專利名稱：清洗多孔材料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種清洗多孔(Porous)材料的裝置，特別涉及一種于利用超臨界流體(Supercritical Fluid)清洗多孔材料的殘余物時，降低超臨界流體的高壓對多孔材料的沖擊所使用的裝置。
背景技術(shù)：
溫度和壓力同時高于臨界值的流體稱作超臨界流體。超臨界流體具有許多獨特的性質(zhì)，例如黏度、密度、擴散系數(shù)、溶解能力等性質(zhì)，有些性質(zhì)接近氣體，而有些性質(zhì)則與液體接近。超臨界流體既具有氣體的低黏度與高擴散系數(shù)，又具有液體的高密度與溶解能力，因而具有很好的傳質(zhì)、傳熱和滲透性能。
在現(xiàn)今的半導(dǎo)體制備工藝中，超臨界流體可應(yīng)用于顯影光致抗蝕劑層、形成介電薄膜、以及清洗晶片上的制備工藝殘余物等等。目前，利用超臨界流體清洗晶片上的制備工藝殘余物時，都直接利用高壓的超臨界流體進行清洗。其中，常用的超臨界流體必須在相當(dāng)高的反應(yīng)壓力，大約每平方英時400磅(lb/in2，psi)至4000psi之間下才能形成。
此外，為了提高元件的電性質(zhì)量，目前大都采用低介電常數(shù)材料來作為多層金屬連線間的隔離材料，以降低金屬層與金屬層間的寄生電容，而改善電阻電容延遲時間，進而達到提高元件操作速度以及降低元件功率消耗的目的。其中，低介電常數(shù)薄膜中通常具有孔洞用以降低介電常數(shù)，因此低介電常數(shù)薄膜的結(jié)構(gòu)強度較一般的介電薄膜例如二氧化硅(Silicon Dioxide)低。
在半導(dǎo)體制備工藝中，由于基材的潔凈度對制備工藝合格率有舉足輕重的影響，因此通常必須在每一道半導(dǎo)體制備工藝進行之前，或者在每一道制備工藝完成之后，另外再進行一道基材洗凈的步驟，借以清除附著在基材上的制備工藝微粒以及化學(xué)殘留物等。
當(dāng)利用高壓的超臨界流體清洗附著于晶片上的制備工藝殘余物或雜質(zhì)時，晶片上由多孔材料所構(gòu)成的低介電常數(shù)薄膜也會受到清洗。由于，多孔材料中具有相當(dāng)多孔洞，再加上超臨界流體的壓力非常大。因此，直接以超臨界流體清洗多孔材料時，多孔材料突然受到高壓超臨界流體的擠壓與沖擊后，多孔材料極可能會被超臨界流體壓碎，甚至導(dǎo)致多孔材料破裂。如此一來，制備工藝的可靠性與產(chǎn)品合格率會受到相當(dāng)嚴(yán)重的沖擊。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述公知利用超臨界流體清洗多孔材料薄膜時，超臨界流體的壓力相當(dāng)高，而超臨界流體突來的高壓沖擊會壓碎結(jié)構(gòu)脆弱的多孔材料薄膜，甚至使多孔材料薄膜產(chǎn)生破裂而損壞。
因此，本實用新型的一個目的是提供一種清洗多孔材料的裝置，至少包括可變動壓力泵以及可編程終點檢測元件，其中可變動壓力泵可改變超臨界流體的入射壓力，而可編程終點檢測元件可在清洗過程中提供多組不同終點的檢測。因此，可提高清洗工藝的靈活度。
根據(jù)以上所述的目的，本實用新型另外還提供了一種清洗多孔材料的裝置，至少包括一流體儲存槽，用以儲放一流體；一泵，其中此泵連接上述流體儲存槽，且此泵提供具不同壓力的流體；一處理反應(yīng)室，其中此處理反應(yīng)室連接上述泵，且此處理反應(yīng)室用以放置并清洗多孔材料；以及一終點檢測器，其中此終點檢測器連接上述處理反應(yīng)室，且此終點檢測器用以檢測出多孔材料的清洗終點。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該終點檢測器為一可編程終點檢測器。
根據(jù)上述構(gòu)想，所述清洗多孔材料的裝置還至少包括一互溶劑槽連接于該處理反應(yīng)室以及該泵。
根據(jù)上述構(gòu)想，所述清洗多孔材料的裝置還至少包括一預(yù)熱器連接該處理反應(yīng)室、該互溶劑槽、以及該泵。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該泵為一可變動壓力泵。
由于清洗流體在較低壓狀態(tài)下先充滿多孔材料薄膜的孔洞，因此可增加多孔材料薄膜的結(jié)構(gòu)強度，有利于抵抗后續(xù)的超臨界流體的高壓沖洗，進而達到確保多孔材料薄膜質(zhì)量的目的。除此之外，還因為清洗流體存在孔洞的時間較長，而使得清洗流體有更長的時間溶解多孔材料薄膜中的雜質(zhì)與殘余物，進而可大幅提高多孔材料薄膜的清洗效果。


圖1為本實用新型的一較佳實施例的清洗多孔材料的流程圖。
圖2為本實用新型的一較佳實施例的清洗處理器的運作示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下100提供基材102提供清洗流體104提高反應(yīng)室的壓力106形成超臨界流體200清洗處理器 202流體供應(yīng)源204流體儲存槽 206可變動壓力泵208互溶劑槽210泵212預(yù)熱器 214處理反應(yīng)室216可編程終點檢測元件218分離器具體實施方式
本實用新型揭示一種清洗多孔材料的裝置，至少包括可變動壓力泵以及可編程終點檢測元件，可臨場改變超臨界流體的入射壓力，也可在清洗過程中提供多組不同終點的檢測。因此，可在清洗前先在低壓下操作一段時間，借以使清洗流體的分子滲透至多孔材料薄膜中的孔洞并充滿孔洞，再將反應(yīng)壓力從低壓逐漸增加至超臨界流體形成的高壓。故，不僅可平衡孔洞內(nèi)外壓力，而且可提高多孔材料薄膜抗超臨界流體的高壓沖擊的能力，更可增加清洗流體分子對多孔材料薄膜中的雜質(zhì)的作用時間，有效提高清洗效果。為了使本實用新型的敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述并配合圖1與圖2。
請參照圖1，圖1為本實用新型的一較佳實施例的清洗多孔材料的流程圖，且請一并參照圖2，圖2為本實用新型的一較佳實施例的清洗處理器的運作示意圖。利用超臨界流體清洗多孔材料時，首先如同步驟100所述，將待清洗的基材送入清洗處理器200的處理反應(yīng)室214中，其中此基材可例如為一般半導(dǎo)體制備工藝的晶片，且此基材可例如包括一層多孔材料薄膜位于基材上。此層多孔材料可例如為介電材料，且有相當(dāng)多的孔洞分布在此層多孔材料薄膜中。
待將基材固定在處理反應(yīng)室214中后，如同步驟102所述，先由流體供應(yīng)源202提供流體儲存槽204清洗流體，再利用連接于流體儲存槽204的可變動壓力泵206控制清洗流體的壓力并使清洗流體經(jīng)過與可變動壓力泵206連接的預(yù)熱器212，而注入基材所在的處理反應(yīng)室214中，以利用此清洗流體去除附著在基材及其上的多孔材料薄膜上的制備工藝殘余物或雜質(zhì)。其中，預(yù)熱器212也與處理反應(yīng)室214連接。清洗流體注入處理反應(yīng)室214一預(yù)設(shè)期間后，停止注入清洗流體。其中，清洗用的流體可采用氮(Nitrogen)、氬(Argon)、氙(Xenon)、二氧化碳(Carbon Dioxide)、丙烷(Propane)、氨(Ammonia)、異丙醇(Isopropanol)、甲醇(Methanol)、以及水等。此時，反應(yīng)室壓力的控制是根據(jù)所采用的清洗流體而定，這是因為所采用的清洗流體不同，其臨界壓力不同，所以反應(yīng)室壓力的大小也不相同。下表一為所采用的清洗流體的臨界壓力與臨界溫度表。此外，此時的反應(yīng)室壓力與清洗流體注入時間受到下列因素的影響待清洗的多孔材料薄膜的性質(zhì)、此多孔材料薄膜的厚度、此多孔材料薄膜中孔洞的尺寸、以及所采用的清洗流體對此多孔材料的滲透性等。在本實用新型的一較佳實施例中，此時的反應(yīng)室壓力較佳是介于15psi與100psi之間。此外，若清洗流體為二氧化碳時，此時的反應(yīng)室壓力較佳為控制在約50psi左右。在處理反應(yīng)室214的預(yù)加壓期間，此時清洗用的流體的分子會漸漸滲透到多孔材料薄膜的孔洞中，進而逐漸充滿這些孔洞。
表一


接著，如同步驟104所述，利用可變動壓力泵206而以一預(yù)設(shè)加壓速率逐漸提高處理反應(yīng)室214的壓力。其中，可變動壓力泵206可根據(jù)制備工藝需求改變清洗流體的壓力。此預(yù)設(shè)加壓速率可取決于待清洗的多孔材料薄膜的性質(zhì)、此多孔材料薄膜的厚度、以及此多孔材料薄膜中孔洞的尺寸。
本實用新型的一特征就是由于清洗流體的分子在處理反應(yīng)室214未達超臨界流體的低壓狀態(tài)下，流體分子漸漸地充滿多孔材料薄膜的孔洞，進而使得多孔材料薄膜中的每個孔洞的內(nèi)外壓力逐漸趨于平衡。借此可達到強化多孔材料薄膜的整體結(jié)構(gòu)強度的目的。
本實用新型的另一特征就是因為清洗流體在尚未達到形成超臨界流體的高壓時，流體分子已逐漸進入多孔材料薄膜的孔洞中，而可先行溶解孔洞中的殘余物或雜質(zhì)。如此一來，可大幅延長清洗流體對孔洞中的殘余物或雜質(zhì)的作用時間。
當(dāng)清洗的流體分子充滿多孔材料薄膜的孔洞時，即可利用可變動壓力泵206將儲放在流體儲存槽204的流體抽出，并將流體的壓力增加到超過此清洗流體的臨界點，此時即如同步驟106所述，注入處理反應(yīng)室214內(nèi)的清洗流體轉(zhuǎn)變成超臨界流體。于是，可通過超臨界流體所具有的優(yōu)良滲透性能、高擴散系數(shù)、以及極佳的溶解能力等，將附著于基材及其上的多孔材料薄膜上的制備工藝殘余物予以去除。其中，清洗流體轉(zhuǎn)變成超臨界流體的臨界壓力取決于所使用的清洗流體的種類以及反應(yīng)溫度。在此較佳實施例中，此時的處理反應(yīng)室214的壓力較佳是增加至介于1000psi與6000psi之間。此外，在超臨界流體進入預(yù)熱器212之前，清洗處理器200也可提供互溶劑槽208以及泵210，而可利用泵210將互溶劑槽208內(nèi)的互溶劑加入超臨界流體，來增加超臨界流體的溶解力，進而提高超臨界流體的清洗能力。其中，泵210的一端連接互溶劑槽208，而泵210的另一端則與預(yù)熱器212以及可變動壓力泵206連接。另外，預(yù)熱器212可用以在超臨界流體進入處理反應(yīng)室214前，先加熱超臨界流體，也可用以加熱互溶劑，或同時加熱超臨界流體以及互溶劑。
超臨界流體的清洗時間，可取決于待清洗的多孔材料薄膜的性質(zhì)、此多孔材料薄膜的厚度、此多孔材料薄膜中孔洞的尺寸、以及所采用的超臨界流體對此多孔材料的滲透性等?？删幊探K點檢測元件216連接于處理反應(yīng)室214，可在清洗過程中，計算處理反應(yīng)室214從開始注入超臨界流體至終止的總時間，或計算注入處理反應(yīng)室214的超臨界流體的體積。此可編程終點檢測元件216可根據(jù)清洗工藝的需求，提供多組不同終點的檢測，并可據(jù)以變化清洗流體的注入壓力。待可編程終點檢測元件216檢測出清洗終點時，即可停止超臨界流體的供應(yīng)，而將清洗后的超臨界流體收集在與可編程終點檢測元件216連接的分離器218中。此分離器218可用以將清洗后的超臨界流體內(nèi)的雜質(zhì)或互溶劑過濾出。而且，若處理過后的超臨界流體有回收使用的價值，則予以回收重復(fù)利用，而若并無回收使用的價值，也對環(huán)境無害的話，就可將其排放至外界環(huán)境中。
本實用新型的一個優(yōu)點就是因為利用超臨界流體處理多孔材料薄膜時，先在一低壓環(huán)境下操作一段時間，再使反應(yīng)壓力從低壓逐漸加壓至產(chǎn)生超臨界流體時的高壓。如此一來，流體分子即可在較低壓的狀態(tài)下，逐漸滲透到多孔材料薄膜的孔洞中，并填滿孔洞。因此，可強化多孔材料薄膜的結(jié)構(gòu)強度，而可提高多孔材料薄膜對后續(xù)的高壓超臨界流體的抵抗能力，確保多孔材料薄膜的質(zhì)量，進而達到改善產(chǎn)品合格率的目的。
本實用新型的又一優(yōu)點就是因為利用超臨界流體清洗多孔材料薄膜時，反應(yīng)室的壓力是從低壓逐漸增加到超臨界流體形成所需的高壓。因此，用以清洗流體分子可先滲透至多孔材料薄膜的孔洞中。如此一來，流體分子對多孔材料薄膜的雜質(zhì)的作用時間可獲得大幅延長，而可更有效地溶解多孔材料薄膜中的雜質(zhì)，進而可達到提高多孔材料薄膜的清洗效果的目的。
本實用新型的再一優(yōu)點就是因為本實用新型的清洗多孔材料的裝置至少包括可變動壓力泵以及可編程終點檢測元件。因此，可臨場改變超臨界流體的入射壓力，也可在清洗過程中提供數(shù)組不同終點的檢測。故，可提高清洗工藝的靈活度。
雖然本實用新型已以一較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，可作各種更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種清洗多孔材料的裝置，其特征在于包括一流體儲存槽；一泵，其中該泵連接該流體儲存槽；一處理反應(yīng)室，其中該處理反應(yīng)室連接該泵，且該多孔材料置于該處理反應(yīng)室中；以及一終點檢測器，其中該終點檢測器連接該處理反應(yīng)室。
2.如權(quán)利要求1所述的清洗多孔材料的裝置，其特征在于該終點檢測器為一可編程終點檢測器。
3.如權(quán)利要求1所述的清洗多孔材料的裝置，其特征在于還包括一互溶劑槽連接于該處理反應(yīng)室以及該泵。
4.如權(quán)利要求3所述的清洗多孔材料的裝置，其特征在于還包括一預(yù)熱器連接該處理反應(yīng)室、該互溶劑槽、以及該泵。
5.如權(quán)利要求1所述的清洗多孔材料的裝置，其特征在于該泵為一可變動壓力泵。
專利摘要本實用新型涉及一種清洗多孔材料的裝置，至少包括一流體儲存槽，用以儲放一流體；一泵，其中該泵連接該流體儲存槽，且該泵提供具不同壓力的該流體；一處理反應(yīng)室，其中該處理反應(yīng)室連接該泵，且該處理反應(yīng)室用以放置并清洗該多孔材料；以及一終點檢測器，其中該終點檢測器連接該處理反應(yīng)室，且該終點檢測器用以檢測出該多孔材料的清洗終點。運用此清洗多孔材料的裝置時，可在利用超臨界流體清洗多孔材料上的制備工藝殘余物時，先在低壓狀態(tài)下使流體注入孔洞，再將反應(yīng)壓力從低壓漸升至產(chǎn)生超臨界流體的高壓。如此一來，可平衡多孔材料的內(nèi)外壓力，達到降低壓力對多孔材料的沖擊的目的。
文檔編號H01L21/304GK2756337SQ200420104898
公開日2006年2月8日 申請日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者王靜亞, 莊平, 林俞良, 周梅生, 羅冠騰 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司