摘要：超临界流体(Supercfitical Fluids)是一种温度和压力处于其临界点以上的兼具液体和气体性质的流体。超临界流体技术是利用超临界流体的这种特性而发展起来的一门新兴技术。 超临界二氧化碳无损伤清洗设备拥有良好的温度和压力控制系统，并配有远程智能化操作系统，是一个适合高校和科研机构的半导体工艺平台。该设备有望解决微电子行业清洗工艺中的许多难题，例如刻蚀以及灰化后高纵深比结构清洗、刻蚀以及灰化后多孔低介电材料清洗、清洗后干燥、半导体器件金属颗粒的清洗等，并且设备的成本低，二氧化碳使用量少，并且可以循环使用，属于绿无污染的新型半导体清洗设备。
关键词：超临界流体；二氧化碳超临界清洗；表面张力。
1.引言
从目前半导体清洗工艺发展来看，传统湿法清洗已经到了清洗洁净度的极限。从一些初期试验结果来看，以超临界二氧化碳为媒体的清洗技术是克服以上缺点的最佳途径。超临界二氧化碳的表面张力很小，黏度低，并且扩散能力和溶解能力很高，适合作为有机溶剂清洗剂的
替代品。二氧化碳超流体清洗技术已在日本等国开始研究。2007年7月31日，二氧化碳超流体清洗技术被美国国家半导体发展战略定为在2010年进入实用阶段的下一代清洗技术。在硅片清洗和光刻版的清洗上，都明确列出了详细的发展规划。本文提出研制一台绿二氧化碳超临界清洗干燥设备，该设备能够进行超临界二氧化碳的清洗，表面自由终端释放改性，同时还可以进行超临界干燥。。本文提出的设备利用超临界二氧化碳来干燥释放结构层，解决了微细加工中干燥时粘连的问题。超临界状态下微细结构之间的液体变成了一种没有表面张力的液体，此时再进行等温减压汽化就不会发生液体缓慢蒸发汽化时因表面张力造成的粘连现象。
2.超临界二氧化碳特性及与清洗技术的结合
超临界流体一般指用于溶解物质的超临界状态溶剂，当该溶剂处于气态和液态平衡时，流体密度和饱和蒸汽密度相同，气液界面消失，该消失点称为临界点，而在临界点以上的区域称为超临界状态区域。超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时具有黏度和表面张力低的特性。 很多物质都能够进入超临界状态，采用二氧化碳超流体的主要原因是由于二氧化碳的超临
界状态比较容易实现(T >31.19 oC，P >7.38 MPa)，并且超临界二氧化碳没有腐蚀性，不可燃，无毒，无臭，价格比较低，可以循环使用，不污染环境，完全具有“绿”的特性。
将二氧化碳气体加温、加压至超临界点以上时，可获得超临界二氧化碳流体，图1为二氧化碳的相态分布。超临界二氧化碳流体既具有气体的部分性质，又具有液体的部分性质。从表1中可以看出，超临界二氧化碳流体具有以下特点：(1)黏度极小，相当于气体的黏度，具有良好的传递性和快速的移动能力；(2)具有较大的扩散力，是液体扩散能力的100倍以上；(3)表面张力很小，可以进入狭缝和微槽中进行清洗；(4)对材料表面的有机污物和一些无机污物具有较强的溶解能力。一般来讲，超临界流体的密度越大，其溶解度就越大。在恒温下，超临界流体中物质的溶解度随着压力升高而增大。实际应用中，通过改变超临界二氧化碳的压力和温度达到最大溶解度的超临界状态，使溶质与二氧化碳达到互溶的平衡状态，然后经分离装置减压后，即可使超临界二氧化碳的密度处于与溶质不平衡的状态，溶解能力下降，溶质与二氧化碳分离析出，所需溶质被提取出来。超临界二氧化碳的溶解对象一般限于非极性或弱极性物质，可以通过掺加极性溶剂来改变其极性，使其对不同的溶质具有不同的溶解性能。
3.超临界二氧化碳清洗设备的基本结构及原理
二氧化碳超流体清洗设备是依托于传统湿法清洗技术之上的，只是在传统清洗的最后将清洗液体用液态二氧化碳置换，然后进行超流体干燥，它继承了传统湿法清洗技术的优点，消除了湿法最后干燥时的致命弱点。国外多家公司在多年前就已经开始了这方面的研究。但由于我国国情不同于国外，国外走的是大型全自动化的道路。较高的二氧化碳消耗、超高的设备运行成本迫使我们必须研制适合我国国情的二氧化碳超流体清洗干燥设备。基于以上情况的考虑设计了一台二氧化碳超流体清洗干燥设备，图2为二氧化碳超流体清洗干燥设备原理图。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议