目前，湿法清洗技术仍是半导体表面清洗的主流工艺。然而，随着晶圆制造技术不断进步，晶圆微结构的纵横比不断增大、复杂性不断提升，传统湿法清洗技术的局限性日益凸显。传统湿法清洗技术主要面临以下问题:(1)清洗效果受限，传统湿法清洗技术受限于清洗液和漂洗水的表面张力，难以渗透至晶圆深沟槽结构的内部;(2)清洗工艺道数增加导致成本增加和环境污染加剧，90nm芯片需经历约90 道清洗工序,20 nm 芯片需经历约 215 道清洗工序,14 nm 及以下尺寸的芯片需要更多道清洗工序，导致湿法清洗技术的成本增加，化学试剂的使用量和有毒废液的排放量增大;(3)干燥易导致光刻胶图案坍塌，在干燥阶段，冲洗液的表面张力和毛细力作用可能导致光刻胶图案发生变形、断裂和剥离等问题中。
超临界二氧化碳(scCO2)清洗技术具有优异的环保性、高效性和适用性，在电子、化工、纺织和机械等领域得到了越来越广泛的应用。
1、scCO2的特性scCO2是指维持在临界温度和临界压力以上的特殊CO2流体。与常规湿法清洗技术相比，将scCO2作为清洗介质具有以下显著优势:(1)清洗效果好，scCO2流体表面张力趋近于零，可以渗透扩散至尺寸大于其分子直径的空间，有利于进人形状复杂和纵横比较高的晶圆结构内部进行清洗;(2)溶剂强度好，scCO2溶剂可以溶解材料加工过程中的有机残留物和非极性杂质，并且可以通过调节系统温度和压力来调节溶剂的强度，适当添加共溶剂还可以拓展其极性适应性田;(3)环境友好，以 scCO2和共溶剂(如醇类酯类和胺类溶液等)为清洗剂，工艺过程中无废水排放,使用的CO2可以回收再利用
(4)清洗干燥一体化,晶圆表面无损伤，清洗后可通过减压等方式将scCO2转变为 CO2气体并去除，无需二次干燥，提升了效率并避免结构受到二次损伤。
2、scCO2的清洗机制（1）去除光刻胶在晶圆制造过程中，光刻胶需要经历多道去除工序。根据美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室(LANL)针对scCO2光刻胶剥离技术的研究,具体作用机制为:scCO2渗透到光刻胶聚合物基体中，导致光刻胶膨胀，在共溶剂的协同作用下促进聚合物分解，加速表面化学键断裂。当光刻胶从图案边缘开始膨胀时，采用压力脉冲循环，可以有效地将光刻胶从表面剥离，如下图所示。为了确保光刻胶被完全去除，必须维持流体流动，如果流体动力不足，剥离的光刻胶可能仍有残留。
若要有效去除光刻胶，需要满足以下条件:(1)在适当的温度和压力条件下，scCO2与共溶剂协同作用，使光刻胶膨胀;(2)快速减压使膨胀的光刻胶从晶圆表面分层并脱离;(3)流体充分流动可将光刻胶从晶圆表面移除。另一种去除光刻胶的方法是在 scCO2中添加表面活性剂或共溶剂形成 scCO2微乳液,从而溶解光刻胶。scCO2是非极性溶剂，能够高效去除非极性和弱极性污染物，但其对极性分子的溶解效果较差。scCO2微乳液是以scCO2为连续相,以目标溶解物为分散相,在表面活性剂的作用下形成热力学稳定的纳米聚集体。除了具备scCO2的特性，scCO2微乳液还可以选择不同的表面活性剂满足不同极性物质的溶解要求，特别适用于清除低浓度污染物。在清洗过程中，scCO2微乳液能够充分利用分散相溶剂的协同作用、增强光刻胶的溶解效率，并有效去除高纵横比结构中的残留光刻胶。
（2）去除附着颗粒在制造过程中，晶圆表面易附着细菌、灰尘以及其他杂质，特别是微小的金属颗粒。这些颗粒可能附着在晶圆表面，引发介质击穿等情况，严重影响结构的可靠性，并降低了产品质量，必须彻底清除。颗粒去除效率受到流体密度、黏度、流速和颗粒粒径的共同影响。通过调节温度和压力等参数来控制scCO2的黏度和密度，产生较大的流动曳力，使粒子以滚动或滑动形式脱离晶圆表面。在去除高纵横比结构中残留的光刻胶及附着的金属颗粒时，可以先引人一定量的scCO2微乳液，促使其充分反应后溶解残留的光刻胶;然后，持续通人特定流速的scCO2，逐步清除附着在壁面上的金属颗粒，直至清除完全;最后，通过减压处理将scCO2转化为CO2，并在干燥过程中保持结构完整。该方法结合了scCO2微乳液的化学反应和物理清洗作用，不仅提高了清洗的效率，还能避免损伤高纵横比结构，具有高效、安全等优势。
3、结语综上所述，scCO2清洗技术在品圆清洗方面具有独特的优势和显著的效果，scCO2微乳液技术进一步拓宽了其应用领域。目前，文献报道大多集中于实验研究和效果对比，缺乏对理论、调控策略以及纳米限域的分子间相互作用及传递机理的研究，未形成可工业化应用的技术和装备。
文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！内容如有侵权，请联系本部删除！
