專利名稱：：用于供送二氧化碳的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及將二氧化碳流體用于需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟(semiconductorapplication)中的系統(tǒng)和裝置。相關(guān)技術(shù)的描述半導(dǎo)體器件的制造涉及到許多離散步驟，在所述步驟進(jìn)行操作加工以構(gòu)建集成電路。這些加工的一些包括薄膜沉積、光刻圖案顯影、等離子體蝕刻、金屬沉積、離子注入、熱氧化/退火、化學(xué)-機(jī)械拋光/整平等。在這些離散加工步驟的一些之間，可以清潔半導(dǎo)體器件以除去雜質(zhì)和殘余物。大多數(shù)常規(guī)半導(dǎo)體清潔操作步驟使用有機(jī)、無機(jī)和含水液體化學(xué)溶液來執(zhí)行工藝。不幸的是，這些化學(xué)物質(zhì)不能充分地從半導(dǎo)體器件上除去一些雜質(zhì)和殘余物。另外，一些液體化學(xué)溶液可以具有對半導(dǎo)體器件有害的物理性能。液體化學(xué)溶液的性能例如表面張力可能在特征尺寸為納米極的器件(nano-featureddevice)中產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng)，這可能導(dǎo)致圖像破壞。此外，常規(guī)的清潔操作工藝通常需要另外的工藝步驟以將晶片干燥并且除去殘余水分。為了克服常規(guī)清潔操作工藝的有害效應(yīng)，已經(jīng)開發(fā)了在有或沒有化學(xué)添加劑的情況下使用超臨界二氧化碳的半導(dǎo)體清潔操作。這里使用的術(shù)語"超臨界"將被本領(lǐng)域那些技術(shù)人員理解為是指高于其臨界溫度和壓力(例如，對于二氧化碳而言分別約3rc和1067psia)的流體。還已經(jīng)開發(fā)了將高壓二氧化碳在整個(gè)半導(dǎo)體制造設(shè)備中分布的超臨界二氧化碳供送和再循環(huán)系統(tǒng)以支持這些新的半導(dǎo)體清潔操作。其他半導(dǎo)體操作步驟例如等離子體蝕刻、熱氧化/退火、液體/蒸氣廢物排放分離和其他，通常需要冷凍設(shè)備以保持低的工藝溫度。目前，使用局部可得的冷凍設(shè)備將冷凍提供給這些半導(dǎo)體操作步驟。常用的冷凍設(shè)備包括水-基冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)在下表中所示的溫度下向該半導(dǎo)體操作步驟供送冷卻劑和從所述半導(dǎo)體操作步驟接收返回的冷卻劑。表<table>Complextableseetheoriginaldocumentpage6<table>與使用水-基冷卻系統(tǒng)相關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵缺點(diǎn)是難以達(dá)到32°F以下的工藝溫度，這是純水在大氣壓下的冰點(diǎn)。與水-基冷卻系統(tǒng)相關(guān)的其他缺點(diǎn)包括污染問題和與水處理裝置相關(guān)的高成本。通過提高工藝溫度冷卻速率，小于32°F的冷卻劑溫度可以減少與一些半導(dǎo)體操作步驟相關(guān)的循環(huán)時(shí)間。其他半導(dǎo)體操作步驟例如蒸氣/液體廢物排出分離系統(tǒng)在低于32。F的溫度下更有效地工作。向半導(dǎo)體操作步驟提供冷凍的其他方式包括使用機(jī)械蒸氣壓縮系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和冷凍劑儲(chǔ)存容器。Sonnekalb等的美國專利No.6,085，544描述了二氧化碳基的機(jī)械冷凍系統(tǒng)，其中將二氧化碳保持在臨界密度的50%-100%的密度下。該蒸氣壓縮冷凍系統(tǒng)在安裝和適應(yīng)半導(dǎo)體操作步驟時(shí)往往是昂貴的。另外，這些系統(tǒng)受到限制，因?yàn)樗鼈冃枰@著數(shù)量的時(shí)間以響應(yīng)于工藝條件變化。Paganessi的美國專利No.5,660，047披露了使用初級液體冷凍劑以冷卻次級液體冷凍劑，該次級液體冷凍劑進(jìn)而用于在半導(dǎo)體操作步驟中冷卻裝置零件。將該初級冷凍劑液體傳送到包含熱交換器的壓力容器中。將該冷凍劑噴射到第一熱交換器上，在那里其蒸發(fā)而使次級液體冷凍劑冷卻。將由初級冷凍劑蒸發(fā)得到的初級冷凍劑蒸氣送入第二熱交換器，在那里其用于在次級液體冷凍劑送入第一熱交換器之前將次級液體冷凍劑預(yù)先冷卻。然后將次級液體冷凍劑傳送到所述半導(dǎo)體操作步驟中，在那里其循環(huán)通過裝置零件而將零件冷卻。伴隨著所述系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于必須在低溫下將初級液體冷凍劑送入熱交換器。因此，初級冷凍劑源必須位于在半導(dǎo)體制造設(shè)備中的所述半導(dǎo)體操作步驟附近以將進(jìn)入流體的熱滲透最小化。然而，在半導(dǎo)體制造設(shè)備中伴隨著空間利用的高成本可能阻礙將流體儲(chǔ)存系統(tǒng)安裝在半導(dǎo)體操作冷凍劑液體。然而，相對于冷凍劑源與熱交換器之間的距離而言，伴隨著有效地使從初級冷凍劑源到熱交換器的傳送管絕熱相關(guān)的成本急劇增加。Katsumi等的日本專利文獻(xiàn)No.2002-204942描述了一種從液流中提取雜質(zhì)的工藝，其中將液流注入冷凍系統(tǒng)壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)排放壓力滿足或超過二氧化碳的臨界壓力。然后將混合物節(jié)流至低壓，產(chǎn)生冷凍并且形成兩相混合物。在相分離裝置中將該兩相混合物分離，并且將所得的二氧化碳蒸氣/雜質(zhì)物流再循環(huán)到壓縮機(jī)，同時(shí)收集不含雜質(zhì)的液流。伴隨著所述系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于離開相分離裝置的二氧化碳含有雜質(zhì)并且因此不能用于另外的應(yīng)用中。相關(guān)技術(shù)還描述了使用低溫二氧化碳作為清潔介質(zhì)的半導(dǎo)體清潔工藝。例如，Ahmadi等的美國專利申請公開號2003/0119424A1描述了一種雪清潔工藝，其中高壓二氧化碳穿過噴嘴節(jié)流至低壓，生成低溫固體/蒸氣混合物。該兩相混合物對準(zhǔn)半導(dǎo)體或其他器件以使得固體二氧化碳顆粒撞擊在半導(dǎo)體器件的表面上。來自固體二氧化碳顆粒的動(dòng)量轉(zhuǎn)移促進(jìn)表面雜質(zhì)從半導(dǎo)體或其他器件上分離。另外，將半導(dǎo)體或其他器件加熱以促進(jìn)固體二氧化碳顆粒在接觸器件表面時(shí)氣化。由于半導(dǎo)體或其他器件的熱表面和冷的氣化氣體的熱泳促進(jìn)了殘留的雜質(zhì)從器件表面上分離。Costantini等的美國專利No.6,612，317和DeSimone等的美國專利申請公開號2003/0051741描述了二氧化碳基的半導(dǎo)體晶片清潔操作步驟。將離開半導(dǎo)體晶片清潔操作步驟的液體二氧化碳導(dǎo)入低壓廢物收集容器。最終的壓降產(chǎn)生較低溫度的物流，該物流被收集在該低壓廢物收集容器中。伴隨著相關(guān)技術(shù)的二氧化碳基的半導(dǎo)體清潔操作步驟的缺點(diǎn)在于它們不能以恒定和控制的方式產(chǎn)生冷凍。這些清潔操作步驟以其中單個(gè)器件單獨(dú)處理的間歇方式工作。通過將半導(dǎo)體器件插入壓力室而開始該工藝。該室最初用二氧化碳加壓。將另外的溶劑和化學(xué)物質(zhì)注入高壓二氧化碳以產(chǎn)生二氧化碳基的清潔溶液。使該二氧化碳基的清潔溶液循環(huán)通過壓力室以促進(jìn)雜質(zhì)從半導(dǎo)體器件上除去。在再循環(huán)之后，可以將二氧化碳送過壓力室并且直接排出以吹掃清潔溶液。根據(jù)需要重復(fù)另外的化學(xué)物質(zhì)注入、再循環(huán)和吹掃以實(shí)現(xiàn)所希望程度的雜質(zhì)除去。當(dāng)清潔過程結(jié)束時(shí)，通過將所有二氧化碳從該清潔操作步驟中排出而將壓力室減壓至大氣壓，取出半導(dǎo)體器件。在清潔工藝的吹掃步驟期間，當(dāng)清潔溶液從該清潔操作步驟中排出時(shí)，清潔溶液的壓力顯著降低。伴隨著高壓差的Joule-Thompson效應(yīng)產(chǎn)生了較低壓力和溫度的排出流。一般而言，將貫穿該清潔操作步驟排氣閥的壓差保持一定的時(shí)間直到吹掃步驟結(jié)束。然而，該減壓步驟也產(chǎn)生了較低壓力和溫度的排出流，當(dāng)清潔操作步驟的內(nèi)部壓力降低時(shí)壓差降低并且排出流溫度升高。一旦該清潔操作步驟達(dá)到大氣壓，則排出流停止并且將清潔的半導(dǎo)體器件從清潔操作步驟中取出。如所述那樣由該清潔操作步驟產(chǎn)生的低溫排出流是高度間歇性的并且可變的，具體取決于清潔操作步驟工藝參數(shù)。因此來自半導(dǎo)體清潔操作步驟的排出物不能提供連續(xù)的穩(wěn)態(tài)冷凍源。此外，相關(guān)技術(shù)不會(huì)認(rèn)識到使用由該清潔操作步驟產(chǎn)生的低溫排出流作為傳送到分開的半導(dǎo)體操作步驟中的冷凍劑。為了克服所述相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供這樣一種系統(tǒng)其中將第一部分二氧化碳物流傳送到半導(dǎo)體操作步驟，將第二部分所述二氧化碳物流傳送到需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟。本發(fā)明的另一個(gè)目的是以受控連續(xù)方式將該第二部分傳送到需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟。本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過將單一二氧化碳處理系統(tǒng)用于清潔操作步驟和冷凍操作步驟兩者而降低用于半導(dǎo)體操作步驟的冷凍產(chǎn)生系統(tǒng)的資金消耗。參考說明書、附圖和附屬的權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得明顯。
發(fā)明內(nèi)容通過本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置，滿足了上述目的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于將二氧化碳流體供送到至少兩個(gè)分開的半導(dǎo)體操作步驟的系統(tǒng)，其中所述操作步驟之一需要冷凍。該系統(tǒng)包括(a)使用預(yù)處理設(shè)備將包括二氧化碳組分的流體預(yù)處理以形成預(yù)處理的二氧化碳物流；(b)通過第一導(dǎo)管將預(yù)處理的二氧化碳物流的第一部分導(dǎo)入第一半導(dǎo)體操作步驟，其中該第一部分轉(zhuǎn)化成第一流出物物流；(c)通過第二導(dǎo)管將預(yù)處理的二氧化碳物流的第二部分引導(dǎo)穿過降壓設(shè)備，形成較低壓力和溫度的第二物流；和(d)將從降壓設(shè)備中排出的該較低壓力和溫度的第二物流引入第二半導(dǎo)體操作步驟，其中該較低壓力和溫度的第二物流在第二半導(dǎo)體操作步驟中作為冷卻工具使用，并且然后被轉(zhuǎn)化成第二流出物物流。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于將二氧化碳流體供送到至少兩個(gè)分開的半導(dǎo)體操作步驟的裝置，其中所述操作步驟之一需要冷凍。該系統(tǒng)包括(a)使用預(yù)處理設(shè)備將包括二氧化碳組分的流體預(yù)處理以形成預(yù)處理的二氧化碳物流；(b)通過第一導(dǎo)管將第一部分預(yù)處理的二氧化碳物流導(dǎo)入第一半導(dǎo)體操作步驟，其中該第一部分轉(zhuǎn)化成第一流出物物流；(c)通過第二導(dǎo)管將第二部分預(yù)處理的二氧化碳物流引導(dǎo)穿過降壓設(shè)備，形成較低壓力和溫度的第二物流；和(d)將從該降壓設(shè)備中排出的該較低壓力和溫度的第二物流引入第二半導(dǎo)體操作步驟，其中該較低壓力和溫度的第二物流在第二半導(dǎo)體操作步驟中作為冷卻工具使用，并且然后被轉(zhuǎn)化成第二流出物物流。附圖簡述通過參考附圖將更好地理解本發(fā)明，貫穿其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征并且其中圖1示出了一種用于將含有二氧化碳組分的流體送達(dá)至少兩個(gè)平行設(shè)置的半導(dǎo)體操作步驟的傳送系統(tǒng)的示意圖2示出了將其中產(chǎn)生的流出物排入廢物的半導(dǎo)體操作步驟的截面圖3示出了針對從消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟中排出的流出物的替換性再循環(huán)系統(tǒng)的示意圖4示出了針對從消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟中排出的流出物的替換性再循環(huán)系統(tǒng)的裝置方案的示意圖，其中流出物直接再循環(huán)3)j預(yù)處理設(shè)備內(nèi)的加壓設(shè)備中；圖5示出了針對從半導(dǎo)體清潔操作步驟中排出的流出物的替換性再循環(huán)系統(tǒng)的裝置方案的示意圖，其中流出物直接再循環(huán)至'J預(yù)處理設(shè)備內(nèi)的加壓設(shè)備中，并且從消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟中排出的流出物直接再循環(huán)到預(yù)處理設(shè)備內(nèi)的加壓設(shè)備中。圖6是仍然另一個(gè)裝置方案的示意圖，其中將從第一半導(dǎo)體操作步驟中排出的流出物導(dǎo)入分離器和熱交換設(shè)備；和圖7示出了冷凍回路的一個(gè)例子的示意圖，其中使用二氧化碳物流冷卻提供給半導(dǎo)體操作步驟的次級流體冷凍齊'J。發(fā)明詳述集成電路的制造需要許多其中必須將半導(dǎo)體操作步驟冷卻或冷凍的離散加工步驟。本發(fā)明提供了一種將二氧化碳物流用于加工步驟中并且將同一初始物流的一部分轉(zhuǎn)移(divert)其中進(jìn)行不同加工步驟的第二半導(dǎo)體操作步驟的有效方式。冷凍劑由所述轉(zhuǎn)移的物流產(chǎn)生并且用于向第二半導(dǎo)體操作步驟提供冷卻工具物流。參照圖1,描述了本發(fā)明裝置方案的其中一個(gè)。將商業(yè)級的包括二氧化碳組分的流體供送到預(yù)處理設(shè)備2,在那里可以將該流體預(yù)處理成超純形式。這里使用的術(shù)語"超純"是指適用于半導(dǎo)體制造的至少99.99995%或更高的純度。在高壓下通過導(dǎo)管1將預(yù)處理的二氧化碳流體傳送到半導(dǎo)體操作步驟6、10、14和19。與從預(yù)處理設(shè)備2中排出的物流相關(guān)的壓力通常為約600-4000psig，優(yōu)選約800psig-3500psig，并且最優(yōu)選約1000psig-3200psig。物流的溫度為約50。F-90。F。導(dǎo)管1中的預(yù)處理的二氧化碳物流可以分離成許多物流部分，其中第一部分被引導(dǎo)通過設(shè)置于導(dǎo)管3上的第一預(yù)熱器4。該預(yù)熱器將溫度增加至約60。F-300°F,優(yōu)選約70°F-200°F,并且最優(yōu)選約80°F-150°F。高溫預(yù)處理的二氧化碳物流進(jìn)一步通過導(dǎo)管5傳送到第一半導(dǎo)體操作步驟6,在那里進(jìn)行特定的工藝，產(chǎn)生第一流出物。第一半導(dǎo)體操作步驟6優(yōu)選為間歇清潔操作步驟。該第一流出物物流通常包含二氧化碳組分和雜質(zhì)組分。雜質(zhì)組分可以由為了幫助清潔半導(dǎo)體器件而注入到第一預(yù)處理的二氧化碳物流中的添加劑組成。第一流出物物流中的另外雜質(zhì)組分可以由當(dāng)清潔半導(dǎo)體器件時(shí)含有的雜質(zhì)的溶解和夾帶而產(chǎn)生。當(dāng)打開排出閥或者多個(gè)排出閥23時(shí)第一流出物從半導(dǎo)體操作步驟中排出，并且通過導(dǎo)管25傳送到廢物分離操作步驟27，在那里產(chǎn)生富含二氧化碳的蒸氣物流和富含雜質(zhì)的液/固物流。希望使用廢物分離操作步驟以除去和收集在該清潔操作步驟流出物中夾帶的較大部分雜質(zhì)，以進(jìn)行處置。另外，在離開廢物分離操作步驟的富含二氧化碳的物流中，這些雜質(zhì)的濃度降低。流出物物流當(dāng)通入廢物分離操作步驟時(shí)壓力降低，形成由蒸氣相和液/固相組成的多相混合物。廢物分離操作步驟27的工作壓力支配了分離成特定相(即固體、液體和蒸氣)的程度。一般而言，廢物分離操作步驟27在約Opsig-1000psig，優(yōu)選約100psig-800psig,并且最優(yōu)選約250psig-700psig的壓力下工作。典型的廢物分離系統(tǒng)工作溫度約為-215。F-100°F，優(yōu)選約-55。F-70。F，并且最優(yōu)選-10°F-55°F。富含二氧化碳的蒸氣物流通過導(dǎo)管31從廢物分離操作步驟27中排出并且通過導(dǎo)管40再循環(huán)返回預(yù)處理設(shè)備2。富含雜質(zhì)的液/固物流也通過導(dǎo)管29從廢物分離操作步驟27中排出并且導(dǎo)入廢物中。第二部分該預(yù)處理的二氧化碳物流可以從導(dǎo)管1中分離并且通過分配歧管系統(tǒng)導(dǎo)入設(shè)置在導(dǎo)管11上的降壓設(shè)備12。當(dāng)?shù)诙糠衷擃A(yù)處理的二氧化碳節(jié)流通過降壓設(shè)備12時(shí)，由于Joule-Thompson效應(yīng)因此得到較低壓力和溫度的物流。該較低壓力和溫度的第二物流通過導(dǎo)管13傳送到半導(dǎo)體操作步驟14。半導(dǎo)體操作步驟14優(yōu)選選自需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟例如等離子體蝕刻、熱退火/氧化或廢物分離操作步驟。與所得物流相關(guān)的特定壓力和溫度由該特定半導(dǎo)體操作步驟所需的冷凍溫度決定。一般而言，與送入該第二半導(dǎo)體操作步驟14的物流相關(guān)的壓力為約Opsig-1000psig，優(yōu)選約0psig-800psig，并且最優(yōu)選約0psig-650psig。所得物流的溫度通常為約-110。F-70°F,優(yōu)選-110°F-60°F,最優(yōu)選-110°F-50°F。在第二操作步驟中執(zhí)行工藝，其中一部分冷凍從該較低壓力和溫度的物流中提出并且產(chǎn)生第二流出物?？刂圃撐锪鞯牧髁亢蛪毫σ詫⑺枇康睦鋬鰝魉徒o操作步驟14。從第二半導(dǎo)體操作步驟14中排出的流出物通過導(dǎo)管33傳送到降壓設(shè)備35，在那里其被節(jié)流而產(chǎn)生較低壓力的物流。所得的較低壓力物流通過導(dǎo)管37傳送到導(dǎo)管40,在那里其與來自其他半導(dǎo)體操作步驟的流出物混合并且再循環(huán)到預(yù)處理設(shè)備2。根據(jù)另一個(gè)裝置方案并且如圖1中進(jìn)一步所示，一個(gè)或多個(gè)另外的間歇清潔操作步驟可以平行設(shè)置?？梢詫⒁徊糠诸A(yù)處理的二氧化碳物流同時(shí)導(dǎo)入間歇清潔操作步驟6和第二間歇清潔操作步驟10。將二氧化碳物流傳送通過設(shè)置于導(dǎo)管7上的預(yù)熱器8并且隨后通過導(dǎo)管9傳送到第二間歇清潔操作步驟。傳送到第二間歇清潔操作步驟10的二氧化碳物流通常處于和該物流傳送到第一間歇清潔操作步驟6時(shí)相同或相似的條件下。此后，將流出物流引導(dǎo)通過排出閥24通過導(dǎo)管26到達(dá)廢物分離操作步驟28，該操作步驟以與廢物分離操作步驟27廢4K離:作步i28中排::富;二氧化碳的蒸氣物流可與通過導(dǎo)管31從廢物分離操作步驟27中排出的富含二氧化碳的蒸氣物流混合，并經(jīng)由導(dǎo)管40再循環(huán)回到預(yù)處理設(shè)備2。類似地，如圖l中所示，可以將一個(gè)或多個(gè)另外的消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟與半導(dǎo)體操作步驟14平行設(shè)置。例如，將消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟19與半導(dǎo)體操作步驟14平行設(shè)置。在該裝置方案中，將導(dǎo)管1中的一部分預(yù)處理的二氧化碳流體通過設(shè)置在導(dǎo)管16上的減壓設(shè)備17引導(dǎo)到半導(dǎo)體操作步驟19。當(dāng)預(yù)處理的二氧化碳貫穿減壓設(shè)備17節(jié)流時(shí)，得到較低壓力和溫度的物流。通過導(dǎo)管18將該物流傳送到消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟19，并且如前面就消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟14時(shí)所論述的那樣將其進(jìn)一步處理以生成流出物物流。通過導(dǎo)管34將從半導(dǎo)體操作步驟19中排出的流出物物流傳送到減壓設(shè)備36,在那里將其節(jié)流生成較低壓力的物流。所得的較低壓力的物流通過導(dǎo)管38傳送到導(dǎo)管40,在那里其與來自其他半導(dǎo)體操作步驟的流出物物流混合并且再循環(huán)到預(yù)處理設(shè)備2。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員還將知道的是導(dǎo)管1可用于將預(yù)處理的二氧化碳流體傳送到許多其他操作步驟22例如雪清潔操作步驟(snowcleaningapplication)中，這些操作步驟最終排出二氧化碳。圖2示出了其中可以將從各個(gè)半導(dǎo)體操作步驟中排出的流出物物流引導(dǎo)排出并且丟棄的替換性裝置方案。如前所述，第一部分該預(yù)處理的二氧化碳物流傳送到清潔操作步驟6并且轉(zhuǎn)化成第一流出物。所述第一流出物物流從清潔操作步驟6排出并且引導(dǎo)通過排出閥23以通過導(dǎo)管25排出。如前所述，第二部分該預(yù)處理的二氧化碳物流傳送到半導(dǎo)體操作步驟14并且轉(zhuǎn)化成第二流出物。所述第二流出物物流從半導(dǎo)體操作步驟14中排出并且通過導(dǎo)管33傳送通過減壓設(shè)備35。通過導(dǎo)管37將所得的較低壓力物流引導(dǎo)排出。任選地，如圖2中進(jìn)一步闡述的那樣，可以將該清潔操作步驟流出物物流傳送到廢物分離操作步驟并且然后引導(dǎo)排出。如前所述，第三部分該預(yù)處理的二氧化碳物流傳送到清潔操作步驟10并且轉(zhuǎn)化成第三流出物物流。所述第三流出物物流從清潔操作步驟10中排出并且通過排出閥24通過導(dǎo)管26傳送到達(dá)廢物分離操作步驟。在廢物分離操作步驟28中除去含于第二流出物中的較大部分的雜質(zhì)，生成被引導(dǎo)排出的富含二氧化碳的蒸氣物流32和被導(dǎo)向廢物的富含雜質(zhì)的液/固物流30。以該方式，本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將知道可以選擇性地操縱廢物分離系統(tǒng)以從半導(dǎo)體操作步驟中排出的流出物中除去雜質(zhì)。圖3示出了另一個(gè)裝置方案其中可以將沒有雜質(zhì)的從消耗冷凍的半導(dǎo)體操作步驟14,19中排出的流出物再循環(huán)返回到預(yù)處理設(shè)備中。然而，如前所述，在間歇清潔操作步驟6，IO中處理的流出物含有一部分二氧化碳和一部分雜質(zhì)。因此可以將來自間歇清潔操作步驟的有雜質(zhì)的物流引導(dǎo)排出。圖4提供了其中如果需要可以繞過(bypass)預(yù)處理設(shè)備2的一部分的裝置方案。一般而言，可以將預(yù)處理設(shè)備2分成提純單元43和加壓單元45?？梢詫]有雜質(zhì)的從半導(dǎo)體操作步驟14,19中排出的流出物直接引導(dǎo)到加壓單元45。作為基本純二氧化碳的流出物與從提純單元43中排出的純化的二氧化碳物流44合并。將合并的物流傳送到加壓單元45，在那里將其加壓并且通過導(dǎo)管1重新分配到半導(dǎo)體操作步驟?？梢詫拈g歇清潔操作步驟6，IO中排出的、不滿足所述間歇清潔的純度要求的有雜質(zhì)的流出物引導(dǎo)通過導(dǎo)管31,32排出和通過導(dǎo)管29，30引導(dǎo)到廢物。任選地，圖5示出了如果希望的是將從間歇清潔操作步驟6，10中排出的有雜質(zhì)的流出物引導(dǎo)到預(yù)處理設(shè)備2中的提純單元43,那么可以采用的布置(arrangement)。該提純單元將含于其中的雜質(zhì)除去，生成純化的二氧化碳物流44。該純化的二氧化碳物流與基本純的二氧化碳物流出物物流40合并并且傳送到加壓設(shè)備45。將合并的二氧化碳物流加壓并且通過導(dǎo)管1重新分配到半導(dǎo)體操作步驟。參照圖6，闡述了本發(fā)明的另一個(gè)裝置方案，并且參考平行設(shè)置的兩個(gè)間歇清潔操作步驟6,IO作了解釋。該間歇清潔操作步驟以與前述相同的方式工作并且可以彼此獨(dú)立地工作。在這方面，本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將知道該解釋同樣適用于單個(gè)或多個(gè)間歇清潔操作步驟和二氧化碳供送系統(tǒng)。第一部分該預(yù)處理的二氧化碳流體通過導(dǎo)管1從預(yù)處理設(shè)備2傳送到間歇清潔操作步驟6。如前所述，該間歇清潔操作步驟將該第一預(yù)處理的二氧化碳物流轉(zhuǎn)化成第一流出物物流。流出物通過排出閥23從間歇清潔操作步驟中排出并且通過導(dǎo)管25傳送到廢物分離操作步驟27。第二部分該預(yù)處理的二氧化碳流體引導(dǎo)通過導(dǎo)管11并且穿過減壓設(shè)備12。當(dāng)預(yù)處理的二氧化碳物流的壓力降低時(shí)，形成了由蒸氣相和液相或固相組成的較低壓力和溫度的多相混合物。一般而言，與所述較低壓力和溫度的二氧化碳物流相關(guān)的壓力為約0psig-1000psig,優(yōu)選約0psig-800psig,并且最優(yōu)選約0psig-650psig。所述物流的溫度通常為約-110。F-70°F，優(yōu)選-110。F-60°F，并且最優(yōu)選-110。F-50°F。該較低壓力和溫度的二氧化碳物流通過導(dǎo)管13傳送到廢物分離操作步驟27。作為選擇，如前面在圖1中所示，可以將從減壓設(shè)備12中排出的物流引導(dǎo)到需要冷凍的任何半導(dǎo)體操作步驟(即等離子體蝕刻、熱氧化/退火)。當(dāng)進(jìn)入廢物分離操作步驟時(shí)，將來自清潔操作步驟6的第一流出物物流25傳送到相分離設(shè)備208，在那里富含二氧化碳的蒸氣物流202從富含雜質(zhì)的液流29中分離。將富含雜質(zhì)的液流29引導(dǎo)到廢物或者任選地另外的廢物處理設(shè)備。富含二氧化碳的蒸氣物流202通常在約100psig-1000psig并且優(yōu)選200psig-800psig的壓力下排出。第一部分該富含二氧化碳的蒸氣物流202通過導(dǎo)管204引導(dǎo)到熱交換設(shè)備200并且在其中相對于該多相較低壓力和溫度的二氧化碳物流13而冷凝。該較低壓力和溫度的二氧化碳物流13通常在-100。F-32°F的溫度下排出。冷凝的液態(tài)富含二氧化碳的物流返回到相分離設(shè)備208并且提供回流以有助于其中的分離。第二部分該富含二氧化碳的蒸氣物流通過導(dǎo)管31排出并且引導(dǎo)穿過減壓設(shè)備47形成較低壓力的物流49。該較低壓力的物流49與來自其他半導(dǎo)體操作步驟的流出物混合并且通過導(dǎo)管40再循環(huán)到預(yù)處理設(shè)備2。該較低壓力和溫度的二氧化碳物流13在熱交換器200中相對于正冷凝的富含二氧化碳的蒸氣物流204而蒸發(fā)或升華。蒸發(fā)的二氧化碳物流通過導(dǎo)管33從熱交換設(shè)備200中排出并且傳送到降壓設(shè)備35形成較低壓力的物流37。該較低壓力的物流37與來自其他半導(dǎo)體操作步驟的流出物混合并且通過導(dǎo)管40再循環(huán)返回到預(yù)處理設(shè)備2。參照圖7，示出了本發(fā)明的另一個(gè)裝置方案并且參照平行設(shè)置的兩個(gè)需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟14，19作了解釋。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將明顯知道該需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟14,19可與其他需要二氧化碳流體的半導(dǎo)體操作步驟例如間歇清潔操作步驟平行設(shè)置。提供了冷凍回路的一個(gè)例子，在其中將二氧化碳物流用作初級冷凍劑流體以冷卻次級冷凍劑流體。從預(yù)處理設(shè)備2中將二氧化碳流體供送到半導(dǎo)體操作步驟并且通過導(dǎo)管100引導(dǎo)通過熱交換設(shè)備102用于相對于通過導(dǎo)管116循環(huán)通過熱交換設(shè)備102的較低壓力二氧化碳物流將該二氧化-灰物流初始冷卻。該初始冷卻的二氧化碳物流通過導(dǎo)管104引導(dǎo)通過減壓設(shè)備106,生成半導(dǎo)體工具需要的并且可以是蒸氣/液體或蒸氣/固體混合物的較低壓力和溫度的物流。該物流進(jìn)一步通過導(dǎo)管108傳送到第二熱交換設(shè)備110中，在那里例如通過將其噴射而使其與優(yōu)選為二氧化碳并且通過導(dǎo)管314通過其中的次級冷凍劑物流接觸。通過導(dǎo)管108傳送的較低壓力和溫度的二氧化碳物流在熱交換器110中蒸發(fā)或升華，形成二氧化碳蒸氣物流并且將其的冷凍轉(zhuǎn)移給次級冷凍劑物流。二氧化碳蒸氣物流通過導(dǎo)管112從熱交換器110中排出并且通過熱交換設(shè)備102以冷卻如前所述的進(jìn)入的二氧化碳物流。離開熱交換設(shè)備102的二氧化碳蒸氣物流通過導(dǎo)管118傳送到減壓設(shè)備35。較低壓力的物流與來自其他半導(dǎo)體操作步驟的流出物合并并且通過導(dǎo)管40再循環(huán)到預(yù)處理設(shè)備。如前所述，次級冷凍劑物流在熱交換器110中冷卻。然后通過導(dǎo)管316將冷卻的次級冷凍劑物流傳送到需要冷凍的第二半導(dǎo)體操作步驟內(nèi)的另外的操作步驟裝置300。該次級冷凍劑被用于冷卻工藝溫度和半導(dǎo)體操作步驟內(nèi)的裝置例如另外的操作步驟裝置300。該用過的次級冷凍劑通過導(dǎo)管302從另外的操作步驟裝置300中丟棄并且再循環(huán)到熱交換器110，在那里其重新冷卻并且返回到該另外的操作步驟裝置。舉例來說，計(jì)算進(jìn)入第二熱交換器110的該低溫度和壓力的物流的冷卻能力。通過在約3500psia的初始壓力下使100lb/hr二氧化碳貫穿減壓設(shè)備106膨脹至約80psia的壓力，確定可以產(chǎn)生約2.4kW的冷凍。通過在熱交換器110中在-55。C(即218。K)的溫度下將該較低壓力物流蒸發(fā)，將冷凍轉(zhuǎn)移給冷卻介質(zhì)。通過引入熱交換器102以在將該二氧化碳物流引入熱交換器110之前將期初始冷卻，產(chǎn)生的冷凍量可以增加40%到達(dá)3.3kW/每100lbs/hr二氧化碳。盡管已經(jīng)參照其的特定裝置方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯知道可以作出各種改變和改進(jìn)以及使用等價(jià)物，只要不偏離附屬的權(quán)利要求書的范圍即可。權(quán)利要求1.一種用于將二氧化碳流體供送到至少兩個(gè)分開的半導(dǎo)體操作步驟的系統(tǒng)，其中所述操作步驟的一個(gè)需要冷凍，該系統(tǒng)包括(a)使用預(yù)處理設(shè)備將包括二氧化碳組分的流體預(yù)處理以形成預(yù)處理的二氧化碳物流；(b)通過第一導(dǎo)管將第一部分所述預(yù)處理的二氧化碳物流導(dǎo)入第一半導(dǎo)體操作步驟，其中所述第一部分轉(zhuǎn)化成流出物物流；(c)通過第二導(dǎo)管將第二部分所述預(yù)處理的二氧化碳物流引導(dǎo)穿過降壓設(shè)備，形成較低壓力和溫度的第二物流；和(d)將從所述降壓設(shè)備中排出的所述第二物流引入第二半導(dǎo)體操作步驟，其中所述第二物流作為冷卻工具提供到所述第二半導(dǎo)體操作步驟，并且所述第二物流轉(zhuǎn)化成第二流出物物流。2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于供送二氧化碳流體的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括將所述第一部分所述預(yù)處理的二氧化碳物流導(dǎo)入所述第一半導(dǎo)體操作步驟上游的、在所述第一導(dǎo)管上的熱交換設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于供送二氧化碳流體的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括將所述第一流出物物流傳送到廢物分離設(shè)備，其中將富含二氧化碳的物流從富含雜質(zhì)的物流中分離。4.根據(jù)權(quán)利要求3的用于供送二氧化碳流體的系統(tǒng)，其中將產(chǎn)生的所述第二流出物物流與從廢物分離設(shè)備中排出的富含二氧化碳的物流混合，并且將所得物流導(dǎo)入所述預(yù)處理設(shè)備。5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于供送二氧化碳流體的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括通過第二導(dǎo)管將第二部分所述預(yù)處理的二氧化碳物流引導(dǎo)穿過降壓設(shè)備到達(dá)設(shè)置在布置于所述第二半導(dǎo)體操作步驟中的相分離器上游的熱交換設(shè)備。6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于供送二氧化碳流體的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括在所述熱交換設(shè)備中將所述預(yù)處理的二氧化碳物流至少部分氣化以形成至少部分氣化的預(yù)處理的二氧化碳物流，并且將從廢物分離設(shè)備中排出的一部分富含二氧化碳的物流導(dǎo)入所述熱交換設(shè)備，其中所述富含二氧化碳的物流至少部分冷凝形成部分冷凝的富含二氧化碳的物流。7.根據(jù)權(quán)利要求6的用于供送二氧化碳物流體的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括將所述部分冷凝的富含二氧化碳的物流返回到所述廢物分離設(shè)備，由此將回流供送到所述相分離器以進(jìn)一步促進(jìn)在其中的分離。8.根據(jù)權(quán)利要求6的用于供送二氧化碳流體的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括從所述熱交換設(shè)備中排出所述部分氣化的預(yù)處理的二氧化碳物流，并且將所述部分氣化的預(yù)處理的二氧化碳物流引導(dǎo)穿過降壓設(shè)備，以及將所得的低壓部分氣化的預(yù)處理的二氧化碳物流傳送到所述預(yù)處理設(shè)備。9.一種用于將冷凍劑二氧化碳流體物流供送到半導(dǎo)體操作步驟的系統(tǒng)(a)供送和引導(dǎo)預(yù)處理的二氧化碳物流通過第一熱交換設(shè)備以冷卻所述二氧化^_物流；(b)將所述冷卻的二氧化碳物流引導(dǎo)穿過降壓設(shè)備以生成較低溫度和壓力的物流;(c)將所述較低溫度和壓力的物流噴射到第二熱交換器中，其中第二冷凍物流傳送通過該交換器；和(d)將所述第二冷凍劑物流冷卻并且將其傳送到需要冷凍的半導(dǎo)體操作步驟。10.根據(jù)權(quán)利要求5的用于供送二氧化碳流體物流的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括其中將在步驟(c)中從第二熱交換器中排出的所述較低溫度和壓力的物流返回到所述第一熱交換器以連續(xù)冷卻供送到其中的所述預(yù)處理的二氧化碳物流。11.根據(jù)權(quán)利要求5的用于供送二氧化碳流體物流的系統(tǒng)，其中步驟(c)的所述較低溫度和壓力的物流是蒸氣/液體或者蒸氣/固體混合物。12.—種用于將二氧化碳流體供送到兩個(gè)分開的半導(dǎo)體操作步驟的裝置，其中所述操作步驟的一個(gè)需要冷凍，該裝置包括(a)用于將包括二氧化碳組分的流體預(yù)處理以形成處理的二氧化碳物流的預(yù)處理設(shè)備；(b)第一半導(dǎo)體操作步驟，其中第一部分所述處理的二氧化碳物流引導(dǎo)通過第一導(dǎo)管并且轉(zhuǎn)化成第一流出物物流；(c)降壓設(shè)備，其能夠接收和節(jié)流第二部分所述處理的二氧化碳物流以形成較低壓力和溫度的第二物流；和(d)第二半導(dǎo)體操作步驟，其中通過第二導(dǎo)管引導(dǎo)所述較低壓力和溫度的第二物流以將冷卻工具提供到所述第二半導(dǎo)體操作步驟，在那里該物流轉(zhuǎn)化成第二流出物物流。全文摘要提供一種用于傳送高純度二氧化碳流體的系統(tǒng)和裝置。該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)分開的半導(dǎo)體操作步驟(6，14)，其中所述操作步驟的其中一個(gè)需要冷凍。將第一部分二氧化碳物流從供給管(1)中抽出并且將其導(dǎo)入第一半導(dǎo)體操作步驟(6)。將第二部分從供給管(1)中抽出并且穿過降壓設(shè)備(12)導(dǎo)入第二半導(dǎo)體操作步驟(14)，由此降低進(jìn)入第二半導(dǎo)體操作步驟的第二氣體的溫度和壓力。文檔編號H01L23/34GK101199051SQ200680021627公開日2008年6月11日申請日期2006年5月17日優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日發(fā)明者J·F·比林漢,R·J·吉布,R·M·凱利,T·J·小伯格曼申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司