[发明专利]使用超临界流体去除表面的极性流体

说明书

技术领域

本发明涉及使用超临界流体清洗表面的方法。更具体说来，本发明涉及从存在于微电子装置中的多孔和无孔材料表面去除极性流体的方法。

背景技术

具有亚微米尺寸的高密度超大规模集成(ULSI)电路的发展需要从这些装置的生产中所使用的晶片表面去除不需要的污染物。这种去除对于深槽式电容器的深槽，或DRAMS中堆叠式电容器的使用或铜冶炼生产中镶嵌工艺的使用所必需的深度接触(deep contact)的情形尤为困难。存在四类必须去除的材料，第一类为需全部或部分去除的薄膜剩余的残留物。这些材料中最值得关注的材料为光致抗蚀剂。第二类材料为偶现的污染物。第三类材料为偶然沉积成薄膜层的薄膜粒子。第四类为水，它可能被吸附到用于构建半导体的材料表面或材料孔中，聚合物和聚合物泡沫尤其如此。

在硅晶片上制造集成电路需要数百个单独的步骤，这一般要耗费一个月或数月的时间才能完成。这些步骤中一大部分为清洗步骤。在进行多个操作后，将晶片浸入一系列酸溶液或去离子水中以去除可能已经形成的任何粒子或杂质。这些工艺是晶片生产为何要耗费大量水的一个原因；晶片生产工厂每天通常要耗费两百万加仑(gallon)到五百万加仑的水。水可能通过化学或物理附着而附着于表面，这取决于可能存在何种其它污染物。必须去除水的最小尺寸随着最小特征尺寸的减小而不断减小。由于垂直距离不如水平距离收缩快，由此产生相对深的孔能够容纳污染物，同时需要泡沫绝缘体具有较小的孔径，故使得所述必须去除水的最小尺寸不断减小的情况加剧。

用于将水从诸如集成电路晶片等表面去除的一种方法为加热晶片。然而，这可能产生多个问题，因为如果未对表面进行彻底清洗，那么将可能形成污渍。由于泡沫聚合物或无机材料具有连接孔，故在去除不需要的污染物所必需的温度下，所耗费的时间可能极长，并且泡沫聚合物可能因高温而受到损坏。作为加热的替代方法，曾使用化学溶剂来溶解不需要的粒子和有机液体；然而，这些一般对于去除不需要的极性污染物(诸如水)无效。此外，尽管有机溶剂通常能够溶解和萃取诸如水等有害组分，但这些溶剂的残迹本身通常难以去除，可能会导致基板、尤其聚合基板特征的降级或改变。当将水(其为最常见的极性污染物)吸附于多孔绝缘体结构中时，由于其倾向于增加材料的有效介电常数，使所述材料无法有效用作绝缘体，故而成为特别值得关注的问题。

发明内容

本发明提供一种清洗基板表面的方法，其包括：使所述基板与包含处于超临界状态的含氧有机化合物的溶剂化流体接触，和使所述含氧有机化合物回到非超临界状态以去除至少一部分存在于所述基板的所述表面上的极性流体。

本发明的实施例包括可通过所述方法清洗的各种表面。举例来说，所述表面可为多孔材料。优选所述多孔材料具有最多约0.3微米的最大孔径。所述表面还可包括聚合物层。优选所述聚合物层包括泡沫聚合物。所述基板本身优选为微电子基板。通过所述方法去除的极性流体优选为水。

在所述方法的其它实施例中，可以通过降低含氧有机化合物的压力来使其回到非超临界状态。在另一实施例中，通过降低所述含氧有机化合物的温度来使其回到非超临界状态。在其它实施例中，所述含氧有机化合物为醇或醚。优选所述含氧有机化合物包括乙醇、甲醇或乙醚，其中特别优选乙醇。

所述方法的其它实施例包括，在使所述含氧有机化合物回到非超临界状态后，干燥所述基板的所述表面和/或向所述基板传递声波能。

本发明还提供一种清洗微电子基板的多孔表面的方法，其包括：使所述微电子基板与包括处于超临界状态的含氧有机化合物的溶剂化流体接触，和使所述含氧有机化合物回到非超临界状态以去除至少一部分存在于所述微电子基板的多孔表面上的极性流体。优选所述含氧有机化合物包括乙醇、甲醇或乙醚。

本发明还提供一种清洗基板表面的方法，其包括：将所述基板与剥离流体(strippingfluid)接触放置，使所述基板或剥离流体与处于超临界状态的清洗流体接触，使所述清洗流体回到非超临界状态以去除至少一部分存在于所述基板的所述表面上的废料，使所述基板与包含处于超临界状态的含氧有机化合物的溶剂化流体接触，和使所述含氧有机化合物回到非超临界状态以去除至少一部分存在于所述基板的所述表面上的极性流体。

在本方法的实施例中，所述清洗流体包括二氧化碳、乙烷、乙烯、氧化亚氮、丙烷或氙。在其它实施例中，所述剥离流体包括硫酸溶液、过氧化氢溶液或去离子水。在另一实施例中，在使所述基板与溶剂化流体接触之前对所述基板进行干燥。