[发明专利]超临界流体清洗方法及其系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种元件清洗方法及其系统，特别是关于一种超临界流体清洗方法及其系统。

背景技术

为因应未来产品需求，许多元件设计皆朝向更精细、更繁复及高密度的方向发展。导致微结构元件的尺寸已由微米、次微米逐渐发展至纳米级尺度，由于微结构材料含有许多微小的表面结构，如纳米级沟槽、孔隙等，制程中所导入的物质一旦进入此类纳米级沟槽、孔隙中，就不易被去除。微结构材料表面的不纯物常导致元件的电性改变或使表面特性产生缺陷，因此需要于制程中加入清洗步骤去除元件表面杂质。传统的清洗方法，需用大量的强氧化性溶液、有机溶剂或酸碱性溶液清洗元件，虽具有一定成效，但后续产生的大量废水和废酸碱液，容易导致产品及环境污染，也增加制程的污水处理成本。

并且，当元件具有多孔性微结构时，由于溶剂的表面张力过大，一般溶剂无法确实的进入微结构及带走杂质，易造成残留。同时元件后续需进行干燥步骤，于干燥过程中，可能造成元件的微结构毁损，导致特性劣化。

因此，发展出利用超临界流体(Supercriticalfluid，SCF)进行元件清洗的制程。如美国第6306754号专利所揭露，由超临界流体清洗蚀刻后的孔隙及光阻残余物。超临界流体具备低的表面张力与高扩散性的特殊性质，可润湿、渗透进入细微的微结构、多孔性材质或复杂构造的零件或元件。并且可于溶解低挥发性的流体材料后，利用高压气体吹走，达成清洗的目的。适用于助焊剂、光阻剂等溶剂的去除清洁，并具有无毒、不需干燥、不需废水/废液处理、节省能源等优点。但是针对目前多孔性低介电常数薄膜基材，经过蚀刻之后极易造成薄膜材质劣化，水气吸附于残留孔导致介电常数上升。因此水气与有机污染物共同存在的问题不容忽视，如何进一步提升超临界流体进行元件清洗的效果，同时去除有机污染物与水气达成表面活化与改质，以提升产品良率及可靠度，则为当前的重要目标。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超临界流体清洗方法及其系统，用以移除元件表面的不纯物质，有效提升表面性质。

本发明揭露的超临界流体清洗方法，用以移除置于处理槽的元件表面的不纯物质，其步骤包含通入第一超临界流体于处理槽以清洁元件表面；排放第一超临界流体；通入第二超临界流体于处理槽以浸泡元件；使第二超临界流体动态循环以冲洗元件；最后，干燥元件。元件表面可包含纳米孔洞或高深宽比微结构，位于纳米孔洞或微结构内的不纯物质或水气则可由超临界流体所携出，而与元件分离。

于本发明实施例中，第一超临界流体包含修饰剂以加强清洁效果，修饰剂的添加比例范围可占总组成的0.5％至15％体积百分率，修饰剂可为甲醇、乙醇、丙醇及丁醇。

于本发明实施例中，第一超临界流体温度范围是介于摄氏40至80度，压力范围是介于1000至5000磅/平方英时(pound per square inch，psi)。

于本发明实施例中，用以浸泡元件及冲洗元件的第二超临界流体浸泡温度范围是介于摄氏40至80度，压力范围是介于1000至5000磅/平方英时。

配合上述方法，本发明还包含超临界流体清洗系统，包含超临界流体源、修饰剂供应源、循环回路及处理槽。处理槽可通入及排放超临界流体；超临界流体源连接于处理槽，以提供超临界流体至处理槽；修饰剂供应源连接于处理槽，以提供修饰剂至处理槽；循环回路具有出口及入口，入口及出口分别连接于处理槽，超临界流体透过循环回路的出口离开处理槽，再经由循环回路的入口进入处理槽，循环回路可使处理槽内的超临界流体循环流动。

于本发明实施例中，处理槽包含元件固定装置，可用以垂直或水平放置欲清洗的元件。并且，此元件固定装置可使元件以旋转或摇动的方式运动，增加清洗效果。

于本发明实施例中，还包含排放流体回收装置，是连接于处理槽以排放超临界流体，并进而回收至反应流体供应源。排放流体回收装置可包含过滤器以滤除排放的超临界流体中的杂质。

于本发明实施例中，还包含流量控制装置，是连接超临界流体源及处理槽，以控制超临界流体通入处理槽的流量。

于本发明实施例中，还包含压力控制装置，以控制超临界流体通入处理槽的压力。以及温度控制装置，以控制超临界流体通入处理槽的温度。

由上述方法可使元件达成不破坏清洗材质的原有结构、特性，具有清洁与改质的双重功效，并兼具高效率与环保等优点。利用超临界流体可深入元件表面微结构，可在不破坏微结构的情形下，将不纯物质及水气等杂质去除。并且，大部分已知的超临界流体在常压下均属气态，在使用后只要减压即会变回气相，而和其它固、液相的物质分离，故容易回收再使用。