專利名稱：一種超臨界水射流清洗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)中的硅片清洗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界水射流清洗設(shè)備，利用超臨界水的理化性質(zhì)實現(xiàn)對半導(dǎo)體硅片的有效清洗。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷向更小的技術(shù)節(jié)點延伸，硅片清洗技術(shù)不斷受到挑戰(zhàn)。在整個半導(dǎo)體制程中，清洗占了三分之一以上。傳統(tǒng)清洗技術(shù)，不僅大量消耗純水和化學(xué)試劑， 而且洗凈力也越來越無法滿足新技術(shù)的要求。以超臨界二氧化碳、超臨界水為代表的超臨界清洗工藝，在去膠、金屬剝離、顆粒去除等方面，均顯示出其在半導(dǎo)體工業(yè)中極好的應(yīng)用前景。但是超臨界流體技術(shù)的應(yīng)用，往往伴隨高壓設(shè)備，在安全性方面的隱患不容忽視。通過在硅片表面制造局部超臨界環(huán)境，則可以在利用超臨界流體卓越的理化性質(zhì)的同時，避免高壓設(shè)備帶來的安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種超臨界水射流清洗設(shè)備，以克服傳統(tǒng)清洗的困難，并解決常規(guī)超臨界清洗設(shè)備中大型高壓腔室?guī)淼陌踩[患問題。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種超臨界水射流清洗設(shè)備，該設(shè)備包括超臨界水射流生成裝置1、清洗室2和清洗產(chǎn)物回收處理裝置3，其中，超臨界水射流生成裝置1中的超臨界水以射流形式到達(dá)清洗室2中的硅片，并在硅片表面形成超臨界水恒溫恒壓微環(huán)境，利用超臨界水的物理及化學(xué)性質(zhì)，對硅片表面實施無損清洗，自清洗室排出的液體由清洗產(chǎn)物回收處理裝置3收集，并對該液體進(jìn)行除雜及凈化處理。上述方案中，所述超臨界水射流生成裝置包括恒流恒速泵101、升溫管道102、加熱器103、加熱控制器104、溫度傳感器探頭105和噴嘴106，其中恒流恒速泵101將去離子水壓縮到臨界壓力以上，并保持恒定流量注入升溫管道 102 ；升溫管道102旋轉(zhuǎn)盤繞在大功率加熱器103外部，且升溫管道和加熱器之間襯嵌導(dǎo)熱絕緣材料；加熱器103對旋轉(zhuǎn)盤繞在其外部升溫管道102內(nèi)的臨界壓力狀態(tài)的去離子水進(jìn)行加熱，其功率由加熱控制器104調(diào)節(jié)；加熱控制器104通過采樣溫度傳感器探頭105的反饋信號調(diào)節(jié)加熱器103的加熱
功率；溫度傳感器探頭105用于測量噴嘴106與硅片表面之間的超臨界微環(huán)境的溫度， 并將信號反饋至加熱控制器104。
上述方案中，所述升溫管道102及噴嘴106內(nèi)部采用高溫耐氧化材料制作而成。上述方案中，所述高溫耐氧化材料是改性耐氧化鈦合金。上述方案中，所述清洗室包括清洗室隔離罩201、清洗室視窗202、真空吸盤203、 清洗室排氣管204、清洗室集液槽205、清洗室排液管206、旋轉(zhuǎn)電機(jī)207、轉(zhuǎn)桿208和真空泵 209，其中清洗室隔離罩201上開有視窗202，便于觀察清洗實況；真空吸盤203通過轉(zhuǎn)桿208傳動，可在旋轉(zhuǎn)電機(jī)207帶動下旋轉(zhuǎn)，且真空吸盤203 的真空管道與真空泵209相接；清洗室排氣管204用于排出清洗過程中產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物；清洗室集液槽205位于清洗室2的底部，用于收集清洗過程中產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物；清洗室排液管206用于排出清洗室集液槽內(nèi)富集的的液態(tài)產(chǎn)物。上述方案中，所述清洗產(chǎn)物回收處理裝置3包括清洗液回收槽，用于收集自清洗室2排出的液體，并對所述液體液進(jìn)行除雜及凈化處理。(三)有益效果從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明有以下有益效果1、本發(fā)明提供的超臨界水射流清洗設(shè)備，采用對硅片噴淋超臨界水的方式實施清洗，利用超臨界水的強(qiáng)氧化性和良好的溶解能力和傳質(zhì)特性，對硅片表面的光刻膠、金屬、 顆粒有良好的清洗效果。2、本發(fā)明提供的超臨界水射流清洗設(shè)備，使高壓水流在升溫管道內(nèi)，瞬時進(jìn)入深超臨界態(tài)后，從噴嘴噴出，以射流形式到達(dá)硅片，在硅片表面形成局部超臨界環(huán)境，避免了大型高壓腔體的使用，安全性能更高。3、本發(fā)明提供的超臨界水射流清洗設(shè)備，硅片在真空吸盤上旋轉(zhuǎn)，可有效提高清洗片內(nèi)均勻性。4、本發(fā)明提供的超臨界水射流清洗設(shè)備，通過溫度和流量控制，使硅片表面的局部超臨界環(huán)境相對穩(wěn)定，提高了清洗重復(fù)性和片間均勻性。


圖1為本發(fā)明提供的超臨界水射流清洗設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，超臨界水射流生成裝置1、清洗腔2、清洗產(chǎn)物回收處理裝置3、恒流恒速泵 101、升溫管道102、加熱器103、加熱控制器104、溫度傳感器探頭105、噴嘴106、清洗室隔離罩201、清洗室視窗202、真空吸盤203、清洗室排氣管204、清洗室集液槽205、清洗室排液管 206、旋轉(zhuǎn)電機(jī)207、轉(zhuǎn)桿208、真空泵209、硅片210。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合硅片表面的光刻膠去除為具體實例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的超臨界水射流清洗設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備包括超臨界水射流生成裝置1、清洗室2和清洗產(chǎn)物回收處理裝置3，其中，超臨界水射流生成裝置1中的超臨界水以射流形式到達(dá)清洗室2中的硅片，并在硅片表面形成超臨界水恒溫恒壓微環(huán)境，利用超臨界水的物理及化學(xué)性質(zhì)，對硅片表面實施無損清洗，自清洗室排出的液體由清洗產(chǎn)物回收處理裝置3收集，并對該液體進(jìn)行除雜及凈化處理。超臨界射流生成系統(tǒng)1包括恒流恒速泵101、升溫管道102、加熱器103、加熱控制器104、溫度傳感器探頭105和噴嘴106。其中恒流恒速泵101將去離子水壓縮到臨界壓力以上，并保持恒定流量注入升溫管道102 ；升溫管道102旋轉(zhuǎn)盤繞在大功率加熱器103外部，且升溫管道和加熱器之間襯嵌導(dǎo)熱絕緣材料；加熱器103對旋轉(zhuǎn)盤繞在其外部升溫管道102內(nèi)的臨界壓力狀態(tài)的去離子水進(jìn)行加熱，其功率由加熱控制器104調(diào)節(jié)；加熱控制器 104通過采樣溫度傳感器探頭105的反饋信號調(diào)節(jié)加熱器103的加熱功率；溫度傳感器探頭105用于測量噴嘴106與硅片表面之間的超臨界微環(huán)境的溫度，并將信號反饋至加熱控制器104。所述升溫管道102及噴嘴106內(nèi)部采用高溫耐氧化材料(如改性耐氧化鈦合金等)制作而成。清洗室2包括清洗室隔離罩201、清洗室視窗202、真空吸盤203、清洗室排氣管 204、清洗室集液槽205、清洗室排液管206、旋轉(zhuǎn)電機(jī)207、轉(zhuǎn)桿208和真空泵209。其中清洗室隔離罩201上開有視窗202，便于觀察清洗實況；真空吸盤203通過轉(zhuǎn)桿208傳動，可在旋轉(zhuǎn)電機(jī)207帶動下旋轉(zhuǎn)，且真空吸盤203的真空管道與真空泵209相接；清洗室排氣管 204用于排出清洗過程中產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物；清洗室集液槽205位于清洗室2的底部，用于收集清洗過程中產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物；清洗室排液管206用于排出清洗室集液槽內(nèi)富集的的液態(tài)產(chǎn)物。清洗產(chǎn)物回收處理裝置3包括清洗液回收槽，用于收集自清洗室2排出的液體，并對所述液體液進(jìn)行除雜及凈化處理。利用恒流恒速泵101將去離子水(DIW)加壓后，泵入升溫管道102，該管道旋轉(zhuǎn)盤繞在大功率加熱器103外部。高壓水在管道102內(nèi)迅速升溫進(jìn)入深臨界狀態(tài)，經(jīng)由噴嘴106， 以射流形式到達(dá)帶膠硅片210表面，在硅片表面形成局部超臨界環(huán)境。，加熱控制器104采樣溫度傳感器探頭105檢測到的射流溫度，調(diào)節(jié)加熱器103的加熱功率，超臨界射流的溫度相對穩(wěn)定。清洗室內(nèi)的真空吸盤203用于盛放待處理的硅片210。硅片與吸盤緊密吸合，并在電機(jī)帶動下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的硅片將反應(yīng)生成的液態(tài)產(chǎn)物及時甩離硅片，以利于去膠持續(xù)進(jìn)行，并且有效提高清洗的均勻性。硅片210表面的光刻膠在超臨界水環(huán)境下，迅速氧化，生成C02、N02、H20等簡單氣態(tài)化合物。清洗室2內(nèi)生成的氣態(tài)產(chǎn)物通過清洗室排氣管204排除，液態(tài)產(chǎn)物則在清洗室底部的集液槽205內(nèi)富集，并通過排液管206排出。清洗室內(nèi)生成的液態(tài)產(chǎn)物經(jīng)回收處理系統(tǒng)3的無害化處理后，排離本設(shè)備。本設(shè)備中的超臨界水對普通材料具有極強(qiáng)的腐蝕性，故升溫管道102和噴嘴106 使用改性耐腐蝕鈦合金或者耐腐蝕鎳基合金制作，以提高管道和噴嘴的使用壽命。以上所述的具體實施實例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)的說明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施實例而已，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超臨界水射流清洗設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括超臨界水射流生成裝置(1)、 清洗室( 和清洗產(chǎn)物回收處理裝置(3)，其中，超臨界水射流生成裝置(1)中的超臨界水以射流形式到達(dá)清洗室O)中的硅片，并在硅片表面形成超臨界水恒溫恒壓微環(huán)境，利用超臨界水的物理及化學(xué)性質(zhì)，對硅片表面實施無損清洗，自清洗室排出的液體由清洗產(chǎn)物回收處理裝置C3)收集，并對該液體進(jìn)行除雜及凈化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界水射流清洗設(shè)備，其特征在于，所述超臨界水射流生成裝置包括恒流恒速泵(101)、升溫管道(10 、加熱器(10 、加熱控制器(104)、溫度傳感器探頭(105)和噴嘴(106)，其中恒流恒速泵(101)將去離子水壓縮到臨界壓力以上，并保持恒定流量注入升溫管道 (102)；升溫管道(10 旋轉(zhuǎn)盤繞在大功率加熱器(10 外部，且升溫管道和加熱器之間襯嵌導(dǎo)熱絕緣材料；加熱器(10 對旋轉(zhuǎn)盤繞在其外部升溫管道(10 內(nèi)的臨界壓力狀態(tài)的去離子水進(jìn)行加熱，其功率由加熱控制器(104)調(diào)節(jié)；加熱控制器(104)通過采樣溫度傳感器探頭(10 的反饋信號調(diào)節(jié)加熱器(10 的加熱功率；溫度傳感器探頭(105)用于測量噴嘴(106)與硅片表面之間的超臨界微環(huán)境的溫度， 并將信號反饋至加熱控制器(104)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界水射流清洗設(shè)備，其特征在于，所述升溫管道(102)及噴嘴(106)內(nèi)部采用高溫耐氧化材料制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超臨界水射流清洗設(shè)備，其特征在于，所述高溫耐氧化材料是改性耐氧化鈦合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界水射流清洗設(shè)備，其特征在于，所述清洗室包括清洗室隔離罩001)、清洗室視窗002)、真空吸盤003)、清洗室排氣管004)、清洗室集液槽 (205)、清洗室排液管(206)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(207)、轉(zhuǎn)桿(208)和真空泵(209)，其中清洗室隔離罩O01)上開有視窗002)，便于觀察清洗實況；真空吸盤(203)通過轉(zhuǎn)桿(208)傳動，可在旋轉(zhuǎn)電機(jī)(207)帶動下旋轉(zhuǎn)，且真空吸盤 (203)的真空管道與真空泵(209)相接；清洗室排氣管(204)用于排出清洗過程中產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物；清洗室集液槽(20 位于清洗室O)的底部，用于收集清洗過程中產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物；清洗室排液管(206)用于排出清洗室集液槽內(nèi)富集的的液態(tài)產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界水射流清洗設(shè)備，其特征在于，所述清洗產(chǎn)物回收處理裝置C3)包括清洗液回收槽，用于收集自清洗室( 排出的液體，并對所述液體液進(jìn)行除雜及凈化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超臨界水射流清洗設(shè)備，用于硅片無損清洗。該設(shè)備包括超臨界水射流生成裝置、清洗室和清洗產(chǎn)物回收處理裝置。本發(fā)明中超臨界水以射流形式到達(dá)硅片，并在硅片表面形成超臨界水恒溫恒壓微環(huán)境，利用超臨界水的物理及化學(xué)性質(zhì)，對硅片表面實施無損清洗。利用本發(fā)明，可對硅片表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效清洗，同時避免高壓清洗腔的使用。
文檔編號B08B3/08GK102211096SQ20101014522
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者景玉鵬, 高超群 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所