监测使用流体喷雾例如低温流体喷雾的微电子衬底处理的系统和方法技术方案

描述了用于处理衬底的系统和方法。特别地，用于处理衬底的系统和方法包括用于从微电子衬底的表面去除颗粒的技术。该系统包括：真空处理室；衬底台，其用于将微电子衬底支承在真空处理室内；低温流体供应系统，其可以通过布置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供流体或者流体混合物，以沿朝着微电子衬底的上表面的方向将流体喷雾注入处理室内；以及过程监测系统，其耦接至真空处理室，并被布置成收集与一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性相对应的流体喷雾数据。

System and method for monitoring microelectronic substrate processing using fluid spray such as cryogenic fluid spray

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监测使用流体喷雾例如低温流体喷雾的微电子衬底处理的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年3月17日提交的题为“SystemandMethodforMonitoringTreatmentofSubstrateswithCryogenicFluidMixtures”的美国临时申请第62/473,159号的优先权，出于所有目的将其全部公开内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及用于处理微电子衬底的表面，并且特别是用于使用流体喷雾例如低温流体喷雾从微电子衬底去除物体的装置和方法，其中，过程监测系统测量流体喷雾的特性，并且然后响应于测量结果调整一个或更多个过程参数。
技术介绍
微电子技术的进步已经致使在微电子衬底(例如半导体衬底)上形成集成电路(IC)，其中有源组件的密度不断增加。可以通过在微电子衬底上施加和选择性去除各种材料来进行IC制造。制造过程的一方面可以包括暴露微电子衬底的表面以进行清洁处理以从微电子衬底去除过程残渣和/或碎屑(例如颗粒)。已经开发了各种干清洁技术和湿清洁技术来清洁微电子衬底。然而，微电子IC制造的进步已经导致衬底上较小的器件特征。较小的器件特征使器件比过去更容易由于较小颗粒而受到损坏和成品率损失。因此，将需要能够去除较小的颗粒和/或相对较大的颗粒而不损坏衬底的任何技术。
技术实现思路
本文的技术涉及用于处理微电子衬底的表面，并且特别是用于使用流体处理喷雾例如低温流体喷雾从微电子衬底去除物体的装置实施方式和方法。本文描述的装置实施方式和方法还包括用于监测和/或控制用于从微电子衬底的表面去除颗粒的处理过程的技术。这些技术允许监测流体喷雾的特性，并使用喷雾本身的结果信息来实时调整过程参数，以帮助保持喷雾的操作特性。与监测和喷雾相关的其他条件(例如，供应给喷嘴的流体或流体混合物在喷射之前的性能和/或处理室条件的特性)相比，直接监测流体喷雾本身可以允许更快速地检测并响应喷雾特性的变化，因为这些相关性可能涉及从与其他条件变化有关的喷雾变换发生的时间起的滞后时间。在一些实施方式中，可以在控制系统中监测流体喷雾本身以及与喷雾条件相关的其他条件两者的特征。本文描述了几种装置实施方式和方法，所述装置实施方式和方法可以使用各种不同的流体或流体混合物提供从微电子衬底去除物体(例如颗粒)的流体喷雾。特别地，微电子衬底可以以允许喷雾从微电子衬底的表面去除颗粒的方式暴露于流体喷雾，该流体喷雾由加压且冷却的流体或者流体混合物形成。流体喷雾可以包括但不限于低温气溶胶和/或气体团簇喷射(GCJ)喷雾，其可以通过将流体或流体混合物从可能包括微电子衬底的处理室的高压环境(例如大于大气压)膨胀到较低压力环境(例如低于大气压)而形成。根据一个实施方式，描述了处理衬底的系统。特别地，处理衬底的系统和方法包括用于从微电子衬底的表面去除颗粒的技术。该系统包括：真空处理室；衬底台，用于将微电子衬底支承在真空处理室内；低温流体供应系统，其可以通过布置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供加压并冷却的流体或者流体混合物，以沿朝着微电子衬底的上表面的方向注入流体喷雾；以及过程监测系统，其耦接至真空处理室，并被布置成收集在一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性的流体喷雾数据。根据另一个实施方式，描述了处理衬底的方法。该方法包括：将微电子衬底定位在真空处理室中的衬底台上；从低温流体供应系统向设置在真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供流体或流体混合物；使用流体或流体混合物以及一个或更多个喷嘴沿朝着微电子衬底的上表面的方向将流体喷雾注入到处理室中；以及通过收集在一个或更多个喷嘴的出口下游的流体喷雾的至少一个测量属性的流体喷雾数据，来在提供期间监测处理微电子衬底的过程。当然，为了清楚起见，已经给出了本文描述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序执行。附加地，尽管可以在本公开内容的不同地方讨论本文中的不同特征、不同技术、不同构造等中的每个，但是旨在每个概念可以彼此独立地或彼此组合地执行。因此，可以以许多不同的方式来实施和查看本专利技术。注意，该概述部分并未指定本公开内容或所要求保护的专利技术的每个实施方式和/或递增的新颖方面。相反，该概述仅提供了对不同实施方式以及相对于传统技术的相应新颖点的初步讨论。对于本专利技术和实施方式的附加细节和/或可能的观点，读者可参考以下进一步讨论的本公开内容的具体实施方式部分和相应的附图。附图说明在附图中：图1包括根据至少一个实施方式的处理系统的示意图和处理系统的真空处理室的截面图；图2提供了根据使用成像技术监测流体喷雾的实施方式的具有过程监测系统的处理系统的顶视图；图3提供了根据使用流体喷雾的温度的实施方式的具有过程监测系统的处理系统的顶视图；图4提供了根据使用流体喷雾的压力的实施方式的具有过程监测系统的处理系统的顶视图；图5提供了氩气形式的低温冷却流体的示例性液体-蒸汽相图；图6包括流体喷雾图像序列，以示出改变用于形成流体喷雾的流体材料的流量以及由此的压力将如何影响流体喷雾密度。图7包括流体喷雾图像序列，以示出当流体材料的流量以及由此的压力如人的肉眼所观察到的那样改变时，改变用于形成流体喷雾的流体材料的温度将如何能够将流体喷雾密度保持在期望的水平；图8示意性地示出了可以如何使用成像技术示出图7的流体喷雾之间的差异，即使这样的变化对于人的肉眼是不可见的；以及图9提供了示出根据实施方式的处理衬底的方法的流程图。具体实施方式在各种实施方式中描述了用于从微电子衬底选择性地去除物体的方法。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或更多个具体细节的情况下实践各种实施方式，或者在其他替换和/或附加方法、材料或部件的情况下实践各种实施方式。在其他情况下，未示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本公开内容的各个实施方式的各方面模糊。类似地，出于说明的目的，阐述了特定的数字、材料和构造以提供对系统和方法的透彻理解。然而，可以在没有具体细节的情况下实践系统和方法。此外，应当理解，图中所示的各种实施方式是说明性表示，并且不一定按比例绘制。在整个说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意指结合实施方式描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本专利技术的至少一个实施方式中，但并不表示它们存在于每个实施方式中。因此，在整个说明书的各处的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”的出现不一定是指本专利技术的同一实施方式。此外，在一个或更多个实施方式中，可以以任何合适的方式来组合特定的特征、结构、材料或特性。在其他实施方式中，可以包括各种附加层和/或结构以及/或者可以省略所描述的特征。如本文所用，“微电子衬底”通常是指根据本专利技术所处理的物体。微电子衬底可以包括器件特别是半导体器件或其他电子器件的任何材料部分或结构，并且可以例如是基础衬底结构诸如半导体衬底，或者是在基础衬底结构上或之上的层诸如薄膜。因此，衬底不旨在限于任何特定的基础结构、下覆层或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理衬底的系统，所述系统包括：/n(a)真空处理室；/n(b)衬底台，其用于将微电子衬底支承在所述真空处理室内；/n(c)低温流体供应系统，其可以通过布置在所述真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供加压且冷却的流体或流体混合物，以沿朝着所述微电子衬底的上表面的方向注入流体喷雾；以及/n(d)过程监测系统，其耦接至所述真空处理室，并被布置成收集与在所述一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性相对应的流体喷雾数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170317 US 62/473,1591.一种用于处理衬底的系统，所述系统包括：
(a)真空处理室；
(b)衬底台，其用于将微电子衬底支承在所述真空处理室内；
(c)低温流体供应系统，其可以通过布置在所述真空处理室内的一个或更多个喷嘴提供加压且冷却的流体或流体混合物，以沿朝着所述微电子衬底的上表面的方向注入流体喷雾；以及
(d)过程监测系统，其耦接至所述真空处理室，并被布置成收集与在所述一个或更多个喷嘴的出口下游的所注入的流体喷雾的至少一个测量属性相对应的流体喷雾数据。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统被配置成捕获所述流体的光学图像，并且使用所述光学图像测量所述流体喷雾的至少一个属性。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光学图像包括所述流体喷雾的阴影照片或纹影照片。


4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过程监测系统被配置成捕获所述流体喷雾的光学图像的时间序列，并且使用所述光学图像的时间序列测量所述流体喷雾的至少一个属性的时间变化。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统包括：被布置成照射所述流体喷雾的光源，以及被布置成捕获所照射的流体喷雾的至少一个图像的光学检测器。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述光源包括白光源。


7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述光学检测器包括电荷耦合器件(CCD)相机或电荷注入器件(CID)相机。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统包括被布置成测量流体喷雾温度的温度传感器。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统包括被布置成测量流体喷雾压力的压力传感器。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程监测系统包括控制器，所述控制器被配置成响应于所述流体喷雾数据来调整至所述真空处理室、所述衬底台或所述低温流体供应的至少一个输入参数。


11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述过程监测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦特·D·施瓦布，赤毛比·姆巴纳索，格雷戈里·P·托梅斯，凯文·罗尔夫，杰弗里·M·劳尔哈斯，
申请(专利权)人：东京毅力科创FSI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US