專利名稱：用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用化學(xué)方法處理基片的系統(tǒng)，尤其適用于對12英寸
以上的集成電路硅片和掩模板，以及高清晰的液晶、等離子、有機(jī)發(fā)光等新 型顯示器的平板基片濕處理過程中，用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)開始至今60多年以來，濕處理一直是其生產(chǎn)中必 不可少及極其重要的工藝步驟與技術(shù)。它不僅用于祛除因先前的加工程序而 造成的基片表面損傷及金屬與非金屬污染物，而且還能為下一步工藝過程形 成一個最優(yōu)的基片工藝表面狀態(tài)。這一濕處理過程占據(jù)了整個超大規(guī)模集成 電路(VLSI)生產(chǎn)過程的25%-30%以上。因此不適當(dāng)?shù)臐裉幚磉^程會給基片 表面造成損傷，電路效率低及使用壽命短等故障，及過量化學(xué)液和去離子水 的消耗，從而給生產(chǎn)質(zhì)量，產(chǎn)量以及能源消耗造成了較大的負(fù)面影響。
隨著集成電路集成度的日趨增高，基片朝著大尺寸高集成方向發(fā)展，濕 處理的應(yīng)用比率也日趨增高，以此來符合整個集成電路生產(chǎn)工藝。正如前面 所述，濕處理工藝一直是集成電路生產(chǎn)中必不可少及極其重要的工藝步驟與 技術(shù)。但是，隨著集成電路集成度日趨增高，其集成電路線寬(電路最小槽 溝)截面尺寸及電路線深(電路最小槽溝深度)越來越小。目前已經(jīng)是小于 65nm，目前濕處理工藝中，存在著由于去離子水及化學(xué)液張力以及納米級電 路槽溝的底部氣體內(nèi)壓力因素，濕處理化學(xué)液無法有效刻蝕/清洗'到電路槽溝 深處及底部的缺陷。
正如60多年來半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展歷史，科學(xué)家，工程師一直不斷研 究，探索新的濕處理工藝方法及相應(yīng)設(shè)備，當(dāng)前其他一些在被改進(jìn)和可供選 擇的化學(xué)處理工藝方法正在被提出和運(yùn)用。例如，如人們在單片濕處理生產(chǎn) 工藝中使用PVA刷子，在刷洗基片的同時，將化學(xué)液擠壓進(jìn)電路槽溝中進(jìn)行 濕處理?；蚪柚谡茁暷芰繉⒒瘜W(xué)液送入電路槽溝中。但上述當(dāng)前比較流行 的濕處理方法都有比較嚴(yán)重的缺陷，PVA刷子法無法有效清洗掉電路槽溝中及底部的顆粒及化學(xué)殘液；而兆聲能量法有可能損傷納米級電路結(jié)構(gòu)。而且 上述濕處理方法消耗較多的化學(xué)液及去離子水。
當(dāng)集成電路基片和平板顯示器基片(FPD)正向著更大，更薄，更集成 的方向發(fā)展時，這個行業(yè)的公司，科學(xué)家和工程師更加關(guān)心濕處理設(shè)備和工 藝技術(shù)的功能性能價值比(COO)。換句話說，他們越來越關(guān)心每片基片的 制造質(zhì)量及制造成本。在上述基片濕處理領(lǐng)域，無論在任何一個功能性價比 分析中，去離子水和液體化學(xué)劑都占據(jù)了最大的消耗比重。英特爾公司的 CORDON和ROBERT在他們的功能性價比(COO)分析報告中揭示出在直 徑為200毫米的硅片濕處理過程中去離子水成本最高(32%)，液體化學(xué)劑第 三(16%)，基本設(shè)備成本占第二 (23%)。減少去離子水和化學(xué)劑的消耗不 僅有利于功能性價比(COO)，更重要的是有利于環(huán)境。
人們一直在尋找新的方法和設(shè)備，力求在保證防止交叉沾污，增加產(chǎn)量 的同時來減少功能性價比，即單位時間質(zhì)量型產(chǎn)量除以設(shè)備/總生產(chǎn)成本。當(dāng) 集成電路基片和平板顯示器基片(FPD)正向著更集成，及更大更薄尺寸化 方向發(fā)展的情況下，對電路槽溝中間及其底部顆?？涛g清洗及水跡的祛除要 求也越來越高。使用更少化學(xué)劑的刻蝕/清洗處理(氣態(tài)或氣體)也已被提議 來代替特定的濕處理方法(如等離子刻蝕等)。但這樣的處理過程僅能祛除特 定類型的污染物或物質(zhì)，但卻從其"干處理"過程中留下一些另類物質(zhì)顆粒 和金屬污染物于納米級電路槽溝中間及其底部。這些方法由于使用的紫外線 比較活躍，增加了等離子的活躍性所引起的基片納米電路及基片表面損傷。 并且干燥處理法不具備濕處理法在清洗過程中能祛除特定物質(zhì)顆粒的功效， 因?yàn)樗荒苁褂锰囟ǖ募号渲坪玫幕瘜W(xué)濕處理合成劑，原因是這些合成劑不 能在它們的蒸汽或氣體中存在(例如著名的祛除輕無機(jī)及有機(jī)顆粒的RCA 清洗液配方NH2OH+H202+H20， HCL+H202+H20)。因此，化學(xué)濕處理技 術(shù)仍然會在今后的幾十年中在超大規(guī)模集成電路(VLSI)生產(chǎn)濕處理過程中 處于主導(dǎo)地位。
因此，在超大規(guī)模納米級集成電路(VLSI)濕處理工藝及設(shè)備市場上對 于能夠生產(chǎn)出一種納米級濕處理的先進(jìn)工藝技術(shù)，并且成本費(fèi)用大大節(jié)省的 一種新型的濕處理方法和設(shè)備系統(tǒng)，尤其是大尺寸，高集成基片單面濕處理 設(shè)備系統(tǒng),有著強(qiáng)烈的需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)， 可以使各類納米級霧化化學(xué)劑和去離子水有效刻蝕，清洗納米級集成電路槽 溝及其底部的物質(zhì)及顆粒，并且它又是一個較簡單的工藝設(shè)備系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
一種用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，包括基片清洗容器，其具有 頂蓋和容器本體，該容器本體內(nèi)部中間設(shè)有基片承載部分；該容器本體的側(cè) 面上部設(shè)有一組可使霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅肴萜鞯拈y門；容器本 體底部設(shè)有一組通風(fēng)和排水閥門；其特征在于，所述容器基片承載部分包括 可旋轉(zhuǎn)的基片承載盤和布置在所述基片承載盤上的周邊部分、甩于壓緊所述 單基片的離心壓緊塊。
所述基片清洗容器為豎向圓柱形。
所述離心壓緊塊為倒L形。
所述基片清洗容器還包括一組去離子水兆聲刀裝置，獨(dú)立可擺動的安裝 于容器頂蓋內(nèi)。
所述基片清洗容器還包括一組無接觸PVA毛刷臂，安裝于容器頂蓋內(nèi)。 所述容器頂蓋與容器本體之間具有O型密封圈。
所述基片清洗容器還包括氣缸鎖緊裝置，用于鎖緊容器頂蓋及容器本體。 本實(shí)用新型的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，通過在霧化器中產(chǎn) 生優(yōu)質(zhì)的納米霧狀化學(xué)劑，以及可旋轉(zhuǎn)的豎向圓柱形基片清洗容器的設(shè)計(jì)， 使?jié)裉幚砉に嚫佑行?，最大限度地?jié)約了化學(xué)劑和去離子水的消耗，最終 可以節(jié)約處理時間和增加產(chǎn)量。


圖1A是本實(shí)用新型用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)的示意圖； 圖1B是本實(shí)用新型用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)工作原理圖； 圖2是本實(shí)用新型基片清洗容器的示意圖； 圖3是本實(shí)用新型化學(xué)霧化器的設(shè)計(jì)原理圖。 圖中 1 lO---基片 200—化學(xué)劑集合管件 111—圓柱形濕處理容器 221…閥門集合管件112—-基片承載放置盤及離心壓塊222-■-壓力調(diào)節(jié)器
113—-氣缸機(jī)械鎖緊裝置224---氣體加熱器
114—-排水閥225---氣體過濾器
115—-通風(fēng)閥226--溫度熱電偶
116—-真空泵227---化學(xué)劑混合容器
117—-閥門228--控制閥
118—-三通處理閥門229---儀表泵
120—-兆聲刀裝置230---處理加熱器
231 —-熱電偶傳感器245---閥門
232—-壓力調(diào)節(jié)器246--化學(xué)氣體
233—-氣體流動控制器247--調(diào)節(jié)器
234—-壓力傳感器248---控制閥門
235—-通風(fēng)閥249--化學(xué)劑容器
236—-氮?dú)?50---閥門
237—-霧化器300--端口
238—-控制闊301--端口
239—-過濾器302---橫斷面
240—-控制閥303---o型交叉口
241 —-共振圍壁501--頂蓋
242—-垂直管502---本體
243—-閥門503--o型橡膠圈
244—-閥門
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的所采用的霧化器，以及用加熱化學(xué)氣體和加熱的液體化學(xué)劑
產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)與本申請人的已授權(quán)專利ZL 03129467.5 大體上相同，主要區(qū)別就在于本實(shí)用新型采用的是單基片清洗容器(111)的 不同，以及本實(shí)用新型所產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑是納米級的。由于本實(shí)用新型采 用了具有可旋轉(zhuǎn)的基片承載盤的清洗容器，適用于大尺寸，高集成單基片清
洗處理。而ZL03129167. 5是橫向圓柱形容器，適用于多基片清洗處理。同時， 對于大尺寸，高集成基片，納米級的霧化化學(xué)劑和去離子水有效刻蝕/清洗納米級集成電路槽溝及其底部的物質(zhì)及顆粒，并且達(dá)到化學(xué)劑和去離子水的消 耗最小化，交叉沾污最小化，濕處理工藝靈活性最大化，濕處理速度最大化。
而ZL03129167. 5中的方法中霧狀化學(xué)劑是豪微米級的。
圖1A是關(guān)于本實(shí)用新型的系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖，圖1B是關(guān)于本實(shí)用新 型系統(tǒng)的工作原理圖。結(jié)合附圖1A， 1B及圖2， 一個可以容納處理單基片110 的豎向圓柱形基片清洗容器lll，如圖2所示，包括容器頂蓋501，容器承載 部分112;容器本體502，以及一組可以使霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅?容器的閥門117; —組位于容器本體底部的容器通風(fēng)和排水閥門114。所述容 器基片承載部分112包括可旋轉(zhuǎn)的基片承載盤和用于壓緊所述基片的離心壓 緊塊。在清洗濕處理過程中，單基片110隨基片承載盤同步旋轉(zhuǎn)，離心力會 讓單基片110有向周邊飛離的趨勢，6-8個倒L形的離心壓緊塊設(shè)置于基片 承載盤的周邊，阻止該單基片110向周邊及上方飛離的趨勢，以此來穩(wěn)固地 定位基片。
所述基片清洗容器還包括氣缸鎖緊裝置113，安裝在所述容器外部，用來 鎖緊圓柱形基片清洗容器。所述容器頂蓋與容器底部之間具有.0型密封圈 503，用于保證容器頂蓋與底部之間的密封。所述基片清洗容器還包括由一組 兆聲振子構(gòu)成的兆聲刀裝置120，獨(dú)立可擺動的安裝于容器頂蓋內(nèi)部，在清 洗過程中它們會被開啟并釋放兆聲波能量，通過DI去離子水傳送到基片表 面。容器頂蓋內(nèi)還安裝有一組無接觸PVA毛刷臂，利用液體的張力，PVA毛刷 帶動基片的化學(xué)液或去離子水濕處理(清洗)基片表面。該基片清洗容器由 一種可拒腐于半導(dǎo)體集成電路基本處理所使用的所有化學(xué)劑和氣體的材料制 成。
霧狀化學(xué)劑通過一組閥門117被壓進(jìn)容器內(nèi)。閥門分別位于圓柱形容器的 頂部及邊側(cè)上，可以使霧狀化學(xué)劑沿著容器壁形成一種循環(huán)流動的模式。該 圓柱形容器的內(nèi)壁可以使霧狀化學(xué)劑、氣體化學(xué)劑和清洗去離子'水在容器中 循環(huán)。真空泵和通風(fēng)閥連接到容器底部。
圖3是本實(shí)用新型的霧化器的設(shè)^^原理圖。在此處理方法中，化學(xué)混合劑 通過端口 300流進(jìn)設(shè)備中，而且化學(xué)氣體也通過端口 301流進(jìn)設(shè)備中。它們 在噴霧器的交集器302中作用。較高壓的化學(xué)氣體把低壓的化學(xué)混合劑分解 成小的微粒，這些小微粒在噴霧器的圓形共振壁上以高速度撞擊，然后被分 解成小于1微米的更小的微粒。這些微型霧狀化學(xué)劑通過0型管303流出來。本實(shí)用新型中，流入所述基片清洗容器的加熱加壓的霧狀化學(xué)劑，是納 米級的霧狀化學(xué)液，因此在霧化過程中，通過加熱的化學(xué)氣體和加熱的液體 化學(xué)劑都進(jìn)入具有圓形霧化共振壁的霧化器內(nèi)產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑，其中加熱
的化學(xué)氣體的壓力范圍是每平方英寸20-40英磅，加熱的液體化學(xué)劑的壓力 范圍為每平方英寸5-20英磅。壓力為每平方英寸5-20英磅的低壓氮?dú)?N2) 236通過一個控制閥238和液體化學(xué)過濾器239會推動混合化學(xué)劑進(jìn)入液體 霧化劑中。與此同時，壓力為每平方英寸20-40英磅的較高壓的化學(xué)氣體通 過它的控制閥，加熱器和過濾器流入霧化器中。在霧化器237中當(dāng)每平方英 寸5-20英磅的液體化學(xué)劑遇到每平方英寸20-40英磅的較高壓的化學(xué)氣體 時，它們就被分解成小微粒。那些小微粒在霧化器237的圓形共振壁241上 以高速度創(chuàng)擊，然后被分解成小于l微米的更小的顆粒。這些納米級霧狀化 學(xué)劑通過一個垂直管道流入圓柱形基片清洗容器111。
應(yīng)用本實(shí)用新型系統(tǒng)時，首先在圓柱形清洗容器111中安裝基片512于 旋轉(zhuǎn)基片承載盤及離心塊112上；密閉圓柱形濕處理容器111;將預(yù)先已經(jīng) 設(shè)定好溫度的氮?dú)饬魅肴萜鲗瑴囟冗M(jìn)行調(diào)節(jié)使溫度等溫；在容器中按工 藝要求依次引入由加熱的化學(xué)氣體產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑；在容器中循環(huán)霧狀化 學(xué)劑；使霧狀化學(xué)劑在容器中沿著容器的0型壁均勻地接觸到每一片基片； 用去離子水和兆聲刀清洗基片；在預(yù)先設(shè)定好化學(xué)處理時間之后，在去離子 水會通過閥門流進(jìn)容器中；清洗將一直持續(xù)直到清洗水的電阻率達(dá)到一定的 傳導(dǎo)值后才停止。之后，熱的霧狀異丙基酒精溶液就會被壓縮進(jìn)容器中。被 壓縮的霧狀異丙基酒精會在去離子水的表面形成一層薄的保護(hù)薄膜，它還以 它表面低張力的特性排去大量的水和基片上的殘留物。接著，熱氮?dú)饬魅肴?器中，將徹底清洗全部的基片和容器。最后，被清洗好的基片被卸出，進(jìn)行 它們下一個可能的產(chǎn)品工藝過程。
本實(shí)用新型的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，可以使各類納米級 霧化化學(xué)劑和去離子水有效刻蝕，清洗納米級集成電路槽溝及其底部的物質(zhì) 及顆粒，并且達(dá)到化學(xué)劑和去離子水的消耗最小化，交叉沾污最小化，濕處 理工藝靈活性最大化，濕處理速度最大化，并且它又是一個較簡單的工藝設(shè) 備系統(tǒng)。
本實(shí)用新型已經(jīng)在霧化器的說明和描述中進(jìn)行了具體的闡述，此處不再贅 述。但是應(yīng)該注意到，任何技術(shù)人員對該系統(tǒng)及方法在形式與細(xì)節(jié)上所做的 調(diào)整、修改和刪除都離不開此項(xiàng)實(shí)用新型的精髓。
權(quán)利要求1.一種用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，包括基片清洗容器，其具有頂蓋和容器本體，該容器本體內(nèi)部中間設(shè)有基片承載部分；該容器本體的側(cè)面上部設(shè)有一組可使霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅肴萜鞯拈y門；容器本體底部設(shè)有一組通風(fēng)和排水閥門；其特征在于，所述容器基片承載部分包括可旋轉(zhuǎn)的基片承載盤和布置在所述基片承載盤上的周邊部分、用于壓緊所述單基片的離心壓緊塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在 于，所述基片清洗容器為豎向圓柱形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在 于，所述離心壓緊塊為倒L形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在 于，所述基片清洗容器還包括一組去離子水兆聲刀裝置，獨(dú)立可擺動的安 裝于容器頂蓋內(nèi)部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在 于，所述基片清洗容器還包括一組無接觸PVA毛刷臂，安裝于容器頂蓋 內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在 于，所述容器頂蓋與容器本體之間具有O型密封圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在 于，所述基片清洗容器還包括氣缸鎖緊裝置，用于鎖緊容器頂蓋及容器本 體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用納米級霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，包括基片清洗容器，其具有頂蓋和容器本體，該容器本體內(nèi)部中間設(shè)有基片承載部分；該容器本體的側(cè)面上部設(shè)有一組可使霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅肴萜鞯拈y門；容器本體底部設(shè)有一組通風(fēng)和排水閥門；所述容器基片承載部分包括可旋轉(zhuǎn)的基片承載盤和布置在所述基片承載盤上的周邊部分、用于壓緊所述單基片的離心壓緊塊。尤其適用于對12英寸以上的集成電路硅片和掩模板，以及高清晰的液晶、等離子、有機(jī)發(fā)光等新型顯示器的平板基片濕處理過程，使?jié)裉幚砉に嚫佑行В畲笙薅鹊毓?jié)約了化學(xué)劑和去離子水的消耗。
文檔編號H01L21/00GK201417758SQ20092007631
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者倪黨生 申請人:倪黨生