專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體清洗工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界二氧化碳吹洗硅 片系統(tǒng)。
技術(shù)背景晶圓清洗是半導(dǎo)體中非常重要的工藝，硅片清洗的目標(biāo)是去除所有表面玷污。晶 圓清洗分為濕法清洗和干法清洗。濕法清洗簡(jiǎn)單，還能大批量清洗。它能同時(shí)清洗晶圓片 的正面和背面，但要消耗大量的化學(xué)試劑和高純水，造成環(huán)境污染。整個(gè)200mmIC晶圓片的 制造過(guò)程要消耗1立方米的超純凈水，幾十千克的液態(tài)化學(xué)試劑。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾百升的酸 性廢棄物。而且濕法清洗后需要干燥。與濕法清洗相比，干法清洗無(wú)表面張力效應(yīng)，可以有 效去除反應(yīng)產(chǎn)物，無(wú)需干燥。吹洗系統(tǒng)利用高動(dòng)量的超臨界二氧化碳沖擊硅片，通過(guò)動(dòng)能傳遞使得顆粒物脫離 硅片表面，通過(guò)氮?dú)饬鲙С龇磻?yīng)腔室；同時(shí)超臨界二氧化碳的溶解特性可以去除有機(jī)物薄 膜。無(wú)水HF可以去除自然氧化層。通過(guò)控制氣體壓力和氣體流速來(lái)調(diào)節(jié)清洗速率。

實(shí)用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的是提供一種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，以 提高雜質(zhì)去除率，減少硅片的整體缺陷，提高最終成品率。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括氟化氫源，用于提供氟化氫氣體，去除硅片表面的自然氧化層；液態(tài)二氧化碳源，用于提供二氧化碳?xì)怏w，清洗硅片表面的顆粒以及有機(jī)物薄 膜；第一流量控制閥1，安裝于氟化氫源與高壓泵4之間的管道上，用于控制氟化氫氣 體的流量；第二流量控制閥2，安裝于液態(tài)二氧化碳源與高壓泵4之間的管道上，用于控制二 氧化碳?xì)怏w的流量；加熱器3，安裝于高壓泵4與高壓密閉腔室5之間的氣體輸入管道上，用于加熱二 氧化碳使其達(dá)到臨界溫度；高壓泵4，安裝于加熱器3與第一流量控制閥1或第二流量控制閥2之間的氣體輸 入管道上，用于控制進(jìn)入高壓密閉腔室5中氟化氫和二氧化碳的氣體壓力；高壓密閉腔室5，內(nèi)部安裝有可旋轉(zhuǎn)支架7，該可旋轉(zhuǎn)支架7上固定有待清洗硅片 6 ；針型閥8，安裝于高壓密閉腔室5的氣體輸出管道上，用于控制氣體的流通；[0016]溢出腔9，安裝于高壓密閉腔室5氣體輸出管道的針型閥8之后，用于緩沖從高壓 密閉腔室5中出來(lái)的氣體；堿性溶液10，安裝于高壓密閉腔室5氣體輸出管道的溢出腔9之后，用于去除尾氣 中的HF和反應(yīng)產(chǎn)物；過(guò)濾純化裝置11，安裝于高壓密閉腔室5氣體輸出管道的堿性溶液10之后，用于 干燥和純化尾氣中的二氧化碳；以及冷凝系統(tǒng)12，安裝于過(guò)濾純化裝置11與液態(tài)二氧化碳源之間，用于使干燥和純化 后二氧化碳變?yōu)橐簯B(tài)。上述方案中，所述高壓密閉腔室還包括有用于顯示高壓密閉腔室中壓力的壓力顯 示計(jì)。上述方案中，所述高壓密閉腔室還包括有用于對(duì)硅片多角度吹洗的可動(dòng)噴嘴，其 氣體噴射方向與硅片旋轉(zhuǎn)方向相反。上述方案中，所述高壓密閉腔室還包括有用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示高壓密閉腔室中溫度 的溫度傳感器。上述方案中，所述高壓密閉腔室還包括有用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示腔室中壓力的壓力傳 感器。上述方案中，所述高壓密閉腔室采用316的不銹鋼制作。(三)有益效果本實(shí)用新型提供的這種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高效快 速清洗。通過(guò)控制超臨界二氧化碳的流速和壓力可以清洗最小粒徑為IOnm的顆粒。與空 氣相比，超臨界二氧化碳可以用較低的流速吹洗更小粒徑的顆粒，而且二氧化碳成本低，無(wú) 毒、無(wú)污染。較之于傳統(tǒng)清洗方法，該法不致使晶圓表面產(chǎn)生損傷和改變，沒(méi)有濕法清洗后 的干燥工藝，縮短了時(shí)間，提高了效率。

圖1是本實(shí)用新型提供的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為二氧化碳吹洗顆粒原理圖；其中1為第一流量控制閥，2為第二流量控制閥，3為加熱器，4為高壓泵，5為高壓密閉 腔，6為待清洗硅片，7為可旋轉(zhuǎn)硅片支架，8為針型閥，9為溢出腔，10為尾氣處理液，11為 過(guò)濾分離裝置，12為冷凝系統(tǒng)；21為壓力顯示計(jì)，22為高壓氣體入口，23為可動(dòng)噴嘴，24 二氧化碳分子，25為顆 粒雜質(zhì)，26為氮?dú)饬鳎?7為高壓密閉腔室，28為氣體出口，29為可旋轉(zhuǎn)支架，30為溫度傳感 器，31為壓力傳感器。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并 參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提供了一種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括[0034]氟化氫源，用于提供氟化氫氣體，去除硅片表面的自然氧化層； 液態(tài)二氧化碳源，用于提供二氧化碳?xì)怏w，清洗硅片表面的顆粒以及有機(jī)物薄 膜；第一流量控制閥1，安裝于氟化氫源與高壓泵4之間的管道上，用于控制氟化氫氣 體的流量；第二流量控制閥2，安裝于液態(tài)二氧化碳源與高壓泵4之間的管道上，用于控制二 氧化碳?xì)怏w的流量；加熱器3，安裝于高壓泵4與高壓密閉腔室5之間的氣體輸入管道上，用于加熱二 氧化碳使其達(dá)到臨界溫度；高壓泵4，安裝于加熱器3與第一流量控制閥1或第二流量控制閥2之間的氣體輸 入管道上，用于控制進(jìn)入高壓密閉腔室5中氟化氫和二氧化碳的氣體壓力；高壓密閉腔室5，內(nèi)部安裝有可旋轉(zhuǎn)支架7，該可旋轉(zhuǎn)支架7上固定有待清洗硅片 6 ；針型閥8，安裝于高壓密閉腔室5的氣體輸出管道上，用于控制氣體的流通；溢出腔9，安裝于高壓密閉腔室5氣體輸出管道的針型閥8之后，用于緩沖從高壓 密閉腔室5中出來(lái)的氣體；堿性溶液10，安裝于高壓密閉腔室5氣體輸出管道的溢出腔9之后，用于去除尾氣 中的HF和反應(yīng)產(chǎn)物；過(guò)濾純化裝置11，安裝于高壓密閉腔室5氣體輸出管道的堿性溶液10之后，用于 干燥和純化尾氣中的二氧化碳；以及冷凝系統(tǒng)12，安裝于過(guò)濾純化裝置11與液態(tài)二氧化碳源之間，用于使干燥和純化 后二氧化碳變?yōu)橐簯B(tài)。其中，高壓密閉腔室采用316的不銹鋼制作，還包括有用于顯示高壓密閉腔室中壓力的壓力顯示計(jì)；用于對(duì)硅片多角度吹洗的可動(dòng)噴嘴，其氣體噴射方向與硅片旋轉(zhuǎn)方向相反；用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示高壓密閉腔室中溫度的溫度傳感器；以用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示腔室中壓力的壓力傳感器。結(jié)合附圖1，各部件的作用為氟化氫用于去除自然氧化層；二氧化碳可以清洗顆 粒以及有機(jī)物薄膜；1、2為流量控制閥，用于控制氣體流量；3為加熱器，用于給二氧化碳加 熱從而到達(dá)臨界溫度；4為高壓泵，控制進(jìn)入5密閉腔室的氣體壓力；5為高壓密閉腔室，提 供干法清洗平臺(tái)；6為待清洗硅片；7為可旋轉(zhuǎn)支架，用于支撐和固定硅片；8為針型閥，控 制氣體流通；9為溢出腔，緩沖從密閉腔室中出來(lái)的氣體；10為堿性溶液，去除尾氣中的HF 和反應(yīng)產(chǎn)物；11為過(guò)濾純化裝置，使二氧化碳干燥和純化；12為冷凝系統(tǒng)，使二氧化碳變?yōu)?液態(tài)。結(jié)合附圖2，各部件的作用為21為壓力顯示計(jì)，顯示入口處氣體的壓力；22為高 壓氣體入口 ；23為可動(dòng)噴嘴，可以對(duì)硅片多角度吹洗，其氣體噴射方向與硅片旋轉(zhuǎn)方向相 反；24為高速二氧化碳分子，用于去除硅表面的顆粒和有機(jī)物薄膜；25為需要去除的顆粒 物質(zhì)；26為氮?dú)饬?，使得被吹起的顆粒物可以順利離開(kāi)硅片表面；27為高壓密閉腔室；28 為氣體出口，使腔室中氣體被排出；29為可旋轉(zhuǎn)支架，使硅片均勻清洗；30為溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量顯示腔室中的溫度；31為壓力傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量顯示腔室中的壓力。整個(gè)清洗過(guò)程為打開(kāi)第二流量控制閥，打開(kāi)加熱器，將溫度控制在35°C，通過(guò)高 壓泵對(duì)氣體加壓，并通過(guò)壓力顯示計(jì)控制入口處的氣體壓力；將硅片放入支架并固定，調(diào)節(jié) 噴嘴的角度，調(diào)節(jié)支架的旋轉(zhuǎn)速度；腔室中初始?jí)毫?. 4MPa，溫度為35°C ；當(dāng)入口處氣體 壓力達(dá)到SMPa時(shí)，將超臨界二氧化碳通過(guò)噴嘴噴射到硅片表面，當(dāng)二氧化碳傳遞給顆粒的 動(dòng)能大于顆粒與硅片表面的吸附力時(shí)，顆粒被吹起，此時(shí)氮?dú)饬骶蛯⒋灯鸬念w粒帶出腔室； 超臨界二氧化碳高溶解性將有機(jī)物薄膜溶解；當(dāng)腔室中壓力超過(guò)初始?jí)毫r(shí)，針型閥就會(huì) 打開(kāi)，將反應(yīng)后的氣體送入溢出腔中，經(jīng)尾氣處理溶液處理；從尾氣處理液中出來(lái)的二氧化 碳經(jīng)過(guò)濾純化裝置后通過(guò)冷凝系統(tǒng)回流到二氧化碳存儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；吹入超臨界二 氧化碳一段時(shí)間后，打開(kāi)第一流量控制閥，關(guān)閉閥II，將HF噴射到硅片表面，ra與硅片表面 的自然氧化層反應(yīng)生成氣態(tài)反應(yīng)物并被帶出反應(yīng)腔室；然后關(guān)閉I，打開(kāi)II，再次通入二氧 化碳，如此循環(huán)幾次，就可達(dá)到清洗硅片的目的。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一 步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本 實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包 含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括氟化氫源，用于提供氟化氫氣體，去除硅片表面的自然氧化層；液態(tài)二氧化碳源，用于提供二氧化碳?xì)怏w，清洗硅片表面的顆粒以及有機(jī)物薄膜；第一流量控制閥(1)，安裝于氟化氫源與高壓泵(4)之間的管道上，用于控制氟化氫氣體的流量；第二流量控制閥(2)，安裝于液態(tài)二氧化碳源與高壓泵(4)之間的管道上，用于控制二氧化碳?xì)怏w的流量；加熱器(3)，安裝于高壓泵(4)與高壓密閉腔室(5)之間的氣體輸入管道上，用于加熱二氧化碳使其達(dá)到臨界溫度；高壓泵(4)，安裝于加熱器(3)與第一流量控制閥(1)或第二流量控制閥(2)之間的氣體輸入管道上，用于控制進(jìn)入高壓密閉腔室(5)中氟化氫和二氧化碳的氣體壓力；高壓密閉腔室(5)，內(nèi)部安裝有可旋轉(zhuǎn)支架(7)，該可旋轉(zhuǎn)支架(7)上固定有待清洗硅片(6)；針型閥(8)，安裝于高壓密閉腔室(5)的氣體輸出管道上，用于控制氣體的流通；溢出腔(9)，安裝于高壓密閉腔室(5)氣體輸出管道的針型閥(8)之后，用于緩沖從高壓密閉腔室(5)中出來(lái)的氣體；堿性溶液(10)，安裝于高壓密閉腔室(5)氣體輸出管道的溢出腔(9)之后，用于去除尾氣中的HF和反應(yīng)產(chǎn)物；過(guò)濾純化裝置(11)，安裝于高壓密閉腔室(5)氣體輸出管道的堿性溶液(10)之后，用于干燥和純化尾氣中的二氧化碳；以及冷凝系統(tǒng)(12)，安裝于過(guò)濾純化裝置(11)與液態(tài)二氧化碳源之間，用于使干燥和純化后二氧化碳變?yōu)橐簯B(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室還包括有用于顯示高壓密閉腔室中壓力的壓力顯示計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室還包括有用于對(duì)硅片多角度吹洗的可動(dòng)噴嘴，其氣體噴射方向與硅片旋轉(zhuǎn)方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室還包括有用于對(duì)硅片多角度吹洗的可動(dòng)噴嘴，其氣體噴射方向與硅片旋轉(zhuǎn)方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室還包括有用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示高壓密閉腔室中溫度的溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室還包括有用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示高壓密閉腔室中溫度的溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室還包括有用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示高壓密閉腔室中溫度的溫度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所 述高壓密閉腔室還包括有用于實(shí)時(shí)測(cè)量顯示腔室中壓力的壓力傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓密閉 腔室采用316的不銹鋼制作。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超臨界二氧化碳吹洗硅片系統(tǒng)，包括氟化氫源、液態(tài)二氧化碳源、第一流量控制閥、第二流量控制閥、加熱器、高壓泵、高壓密閉腔室(5)、針型閥(8)、溢出腔(9)、堿性溶液(10)、過(guò)濾純化裝置(11)和冷凝系統(tǒng)(12)。利用本實(shí)用新型，提高了雜質(zhì)去除率，減少了硅片的整體缺陷，提高了最終成品率。
文檔編號(hào)H01L21/00GK201632452SQ200920350780
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者惠瑜, 景玉鵬, 王磊, 高超群 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所