CN101740337A - 半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机 - Google Patents

半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，其清洗腔内有磁动旋转装置。二氧化碳超临界流体具有零表面张力、低粘滞度、强扩散能力和溶解能力，可以对硅片上的微细结构进行有效清洗和超临界干燥。该半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机的主要结构是清洗腔，在设计中通过加入磁旋转结构，配合喷嘴，可以达到理想的清洗效果。该设备的开发和研制，可以大大推动半导体清洗技术的发展。

Description

半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机
技术领域
本发明涉及一种半导体清洗设备，尤其涉及一种半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机。
背景技术
传统半导体清洗工艺需要消耗大量的水，而且由于水的表面张力大，无法对晶片上狭缝和线条间的杂质进行有效清洗。同时，由于水的粘滞度大，在干燥时容易造成严重的吸附粘连问题。所以水不是最佳的清洗介质。
二氧化碳易进入超临界状态，二氧化碳超临界流体具有零表面张力、低粘滞度、强扩散能力和溶解能力，可以对硅片上的微细结构进行有效清洗和超临界干燥。且二氧化碳无味无毒，不助燃，环境友好，是理想的下一代清洗介质。
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半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，以实现对晶片的彻底清洗干燥。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了
一种半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，包括：
支架10；
固定于支架10上的清洗室1和分离室3，且清洗室1与分离室3在底部通过密封的二氧化碳出气管12连通；
固定于清洗室1底部的磁旋转装置6；
固定于磁旋转装置6之上的硅片支架2；
向清洗室1中通入二氧化碳的喷嘴16，二氧化碳通过喷嘴16直接喷射到硅片支架2上的硅片上；
与喷嘴16连通的助溶剂和清洗剂存储腔4；
对清洗室1进行加热或制冷的温度控制系统7，该温度控制系统7通过缠绕设置于清洗室1外壁的加热和制冷盘管5对清洗室1进行加热或制冷；
通过密封管道和喷嘴16与清洗室1连通的二氧化碳循环系统8，该二氧化碳循环系统8同时与分离室3通过密封管道连通；以及
与分离室3底部连通的分离室废液排管9。
上述方案中，所述清洗室1进一步设置有压力传感器13和温度传感器14。
上述方案中，在清洗结束后，通过对所述清洗室1进行等温降压，使二氧化碳超临界流体直接气化，实现超临界干燥。
上述方案中，所述通过对所述分离室3减压，使助溶剂和清洗剂与二氧化碳分离析出，并通过二氧化碳循环系统8实现二氧化碳的循环使用。
上述方案中，所述磁旋转装置6包括清洗室底部的永磁体、轴承和清洗室内部的转动磁体支架；电机带动永磁体旋转，清洗室内部的转动磁体支架磁极与永磁体相反，产生转动力，在轴承的传动下，实现旋转。
(三)有益效果
从上述方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的这种带磁旋转结构和喷嘴设计的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，利用二氧化碳超临界流体的特性，以及磁旋转结构和喷嘴的配合设计，实现了对硅片的充分清洗和超临界干燥，避免了传统水清洗难以解决的问题，如微细结构难以清洗彻底，干燥过程中易造成结构粘连等。
2、本发明提出的这种半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，大大推动了半导体清洗技术的发展。
附图说明
图1是本发明提供的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机的结构示意图。其中：1为清洗室，2为硅片支架，3为分离室，4为助溶剂和清洗剂存储腔，5为加热和制冷盘管，6为磁旋转装置，7为温度控制系统，8为二氧化碳循环系统，9为分离室废液排管，10为整体支架。
图2是本发明提供的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机中清洗室的结构示意图。其中：11为二氧化碳进气管，12为二氧化碳出气管，5为清洗室加热和制冷盘管，13为压力传感器，14为温度传感器，6为磁旋转装置，15为硅片，2为硅片架，16为喷嘴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，结构如图1所示。该设备的主要结构为清洗室1和分离室3，其中清洗室的结构设计是决定该设备清洗干燥效果的关键。
该半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机具体包括：
支架10；
固定于支架10上的清洗室1和分离室3，且清洗室1与分离室3在底部通过密封的二氧化碳出气管12连通；
固定于清洗室1底部的磁旋转装置6；
固定于磁旋转装置6之上的硅片支架2；
向清洗室1中通入二氧化碳的喷嘴16，二氧化碳通过喷嘴16直接喷射到硅片支架2上的硅片上；
与喷嘴16连通的助溶剂和清洗剂存储腔4；
对清洗室1进行加热或制冷的温度控制系统7，该温度控制系统7通过缠绕设置于清洗室1外壁的加热和制冷盘管5对清洗室1进行加热或制冷；
通过密封管道和喷嘴16与清洗室1连通的二氧化碳循环系统8，该二氧化碳循环系统8同时与分离室3通过密封管道连通；以及
与分离室3底部连通的分离室废液排管9。
所述清洗室1进一步设置有压力传感器13和温度传感器14。
参照图1，整个清洗干燥过程如下：液体二氧化碳从钢瓶输送到清洗室1中，同时打开助溶剂和清洗剂存储腔4加入适量助溶剂和清洗剂，通过温度压力控制使温度达到32℃，压力达到73atm，二氧化碳进入超临界状态，充分清洗后，将混合液体排入分离室3。对清洗室中的二氧化碳进行等温降压，使二氧化碳从超临界态气化干燥。对分离室中的混合液体降压，使二氧化碳与助溶剂、清洗剂以及杂质分离，实现二氧化碳的循环利用。
在清洗室的设计中，加入了磁旋转和喷嘴结构，如图2所示。磁旋转装置6包括清洗室底部的永磁体、轴承和清洗室内部的转动磁体支架。电机带动永磁体旋转，清洗室内部的转动磁体支架磁极与永磁体相反，产生转动力，在轴承的传动下，实现旋转。二氧化碳从进气管11进入清洗室后，末端加工成一喷嘴16，液体二氧化碳从钢瓶经60atm高压运送至喷嘴，喷射到硅片上。磁旋转和喷嘴结构的设计，使硅片在清洗过程中，能够更加充分的与二氧化碳相互作用，达到理想的清洗效果。
下面结合图1和图2，利用本设备进行二氧化碳超临界清洗干燥的具体过程如下：
步骤1：打开二氧化碳钢瓶，使液体二氧化碳通过二氧化碳进气管11进入清洗室1，同时打开助溶剂和清洗剂存储腔4，向清洗室1内加入一定量的助溶剂和清洗剂，助溶剂的作用是把不易溶于超临界态二氧化碳的大质量分子有机聚合物分解为易溶的小质量分子有机聚合物，而清洗剂的作用则是把二氧化碳无法清洗的金属、颗粒等部分溶解或从硅片上剥离。
步骤2：利用加热和制冷盘管5和温度控制系统7对清洗室1进行加热，通过压力传感器13和温度传感器14的控制，当温度达到32℃，压力达到74atm时，二氧化碳进入超临界状态，此时停止加热。
步骤3：开启磁旋转装置6，带动硅片支架2转动，配合喷嘴16和硅片支架2上的导流槽使二氧化碳在清洗室内环流，对硅片充分清洗。
步骤4：停止加入助溶剂和清洗剂，继续通入液体二氧化碳，打开二氧化碳出气管12，将带有助溶剂、清洗剂和杂质的二氧化碳全部冲入分离室3。
步骤5：停止通入二氧化碳，通过加热和制冷盘管5和温度控制系统7对清洗室1进行加热，同时打开二氧化碳出气管12，使超临界二氧化碳在等温条件下降压，不产生气液界面直接气化，实现超临界干燥。
步骤6：分离室3由于二氧化碳压强减小，溶解能力下降，助溶剂和清洗剂与二氧化碳分离析出，从而实现溶剂分离。打开分离室废液排管9，将废液排出。
步骤7：分离室中的二氧化碳经过循环系统8，实现循环利用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，其特征在于，包括：
支架(10)；
固定于支架(10)上的清洗室(1)和分离室(3)，且清洗室(1)与分离室(3)在底部通过密封的二氧化碳出气管(12)连通；
固定于清洗室(1)底部的磁旋转装置(6)；
固定于磁旋转装置(6)之上的硅片支架(2)；
向清洗室(1)中通入二氧化碳的喷嘴(16)，二氧化碳通过喷嘴(16)直接喷射到硅片支架(2)上的硅片上；
与喷嘴(16)连通的助溶剂和清洗剂存储腔(4)；
对清洗室(1)进行加热或制冷的温度控制系统(7)，该温度控制系统(7)通过缠绕设置于清洗室(1)外壁的加热和制冷盘管(5)对清洗室(1)进行加热或制冷；
通过密封管道和喷嘴(16)与清洗室(1)连通的二氧化碳循环系统(8)，该二氧化碳循环系统(8)同时与分离室(3)通过密封管道连通；以及
与分离室(3)底部连通的分离室废液排管(9)。
2.根据权利要求1所述的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，其特征在于，所述清洗室(1)进一步设置有压力传感器(13)和温度传感器(14)。
3.根据权利要求1所述的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，其特征在于，在清洗结束后，通过对所述清洗室(1)进行等温降压，使二氧化碳超临界流体直接气化，实现超临界干燥。
4.根据权利要求1所述的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，其特征在于，通过对所述分离室(3)减压，使助溶剂和清洗剂与二氧化碳分离析出，并通过二氧化碳循环系统(8)实现二氧化碳的循环使用。
5.根据权利要求1所述的半导体二氧化碳超临界吹扫清洗机，其特征在于，所述磁旋转装置(6)包括清洗室底部的永磁体、轴承和清洗室内部的转动磁体支架；电机带动永磁体旋转，清洗室内部的转动磁体支架磁极与永磁体相反，产生转动力，在轴承的传动下，实现旋转。
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