專利名稱：清潔物體的方法
相關(guān)申請本申請要求2002年1月7日申請的美國臨時(shí)申請No.60/346,507的權(quán)益。該申請的全部教導(dǎo)在此一并參考。
背景技術(shù)：
在污染敏感物體的生產(chǎn)中，常常需要使用一種或多種溶劑除去物體上的雜質(zhì)。傳統(tǒng)上使用液相溶劑。最近，開始流行使用超臨界二氧化碳代替液體溶劑。使用超臨界二氧化碳通?？梢詼p少水的消耗、減少廢流、減少排放和/或提高溶解特性。在半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域，超臨界二氧化碳已被應(yīng)用于很多方面，例如耐光顯影(photo-resist developing)、耐光剝離(photo-resist stripping)、清洗晶片(wafer)和干燥晶片。
通常地，超臨界流體是在其臨界壓力和溫度以上的流體，且其具有類似氣體和液體的性質(zhì)。例如超臨界二氧化碳的超臨界流體的溶劑性質(zhì)根據(jù)該流體的密度而定，而密度反過來又取決于流體的壓力/溫度條件。對于許多有機(jī)雜質(zhì)，當(dāng)用于清潔處理的腔室(chamber)減壓時(shí)，由于流體的壓力從超臨界降低到更低的壓力(例如大氣壓力)，二氧化碳的溶劑化性質(zhì)降低。對于高純度的清潔操作，例如晶片的生產(chǎn)或處理，或光學(xué)元件和其它工件或基底的制造或處理，在壓力降低時(shí)，二氧化碳溶劑沉淀出來的雜質(zhì)可能影響要清潔的表面。因此，會(huì)將其污染，并降低清潔處理的效果。
因此，需要一種清潔例如晶片或其它工件的物體的方法，降低或最小化上述問題。
發(fā)明概述本發(fā)明大體涉及一種清潔物體的方法，該方法通過用包括二氧化碳的溶劑流體接觸物體，從而除去物體的雜質(zhì)，并且用替代流體替換溶劑液體。替代流體不同于二氧化碳。在一個(gè)實(shí)施方案中，物體是晶片，并且在足夠阻止溶劑流體中形成第二個(gè)相的溫度和壓力下進(jìn)行替換。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在足夠阻止在將被替換的溶劑流體中形成第二個(gè)相的溫度和壓力下進(jìn)行替換，二氧化碳再循環(huán)為流體。
在另外一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種在工件清潔處理過程中減少不揮發(fā)性殘留物沉積的方法。該方法包括以下步驟在第一壓力下，用包括二氧化碳的溶劑流體接觸工件，從而通過溶劑流體將工件上的污染物除去；降低溶劑流體的壓力，使不揮發(fā)性殘留物不溶于溶劑流體；在降低的壓力下，用除二氧化碳以外的替代氣體替換溶劑流體，從而使工件暴露在不溶的不揮發(fā)性殘留物的時(shí)間減少，這樣就減少了工件上不溶的不揮發(fā)性殘留物的沉積。
在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種向容器補(bǔ)充清潔流體的方法。該方法包括以下步驟在第一壓力下，向裝有物體的容器中供應(yīng)溶劑流體流，其中溶劑流體中含有二氧化碳，并能夠溶解容器中物體上的污染物；將替代流體流供應(yīng)到容器中，其中替代流體流的壓力足以替換容器中的溶劑流體，并且替代流體不同于二氧化碳；以及從容器中排出溶劑流體。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，按照半導(dǎo)體生產(chǎn)和其它工業(yè)中的需要，采用本發(fā)明的方法可以制備超凈表面。本發(fā)明的方法是經(jīng)濟(jì)的，并且能夠容易的整合到現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備中。例如，一方面，本發(fā)明的方法使用氮?dú)馓娲鷼怏w，在設(shè)備中一般含有氮?dú)饩€路。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，可使用低壓(例如，80-100psig)獲得的氮?dú)狻Ｔ诹硪粋€(gè)具體實(shí)施方案中，回收使用過的二氧化碳，從而減少二氧化碳的消耗以及相應(yīng)成本。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，不需要壓縮使用過的流體就可以再循環(huán)。此外，本發(fā)明考慮了可存在于相當(dāng)高純度的二氧化碳中的不揮發(fā)性殘留物雜質(zhì)，和由它們在腔室減壓時(shí)沉積所導(dǎo)致的問題。


圖1A-1C說明了裝有與二氧化碳溶劑接觸的物體的腔室減壓時(shí)，第二相的形成階段。
圖2A-2D說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的方法步驟。
圖3A-3E說明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的方法步驟。
發(fā)明的詳細(xì)描述結(jié)合附圖，其中在不同的圖中類似的參考符號代表相同的部分，通過以下更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，對本發(fā)明前述和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行清晰地說明。附圖不必按比例繪制，重點(diǎn)在原理上說明本發(fā)明。
本發(fā)明通常涉及生產(chǎn)潔凈表面，例如在半導(dǎo)體生產(chǎn)或處理過程中所需的潔凈表面。本發(fā)明涉及除去、防止或最小化污染物在晶片上沉積，例如包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種或多種電機(jī)裝置、一種或多種集成電路或其組合裝置的晶片。其它工件也可以使用本發(fā)明處理，包括用于半導(dǎo)體生產(chǎn)中的組件，例如，濺射靶等，光學(xué)組件，例如，光學(xué)透鏡、濾光器、倍頻裝置、激光晶體、分光元件、光學(xué)腔、光纖、反射鏡等等。物體例如電視、vedeo-記錄裝置和照相機(jī)元件，用于科學(xué)和醫(yī)學(xué)儀器、人造衛(wèi)星通信、航天技術(shù)工業(yè)的元件和其它工件也可進(jìn)行這里描述的處理。
物體可以從任何材料制造，包括無機(jī)物，例如硅、二氧化硅、石墨或金屬；有機(jī)物，例如聚合物；或由無機(jī)和有機(jī)材料結(jié)合制成的材料。這種清潔方法可以用于單個(gè)物體，或用于同時(shí)清潔兩個(gè)或多個(gè)物體。
本發(fā)明涉及一種除去物體上污染物或雜質(zhì)的方法，或從物體周圍的環(huán)境中除去污染物和雜質(zhì)的方法，例如，在生產(chǎn)或處理過程中建立裝有物體的腔室。該方法可以是更大的生產(chǎn)操作中的一步，例如，沉積或生產(chǎn)膠片的方法、照相平版印刷方法、蝕刻方法、離子植入(ionimplantation)方法、化學(xué)機(jī)械平面化方法、擴(kuò)散方法、耐光顯影方法(photo-resist development)、光敏材料的顯影方法、光學(xué)部分的清潔方法、航天技術(shù)應(yīng)用的組件的清潔方法、耐光剝離(photo-resiststripping)方法、晶片清潔方法、晶片干燥方法、脫脂方法或提取方法中的一步。
污染物包括在最終產(chǎn)物上不期望的有機(jī)和/或無機(jī)物質(zhì)。它們可以是固體、液體或氣體。例子包括聚合物、油脂和其它有機(jī)物質(zhì)；硅；碳；和/或金屬，以及其它雜質(zhì)。它們可以在物體的表面，或至少分布在組成物體材料的一部分中。
雜質(zhì)可以由物體自身產(chǎn)生，包括晶片處理過程中除去的晶片部分，或蝕刻過程中產(chǎn)生的碎片。雜質(zhì)也可以由工藝流體傳遞到物體上。例如制造或處理物體所用的化學(xué)化合物也可以殘留在物體的表面，或存在于完成處理的處理腔室內(nèi)。
本發(fā)明特別適于除去不揮發(fā)性殘留物(NVRs)。在處理中，在高壓條件并且特別是處于或接近臨界或超臨界狀態(tài)下應(yīng)用二氧化碳，許多NVRs溶解在二氧化碳中。壓力降低時(shí)，二氧化碳的密度和溶劑性質(zhì)發(fā)生改變，NVRs沉淀生成通常以氣溶膠滴和/或固體微粒形式的第二相。在第二相中，NVRs可以影響物體的表面，從而將其污染。
不揮發(fā)性殘留物的例子包括，但不限于重有機(jī)物，例如烴(例如C10+)、重鹵化碳等。
NVRs的來源包括壓縮機(jī)油、顏料、彈性材料(在溶劑中具有一定溶解度，通常存在于墊圈和閥門座材料中)、用于溶劑供應(yīng)線路的密封膠等。NVRs可以在例如清潔晶片的工件的處理過程中產(chǎn)生。
NVRs也可以通過生產(chǎn)、加工或清潔物體所用流體接觸物體表面帶來。
在半導(dǎo)體工業(yè)中，例如，二氧化碳被用于耐光顯影、耐光剝離、清潔晶片和干燥晶片。散裝的液體二氧化碳中含有重量濃度高達(dá)百萬分(ppm)之十的NVRs。貯氣鋼瓶中的某些較高純度的二氧化碳中含有大約0.15ppm(重量)的NVRs。
甚至更高純度的二氧化碳中也帶有對于感光過程不能接受的量的NVRs，感光過程要求最終產(chǎn)物含有小于特定數(shù)量的給定粒徑的微粒。在一些生產(chǎn)過程中，例如，要求氣體在每標(biāo)準(zhǔn)立方米的某些臨界尺寸(典型的是100納米)上小于100個(gè)微粒。估計(jì)汽化這樣一升較高純度的液體二氧化碳(～10ppb)可以得到數(shù)百萬個(gè)NVR微粒。為了達(dá)到這樣的潔凈水平，二氧化碳的純度必須比現(xiàn)有的最高純度二氧化碳提高至少一千倍。
附圖1A、1B和1C說明了應(yīng)用高壓二氧化碳，在清潔過程中第二相NVRs的形成。圖1A顯示了裝有晶片12的腔室10。腔室10是容器或在例如半導(dǎo)體制造設(shè)備中的加工或處理單元所交匯而成的容器。腔室10設(shè)計(jì)為接收和保存高壓液體，例如超臨界二氧化碳(例如，在臨界溫度和壓力以上，具體的在31℃和1070磅/絕對平方英寸(psia)以上的二氧化碳)。腔室10帶有現(xiàn)有技術(shù)中已知的加入工藝流體和其它化學(xué)品的入口和排出口。已知的加入和排空的方法都可以用于腔室10。例子包括使用壓縮機(jī)、泵、排氣閥等。
如圖1A所示，在2000磅/平方英寸(psig)壓力下，將腔室10中裝滿二氧化碳。在該壓力下，晶片上的污染物溶解在二氧化碳溶劑中，第二相(不溶的)NVRs的濃度達(dá)到最小。將腔室10減壓到較低的壓力(例如200psig)時(shí)的情況如圖2B所示，然后恢復(fù)到大氣壓力，如圖1C所示，二氧化碳對NVRs的溶劑化性質(zhì)減小，形成第二相。腔室10中的第二相NVRs可影響晶片，將其污染。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法包括用含有二氧化碳的溶劑流體接觸諸如晶片的物體，從而將物體上的污染物溶解在溶劑流體中。優(yōu)選較高純度的二氧化碳。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法可應(yīng)用散裝二氧化碳。
通常地，溶劑流體含有至少50重量％的二氧化碳。優(yōu)選溶劑流體含有至少75重量％，更優(yōu)選至少90重量％，最優(yōu)選至少重量98％的二氧化碳。
溶劑流體可以是100％的二氧化碳。在其它實(shí)施方案中，溶劑液體含有至少一種另外的組分，例如助溶劑、表面活性劑或螯合劑?？梢詥为?dú)或結(jié)合加入二氧化碳的組分的例子包括氨、鹵代烴、氫氟酸、二氧化硫等。其它助溶劑、表面活性劑和/或螯合劑的例子包括硅烷、烴，例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、乙烯和丙烯；鹵代烴，例如四氟甲烷、氯代二氟甲烷、六氟化硫和全氟丙烷；無機(jī)物，例如氨、氦、氪、氬，和氮氧化物；醇類，例如乙醇、甲醇或異丙醇；碳酸丙烯酯；大氣氣體，例如氮?dú)?、氫氣、臭氧或氧氣；水；胺類，例如羥胺和鏈烷醇胺；丙酮；吡咯烷酮，例如N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-羥基乙基吡咯烷酮和N-環(huán)己基吡咯烷酮；酰胺，例如二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺；酚及其衍生物；乙二醇醚；2-吡咯烷酮；二烷基砜；有機(jī)和無機(jī)酸及其衍生物，例如氫氟酸、氫氯酸、乙酸、硫酸、沒食子酸或沒食子酸酯；四烷基氫氧化銨；二氟化銨；銨-四甲基二氟化銨；堿金屬氫氧化物；酒石酸鹽；磷酸鹽；乙二胺四乙酸(EDTA)；帶有硫化鈉和硫酸鐵的氨；及其混合物。
通常地，在例如NVRs的污染物能溶于溶劑流體的情況下。溶劑流體含有二氧化碳。例如，溶劑流體含有壓力至少為800psig(磅/平方英寸)的二氧化碳。優(yōu)選溶劑流體含有處于或接近其臨界狀態(tài)或處于超臨界狀態(tài)的二氧化碳。
二氧化碳溶劑可以以氣體、液體或超臨界相的形式導(dǎo)入容器。在容器內(nèi)部，用二氧化碳溶劑接觸物體，以便除去雜質(zhì)?？梢酝ㄟ^物理或化學(xué)機(jī)理除去雜質(zhì)，例如，二氧化碳溶劑可以溶解雜質(zhì)；雜質(zhì)可從組成物體的材料上分散到二氧化碳溶劑中；或雜質(zhì)可以和二氧化碳溶劑反應(yīng)，將雜質(zhì)從物體上除去。除去過程也可以是機(jī)械作用，例如，可以利用二氧化碳溶劑的壓力和/或溫度，使其體積度(specificvolume)增加和/或減小，產(chǎn)生從物體上分裂雜質(zhì)的應(yīng)力。雜質(zhì)的去除還可以通過化學(xué)和機(jī)械作用結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。
任選地，為了提高化學(xué)和機(jī)械作用，也可以攪拌二氧化碳溶劑。例如，通過增加穿過物體表面的濃度梯度，攪拌可以提高化學(xué)去除作用(例如，溶解、擴(kuò)散和反應(yīng))的速度，從而促進(jìn)化學(xué)作用完成。類似地，攪拌可以增加機(jī)械去除作用的去除速度，由于攪拌在液體中產(chǎn)生剪切力，它能促進(jìn)雜質(zhì)從物體表面拉除。
還可以利用二氧化碳溶劑的溫度和/或壓力促進(jìn)雜質(zhì)的去除。這些工藝條件的操作可以導(dǎo)致二氧化碳溶劑在氣相、液相和/或超臨界相之間經(jīng)歷一次或多次的相變化，這種相變化取決于所選操作是否跨越二氧化碳溶劑的臨界溫度和/或壓力及其冷凝壓力和/或溫度。優(yōu)選進(jìn)行能夠提高雜質(zhì)去除的那些操作。如果有幾種不同類型的雜質(zhì)在物體上或物體中，可以經(jīng)過各種處理?xiàng)l件循環(huán)利用二氧化碳溶劑，增強(qiáng)每種類型雜質(zhì)的去除。在二氧化碳溶劑經(jīng)歷這些操作時(shí)，NVRs或去除的雜質(zhì)可以溶解在溶劑流體中和/或沉淀在溶劑流體之外。
任選地，在中間漂凈步驟中，至少一部分含有污染物的溶劑流體可以用新溶劑流體或純二氧化碳替換，從而促使使用過的溶劑流動(dòng)，從被清潔的表面除去額外的雜質(zhì)。
所述方法包括在足夠阻止要被替換的溶劑流體中形成第二相的溫度和壓力下，用二氧化碳以外的替代流體替換溶劑流體，從而使污染物從晶片上分離，實(shí)現(xiàn)清潔晶片。
例如，將溶劑液體在其壓力下在腔室中替換，而不用將部分或全部腔室減壓。如果將腔室減壓，應(yīng)將壓力保持在溶劑流體溶解NVRs的壓力下。
替代流體可以是氣體、液體或超臨界流體。合適的替代流體包括惰性氣體，例如氮?dú)?、氦氣、氬氣或氪氣，其它氣體，例如氧氣，或它們的任何組合。優(yōu)選氮?dú)狻Ｔ诒景l(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，替代流體是高純度氣體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，替代流體是超高純度的氣體，例如具有所有污染物在十億分之幾的純度水平或工業(yè)上已知的純度水平。高純度和超高純度的氣體，例如氮?dú)獾龋梢栽谑袌錾腺I到。
本發(fā)明的方法可以連續(xù)地進(jìn)行，或分批靈活進(jìn)行。
本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案的各階段說明在圖2A-2D給出。
圖2A顯示了裝有晶片12的腔室14。腔室14可以是例如以上描述的腔室。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可將腔室14設(shè)計(jì)成使進(jìn)入容器的新的流體與已存在的二氧化碳流體進(jìn)行相當(dāng)程度的混合(例如，連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器的式樣)，或使經(jīng)過的流體能提高使用過的溶劑、雜質(zhì)和NVRs的替換(例如，插塞-流動(dòng)式樣)。優(yōu)選地，在替換二氧化碳溶劑、雜質(zhì)和NVRs的過程中，腔室的幾何形狀能使物體與雜質(zhì)和NVRs的接觸面最小。腔室14的流體給排口和給排方式可采用現(xiàn)有技術(shù)已知的方式。
如圖2A所示，腔室14中裝有大約2000psig的含有溶解的污染物的二氧化碳。
腔室中惰性氣體的壓力高于二氧化碳的壓力，例如，導(dǎo)入室腔室14的氣體壓力高于2000psig，如圖2B所示。二氧化碳與溶解的雜質(zhì)一起被從腔室14中替換，如圖2C所示。然后將含有替代氣體的腔室14降壓至大氣壓，如圖2D中所示。
可通過使用高純度的替代流體和/或二氧化碳溶劑改善排空后最終剩余在物體上的雜質(zhì)的數(shù)量，或通過增加所用替代流體的體積，以便更徹底的替換二氧化碳溶劑、雜質(zhì)和NVRs。
一旦溶劑流體、NVRs和雜質(zhì)被從容器中替換，便可以停止替代流體的流動(dòng)，將容器排空。
從腔室中替換的二氧化碳可以作為廢流排掉，或?qū)朐O(shè)備的其它操作或加工。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，從腔室14替換的流體可通過例如將流體從腔室中導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)純化裝置進(jìn)行純化。由于從腔室14排出的流體的壓力高(例如，2000psig)，因此，排出的流體通常能導(dǎo)入純化裝置，而不需要壓縮?？梢詰?yīng)用的純化工藝的例子包括蒸餾、吸附、吸收、化學(xué)反應(yīng)、相分離等方法。
替換的溶劑流體可以對NVRs、助溶劑、表面活性劑和螯合劑進(jìn)行純化。在另一個(gè)實(shí)施方案中，產(chǎn)生的流體可進(jìn)一步從替代流體，例如氮?dú)庵屑兓蛛x出二氧化碳。從氮?dú)庵蟹蛛x二氧化碳的適當(dāng)方法包括蒸餾。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，按照申請日為2002年10月17日的美國專利申請No 10/274,302，“超臨界二氧化碳的再循環(huán)利用”中描述的方法來再循環(huán)，該專利申請的教導(dǎo)在此一并參考。
替代流體也可以再循環(huán)利用。如果以氮?dú)庾鳛樘娲黧w，由于其費(fèi)用，及其能使去除過程更容易的極輕重量，氮?dú)獾脑傺h(huán)利用就特別有吸引力。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種在工件清潔過程中減少不揮發(fā)性殘留物沉積的方法。該方法包括基本上按照上述方法用溶劑流體接觸工件。該方法包括降低溶劑流體的壓力，從而使諸如NVRs的污染物能夠溶于溶劑流體。該方法還包括在減壓下，用上述替代流體替換溶劑流體，從而使工件暴露在不溶解的污染物(例如NVRs)中的時(shí)間減少，降低工件上不溶解污染物(例如NVRs)的沉積。
在一個(gè)實(shí)施方案中，溶劑流體的壓力減小到小于大約1000psig。在另一個(gè)實(shí)施方案中，壓力減小到小于200psig。在又一個(gè)實(shí)施方案中，溶劑流體的壓力降低到低于設(shè)備中氮?dú)庠椿虻獨(dú)饩€路的壓力，例如，低于大約80-100psig。
優(yōu)選地，晶片暴露在不溶解的NVRs中的時(shí)間小于大約30秒。更優(yōu)選地，晶片暴露在不溶解的NVRs中的時(shí)間小于3秒。
任選地，在中間漂凈步驟中，使用新溶劑流體或純二氧化碳替換至少一部分溶劑流體以及不溶解的污染物。漂凈步驟可以在腔室減壓之前或之后?？梢园凑丈鲜龇椒ㄔ傺h(huán)二氧化碳和任選的替代氣體。再循環(huán)包括將流體循環(huán)到純化設(shè)備之前的壓縮步驟。
如上論述，本方法可以連續(xù)進(jìn)行或分步靈活進(jìn)行。
本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案的各階段例圖在圖3A-3E給出。圖3A顯示了基本如上所述的裝有晶片12的腔室14。腔室14中裝有大約2000psig的二氧化碳。如圖3B所示，將腔室14的壓力降低至200psig。在壓力降低時(shí)，NVRs從溶劑中沉淀出來，形成第二相。諸如氮?dú)獾亩栊詺怏w在足夠推動(dòng)200psig的溶劑流體的壓力下被引入腔室14，如圖3C所示，從而從腔室14中替換二氧化碳和第二相雜質(zhì)，如圖3D所示。從腔室中替換二氧化碳和第二相雜質(zhì)減少了晶片暴露在不溶解的NVRs下的時(shí)間，從而減少了不溶解的NVRs在晶片上的沉積時(shí)間。如圖3E所示，然后將腔室14減壓至大氣壓。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)超凈物體的方法。這里使用的術(shù)語“超凈”是指每平方米表面積的基底的污染低于大約2000個(gè)微粒，通過光散射技術(shù)測定的雜質(zhì)的有效直徑大于大約0.1微米。測定固體表面上有效直徑大于大約0.1微米的微粒的光散射方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。例如，合適的方法在Diaz，R.E.等人，“On-WaferMeasurement of Particles in Contamination-Free Manufacturing forSemiconductors and other Precision Products，”Contamination-FreeManufacturing for Semiconductors and other Precision Products，由R.P.Donovan(Marcell Dekker)編輯，第79頁(2001)中有描述。
本方法包括在腔室中用二氧化碳溶劑接觸物體，從而使物體上的雜質(zhì)溶于二氧化碳溶劑，并且將替代氣體通入腔室中，減少物體暴露在二氧化碳中不揮發(fā)性殘留物的時(shí)間，從而使物體上的雜質(zhì)數(shù)量減少到每平方米表面積大約2000個(gè)微粒，其中采用光散射技術(shù)測定的各個(gè)雜質(zhì)的有效直徑大于0.1微米。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種向容器供應(yīng)清潔流體的方法。該方法包括以下步驟在第一壓力下將溶劑流體加入裝有物體的容器，其中溶劑流體含有二氧化碳，它能夠溶解容器中物體上的不溶性污染物；將替代流體加入容器，其中替代流體具有足夠從容器替換溶劑的壓力并且該替代流體不同于二氧化碳；將溶劑流體從容器中排空。
從容器中排出的流體可以被純化，基本上按照上述方法純化，二氧化碳可以重新利用到容器中。二氧化碳在返回到容器之前，可采用已知的方法進(jìn)行壓縮。
在一個(gè)實(shí)施方案中，替代流體的壓力至少與第一壓力一樣高。在一個(gè)實(shí)施例中，替代流體的壓力不超過大約100psi，大于其所替換的溶劑流體的壓力。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一壓力至少是1000psig?？梢栽诟哂诩兓瘑卧僮鲏毫Φ膲毫ο?，從容器中排出流體。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，在低于第一壓力條件下，從容器中排出溶劑流體，在足夠推動(dòng)溶劑流體的壓力下替換流體。
等效性雖然參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案特別地展示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，可對本發(fā)明作各種形式和細(xì)節(jié)上的變更而不偏離本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種清潔晶片污染物的方法，包括以下步驟a)用包括二氧化碳的溶劑流體接觸晶片，從而通過溶劑流體除去晶片上的污染物；和b)用不同于二氧化碳的替代流體替換溶劑流體，在足夠阻止溶劑流體中形成第二相的溫度和壓力下進(jìn)行替換，從而使污染物從晶片上分離，由此來清潔晶片。
2.一種清潔物體污染物的方法，包括以下步驟a)用包括二氧化碳的溶劑流體接觸所述物體，從而使物體上的污染物溶于溶劑流體中；b)用不同于二氧化碳的替代流體替換溶劑流體，在足夠阻止溶劑流體中形成第二相的溫度和壓力下進(jìn)行替換，從而使污染物從物體上分離，由此來清潔晶片；c)將至少一部分二氧化碳在物體上再循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中溶劑流體還包括至少一種選自助溶劑、表面活性劑和螯合劑的附加組分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述附加組分選自氨、鹵代烴、氫氟酸、氫氯酸、二氧化硫及其任何組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中替代流體是氣體、液體或超臨界流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中替代流體是超高純度氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中替代流體選自氮?dú)?、氬氣、氪氣、氦氣、氧氣及其任何組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中替代流體是氮?dú)狻?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述物體選自晶片、光學(xué)元件、航天元件和用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述物體是包含至少一種集成電路或至少一種微電子機(jī)械設(shè)備的晶片。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述物體位于腔室中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中二氧化碳處于或超過臨界條件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中溶劑流體被導(dǎo)入腔室中，并包括壓力至少為800磅/平方英寸的二氧化碳。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中至少一部分被替換的二氧化碳的再循環(huán)中包括選自蒸餾、吸附、吸收及其任何組合的純化處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中至少一部分被替換的二氧化碳在純化操作前不被壓縮。
16.一種在工件清潔處理過程中減少不揮發(fā)性殘留物沉積的方法，包括以下步驟a)在第一壓力下用溶劑流體接觸工件，溶劑流體中包括二氧化碳，從而通過溶劑流體除去工件上的污染物；b)降低溶劑流體的壓力，從而使不揮發(fā)性殘留物變?yōu)椴蝗苡谌軇┝黧w；和c)在減壓條件下用不同于二氧化碳的替代氣體替換溶劑流體，從而使工件暴露在不溶解的不揮發(fā)性殘留物的時(shí)間減少，減少不溶解的不揮發(fā)性殘留物在工件上的沉積。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中溶劑流體還可含有至少一種選自助溶劑、表面活性劑和螯合劑的附加組分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述附加組分選自氨、鹵代烴、氫氟酸、氫氯酸、二氧化硫及其任何組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中替代流體是氣體、液體或超臨界流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中替代流體是超高純度氣體。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中替代流體選自氮?dú)?、氬氣、氪氣、氦氣、氧氣及其任何組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中替代流體是氮?dú)狻?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述物體選自晶片、光學(xué)元件、航天元件和用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的組件。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述物體是包含至少一種集成電路或至少一種微電子機(jī)械系統(tǒng)的晶片。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述物體位于腔室中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中溶劑流體的壓力減小到低于大約1000磅/平方英寸。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中溶劑流體的壓力小于大約200psig。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中至少一部分從腔室中被替換的二氧化碳再循環(huán)到腔室中。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述再循環(huán)包括選自蒸餾、吸附、吸收及其組合的純化處理。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，還進(jìn)一步包括在再循環(huán)進(jìn)入室中之前壓縮純化的二氧化碳。
31.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中物體暴露在沉積的不揮發(fā)性殘留物的時(shí)間小于30秒。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中物體暴露在沉積的不揮發(fā)性殘留物的時(shí)間小于3秒。
33.一種生產(chǎn)超凈物體的方法，包括以下步驟a)在腔室中用二氧化碳溶劑接觸物體，從而使物體上的雜質(zhì)溶解在二氧化碳溶劑中，和b)將超高純度的替代氣體導(dǎo)入到腔室中，以減少物體暴露在存在于二氧化碳溶劑中的不揮發(fā)性殘留物的時(shí)間，從而使物體上每平方米表面面積的雜質(zhì)數(shù)量減少到小于大約2000個(gè)微粒，其中每個(gè)雜質(zhì)的有效直徑大于0.1微米，該直徑通過光散射技術(shù)測定。
34.一種將清潔流體加入容器的方法，包括以下步驟a)在第一壓力下將溶劑流體流加入裝有物體的容器中，溶劑流體中包括二氧化碳，并能夠溶解容器中物體上的污染物；b)將替代流體加入容器，其中替代流體具有足夠從容器中替換溶劑流體的壓力，且替代流體不同于二氧化碳；和c)將溶劑流體從容器中排空。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中替代流體的壓力至少和第一壓力一樣高。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中第一壓力高于大約1000磅/平方英寸。
37.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中從容器中排出的溶劑流體導(dǎo)入純化裝置。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中從容器中排出溶劑流體的壓力高于純化單元的操作壓力。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中從純化單元得到的二氧化碳經(jīng)壓縮，再循環(huán)到容器中。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中替代流體選自氮?dú)狻鍤?、氦氣、氪氣、氧氣及其任何組合。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中替代流體是氮?dú)狻?br> 42.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中替代流體流的壓力不超過大約100磅/平方英寸，高于其所替換的溶劑流體的壓力。
43.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中在低于第一壓力的第二壓力下將溶劑流體從容器中排出，并在至少和第二壓力一樣高的壓力下將替代流體導(dǎo)入到容器中。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中將從容器排出的溶劑流體導(dǎo)入純化單元。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中從容器排放溶劑流體的壓力大于純化單元的操作壓力。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中從純化單元得到的二氧化碳被壓縮，并被再循環(huán)到容器中。
47.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中替代流體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣、氪氣、氧氣及其任何組合。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中替代流體是氮?dú)狻?br> 49.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中替代流體的壓力不超過大約100磅/平方英寸，高于其從容器中所替換的流體的壓力。
全文摘要
一種清潔物體的方法，包括以下步驟用含有二氧化碳的溶劑流體接觸物體，從而使物體上的污染物溶解在溶劑流體中，用不同于二氧化碳的替代流體替換溶劑流體。一方面，在足夠阻止溶劑流體中形成第二相的溫度和壓力下進(jìn)行替換，并且至少一部分二氧化碳再循環(huán)到物體上。另一方面，在用替代氣體替換之前，降低溶劑流體的壓力。
文檔編號G03F7/42GK1741863SQ03805442
公開日2006年3月1日 申請日期2003年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月7日
發(fā)明者J·F·比林格哈姆 申請人:普萊克斯技術(shù)有限公司