光刻环节中电子级二氧化碳的应用集中在光刻胶剥离和显影后漂洗。传统湿法剥离使用有机溶剂或强酸强碱，对高深宽比结构和敏感材料有损伤风险。超临界二氧化碳配合共溶剂如丙酮或NMP，可以在温和条件下溶解正性光刻胶和负性光刻胶，二氧化碳的高渗透性使其能够深入到传统清洗液难以到达的沟槽底部，剥离更彻底且不产生毛细力损伤。显影后的漂洗工序用超临界二氧化碳去除显影液残留，避免了去离子水漂洗带来的水渍和颗粒再沉积，漂洗后晶圆表面接触角可稳定控制在较低水平。在极紫外光刻领域，二氧化碳的低折射率特性和超临界清洗能力正在被研究用于掩模清洗和光刻胶处理，不过相关工艺仍处于研发阶段。
刻蚀环节的二氧化碳应用主要针对刻蚀后残留物清洗。等离子刻蚀过程中会在晶圆表面生成含氟或含碳的聚合物副产物，这些残留物粘附在图形侧壁和底部，传统去除方法是等离子灰化加湿法清洗，但灰化过程中的离子轰击和高温会损伤低介电常数介质层。超临界二氧化碳可以溶解并带走这些有机金属残留物和含氟聚合物，配合少量共溶剂效果更佳，整个过程在接近室温下完成，对低k介质和金属硬掩模没有损伤。深硅刻蚀后晶圆表面残留的六氟化硫和八氟环丁烷及其反应副产物，也可以通过超临界二氧化碳冲洗有效去除。
清洗环节是电子级二氧化碳应用最广泛的领域。颗粒去除方面，超临界二氧化碳的高扩散系数和低粘度使其能够渗透到高深宽比结构的最底部，配合含氟表面活性剂可以将纳米颗粒从表面剥离并带出，这是传统喷淋清洗无法做到的。化学机械抛光后的清洗工序中，超临界二氧化碳用于去除抛光液中的二氧化硅或氧化铝颗粒以及铜、钨等金属残留，相比传统刷洗和兆声清洗，超临界方法不会对脆弱结构造成机械损伤。清洗后还可以用超临界二氧化碳进行最终漂洗，取代去离子水终洗，彻底消除水渍缺陷。
各环节对二氧化碳纯度的要求存在差异。光刻和刻蚀环节对金属杂质和颗粒的要求最严格，因为金属离子会改变光刻胶的感光特性并造成刻蚀选择比漂移，颗粒会直接导致图形缺陷，这两个环节要求使用5N以上即99.999%纯度的电子级二氧化碳，金属离子总量低于10ppb，0.1μm以上颗粒数控制在每立方英尺10颗以下。清洗环节对纯度要求略低，通常4N8即99.998%即可满足，但后段清洗如果直接接触器件表面则仍需5N级别。
工艺参数方面，超临界二氧化碳清洗的温度一般控制在35℃至50℃，压力在10MPa至20MPa，清洗时间从5分钟到30分钟取决于污染程度和结构复杂度。共溶剂的添加比例通常在1%至5%，需要根据残留物类型选择匹配的溶剂。整个清洗系统的管路和阀门全部采用316L不锈钢电解抛光材质，避免二次污染。清洗腔体内的二氧化碳需要持续循环并通过在线过滤器去除剥离下来的颗粒，过滤器精度通常为0.003μm。
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