[發(fā)明專利]一種二氧化碳超臨界干燥裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710064875.8
• 申請(qǐng)日: 2007-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN101275806A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李全寶;景玉鵬;陳大鵬;歐毅;葉甜春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): F26B5/16
• 分類號(hào): F26B5/16
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國(guó)城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)中的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)關(guān)鍵制造技術(shù)的犧牲層釋放技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氟利昂制冷的二氧化碳超臨界干燥裝置，利用液體二氧化碳進(jìn)入超臨界狀態(tài)時(shí)，二氧化碳變成一種似液似氣的沒有表面張力進(jìn)入超臨界狀態(tài)的特點(diǎn)，解決濕法工藝干燥時(shí)出現(xiàn)的粘連問題。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)制造技術(shù)中，硅基表面微機(jī)械加工技術(shù)是一個(gè)重要組成部分，避免了縱向的體硅深加工，與集成電路工藝有更好的兼容性，有利于結(jié)構(gòu)性器件和處理電路的集成。

在硅基表面微機(jī)械加工過(guò)程中，要運(yùn)用到“犧牲層”技術(shù)來(lái)制造懸空的梁、膜或空腔結(jié)構(gòu)。犧牲層釋放過(guò)程中或犧牲層形成之后，多數(shù)情況下液體揮發(fā)產(chǎn)生表面張力引起結(jié)構(gòu)層下拉，該現(xiàn)象稱為粘連現(xiàn)象，二氧化碳超臨界干燥器是解決微細(xì)加工中干燥時(shí)粘連最好的方法。

超臨界狀態(tài)下微細(xì)結(jié)構(gòu)之間的液體就變成了一種沒有表面張力的液體(也可稱作氣體)，此時(shí)再進(jìn)行干燥加熱或減壓汽化，就不會(huì)發(fā)生液體緩慢蒸發(fā)汽化時(shí)表面張力造成的粘連現(xiàn)象。本設(shè)備基于此原理的效果要明顯強(qiáng)于凍結(jié)干燥法和有機(jī)置換等其他方法。

二氧化碳超臨界干燥器現(xiàn)在在日美MEMS科研中大量使用。但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的這一設(shè)備只有上海微系統(tǒng)所有一臺(tái)美國(guó)制造的，而美國(guó)的設(shè)備二氧化碳消耗量大，二氧化碳消耗量在每次三公斤，其中三分之二用于腔室制冷，會(huì)造成很大的資源浪費(fèi)和空氣污染。

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二氧化碳超臨界干燥裝置，以解決微細(xì)加工中干燥時(shí)粘連的問題，并降低液體二氧化碳的消耗量，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種二氧化碳超臨界干燥裝置，該裝置包括：超臨界干燥室，用于犧牲層的釋放，由高壓反應(yīng)室4和溫度控制室5組成；高壓反應(yīng)室4用于盛放硅片支架，提供二氧化碳置換和氣化干燥的反應(yīng)室，與二氧化碳?xì)馄肯噙B；溫度控制室5通過(guò)盤管與高壓反應(yīng)室4相連，實(shí)現(xiàn)高壓反應(yīng)室4的制冷和加熱；分離減壓室6，通過(guò)管道與高壓反應(yīng)室4相連，用于將醇類和二氧化碳分離，并實(shí)現(xiàn)減壓。

所述高壓反應(yīng)室4頂部安裝有高壓蓋1，用于密封高壓室。

所述高壓蓋1由不銹鋼材料制成，其直徑為180mm，高為20mm。

所述高壓反應(yīng)室底部安裝有進(jìn)口電磁閥401，出口電磁閥403，溫度傳感器402，壓力傳感器404；其中，進(jìn)口電磁閥401和出口電磁閥403用于控制二氧化碳?xì)怏w的進(jìn)出；溫度傳感器402用于測(cè)試和控制高壓反應(yīng)室4內(nèi)的溫度；壓力傳感器404用于測(cè)試和控制高壓反應(yīng)室4內(nèi)的壓力。

所述高壓反應(yīng)室為不銹鋼材料制成的圓柱體，其直徑為135mm，高為82mm。

所述溫度控制室5為氟利昂制冷器，在高壓反應(yīng)室4下面，通過(guò)盤管于高壓反應(yīng)室4相連，所述硅片支架置于高壓反應(yīng)室4內(nèi)部，加熱電阻絲直接繞貼在高壓反應(yīng)室4的底部。

所述分離減壓室接有進(jìn)氣管和減壓排氣管8，進(jìn)氣管用于連接高壓反應(yīng)室4與分離減壓室；減壓排氣管8用于排除殘余廢氣。

所述分離減壓室為不銹鋼材料制成的圓柱體，其直徑為135mm，高為200mm。

所述硅片支架為直徑120mm，厚度80mm的鋁合金圓柱，且上面有一個(gè)直徑105mm深度為2毫米的凹臺(tái)。

該裝置由繼電器溫度壓力傳感器及閥門控制自動(dòng)運(yùn)行，并設(shè)置安全自鎖機(jī)能。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、利用本發(fā)明，采用二氧化碳超臨界干燥法解決了濕法工藝干燥時(shí)的粘連問題。超臨界狀態(tài)下微細(xì)結(jié)構(gòu)之間的液體就變成了一種沒有表面張力的液體(也可稱作氣體)，此時(shí)再進(jìn)行干燥加熱或減壓汽化，就不會(huì)發(fā)生液體緩慢蒸發(fā)汽化時(shí)表面張力造成的粘連現(xiàn)象。

2、利用本發(fā)明，采用氟利昂致冷的方式，大大降低了液體二氧化碳的消耗量，節(jié)約了能源。

3、利用本發(fā)明，用氟利昂制冷代替二氧化碳開放式制冷，克服了用二氧化碳開放式制冷從而消耗大量二氧化碳，污染大氣的難題。

4、利用本發(fā)明，增大批處理能力，將現(xiàn)有設(shè)備的四寸五片的批處理能力提高到四寸十片的批處理能力，可以一次處理十片四寸的硅片，為產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。

5、利用本發(fā)明，采用符合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性。