特許 7291691 基板を低温流体混合物で処理するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-07

(45)【発行日】2023-06-15

(54)【発明の名称】基板を低温流体混合物で処理するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230608BHJP

   B08B 7/00 20060101ALI20230608BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 645A

B08B7/00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020518011

(86)(22)【出願日】2018-09-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-10

(86)【国際出願番号】 US2018052643

(87)【国際公開番号】W WO2019067444

(87)【国際公開日】2019-04-04

【審査請求日】2021-09-21

(31)【優先権主張番号】15/721,396

(32)【優先日】2017-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508151552

【氏名又は名称】ティーイーエル マニュファクチュアリング アンド エンジニアリング オブ アメリカ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】デクレーカー，デイヴィッド ピー．

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７６７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロエレクトロニクス基板を処理する方法であって、
注入口と、放出口とを有する流体膨張コンポーネントを備える真空プロセスチャンバ内にマイクロエレクトロニクス基板を受け入れるステップと、
前記真空プロセスチャンバにおいて３５Ｔｏｒｒ以下の処理圧力を維持するステップと、
前記流体膨張コンポーネントに流体混合物を受け入れるステップであって、前記流体混合物は窒素又はアルゴンを含み、流体混合物は、７０Ｋから２００Ｋまでの範囲内の温度及び８００ｐｓｉｇ未満の圧力である、ステップと、
前記流体膨張コンポーネント及び前記真空プロセスチャンバへの前記流体混合物を第１群のプロセス条件の下で維持するステップと、
前記放出口を介して前記真空プロセスチャンバ内に前記流体混合物を膨張させるステップであって、したがって、膨張した前記流体混合物は前記マイクロエレクトロニクス基板にわたって流れる、ステップと、
前記マイクロエレクトロニクス基板にわたって流れる前記流体混合物を用いて前記マイクロエレクトロニクス基板から複数の第１物体を除去するステップと、
前記流体膨張コンポーネント及び前記真空プロセスチャンバへの前記流体混合物を第２群のプロセス条件の下で維持するステップであって、前記第１群のプロセス条件と前記第２群のプロセス条件との間では少なくとも１つのプロセス条件が異なる、ステップと、
前記放出口を介して前記真空プロセスチャンバ内に前記流体混合物を膨張させるステップであって、したがって、膨張した前記流体混合物は前記マイクロエレクトロニクス基板にわたって流れる、ステップと、
前記マイクロエレクトロニクス基板にわたって流れる前記流体混合物を用いて前記マイクロエレクトロニクス基板から複数の第２物体を除去するステップと、を
含み、
前記第１物体はより大きな粒子であり、前記第２物体はより小さい粒子であり、
前記第１群のプロセス条件は、第１流体フローレートを含み、
前記第２群のプロセス条件は、前記第１流体フローレートより高い第２流体フローレートを含み、
前記複数の第２物体を除去するステップは、前記複数の第１物体を除去するステップの後に行われる、方法。

【請求項2】

前記第１群のプロセス条件は、約１００ｓｌｍの第１流体フローレートを含み、
前記第２群のプロセス条件は、約１６０ｓｌｍの第２流体フローレートを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記第１群のプロセス条件又は前記第２群のプロセス条件は、前記流体混合物のフローレート、前記流体混合物の化学組成、前記流体混合物の温度、前記流体混合物の流体圧、前記マイクロエレクトロニクス基板と前記流体膨張コンポーネントとの間の距離、又は、前記真空プロセスチャンバのチャンバ圧力、をさらに含む、
請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記流体混合物は、窒素、アルゴン又はそれらの組み合わせを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記流体混合物は、キセノン、クリプトン、ヘリウム、水素、Ｃ２Ｈ６又は二酸化炭素のうちの１つ以上と、少なくとも窒素又はアルゴンとの混合物を含む、
請求項１記載の方法。

【請求項6】

マイクロエレクトロニクス基板をクリーニングする方法であって、
注入口及び放出口を有する流体膨張コンポーネントを備える真空プロセスチャンバ内にマイクロエレクトロニクス基板を受け入れるステップと、
前記流体膨張コンポーネントにガス混合物を供給するステップであって、前記ガス混合物は、２７３Ｋ未満である温度と、前記流体膨張コンポーネント内のガス混合物での液体形成を阻止する圧力と、を有する、ステップと、
前記ガス混合物及び前記真空プロセスチャンバに対する第１群のプロセス条件を維持するステップと、
前記マイクロエレクトロニクス基板を前記流体膨張コンポーネントに対向して位置決めし、前記マイクロエレクトロニクス基板と前記放出口との間に２ｍｍから５０ｍｍの間の範囲のギャップ距離を提供する、ステップであって、前記流体膨張コンポーネントは前記マイクロエレクトロニクス基板に対向して配置されている、ステップと、
前記流体膨張コンポーネントの放出口を介して、かつ前記のギャップを介して、前記ガス混合物を前記真空プロセスチャンバ内へと膨張させるステップであって、したがって膨張した前記ガス混合物は前記マイクロエレクトロニクス基板にわたって流れる、ステップと、
前記マイクロエレクトロニクス基板の初期処理のために、前記流体膨張コンポーネントに隣接する経路に沿って、前記マイクロエレクトロニクス基板を移動させるステップと、
前記マイクロエレクトロニクス基板の前記初期処理の後の後続の処理のために、前記ガス混合物又は真空プロセスチャンバに関する少なくも１つのプロセス条件を変化させるステップであって、前記プロセス条件を変化させるステップは、ガスフローレートを増加させるステップを含み、それにより、より大きな粒子をより小さい粒子より先に除去する、ステップと、
を含む方法。

【請求項7】

前記温度は、７０Ｋ以上及び１５０Ｋ以下である、
請求項６記載の方法。

【請求項8】

前記真空プロセスチャンバは１０Ｔｏｒｒ未満に維持される、
請求項６記載の方法。

【請求項9】

前記マイクロエレクトロニクス基板を位置決めするステップは、前記マイクロエレクトロニクス基板と前記流体膨張コンポーネントとの間で４５°から９０°の入射角を維持するステップを含む、
請求項６記載の方法。

【請求項10】

冷却加圧される前記ガス混合物は、窒素、アルゴン又はそれらの組み合わせを含む、
請求項６記載の方法。

【請求項11】

冷却され、加圧される前記ガス混合物は、キセノン、クリプトン、ヘリウム、水素、Ｃ_２Ｈ_６又は二酸化炭素のうちの１つ以上と、少なくとも窒素又はアルゴンとの混合物を含む、
請求項６記載の方法。

【請求項12】

前記プロセス条件を変化させるステップは、少なくとも１つのプロセス条件を、前記マイクロエレクトロニクス基板の初期処理から、前記マイクロエレクトロニクス基板の後続の処理のために、変化させるステップを含む、
請求項６記載の方法。

【請求項13】

前記プロセス条件を変化させるステップは、前記マイクロエレクトロニクス基板の後続の処理のために前記ギャップ距離を変化させるステップを含む、
請求項６記載の方法。

【請求項14】

前記プロセス条件を変化させるステップは、前記ガス混合物のガスフローレート、前記ガス混合物の化学組成、前記ガス混合物の温度、前記ガス混合物のガス圧力、前記マイクロエレクトロニクス基板と前記流体膨張コンポーネントとの間の距離、前記真空プロセスチャンバのチャンバ圧、又は、それらの任意の組み合わせ、のうちの少なくとも２つのプロセス条件を変化させるステップを含む、
請求項６記載の方法。

【請求項15】

マイクロエレクトロニクス基板を処理する方法であって、
真空プロセスチャンバ内に前記マイクロエレクトロニクス基板を受け入れるステップであり、前記真空プロセスチャンバは、注入口及び放出口を有する流体膨張コンポーネントを備え、前記真空プロセスチャンバは３５Ｔｏｒｒ以下の圧力であり、前記マイクロエレクトロニクス基板と前記流体膨張コンポーネントの前記放出口との間で、２ｍｍから５０ｍｍの範囲内のギャップ距離を提供するように、前記マイクロエレクトロニクス基板は配置されている、ステップと、
加圧及び冷却された流体を前記マイクロエレクトロニクス基板から粒子を除去するために効果的な条件の下で前記真空プロセスチャンバ内へと膨張させる第１群のプロセス条件の下で発生する第１処理を使用するステップと、
加圧及び冷却された流体を前記マイクロエレクトロニクス基板から粒子を除去するために効果的な条件の下で前記真空プロセスチャンバ内へと膨張させる第２群のプロセス条件の下で発生する第２処理を使用するステップと、
を含み、
前記第１群のプロセス条件は第１流体フローレートを含み、前記第２群のプロセス条件は第２流体フローレートを含み、前記第１流体フローレートは前記第２流体フローレートより大きく、
前記第１処理によって除去される粒子は、前記第２処理によって除去される粒子より大きく、
前記第２処理を使用するステップは、前記第１処理を使用するステップの後に行われる、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
この出願は、２０１７年９月２９日に出願された米国仮特許出願第１５／７２１，３９６号の利益を主張し、その開示は参照により全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

関連出願
２０１７年９月２９日に出願出された米国非仮出願１５／７２１，３９６は、２０１６年６月２９日に出願された米国非仮出願１５／１９７，４５０の一部継続出願であり、その優先権を主張し、２０１４年１０月６日出願の米国仮特許出願第６２／０６０，１３０号、２０１５年３月３１日出願の米国仮特許出願第６２／１４１，０２６号、及び２０１５年１０月６日出願の米国非仮特許出願第１４／８７６，１９９号の一部継続出願であり、その優先権を主張する。

【0003】

技術分野
本開示は、マイクロエレクトロニクス基板の表面を処理する装置及び方法に関し、特に、低温流体（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｆｌｕｉｄｓ）を用いてマイクロエレクトロニクス基板から物体を除去するための装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0004】

マイクロエレクトロニクス技術の進歩により、ますます増加する能動部品密度を有する、マイクロエレクトロニクス基板（例えば、半導体基板）上に形成されるべき集積回路（ＩＣｓ）が生じている。ＩＣ製造は、マイクロエレクトロニクス基板上の種々の材料の適用及び選択的除去によって行われることができる。製造プロセスの一態様は、マイクロエレクトロニクス基板の表面を、マイクロエレクトロニクス基板クリーニング処理に曝し、プロセス残渣及び／又はデブリ（例えば、粒子）をマイクロエレクトロニクス基板から除去する、ステップを含み得る。マイクロエレクトロニクス基板をクリーニングするために、種々の乾式及び湿式クリーニング技術が開発されている。

【0005】

しかしながら、マイクロエレクトロニクスＩＣ製造の進歩により、基板上のデバイスフィーチャがより小さくなった。より小さなデバイスフィーチャにより、デバイスは、従来よりも小さな粒子からの損傷を受け易くなっている。したがって、基板を損傷することなく、より小さい粒子及び／又は比較的大きな粒子の除去を可能にする任意の技術が望まれるだろう。

【発明の概要】

【0006】

本明細書に記載されるのは、種々の異なる流体又は流体混合物を使用して、マイクロエレクトロニクス基板から物体（例えば、粒子）を除去することができるいくつかの装置及び方法である。特に、流体又は流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板の表面から粒子を除去し得る方法で、マイクロエレクトロニクス基板に曝されることができる。流体混合物は、（例えば大気圧より高い）高圧環境から、マイクロエレクトロニクス基板を有しうる（例えば大気圧未満の）より低い圧力環境への流体混合物の膨張によって形成される低温エアロゾル及び／又はガスクラスタージェット（ＧＣＪ）スプレーを含み得るが、限定されない。

【0007】

本明細書に記載する実施形態は、より大きな（例えば、＞１００ｎｍ）粒子の除去効率を低下させることなく、及び／又は、粒子除去中にマイクロエレクトロニクス基板のフィーチャを損傷することなく、１００ｎｍ未満の粒子の粒子の除去効率を改善することによって、予想外の結果（ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ）を実証している。損傷の低減は、流体混合物の液化を回避するか、又は膨張前の液化を抑えること（例えば＜１重量％）によって可能にされてもよい。

【0008】

さらなる予想外の結果は、単一ノズルからのより広いクリーニングエリア（～１００ｍｍ）を示すことを含む。より広いクリーニングエリアを可能にする１つの側面は、ノズルとマイクロ電子基板との間のギャップ距離を最小化することに、少なくとも部分的に、基づくことが示されている。クリーニングエリアサイズを大きくすると、サイクルタイムと化学物質のコストを削減できる。さらに、マイクロエレクトロニクス基板から粒子を除去するために使用され得る流体混合物の膨張を制御するために、１つ又は複数の特有の（ｕｎｉｑｕｅ）ノズルを使用することができる。

【0009】

一実施形態によれば、少なくとも１つの流体による表面の衝突を介してマイクロエレクトロニクス基板の表面を処理するための装置が記載される。装置は、プロセスチャンバ内でマイクロエレクトロニクス基板を少なくとも一つの流体で処理するために内部空間を画定する処理チャンバと、処理チャンバ内で基板を支持する可動チャックと、少なくとも一つの流体による処理のための位置において露出する上側表面を有する基板と、可動チャックに動作可能に（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ）連結され、かつ、基板ロード位置と少なくとも１つの流体で基板が処理される少なくとも１つの処理位置との間で可動チャックを並進させるように構成された、基板並進駆動システムと、処理チャンバに動作可能に連結し、基板を回転させるように構成された基板回転駆動システムと、少なくとも１つの流体源と接続された少なくとも１つの流体膨張コンポーネント（例えばノズル）であって、可動チャックが少なくとも１つの上記の処理位置に位置して基板を支持するときに、基板の上側表面に向かって流体混合物を方向づけるのに効果的なように、処理チャンバ内に配置された少なくとも１つの流体膨張コンポーネントと、
を含むことができる。

【0010】

他の実施例によれば、低温流体混合物による表面の衝突を介して基板の表面を処理するための方法が、本明細書に記載されている。流体混合物には、窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。流入する流体混合物は、２７３Ｋ未満で、流体混合物内での液体形成を阻止する圧力に維持される。流体混合物は、エアロゾル又はガスクラスタースプレーを形成するために、プロセスチャンバ内へと膨張する。膨張は、流体混合物を、ノズルを介して、３５Ｔｏｒｒ以下に維持され得るプロセスチャンバへと通すことにより実施され得る。流体混合物スプレーは、動力学的及び／又は化学的手段を介して基板から物体を除去するために使用され得る。

【0011】

本明細書に記載のプロセスは、大変効率的な方法で、大きい粒子（例えば、＞ １００ｎｍ）及び小さい粒子（例えば、＜１００ｎｍ）を除去することが見出された。しかしながら、粒子除去効率は、マイクロエレクトロニクス基板上の異なるタイプの粒子に対処するための多段階処理方法（ａ ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）を組み込むことによりさらに改善され得る。多段階プロセスには、異なるプロセス条件でマイクロエレクトロニクス基板を複数回通過させることが含まれ得る。例えば、第１処理は、特定のタイプの粒子を除去するために使用される第１群のプロセス条件を含み、その後、第２群のプロセス条件でマイクロエレクトロニクス基板にわたって通過する。

【0012】

一実施形態では、ＧＣＪスプレー処理方法は、
第１群のプロセス条件でマイクロエレクトロニクス基板を処理することを含み、第１群のプロセス条件は、チャンバ圧力、ガス圧力、ガス温度、ガスケミストリ、基板速度又は滞留時間、ノズルとマイクロ電子基板間のギャップ距離、を含むが、これに限定されるものではない。第１処理の後、同一のマイクロエレクトロニクス基板は、第２処理を用いて処理されることができ、そこでは、第１群のプロセス条件と比較して、複数のプロセス条件のうちの少なくとも１つが異なるか又は異なる大きさを有する。このようにして、変位した粒子又はＧＣＪスプレーによって引き起こされる損傷を最小化しつつ、粒子を除去する可能性が高いプロセス条件を最適化することによって、種々のタイプの粒子が除去の標的とされ得る。例えば、小さな粒子は除去するためにより高いフローレート（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）又は滞留時間を必要とし得るが、そのプロセス条件はより大きな粒子には過剰なエネルギーを与え、パターン化されたフィーチャの付加的な損傷を引き起こし得る。しかしながら、パターン化されたフィーチャを損傷することなく、より大きな粒子がより低いフローレートで除去され得る場合、第１処理はより大きな粒子を除去するために比較的低いフロープロセス条件を含み得る。しかしながら、第２処理は、より大きな粒子が除去された後に、より小さな粒子を除去するために、比較的高いフローレートを含み得る。それ故、第２処理に先立ってより大きな粒子が除去されたため、より高いフローレート処理はパターン化されたフィーチャのより少ない損傷を生じさせ得る。

【図面の簡単な説明】

【0013】

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記に与えられた発明の一般的な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
さらに、参照符号の最も左の桁は、参照符号が最初に現れる図面を識別する。

【図1】本開示の少なくとも１つの実施形態による洗浄システムの概略図及び洗浄システムのプロセスチャンバの断面図を示す。

【図2A】本開示の少なくとも２つの実施形態による２段階ガスノズルの断面図を示す。

【図2B】本開示の少なくとも２つの実施形態による２段階ガスノズルの断面図を示す。

【図3】本開示の少なくとも１つの実施形態による単段ガスノズルの断面図を示す。

【図4】本開示の少なくとも１つの実施形態によるフラッシュガスノズルの断面図を示す。

【図5】本開示の少なくとも１つの実施形態による、ガスノズルとマイクロエレクトロニクス基板との間のギャップ距離の図を含示す。

【図6A】本開示の少なくとも１つの実施形態による、クライオ流体を液体状態又は気体状態に維持し得るプロセス条件の表示を提供する相図の図を示す。

【図6B】本開示の少なくとも１つの実施形態による、クライオ流体を液体状態又は気体状態に維持し得るプロセス条件の表示を提供する相図の図を示す。

【図7】様々な実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する方法を提示するフローチャートを示す。

【図8】様々な実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。

【図9】様々な実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。

【図10】種々の実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。

【図11】種々の実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を表すフローチャートを示す。

【図12】種々の実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。

【図13】様々な実施形態による非液体含有流体混合物と液体含有流体混合物との間の粒子除去効率改善の棒グラフを示す。

【図14】ノズルとマイクロエレクトロニクス基板との間のより小さいギャップ距離に少なくとも部分的に基づいて、より広い洗浄領域を示すマイクロエレクトロニクス基板の粒子マップを示す。

【図15】先行技術と本明細書に開示された技術との間の異なるフィーチャダメージの差異を示すマイクロエレクトロニクス基板特徴の写真を示す。

【図16A】種々の実施形態によるマイクロエレクトロニクス基板を流体で処理する他の方法を提示するフローチャートを示す。

【図16B】種々の実施形態によるマイクロエレクトロニクス基板を流体で処理する他の方法を提示するフローチャートを示す。

【図17】種々の実施形態によるマイクロエレクトロニクス基板を流体で処理する他の方法を提示するフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

マイクロエレクトロニクス基板から物体を選択的に除去するための方法が様々な実施形態において説明される。当業者であれば、様々な実施形態が、特定の詳細の１つ以上を用いることなく、又は、他の置換及び／又は追加の方法、材料、又はコンポーネントを用いて実施され得ることを認識するであろう。
他の例では、本開示の様々な実施形態の態様を不明瞭にすることを避けるために、よく知られている構造、材料、又は動作は詳細に図示又は説明されていない。同様に、本発明の完全な理解を提供するために、説明の目的で、特定の数、材料、及び構成が示されている。しかしながら、システム及び方法は、具体的な詳細なしで実施されることができる。さらにまた、図６Ａ及び６Ｂを除いて、図に示されているさまざまな実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。

【0015】

本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、あらゆる実施形態にそれらが存在することを意図するものではない。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」という表現の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、複数の、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる。種々の追加層及び／又は構造は含まれることができ、及び／又は、記載されている特徴は他の実施形態様で省略されることができる。

【0016】

本明細書で用いられる「マイクロエレクトロニクス基板」とは、通常、本発明に従って処理されるべき対象を意味する。マイクロエレクトロニクス基板は、デバイスの、特に半導体デバイス又は他のエレクトロニクスデバイスの、任意の材料部分又は構造を含むことができ、例えば、半導体基板のようなベース基板構造であるか、又は、ベース基板構造上の若しくはベース基板構造を覆う薄膜のような層でありうる。したがって、基板は、パターン化された又はパターン化されていない、任意の特定のベース構造、下地層又はオーバーレイ層に限定することを意図しておらず、任意のそのような層又はベース構造、及び、層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むことを意図する。以下の説明は、特定の種類の基板を参照することができるが、これは例示の目的に過ぎず、限定するものではない。マイクロエレクトロニクス基板に加えて、本明細書に記載の技術は、フォトリソグラフィ技術を用いたマイクロエレクトロニクス基板のパターニングに使用され得るレチクル基板のクリーニングにも使用され得る。

【0017】

低温流体クリーニングは、汚染物質とマイクロエレクトロニクス基板との間の付着力を克服するために、エアロゾル粒子又はガスジェット粒子（例えば、ガスクラスター）から十分なエネルギーを与えることによって、汚染物質を除去するために使用される技術である。したがって、適切なサイズ及び速度の低温流体混合物（例えば、エアロゾルスプレー及び／又はガスクラスタージェットスプレー）を生成し又は膨張させる（ｅｘｐａｎｄｉｎｇ）ことが望ましい場合がある。エアロゾル又はクラスターの運動量は質量及び速度の関数である。運動量は速度又は質量を増加させることによって増加することができ、それは特に粒子が非常に小さい場合に（例えば、＜１００ナノメートル）、粒子と基板表面との間の強い付着力に打ち勝つために、重要となり得る。より大きい粒子は、衝突し得るクラスターに対して、より小さい粒子よりも大きな表面積を有するであろう。それ故、クラスターの量が多いほど、より小さい粒子よりもより大きい粒子に影響を与える可能性が高くなる。それ故、より大きな粒子への運動量の移行は、より小さな粒子よりも高いレートで発生する可能性があり、したがって、より大きな粒子は、より小さな粒子より先に、マイクロエレクトロニクス基板から除去される可能性が高い。したがって、小さな粒子を除去するためのプロセス処理は、大きな粒子に過剰なエネルギーを与え、それらが除去されるときにマイクロエレクトロニクス基板又はマイクロエレクトロニクス基板上のパターン化されたフィーチャを損傷し得る。それ故、粒子除去効率を最大化するために、さまざまな種類の粒子を除去するために多段階クリーニング処理を用いる必要がある。

【0018】

図１は、エアロゾルスプレー又はガスクラスタージェット（ＧＣＪ）スプレーを用いてマイクロエレクトロニクス基板をクリーニングするために使用され得るクリーニングシステム１００の概略図と、クリーニングが行われるプロセスチャンバ１０４の断面図１０２とを含む。エアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーは、低温冷却された（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃａｌｌｙ ｃｏｏｌｅｄ）流体混合物をプロセスチャンバ１０４内で大気圧以下の環境へと膨張させることによって形成することができる。図１に示すように、１つ以上の流体源１０６は、プロセスチャンバ１０４内のノズル１１０を通して膨張される前に、加圧された（複数の）流体を低温冷却システム１０８に供給することができる。真空システム１３４は、プロセスチャンバ１０４内の大気圧以下の環境を維持し、必要に応じて流体混合物を除去するために使用されることができる。

【0019】

この適用において、マイクロエレクトロニクス基板から物体を除去するために、以下の変数のうちの１つ以上が重要である：膨張前のノズル１１０内に流入する流体混合物の圧力及び温度、流体混合物の流速、流体混合物の組成及び比率、並びにプロセスチャンバ１０４内の圧力。したがって、コントローラ１１２を使用してプロセスレシピをメモリ１１４に格納し、コンピュータプロセッサ１１６を使用して、本明細書で開示するクリーニング技術を実施するクリーニングシステム１００の種々のコンポーネントを制御するネットワーク１３８を介して命令を発行することができる。

【0020】

半導体処理の当業者は、本明細書で開示される実施形態を実施するために、（複数の）流体源、低温冷却システム、真空システム１３４及びそれらそれぞれのサブコンポーネント（図示されない、例えばセンサ、コントローラ等）を構成することができる。例えば、一実施形態では、クリーニングシステム１００のコンポーネントは、５０ｐｓｉｇ～８００ｐｓｉｇの加圧流体混合物を提供するように構成することができる。流体混合物の温度は、低温冷却システム１０８の液体窒素デュワーに流体混合物を通すことによって、７０Ｋ～２７０Ｋ、好ましくは７０Ｋ～１５０Ｋの範囲に維持することができる。真空システム１３４は、エアロゾル及び／又はガスクラスターの形成を促進するために、３５Ｔｏｒｒ未満、又はより好ましくは１０Ｔｏｒｒ未満の圧力にプロセスチャンバ１０４を維持するように構成されることができる。

【0021】

ノズル１１０を通して加圧冷却された流体混合物をプロセスチャンバ１０４内へと膨張させることができ、エアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーをマイクロエレクトロニクス基板１１８に方向づけることができる。少なくとも１つのノズル１１０は、プロセスチャンバ１０４内に支持されることができ、ノズル１１０は、流体混合物をマイクロエレクトロニクス基板１１８に方向づける少なくとも１つのノズルオリフィスを有する。例えば、一実施形態では、ノズル１１０は、ノズルスプレーの長さに沿って複数の開口を有するノズルスプレーバーであってもよい。ノズル１１０は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突する流体スプレーの角度が特定の処理のために最適化され得るように、調節可能であってもよい。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、好ましくは真空チャンバ１２０の長手軸に沿って、少なくとも１つの並進自由度１２４を提供する移動可能なチャック１２２に固定されてもくよく、ノズル１１０から放射される流体スプレーを介してマイクロエレクトロニクス基板１１８の少なくとも一部を直線走査することを容易にする可動チャックは、可動チャック１２２の移動経路を画定するための１つ以上のスライド及びガイド機構を含むことができる基板並進駆動システム１２８に結合されてもよく、駆動機構は、そのガイド経路に沿って可動チャック１２２に移動（ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）を付与するために利用されてもよい。駆動機構は、任意の電気的、機械的、電気機械的、液圧的、又は気圧的装置を含むことができる。駆動機構は、少なくとも１つのノズル１１０から放射される流体スプレーの領域を少なくとも部分的に通って、マイクロエレクトロニクス基板１１８の露出表面の移動を可能にするのに十分な長さの範囲を提供するように設計されてもよい。基板並進駆動システム１２８は、真空チャンバ１２０の壁のスライド真空シール（図示せず）を介して延在するように配置された支持アーム（図示せず）を有することができ、第１遠位端は可動チャック１２２に取り付けられ、第２遠位端は、真空チャンバ１２０の外側に位置するアクチュエータ機構と係合する。

【0022】

さらに、可動チャック１２２は、好ましくはマイクロ電子基板１１８の露出表面に垂直な軸の周りに少なくとも１つの回転自由度１２６を提供する基板回転ドライブシステム１３０を含むこともでき、第１所定インデックス位置から、マイクロエレクとニクス基板１１８の別の部分を流体スプレーに露出する第２所定インデックス位置まで、マイクロエレクトロニクス基板１１８の回転インデックス容易にする。他の実施形態では、可動チャック１２２は、インデックス位置で停止することなく連続速度で回転することができる。さらに、可動チャック１２２は、ノズル１１０の角度を変えることに関連して、又はそれ自体で、マイクロエレクトロニクス基板１１８の位置を変えることにより、流体スプレーの入射角を変えることができる。

【0023】

別の実施形態では、可動チャック１２２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の露出表面への少なくとも１つの流体スプレーの衝突中に、マイクロエレクトロニクス基板１１８を可動チャック１２２の上表面に固定するための機構を含むことができる。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、例えば半導体処理の当業者によって実施され得るように、機械的ファスナ又はクランプ、真空クランプ、又は静電クランプを使用して可動チャック１２２に固定されてもよい。

【0024】

さらにまた、可動チャック１２２は温度制御機構を含むことができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８の温度を周囲温度より上に上昇した温度、又は、周囲温度より下に低下した温度に制御することができる。温度制御メカニズムは、可動チャック１２２及びマイクロエレクトロニクス基板１１８の温度を調整及び／又は制御するように構成された加熱システム（図示せず）又は冷却システム（図示せず）を含むことができる。加熱システム又は冷却システムは、冷却時に、可動チャック１２２から熱を受け取って熱交換システム（図示せず）に熱を伝達する、又は、加熱時に熱交換システムから可動チャックに熱を伝達する、熱伝達流体の再循環流を有することができる。他の実施形態では、可動チャック１２２は、抵抗加熱要素、又は熱電加熱器／冷却器等の加熱／冷却要素を有することができる。

【0025】

図１に示すように、プロセスチャンバ１０４は、同一の真空チャンバ１２０内で、低温エアロゾル及び／又はＧＣＪスプレー又はそれらの組み合わせを用いて基板１１８の処理を可能にするデュアルノズル構成（例えば、第２ノズル１３２）を含んでもよい。しかしながら、デュアルノズル構成は、必要とされない。ノズル１１０の設計のいくつかの例は、図２Ａ～４の説明で説明される。ノズル１１０、１３２は、平行に配置されるように示されているが、クリーニングプロセスを実施するために互いに平行である必要はない。他の実施形態では、ノズル１１０、１３２は真空チャンバ１２０の対向端部にあり、可動チャック１２２は、１つ以上のノズル１１０、１３２が流体混合物をマイクロエレクトロニクス基板１１８に噴霧できる位置の中へ基板１１８を移動させることができる。

【0026】

別の実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８の露出表面積（例えば電子デバイスが含まれるエリア）が、第１ノズル１１０及び／又は第２ノズル１３２から同時に又は類似の時間（並列処理）に又は異なる時間（例えば連続処理）に、流体混合物（例えばエアロゾル又はＧＣＪ）によって衝突され得るように、マイクロエレクトロニクス基板１１８が移動し得る。例えば、クリーニングプロセスには、エアロゾルクリーニングプロセスとそれに続くＧＣＪクリーニングプロセス、又はその逆が含まれ得る。さらに、第１ノズル１１０及び第２ノズル１３２は、それらのそれぞれの流体混合物が異なる位置で同時にマイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突するように配置されてもよい。一例では、基板１１８を回転させて、マイクロエレクトロニクス基板１１８全体を異なる流体混合物に曝露させることができる。

【0027】

ノズル１１０は、放出口圧力（ｏｕｔｌｅｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ）（例えば、＜３５Ｔｏｏｒ）よりも実質的に高い注入口圧力（ｉｎｌｅｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ）（例えば、５０ｐｓｉｇ～８００ｐｓｉｇ）を有する低温（例えば、＜２７３Ｋ）流体混合物を受け取るように構成されてもよい。ノズル１１０の内部設計は、流体混合物の膨張を可能にし、マイクロ電子基板１１８に向けて方向づけられ得る固体及び／又は液体粒子を生成し得る。ノズル１１０の寸法は、膨張流体混合物の特性に強い影響を与え、スプレーバーに沿って配置された単純なオリフィスから、マルチ膨張容積構成、単一膨張容積構成までの構成の範囲に及ぶ可能性がある。図２Ａ乃至図４は、使用することができるいくつかのノズル１１０の実施形態を示している。しかしながら、本開示の範囲は、例示された実施形態に限定されず、本明細書に開示された方法は、任意のノズル１１０設計に適用され得る。上記のように、ノズル１１０の図は縮尺通りに描かれていない場合がある。

【0028】

図２Ａは、２段ガスノズル２００の断面図を含み、２段ガスノズル２００は、互いに流体連通し得る２つのガス膨張領域を含み得、流体混合物が２段ガス（ＴＳＧ）ノズル２００を通って進行するにつれて、流体混合物に圧力変化を受けさせ得る。ＴＳＧノズル２００の第１段は、低温冷却システム１０８及び流体源１０６と流体連通し得る注入口２０４を介して流体混合物を受け入れることができるリザーバコンポーネント２０２であり得る。流体混合物は、注入口圧力未満であり得る圧力まで、リザーバコンポーネント２０２内へと膨張し得る。流体混合物は、移行オリフィス２０６を介して放出口コンポーネント２０８に流れることができる。いくつかの実施形態において、流体混合物は、移行オリフィス２０６を介して流れる場合、より高い圧力に圧縮され得る。
流体混合物が放出口オリフィス２１０を介して真空チャンバ１２０の低圧環境に暴露されるにしたがって、流体混合物は、放出口コンポーネント２０８内へと再び膨張し、エアロゾルスプレー又はガスクラスタージェットの形成に寄与し得る。広義には、ＴＳＧノズル２００は、注入口オリフィス２０４と放出口オリフィス２１０との間の流体混合物の二重膨張（ａ ｄｕａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）を可能にし得る任意の寸法設計を組み込むことができる。ＴＳＧノズル２００の範囲は、本願明細書において記載されている実施例に限られることができない。

【0029】

図２Ａの実施形態では、リザーバコンポーネント２０２は、注入口オリフィス２０４から移行オリフィス２０６まで延在するシリンダ状の設計を含んでもよい。シリンダは、移行オリフィス２０６のサイズから移行オリフィス２０６のサイズの３倍以上まで変化し得る直径２１２を有し得る。

【0030】

一実施形態では、ＴＳＧノズル２００は、０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲、好ましくは０．５ｍｍ～１．５ｍｍの範囲であり得る入口オリフィス２０４の直径を有し得る。リザーバコンポーネント２０２は、２ｍｍ～６ｍｍ、好ましくは４ｍｍ～６ｍｍの直径２１２を有するシリンダを含むことができる。リザーバコンポーネント２０８は、２０ｍｍ～５０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ～２５ｍｍの長さ２１４を有することができる。リザーバコンポーネント２０８の非注入口端部（ｔｈｅ ｎｏｎ－ｉｎｌｅｔ ｅｎｄ）では、移行オリフィス２０６を介して流体混合物を放出口コンポーネント２０８の中へと圧縮させることができるより小さい直径に移行することができる。

【0031】

移行オリフィス２０６は、いくつかの異なる実施形態において存在することができ、リザーバコンポーネント２０２と放出口コンポーネント２０８との間での移行の際に、流体混合物を調整するために使用されることができる。一実施形態では、移行オリフィス２０６は、リザーバコンポーネント２０２の一端における単純なオリフィス又は開口であってもよい。この移行オリフィス２０６の直径は、２ｍｍ～５ｍｍの範囲であってもよいが、好ましくは２ｍｍ～２．５ｍｍである。別の実施形態では、図２Ａに示すように、移行オリフィス２０６は、先の実施形態における単純な開口部よりも、より大きな実質的容積（ａ ｍｏｒｅ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）を有し得る。例えば、移行オリフィス２０６は、５ｍｍ未満であり得る距離に沿って一定であり得るシリンダ形状を有し得る。この実施形態では、移行オリフィス２０６の直径は、放出口コンポーネント２０８の初期直径よりも大きくなり得る。この例では、移行オリフィス２０６と放出口コンポーネント２０８との間のステップ高さが存在し得る。ステップ高さは、１ｍｍ未満であり得る。１つの特定の実施形態において、ステップ高さは約０．０４ｍｍであり得る。放出口コンポーネント２０８は、移行オリフィス２０６と放出口オリフィス２１０との間で直径が増加する円錐形状を有し得る。放出口コンポーネント２０８の円錐部分は、３°～１０°、好ましくは３°～６°の半角（ａ ｈａｌｆ ａｎｇｌｅ）を有することができる。

【0032】

図２Ｂは、移行オリフィス２０６とほぼ同じサイズである直径２１８を有するリザーバコンポーネント２０２を含むＴＳＧノズル２００の別の実施形態２２０を示す。この実施形態では、直径２１８は、２ｍｍ～５ｍｍであり得、図２Ａの実施形態と同様の長さ２１４を有し得る。図２Ｂの実施形態は、リザーバコンポーネント２０２と放出口コンポーネント２０８との間の圧力差を低減し、ＴＳＧノズル２００の第１段階中の流体混合物の安定性を改善し得る。しかしながら、他の実施形態では、ＴＳＧノズル２００の実施形態において圧力変動を低減するために１段ノズル３００を使用することができ、流体混合物の乱流を低減することができる。

【0033】

図３は、注入口オリフィス３０２と放出口オリフィス３０４との間に単一の膨張チャンバを組み込み得る１段ガス（ＳＳＧ）ノズル３００の一実施形態の断面図を示す。ＳＳＧノズル３００の膨張チャンバは変化し得るが、図３の実施形態では、注入口オリフィス３０２（例えば、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ）よりもわずかに大きい初期直径３０６（例えば、１．５ｍｍ～３ｍｍ）を有し得る円錐形の設計を示す。円錐形の設計は、３°～１０°、好ましくは３°～６°の半角を含み得る。半角は、（注入口オリフィス３０２及び放出口オリフィス３０４から）ＳＳＧノズル３００の膨張チャンバを通る仮想中心線と膨張チャンバの側壁（例えば、円錐壁）との間の角度であり得る。最後に、ＳＳＧノズル３００は、１８ｍｍと４０ｍｍとの間、好ましくは１８ｍｍと２５ｍｍとの間の長さ３０８を有することができる。ＳＳＧノズル３００の別の変形例は、図４に示すように、注入口オリフィス３０２から放出口オリフィス３０４への膨張容積の連続テーパを有し得る。

【0034】

図４は、フラッシュガス（ＦＧ）ノズル４００の断面図を含み、ＦＧノズル４００は注入口オリフィス４０２と放出口オリフィス４０４との間のオフセット又は収縮部を含まない連続膨張チャンバを有し得る。その名前が示すように、膨張容積の初期直径は、注入口直径４０２と同一平面であり得、０．５ｍｍ～３ｍｍ、好ましくは１ｍｍ～１．５ｍｍであり得る注入口直径を有し得る。一実施形態では、放出口直径４０４は、注入口直径４０２のサイズの２～４倍、好ましくは２ｍｍ～１２ｍｍであり得る。さらに、半角は３°から１０°の間、好ましくは３°から６°の間であり得る。膨張容積の長さ４０６は、注入口オリフィス４０２と放出口オリフィス４０４との間で１０ｍｍ～５０ｍｍの間で変化するはずである。さらに、以下の実施形態は、図３及び図４の実施形態の両方に適用され得る。１つの特定の実施形態において、ノズルは、２０ｍｍの円錐長さ、３°の半角、及び約４ｍｍの放出口オリフィス直径を有し得る。別の特定の実施形態では、円錐長さは１５ｍｍ～２５ｍｍであり得、放出口オリフィス直径は３ｍｍ～６ｍｍであり得る。他の特定実施例において、放出口オリフィス直径は約４ｍｍであり得、注入口直径は約１．２ｍｍ及び円錐長さは約３５ｍｍであり得る。

【0035】

クリーニングシステム１００のクリーニング効率に影響を及ぼし得る別の特徴は、ノズル放出口４０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の距離であり得る。いくつかのプロセス実施形態において、ギャップ距離は、除去される粒子の量によってだけでなく、基板１１８をにわたる単一の経路の間に粒子が除去され得る表面積の量（ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ）によっても、クリーニング効率に影響を与え得る。いくつかの例では、ノズル１１０の放出口オリフィスがマイクロエレクトロニクス基板１１８により近い（例えば、＜５０ｍｍ）場合、エアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーは、基板１１８のより大きな表面積をクリーニングすることができる。

【0036】

図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ノズル１１０の放出口オリフィス４０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間のギャップ距離５０２を示す図５００を含む。一例では、ギャップ距離５０２は、ノズル１１０のための構造又は支持体を形成するノズル１１０アセンブリの端部から測定され得る。別の例では、ギャップ距離５０２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に露出される円錐形拡張領域の最大直径にわたって延在する平面から測定されてもよい。

【0037】

ギャップ距離５０２は、チャンバ圧力、ガス組成、流体混合物温度、注入口圧力、ノズル１１０設計、又はそれらのいくつかの組み合わせに依存して変化し得る。通常、ギャップ距離５０２は、２ｍｍ～５０ｍｍであり得る。通常、真空チャンバ１２０の圧力は３５Ｔｏｒｒ未満であり得、２ｍｍ及び５０ｍｍのギャップ距離５０２内で動作し得る。しかしながら、チャンバ圧力は１０Ｔｏｒｒ未満であり得、ガスノズル１１０が６ｍｍ未満の放出口オリフィスを有する場合、ギャップ距離５０２は１０ｍｍ未満になるように最適化され得る。いくつかの特定の実施形態では、真空チャンバ１２０の圧力が１０Ｔｏｒｒ未満であって５ｍｍ未満の放出口直径を有するノズル１１０に対する所望のギャップ距離５０２は約５ｍｍであり得る。

【0038】

他の実施形態では、ギャップ距離５０２は、少なくとも部分的に、真空チャンバ１２０の圧力との反比例の関係（ａｎ ｉｎｖｅｒｓｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）に基づいてもよい。例えば、ギャップ距離５０２は、一定値をチャンバ１２０の圧力で除算することによって導出される値以下であってもよい。一実施形態において、定数は、無次元パラメータであってもよく、又はｍｍ×Ｔｏｒｒの単位であってもよく、真空チャンバ１２０の圧力は、Ｔｏｒｒで測定されてもよい。式１を参照されたい：
ギャップ距離 ≦ 定数／チャンバ圧力 （１）

【0039】

このようにして、チャンバ圧力で定数を除算することによって得られる値は、クリーニングプロセスに使用され得るギャップ距離５０２を提供する。例えば、１つの特定の実施形態において、定数は５０であってもよく、チャンバ圧力は約７Ｔｏｒｒであってもよい。この場合、ギャップ距離は、式（１）の下で７ｍｍ以下である。他の実施形態では、定数は４０～６０の範囲であり得、圧力は１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの範囲であり得る。別の実施形態では、定数は０．０５～０．３の範囲であり得、圧力は０．０５Ｔｏｒｒ～１Ｔｏｒｒの範囲であり得る。ギャップ距離５０２は、クリーニング効率にプラスの影響を与え得るが、エアロゾルスプレー及びガスクラスタージェットスプレーを用いるクリーニング効率に寄与し得るいくつかの他のプロセス変数がある。

【0040】

図１～５の説明に記載されたハードウェアは、エアロゾルスプレー及びガスクラスタージェット（ＧＣＪ）スプレーを、ハードウェアのわずかな変化、及びプロセス条件に対する実質的な変化で可能にするために使用することができる。プロセス条件は、異なる流体混合組成物及び比率、注入口圧力、注入口温度、又は真空チャンバ１２０圧力の間で変化し得る。エアロゾルスプレーとＧＣＪスプレープロセスとの間の１つの実質的な差異は、ノズル１１０へ流入する流体混合物の相組成であり得る。例えば、エアロゾルスプレー流体混合物は、ＧＣＪ流体混合物よりも高い流体濃度を有し得、これは、ノズル１１０へ流入するＧＣＪ流体混合物中に流体が非常に少ないか又は全くない気体状態で存在し得る

【0041】

エアロゾルスプレーの実施形態では、低温冷却システム１０８の温度は、ノズル１１０へ流入する流体混合物の少なくとも一部が液相で存在し得る点に設定され得る。この実施形態では、ノズル混合物は、液体状態で少なくとも１０重量％であり得る。次いで、液体／気体混合物は、高圧でプロセスチャンバ１０４内に膨張され、そこで、低温エアロゾルが形成され得、固体及び／又は液体粒子の相当な部分（ａ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含み得る。しかしながら、後述するように、流体混合物の状態は、エアロゾルプロセスとＧＣＪプロセスとの間の唯一の差異ではない可能性がある。

【0042】

対照的に、ノズル１１０に流入するＧＣＪスプレー流体混合物は、非常に少ない液相しか含まず（例えば、＜１体積％）、又は、液相を含まず完全にガス状であってもよい。例えば、低温冷却システム１０８の温度は、ＧＣＪクリーニングプロセスのために流体混合物が液相で存在するのを阻止する点に設定されてもよい。したがって、状態図は、プロセスチャンバ１０４内でエアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーを形成することを可能にするために使用され得るプロセス温度及び圧力を特定するための１つの方法であり得る。

【0043】

図６Ａ乃至６Ｂを参照すると、状態図６００、６０８は、流入する流体混合物の成分がどの相で存在し得るか、又は液相、気相、若しくはそれらの組み合わせを含む可能性がより高いかを示すことができる。例示的な状態図を説明し及び図示するために、アルゴンの状態図６０２、窒素の状態図６０４、酸素の状態図６１０、及びキセノンの状態図６１２が示されている。当業者は、文献、又はメリーランド州ゲーサーズバーグの国立標準技術研究所又は他のソースを介して、状態図情報を見つけることができるかもしれない。本願明細書に記載される他の化学物質も、代表的な状態図を有し得るが、説明を容易にする目的で本願明細書には示されていない。

【0044】

状態図６００、６０８は、圧力（例えば、ｙ軸）と温度（例えば、ｘ軸）との関係、及び元素がガス状又は液体状で存在し得る可能性を強調するグラフ表示によって表すことができる。状態図は、元素が液体状態又は気体状態の間で転移するところを表すことができる気液相転移線（ａ ｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ）６０６（又は気液転移線（ａ ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｌｉｎｅ））を含むことができる。これらの実施形態では、元素の圧力及び温度が気液転移線６０６の左側にある場合には、液相が存在する可能性が高くなり、元素の圧力及び温度が気液転移線６０６の右側にある場合には、気相が優勢になり得る。さらに、元素の圧力及び温度が気液相転移線６０６に非常に近い場合、元素が気液相中に存在する可能性は、気液相転移線６０６から圧力及び温度がさらに離れている場合よりも高い。例えば、アルゴンの状態図６０２を考慮すると、アルゴンが１００Ｋの温度で３００ｐｓｉの圧力に維持される場合には、アルゴンが１３０Ｋの温度で３００ｐｓｉの圧力に維持される場合よりも、アルゴンは液相である部分を含むか、又は、より高い液体の（重量による）濃度を有する可能性がより高い。アルゴンの液体濃度は、３００ｐｓｉの圧力を維持しながら、温度が１３０Ｋから低下するにつれて増加し得る。同様に、１３０Ｋの温度を維持すると共に、圧力が３００ｐｓｉから増加するときに、アルゴンの液体濃度は増加し得る。通常、状態図６００によれば、アルゴンを気体状態に維持するためには、温度は８３Ｋ以上であるべきであり、窒素を気体状態に維持するためには、温度は６３Ｋ以上であるべきである。しかしながら、任意の窒素－アルゴン混合物、アルゴン又は窒素の相は、元素の相対濃度に依存し得、流体混合物の圧力及び温度にも依存し得る。しかしながら、状態図６００は、アルゴン－窒素混合物、アルゴン又は窒素環境の相の指標、又は少なくとも液体が存在し得る可能性の指標を提供し得るガイドラインとして使用され得る。例えば、エアロゾルクリーニングプロセスの場合、流入する流体混合物は、流入する流体混合物の１つ以上の元素について、気液転移線６０６の上又は左側に、温度又は圧力を有し得る。対照的に、ＧＣＪクリーニングプロセスは、ＧＣＪ流入流体混合物中の１つ以上の元素について、気液相転移線６０６の右側にあり得る圧力及び温度を有し得る流入流体混合物を使用する可能性がより高い。場合によっては、システム１００は、流体混合物の流入温度及び／又は圧力を変えることにより、エアロゾルプロセスとＧＣＪプロセスとを交互に行うことができる。

【0045】

気液相転移線６０６が各状態図６００、６０８と類似している点に留意する必要がある、しかしながら、各状態図６００、６０８に割り当てられる化学薬品に、それらの値は特有でもよい、しかし、状態図６００、６０８がアルゴン状態図６０２の説明にて説明したように、当業者によって用いられることができる。当業者は、状態図６００、６０８を用いることができ、エアロゾル又はＧＣＪスプレーの流体混合物中の液体及び／又は気体の量を最適化することができる。

【0046】

低温エアロゾルスプレーは、少なくとも１つの流体の液化温度又はその付近低温温度にさらされた流体又は流体混合物で形成され、その後、ノズル１１０を通じて流体混合物をプロセスチャンバ１０４の低圧環境に膨張させることができる。流体混合物の膨張条件及び組成は、基板１１８に衝突し得るエアロゾルスプレーを有する、小さな小液滴及び／又は個体粒子を形成する役割を果たし得る。エアロゾルスプレーは、汚染物質とマイクとエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服するために、エアロゾルスプレー（例えば小液滴、個体粒子）から十分なエネルギーを与えることによって、マイクロエレクトロニクス基板１１８の汚染物質（例えば粒子）を取り払うために使用され得る。エアロゾルスプレーの運動量（Ｔｈｅ ｍｏｍｅｎｔｕｍ ）は、前述の付着力に必要とされ得るエネルギーの量に、少なくとも部分的に、基づいて粒子を除去する際に重要な役割を果たし得る。粒子除去効率は、種々の質量及び／又は速度の成分（例えば、小液滴、結晶など）を有し得る低温エアロゾルを生成することによって最適化され得る。汚染物質を除去するのに必要な運動量は質量と速度の関数である。質量及び速度は、特に粒子が非常に小さい場合（＜１００ｎｍ）には、粒子と基板の表面との間の強い付着力を克服するために非常に重要であり得る。

【0047】

図７は、粒子を除去するためにマイクロエレクトロニクス基板１１８を低温エアロゾルで処理する方法のフローチャート７００を示す。上述のように、粒子除去効率を改善するための１つのアプローチは、エアロゾルスプレーの運動量を増加させることであり得る。運動量は、エアロゾルスプレーの内容物の質量及び速度の積であり得、したがって、エアロゾルスプレーの成分の質量及び／又は速度を増加させることによって運動エネルギーが増加し得る。質量及び／又は速度は、流体混合組成物、流入流体混合物の圧力及び／又は温度、及び／又はプロセスチャンバ１０４の温度及び／又は圧力を含み得るが、これらに限定されない、種々の要因に依存し得る。フローチャート７００は、窒素及び／又はアルゴン、及び少なくとも１つの他のキャリアガス及び／又は純粋なアルゴン又は純粋な窒素の種々の組み合わせを使用することによって、運動量を最適化する一実施形態を示す。

【0048】

図７を参照すると、ブロック７０２において、システム１００は、プロセスチャンバ１０４内にマイクロエレクトロニクス基板１１８を受け入れ得る。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、メモリデバイス、マイクロプロセッサデバイス、発光ディスプレイ、太陽電池などを含み得るが、これらに限定されない電子デバイスを製造するために使用され得る半導体材料（例えば、シリコンなど）を含み得る。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、パターン化された膜又はブランケット膜を含み得、これは、システム１００上で実施されるエアロゾルクリーニングプロセスによって除去され得る汚染を含み得る。システム１００は、低温冷却システム１０８及び１つ以上の流体ソース１０６と流体連通するプロセスチャンバ１０４を含得る。プロセスチャンバはまた、流体混合物を膨張させてマイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングするためのエアロゾルスプレーを形成するために使用され得る流体膨張コンポーネント（例えば、ＴＳＧノズル２００など）を含み得る。

【0049】

ブロック７０４において、システム１００は、流体混合物を２７３Ｋ未満に冷却し得る低温冷却システム１０８を介して流体膨張コンポーネントに流体混合物を供給することができる。１つの実施形態において、流体混合物の温度は、７０Ｋ以上及び２００Ｋ以下であり得、より具体的には、温度は１３０Ｋ未満であり得る。また、システム１００は、大気圧よりも高い圧力で流体混合物を維持することができる。一実施形態において、流体混合物の圧力は、５０ｐｓｉｇ～８００ｐｓｉｇの間に維持されることができる。

【0050】

一実施形態において、流体混合物は、原子量が２８未満の分子を含む第１流体成分、及び原子量が少なくとも２８の分子を含む少なくとも１つの付加的流体成分を含み得る。当業者であれば、２つ以上の流体の流体混合物を最適化して、エアロゾルスプレー成分の所望の運動量を達成して、粒子除去効率を最大化するか、異なるタイプ又はサイズの粒子を標的化することができるであろう。この場合、第１流体成分は、ヘリウム、ネオン、又はそれらの組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。少なくとも１つの付加的流体成分は、窒素（Ｎ_２）、アルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素、又はそれらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。１つの特定の実施形態において、付加的流体成分はＮ_２及びアルゴン混合物を含み、第１流体成分はヘリウムを含んでもよい。しかしながら、流体混合物の温度、圧力及び濃度は、異なるタイプのエアロゾルスプレーを提供するために変化し得る。他の実施形態において、流体混合物の相又は状態は、以下に記載される種々の濃度の気体、液体、気体－液体を含み得る。

【0051】

第１流体成分と付加的流体成分との間の比率は、マイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングするために所望のスプレーのタイプに依存して変化し得る。流体混合物は、化学組成及び濃度によって、及び／又は物質の相又は状態（例えば、気体、液体など）によって変化し得る。１つのエアロゾル実施形態において、第１流体成分は、流体混合物の少なくとも５０重量％から１００重量％までを有し、流体混合物は、気体状態の第１部分及び液体状態の第２部分を含み得る。ほとんどの場合、流体混合物は、液相において少なくとも１０重量％を有し得る。流体混合物は、パターン化された又はパターン化されていないマイクロエレクトロニクス基板１１８上に存在し得る粒子の異なるタイプ及び／又はサイズに対処するために最適化され得る。粒子除去性能を変化させるための１つのアプローチは、粒子除去性能を向上させるために流体混合物の組成及び／又は濃度を調整することである。別の流体混合の実施形態では、第１流体成分は、流体混合物の１０重量％～５０重量％を含む。別の実施形態では、第１流体成分は、流体混合物の２０重量％～４０重量％を含み得る。別の流体混合の実施形態では、第１流体成分は、流体混合物の３０重量％～４０重量％を含み得る。前述のエアロゾル流体混合物の相も、基板１１８上の異なる種類の粒子及び膜に対して調整するために、広く変化し得る。例えば、流体混合物は、気体状態であり得る第１部分と、液体状態であり得る第２部分とを含み得る。

【0052】

一実施形態において、第２部分は、流体混合物の少なくとも１０重量％であり得る。しかしながら、特定の場合には、粒子を除去するために、より低い濃度の液体が望ましいことがある。より低い液体濃度の実施形態では、第２部分は、流体混合物の１重量％以下であり得る。流体混合物は、一つ以上の成分の液相又は気相を含むことができる。これらの流体混合物の実施形態では、システム１００は、付加的流体成分を１２０ｓｌｍ～１４０ｓｌｍの間で流し、第１流体成分を３０ｓｌｍ～４５ｓｌｍの間で流すことによって、エアロゾルスプレーを実施することができる。

【0053】

流体混合物の流入圧力、濃度、及び組成に加えて、エアロゾルスプレーの運動量及び組成もまた、プロセスチャンバ１０４内の圧力によって影響され得る。より具体的には、チャンバ圧力は、エアロゾルスプレー中の小液滴（ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｄｒｏｐｌｅｔｓ）及び／又は固体粒子の質量及び／又は速度に影響を及ぼし得る。流体混合物の膨張は、ノズル１１０にわたる圧力差に依存し得る。

【0054】

ブロック７０６において、システム１００は、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に提供することができる。流体膨張コンポーネント（例えば、ノズル１１０）を介した流体混合物の膨張は、エアロゾルスプレーの小液滴及び／又は固体粒子を形成し得る。システム１００は、プロセスチャンバ１０４を３５Ｔｏｒｒ以下のチャンバ圧力に維持し得る。特定の場合には、エアロゾルスプレー中の小液滴及び／又は固体粒子の質量及び／又は速度を最適化するために、プロセスチャンバ１０４をはるかに低い圧力に維持することが望ましい場合がある。１つの特定の実施形態において、エアロゾルスプレーの粒子除去特性は、プロセスチャンバが１０Ｔｏｒｒ未満に維持される場合、特定の粒子に対してより望ましい場合がある。また、プロセスチャンバ１０４が、流体混合物の膨張中に５Ｔｏｒｒ未満に維持される場合、粒子除去効率はより大きな表面積をカバーすることが注目された。

【0055】

流体混合物が流体膨張コンポーネントを通って流れるとき、流体混合物は、比較的高い圧力（例えば、＞大気圧）から比較的低い圧力（例えば、＜３５Ｔｏｒｒ）への流体混合物の膨張に関連する相転移を受けることができる。一実施形態では、流入する流体混合物は、気体又は液体－気体相中に存在することができ、プロセスチャンバ１０４よりも比較的高い圧力下にある。しかしながら、流体混合物がプロセスチャンバ１０４の低圧を通って流れるか又は膨張すると、流体混合物は転移し始めて、上述のように、小液滴及び／又は固体状態を形成し得る。例えば、膨張した流体混合物は、気相、液相、及び／又は固相の部分の組み合わせを含んでもよい。これには、上記の低温エアロゾルが含まれ得る。さらに別の実施形態では、流体混合物はまた、ガスクラスターを含んでもよい。一実施形態では、膨張した流体混合物のＧＣＪ又はエアロゾルスプレーは、弱い引力（例えば、ファンデルワールス力）による原子又は分子の凝集であり得る。一例では、ガスクラスターは、ガスと固体との間の物質の相であると考えられ、ガスクラスターのサイズは、数個の分子又は原子から１０５個を超える原子までの範囲であり得る。

【0056】

もう１つの実施形態において、流体混合物は、同じマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理しながら、同じノズル内のエアロゾルとガスクラスター（例えば、ＧＣＪ）との間で転移してもよい。このようにして、流体混合物は、より高い液体濃度から、流体混合物中のより低い液体濃度に進むことによって、エアロゾルとＧＣＪとの間で転移し得る。あるいは、流体混合物は、流体混合物中のより低い液体濃度からより高い液体濃度に進むことによって、ＧＣＪとエアロゾルとの間で転移してもよい。図６Ａ～６Ｂの説明で上述したように、液相濃度は、温度、圧力、又はそれらの組み合わせによって制御することができる。例えば、エアロゾルからＧＣＪへの転移において、１つの特定の実施形態において、流体混合液の濃度は、１０重量％から１重量％未満に遷移し得る。別の特定の実施形態では、流体混合物の液体濃度が１重量％から１０重量％未満に遷移するときに、ＧＣＪからエアロゾルへの転移が起こり得る。しかしながら、エアロゾルとＧＣＪとの間の転移、及びその逆は、前述の特定の実施形態におけるパーセンテージに限定されるものではなく、また、説明のための単なる例示に過ぎず、限定されるものではない。

【0057】

ブロック７０８において、膨張した流体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向けて方向づけられることができ、流体膨張コンポーネントがマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面にわたって移動するにつれて、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去することができる。いくつかの実施形態において、システム１００は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の周りに配置され得る複数の流体膨張コンポーネントを含み得る。複数の流体膨張コンポーネントは、粒子を除去するために同時に又は連続的に（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｏｒ ｓｅｒｉａｌｌｙ）使用されることができる。あるいは、複数の流体膨張コンポーネントのいくつかは、エアロゾル処理専用であってもよく、残りの流体膨張コンポーネントは、ＧＣＪ処理に使用されてもよい。

【0058】

エアロゾル処理に加えて、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ＧＣＪ処理を用いてクリーニングされてもよい。低温ガスクラスターは、アルゴン又は窒素又はそれらの混合物等の気体種が、任意の気体成分の液化温度を超え得る低温温度にガスを曝すデュワー等の熱交換器ベッセル（例えば、低温冷却システム１０８）を通過するときに形成され得る。次いで、高圧の低温ガスは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に対して角度をなす又は垂直なノズル１１０又はノズルアレイを介して膨張し得る。ＧＣＪスプレーは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面への損傷を引き起こすことなく、又は損傷の量を制限して（ｗｉｔｈｏｕｔ ｃａｕｓｉｎｇ ａｎｙ ｄａｍａｇｅ ｏｒ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｄａｍａｇｅ）、半導体ウエハの表面から粒子を除去するために使用され得る。

【0059】

ガスクラスターは、力（例えば、ファンデルワールス力）によって一緒に保持される原子／分子の集合又は凝集であり得るが、気体中の原子又は分子と固相との間の物質の別個の相として分類され、サイズは数個の原子から１０５個の原子までの範囲であり得る。式（２）で与えられるＨａｇｅｎａの経験的クラスタースケーリングパラメータ（Γ＊）は、クラスターサイズに影響し得る臨界パラメータを提供する。ｋは結合形成に関連する凝縮パラメータ（ガス種特性）、ｄはノズルオリフィス直径、αは膨張半角、Ｐｏ及びＴｏは膨張前圧力及び温度である。円錐形状を有するノズルの幾何学的形状は、膨張するガスを制約し、より効率的なクラスター形成のために原子又は分子間の衝突の数を増加させるのに役立つ。このようにして、ノズル１１０は、基板１１８の表面から汚染物質を取り除くのに十分な大きさのクラスターの形成を促進することができる。ノズル１１０から放出されるＧＣＪスプレーは、基板１１８に衝突する前にイオン化されないが、原子の中性集合として残る。

【数1】

【0060】

クラスターを構成する原子又は分子の集合体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の汚染物サイズに低温クラスターサイズが近接していることにより、より良好なプロセス能力を提供し得るサイズ分布を有することができ、１００ｎｍ未満のサイズの汚染物のクリーニングを目標とすることができる。また、マイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突する低温クラスターのサイズが小さいことは、処理中に保護する必要がある高感度構造を有し得るマイクロエレクトロニクス基板１１８の損傷を防止又は最小限に抑えることができる。

【0061】

エアロゾルプロセスと同様に、ＧＣＪプロセスは、図１のシステム１００の説明に記載されたものと同じ、又は類似のハードウェア、及び図２Ａ～５の説明に記載されたコンポーネントを使用することができる。しかしながら、ＧＣＪ法の実施は、本明細書に記載されるハードウェアの実施形態に限定されない。特定の実施形態では、ＧＣＪプロセスは、エアロゾルプロセスと同じ又は類似のプロセス条件を使用することができるが、ＧＣＪプロセスは、流体混合物に対してより低い液相濃度を有してもよい。しかしながら、ＧＣＪプロセスは、本明細書に記載されるエアロゾルプロセスの全ての実施形態よりも低い液体濃度を有する必要はない。当業者は、本明細書に記載されるＧＣＪ方法において存在し得る任意の小液滴及び／又は固体粒子（例えば、凍結液体）に対するガスクラスターの量又は密度を増加させるＧＣＪ方法を実施することができる。これらのＧＣＪ方法は、クリーニングプロセスを最適化するためのいくつかの異なる技術を有してもよく、当業者は、これらの技術の任意の組み合わせを使用して、任意のマイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングすることができる。例えば、当業者は、マイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングするために、ノズル１１０の設計及び／又は配向、流体混合物の組成又は濃度、流体混合物の流入圧力及び／又は温度、及びプロセスチャンバの１０４の圧力及び／又は温度を変化させることができる。

【0062】

図８は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するためのＧＣＪプロセスを生成するための低温法のためのフローチャート８００を提供する。この実施形態では、本方法は、図２Ａ乃至２Ｂの説明で本明細書に記載される２段ガス（ＴＳＧ）ノズル２００と同様に、多段ノズル１１０を使用することができるＧＣＪプロセスを代表することができる。図８の実施形態は、流体混合物が多段ノズル１１０を介して高圧環境から低圧環境に移行する際に、流体混合物の圧力差又は変化を反映し得る。

【0063】

図８を参照すると、ブロック８０２において、システム１００は、流体膨張コンポーネント（例えば、ＴＳＧノズル２００）を含むことができる真空プロセスチャンバ１２０内にマイクロエレクトロニクス基板１１８を受け入れることができる。このシステムは、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温冷却システム１０８によって提供される任意の流体混合物に曝す前に、プロセスチャンバ１０４を大気圧以下の状態にしてもよい。

【0064】

ブロック８０４において、システム１００は、２７３Ｋ未満の温度及び大気圧よりも高い圧力である流体混合物を供給又は調整することができる。例えば、流体混合物の温度は、７０Ｋ～２００Ｋの間、又はより具体的には７０Ｋ～１２０Ｋの間であり得る。混合流体の圧力は、５０ｐｓｉｇ～８００ｐｓｉｇの間であってもよい。一般に、流体混合物の少なくとも大部分（重量による）は、気相中にあってもよい。しかしながら、他の実施形態において、流体混合物は、気相において１０重量％未満であってもよく、より詳細には、気相において１重量％未満であってもよい。

【0065】

流体混合物は、Ｎ_２、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、又はこれらの任意の組み合わせ（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を含み得る単一の流体組成物又は流体の組み合わせであり得るが、これらに限定されない。当業者は、前述の流体の１つ以上の組み合わせを選択し、一度に１つの流体混合物を用いて基板を処理し、又は、同一のマイクロエレクトロニクス基板１１８に対して、流体混合物の組み合わせを用いて基板を処理することができる。

【0066】

一実施形態において、流体混合物は、１：１～１１：１の間の比において、Ｎ_２及びアルゴンの組み合わせを含んでもよい。当業者は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するために、Ｎ_２及び／又はアルゴンの液体濃度に関連して比率を最適化することができる。しかしながら、他の実施形態において、当業者は、粒子除去効率を最適化するために、ＧＣＪ流体混合物のエネルギー又は運動量を最適化することもできる。例えば、流体混合物は、ＧＣＪプロセスの質量及び／又は速度を変化させ得る別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスは、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素又は何かそれらの組み合わせを含むが、これに限定されるものではあることができない。１つの実施形態において、流体混合物は、アルゴン対Ｎ_２の１：１～１：４の混合物であることができ、キセノン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上のキャリアガスが混合され得る混合物を含み得る。他の例では、キャリアガスの組成及び濃度は、異なる比率のキャリアガスを有する異なる比率のＮ_２及びアルゴンで最適化され得る。他の実施形態において、キャリアガスは、表１に示すように、Ｈａｇｅｎａ値、ｋに基づいて含まれてもよい。

【表1】

【0067】

通常、いくつかの実施形態では、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせと混合されている場合、ｋ値の低い流体は、濃度が同等又はそれ以上でなければならない。例えば、キャリアガスをＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と混合する場合は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせと、キャリアガスとの間の比は、少なくとも４：１の混合比（ａ ｒａｔｉｏ ｍｉｘｔｕｒｅ）を用いて行われるべきであり、ここでは、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比で用いる。対照的に、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と組み合わせる場合、混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１～４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

【0068】

他の実施形態では、流体混合物は、１：１と１１：１との間の比率のアルゴンとＮ_２の組み合わせを含み得る。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含むことができる。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

【0069】

ブロック８０６において、システム１００は、流体源１０６から及び／又は低温冷却システム１０８から流体膨張コンポーネントに流体混合物を提供することができる。システム１００はまた、プロセスチャンバ１０４を３５Ｔｏｒｒ未満の圧力に維持してもよい。例えば、システム１００は、プロセスチャンバ１０４の圧力を制御するために真空システム１３４を使用し、流体混合物がプロセスチャンバ１０４に導入される前又はその時に、プロセスチャンバ１０４を制御してもよい。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１０４の圧力は、５Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの間であってもよく、いくつかの実施形態では、圧力は、５Ｔｏｒｒ未満であってもよい。

【0070】

ＧＣＪスプレーは、流体混合物が、比較的高圧の環境（例えば、ノズル１１０の上流）と低圧の環境（例えば、プロセスチャンバ）との間で移行するときに形成されてもよい。図８の実施形態において、流体膨張コンポーネントは、マイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突する前に、流体混合物を少なくとも２つの圧力変化又は膨張の下におくことができるＴＳＧノズル２００であってもよい。

【0071】

ブロック８０８において、流体混合物は、注入口オリフィス２０４を通ってリザーバコンポーネント２０２へと膨張し、プロセスチャンバ１０４圧力を超え、流体混合物の流入圧力未満のリザーバ圧力を達成し又は維持することができる。概して、リザーバ圧力は、８００ｐｓｉｇ未満で３５Ｔｏｒｒ以上であり得る。しかしながら、図２Ａ乃至２Ｂに図示される限られた空間内でのガス流の変動により、リザーバ圧力が変動し得る。

【0072】

流体混合物は、リザーバコンポーネント２０２の直径より小さいか又は小さくなくてもよい移行オリフィス２０６へ進むことができる。
移行オリフィス２０６がリザーバコンポーネント２０２の直径より小さい場合、流体混合物は、移行オリフィス２０６を流れ又は移行オリフィス２０６を通り抜けて、ＴＳＧノズル２００の放出口コンポーネント２０８内へに流入するときに、より高い圧力に圧縮され得る。

【0073】

ブロック８１０において、流体混合物は、流体膨張コンポーネントの放出口コンポーネント２０８内の放出口圧力に維持され得る。
放出口圧力は、チャンバ圧力を超え、リザーバコンポーネント２０２圧力未満であることができる。移行オリフィス２０６と出口オリフィス２１０との間の移行の間に、流体混合物は膨張し得、上述のようにガスクラスターを形成し得る。放出口コンポーネント２０８とプロセスチャンバ１０４との間の圧力差は、プロセスチャンバ１０４のより大きな容積と比較して、放出口コンポーネント２１０のより小さい閉じられた容積に起因し得る。

【0074】

ガスクラスターは、放出口オリフィス２１０に向けて方向づけられることができ、流体混合物は、流体混合物がＴＳＧノズル２００を出た後も膨張し続け得る。しかしながら、運動量は、ガスクラスタースプレーの少なくとも大部分をマイクロエレクトロニクス基板１１８に方向づけることができる。上述のように、ガスクラスターのサイズは、１０５までのいくつかの原子間で変化し得る。プロセスは、上述のプロセス条件によって変化することにより、ガスクラスターの数及びサイズを制御するために最適化されることができる。例えば、当業者は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するために、流入する流体混合物圧力、流体混合物の組成／濃度、プロセスチャンバ１０４圧力、又はそれらの任意の組み合わせを変更することができる。

【0075】

ブロック８１２では、ＧＣＪスプレーのコンポーネントを使用して、マイクロエレクトロニクス基板１１８から物体又は汚染物を動力学的的又は化学的に除去することができる。物体は、ＧＣＪスプレーの運動学的影響によって、及び／又は流体混合物が有し得る物体との化学的相互作用によって、除去することができる。しかしながら、対象物の除去は、動力学的及び／又は化学的除去の理論に限定されるものではなく、ＧＣＪスプレーを適用した後の物体の除去は、物体の除去を説明するために用いられる任意の適用可能な理論のための十分な証拠となり得るという点で、物体の除去を説明するための任意の理論を適用可能である。

【0076】

また、ＴＳＧノズル２００とマイクロエレクトロニクス基板１１８との相対位置を用いて、物体の除去を最適化することができる。例えば、ＧＣＪスプレーの入射角は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面と放出口オリフィス２１０の平面との間で０°と９０°との間でＴＳＧノズル２００を移動させることにより調整され得る。１つの特定の実施例において、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の組成又はパターンに基づいて物体を除去するために、入射角は３０°から６０°であってもよい。あるいは、入射角は、６０°と９０°との間、より具体的には約９０°とすることができる。他の実施形態では、２つ以上のノズル１１０を使用して、同様の又は変化する入射角でマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理してもよい。

【0077】

上述の除去の実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、除去プロセスの間に並進及び／又は回転されることができる。除去速度は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の特定の部分上のＧＣＪスプレーの所望の滞留時間に最適化することができる。当業者は、所望の粒子除去効率を達成するために、滞留時間及びＧＣＪスプレー衝突位置を最適化することができる。例えば、所望の粒子除去効率は、粒子測定の前と後の間で８０％を超える除去であってもよい。

【0078】

同様に、放出口オリフィス２１０とマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面との間のギャップ距離を最適化して、粒子除去効率を高めることができる。ギャップ距離は、図５の説明でより詳細に説明されるが、一般にギャップ距離は、５０ｍｍ未満であってもよい。

【0079】

また、ＧＣＪプロセスは、図３及び４の説明に記載されるものと同様に、単一段ノズル３００、４００を使用して実施されてもよい。単一段ノズル３００、４００は、膨張領域の直径３０６が注入口オリフィス３０２と放出口オリフィス３０４との間で同じであるか又は増加するという点で連続的であり得る単一の膨張チャンバを含むことができる。例えば、単一段ノズル３００、４００は、ＴＳＧノズル２００のような移行オリフィス２０６を有していなくてもよい。しかしながら、単一段のＧＣＪ方法は、ＴＳＧノズル２００システム１００によっても使用されることができ、単一段ノズルシステム１００に限定されない。同様に、図９乃至１２の説明に記載される方法は、単一段ノズル３００、４００によっても使用され得る。

【0080】

図９は、ＧＣＪスプレーでマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理する別の方法のためのフローチャート９００を示す。マイクロエレクトロニクス基板１１８に対するノズル１１０の位置決めは、粒子除去効率に強いインパクトを有し得る。特に、放出口オリフィス３０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面との間のギャップ距離は、粒子除去効率に影響を及ぼし得る。ギャップ距離は、ＧＣＪスプレーの、流体の流れ及び分布に影響を及ぼし、ノズル１１０によるクリーニング表面積のサイズに影響を及ぼしうる。このようにして、ＧＣＪプロセスのためのサイクルタイムは、ノズル１１０のためのより少ない経路又は短い滞留時間のため低減されることができる。

【0081】

図９を参照すると、ブロック９０２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００、４００）を有し得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられることができる。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。一般に、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

【0082】

ブロック９０４で、システム１００は、放出口オリフィス４０４がマイクロエレクトロニクス基板１１８の上に又は隣接して配置されるように、ＧＥＣの反対側にマイクロエレクトロニクス基板１１８を配置することができる。また、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に対してある角度に配置され得る。その表面はマイクロエレクトロニクスデバイスが製造される部分である。角度は、０°から９０°の範囲であり得る。ＧＥＣの位置決めはまた、図５に記載されるように、ギャップ距離５０２に基づいて最適化されることができる。ギャップ距離５０２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８へ向かう及び／又はマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる（ａｃｒｏｓｓ）フロー分布に影響を与え得る。ギャップ距離５０２が増加するにつれて、クリーニング表面積は減少し、粒子除去効率を維持又は改善するために追加のノズル経路を必要としうる。膨張流体混合物の速度はまた、ギャップ距離５０２に依存して変化してもよい。例えば、マイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる流体の横方向の流れは、ギャップ距離５０２が減少するときに増加してもよい。いくつかの実施形態において、より高い速度は、より高い粒子除去効率を提供することができる。

【0083】

通常、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面から５０ｍｍ以内にあり得る。しかし、ほとんどの実施形態では、ギャップ距離５０２は、本明細書に記載のエアロゾル又はＧＣＪプロセスに対して１０ｍｍ未満であり得る。１つの特定の実施形態において、ＧＥＣを通してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を分配する前に、ギャップ距離５０２は約５ｍｍであり得る。

【0084】

ブロック９０６において、システム１００は、２７３Ｋ未満であり得る温度であって、かつ流体混合物が提供される温度において流体混合物中の液体形成を阻止する圧力において、流体混合物をＧＥＣに供給することができる。このようにして、流体混合物内の液体濃度は、流体混合物が存在しないか、少なくとも１重量％未満であることができる。化学処理の当業者は、流体混合物の液体濃度を測定するために、任意の既知の技術を使用することができる。さらに、当業者は、状態図６００、６０８、又は、単一の種若しくは種の混合物について入手可能である、その他の既知の状態図の文献を使用して、温度及び圧力の適切な組み合わせを選択することができる。

【0085】

一実施形態では、温度は、窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、二酸化炭素、クリプトン、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る流体混合物について、７０Ｋ以上及び２７３Ｋ未満であり得る。同様に、圧力は、状態図６００、６０８を使用して、又は液体混合物中の液体濃度を１重量％未満に最小化する他の既知の測定技術によって選択されてもよい。とんどの実施形態では、圧力は１０Ｔｏｒｒ以下であってもよいが、他の実施形態では、粒子除去効率を最大にするために圧力は１０Ｔｏｒｒを超えることができる。

【0086】

ブロック９０８において、システムは、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を提供することができる。上述のように、流体混合物は、プロセスチャンバ１０４内で比較的高い圧力から低い圧力まで膨張し得る。一実施形態において、プロセスチャンバ１０４は、３５Ｔｏｒｒ以下のチャンバ圧力に維持されてもよい。

【0087】

１つの実施形態において、流体混合物は、１：１と１１：１の間の比、特に４：１未満の比で、Ｎ_２とアルゴンの組み合わせを含み得る。他の実施形態において、流体混合物は、ＧＣＪスプレーの質量及び／又は速度を変化させることができる別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスは、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素又は何かそれらの組み合わせを含むが、これに限定されるものではあることができない。１つの実施形態において、流体混合物は、アルゴン対Ｎ_２の１：１～１：４の混合物であることができ、セノン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上のキャリアガスが混合され得る混合物を含み得る。

【0088】

他の実施態様において、流体混合物は、１：１と１１：１との間のアルゴンの比率でアルゴン及びＮ_２の組合せを含むことができる。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含むことができる。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

【0089】

例えば、キャリアガスをＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と混合する場合は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせと、キャリアガスとの間の比は、少なくとも４：１の混合比を用いて行われるべきであり、ここでは、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比で用いる。対照的に、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と組み合わせる場合、混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１～４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

【0090】

別の実施形態では、流体混合物はＮ_２を含むことができ、ヘリウム又はネオンと組み合わされ、かつ、アルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含んでもよい。１つの特定の実施形態において、前記組み合わせの混合比は、２：１．８：１であり得る。

【0091】

ブロック９１０では、膨張した流体混合物（例えば、ＧＣＪスプレー）をマイクロエレクトロニクス基板１１８に向けて射出することができ、表面上の物体と接触し（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去されることができる。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

【0092】

図１０は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法の別のフローチャート１０００を示す。この実施形態において、流体混合物は、比較的低い液体濃度を有し得るＧＣＪスプレーを生成し得る。上述のように、流体混合物の温度及び圧力は、流体混合物中の液体の量（重量）に影響を及ぼし得る。この場合、流体混合物の液体濃度は、温度を変化させることによって最適化され得る。

【0093】

図１０を参照すると、ブロック１００２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００、４００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。一般に、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

【0094】

ブロック１００４において、システム１００は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の上方に又は隣接して配置される放出口オリフィス４０４が、マイクロエレクトロニクス基板１１８と反対の位置に配置され得る。また、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に対してある角度に配置され得る。その表面はマイクロエレクトロニクスデバイスが製造される部分である。角度は、０°から９０°の範囲であり得る。ＧＥＣの位置決めは、図５に記載されるように、ギャップ距離５０２に基づいて最適化されることもできる。一般に、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面から５０ｍｍ以内にあり得る。しかし、大部分の実施態様で、ギャップ距離５０２は、本明細書に記載されるＧＣＪ又はエアロゾルに対して２０ｍｍ未満であり得る。１つの特定の実施形態において、ＧＥＣを通してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を分配する前に、ギャップ距離５０２は約５ｍｍであり得る。

【0095】

ブロック１００６で、システム１００は、大気圧よりも高い圧力で、かつ２７３Ｋ未満の温度であって、所与の圧力での流体混合物の凝縮温度よりも高い温度で、流体混合物をＧＥＣに供給することができる。凝縮温度は、異なるガス間で変化することができ、異なる組成及び濃度を有する異なるガス混合物間で変化することができる。当業者は、既知の文献（例えば、状態図）又は、流体混合物の観察及び／又は測定に、少なくとも部分的に基づいた経験的技術を用いて、流体混合物のガス凝縮温度を特定することができる。

【0096】

一例では、所与の圧力での凝縮温度は、流体が液相に移行して存在する可能性のある温度である。例えば、流体混合物が凝縮温度よりも高い温度に保持されている場合、流体混合物は、いかなる液相も存在せず、又は非常に少量の液体（例えば、＜１重量％）と共に、気体状態で存在し得ることを示す。ほとんどの実施形態において、流体混合物の温度は、異なる凝縮温度を有するガスを含む流体混合物の組成に応じて、５０Ｋ～２００Ｋの間で変化してもよいが、より具体的には、７０Ｋ～１５０Ｋの間で変化する。

【0097】

例えば、Ｎ_２流体混合物の実施形態において、液体の重量による量は、Ｎ_２状態図６０４を用いることによって推定され得る。約１００ｐｓｉの流入圧力に対して、流体混合物の温度は、液体の量を最小にするために１００Ｋを超え得る。この実施形態では、流体混合物は、流入温度が約１２０Ｋであり、１００ｐｓｉの圧力を伴う場合、何ら液体を有さないか、又は少なくとも１重量％未満を有し得る。

【0098】

ブロック１００８において、システム１００は、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を提供することができる。
この実施形態では、プロセスチャンバ１０４の圧力は、少なくとも大気圧以下であってもよいが、特に１０Ｔｏｒｒ未満であり得る。

【0099】

１つの実施形態において、流体混合物は、１：１と１１：１の間の比、特に４：１未満の比で、Ｎ_２とアルゴンの組み合わせを含み得る。他の実施形態において、流体混合物は、ＧＣＪスプレーの質量及び／又は速度を変化させることができる別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスは、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素又は何かそれらの組み合わせを含むが、これに限定されるものではあることができない。１つの実施形態において、流体混合物は、アルゴン対Ｎ_２の１：１～１：４の混合物であることができ、セノン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上のキャリアガスが混合され得る混合物を含み得る。

【0100】

例えば、キャリアガスをＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と混合する場合は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせと、キャリアガスとの間の比は、少なくとも４：１レベルの混合比を用いて行われるべきであり、ここでは、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比で用いる。対照的に、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と組み合わせる場合、混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１～４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

【0101】

他の実施態様において、流体混合物は、１：１と１１：１との間のアルゴンの比率でアルゴン及びＮ_２の組合せを含むことができる。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含むことができる。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

【0102】

ブロック１０１０において、膨張した流体混合物（例えば、ＧＣＪスプレー）は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって射出され、表面上の物体（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）と接触し、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去され得る。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

【0103】

図１１は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法のフローチャート１１００を示す。この実施形態において、流体混合物は、比較的低い液体濃度を有し得るＧＣＪスプレーを生成し得る。上述のように、流体混合物の温度及び圧力は、流体混合物中の液体の量（重量）に影響を及ぼし得る。この場合、流体混合物の液体濃度は、圧力を変化させることによって最適化され得る。さらに、ギャップ距離５０２は、レシピ圧力及び以下に説明する一定値を用いて計算するためにコントローラ１１２を使用して特定され得る。

【0104】

図１１を参照すると、ブロック１１０２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。一般に、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

【0105】

ブロック１１０４において、２７３Ｋ未満の温度及び流入温度でのガス混合物中の液体形成を阻止する流入圧力で、ガス混合物をＧＥＣに供給する。例えば、Ｎ_２の実施形態では、Ｎ_２状態図６０４は、約１００Ｋの流体混合物が、Ｎ_２を気相に維持するために、１００ｐｓｉ未満の圧力を有する可能性が高いことを示す。圧力が約１５０ｐｓｉ以上であれば、Ｎ_２プロセスガス中に液相が存在する可能性がより強くなる。

【0106】

ブロック１１０６において、システム１００は、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を提供することができる。この実施形態では、プロセスチャンバ１０４の圧力は、少なくとも大気圧以下であってもよいが、特に１０Ｔｏｒｒ未満であり得る。

【0107】

１つの実施形態において、流体混合物は、１：１と１１：１の間の比、特に４：１未満の比で、Ｎ_２とアルゴンの組み合わせを含み得る。他の実施形態において、流体混合物は、ＧＣＪスプレーの質量及び／又は速度を変化させることができる別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスは、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素又は何かそれらの組み合わせを含むが、これに限定されるものではあることができない。１つの実施形態において、流体混合物は、アルゴン対Ｎ_２の１：１～１：４の混合物であることができ、セノン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上のキャリアガスが混合され得る混合物を含み得る。

【0108】

例えば、キャリアガスがＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と混合される場合は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせと、キャリアガスとの間の比は、少なくとも４：１レベルの混合比を用いて行われるべきであり、ここでは、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比で用いる。対照的なのは、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１～４：１）と組み合わせる場合である。混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１～４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

【0109】

他の実施態様において、流体混合物は、１：１と１１：１との間のアルゴンの比率でアルゴン及びＮ_２の組合せを含むことができる。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含むことができる。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

【0110】

ブロック１１０８で、システム１００は、放出口（例えば、放出口オリフィス４０４）とマイクロエレクトロニクス基板１１８の間のギャップ距離５０２にマイクロ電子基板１１８を配置し得る。ギャップ距離５０２は、少なくとも部分的に、図５の説明において式１に示されるように、チャンバ圧力と、４０と６０との間の値を有する定数パラメータとの比に基づいている。一実施形態において、定数パラメータの単位は、長さ／圧力（例えば、ｍｍ／Ｔｏｒｒ）の単位を有してもよい。

【0111】

ブロック１１１０では、膨張した流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって射出され、表面上の物体（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）と接触し、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去され得る。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

【0112】

図１２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法のためのフローチャート１２００を示す。この実施形態において、流体混合物は、比較的低い液体濃度を有し得るＧＣＪスプレーを生成し得る。上述のように、流体混合物の温度及び圧力は、流体混合物中の液体の量（重量）に影響を及ぼし得る。この場合、システム１００は、流入する流体混合物の圧力とチャンバ１０４圧力との間の比を維持して、運動量又は組成（例えば、ガスクラスターなど）を最適化することができる。さらに、システム１００は、流入する流体混合物の圧力を最適化することもでき、流入圧力とプロセスチャンバ１０４圧力との間の圧力比関係の範囲内で流入流体混合物の液体濃度を制御し得る。

【0113】

図１２を参照すると、ブロック１２０２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００，４００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。一般に、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

【0114】

ブロック１２０４において、システム１００は、流体混合物を真空プロセスチャンバ１０４に供給することができ、システム１００は、流体混合物を気相中に維持する温度及び／又は圧力に流体混合物を維持することができる。流体混合物は、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、酸化炭素又はヘリウムのうちの少なくとも１つを含み得るが、これらに限定されない。

【0115】

別の実施形態では、流体混合物は、Ｎ_２を含むことができ、少なくともヘリウム又はネオンと組み合わされ、かつ、アルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素のうちの少なくとも１つと組み合わされることができる。１つの特定の実施形態において、前述の流体混合物の組み合わせの比は、約１：２：２であり得る。別のより具体的な実施形態では、前述の流体混合物の比は、１：２：１．８であり得る。

【0116】

ブロック１２０６で、システム１００は、圧力比を用いて、プロセスチャンバ１０４の圧力及び流入する流体混合物の圧力を維持する。このようにして、システム１００は、流入圧力とプロセス圧力との間に、バランス又は関係があることを保証することができる（例えば、比率＝（流入圧力／プロセス圧力））。圧力比は、超えることも超えないこともできる閾値であり得、又は、圧力比は、流入圧力又はチャンバ圧力の変化にもかかわらず維持され得る範囲を含んでもよい。圧力比の値は、２００～５００，０００の範囲であってもよい。しかしながら、圧力比は、コントローラ１１２に格納された所与のレシピ条件を維持し得る範囲を超えられるか、超えられないか、又は、範囲を指定することができる、閾値に作用し得る。このようにして、ノズルにわたる圧力差は制御されることができ、ＧＣＪ／エアロゾルスプレーの運動量又は組成（例えば、ガスクラスターサイズ、ガスクラスター密度、固体粒子サイズなど）を維持することができる。

【0117】

圧力比の実施形態では、コントローラ１１２が圧力を同一の又は類似の単位に変換して流入圧力及びチャンバ圧力を制御し得るように、値は同様の単位を考慮する。

【0118】

上限閾値実施形態は、チャンバ圧力に対する流入圧力が上限閾値比よりも小さくなり得るように、超えてはならない圧力比を含んでもよい。例えば、上限閾値は、３０００００、５０００、３０００、２０００、１０００又は５００のいずれかの値であってもよい。

【0119】

別の実施形態では、コントローラ１１２は、流入圧力及びプロセス圧力を圧力比値の範囲内に維持することができる。例示的な範囲には、１０００００～３０００００、２０００００～３０００００、５００００～１０００００、５０００～２５０００、２００～３０００、８００～２０００、５００～１０００、又は７００～８００が含まれ得るが、これらに限定されない。

【0120】

ブロック１２０８において、システム１００は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を、放出口（例えば、出口オリフィス４０４）とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間のギャップ距離５０２に配置することができる。ギャップ距離５０２は、少なくとも部分的に、図５の説明において式１に示されるように、チャンバ圧力と、４０と６０との間の値を有する定数パラメータとの比に基づいている。一実施形態において、定数パラメータの単位は、長さ／圧力（例えば、ｍｍ／Ｔｏｒｒ）の単位を有してもよい。

【0121】

ブロック１２１０において、膨張した流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって射出され、表面上の物体（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）に接触し、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去され得る。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

【0122】

図１３は、非液体含有流体混合物（例えば、ＧＣＪ）と液体含有流体混合物（例えば、エアロゾル）との間の粒子除去効率向上の棒グラフ１３００を含む。本明細書に開示された、予想外の結果の１つは、１００ｎｍ以下（ｓｕｂ－１００ｎｍ）の粒子についての改良された粒子除去効率に関し、及び１００ｎｍを超える粒子についての粒子除去効率を維持又は改善することに関する。従前の技術は、液体濃度が１０％を超える低温流体混合物でマイクロエレクトロニクス基板を処理することを含み得る。予想外の結果を生み出す新しい技術は、液化濃度を有さない低温流体混合物でマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理することを含み得る。

【0123】

図１３の実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、市販の堆積システムを用いて窒化シリコン粒子（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）で堆積された。窒化シリコン粒子は、両方の試験で同様の密度及びサイズを有した。ベースラインの低温プロセス（例えば、＞１重量％の液体濃度）を、少なくとも１つのマイクロエレクトロニクス基板１１８に適用し、ＧＣＪを、窒化シリコン粒子で覆われた、異なるグループのマイクロエレクトロニクス基板１１８にも適用した。この場合、ＧＣＪプロセスは、約９Ｔｏｒｒに維持された真空チャンバから高圧流体源を分離するノズル１１０の前に、８３ｐｓｉｇの注入口圧力を伴う、２：１の窒素対アルゴン流量比を含む。ノズル１１０の注入口直径は～０．０６”であった。ギャップ距離５０２は、２．５～４ｍｍの間にあった。ウエハは、粒子で汚染された領域がＧＣＪスプレーに２回曝露されるように、ノズルの下方を２回通過した。粒子は、カリフォルニア州ミルピタスのＫＬＡ－ＴｅｎｃｏｒＴＭ製のＫＬＡ－ＳＵＲＦ ＳＣＡＮ ＳＰ２－ＸＰを用いて処理の前後に測定した。

【0124】

従前の技術の下では、図１３に示されるように、１００ｎｍ以下（ｓｕｂ－１００ｎｍ）の粒子除去効率（ＰＲＥ）は、９０ｎｍを超える粒子では８０％を超えるものの、４２ｎｍ未満の粒子では３０％未満に低下した。具体的には、ＰＲＥは、６５ｎｍ～９０ｎｍの間の粒子について、～８７％（＠＞９０ｎｍ粒子）から～７８％に低下した。５５ｎｍ～６５ｎｍの粒子と４０ｎｍ～５５ｎｍの粒子の間のＰＲＥの減少はより顕著であった。ＰＲＥはそれぞれ～６１％及び～５５％に低下した。最後に、ＰＲＥの最大の低下は、４０ｎｍ以下の粒子、～２４％のＰＲＥで見られた。

【0125】

このデータを考慮すると、１００ｎｍ以下の粒子効率の改善は、粒子サイズの減少に伴い、同様に減少するリターン（ｒｅｔｕｒｎ）を示すことが期待された。しかしながら、本明細書中に開示されたＧＣＪ技術は、１００ｎｍ以下のＰＲＥを改良しただけでなく、予想よりも高い程度のＰＲＥを維持した。例えば、図１３に示すように、ＧＣＪ ＰＲＥは、いずれの粒子ビンサイズに対しても～８０％を下回らなかった。

【0126】

図１３に示すように、９０ｎｍを超える粒子についてのＧＣＪ ＰＲＥは、９５％を超えるまで改善され、これは、従来の技術を用いた結果よりも５％を超える改善である。さらに、ＧＣＪプロセスは、従前の技術と比較して、粒子サイズが減少するにつれて、１００ｎｍ以下の粒子を除去するより大きな能力を示した。例えば、６５ｎｍ～９０ｎｍ、５５ｎｍ～６５ｎｍ及び４０ｎｍ～５５ｎｍビンは、少なくとも９０％のＰＲＥを有した。各ビンサイズで～１５％から～３５％の間の改善である。しかし、最大の改善は４０ｎｍ以下のビンサイズの場合であり、ＰＲＥは２５％から～８２％に改善した。

【0127】

ＧＣＪ ＰＲＥの予想外の結果は二重であった。第一に、９０ｎｍを超える粒子のＰＲＥの増加は、９０ｎｍ未満の粒子のＰＲＥの増加と連動していた。第二に、ＧＣＪプロセスに対するサイズのビン間（ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｉｎｓ ｓｉｚｅｓ）の差は、同様の範囲のプロセス条件を用いたエアロゾルプロセスのＰＲＥ結果よりもはるかによりタイトな分布を示した。

【0128】

図１４は、少なくとも部分的に、ノズル１１０とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間のより小さいギャップ距離５０２に基づく、より広いクリーニングエリアを示すマイクロエレクトロニクス基板の粒子マップ１４００を含む。通常、ガスが高圧環境から低圧環境へと膨張するにつれて、ガスはより大きな表面積又はカバーエリアをカバーする可能性が高くなり、ガスは、初期膨張点からさらに離れる。このようにして、ガスノズルをマイクロエレクトロニクス基板１１８から離して配置すると、有効クリーニングエリアが大きくなると考えられた。しかしながら、これは事実ではなく、実際には、より小さなギャップ距離５０２を有すると、マイクロエレクトロニクス基板１１８上のより広いクリーニングエリアを得るという、完全に直観に反する結果を達成した。

【0129】

クリーニング後粒子マップに示されるように、５ｍｍギャップ距離は、１０ｍｍギャップ距離よりも幅広のクリーニングエリアを有する。５ｍｍギャップ粒子マップ１４０６は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の右半分について、ＰＲＥが～７０％であることを示す。対照的に、１０ｍｍギャップ粒子マップ１４０８は、２００ｍｍマイクロエレクトロニクス基板１１８の右半分に対して～５０％のＰＲＥを有した。この場合、５ｍｍギャップの粒子マップは、６ｍｍ以下の放出口オリフィスを有するノズル１１０から約８０ｍｍ幅のクリーニングエリア１４１０を示す。かかる小さな放出口オリフィスを有するノズル１１０は、それ自体のサイズの１２倍を超える有効クリーニング距離を有することができることは予期されなかった。

【0130】

図１５は、従前の技術（例えば、エアロゾル）と、本明細書に開示された技術（例えば、ＧＣＪ）との間の、異なるフィーチャ損傷差異を示すマイクロエレクトロニクス基板フィーチャの画像１５００を含む。損傷の差異は肉眼で視認され、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるより詳細な検査によって確認される。この実施形態では、ポリシリコンフィーチャは、既知のパターニング技術を用いてマイクロエレクトロニクス基板上に形成された。フィーチャは、約２０ｎｍの幅及び約１２５ｎｍの高さを有した。別個のフィーチャサンプル（例えば、ライン構造）を、本明細書に開示されているＧＣＪプロセス及びエアロゾルプロセスと同様のプロセスに曝露した。

【0131】

従前の技術では、エアロゾルクリーニングプロセスに曝されたマイクロエレクトロニクス基板１１８の画像１５０２、１５０４の変色によって、ライン構造の損傷が明らかにされた。可視のライン損傷は、エアロゾルＳＥＭ画像１５０６によって確認される。対照的に、ＧＣＪ画像１５０８、１５１０では変色がなく、ＧＣＪ ＳＥＭ画像１５１２では損傷が示されていない。従って、ＧＣＪ画像１５０８、１５１０における変色の欠如及びＧＣＪ ＳＥＭ画像１５１２における損傷の欠如は、本明細書に記載されるＧＣＪ技術が、エアロゾルプロセスよりもマイクロエレクトロニクス基板１１８に対して破壊的ではないことを示唆する。

【0132】

パターン化されたフィーチャの損傷（図示せず）の別の例は、より大きな粒子によって、それらがマイクロエレクトロニクス基板の表面から移動するにつれて、引き起こされる損傷を含み得る。より大きな粒子は、より小さな粒子よりも相対的に高い運動量を有し得るが、これは、部分的には、それらの質量がより高いためであり、それらが除去されるときに、又は、もしそれらがマイクロエレクトロニクス基板から取り除かれた後に、表面に沿って運ばれると、パターン化されたフィーチャの損傷を引き起こす可能性がより高い。

【0133】

本明細書に記載されるプロセスは、非常に効率的な方法で、大きな粒子（例えば、＞１００ｎｍ）及び小さな粒子（例えば、＜１００ｎｍ）を除去することが見出された。しかしながら、比較的大きな粒子（例えば、＞１００ｎｍ）いついての除去力に対する付着力の比は、場合によっては、小さな粒子についての除去力に対する付着力の比よりも小さくなり得る。したがって、小さな粒子を除去するプロセス処理は、より大きな粒子に過度のエネルギーを与え、それらが除去される際に、マイクロエレクトロニクス基板又はマイクロエレクトロニクス基板上のパターン化されたフィーチャを損傷し得る。しかしながら、より大きな粒子が、第１群のプロセス条件での第１処理の間に除去されれば、第２処理は、第２群のプロセス条件を用い、第２群のプロセス条件は、第１群のプロセス条件と異なる少なくとも１つのプロセス条件を含む。１つの具体的な実施形態において、２段階処理は、より大きな粒子を除去するための比較的低いフローレートを有する第１の処理を含むことができ、その後により小さな粒子を除去するためのより高いフローレートを有する第２の処理を含むことができる。このようにして、より低いフローレートは、より大きな粒子がマイクロエレクトロニクス基板から除去されるときに、より大きな粒子の運動量を最小化するために、より大きな粒子により少ない量のエネルギーを与える。理想的には、より低い運動量は、より大きな粒子が除去される際に、パターン化されたフィーチャに対する損傷の量又は程度を最小化する。

【0134】

したがって、粒子除去効率は、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の異なるタイプの粒子に対処するために多段階処理方法を組み込むことによって改善されることができる。多段階プロセスは、異なるプロセス条件でマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる複数のパス（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｓｓｅｓ）を実施することを含み得る。例えば、第１処理は、特定のタイプの粒子を除去するために使用される第１群のプロセス条件を含み、その後、第２群のプロセス条件でマイクロエレクトロニクス基板１１８を通過する（ｐａｓｓｅｓ）。図１６Ａ／１６Ｂ及び１７は、これらの多段階プロセス処理の例示的実施形態を示す。

【0135】

図１６Ａ及び１６Ｂは、本明細書に開示されたプロセスに関連する多段階処理プロセスを使用して、ＧＣＪスプレーでマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理する別の方法のフローチャート１６００を示す。これらの多段階の実施形態では、ＧＣＪスプレーのプロセス条件及びマイクロエレクトロニクス基板１１８に対するノズル１１０の位置決めは、粒子除去効率に強い影響を与え得る。ＧＣＪスプレープロセス条件及び／又は出口オリフィス３０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面との間のギャップ距離を変化させることは、粒子を除去し、処理プロセス中のマイクロエレクトロニクス基板１１８への損傷を最小限にするために、当業者によって最適化され得る。いくつかの実施形態において、処理ガスのプロセス条件は、流体フローレート、化学組成、温度、ＧＥＣ（例えばノズル４００）への流入圧力、真空プロセスチャンバ１０４圧力を含み得るが、これらに限定されない。さらに、ギャップ距離５０２は、クリーニング効率を改善するか、又はマイクロエレクトロニクス基板１１８上のパターンフィーチャの損傷を最小限にするために、処理段階間で変化させることもできる。図１６Ａを参照すると、フローチャート１６００は、図１に示されるシステム１００によって実施され得る多段階処理プロセスの一実施形態を概説する。

【0136】

ブロック１６０２では、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、流体又はガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ） （例えばノズル３００、４００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。通常、、ＧＥＣは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２又は注入口と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４に流入させる放出口オリフィス４０４又は放出口と、を含み得る。図１に示すように、ＧＥＣは、ガス混合物を７０Ｋ～２００Ｋの温度及び８００ｐｓｉｇ未満の圧力に維持することができる低温冷却ガス源と流体連通することができる。

【0137】

マイクロエレクトロニクス基板１１８は、図１の説明にさらに開示されているように、ＧＥＣの下方又は直下で（ｕｎｄｅｒｎｅａｔｈ ｏｒ ｓｕｂｊａｃｅｎｔ）回転及び／又は並進することができる可動チャック１２２に固定され得る。可動チャック１１２は、移動中のマイクロエレクトロニクス基板１１８を機械的及び／又は電子的に固定するように構成され得る。この能力は、マイクロエレクトロニクス基板１１８が処理中に可動チャック１２２から移動又は脱落するのを防止する。一旦マイクロエレクトロニクス基板１１８が適切な位置に固定されると、初期プロセス処理が継続され得る。

【0138】

ブロック１６０４において、真空プロセスチャンバは、多段処理プロセスを通じて安定したプロセス圧力を維持するために、真空システム１３４を制御するためのコントローラ１１２を使用して、３５ Ｔｏｒｒ以下のプロセス圧力に維持され得る。半導体処理の当業者は、本明細書に開示された多段処理の間、所望の設定点に圧力を維持するために閉ループ制御システムを設計し、構成することができるであろう。例えば、圧力設定点は、真空プロセスチャンバ１０４へのガスフロー条件が、本明細書に開示される多段階処理プロセスの間に変化する場合でも維持され得る。

【0139】

通常、プロセス圧力は、流入ガス混合物よりもはるかに低い圧力に維持されることができ、ガス混合物がＧＥＣを通過するときに比較的高い圧力から比較的低い圧力に移行するにつれて、ガスクラスター形成を可能にすることができる。さらに、他の実施形態では、真空チャンバのプロセス圧力を多段階処理プロセスの間に変更することができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる流体のフロー特性を変更し、又は、ガスフローから粒子に伝達されるエネルギーの量を変更して、マイクロエレクトロニクス基板１１８との粒子の表面付着を克服することができる。圧力制御に加えて、粒子除去効率はまた、流入ガスの圧力、組成、及び／又はフローレートに影響され得る。

【0140】

ブロック１６０６では、流体混合物は、流体源１０６からＧＥＣに供給されることができ、流入する流体混合物の温度は、低温システム１０８を用いて、７０Ｋ～２００Ｋの間で制御され得る。流入する流体混合物の圧力は、５ｐｓｉｇを超え８００ｐｓｉｇ未満であることができ、最適な粒子除去効率を達成するために最適化されることができ、これは、真空チャンバ圧力、流体混合物組成、及び本明細書に記載される他のプロセス条件と関連して行うことができる。

【0141】

一実施形態において、流体混合物は、窒素、アルゴン、又は、１００重量％の窒素から１００重量％のアルゴンまでの範囲による、それらの任意の組み合わせを含み得る。例えば、流体混合物は、窒素対アルゴンの１：１重量混合物を含んでもよく、窒素対アルゴンの１：４重量混合物までの範囲であってもよい。窒素及びアルゴンの流体組成を、種々のファクターに、少なくとも部分的に基づいて、粒子除去効率を最適化するために変化させることができ、種々のファクターは、パターン化されたフィーチャのタイプ及び／又は組成及び粒子のサイズを含み得るが、これらに限定されない。

【0142】

別の実施形態では、前の実施形態で記載された流体混合物は、ガスクラスタースプレー中のクラスターのサイズ、重量、及び密度を変更するための追加の化学物質を含み得る。ガスクラスター特性は、特定のタイプの粒子を除去するために最適化され得る。例えば、流体混合物は、キセノン、クリプトン、ヘリウム、水素、Ｃ_２Ｈ_６又は二酸化炭素のうちの１つ以上の化学物質と混合された窒素及び／又はアルゴンを含み得る。特定の一実施形態では、流体混合物は、窒素又はアルゴン対、キセノン、クリプトン、ヘリウム、水素、Ｃ_２Ｈ_６又は二酸化炭素のうちの少なくとも１つの化学物質の、重量による４：１の混合物であり得る。

【0143】

他の実施形態では、流体混合物は、ヘリウム又はネオンのうちの１つ以上の化学物質を混合された窒素及び／又はアルゴンを含みうる。特定の一実施形態では、流体混合物は、窒素又はアルゴン対、ヘリウム又はネオンのうちの少なくとも１つの化学物質の、重量による４：１の混合物であり得る。

【0144】

多段階プロセスは、システム１００のコントローラ１１２を介して、流体混合物組成、流体混合物の圧力及び温度、並びに真空チャンバの圧力に関連するプロセス条件を設定及び維持することによって開始することができる。

【0145】

ブロック１６０８において、システム１００は、第１群のプロセス条件（例えば、流体組成、流体圧力及び／又は温度、真空チャンバ圧力、ギャップ距離５０２）の下で、流体膨張コンポーネントへの流体混合物を維持するために使用され得る。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するために使用されるこの第１群のプロセス条件を用いて第１処理を受ける。

【0146】

特定の一実施形態では、第１群のプロセス条件は、流体混合物を第１フローレートで流すことによって、より大きなサイズ（例えば、＞１００ｎｍ）を標的と（ｔａｒｇｅｔ）するために使用されることができ、より大きい粒子を除去するために十分高く、かつ、粒子の運動量を最小化するために十分低く、より大きい粒子がマイクロエレクトロニクス基板１１８から除去されるときに損傷を最小化することができる。この例では、流体混合物のフローレートは、１００重量％アルゴン組成物を用いて約１００ｓｌｍであることができ、２００Ｋ未満の流体混合物の温度を有することができる。ギャップ距離５０２は、放出口オリフィス４０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面との間で約１０ｍｍであることができる。

【0147】

ブロック１６１０において、次いで、流体混合物は、膨張した流体混合物（例えば、ＧＣＪスプレー）がマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面にわたって流れるように、放出口（例えば、放出口オリフィス４０４）を介して真空プロセスチャンバ内に膨張され得る。

【0148】

ブロック１６１２において、可動チャック１２２は、放出口オリフィス４０４の下方でマイクロエレクトロニクス基板１１８を回転及び／又は平行移動させることができ、それによって、粒子を膨張した流体混合物（例えば、ＧＣＪスプレー）に曝して、マイクロエレクトロニクス基板１１８から複数の第１物体（例えば、粒子）を除去することができる。この場合、より大きな粒子は、より高いレートで除去され得る。除去力に対する付着力の比がより高いより小さな粒子よりも、除去力に対する付着力の比がより小さいからである。より大きな表面積は、流体混合物からより大きな粒子へのより高い運動量伝達レートを可能にし得る。より小さな粒子よりもより大きな粒子に衝突する可能性が高いクラスターの量がより多いためである。

【0149】

当業者は、必要に応じて、粒子除去効率を最適化するために、滞留時間（例えば、回転速度及び／又は移動速度）を決定することができる。滞留時間は、ＧＥＣが、マイクロエレクトロニクス基板１１８の任意の位置の向かい側に（ａｃｒｏｓｓ ｆｒｏｍ）位置決めされる時間の量である。一実施形態では、ＧＥＣは、１つの位置に固定され、可動チャック１２２は、ＧＥＣから流入する膨張した流体混合物を介してマイクロエレクトロニクス基板１１８を回転及び並進させる。それ故、並進及び回転速度は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の任意の部分がＧＥＣの真下ある又は向かい側にある時間の量を制御する。例えば、マイクロエレクトロニクス基板１１８のいずれか１つの部分が放出口オリフィス４０４の向かい側で又は放出口オリフィス４０４に対向して（ｏｐｐｏｓｉｔｅ）、より長い時間量を費やすように、並進速度及び／又は回転速度を減少させることによって、滞留時間を増加させることができる。同様に、並進速度及び／又は回転速度を増加させることによって、滞留時間を減少させることができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８のいずれか１つの部分が放出口オリフィス４０４の向かい側で又は放出口オリフィス４０４に対向する時間量を減少させることができる。特定の一実施形態では、並進速度は２ｍｍ／ｓ～１２０ｍｍ／ｓの範囲であることができ、回転速度は３０ｒｐｍ～３００ｒｐｍの範囲であることができ、多段階処理の段階の間で変化することができる。特定の一実施形態では、システム１００は、３０～６０ｒｐｍで基板を回転させ、２ｍｍ／ｓと１００ｍｍ／ｓとの間で並進させるように構成することができる。多段階処理の第１部分の終了後、プロセス条件は、異なる値に移行して、多段階処理プロセスを継続することができる。

【0150】

ブロック１６１４において、システム１００は、流体混合物の流入フローを停止させ、後続の処理に先立って第２群のプロセス条件を設定するか、又は、全てのプロセス条件がそれらの新しい設定点に達したときにオンザフライでプロセス条件を移行させることによって、多段階処理プロセスの第２部分に移行してもよい。

【0151】

一実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８が、コンセントオフィス４０４の真下に配置されていない場合に、移行が生じ得る。しかし、他の実施形態では、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の上方に配置されたままであってもよい。

【0152】

別の実施形態では、システム１００は、第２群のプロセス条件の下で流体膨張コンポーネントへの流体混合物を維持することができ、第２群のプロセス条件では、少なくとも１つのプロセス条件が第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で異なる。例えば、システム１００は、以下のプロセス条件のうちの１つ以上を、多段階処理の第１部分の間に使用されなかった設定点の値に移行させることができる。それ故、第２群のプロセス条件とみなされるためにこれらの値の全てが変更される必要はない。第１群のプロセス条件のいくつかは後続の処理のために変化していないにも関わらず、プロセス条件の１つだけの変化は、存在すべき第２群のプロセス条件のために充分である。プロセス条件は、流体混合物のフローレート、流体混合物の化学組成、流体混合物の温度、流体混合物の流体圧、マイクロエレクトロニクスの基板１１８と流体膨張コンポーネントとの間の距離（例えばギャップ距離５０２）、又は、真空プロセスチャンバのチャンバ圧力、を含み得るが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、プロセス条件のうちの１つ以上は、多段階処理の初期部分の間に使用される設定値の少なくとも１０％だけ変化させることができる。

【0153】

例えば、一実施形態では、ＧＥＣに流入する流体混合物の温度は、多段階処理の後続の部分について、初期設定の１５０Ｋから後続の設定の１３５Ｋ以下に変更され得る。同様に、流入流体温度も、１５０Ｋから、１６５Ｋ以上２００Ｋまで、変化させることができる。

【0154】

他の実施形態において、真空チャンバの圧力は、第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で、圧力を少なくとも１０％低下させることによって変化させることができる。例えば、初期チャンバ圧力は約２０Ｔｏｒｒであることができ、第２チャンバ圧力は３Ｔｏｒｒ以下であることができる。特定の一実施形態では、プロセス圧力は、初期圧力として約１４Ｔｏｒｒ、第２チャンバ圧力として８Ｔｏｒｒであることができる。

【0155】

具体的な一実施形態において、多段階処理の初期部分について約１００ｓｌｍの第１流体フローレートは、多段階処理の後続の部分について約１６０ｓｌｍの第２流体フローレートに変更され得る。

【0156】

他の実施形態において、第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間の移行は、流体混合物の化学組成を変化させることを含んでもよい。変更は、本明細書に開示されている化学組成物のいずれかの間の移行を含み得る。本明細書に開示されている組成物は、特に断らない限り、重量によるものとして定義される。例えば、第１群のプロセス条件は、初期多段階処理で使用される１００重量％のアルゴンを含むことができ、窒素又は本明細書に開示された処理化学物質のいずれかを含み得る希釈混合物に移行することができる。

【0157】

別の実施形態では、ギャップ距離５０２を、第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で変化させることができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面にわたる流体混合物の横方向のフロープロファイルを変化させることができる。例えば、ギャップ距離５０２は、５０ｍｍから３ｍｍに変化されることができ、マイクロエレクトロニクス基板の表面に伝達される力の量を増加させて、除去力に対する付着力のより高い比を有する、より小さな粒子を除去することができる。しかしながら、他の実施形態では、ギャップ距離は、２ｍｍから１００ｍｍの間で変化してもよい。

【0158】

他の実施形態では、１つを超える変数が、同じマイクロエレクトロニクス基板１１８への初期の処理と後続の処理との間で、変化することができる。例えば、一例では、第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で移行するときに、フローレート及び真空チャンバ圧力の両方が変化してもよい。システム１００は、本明細書に開示されるプロセス範囲の中、又は、半導体プロセスの当業者が粒子除去効率を改善するために使用する他の任意の値の中で、多段階処理のうちのいずれかの移行の間に変化する１つ以上のプロセス条件を移行するようにプログラムされることができる。例えば、変化は、フローレート及び真空チャンバ圧力を含むことができるとともに、残りのプロセス条件は第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で同一又は類似に維持することができる。別の例では、流体混合物のフローレート及び流体混合物の温度を、第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で変化させることができる。さらに、三種変化の実施形態は、流体混合物のフローレートと、真空チャンバの圧力と、流体混合物の温度とを、第１群のプロセス条件と第２群のプロセス条件との間で変化させることを含むことができる。

【0159】

一実施形態では、真空プロセスチャンバ１０４に流体混合物を供給するシステム１００及びシステム１００は、流体混合物を気相（例えば液相＜１％）に維持する温度及び／又は圧力に、流体混合物を維持することができる。しかしながら、流体混合物は、全ての多段階処理の実施形態に対して液相１％未満である必要はない。

【0160】

システム１００は、上述のように、流体混合物のプロセス条件を移行するようにプログラムされることができ、移行中に流体混合物のフローをシャットダウンすることによって、段階的に移行を実行することができるか、又は、マイクロエレクトロニクス基板１１８が放出口オリフィス４０４の下で並進し及び／又は回転している間に、移行をオンザフライで実行することができる。しかしながら、いつ、どのように移行が生じるかにかかわらず、流体混合物は、多段階処理の次の繰り返しにおいてマイクロエレクトロニクス基板１１８に露出される。しかしながら、フローチャート１６００の目的のために、移行は段階的に発生する。

【0161】

ブロック１６１６において、システム１００は、第２群のプロセス条件の設定点に到達したときに、流体混合流が流れることを可能にする。流体混合物は、膨張した流体混合物がマイクロエレクトロニクス基板にわたって横方向に流れるように、放出口（例えば放出口オリフィス４０４）を介して真空プロセスチャンバ内へと膨張される。膨張した流体混合物は、粒子を衝突及び払いのけることによって粒子の除去を可能にするガスクラスター（例えば、ＧＣＪスプレー）を形成し得る。

【0162】

ブロック１６１８において、膨張する流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の粒子に十分なエネルギーを適用することができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８にわたって流れる流体混合物を用いて、マイクロエレクトロニクス基板１１８から複数の第２物体（例えば、粒子）を除去することができる。この後続の処理は、初期処理の間に除去された粒子よりも、除去力に対する付着力の高い比を有する粒子を標的とすることができる。いくつかの例では、より小さい粒子（＜１００ｎｍ）は、より大きな粒子よりも、除去力に対する付着力の比が高いことが見出されている。しかしながら、後続の処理は、特定のサイズの粒子を除去することに限定されず、粒子のサイズとは無関係に、他のタイプの粒子を標的とするために使用され得る。

【0163】

後続の処理は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から追加の群（例えば第３、第４など）の物体を除去するために続くことができる。このように、クリーニング処理は、本明細書に開示されているプロセス条件を変化させることによって最適化されることができ、粒子除去効率を最大化し得る。プロセス条件は、マイクロエレクトロニクス基板１１８上に見出される異なる種類の粒子、材料、及びフィーチャを考慮して変化されてもよい。例えば、粒子は、サイズ、組成、及び配向又は位置（例えば、表面積層、埋め込み）によって変化することができ、当業者は、既存のフィーチャへの損傷を最小限にしつつ、ＧＣＪスプレーを使用してそれらを除去するために、過度の実験（ｕｎｄｕｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）を行うことなく、プロセス条件を最適化することができる。さらに、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面は、種々の露出材料を有していてもよく、マイクロエレクトロニクス基板１１８にわたって分散された粒子に対する異なる表面付着特性を可能にする。したがって、後続の処理は、本明細書に開示されるプロセス条件を調整することによって、異なる種類の材料を説明する（ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ ）ことができ、粒子除去効率を最大にすることができる。さらに、マイクロエレクトロニクス基板１１８上のパターン化されたフィーチャは、ダイ（ｔｈｅ ｄｉｅ）及びマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる、幾何学的形状、トポグラフィー、及び密度に関して変化する。トポグラフィー（例えば、トレンチ、穴、絶縁ライン、緻密ライン（ｄｅｎｓｅ ｌｉｎｅｓ）など）は、ダイ及び／又はマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたって変化することができ、ＧＣＪスプレーの流体のフロー及びダイナミクスに影響を与えることができる。ダイ若しくはマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたるトポグラフィーの変化は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から物体又は粒子を除去するＧＣＪスプレーの能力をシールド又は制限することができる。したがって、当業者は、トレンチ内に存在するか、緻密ラインフィーチャの頂部に配置されるか、又はダイ内で又はマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたってパターン化されたラインフィーチャ間の空間内に位置する粒子を除去するために、これらのトポグラフィーの相違に対処するためのプロセス条件を開発することができる。

【0164】

さらに、後続の処理は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の特定の領域を標的とすることができる。特徴的な粒子パターンは、マイクロエレクトロニクス基板１１８上に見出されることができ、プロセス条件及び処理位置を変更することによって対処することができる。例えば、粒子パターンは、マイクロエレクトロニクス基板１１８のエッジに影響を与える（ｉｍｐａｃｔ）ことが既知であり得る。この場合、後続の処理は、サイクル時間又は化学物質の使用量を削減するために、マイクロエレクトロニクス基板１１８全体を処理することなく、特定の領域に位置する粒子に対処するために可動チャック１２２又はＧＥＣを位置決めすることによって、マイクロエレクトロニクス基板１１８のエッジを標的にすることができる。

【0165】

フローチャート１６００の実施形態は、多段階処理の間の流体混合物フローの個別の開始及び停止を意味し得るが、請求の範囲は、図１７の実施形態に示されるように、これらのタイプのプロセスに限定されることを意図されない。

【0166】

図１７は、多段処理を用いて、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法のフローチャート１７００を示す。この場合、多段階処理は、流体混合物が流れている間に異なる設定点にアクティブに移行させることによって、又は、流体混合物を止めて異なる設定点への移行か完了するのを待つことによって、処理が進行している間にその場でプロセス条件を変化させることによって実行されることができる。プロセス条件は、本明細書に開示された任意のプロセス条件を含み得るが、これらに限定されない。

【0167】

上記に開示されたように、流体混合物は、流体混合物の温度と圧力を制御することで液体混合物に含まれる液体の量（重量による）に影響を与えることにより、比較的低い液体濃度のＧＣＪスプレーを生成することができる。システム１００は、全てではないがいくつかの実施形態について、流入する流体混合物の圧力及び温度を最適化し、流入する流体混合物の液体濃度を制御して、（例えば、１重量％未満の液体の）ガス混合物を達成することができる。

【0168】

ブロック１７０２では、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、流体又はガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ） （例えば、ノズル４００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられることができる。通常、ノズルは、流体混合物を受け入れるための注入口オリフィス４０２又は注入口と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４に流入させる放出口オリフィス４０４又は放出口とを含み得る。図１に示すように、ＧＥＣは、７０Ｋ～２００Ｋの温度及び８００ｐｓｉｇ未満の圧力でガス混合物を維持し得る低温冷却ガス源と流体連通することができる。

【0169】

マイクロエレクトロニクス基板１１８は、可動チャック１２２に固定されることができ、又はその上に配置されることができ、図１の説明においてさらに開示されているように、ノズル４００の下方又は直下で（ｕｎｄｅｒｎｅａｔｈ ｏｒ ｓｕｂｊａｃｅｎｔ）回転及び／又は並進し得る。可動チャック１２２は、移動中のマイクロエレクトロニクス基板１１８を固定するように構成されることができる。この能力は、処理中に基板が可動チャック１２２から移動し又は脱落するのを阻止する。一旦、マイクロエレクトロニクス基板１１８が可動チャック１２２上に固定されると、初期プロセス処理が継続され得る。まとめると、システム１００は、初期処理のための第１群の条件を維持することができ、プロセス条件は、本願明細書に開示されるプロセス条件範囲ごとの値における真空プロセスチャンバ１０４のチャンバ圧力、ガス混合物のガスフローレート、ガス混合物の化学組成、ガス混合物の温度、及び／又は、マイクロエレクトロニクス基板１１８とガス膨張コンポーネントとの間の距離、
を含み得るが、これらに限定されるものではない。

【0170】

ブロック１７０４において、システム１００は、初期処理の前に、ガス中に液体を有さない、又は非常に少量の液体（例えば、１重量％未満）しか有さないガス又はガス混合物をガス膨張コンポーネントに供給するように構成されてもよい。システム１００は、窒素及びアルゴンについて図６Ａ及び６Ｂに記載されている技術を使用して、ガス混合物を２７３Ｋ未満の温度及びガス混合物中の液体形成を阻止又は最小化する圧力に維持することができ、このことは、本明細書に開示されている任意のガス又はガス混合物について他の状態図を使用して適用されることができる。

【0171】

多くの実施形態において、ガス温度は７０Ｋ以上２００Ｋ以下であり、圧力は５ｐｓｉと８００ｐｓｉｇとの間の範囲である。ガスは、窒素、アルゴン、又はそれらの組み合わせで構成されることができるが、これらに限定されない。他の実施形態において、ガスは、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、ヘリウム、水素、Ｃ_２Ｈ_６又は二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せから構成されることができる。別の実施形態では、Ｎ_２を含み得るガス混合物は、少なくともヘリウム又はネオンと組み合わされ、かつ、アルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素のうちの少なくとも１つと組み合わされることができる。具体的な一実施形態において、上述の混合ガスの比率は、約１：２：２であることができる。さらに具体的な別の実施形態では、上述のガス混合物の比率は、１：２：１．８であることができる。

【0172】

多くの実施形態において、システム１００は、処理プロセス中のガスクラスター形成を可能にするために、３５Ｔｏｒｒ以下の真空プロセスチャンバ１０４をプロセス圧力に維持することができる。特定の一実施形態では、プロセス圧力は、約１０Ｔｏｒｒ以下であることができる。さらに、ＧＥＣに対するマイクロエレクトロニクス基板１１８の位置は、粒子除去効率を改善するために調整されることができる。

【0173】

まとめると、システム１００は、初期処理のための第１群の条件を維持することができ、プロセス条件は、本願明細書に開示されるプロセス条件範囲ごとの値における真空プロセスチャンバ１０４のチャンバ圧力、ガス混合物のガスフローレート、ガス混合物の化学組成、ガス混合物の温度、ガス混合物のガス圧力、及び／又は、マイクロエレクトロニクス基板１１８とガス膨張コンポーネントとの間の距離、を含み得るが、これに限定されるものではない。

【0174】

ブロック１７０６において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネントの反対側に配置されることができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８と放出口（例えば出口オリフィス）との間に、２ｍｍから５０ｍｍの範囲のギャップ距離を提供し、ガス膨張コンポーネントはマイクロエレクトロニクス基板１１８の反対側に配置されることができる。ギャップ距離５０２は、ＧＣＪスプレーのマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたるフロー特性を制御するように調整されることができる。マイクロエレクトロニクス基板１１８のＧＥＣへの近接性（Ｔｈｅ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）は、粒子に伝達されるフロー特性及び伝達されるエネルギー量に影響を与え、かつ、粒子除去効率又は、マイクロエレクトロニクス基板１１８がＧＥＣの下方で移動する際に粒子が除去される表面積のサイズに影響を与え得る。

【0175】

他の実施形態において、ＧＥＣは、処理プロセスの間に基板にわたる流れの変化を可能にする角度に配置され得る。例えば、ノズルに対するマイクロエレクトロニクス基板１１８の位置決めは、４５°～９０°の入射角に維持されてもよい。初期処理は、初期プロセス条件が達成されたこと又は初期処理を開始するのに十分に維持されたことをシステム１００が確認したときに開始されることができる。

【0176】

ブロック１７０８において、システム１００は、ガス混合物がＧＥＣを通って流れて、ガス膨張コンポーネント放出口を通って、ギャップ（例えば、ギャップ距離５０２）を通り、プロセスチャンバ内へと膨張することができるようにすることにより、多段階処理を開始することができ、したがって、膨張したガス混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたって流れ、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に位置する及び／又は表面に埋め込まれた複数の粒子にエネルギーを伝達する。

【0177】

ブロック１７１０において、初期処理の間、可動チャック１１２は、図１に示されるように、可動チャックの上方に配置され得るＧＥＣの下方又は反対側でマイクロエレクトロニクス基板１１８を並進及び／又は回転させ得る。マイクロエレクトロニクス基板１１８が膨張したガス混合物に隣接する経路に沿って移動するか、又は、ＧＣＪスプレーが複数の第１粒子を除去するために使用され得るように、第１群のプロセス条件は除去するように調整され得る。例えば、１つの実施形態において、初期処理は、比較的低いガスフローレート（例えば、＞１００ｓｌｍ）を使用して、比較的大きな粒子（例えば、＞１００ｎｍ）を除去するために使用され得る。小さな粒子（例えば、＜１００ｎｍ）は、比較的フローレートで除去される可能性が低いことが見出されている。しかしながら、より大きな粒子により小さいエネルギーを与えるより低いフローレートで、より大きな粒子を除去することは有利であり得る。このような方法において、より大きな粒子の運動量は、より低く、したがって、より大きな粒子はより小さい運動量を有するために、マイクロエレクトロニクス基板１１８上に存在するフィーチャに対する損傷を引き起こす能力がより小さくなる。より大きな粒子の除去（例えば、初期処理）の後に、後続の処理を実施することができ、既存のフィーチャ（例えば、線、孔、トレンチ、フィン、膜積層体など）への損傷を最小化しつつ、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去するために異なるエネルギーの量又はプロセス条件を必要とする他の粒子を除去することができる。

【0178】

ブロック１７１２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８の後続のクリーニング処理は、ガス混合物及び／又は真空プロセスチャンバに対する少なくとも１つのプロセス条件を変更することによって開始されることができ、そのプロセス条件は初期処理中に使用されるプロセス条件とは異なる。後続の処理は、初期処理の間に完全に除去されなかった複数の第２粒子を除去するために使用され得る。

【0179】

一実施形態では、プロセス条件の変更は、マイクロエレクトロニクス基板の後続の処理のために、ガスフローレートをより高い振幅（ａ ｈｉｇｈｅｒ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）に変更することを含み得る。例えば、初期フローレートを、初期処理と後続の処理との間で少なくとも５％だけ変化させることができ、フローを変化させ及び／又はマイクロエレクトロニクス基板１１８に適用されるエネルギー量を変化させることができる。具体的な一実施形態において、初期ガスフローレートは、初期処理については約１００ｓｌｍであり得、後続の処理については１６０ｓｌｍに変更され得る。より高いフローレートは、除去力に対する付着力の比がより高い粒子を除去するために使用され得る。

【0180】

別の実施形態では、膨張したガス混合物からマイクロエレクトロニクス基板１１８に適用されるエネルギーの量は、後続の処理のためのギャップ距離５０２を変化させることによって変化させることができる。例えば、ギャップ距離は、多段階処理の間に２ｍｍから１０ｍｍの間で変化することができる。さらに、マイクロエレクトロニクス基板１１８にわたるフロープロファイルは、ギャップ距離５０２によって影響を受けることができ、これは、ＧＥＣがマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたって移動する際に、ＧＥＣの周囲の表面積の量に影響を与え得る。さらに、ギャップ距離５０２はまた、ガスクラスターのサイズ及び／又は密度に影響を与えることができ、これは、これは、過度の実験なしに異なるタイプ／サイズの粒子を標的とするために当業者によって最適化され得る。

【0181】

より広義には、他の実施形態では、システム１００は、粒子除去効率を改善するために、以下のプロセス条件の２つ以上の組み合わせを変化させるように構成することができる：ガス混合物のガスフローレート、ガス混合物の化学組成、記ガス混合物の温度、ガス混合物のガス圧力、マイクロエレクトロニクス基板とガス膨張コンポーネントとの間の距離、真空プロセスチャンバのチャンバ圧力。

【0182】

以上、本発明の特定の実施形態のみを詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更が実施形態において可能であることを当業者は容易に理解するであろう。したがって、そのような改変はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。例えば、上述の実施形態は、一緒に組み込まれてもよく、必要に応じて、実施形態の一部を追加又は省略してもよい。したがって、実施形態の数は、本明細書に記載される特定の実施形態のみに限定されず、当業者は、本明細書に記載される教示を使用してさらなる実施形態を作成することができる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】