УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЖИДКОСТНОГО ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЖВДКОСТНОГО ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН
Полезная модель относится к устройству для непрерывного жидкостного химического снятия (далее, ЖХС) слоев полимеров и жидкостной химической очистки (далее, ЖХО) поверхности изделий, преимущественно, полупроводниковых пластин при изготовлении интегральных схем, а также в других областях промышленности, где требуется очистка поверхности, либо удаление органических полимеров, полимерных покрытий, ионных загрязнений (например, при производстве печатных плат, деталей и узлов радиоэлектронных устройств и т.д.).
Известна установка для проведения процессов ЖХС и ЖХО, которая представляет собой автоматизированную линию, состоящую из отмывочных устройств и травильных ванн, промежуточных емкостей, соединенных между собой с помощью трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и другой аппаратуры /I/. Травильные ванны заполняют высокочистыми реактивами и проводят операции снятия слоев фоторезистов и других полимерных покрытий. По окончании процессов обработки загрязненные реактивы удаляют из производственного оборудования, проводят промывку оборудования и вводят вновь чистые реактивы в необходимых количествах. Загрязненные реактивы сбрасываются в кислотно-щелочную канализацию и направляются на утилизацию отходов.
Недостатками этой установки являются отсутствие в ее составе оборудования для регенерации реактивов, используемых для техпроцессов ЖХС и ЖХО поверхности полупроводниковых пластин. Это приводит к большому расходу используемых реактивов, которые сбрасываются в производственную канализацию после одноразового применения, а также к нестабильности во времени окислительной способности используемых растворов.
Так, в стандартных установках для проведения процессов ЖХС и ЖХО типа Лада и Кубок /I/, активность и чистота растворов различны в разные периода времени процессов снятия слоев фоторезистов и Очистки поверхности. При этом более высокое качество процессов ЖХС и ЖХО достигается для пластин, очищаемых чистым раствором, которые имеют более высокую степень очистки, чем пластины, очищаемые в конце, когда содержание загрязнений в растворе становится
МКИ Н 01 Z, 21/312
- 2 более высоким, но еще допустимым по технологическому регламенту техпроцессов.
Известна установка для проведения процессов ЖХС и ЖХО полупроводниковых пластин, включающая рабочую камеру, насосы, фильтры, расходные баки, трубопроводы и запорно-регулирующую арматуру /2/,в которой процессы ЖХС и ЖХО реализуются в режимах ргау - процесса. Рабочая камера для проведения процессов ЖХС и ЖХО выполнена в виде помещенной в корпус центрифуги, на стенках которой находятся держатели для закрепления кассет с очищаемыми пластинами. Отмывка полупроводниковых пластин осуществляется при вращении центрифуги и капельном орошении пластин моющим- раствором, который поступает из расходного бака под давлением и разбрызгивается с пoмou ью форсунок. Раствор обрабатывая пластины, под действием центробежной силы стекает с пластин, собирается на периферии рабочей камеры и стекает по трубопроводу в производственную канализацию. Подробное описание установки, работа которой основана на ргау -процессе приведено в Приложении I.
Недостатком установки является отсутствие в ее составе системы регенерирования отработанных растворов, что приводит к повышенному расходу высокочистых и дорогостоящих реагентов.
Известна установка для переработки серной кислоты из стоков производства полупроводников /3/. Установка состоит из двух последовательных д 1стилляторов. В первом дистилляторе исходная смесь, состоящая из перекиси водорода и серной кислоты, обогащается серной кислотой. Во втором дистилляторе, функционирующем при пониженном давлении, серная кислота доводится до кипения, а пары серной кислоты сжижаются в конденсаторе. Для повышения выделяемой таким образом серной кислоты некоторое количество ее из конденсатора подается на вход системы. Это оборудование позволяет получить серную кислоту высокой чистоты, пригодную для повторного использования в производстве полупроводников.
Недостатками этой установки являются ее высокая материало- и энергоемкость, а также повышенная пожароопаевоеть.
Известна установка для проведения процессов ЖХС и ЖХО слоев фоторезистов и других загрязнений с поверхности полупроводниковых пластин с использоавнием аппаратуры для непрерьгеного выведения использованного (отработанного) раствора из производственного процесса, очистки его и повторного введения в процесс для поддержания постоянной концентрации сверхчистой кислоты с заданным составом по окисляющим компонентам /4/. Технологическая линия, защищенная
er/foff
этим патентом США, состоит из сле;пугощих узлов и аппаратов: дистилляционных колонн, конденсаторов, сепараторов, электрохимической ячейки для генерирования окислителей при проведении процессов
жхо и юсе.
Недостатками этой установки являются необходимость использова.ния сложного материалоемкого оборудования для очистки отработанного раствора, а также его большая энергоемкость, связанная с необходимостью нагрева рабочего раствора в травильных ваннах до 150 180°С, в сепараторах - до 280 С; дистилляционных колоннах - до 300 °С и выше, так как температура кипения серной кислоты составляет 338 °С.
Кроме того, технологические процессы, осуществляемые в этой установке, имеют высокую пожароопасность, обусловленную высокотемпературным нагревом токсичных и агрессивных растворов серной кислоты. Именно этот недостаток установок с дистилляционной очисткой кислоты привел к пожарам на технологических комплексах по производству интегральных схем на предприятиях Западной Европы.
Наиболее близкой к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является установка, которая включает электрохимическую ячейку для активации серной кислоты, напорный, сборный и накопительные баки, рабочую ванну для проведения процессов ЖХО и ЖХС, а также насосы, фильтры, которые соединены между собой трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой в замкнутую гидравлическую систему /5/.
Эта установка работает следующим образом: из напорного бака раствор последовательно пропускается через катодную и анодную камеры электрохимической ячейки при стандартном напряжении на электродах, подаваемом от блока питания. Электрохимически активирован ный раствор подается в рабочую ванну для проведения процессов очистки поверхности полупроводниковых пластин. Пластины выдерживаются 10 мин при комнатной температуре. Затем промываются в ванне с проточной водой в течение 15 мин и сушатся. Отработанный раствор поступает в сборный бак, а затем в напорный бак и вновь в электрохимическую ячейку на повторную очистку и активацию.
Эта установка позволяет значительно упростить процесс рекуперации отработанных растворов; конструктивно она выполнена проще, чем аналоги; менее материало- и энергоемка.
Кроме того, в известной установке техпроцесс ЖХО не является непрерывным, так как требуется его остановка для проведения загрузки рабочей ванны после очистки определенного количества рабочих партий полупроводниковых пластин, что значительно ухудшает эксплуатационные характеристики технологических комплексов.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое предложение состоит в достижении одновременного протекания техпроцессов ЖХО и МС под воздействием активированного раствора концентрированной серной кислоты на обрабатываемую поверхность и в процессах регенерирования отработанных растворов в электрохимической ячейке.
Этот технический результат достигается тем, что в известной установке (включающей рабочую камеру, напорный и накопительный баки, электрохимическую ячейку, источник стабилизированного напряжения, насосы, фильтры, запорно-регулирующую арматуру и трубопроводы), рабочая камера выполнена в виде центробежного реактора, используемого в spray -процессе, соединенного трубопроводами с промея точным баком в замкнутую гидравлическую систему, а промежуточный бак соединен трубопроводами и запорно-регулирующеи арматурой с накопительным и напорным баками (фиг.1).
Линия j pray- процесса представляет собой установку, серийно выпускаемую фирмой P/SI (США), принцип работы которой описан в Приложении I.
Предложенное решение позволяет достичь технический результат - получить универсальную установку, в которой можно осуществить одновременно процессы ЖХО и ЖХС; оптимизировать эффективность и скорость протекания процессов ЖХО и ЖХС для непрерывного введения в производственный процесс активированного раствора со стабильным составом окислителей, а также для достижения 100 ной рекуперации растворов путем периодического возмещения уноса кислоты с пластинами.
Пояснения механизмов физико-химических, электрохимических процессов, протекающихв системе рекуперации данной установки приведены в Приложении 2.
Заявляемая установка иллюстрируется следующими рисунками: На фиг.1 приведена блок-схема патентуемой установки. На фиг.2 приведен общий вид компановки установки.
нал к системе электропитания (3), накопительный бак (4), фильтры (6,7); насосы (5,9,15); пневмоклапаны (8,10,11,14); транспортная емкость (12); центр химической обработки, состоящий из расходного бака (16) и 5ргау -процессора (17).
В рабочем режиме установка содержит следующий объем раствора:
-в электрохимической ячейке - 8л;
-в накопительной и напорной емкости - 36 л;
-центре химической обработки - 36 л.
Таким образом, в установке используется 80 л раствора активированной серной кислоты для проведения процессов ЖХС и ЖХО поверхности полупроводниковых пластин.
В установке реализуется непрерывный процесс ЖХС и ЖХО полупроводниковых пластин при орловременной загрузке 4-х кассет и и 100 шт пoлyпpoвo ликoвыx пластин.
Установка, блок-схема которой представлена на фиг.1 работает следующим образом.
Из транспортной емкости (12) с помощью насоса (9) через фильтр (7) раствор серной кислоты заливают в напорную емкость (I), снаб женную датчиками уровня, из которой раствор самотеком поступает в катодную камеру электрохимической ячейки (2) и далее анодную камеру. После заполнения электрохимической ячейки электролитом включают источник стабилизированного напряжения (3) и устанавливают напряжение на электродах, необходимое для проведения процессов электрохимической активации. Заданный потенциал и ток нагрузки контролируются по показаниям контрольно-измерительных приборов источника питания 3. Дальнейшее заполнение раствором электрохимической ячейки приводит к сливу активированного раствора через сливное отверстие электрохимической ячейки (2) самотеком в накопительный бак (4); при наработке достаточного объема активированной смеси, она из накопительного бака (4) с помощью насоса (5) перекачивается через фильтрующее устройство (6) в промежуточный бак (16). Далее с помощью насоса (15) раствор для проведения процессов ЖХО и ЖХС перекачивается в центр химической обработки (17). Центр химической обработки в данной полезной модели выполнен в виде установки Spray -процесса, находится в чистых комнатах класса 100 и выше, отделенных от процесса очистки и активации растворов ЖХС и ЖХО; на фиг.2 не показан. Подробное описание работы центра химической обработки (17) приведено в Приложении I.
помощью насоса (9) перекачивается через фильтрующее устройство (7) в напорный бак (I) для повторной очистки и активации.
Конструктивное выполнение и описание блоков установки приведено в Приложениях 3,4.
Приложение I. Центр химической обработки.
Приложение 2. Экспериментальное и теоретическое обоснование
процессов рекуперации при непрерывном жидкостном снятии и очистке поверхности изделий, преимущественно, полупроводниковых пластин.
Приложение 3. Источник стабилизированного напряжения.
Приложение 4. Автоматизированный блок управления.
Компановка блоков установки в вытяжном шкафу приведена на фиг.2.
Таким образом, приведенные данные показывают возможность и целесообразность промышленного применения предложенной установки для проведения процессов ЖХС и ЖХО поверхности изделий.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1.Полтавцев Б.Г., Князев А.С. Технология обработки поверхностей в микроэлектронике. -К.: Техника, 1990, с.5-23.
2.Техническое описание и руководство по эксплуатации установки Т/Т/1/ фирмы  (США), I99I, с.5-25
3.Патент США № 4855023 С 25  5/00 опублЛ989 Способ химической очистки полупроводликовых пластин.
4.Патент США № 4828660 С 25 В 1/28 опубл.1989
Способ и устройство для непрерывной химической обработки в производственном процессе сверхчистых жидкостей.
5.Патент России № 2024993 Н 01 /, 21/312 опубл.1994 Способ очистки изделий, преимущественно, полупроводниковых
пластин,