专利名称：一种超临界水射流清洗设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术中的硅片清洗技术领域，尤其涉及一种超临界水射流清洗设备，利用超临界水的理化性质实现对半导体硅片的有效清洗。
背景技术：
随着半导体技术不断向更小的技术节点延伸，硅片清洗技术不断受到挑战。在整个半导体制程中，清洗占了三分之一以上。传统清洗技术，不仅大量消耗纯水和化学试剂， 而且洗净力也越来越无法满足新技术的要求。以超临界二氧化碳、超临界水为代表的超临界清洗工艺，在去胶、金属剥离、颗粒去除等方面，均显示出其在半导体工业中极好的应用前景。但是超临界流体技术的应用，往往伴随高压设备，在安全性方面的隐患不容忽视。通过在硅片表面制造局部超临界环境，则可以在利用超临界流体卓越的理化性质的同时，避免高压设备带来的安全问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种超临界水射流清洗设备，以克服传统清洗的困难，并解决常规超临界清洗设备中大型高压腔室带来的安全隐患问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种超临界水射流清洗设备，该设备包括超临界水射流生成装置1、清洗室2和清洗产物回收处理装置3，其中，超临界水射流生成装置1中的超临界水以射流形式到达清洗室2中的硅片，并在硅片表面形成超临界水恒温恒压微环境，利用超临界水的物理及化学性质，对硅片表面实施无损清洗，自清洗室排出的液体由清洗产物回收处理装置3收集，并对该液体进行除杂及净化处理。上述方案中，所述超临界水射流生成装置包括恒流恒速泵101、升温管道102、加热器103、加热控制器104、温度传感器探头105和喷嘴106，其中恒流恒速泵101将去离子水压缩到临界压力以上，并保持恒定流量注入升温管道 102 ；升温管道102旋转盘绕在大功率加热器103外部，且升温管道和加热器之间衬嵌导热绝缘材料；加热器103对旋转盘绕在其外部升温管道102内的临界压力状态的去离子水进行加热，其功率由加热控制器104调节；加热控制器104通过采样温度传感器探头105的反馈信号调节加热器103的加热
功率；温度传感器探头105用于测量喷嘴106与硅片表面之间的超临界微环境的温度， 并将信号反馈至加热控制器104。
上述方案中，所述升温管道102及喷嘴106内部采用高温耐氧化材料制作而成。上述方案中，所述高温耐氧化材料是改性耐氧化钛合金。上述方案中，所述清洗室包括清洗室隔离罩201、清洗室视窗202、真空吸盘203、 清洗室排气管204、清洗室集液槽205、清洗室排液管206、旋转电机207、转杆208和真空泵 209，其中清洗室隔离罩201上开有视窗202，便于观察清洗实况；真空吸盘203通过转杆208传动，可在旋转电机207带动下旋转，且真空吸盘203 的真空管道与真空泵209相接；清洗室排气管204用于排出清洗过程中产生的气态产物；清洗室集液槽205位于清洗室2的底部，用于收集清洗过程中产生的液态产物；清洗室排液管206用于排出清洗室集液槽内富集的的液态产物。上述方案中，所述清洗产物回收处理装置3包括清洗液回收槽，用于收集自清洗室2排出的液体，并对所述液体液进行除杂及净化处理。(三)有益效果从以上技术方案可以看出，本发明有以下有益效果1、本发明提供的超临界水射流清洗设备，采用对硅片喷淋超临界水的方式实施清洗，利用超临界水的强氧化性和良好的溶解能力和传质特性，对硅片表面的光刻胶、金属、 颗粒有良好的清洗效果。2、本发明提供的超临界水射流清洗设备，使高压水流在升温管道内，瞬时进入深超临界态后，从喷嘴喷出，以射流形式到达硅片，在硅片表面形成局部超临界环境，避免了大型高压腔体的使用，安全性能更高。3、本发明提供的超临界水射流清洗设备，硅片在真空吸盘上旋转，可有效提高清洗片内均勻性。4、本发明提供的超临界水射流清洗设备，通过温度和流量控制，使硅片表面的局部超临界环境相对稳定，提高了清洗重复性和片间均勻性。
图1为本发明提供的超临界水射流清洗设备结构示意图；图中，超临界水射流生成装置1、清洗腔2、清洗产物回收处理装置3、恒流恒速泵 101、升温管道102、加热器103、加热控制器104、温度传感器探头105、喷嘴106、清洗室隔离罩201、清洗室视窗202、真空吸盘203、清洗室排气管204、清洗室集液槽205、清洗室排液管 206、旋转电机207、转杆208、真空泵209、硅片210。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合硅片表面的光刻胶去除为具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1为本发明提供的超临界水射流清洗设备结构示意图，该设备包括超临界水射流生成装置1、清洗室2和清洗产物回收处理装置3，其中，超临界水射流生成装置1中的超临界水以射流形式到达清洗室2中的硅片，并在硅片表面形成超临界水恒温恒压微环境，利用超临界水的物理及化学性质，对硅片表面实施无损清洗，自清洗室排出的液体由清洗产物回收处理装置3收集，并对该液体进行除杂及净化处理。超临界射流生成系统1包括恒流恒速泵101、升温管道102、加热器103、加热控制器104、温度传感器探头105和喷嘴106。其中恒流恒速泵101将去离子水压缩到临界压力以上，并保持恒定流量注入升温管道102 ；升温管道102旋转盘绕在大功率加热器103外部，且升温管道和加热器之间衬嵌导热绝缘材料；加热器103对旋转盘绕在其外部升温管道102内的临界压力状态的去离子水进行加热，其功率由加热控制器104调节；加热控制器 104通过采样温度传感器探头105的反馈信号调节加热器103的加热功率；温度传感器探头105用于测量喷嘴106与硅片表面之间的超临界微环境的温度，并将信号反馈至加热控制器104。所述升温管道102及喷嘴106内部采用高温耐氧化材料(如改性耐氧化钛合金等)制作而成。清洗室2包括清洗室隔离罩201、清洗室视窗202、真空吸盘203、清洗室排气管 204、清洗室集液槽205、清洗室排液管206、旋转电机207、转杆208和真空泵209。其中清洗室隔离罩201上开有视窗202，便于观察清洗实况；真空吸盘203通过转杆208传动，可在旋转电机207带动下旋转，且真空吸盘203的真空管道与真空泵209相接；清洗室排气管 204用于排出清洗过程中产生的气态产物；清洗室集液槽205位于清洗室2的底部，用于收集清洗过程中产生的液态产物；清洗室排液管206用于排出清洗室集液槽内富集的的液态产物。清洗产物回收处理装置3包括清洗液回收槽，用于收集自清洗室2排出的液体，并对所述液体液进行除杂及净化处理。利用恒流恒速泵101将去离子水(DIW)加压后，泵入升温管道102，该管道旋转盘绕在大功率加热器103外部。高压水在管道102内迅速升温进入深临界状态，经由喷嘴106， 以射流形式到达带胶硅片210表面，在硅片表面形成局部超临界环境。，加热控制器104采样温度传感器探头105检测到的射流温度，调节加热器103的加热功率，超临界射流的温度相对稳定。清洗室内的真空吸盘203用于盛放待处理的硅片210。硅片与吸盘紧密吸合，并在电机带动下进行旋转。旋转的硅片将反应生成的液态产物及时甩离硅片，以利于去胶持续进行，并且有效提高清洗的均勻性。硅片210表面的光刻胶在超临界水环境下，迅速氧化，生成C02、N02、H20等简单气态化合物。清洗室2内生成的气态产物通过清洗室排气管204排除，液态产物则在清洗室底部的集液槽205内富集，并通过排液管206排出。清洗室内生成的液态产物经回收处理系统3的无害化处理后，排离本设备。本设备中的超临界水对普通材料具有极强的腐蚀性，故升温管道102和喷嘴106 使用改性耐腐蚀钛合金或者耐腐蚀镍基合金制作，以提高管道和喷嘴的使用寿命。以上所述的具体实施实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细的说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施实例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种超临界水射流清洗设备，其特征在于，该设备包括超临界水射流生成装置(1)、 清洗室( 和清洗产物回收处理装置(3)，其中，超临界水射流生成装置(1)中的超临界水以射流形式到达清洗室O)中的硅片，并在硅片表面形成超临界水恒温恒压微环境，利用超临界水的物理及化学性质，对硅片表面实施无损清洗，自清洗室排出的液体由清洗产物回收处理装置C3)收集，并对该液体进行除杂及净化处理。
2.根据权利要求1所述的超临界水射流清洗设备，其特征在于，所述超临界水射流生成装置包括恒流恒速泵(101)、升温管道(10 、加热器(10 、加热控制器(104)、温度传感器探头(105)和喷嘴(106)，其中恒流恒速泵(101)将去离子水压缩到临界压力以上，并保持恒定流量注入升温管道 (102)；升温管道(10 旋转盘绕在大功率加热器(10 外部，且升温管道和加热器之间衬嵌导热绝缘材料；加热器(10 对旋转盘绕在其外部升温管道(10 内的临界压力状态的去离子水进行加热，其功率由加热控制器(104)调节；加热控制器(104)通过采样温度传感器探头(10 的反馈信号调节加热器(10 的加热功率；温度传感器探头(105)用于测量喷嘴(106)与硅片表面之间的超临界微环境的温度， 并将信号反馈至加热控制器(104)。
3.根据权利要求2所述的超临界水射流清洗设备，其特征在于，所述升温管道(102)及喷嘴(106)内部采用高温耐氧化材料制作而成。
4.根据权利要求3所述的超临界水射流清洗设备，其特征在于，所述高温耐氧化材料是改性耐氧化钛合金。
5.根据权利要求1所述的超临界水射流清洗设备，其特征在于，所述清洗室包括清洗室隔离罩001)、清洗室视窗002)、真空吸盘003)、清洗室排气管004)、清洗室集液槽 (205)、清洗室排液管(206)、旋转电机(207)、转杆(208)和真空泵(209)，其中清洗室隔离罩O01)上开有视窗002)，便于观察清洗实况；真空吸盘(203)通过转杆(208)传动，可在旋转电机(207)带动下旋转，且真空吸盘 (203)的真空管道与真空泵(209)相接；清洗室排气管(204)用于排出清洗过程中产生的气态产物；清洗室集液槽(20 位于清洗室O)的底部，用于收集清洗过程中产生的液态产物；清洗室排液管(206)用于排出清洗室集液槽内富集的的液态产物。
6.根据权利要求1所述的超临界水射流清洗设备，其特征在于，所述清洗产物回收处理装置C3)包括清洗液回收槽，用于收集自清洗室( 排出的液体，并对所述液体液进行除杂及净化处理。
全文摘要
本发明公开了一种超临界水射流清洗设备，用于硅片无损清洗。该设备包括超临界水射流生成装置、清洗室和清洗产物回收处理装置。本发明中超临界水以射流形式到达硅片，并在硅片表面形成超临界水恒温恒压微环境，利用超临界水的物理及化学性质，对硅片表面实施无损清洗。利用本发明，可对硅片表面的微细结构进行有效清洗，同时避免高压清洗腔的使用。
文档编号B08B3/08GK102211096SQ20101014522
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者景玉鹏, 高超群 申请人:中国科学院微电子研究所