CN1676192A - 应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置，它将此清洗装置装设在一清洗液循环系统中。此清洗装置包含一第二容置槽，其内安装有氢氟酸、过氧化氢及盐酸的混合液，并利用管路连接装设在清洗液循环系统的二控制阀上，并利用一第二泵使第二容置槽内的混合液在管路中流动循环而流经清洗液循环系统中的过滤器，以有效洗净过滤器。利用本发明的结构设计可有效延长清洗循环系统中过滤器的使用寿命，同时达到提升洗净效果的作用。

Description

应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置
技术领域
本发明涉及一种可提升半导体集成电路清洗工艺的过滤器寿命的技术，特别涉及一种应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置。
背景技术
在亚微米园片工艺中，无论是薄膜沉积、高温炉管扩散、氧化或是刻蚀后园片表面处理等，都需要经过许多高纯度的化学品的清洗过程，再以超纯水洗涤至最后以异丙醇除水干燥的步骤。
半导体洗净以多槽洗净为主，从60年代早期开始发展的美国无线电公司(RCA)洗净配方，一直被沿用至今日，虽然在各个模块中持续开发出不同的应用方式，也只限于在化学品的比例及清洗的顺序上做些细小的调整。RCA清洗工艺主要包含有三个步骤：
1、H2SO4+H2O2(SPM)，其利用硫酸与过氧化氢生成的卡罗酸，其强氧化性及脱水性可破坏有机物的碳氢键结，主要目的是去胶。
2、NH4OH+H2O2+H2O(APM，也称SC-1或HA)，其利用氢氧化铵的弱碱性活化硅园片及微粒子表面，使园片表面与微粒子间互相排斥而达到洗净目的，过氧化氢也可将硅园片表面氧化，通过过氧化氢对二氧化硅的微刻蚀达到去除微粒子的效果；此洗净步骤的目的在于去除有机污染与粒子。
3、HCl+H2O2+H2O(HPM，也称SC-2或HB)，其利用过氧化氢氧化污染的金属，再以盐酸与金属离子生成可溶性氯化物而溶解，所以此洗晶步骤的目的是去除金属污染。
清洗工艺的洗净液以循环方式进行，并利用过滤器过滤以去除洗净液中的杂质或污染。然而，随着组件集成度的提升，半导体工业协会(SIA)对园片品质的规定，如残留金属、阴(阳)离子、氧、有机物、微粒子等的要求都在逐渐提升，而在清洗液循环系统中使用的过滤器的更换频率也由此增加。有关过滤器的清洗方式与装置已见于我国专利公报第429173号中，此案利用加压控制装置，并以环帽、逆止片、逆止环、过滤器等组成过滤系统，以进行清洗工作。但是其结构复杂，且未叙述槽内或管路的溶液成份，清洗效果十分有限。
有鉴于此，本发明提供一种应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置，以延长过滤器的寿命，并提升洗净效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置，其在清洗液循环系统上再增设一清洗装置，以氢氟酸、过氧化氢与盐酸混合液来清洗过滤器，以有效去除二氧化硅、硅及其化合物、金属及其化合物、有机物类型等的微粒，以此获得较好的清洗效果，进而延长过滤器的使用寿命。
本发明的另一目的在于利用简单的结构设计，达到延长SC-1清洗循环系统中的过滤器的使用寿命与提升洗净效果的作用。
为达到上述目的，本发明在一清洗液循环系统中增设一清洗装置，此清洗装置包括一第二容置槽，其内安装有氢氟酸、过氧化氢及盐酸的混合液，此第二容置槽利用管路连接装设在清洗液循环系统的二控制阀上，并利用一第二泵使第二容置槽内的混合液在管路中流动循环而流经清洗液循环系统中的过滤器，以有效洗净所述过滤器。
本发明的有益效果是：能够有效去除二氧化硅、硅及其化合物、金属及其化合物、有机物类型等的微粒，清洗效果好，有效延长了过滤器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的清洗装置装设在清洗液循环系统中的结构示意图。
图2为本发明在清洗液循环系统中的清洗液需要更换时的结构示意图。
图3为利用本发明的清洗装置在清洗过滤器的结构示意图。
标号说明：
10第一容置槽
12、120管路
14加热器
16第一控制阀
18过滤器
20第二控制阀
22第一泵
24清洗装置
26第二容置槽
28第二泵
具体实施方式
以下结合附图及实施例进一步说明本发明的结构特征及其所达成的有益效果。
本发明在一清洗液循环系统上再增设一清洗装置，并利用此清洗装置内的氢氟酸、过氧化氢与盐酸混合液来清洗过滤器，以有效去除二氧化硅、硅及其化合物、金属及其化合物、有机物类型等的微粒或杂质。
首先参看图1，在一用于半导体集成电路RCA清洗工艺中清洗液循环系统上另外增设一清洗装置的示意图，此清洗液循环系统包括一第一容置槽10，其内放置氢氧化铵(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)和超纯水(D.I.water)的混合液(SC-1)，以作为清洗液使用；并利用管路12分别连接一加热器14、一第一控制阀16、一过滤器18、一第二控制阀20及一第一泵22，使其形成一可供清洗液流通循环的回路，以利用第一泵22使第一容置槽10内的清洗液经过所述过滤器流动循环并滤除清洗液的杂质，例如硅、二氧化硅、金属、有机物、微尘等，以及通过所述加热器14的加热，使清洗液维持在25～90℃的温度下；且所述二控制阀16、20分别位于过滤器18二侧的管路12上，通过自动定时器或人工方式的操作来控制清洗液的流通或不流通。其中，在第一控制阀16与第二控制阀20上在装设另一旁路的清洗装置24，其由一第二容置槽26与一第二泵28所组成，在第二容置槽26内安装有氢氟酸、过氧化氢及盐酸的混合液，第二容置槽26利用管路120连接装设在清洗液循环系统的二控制阀16、20上，并可利用此二控制阀16、20控制所述混合液的流动与否，且第二容置槽26内的混合液透过第二泵28在管路120中流动循环而流经所述二控制阀16、20的间的过滤器18。
在上述第二容置槽26内的混合液中的氢氟酸、过氧化氢及盐酸均为半导体级(semiconductor grade)，其中的氢氟酸为稀释的氢氟酸，其氢氟酸与水的稀释比例介于1∶10至1∶100之间。此外，第二泵28的材质为能抗所述氢氟酸、过氧化氢及盐酸混合液的泵；而上述清洗液循环系统与清洗装置24所使用的管路12、120的材质均为聚偏二氟乙烯(PVDF)、过氟氧乙烯醚(PFA)或是聚醚醚酮(PEEK)。
当上述的清洗液循环系统中的清洗液需要更换时，如图2所示，先将第一容置槽10内的清洗液，氢氧化铵、过氧化氢与超纯水的混合液排放掉，再添加超纯水于第一容置槽10内；然后激活第一泵22并打开控制阀16、20，使管路12形成通路来清洗此循环系统。此时，加热器14暂时不加热，只保持管路流通，另一旁路的清洗装置24的第二容置槽26与第二泵28此时为闲置状态。
而需要清洗所述清洗液循环系统中的过滤器18时，如图3所示，令第一泵22、加热器14与第一容置槽10处于闲置状态；激活第二泵28，并打开第一控制阀16与第二控制阀20而利用管路120形成另一通路，并以第二容置槽26内的氢氟酸、过氧化氢及盐酸的混合液来清洗过滤器18，以洗净所述过滤器18。
其中，氢氟酸会与清洗液中的二氧化硅反应，产生四氟化硅气体；过氧化氢可氧化清洗液中的硅及非活性金属粒子，分解轻的有机物粒子；盐酸可溶解活性金属和金属化合物的粒子。因此，清洗液经过第二容置槽之后，粒子大量减少；尔后清洗液经过滤器时，粒子数量小，过滤器被阻塞的机率因而降低，使得过滤器的使用寿命自然得以延长。且清洗液的杂质部份被分解，清洗液再次流入第一容置槽时，洗净效果确实可以有效提升。
本发明以氢氟酸、过氧化氢及盐酸混合液提升过滤器的使用寿命，此混合液的化学机理如下所述：
1、氢氟酸溶解二氧化硅：
2、过氧化氢在酸性溶液氧化硅和非活性金属，并分解有机粒子：
，放热反应ΔG＝-340KJ/mole
前三个反应式的综合反应为
，吸热反应ΔG＝65.5KJ/mole以上的综合反应为
，此反应的总热量ΔG＝-275KJ/mole
3、盐酸溶解金属化合物粒子：
综上所述，本发明在清洗液循环系统增设一清洗装置的设计，可有效去除二氧化硅、硅及其化合物、金属及其化合物、有机物类型等的微粒，并藉此得到较好的清洗效果，以延长过滤器的使用寿命。因此，本发明是一种利用简单的结构设计，达到延长SC-1清洗循环系统中的过滤器的使用寿命与提升洗净效果的功效的清洗装置。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1、一种应用在清洗液循环系统中可延长过滤器寿命的清洗装置，装设在一清洗液循环系统中，该清洗液循环系统包括一放置有清洗液的第一容置槽，其利用一管路连通一加热器与一过滤器，并利用一第一泵使清洗液流动循环而使清洗液经加热器加热及过滤器滤除杂质，且在过滤器二端的管路上各装设一控制阀，所述清洗装置特征在于包括：一第二容置槽，其内安装有氢氟酸、过氧化氢及盐酸的混合液，所述第二容置槽利用管路连接装设在所述清洗液循环系统的所述二控制阀上，以利用所述控制阀控制所述清洗液及所述混合液的流动与否；以及
一第二泵，其使所述第二容置槽内的所述混合液在所述管路中流动循环而流经所述过滤器。
2、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述清洗液为氢氧化铵、过氧化氢和超纯水的混合液。
3、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述过滤器可滤除所述清洗液中的杂质，包含硅、二氧化硅、金属、有机物、微尘等。
4、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述控制阀的开关可利用自动定时器或人工方式来控制。
5、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述第二容置槽内的所述混合液中的氢氟酸为稀释的氢氟酸，其氢氟酸与水的稀释比例介于1∶10至1∶100之间。
6、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述混合液中的氢氟酸、过氧化氢及盐酸均为半导体级。
7、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述第二泵为能抗所述氢氟酸、过氧化氢及盐酸的泵。
8、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述管路的材质选自聚偏二氟乙烯、过氟氧乙烯醚或聚醚醚酮或其组合。
9、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：在清洗所述循环系统时，先将所述第一容置槽内的所述清洗液排放，再安装超纯水于所述第一容置槽内，并利用第一泵使所述超纯水在所述管路中流动而清洗整个所述循环系统。
10、根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：在清洗所述过滤器时，先关闭所述第一泵而激活所述第二泵，使所述第二容置槽内的混合液在所述管路中流动而清洗所述过滤器。
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