[發明專利]綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備

無效

• 申請號: 200710178774.3
• 申請日: 2007-12-05
• 公開（公告）號: CN101452820A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 高超群;劉茂哲;羅小光;李全寶;景玉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及半導體制造技術中的半導體晶片無水清洗技術領域，尤其涉及一種綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備，利用超臨界態二氧化碳無表面張力的特點實現對半導體晶片的無水清洗。

背景技術

隨著微電子技術的進步，半導體電路的集成度不斷提高，元器件的尺度不斷縮小，相應地對晶片潔凈度的要求也越來越高。因為殘留在晶片表面的污染物和雜質會導致電路或器件結構失效，所以在制造過程中需要大量的清洗工作。所謂清洗，是指在不破壞晶圓表面電特性的前提下，有效去除各類污染。

在傳統的清洗技術中，無論是濕法清洗還是干法清洗，最終都要使用大量高純水進行沖洗，再用異丙醇等干燥晶片表面。由此衍生出的問題是水資源的大量消耗、化學試劑引起的芯片和環境的污染，以及干燥過程引起的微結構粘連和顆粒吸附。而且受液體表面張力和粘度的限制，傳統清洗技術無法深入微小孔隙進行有效的清洗。隨著半導體技術向更小的工藝節點延伸，傳統清洗漸漸變得力不從心。

超臨界態二氧化碳具有低粘度、高擴散性、低表面張力、親有機性等特點，可以深入微小孔隙進行清洗，避免了大量純水的消耗和傳統清洗技術所需的后續處理(包括廢液的處理和干燥等)，滿足新一代晶片高深寬比結構的要求，也大大減小了對資源和環境的壓力。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備，以克服傳統清洗的困難，解決傳統清洗大量耗水、污染環境、清洗后需要干燥以及無法深入微小孔隙進行清洗的問題，滿足新一代半導體工藝的要求。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備，該設備包括主工作腔1、分離腔3、清洗劑及助溶劑暫存腔4、溫度控制系統7和二氧化碳循環控制系統8，其中，

所述主工作腔1，用于半導體晶片的超流體清洗和干燥，固定在支座6上，該主工作腔底部安裝有溫度控制系統7的溫度傳感器106和壓力傳感器107，腔室內部的溫度受溫度控制系統7的控制；

分離腔3，用于二氧化碳與清洗廢液的分離，固定在支座6上，通過帶電磁閥105的管道104與主工作腔1相連，通過分離腔排氣管道9和二氧化碳循環控制系統8相連；

清洗劑及助溶劑暫存腔4，用于存放輔助清洗的有機溶劑，通過帶電磁閥403的管道402與主工作腔1的二氧化碳入口管道103相連；

溫度控制系統7，用于對主工作腔1腔室內部的溫度進行控制；

二氧化碳循環控制系統8，用于實現整套設備的二氧化碳循環控制工作，固定在支座6上，由液體二氧化碳儲氣罐和壓縮機構成，對二氧化碳進行壓縮、散熱和存儲，同時完成主工作腔1的制冷任務。

上述方案中，所述主工作腔1的內部有盛放晶片的硅片架2，外部由用于制冷的換熱盤管5環繞，底部有加熱絲。

上述方案中，所述主工作腔1上部設置有高壓密封蓋101，保證主工作腔1具有良好的密閉性能。

上述方案中，所述二氧化碳循環控制系統8中的液體二氧化碳分別在清洗工作回路和制冷工作回路中流動；

所述清洗工作回路自二氧化碳循環控制系統8的二氧化碳儲氣罐開始，經由主工作腔進液管103、主工作腔1、主工作腔排液管104、分離腔3、分離腔排氣管9、二氧化碳循環控制系統8的壓縮機回到二氧化碳循環控制系統8的儲氣罐；

所述制冷工作回路自二氧化碳循環控制系統8的二氧化碳儲氣罐開始，經由換熱器盤管5和二氧化碳循環控制系統8的壓縮機后回到二氧化碳循環控制系統8的儲氣罐。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果

(1)本發明提供的綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備，屬無水清洗設備，避免了高純水的大量消耗，克服了半導體工業大量耗水的困難。

(2)本發明提供的綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備，采用超臨界態二氧化碳作為清洗媒體，避免了傳統清洗過程中腐蝕性、易燃性以及有機溶劑等化學藥品的大量使用。一方面，減少了處理清洗廢液的成本，另一方面減小了對環境的污染，同時增強了操作人員的安全性。

(3)本發明提供的綠色二氧化碳超流體半導體清洗設備，采用超臨界態二氧化碳作為清洗媒體，利用了超臨界流體無表面張力的特點，深入微小孔隙進行清洗，解決了傳統清洗媒體由于表面張力而無法深入至微小結構進行有效清洗的尷尬局面，因而更適合于新一代半導體制造技術的要求。