專利名稱：用加熱化學(xué)氣體產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑處理基片的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一個(gè)用化學(xué)方法處理基片的方法和系統(tǒng)，尤其適用于對(duì)半導(dǎo)體硅片和平板顯示器(FPD)的清洗。
背景技術(shù)：
自從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始，濕處理技術(shù)已經(jīng)開始運(yùn)用了。它不僅用于祛除因先前的加工程序而造成的金屬與非金屬污染物，而且還能為下一工藝過程形成一個(gè)最優(yōu)的基片表面狀態(tài)。這一處理過程占據(jù)了整個(gè)VLSI(超大規(guī)模集成電路)生產(chǎn)過程的30％以上。因此不適當(dāng)?shù)那逑催^程會(huì)給基片表面造成損害，電路故障，過量化學(xué)液和去離子水的消耗，從而給生產(chǎn)質(zhì)量及產(chǎn)量造成了負(fù)面的影響。
當(dāng)前最流行的化學(xué)濕處理劑仍然是基于美國RCA公司研制的標(biāo)準(zhǔn)清潔劑，主要為過氧化氫(H2O2)。包含有SC-1(氫氧化銨NH4OH、過氧化氫H2O2和去離子水H2O混合劑)和SC-2(氯化氫酸HCL、過氧化氫H2O2和去離子水H2O混合劑)兩種工藝。SC-1被用于除去輕有機(jī)顆粒，SC-2被用于除去金屬顆粒。其他流行的化學(xué)清洗方法就是SPM(硫酸H2SO4和過氧化氫H2O2)和SOM(硫酸H2SO4和臭氧氣體O3)清洗方法。SPM和SOM方法兩者都主要應(yīng)用于除去重有機(jī)污染物。其他一些在被改進(jìn)和可供選擇的化學(xué)處理菜單正在被提出和運(yùn)用。例如，人們用液體過氧化氫(H2O2)加入液體氟化氫(HF)來防止銅附著在硅片表面。用臭氧水(O3-H2O)來代替SPM和SOM清洗等等。
時(shí)下可普遍利用的清洗處理方法和設(shè)備包括多槽處理法(運(yùn)用不同的化學(xué)液體處理槽)，單容器處理方法(不同的化學(xué)液體通過同一容器)，和離心噴霧處理法(在旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)將不同的化學(xué)液體噴到基片上)。
在多槽處理法中，硅片和平板顯示器被放置在一系列含有不同液體化學(xué)劑和去離子水的容器中進(jìn)行腐蝕、清洗、沖淋。它主要的不足是使用了過于復(fù)雜的自動(dòng)化控制裝置及化學(xué)PH值和過濾控制系統(tǒng)。與其他的處理技術(shù)相比，它還消耗了更多的化學(xué)液、去離子水，同時(shí)具有很大的體積。在單容器清洗系統(tǒng)中，硅片和平板顯示器被放在處理器中，不同的化學(xué)液和去離子水也相繼流入容器。它具有一個(gè)較小的體積，但它仍然消耗大量的化學(xué)品和去離子水。在離心噴霧處理過程中，硅片和平板顯示器被放入處理容器的同時(shí)，化學(xué)液和去離子水也相繼噴射到基片上。盡管它也有較小的體積，但它卻使用了較復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置與其控制系統(tǒng)。
其他濕處理技術(shù)也同樣被用于清洗半導(dǎo)體硅片和平板顯示器(FPD)，例如，使用高壓(每平方英寸2000～3000英磅)化學(xué)處理劑清洗，用去離子水噴射，親水纖維刷洗等。他們主要使用在CMP后工藝中和平板顯示器的單基片清洗。高壓液體噴射清洗法的不足在于會(huì)引起基片內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)應(yīng)力，而洗滌清洗則會(huì)刮傷基片的表面，等等。
當(dāng)半導(dǎo)體硅片和平板顯示器(FPD)正向著大尺寸化發(fā)展時(shí)，這個(gè)行業(yè)的公司，科學(xué)家和工程師也越來越關(guān)心此項(xiàng)處理設(shè)備和技術(shù)的功能性能價(jià)值比(COO)。換句話說，他們?cè)絹碓疥P(guān)心每個(gè)基片(基片或平板顯示器)的制造成本。在濕處理領(lǐng)域，無論在任何一個(gè)功能性價(jià)比分析中，去離子水和液體化學(xué)劑都占了最大的消耗比重。英特爾公司的CORDON和ROBERT在他們的功能性價(jià)比(COO)分析報(bào)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(jià)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技術(shù)力求在保證減少污染，增加產(chǎn)量的同時(shí)來減少功能性價(jià)比，當(dāng)集成電路集成度日益增高的情況下，對(duì)顆粒污染要求也越來越高。所以使用更少化學(xué)劑的干燥清洗法(氣態(tài)或氣體)已被提議來代替特定的濕處理方法(如許多濕刻蝕已被等離子刻蝕代替)。但這樣的清洗過程僅能祛除特定類型的污染物，但卻從干處理過程中留下一些物質(zhì)顆粒和金屬污染物。這些方法由于使用的紫外線更加活躍，加速了等離子的活躍性引起了基片表面的損壞。并且干燥處理法不像濕處理清洗法在清洗過程中能祛除特定的物質(zhì)顆粒，因?yàn)樗荒苁褂锰囟ǖ囊雅渲坪玫幕瘜W(xué)清洗合成劑，原因是這些合成劑不能在它們的蒸汽和氣體中存在(例如SC-1，NH4OH+H2O2+H2O)。因此，化學(xué)濕處理技術(shù)仍然會(huì)在今后的數(shù)十年中在這個(gè)行業(yè)中處于主導(dǎo)地位。
因此，市場(chǎng)上對(duì)能夠生產(chǎn)出一種處理技術(shù)先進(jìn)，并且成本費(fèi)用低的一種新型的濕處理方法和系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明便是為滿足市場(chǎng)需要而設(shè)計(jì)的一種全新的濕處理方法和系統(tǒng)，它可以使化學(xué)劑和去離子水的消耗最小化，化學(xué)劑浪費(fèi)最小化，并且它又是一個(gè)簡單的設(shè)備裝置。
這種方法和系統(tǒng)也將用于基片制造的許多程序中，就像霧化化學(xué)沉積(NCD)，霧化光膠鍍層(NPC)，霧化化學(xué)電鍍(NCP)等等。
將要清洗的基片被自動(dòng)傳送機(jī)(可以使用自動(dòng)傳送機(jī)，也可以使用人工傳送和半自動(dòng)傳送)放入處理容器的承載籃里，這個(gè)承載籃會(huì)被自動(dòng)傳送進(jìn)系統(tǒng)。然后由一個(gè)機(jī)械裝置將蓋部、底部和承載籃一起封閉起來。
基于各個(gè)過程需要，一種已經(jīng)預(yù)先控制好溫度的惰性氣體被稱為氮?dú)?，首先流入處理容器?nèi)起著溫度調(diào)節(jié)作用，然后各種不同的被加熱和加壓的霧狀化學(xué)劑進(jìn)入處理容器內(nèi)循環(huán)作用。這些微型霧狀化學(xué)劑因受到熱量和壓力作用便能穿過錯(cuò)綜復(fù)雜的基片表層，然后在每個(gè)基片上形成一個(gè)有效的化學(xué)工藝處理薄膜。
這些化學(xué)劑在被霧化前都要被加熱。一些高粘度的化學(xué)劑通過加熱過程可以大大降低它的粘性，這樣才容易被霧化。
在每次霧狀化學(xué)劑處理后，接著就是具有兆聲能量的去離子水的快速清洗和加熱的氮?dú)膺M(jìn)行等溫工藝步驟。而且清洗時(shí)間比起現(xiàn)在正在使用的濕處理技術(shù)來說短得多，它僅需要清洗基片上殘余的很少的化學(xué)處理劑和容器內(nèi)壁。
在經(jīng)過所有規(guī)定程序后，最終需要具有兆聲能量去離子水進(jìn)行清洗。接下來一步就是在容器中加入被稱作異丙基酒精(IPA)的霧化有機(jī)溶液，它是由加熱的惰性氣體氮?dú)庵瞥傻?。被加熱的霧狀異丙基酒精的表面張力比冷卻時(shí)相比要小得多，比起去離子水的表面張力更小，同時(shí)它在使用時(shí)要比過熱的異丙基酒精蒸汽要安全得多。被加壓的霧狀異丙基酒精會(huì)在去離子水表面形成一個(gè)化學(xué)工藝處理薄膜，并以它表面低張力的特性從基片上排去大部分水和殘余物質(zhì)。最后一個(gè)步驟就是用被加熱的氮?dú)飧稍锘吞幚砣萜鳌?br> 然后，處理容器會(huì)被一個(gè)機(jī)械裝置打開，干燥的基片也會(huì)被從承載籃里卸下來進(jìn)入下一個(gè)處理工藝。
這個(gè)發(fā)明還包括一個(gè)霧化器的設(shè)計(jì)，它能以它集中和凝結(jié)化學(xué)劑的功能來產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的微型霧狀化學(xué)劑?；诓煌奶幚砉に?，不同的化學(xué)氣體被霧化成不同比率的混合化學(xué)劑。當(dāng)每平方英寸1-10英磅的較低壓的化學(xué)劑遇到每平方英寸10-20英磅的較高壓化學(xué)氣體時(shí)，它們會(huì)被分解成小顆粒。這些小顆粒以高速度在感應(yīng)壁上相互碰撞，然后被分解成小于10微米的更小的顆粒。相應(yīng)的化學(xué)劑和氣體的壓力控制霧狀化學(xué)劑的流動(dòng)速度。霧化器的輸出軌道被設(shè)計(jì)成垂直型長軌道，大多數(shù)濃縮化學(xué)劑由于比重又流回化學(xué)容器以便回收再利用。
這項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)重要對(duì)象是在清洗基片時(shí)使用不同的化學(xué)氣體霧化不同的液體化學(xué)劑。這個(gè)方法不僅能節(jié)約化學(xué)液和去離子水，還能給這個(gè)行業(yè)帶來巨大的工藝靈活性。該項(xiàng)發(fā)明的具體過程包括使用加熱的臭氧氣體(O3)霧化去離子水(H2O)來祛除基片的常見顆粒和剝離光膠。
使用加熱氟化氫(HF)氣體霧化過氧化氫(H2O2)來防止各類顆粒粘附在基片上。
使用加熱的氟化氫(HF)氣體霧化去離子水(H2O)來祛除金屬性和氧化性的物質(zhì)顆粒。
使用加熱的帶有正電極的氮?dú)?N2)氣體霧化一種電鍍化學(xué)溶液，從而使帶負(fù)電的基片鍍上所需的金屬。
使用加熱的氮?dú)鈿怏w霧化加熱的光膠來為基片鍍層。
與此項(xiàng)發(fā)明相匹配的還有一個(gè)處理容器的設(shè)計(jì)。該處理器的材料是由一種能拒腐于所有化學(xué)劑及氣體的物質(zhì)制成的。霧狀化學(xué)劑從邊閥門(不在中心)沿著圓形內(nèi)壁被放入處理容器內(nèi)，目的是為了讓霧狀化學(xué)劑和氣體能循環(huán)一致。處理容器由三部分組成，分別是頂蓋，容器承載籃和底部。它們是在整個(gè)過程中保持不泄露一定壓力的氣體。與頂蓋相連的一排化學(xué)劑閥門數(shù)量是由容器內(nèi)的基片數(shù)量決定的，以此來保證霧狀化學(xué)劑能夠快速一致地與基片表面相接觸。蓋內(nèi)裝有一組兆聲振子裝置，在清洗過程中它們會(huì)被按所設(shè)程序開啟并釋放兆聲波清洗能量。處理容器的基片承載籃被制成U型，這樣就不需要其他底部支撐板和另外的承載籃就能穩(wěn)固地?fù)纹鸹?，以此提高清洗效率，?jié)約化學(xué)劑和去離子水的消耗。在處理容器的底部有一排閥門起到排水和通風(fēng)的作用。為了適合圓形基片處理容器被設(shè)計(jì)成O型橫切面，針對(duì)方型基片也可將它設(shè)計(jì)成長橢圓型。處理容器的構(gòu)造被設(shè)計(jì)成空間最小化，以此來節(jié)約化學(xué)劑和去離子水，最終可以節(jié)約處理時(shí)間和增加產(chǎn)量。
該項(xiàng)系統(tǒng)是通過使用霧狀化學(xué)劑進(jìn)行基片清洗的系統(tǒng)，尤其適用于半導(dǎo)體硅片和平板顯示器(FPD)的清洗，而這種霧狀化學(xué)劑則是由加熱化學(xué)氣體而產(chǎn)生的。設(shè)計(jì)獨(dú)特的噴霧器和處理容器已被應(yīng)用于該項(xiàng)先進(jìn)的工藝中，從而使之更便于使用。即使這些技術(shù)發(fā)明適合于本專利所述的個(gè)例，但它們的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不止在此所述的個(gè)例。
此項(xiàng)發(fā)明的新穎特征已在上述說明中闡述過。但倘若閱讀了下面有關(guān)具體配置的描述并結(jié)合所附圖表的分析，則可以對(duì)這項(xiàng)發(fā)明的構(gòu)造，操作方法，附件及優(yōu)點(diǎn)有更加深入的了解。


圖1A是此項(xiàng)發(fā)明的方法和系統(tǒng)簡圖。
圖1B是此項(xiàng)發(fā)明的方法和系統(tǒng)簡圖。
圖2是此項(xiàng)發(fā)明化學(xué)霧化器的設(shè)計(jì)圖。
圖3是此項(xiàng)發(fā)明處理容器的設(shè)計(jì)圖。
圖4是此項(xiàng)發(fā)明基片工藝處理過程的流程圖。
圖中
110---基片111---O型處理容器112---基片放置槽113---壓力傳感器114---排水閥115---通風(fēng)閥116---真空泵117---閥門118---三通處理閥門120---兆聲振子裝置200---化學(xué)劑集合管件221---閥門集合管件222---壓力調(diào)節(jié)器224---氣體加熱器225---氣體過濾器226---溫度熱電偶227---化學(xué)劑混合容器228---控制閥229---儀表泵230---處理加熱器231---熱電偶傳感器232---壓力調(diào)節(jié)器233---氣體流動(dòng)控制器234---壓力傳感器235---通風(fēng)閥236---氮?dú)?37---霧化器238---控制閥239---過濾器
240---控制閥241---共振圍壁242---垂直管243---閥門244---閥門245---閥門246---化學(xué)氣體247---調(diào)節(jié)器248---控制閥門249---化學(xué)劑容器250---閥門300---端口301---端口302---橫斷面303---O型交叉口401---基片處理工藝步驟402---基片處理工藝步驟403---基片處理工藝步驟404---基片處理工藝步驟405---基片處理工藝步驟406---基片處理工藝步驟407---基片處理工藝步驟408---基片處理工藝步驟409---基片處理工藝步驟410---基片處理工藝步驟501---頂蓋部分502---承載籃部分503---底部504---下部部分
505---O型環(huán)506---O型環(huán)507---O型圍壁具體實(shí)施方式
圖1A是關(guān)于此項(xiàng)發(fā)明方法和系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)圖。一個(gè)可以容納處理基片(110)的O型處理容器(111)(也可以是橢圓型容納方型基片)(圖中是基片，也可以是平板顯示器)。一組基片放置凹槽(112)防止基片互相碰撞。霧狀化學(xué)劑通過一排閥門(117)被壓進(jìn)容器內(nèi)。一個(gè)壓力傳感器(113)是用來調(diào)控處理過程中的壓力的，主控自身的電子模擬信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(技術(shù)上是如此，但圖紙上沒有畫出來)。處理容器內(nèi)部的壓力可以控制真空泵(116)和通風(fēng)閥(115)。位于頂部的一排閥門(117)也可以為整個(gè)去離子水和氮?dú)?N2)進(jìn)行處理服務(wù)。位于處理容器底部的一排排水閥門(114)可以連接到排水處理程序上。
在處理罐的頂端安裝了一組兆聲振子裝置(120)，在清洗過程中它們會(huì)被開啟并釋放兆聲波清洗能量。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制著一組有三條路徑的處理閥(118)。在此需求上，各種不同的霧狀化學(xué)劑通過這個(gè)三通處理閥(118)進(jìn)入處理容器內(nèi)。三通處理閥(118)和霧狀化學(xué)劑集合管件(200)的需要量取決于客戶具體基片工藝處理需求。
現(xiàn)在來看圖1B，它展示了霧狀化學(xué)劑的一般結(jié)構(gòu)簡圖。基于此需求，幾種化學(xué)氣體(246)都被連接到一個(gè)集合閥(221)上。每排化學(xué)氣體有一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器(222)來控制它的流出壓力，還有一個(gè)氣體流動(dòng)集中控制器(FMC)(223)來控制它的氣體流速。有一支氣體加熱器(224)和氣體過濾器(225)被連接進(jìn)普通氣體流動(dòng)管。氣體加熱器(224)是為了加熱容器內(nèi)的氣體，而氣體過濾器(225)是為了盡可能擋住流入氣體中的微小物質(zhì)顆粒。一個(gè)溫度熱電偶(226)控制著氣體溫度，為系統(tǒng)控制器提供控制。調(diào)節(jié)器(247)是被用來控制提供到集合管中的氮?dú)?N2)的壓力。
每種化學(xué)混合劑都配有一個(gè)容器(如SC-1)。被混合的化學(xué)劑數(shù)量是預(yù)先決定了的。它可以是一種(H2O+O2gas process)，可以兩種(H2O2+H2O+HF gas process)，也可以是三種(NH4OH+H2O2+H2O+N2gasprocess)。每一種化學(xué)劑根據(jù)它的混合比率在計(jì)量泵(229)的作用下，經(jīng)控制閥(228)進(jìn)入到容器中。加熱器(230)在預(yù)先設(shè)定的溫度中加熱化學(xué)混合劑。而且溫度是由浸在化學(xué)劑中壓力調(diào)節(jié)器(232)來調(diào)節(jié)的。氮?dú)?N2)通過它的壓力調(diào)節(jié)器和控制閥(248)流入容器中，鼓泡化學(xué)混合劑，并促進(jìn)溫度和化學(xué)性質(zhì)的一致性。有一個(gè)壓力傳感器(234)來控制容器壓力。當(dāng)容器壓力過高或正在鼓泡時(shí)，一個(gè)通風(fēng)閥(235)就被用來使容器排壓。
在霧化過程中，壓力為每平方英寸1-10英磅的低壓氮?dú)?N2)(236)通過一個(gè)控制閥(238)和液體化學(xué)過濾器(239)會(huì)推動(dòng)混合化學(xué)劑進(jìn)入液體霧化劑中。與此同時(shí)，壓力為每平方英寸10-20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1-10英磅的液體化學(xué)劑遇到每平方英寸10-20英磅的較高壓的化學(xué)氣體時(shí)，它們就被分解成小微粒。那些小微粒在霧化器(237)的圓形感應(yīng)壁(241)上以高速度創(chuàng)擊，然后被分解成小于10微米的更小的顆粒。這些微型霧狀化學(xué)劑通過一個(gè)垂直管道流入O型處理容器(111)。一個(gè)閥門(243)被用于控制開關(guān)霧狀化學(xué)劑的流動(dòng)。一個(gè)閥門(244)被用于霧化器集合管的通風(fēng)。在此過程中，大多數(shù)的凝結(jié)化學(xué)劑由于引力的作用沿著垂直流管(242)流回到化學(xué)容器(249)中，然后通過一個(gè)控制閥(250)流回收集容器以便今后這使用或者回收。一個(gè)被安裝在容器底部的閥門(245)將被連接到化學(xué)混合容器(237)上或化學(xué)消耗裝置上。
圖2是關(guān)于此項(xiàng)發(fā)明的霧化器的設(shè)計(jì)原理圖。在此處理方法上，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?cè)趪婌F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感應(yīng)壁上以高速度創(chuàng)擊，然后被分解成小于10微米的更小的微粒。這些微型霧狀化學(xué)劑通過O型管(303)流出來。
以下各步驟決定濕處理基片的方法A)在處理容器中安裝(512)基片；
B)關(guān)閉(514)容器保持不泄漏一定壓力的氣體；C)流進(jìn)加熱的氮?dú)馐箿囟鹊葴?；D)在容器中加入(518)一種由加熱的化學(xué)氣體產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑；E)在容器中循環(huán)(520)霧狀化學(xué)劑；F)用去離子水和兆聲能量清洗基片；G)在容器中壓入(524)熱霧狀異丙基酒精溶液，從基片上排去大多數(shù)的去離子水H)加入(526)熱氮?dú)鈦硗耆稍锘腿萜?；I)使用(528)以化學(xué)氣體制成的霧狀化學(xué)劑來清洗基片；J)使用(530)加熱的臭氧氣體來霧化去離子水以祛除基片上的普通顆粒和剝離光膠。
K)首次加熱(532)氟化氫氣體來霧化過氧化氫防止各類顆粒粘附在基片上；L)第二次加熱(534)氟化氫氣體霧化去離子水來祛除金屬和氧化物；M)第三次加熱(536)帶正電的氮?dú)鈿怏w用以霧化一種電鍍化學(xué)溶液，從而使帶負(fù)電的基片鍍上所需的金屬；N)第四次加熱(538)氮?dú)鈿怏w用以霧化加熱的光膠溶液從而為基片鍍層；O)產(chǎn)生(540)簡單的霧狀化學(xué)劑來處理基片，而且達(dá)到了既時(shí)既用的便捷工藝方法。
P)使霧狀異丙基酒精溶液恒溫來排去基片上的水分；Q)首次加熱(544)具有較高粘度的化學(xué)劑來降低粘性使之更易于被霧化；R)至少與一種輸入化學(xué)氣體的多頭導(dǎo)管相連接(546)使之更具有工藝靈活性。
S)通過計(jì)量泵加入(548)一種預(yù)先設(shè)定好化學(xué)劑混合劑比率的化學(xué)處理容器；T)使用浸沒式加熱器第二次加熱(550)化學(xué)混合劑。
U)在化學(xué)混合劑中氮?dú)?552)使化學(xué)劑的溫度和性質(zhì)變得均勻一致。
制成霧狀化學(xué)劑的霧化器由化學(xué)氣體組成。霧化器包括A)一個(gè)有著至少一個(gè)輸出端口的容器，它包括至少一個(gè)霧化共振壁；B)至少一個(gè)液體化學(xué)劑輸入端口和至少一個(gè)化學(xué)氣體輸入端口。
在處理過程中，至少有一個(gè)輸出端口要被連接到一個(gè)具有流動(dòng)機(jī)能的管道來收集凝結(jié)化學(xué)劑。至少有一個(gè)液體化學(xué)劑的輸入端口要被連接到液體化學(xué)劑上，和至少一個(gè)化學(xué)氣體輸入端口被連接到化學(xué)氣體上。液體化學(xué)劑的壓力范圍是每平方英寸1-10英磅。氣體化學(xué)劑的壓力范圍是每平方英寸10-20英磅。
霧化器還包括一個(gè)處理容器，這個(gè)容器包括一個(gè)圓柱型的裝置；O型的容器內(nèi)壁；容器頂蓋部分；容器承載部分；容器底座部分；至少一排可以讓霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅氲拈y門端口；至少一排可以進(jìn)行通風(fēng)和排水功能的閥門端口；至少一組兆聲振子裝置，它們?cè)谇逑磿r(shí)被開啟并釋放兆聲波清洗能量；還有至少一個(gè)在容器中氣體封閉時(shí)的環(huán)型裝置。O型容器壁外壁可以使霧狀化學(xué)劑、氣體化學(xué)劑和清洗去離子水在容器中循環(huán)。O型容器外壁可以制成橢圓型來容納方型基片。至少一排閥門端口可以使霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅肴萜?，在容器中至少有兩個(gè)閥門要被放在容器側(cè)面產(chǎn)生一種循環(huán)流動(dòng)的模式。至少一個(gè)被裝在容器頂部的兆聲振子裝置使流動(dòng)聲速降低達(dá)到清洗基片的作用。容器的承載部分是一個(gè)U型的裝置，它在底部不需要任何支撐棒就能起到承載作用。噴霧器是由一種可拒腐于各種化學(xué)劑和氣體的材料制成的。噴霧器的圓柱型外殼包括O型輸出端口，和圓形感應(yīng)壁。噴霧器還有一個(gè)垂直長型的流動(dòng)管。
圖3是關(guān)于此項(xiàng)發(fā)明中處理容器的設(shè)計(jì)原理圖。一個(gè)O型容器(111)(針對(duì)方型基片也可以設(shè)計(jì)成橢圓型)包括頂蓋部分(501)，基片承載部分(502)和底座部分(503)?；?110)(在圖中看到的是基片，也可以為平板顯示器)位于處理容器承載籃的下部(504)。一組分隔凹槽(112)可以防止基片相互之間碰撞。在整個(gè)處理過程中圓環(huán)型的裝置(505)起到密封容器的作用。處理容器由一種可適合于所有化學(xué)劑和氣體的材料制成。霧狀化學(xué)劑通過一排閥門被壓縮進(jìn)容器中，還能在整個(gè)過程中起到清潔去離子水和處理氮?dú)獾墓δ?。在處理容器中有一排位于容器頂部一邊的閥門，可以使霧狀化學(xué)劑沿著容器壁形成一種循環(huán)流動(dòng)的模式。真空泵和通風(fēng)閥被連接到容器底部。還有一排排水閥也位于容器底部。
一對(duì)兆聲振子裝置被安裝在處理容器的頂蓋中，在清洗過程中它們會(huì)被開啟并釋放兆聲波清洗能量。
最后，圖4是關(guān)于此項(xiàng)發(fā)明的流程圖表。在步驟(401)，要被清洗的基片被放在處理容器的承載籃里，然后容器在步驟(402)被封閉。在步驟(403)，預(yù)先已經(jīng)設(shè)定好溫度的氮?dú)饬魅肴萜鲗?duì)基片溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在此過程后，在步驟(404)，溫度已經(jīng)穩(wěn)定的容器和基片被霧狀化學(xué)劑加熱，并將它壓縮進(jìn)容器。在步驟(405)，霧狀化學(xué)劑在容器中沿著容器的O型壁均勻地接觸到每一片基片。在預(yù)先設(shè)定好化學(xué)處理時(shí)間之后，在步驟(406)去離子水會(huì)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。在步驟(407)，系統(tǒng)控制器決定是否需要進(jìn)行有工程師設(shè)定好的后續(xù)程序。如果是YES，系統(tǒng)將從上述步驟(403)開始重復(fù)。如果是NO，在步驟(408)，熱的霧狀異丙基酒精溶液就會(huì)被壓縮進(jìn)容器中。被壓縮的霧狀異丙基酒精會(huì)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。在步驟(409)，熱氮?dú)饬魅肴萜髦校瑢氐浊逑慈康幕腿萜?。最后，在步驟(410)，被清洗好的基片被卸出，進(jìn)行它們下一個(gè)可能的產(chǎn)品工藝過程。
上面描述的原理(第一，第二或第N個(gè))也可能適用于其他類型的構(gòu)造，這也是可以理解的。
此項(xiàng)發(fā)明已經(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(duì)該裝置及方法在形式與細(xì)節(jié)上所做的調(diào)整、修改和刪除都離不開此項(xiàng)發(fā)明的精髓。
權(quán)利要求
1.用加熱化學(xué)氣體產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑處理基片的方法，包括如下步驟在容器中安裝基片；關(guān)閉容器并保持不泄露一定壓力的氣體；流入熱氮?dú)鈦淼葴?；在容器?nèi)流入一種霧狀化學(xué)劑，它是由加熱的化學(xué)氣體產(chǎn)生的；在容器內(nèi)循環(huán)霧狀化學(xué)劑；用去離子水清洗基片；在容器內(nèi)壓入一種叫異丙基酒精的溫霧狀溶液，以此來祛除基片上大多數(shù)的去離子水；加入熱氮?dú)鈦韽氐赘稍锘腿萜鳌?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于它還包括了使用由加熱氣體產(chǎn)生其他霧狀化學(xué)劑來清洗基片的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于它還包括下列霧狀化學(xué)劑清洗過程使用加熱的臭氧氣體霧化去離子水H2O來祛除基片上的常見顆粒和剝離光膠；使用加熱的氟化氫氣體HF霧化液態(tài)的過氧化氫H2O2防止基片上粘附各類顆粒；使用加熱的氟化氫氣體HF霧化去離子水H2O來祛除金屬物質(zhì)和氧化物顆粒；使用加熱的帶有正電極的氮?dú)鈿怏w霧化一種電鍍化學(xué)溶液，從而使帶負(fù)電的基片鍍上所需的金屬；使用加熱的氮?dú)鈿怏w霧化加熱的光膠溶液來為基片鍍層；使用一種氣體的HCl加上液體H2O產(chǎn)生霧狀化學(xué)劑的方法來處理基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于它還包括了使用被稱為異丙基酒精的微熱霧狀有機(jī)溶液從基片上排去水的方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于它還包括了一種在高粘度化學(xué)劑被霧化前加熱的方法。
6.一種用加熱化學(xué)氣體產(chǎn)生的霧狀化學(xué)劑處理基片的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括可以產(chǎn)生霧狀化學(xué)劑霧化器，而霧狀化學(xué)劑是由化學(xué)氣體產(chǎn)生的，霧化器主要包括它由一種可拒腐于所有典型的化學(xué)劑和氣體的材料制成；有著O型輸出端口的圓柱型外殼，和一個(gè)球形霧化共振壁；一個(gè)液體化學(xué)劑輸入端口和一個(gè)化學(xué)氣體輸入端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述霧化器中有一個(gè)O型輸出端口被連接到一個(gè)垂直長型的管道上，以便在清洗工藝過程中起到收集多數(shù)凝結(jié)化學(xué)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述霧化器中的液體化學(xué)劑輸入端口被連接到壓力為每平方英寸1-10英磅的液體化學(xué)劑上，化學(xué)氣體輸入端口被連接到壓力為每平方英寸10-20英磅的化學(xué)氣體上。
9.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該方法還包括了一種可以連接各種輸入化學(xué)氣體的集合管路，它可以使清洗過程具有極大的工藝靈活性。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該方法還包括了一種存放預(yù)先被混合的化學(xué)劑容器，容器內(nèi)含有預(yù)先設(shè)定好比率的，由計(jì)量泵產(chǎn)生的化學(xué)混合劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括有一清洗容器，該容器包括圓柱型裝置；O型容器內(nèi)壁；容器頂蓋；容器基片承載部分；容器底部部分；一排可以使霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅肴萜鞯拈y門；一排容器通風(fēng)和排水閥門；幾組兆聲振子裝置，在清洗過程中會(huì)被按所設(shè)程序開啟并釋放兆聲波清洗能量；兩個(gè)O型環(huán)保持不泄露一定壓力的氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述O型容器內(nèi)壁可以引導(dǎo)霧狀化學(xué)劑、氣體化學(xué)劑和去離子水在容器內(nèi)部循環(huán)，針對(duì)方型基片也可以將它設(shè)計(jì)成橢圓型。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述一排可以讓霧狀化學(xué)劑、去離子水和氮?dú)饬魅肴萜鞯拈y門端口，其中兩個(gè)端口位于緊靠容器的側(cè)面，以使容器內(nèi)部產(chǎn)生一種循環(huán)流動(dòng)模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述一排可以使容器通風(fēng)和排水的閥門端口可有助于容器在清洗過程中通風(fēng)和排水時(shí)間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述幾組兆聲振子裝置，安裝在容器頂部，它們會(huì)產(chǎn)生向下的超聲能量來幫助基片清洗。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述容器承載部分制成U型，用于托起基片。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述承載部分里含有一組基片槽可用來防止基片相互碰撞。
全文摘要
本發(fā)明是通過使用加熱化學(xué)氣體而生成的霧狀化學(xué)劑來進(jìn)行基片清洗的一個(gè)系統(tǒng)，尤其適用于半導(dǎo)體硅片與平板顯示器的清洗，而這種霧狀化學(xué)劑則是由加熱化學(xué)氣體而產(chǎn)生的。這種不同的被加熱的霧狀化學(xué)劑，依不同的工藝程序經(jīng)加壓后，連續(xù)地進(jìn)入處理容器內(nèi)，這些微小的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)加熱加壓后，滲透到復(fù)雜的基片表層上，形成一個(gè)有效的工業(yè)處理薄膜。該裝置是由一種能拒腐于所有典型化學(xué)劑及氣體的材料構(gòu)成。它具有使霧狀化學(xué)劑及氣體不斷循環(huán)以達(dá)到均勻處理內(nèi)部基片的功能。由于基片工業(yè)處理容器的最小化設(shè)計(jì)而節(jié)約化學(xué)液與去離子水的消耗，同時(shí)成功實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化基片的清潔與祛污功能，同時(shí)增強(qiáng)基片化學(xué)工藝處理的均勻性和產(chǎn)量。
文檔編號(hào)B08B3/00GK1567541SQ0312964
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月2日
發(fā)明者倪黨生 申請(qǐng)人:上海思恩電子技術(shù)有限公司