で使用する装置及び方法に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態では、基板を処理する方法および装置が記載される。一実施形態において、処理方法には、二酸化炭素液体の材料供給部を用意することが含まれる。二酸化炭素液体の供給流が、材料供給部から浄化システムの浄化容器へと圧力下で供給される。処理方法には、浄化容器内の蒸留用ヒータにより、浄化容器内の二酸化炭素液体に熱を供給することが含まれる。浄化容器内の供給流が蒸留されて、一段階の蒸留プロセスで、浄化された二酸化炭素ガスが形成される。浄化された二酸化炭素ガスは、浄化流体ラインを通って、浄化容器からコンデンサへと供給される。処理方法は、冷却システム３６２からの冷媒との熱交換によって、浄化された二酸化炭素ガスをコンデンサ内で凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成することを含む。浄化された二酸化炭素液体は、臨界点を上回るターゲット温度まで加熱されて、浄化された二酸化炭素液体が超臨界二酸化炭素流体に変えられる。処理方法には、処理チャンバ内に配置された基板を清浄にするために、超臨界二酸化炭素流体を使用することが含まれる。
【０００５】
他の実施形態において、処理方法には、材料供給部から浄化システムへと二酸化炭素液体の供給流を圧力下で供給することが含まれており、浄化システムは、浄化容器と、コンデンサと、冷却システム３６２と、生成物貯蔵容器とを有する処理方法には、浄化容器内で供給流を蒸留して、一段階の蒸留プロセスで、浄化された二酸化炭素ガスを形成することが含まれる。浄化された二酸化炭素ガスは、蒸留流体ラインを通って、浄化容器からコンデンサへと供給される。処理方法は、冷却システム３６２からの冷媒との熱交換によって、浄化された二酸化炭素ガスをコンデンサ内で凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成することを含む。浄化された二酸化炭素液体は、生成物貯蔵容器に供給される。処理方法には、浄化システムからの浄化された二酸化炭素液体を、臨界点を上回るターゲット温度まで加熱して、浄化された二酸化炭素液体を超臨界二酸化炭素流体に変えることが含まれる。超臨界二酸化炭素流体が、処理チャンバ内に配置された基板を清浄にするために使用される。
【０００６】
他の実施形態において、基板を処理するための処理システムが、材料供給コンテナ内に配された二酸化炭素液体の材料供給部を浄化する浄化システムを備える。浄化システムは蒸留ユニットを備え、蒸留ユニットは、材料供給コンテナに接続された浄化容器を有している。蒸留ユニットは、浄化容器内に配置された蒸留用ヒータであって、浄化容器内に配された二酸化炭素液体を加熱するための蒸留用ヒータを備える。蒸留ユニットは、材料供給コンテナからの二酸化炭素液体の供給流を一段階の蒸留プロセスで蒸留して、浄化された二酸化炭素ガスを形成するよう構成される。コンデンサが、蒸留流体ラインによって蒸留ユニットに接続されている。コンデンサは、蒸留ガスラインにより供給される浄化された二酸化炭素ガスを受け取り、冷媒との熱交換によって、浄化された二酸化炭素ガスをコンデンサ内で凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成するよう構成される。冷却システム３６２は、コンデンサに冷媒を供給するための冷媒供給ラインによって、コンデンサに接続されている。処理チャンバであって、当該処理チャンバ内に配置された基板を処理するための処理チャンバが、浄化された二酸化炭素の供給ラインによって、浄化システムに接続されている。浄化された二酸化炭素の供給ラインは、浄化された二酸化炭素流体を処理チャンバに供給する。加熱要素が、浄化された二酸化炭素液体を臨界点を上回るターゲット温度まで加熱して、浄化された二酸化炭素液体を超臨界二酸化炭素流体に変えるよう構成される。
【０００７】
本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明が、実行形態を参照することによって得られる。実行形態の一部が添付の図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実行形態も許容しうることから、添付する図面は本開示の選択された実施態様を示しているにすぎず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る、基板に超臨界流体を当てるよう適合されたチャンバを備えた処理システムであって、超臨界流体がチャンバ内で加熱される処理システムの概略図を示す。
【図２】一実施形態に係る、基板に超臨界流体を当てるよう適合されたチャンバを備えた処理システムであって、超臨界流体がラインに沿って加熱される処理システムの概略図を示す。
【図３】一実施形態に係る、処理システムの浄化システムの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
理解を容易にするため、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。さらに、一実行形態の要素を、本明細書に記載の他の実行形態で使用するために有利に適合させてもよい。
【００１０】
本明細書における実施形態は、概して、基板を超臨界二酸化炭素流体により清浄にすることを含む半導体での適用のために、基板を処理する方法及び装置を提供する。実施形態は、蒸留ユニット及びコンデンサを有する浄化システムであって、二酸化炭素液体を含む材料供給部を浄化するための浄化システムを備えた処理システムを提供し、浄化された二酸化炭素液体が、一段階の蒸留プロセスを用いて形成される。蒸留容器によって、浄化された二酸化炭素ガスが浄化システム内のコンデンサへと提供される。コンデンサが、浄化された二酸化炭素ガスを凝縮させて、浄化された二酸化炭素液体を形成し、浄化された二酸化炭素液体が、生成物貯蔵容器に供給される。浄化システムは、処理チャンバに接続されている。浄化システムからの浄化された液体二酸化炭素が加熱されて、超臨界二酸化炭素流体が形成され、この超臨界二酸化炭素流体が、処理チャンバ内に配置された基板を処理する際に使用される。レベル指示制御装置が、生成物貯蔵容器に接続されており、浄化された二酸化炭素液体の貯蔵レベルを検出して、生成物貯蔵容器に供給される浄化された二酸化炭素液体の流量を制御する。
【００１１】
図１は、基板に超臨界二酸化炭素流体を当てるよう構成された、一実施形態による処理システム１００の概略的な断面図である。処理システム１００は、処理チャンバ１０１と、流体供給部１２２と、浄化システム３００とを含む。浄化システム３００は、基板が配置されている処理チャンバ１０１での利用のために、浄化された二酸化炭素液体を流体供給部１２２に供給する。幾つかの実施形態において、流体供給部１２２は省略されてもよく、浄化された二酸化炭素液体は、浄化システム３００で貯蔵されている。供給用二酸化炭素流体から汚染物質を除去する浄化プロセスが、供給用二酸化炭素流体に対して施された後で、浄化システム３００は、浄化された二酸化炭素流体を、基板のための清浄化プロセスでの利用のために提供する。
【００１２】
処理チャンバ１０１は、内部空間１０８を画定する側壁１０２、上部壁１０４、及び底部壁１０６を含む。一実施形態において、内部空間１０８の容積は、当該内部空間１０８を充填するために必要な流体の量を低減するために、小さな容積を含む。一実施形態において、処理チャンバ１０１は、直径が３００ｍｍの基板を処理するよう適合されており、その容積が約１０リットル以下であり、例えば約５リットル以下である。処理チャンバ１０１は、ロボットが内部空間１０８から基板を動かして受け取るためのアクセスを提供するために、スリット弁１１６を含むことが可能である。幾つかの実施形態において、処理チャンバ１０１は、内部空間１０８から基板を動かして受け取るために、上部からの出し入れ又は下部からの出し入れによるアクセスを提供しうる。円盤部１１４を含む基板支持部１１２が、内部空間１０８の内部で基板を支持するよう適合されている。一実施形態において、円盤部１１４が、基板を収容するための基板収容面を確定する。円盤部１１４は、処理中に基板を回転させるよう適合されうる。
【００１３】
処理チャンバ１０１は、任意に、１つ以上のトランスデューサ１１５をさらに含みうる。図示するように、トランスデューサ１１５は、基板支持部１１２に位置しているが、内部空間１０８の他の領域に位置してよい。トランスデューサ１１５は、浄化された二酸化炭素流体の撹拌を助けるために、基板の表面に向かって案内される音響波又は音波を生成する。他の実施形態において、トランスデューサ１１５は、内部空間１０８の内部に位置するロッド、プランジャ、又はプレートを含みうる。
【００１４】
流体供給注入口ライン１２３が、浄化された二酸化炭素液体を貯蔵するための流体供給部１２２及び供給流体注入口１２４を、処理チャンバ１０１へと接続する。浄化された二酸化炭素液体を流体供給部１２２から処理チャンバ１０１の内部空間１０８内へと伝達するために、供給流体注入口１２４と流体供給部１２２との間の流体供給注入口ライン１２３上に、ポンプ１２６が配置されうる。
【００１５】
１つ以上の加熱要素１３２が、処理チャンバ１０１の近傍に又は処理チャンバ１０１内に配置されている。加熱要素１３２は、電気的要素、熱制御流体のための流体チャネル、及び／又は他の加熱素子を含みうる。加熱要素１３２は、内部空間１０８の内部の浄化された二酸化炭素流体を、所望の温度まで加熱する。処理チャンバ１０１は任意に、冷却要素も含みうる。
【００１６】
処理チャンバ１０１は、処理チャンバ１０１へと二酸化炭素流体を再循環させかつ処理チャンバ１０１から二酸化炭素流体を再循環させるためのループ１４４をさらに含みうる。ループ１４４は、二酸化炭素流体の浄化を助けるために、活性炭フィルタといったフィルタ１４６をさらに含みうる。一様態において、ループ１４４は、内部空間１０８での二酸化炭素流体の層流の生成を助け、及び停滞した流体浴の防止を助ける。層流は、基板から粒子を一掃することを助け、及び基板への粒子の再堆積を防止することを助けると考えられている。幾つかの実施形態において、ループ１４４は省略されうる。
【００１７】
排出流体出口１４２が、内部空間１０８から排出流体を除去するための排出流体ライン１４５を介して、処理チャンバ１０１に接続されている。排出流体は、処理チャンバ１０１内に噴射されて基板の処理時に利用された二酸化炭素流体を含んでいる。排出流体出口１４２は、大気中に排出流体を放出してよく、排気流体を貯蔵器へと案内してよく、又は、再使用のために流体を再循環させてよい。
【００１８】
図示するように、排出流体出口１４２は浄化システム３００に接続されており、排出流体を浄化システム３００へと出力する。排出流体を浄化システム３００へと出力することによって、再循環のために排出流体が提供される。浄化システム３００は、排出流体を再循環させるために蒸留容器３１０内に排出流体を供給することによって、排出流体を再循環させる。排出流体コンデンサ１４３は、排出流体出口１４２と浄化システム３００との間に接続されており、排出流体を凝縮させて二酸化炭素液体を形成する。その後、二酸化炭素液体は、浄化システム３００へと案内される。
【００１９】
図示するように、供給流体注入口１２４が、処理チャンバ１０１の底部壁１０６に配置されており、排出流体出口１４２が、処理チャンバ１０１の上部壁１０４に配置されている。当然のことながら、供給流体注入口１２４及び排出流体出口１４２は、処理チャンバ１０１の壁１０２，１０４，１０６の他の領域に配置されてよい。さらに、供給流体注入口１２４は、任意に、流体を基板の方に案内するためのノズル、シャワーヘッド、又は他のデバイスに接続されうる。
【００２０】
処理チャンバ１０１内で二酸化炭素流体により基板を処理する方法の一例には、スリット弁１１６を通じて基板支持部１１２へと基板を動かすこと、及びスリット弁１１６を閉じることが含まれる。浄化された二酸化炭素液体は、ポンプ１２６によって、流体供給部１２２から処理チャンバ１０１へと圧送されて、内部空間１０８の内部での所望の圧力の二酸化炭素液体となる。供給流体注入口１２４が閉じられており、加熱要素１３２が、浄化された二酸化炭素液体をターゲット温度まで加熱し、従って、浄化された二酸化炭素液体が、超臨界二酸化炭素流体となる。本明細書では、「超臨界二酸化炭素流体」という用語は、自身の臨界点を上回った二酸化炭素流体を指している。二酸化炭素流体は、任意に、トランスデューサ１１５の適用及び／又は基板の回転を通じて撹拌される。二酸化炭素流体は、任意に、ループ１４４を通じて内部空間１０８の内部で再循環される。
【００２１】
所望の期間の間、基板が二酸化炭素流体により処理された後で、排出流体出口１４２が開放されて、二酸化炭素流体が大気中に出され若しくは放出され、排出流体コンデンサ１４３へと案内され、又は、貯蔵器へと案内される。一実施形態において、処理チャンバ１０１の圧力を放出することによって、超臨界流体の状態にある二酸化炭素流体が気相の状態に置かれ、このことにより、排気二酸化炭素流体として、処理チャンバ１０１から容易に除去されうる。基板は任意に、排気中、基板の冷却を防止するため及び吸湿を防止するために加熱されうる。超臨界二酸化炭素流体により基板を処理する他の方法も、処理チャンバ１０１内で可能である。
【００２２】
図２は、一実施形態に係る、基板に超臨界流体を当てるよう適合されたチャンバ２０１を有する処理システム２００であって、超臨界流体がラインに沿って加熱される処理システム２００の概略的な断面図である。図２の処理システム２００の幾つかの構成要素は、図１の処理チャンバ１０１の構成要素に類似している。結果的に、類似した構成要素の符号が、適切な場合には説明を分かり易くするために利用されている。
【００２３】
処理システム２００は、流体供給部１２２と処理チャンバ２０１とを接続する超臨界二酸化炭素流体供給ライン２５４を加熱するための、１つ以上の加熱要素２５２を有する。ポンプ／圧縮器２５６が、内部空間１０８へと流体を供給するための超臨界二酸化炭素流体供給ライン２５４に配置されうる。加熱要素２５２が、加熱要素／圧縮器２５６の前及び／又は後ろに配置されうる。超臨界流体供給ライン２５４は、シャワーヘッド、ノズル、又はプレートといった、基板支持部１１２の上方に配置された流体伝達デバイス２５８に接続されている。一実施形態において、流体は、超臨界二酸化炭素流体として、流体伝達デバイス２５８によって（即ち、チャンバに流体を伝達してチャンバ内の条件を設定して流体を超臨界流体又は高密度流体の状態に置いたりすることとは対照的に）、伝達される。一実施形態において、流体は、超臨界二酸化炭素流体として基板表面の近傍の内部空間１０８の部分容積により存在する。他の実施形態において、内部空間１０８が超臨界流体の状態となるまで、超臨界二酸化炭素流体が流体伝達デバイス２５８によって供給される。
【００２４】
流体伝達デバイス２５８は、任意に、基板の表面に向かって案内される音響波又は音波を生成するよう適合されたトランスデューサ２６０を含むことが可能であり、上記音響波又は音波によって、流体の撹拌が助けられる。他の実施形態において、トランスデューサ２６０は、内部空間１０８の内部の他の位置に配置されてよい。さらに、基板支持部１１２は、基板を回転させるよう適合されてよく、及び／又は、流体伝達デバイスは、流体の撹拌を助けるために旋回するよう適合されてよい。処理チャンバ２０１は、任意に、処理チャンバ１０１の近傍又は処理チャンバ１０１の内部に、加熱要素及び／又は冷却要素も含みうる。
【００２５】
処理チャンバ２０１内で二酸化炭素流体により基板を処理する方法の他の例には、基板支持部１１２へと基板を動かすことが含まれる。二酸化炭素は、ポンプ／圧縮器２５６によって、流体供給部１２２から超臨界流体供給ライン２５４を通って所望の圧力で動かされる。流体が超臨界流体供給ライン２５４を通って動かされている間、加熱要素２５２が、二酸化炭素を所望の温度まで加熱する。流体伝達デバイス２５８が、超臨界二酸化炭素流体及び／又は高密度の二酸化炭素流体を基板に伝達する。二酸化炭素は、任意に、トランスデューサ２６０の適用、基板の回転、及び／又は、流体伝達デバイスの旋回を通じて撹拌される。内部空間１０８は、流体伝達デバイス２５８により超臨界二酸化炭素流体及び／又は高密度二酸化炭素流体が当てられている間、加圧状態にあってよく又は非加圧状態にあってよい。基板に二酸化炭素が当てられた後で、二酸化炭素は大気中に出され若しくは放出され、コンデンサ１４３へと案内され、又は貯蔵器へと案内される。基板は任意に、排気中、基板の冷却を防止するため及び吸湿を防止するために加熱されうる。超臨界二酸化炭素流体により基板を処理する他の方法も、処理チャンバ２０１内で可能である。
【００２６】
図３は、処理システム１００，２００の浄化システム３００の概略図を示している。浄化システム３００には、二酸化炭素材料供給部３０２から供給用流体が供給される。供給用流体は、二酸化炭素液体である。二酸化炭素材料供給部３０２からの二酸化炭素液体は、５０〜７０バールの圧力（絶対）（７２５ｐｓｉａ〜１０１５ｐｓｉａ）で、セ氏１０度（カ氏５０度）以下の液体状態で貯蔵されうる。供給用流体は、飲料等級の二酸化炭素液体である。二酸化炭素液体は、圧力下で二酸化炭素液体を貯蔵することが可能な加圧キャニスタ又は加圧コンテナで貯蔵されている。一実施形態において、二酸化炭素液体は、国際飲料技術者協会（ＩＳＢＴ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｂｅｖｅｒａｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ）２０１０バルク二酸化炭素品質ガイドライン（Ｂｕｌｋ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ）、及び、ＩＳＢＴにより確立された純度についての解析方法の基準（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を満たしている。一実施形態において、二酸化炭素液体の材料供給は、不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍを超えない不純度レベルを有する。
【００２７】
代替的な実施形態において、他の等級による二酸化炭素液体が、処理システム１００，２００についての固有の設計特徴及び適用に応じて、材料供給のために利用されうる。他の実施形態において、二酸化炭素液体は、増圧ポンプ（図示せず）により加圧されている隔離された貯蔵タンクといった、加圧コンテナで貯蔵されうる。
【００２８】
二酸化炭素材料供給部３０２から蒸留容器３１０へと二酸化炭素液体の供給流を供給する前に、洗浄用二酸化炭素ガスで浄化システム３００を清浄にすることが、幾つかの実施形態でも行われる。洗浄用二酸化炭素ガスは、９９．９９パーセントの最低純度を有する。
【００２９】
二酸化炭素材料供給部３０２からの二酸化炭素液体が、供給ライン３０４上の供給制御弁３０５を通って蒸留ユニット３０６へと供給される。二酸化炭素材料供給部３０２からの二酸化炭素液体は、５０〜７０バール（７２５ｐｓｉａ〜１０１５ｐｓｉａ）の圧力（絶対）で貯蔵されたセ氏１０度（カ氏５０度）以下の液体状態にある供給流として、材料供給部から蒸留ユニット３０６へと供給される。供給ライン３０４は、或る一定の温度及び圧力で供給用流体を維持するために隔離及び加圧されており、従って、二酸化炭素液体が液体状態のまま保たれる。蒸留ユニット３０６は、供給用流体の単一の蒸留ステーションを提供する。蒸留ユニット３０６は、二酸化炭素材料供給部３０２から供給された二酸化炭素液体を保管するために利用される蒸留容器３１０を備える。蒸留容器３１０は加圧されており、２０〜１００バール（２９０ｐｓｉａ〜１４４５０ｐｓｉａ）の圧力（絶対）範囲及びセ氏−２０〜３０度（カ氏−４〜８６度）の温度範囲に、二酸化炭素液体を維持する。一例において、蒸留容器３１０が加圧されており、４５バール（２９０ｐｓｉａ〜１４４５０ｐｓｉａ）の圧力（絶対）下で、セ氏１０度（カ氏５０度）の温度で二酸化炭素液体を維持する。
【００３０】
蒸留用ヒータ３１１が、二酸化炭素液体のための蒸留正常液体レベル３１４より下方の、蒸留容器３１０の底部に位置している。図３に示すように、二酸化炭素液体は、蒸留容器３１０の底部から蒸留正常液体レベル３１４まで、蒸留容器３１０を満たしている。蒸留用ヒータ３１１が、ヒータ制御ライン３１３によってヒータ制御装置３１２に接続されている。ヒータ制御装置３１２は、蒸留用ヒータ３１１が二酸化炭素液体を蒸発温度まで加熱するように当該蒸留用ヒータ３１１を制御し、蒸発温度においては、二酸化炭素液体の少なくとも一部が、浄化された二酸化炭素ガスに変わる。浄化された二酸化炭素ガスが、図３で蒸留正常液体レベル３１４にあると示されている二酸化炭素液体よりも上方に配置された、蒸留容器３１０の頂部に満ちている。蒸留排水管３２４が、蒸留容器３１０の底部に設けられている。起動加圧パージ接続部３２５、蒸留圧力インジケータ３２７、蒸留最高地点パージ通気孔３２８、及び、蒸留圧力逃し弁３２９が、蒸留容器３１０の頂部に設けられている。
【００３１】
蒸留レベル指示制御装置３３０が、蒸留容器３１０に接続されており、蒸留容器３１０内の二酸化炭素液体のレベル又は量を検出する。蒸留レベル指示制御装置３３０は、蒸留容器３１０内の二酸化炭素流体のレベルに対応する蒸留レベル制御信号を生成する。蒸留レベル指示制御装置３３０は、材料供給部制御ライン３３１を介して、供給ライン３０４上の供給制御弁３０５に接続されている。蒸留レベル指示制御装置３３０は、材料供給制御ライン３３１を介して、供給ライン３０４上の供給制御弁３０５に蒸留レベル制御信号を伝えるよう構成される。供給制御弁３０５は、蒸留レベル制御信号に応じて、二酸化炭素材料供給部３０２からの二酸化炭素液体の供給流の流れを制御して、蒸留容器３１０内の二酸化炭素液体についての蒸留正常液体レベル３１４を維持する。必要な場合には、二酸化炭素材料供給部３０２からの二酸化炭素液体を加えることによって、蒸留正常液体レベル３１４が蒸留容器３１０内で維持される。
【００３２】
蒸留背圧調整器３３４と、圧力制御通気孔ヒータ３３６と、蒸留圧力通気孔３４６とを含む圧力制御ライン３３２が、蒸留容器３１０の頂部に接続されている。蒸留背圧調整器３３４は、蒸留容器３１０内の圧力が所定の圧力レベルを超えたときには、浄化された二酸化炭素ガスを圧力制御通気孔ヒータ３３６へと放出する。圧力制御通気孔ヒータ３３６は、二酸化炭素ガスを加熱し、圧力制御通気孔ヒータ３３６の出力が、蒸留圧力通気孔３４６に接続される。ヒータレベル指示制御装置３４０が、圧力制御通気孔ヒータ３３６に接続されており、当該圧力制御通気孔ヒータ３３６を制御する。圧力インジケータ３４２及びヒータ背圧調整器が、圧力制御ライン３３２に接続されている。
【００３３】
二酸化炭素材料供給における汚染物質が、蒸留容器３１０に残留している二酸化炭素液体中に残っている。二酸化炭素液体中の汚染物質は、液体パージライン４０１によって、蒸留容器３１０から除去される。液体パージライン４０１は、前方圧力調整器４００を通ってパージ通気孔ヒータ４０２に接続されており、パージライン圧力インジケータ４０６を含んでいる。パージ通気孔ヒータ４０２は、二酸化炭素液体を加熱し、パージレベル指示制御装置４０４によって制御される。パージ通気孔ヒータ４０２からの出力は、通気孔ノックアウト部４１０に供給される。通気孔ノックアウト部４１０はノックアウト弁４１４を有し、このノックアウト弁４１４は、不揮発性有機化合物を含む二酸化炭素液体を、通気孔ノックアウト部４１０の底部から排出させる。通気孔ノックアウト部４１０の頂部には、浄化通気孔ヒータ４０２からの二酸化炭素ガスが入っている。液体パージライン４０１からの二酸化炭素ガスが、ノックアウトガスライン４１６に接続され、パージ通気孔４３０を通じて排出される。液体パージライン４０１には、圧力逃し弁４２０、最高地点パージ通気孔４２２、前方圧力調整器４２４、圧力インジケータ４２６、及び流量制御装置４２７が含まれる。
【００３４】
蒸留容器３１０中の浄化された二酸化炭素ガスは、蒸留ポート３２０を通って、蒸留流体ライン３２２へと出る。流体ライン最高地点圧力通気孔３２３が、蒸留流体ライン３２２に設けられている。蒸留容器３１０を出た浄化された二酸化炭素ガスは、浄化システムのコンデンサ３６０へと流れる。浄化システムのコンデンサ３６０は、冷却システム３６２に接続されており、この冷却システム３６２は、浄化システムのコンデンサ３６０内の浄化された二酸化炭素ガスを冷却するために利用される。冷却システム３６２は、パッケージ化されたグリコール系チラーでありうる。冷却システム３６２からの冷媒流体が、冷媒供給ライン３６４を通って浄化システムのコンデンサ３６０へと流れて、浄化システムのコンデンサ３６０内の浄化された二酸化炭素ガスの熱を除去し、かつ当該二酸化炭素ガスの温度を下げる。浄化システムのコンデンサ３６０を通過した冷媒流体は、冷媒戻りライン３６６へと、さらに冷却システム３６２へと流れ、冷却システム３６２では冷媒から熱が除去される。冷媒が浄化システムのコンデンサ３６０を通過することにより、充分な熱量が浄化された二酸化炭素ガスから除去されると、浄化された二酸化炭素ガスが、浄化された二酸化炭素液体に変わる。
【００３５】
浄化システムのコンデンサ３６０からの浄化された二酸化炭素液体は、コンデンサ液体供給ライン３７２を通って生成物貯蔵容器３７４に供給される。浄化システムのコンデンサ３６０は、浄化システム３００の生成物貯蔵容器３７４及び蒸留容器３１０より高く当該浄化システムのコンデンサ３６０が位置する位置に、配置されうる。浄化システムのコンデンサ３６０を生成物貯蔵容器３７４よりも高く配置することによって、重力が、浄化システムのコンデンサ３６０から生成物貯蔵容器３７４への浄化された二酸化炭素液体の流れを支援する。浄化システムのコンデンサ３６０を蒸留容器３１０よりも高く配置することによって、蒸留流体ライン３２２内で生成しうるどの浄化された二酸化炭素液体も、重力によって蒸留容器３１０へと流れることが支援され、蒸留流体ライン３２２の妨害物防止が助けられる。
【００３６】
浄化された二酸化炭素液体は、生成物貯蔵容器３７４に入れられている。浄化された二酸化炭素液体は、浄化された二酸化炭素液体を生成する蒸留ユニット３０６によって、不純物が除去されている。貯蔵容器排水管３８２が、生成物貯蔵容器３７４の底部に接続されており、最高地点パージ通気孔３８０が、生成物貯蔵容器３７４の頂部に接続されている。
【００３７】
一実施形態において、二酸化炭素液体の材料供給は、不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍのターゲット不純度レベルを有する。不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍのターゲット不純度レベルは、不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍを超えない二酸化炭素液体についての不純度レベルである。不揮発性有機化合物について重量で５ｐｐｍのターゲット不純度レベルを有する材料供給のために、浄化システム３００は、汚染物質を除去して、不揮発性有機化合物が重量で０．０５ｐｐｍを超えない不純度レベルを有する浄化された二酸化炭素液体を生成する。浄化システム３００は、不揮発性有機化合物が重量で５ｐｐｍのターゲット不純度レベルを有する材料供給３０２のために、少なくとも９９パーセントの不揮発性の有機化合物を除去する。
【００３８】
生成物貯蔵容器３７４からの浄化された二酸化炭素液体は、生成物貯蔵出力ライン３８４を介して過冷却器３９５へと流れる。システムパージ弁３８６が、生成物貯蔵出力ライン３８４に接続されている。浄化された二酸化炭素液体が過冷却器３９５を通過することによって、過冷却器３９５は、浄化された二酸化炭素液体の温度を下げるよう作用し、浄化された二酸化炭素液体が液体状態で維持される。
【００３９】
過冷却器冷媒システム３９６が、過冷却器３９５に冷媒を供給するために過冷却器３９５に接続されており、過冷却器３９５を流過する二酸化炭素液体から熱が除去される。過冷却器３９５からの浄化された二酸化炭素液体は、吸着フィルタ３９８に供給される。吸着フィルタ３９８は、分子篩、シリカ・ゲル、活性炭とった材料を使用しうる。吸着フィルタ３９８は、浄化システム３００内の浄化された二酸化炭素液体から更なる汚染物質を除去するよう作用する。浄化システム３００は、図１〜図２で示したように処理チャンバ１０１、２０１内の基板を処理するために、浄化された液体二酸化炭素を、吸着フィルタ３９８から流体供給部１２２へと供給する。浄化システム３００は、浄化システム供給ライン１２１を通って流体供給部１２２に接続されている。
【００４０】
浄化システム３００は、生成物貯蔵容器３７４から出力された浄化された二酸化炭素液体を、処理チャンバ１０１での利用のために取り替えて、図３に示すような、正常な浄化液体貯蔵レベル３７８を維持するよう構成される。正常な浄化液体貯蔵レベル３７８は、生成物貯蔵容器３７４内の浄化された二酸化炭素液体であって、基板の処理時に使える状態にある二酸化炭素液体の選択されたレベル又は量である。浄化システムのコンデンサ３６０は、浄化された二酸化炭素液体を生成物貯蔵容器３７４へと供給し、浄化システムのコンデンサ３６０が浄化された二酸化炭素液体を供給する割合は変更可能である。
【００４１】
浄化システムのコンデンサ３６０から生成物貯蔵容器３７４への浄化された二酸化炭素液体の流量を制御するための１の係数は、浄化された二酸化炭素ガスが浄化システムのコンデンサ３６０内で凝縮される割合である。浄化システムのコンデンサ３６０から生成物貯蔵容器３７４への浄化された二酸化炭素液体の流量を制御するための他の係数は、蒸留ユニット３０６により形成されて浄化システムのコンデンサ３６０に供給される浄化された二酸化炭素ガスの割合である。
【００４２】
生成物レベル指示制御装置３９０が、生成物貯蔵容器３７４に接続されており、浄化システムのコンデンサ３６０から生成物貯蔵容器３７４へと供給される浄化された二酸化炭素液体の割合を制御して、正常な浄化液体貯蔵レベル３７８を維持する。正常な浄化液体貯蔵レベル３７８を維持するために、生成物レベル指示制御装置３９０は、生成物貯蔵容器３７４に貯蔵された浄化された二酸化炭素液体の、浄化液体貯蔵レベルを検出する。生成物レベル指示制御装置３９０は、浄化液体貯蔵レベルに対応する貯蔵レベル制御信号を生成する。
【００４３】
貯蔵レベル制御信号を生成した後で、生成物レベル指示制御装置３９０は、貯蔵レベル制御信号を、ヒータ制御装置ライン３９４を介して、蒸留容器３１０のためのヒータ制御装置３１２に伝える。ヒータ制御装置３１２は、貯蔵レベル制御信号に応じて蒸留用ヒータ３１１の熱出力を調整するよう構成される。蒸留用ヒータ３１１の熱出力を調整することによって、蒸留容器３１０内の二酸化炭素液体の蒸発率と、蒸留容器３１０から浄化システムのコンデンサ３６０へと供給される浄化された二酸化炭素ガスの割合と、が制御される。
【００４４】
例えば、生成物レベル指示制御装置３９０は、生成物貯蔵容器３７４の液体レベルが、正常な浄化液体貯蔵レベル３７より下回るときには、レベル未達制御信号をヒータ制御装置３１２に送信する。ヒータ制御装置３１２は、蒸留用ヒータ３１１の熱出力を上げるよう蒸留用ヒータ３１１を制御することによって、レベル未達制御信号に応答する。蒸留用ヒータ３１１の熱出力を上げることによって、蒸留容器３１０内の二酸化炭素液体の蒸発率が上がり、従って、増量した浄化された二酸化炭素ガスが、浄化システムのコンデンサ３６０に供給される。浄化システムのコンデンサ３６０に供給される増量した浄化された二酸化炭素ガスによって、浄化システムのコンデンサ３６０は、浄化システムのコンデンサ３６０により生成されて生成物貯蔵容器３７４に供給される浄化された二酸化炭素液体の割合を増すことが可能となる。
【００４５】
生成物レベル指示制御装置３９０はまた、コンデンサ制御装置ライン３９２を介して、冷媒制御弁３７０へと貯蔵レベル制御信号を伝える。生成物レベル指示制御装置３９０は、生成物貯蔵容器３７４の液体レベルに対応する制御信号を、冷媒制御弁３７０に伝える。冷媒制御弁３７０は、貯蔵レベル制御信号に応じて、浄化システムのコンデンサ３６０への冷媒流量を調整するよう構成される。冷媒の流量を調整することによって、浄化された二酸化炭素ガスが凝縮される割合が制御され、従って、浄化システムのコンデンサ３６０から生成物貯蔵容器３７４へと供給される浄化された二酸化炭素液体の供給量が調整される。
【００４６】
例えば、生成物レベル指示制御装置３９０は、生成物貯蔵容器３７４の液体レベルが正常な浄化液体貯蔵レベル３７８を下回っているというレベル未達制御信号を、冷媒制御弁３７０に送信する。冷媒制御弁３７０は、浄化システムのコンデンサ３６０への冷媒の供給を継続し又は当該供給を増大させることによって、レベル未達制御信号に対応する。浄化システムのコンデンサ３６０への冷媒供給を増やすことによって、結果的に、浄化システムのコンデンサ３６０は、浄化システムのコンデンサ３６０内の二酸化炭素ガスの割合を継続し又は当該割合を増して、生成物貯蔵容器３７４に供給される二酸化炭素液体の割合が維持され又は当該割合が増す。
【００４７】
稼働時に、処理システム１００，２００が、浄化された二酸化炭素液体を用いて形成された超臨界二酸化炭素を用いて、基板を処理するために提供される。処理システム１００、２００によって、処理チャンバ１０１に接続された浄化システム３００が提供される。浄化システム３００を処理チャンバ１０１に接続することによって、ターゲット純度レベルを絶えず満たし又は上回る浄化された二酸化炭素液体の供給が、超臨界二酸化炭素流体を用いた基板の処理における利用のために形成される。浄化された二酸化炭素液体の純度レベルは、処理されている基板の汚染を回避するために重要である。浄化システム３００は、生成物貯蔵容器３７４により構成されており、この生成物貯蔵容器３７４は、生成物貯蔵容器３７４内の浄化された二酸化炭素の量を制御する生成物レベル指示制御装置３９０を備え、従って、用意が整った供給量による浄化された二酸化炭素液体が、基板の処理時の利用のために利用可能である。生成物貯蔵容器３７４を有する浄化システム３００と処理チャンバ１０１とを組み合わせることによって、超臨界二酸化炭素流体により基板を処理する間の汚染リスクが最小に抑えられる。
【００４８】
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2020519023.tif 000003
【図２】
2020519023.tif 000004
【図３】
2020519023.tif 000005
【国際調査報告】
2020519023.tif 000006
2020519023.tif 000007
2020519023.tif 000008
2020519023.tif 000009
2020519023.tif 000010
2020519023.tif 000011