Установка для отмывки пластин
PLANT FOR WASHING WAFERS

Изобретение относится к оборудованию для производства полупроводниковых приборов и может быть использовано для операции обезжиривания и отмывки пластин, например полупроводниковых пластин.
Известны различные способы отмывки пластин в различных растворителях и отмывочных составах. Обычно эти устройства совмещают в себе как обезжиривание, так и промывку водой.
Известно устройство отмывки плоских стеклянных подложек по патенту №2309481, 2005 г. (патентообладатель ОАО "НИИПМ"), которое содержит ванну отмывки подложек, связанную с магистралью подачи и слива деионизованной воды, камеру сушки, связанную с магистралью подачи паров органического растворителя, механизм вертикального перемещения кассеты с платформой. В сквозном отверстии платформы установлен толкатель подложек, жестко закрепленный на механизме вертикального перемещения подложек. Механизмы вертикального перемещения подложек и кассеты установлены в гофрированных трубах. Подложки, установленные в кассете, загружают в ванну отмывки деионизованной водой, отмывают их, после чего медленно перемещают подложки из кассеты в камеру сушки. В процессе выхода подложек из воды отмывают и сушат их в парах органического растворителя. Затем фиксируют обработанные подложки в крайнем верхнем положении. После чего перемещают вверх кассету и аналогичным образом отмывают и сушат, загружают обработанные подложки в кассету, которую затем выгружают из камеры сушки.
Недостатки известного устройства заключаются в низкой эффективности отмывки подложек, а также в низкой производительности, поскольку пары органического растворителя направляют в камеру сушки достаточного большого объема. Наличие механизмов вертикального перемещения платформы и подложек, а также средств крепления их в верхнем положении усложняет конструкцию, требует применения уплотнителей, а выполнение камеры сушки с возможностью поворота нарушает целостность устройства.
Наиболее близкой, взятой в качестве прототипа, является установка для отмывки полупроводниковых пластин по патенту №2460593, 2011 г. (патентообладатель ОАО "НИИПМ"), содержащая камеру обработки с крышкой и установленной в камере кассетой для обрабатываемых пластин, форсунки для подачи моющей жидкости, ротор центрифуги, установленный под углом к горизонтальной плоскости, с приводом его вращения и выпускной коллектор. Выпускной коллектор снабжен сборником отработанной жидкости, установленным в нижней части камеры, ось симметрии которого смещена относительно оси симметрии камеры. На стенке камеры над сборником закреплена дугообразная планка со срезанной нижней плоскостью таким образом, что она образует с верхней дугообразной плоскостью острый угол, направленный навстречу направлению вращения ротора.
Недостатки известного устройства заключаются в низкой эффективности отмывки, поскольку в устройстве не обеспечивается возможность обезжиривания подложек, а также отмывки от сильно прилипших загрязнений, например таких, как клей. Необходимо отметить также сложность, громоздкость и высокую стоимость установки, а также низкую производительность и высокий расход моющих средств, так как отработанная моющая жидкость попадает в наклонный патрубок, а затем в сливную полость и сливается в канализацию.
Задачей заявленного решения является упрощение конструкции, снижение себестоимости процесса, а также повышение технологичности и качества отмывки.
Поставленная цель достигается за счет того, что в установке для отмывки пластин выполненной в виде камеры с крышкой и установленной в камере кассетой для обрабатываемых пластин, согласно изобретению камера выполнена состоящей из верхнего и нижнего отсеков, соединенных патрубком, нижний отсек предназначен для растворителя, а в верхнем отсеке установлена кассета для обрабатываемых пластин, при этом дно верхнего отсека выполнено наклонным, в нижней точке наклонного дна расположен вход в сливной патрубок, выход которого размещен в нижнем отсеке, а верхняя часть сливного патрубка расположена на уровне верхнего края пластин в кассете, камера снабжена патрубком-холодильником, расположенным в верхнем отсеке, и нагревательным элементом, расположенным под нижним отсеком.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании заявленного изобретения, выражается в снижении себестоимости и трудоемкости процесса отмывки за счет того, что установка позволяет проводить отмывку пластин поочередно в парах органического растворителя и в жидкости. Растворитель, испаряясь из нижнего отсека установки, попадает по патрубку в верхний отсек, где расположены пластины. Пластины омываются парами. Далее идет конденсация растворителя в отсеке с пластинами, и они омываются уже жидким растворителем. Когда пластины полностью покрываются жидким растворителем, уровень жидкого растворителя поднимается до верхней части сливного патрубка настолько, что растворитель по сливному патрубку стекает в нижний отсек. В нижнем отсеке загрязнения оседают на дно, а чистый растворитель испаряется, и процесс повторяется. Установка сконструирована таким образом, что в процессе попеременно чередуется отмывка в парах растворителя и в нагретом жидком растворителе. Каждый следующий цикл отмывки начинается с конденсации на образцах паров растворителя, что равносильно подаче нового, чистого растворителя. Процесс замкнутый, циклический. В нижнем отсеке накапливаются загрязнения, а в верхний всегда попадает (путем испарения и конденсации) чистый растворитель. Процесс отличается высокой технологичностью, поскольку не требует участия оператора, и высокой экономичностью, т.к. одной загрузки растворителя хватает на обезжиривание большого количества пластин. Кроме того, заявленное решение обеспечивает повышение качества отмывки обработанных пластин, упрощение конструкции, повышение производительности и надежности.
Заявленное решение поясняется чертежом, на котором изображена установка для отмывки пластин.
Предложенная установка для отмывки пластин выполнена в виде камеры, разделенной на два отсека. В нижний отсек 2 заливают растворитель 8, а в верхнем отсеке 9 расположена кассета 4 с отмываемыми подложками. Камера предпочтительно выполнена из кварца, поскольку кварц хорошо выдерживает перепады температур (из за низкого коэффициента термического расширения), а также он химически инертен по отношению к растворителям. Между нижним отсеком 2 и верхним отсеком 9 расположен патрубок 3, по которому пары растворителя из нижнего отсека 2 поднимаются в верхний отсек 9. Верхний отсек 9 снабжен наклонным дном, при этом в нижней точке наклонного дна расположен вход в сливной патрубок 6, а выход сливного патрубка 6 расположен в нижнем отсеке 2. Верхняя часть сливного патрубка 6 расположена на уровне верхнего края пластин в кассете 4. Верхний отсек 9 снабжен патрубком-холодильником 5, который представляет собой выступающую над верхним отсеком полость, выполненную в виде трубки, змеевика и т.п. и предназначенную для конденсации паров испарителя. Камера герметично закрыта крышкой 7, которая имеет с торцом верхнего отсека камеры притертое соединение, характерное для химической посуды. Камера установлена на нагревательную поверхность 1.
Устройство работает следующим образом.
В нижний отсек 2 заливается растворитель 8. В качестве растворителя может быть использован толуол, но возможно использование любых жидкостей, температура кипения которых выше 70-80°С. В верхнем отсеке 9 размещают кассету 4 с отмываемыми пластинами. Камеру устанавливают на нагревательную поверхность 1. При нагревании происходит закипание и испарение растворителя 8, который, испаряясь из нижнего отсека 2, попадает по патрубку 3 в верхний отсек 9, где расположены пластины. Пластины омываются парами. Конденсация паров растворителя происходит как на пластинах, так и на стенках верхнего отсека. Решающую роль играет конденсация паров в начальный момент цикла, когда пары поднимаются по патрубку в верхний отсек с пластинами. Как только пары поднялись, они интенсивно омывают пластины, затем пластины нагреваются, и конденсация растворителя на них незначительна, пары преимущественно конденсируются на стенках верхнего отсека 9 и в патрубке-холодильнике 5. В результате конденсации растворителя верхний отсек заполняется конденсатом и пластины омываются уже жидким растворителем. Один цикл отмывки включает в себя омывание парами растворителя, а затем жидким растворителем. Когда уровень жидкого растворителя поднимается настолько, что пластины полностью покрываются им, происходит сток конденсированного растворителя по сливному патрубку 6 в нижний отсек 2. В нижнем отсеке происходит оседание загрязнений на дно и испарение чистого растворителя, пары которого опять поднимаются по патрубку 3 в верхний отсек 9 и процесс повторяется. От цикла к циклу происходит попеременное омывание пластин парами растворителя, а затем жидким растворителем.
Предложенное изобретение отличается высоким качеством отмывки пластин, высокой экономичностью процесса и простотой конструкции установки.