RU6946U1 - Установка для непрерывного жидкостного химического снятия слоев полимеров и других загрязнений с поверхности изделий, преимущественно полупроводниковых пластин - Google Patents

Abstract

Установка для непрерывного жидкостного химического снятия слоев полимеров и других загрязнений с поверхности изделий, преимущественно полупроводниковых пластин, включающая травильную ванну, электрохимическую ячейку, подключенную к системе электропитания, напорный, накопительный и сборный баки, фильтры очистки раствора и насосы, соединенные между собой с помощью трубопроводов и запорно-регулируюей арматурой в гидравлическую систему, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным расходным баком, причем расходный бак соединен трубопроводами с травильной ванной и накопительной емкостью.

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЖИДКОСТНОГО ХИМИЧЕСКОГО СНЯТИЯ СЛОЕВ ПОЛИМЕРОВ И ДРУГИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ С ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

Полезная модель относится к устройству для непрерывного жидкостного химического снятия (далее, ЖХС) слоев полимеров и других загрязнений с поверхности изделий, преимущественно, полупроводниковых пластин при изготовлении интегральных схем, а также в других областях промышленности, где требуется очистка поверхности или удаление органических, полимерных покрытий с поверхности изделий (например, при производстве печатных плат, деталей и узлов радло электронных устройств и т.д.).

Известна установка для проведения ЖХС, которая представляет собой автоматизированную линию состоянию 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 слоев. 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 направляют на утилизацию отходов.

Недостатками этой установки являются отсутствие в её составе оборудования для регенерации реактивов, используемых для ЖХС поверхности полупроводниковых пластин. Это приводит к блольшому расходу используемых дорогостоящих реактивов, которые сбрасываются в производственную канализацию после одноразового применения, а также к нестабильности во времени окислительной способности травящих растворов. Так, в стандартных установках для проведения ЖХС типа Лада и Кубок, и др. /I/ активность и чистота растворов различны в разные периоды времени процессов снятия слоев фоторезистов. При этом более высокое качество процессов ЖХС достигается для пластин, очищаемых чистым раствором, которые имеют более высокое качество, чем пластины, очищаемые в конце, когда содержание загрязнений в растворе становится более высоким, но еще допустимым по технологиМКИ Н 01 6 21/312

ческому регламенту техпроцессов.

Известна установка для переработки серной кислоты из стоков производства полупроводников /2/. Установка состоит из двух последовательных дистилляторов. В первом дистилляторе исходная смесь, состоящая из пер киси водорода и серной кислоты, обогащается серной кислотой. Во втором дистилляторе, функционирующем при пониженном давлении, серная кислота доводатся до температуры кипения, а пары серной кислоты сжижаются в конденсаторе. Для повыиюния чистоты выделяемой таким образом серной кислоты некоторое количество ее из конденсатора подается на вход системы. Это оборудование позволяет получить серную кислоту высокой степени чистоты, пригодную для повторного использования в производстве полупровод11иков.

Недостатками этой установки являются ее высокая материало- и энергоемкость, а также повышенная пожароопасноеть.

Известна установка для проведения ЖХС фоторезистов с поверхности полупроводниковых пластин с использованием аппаратуры для непрерывного выведения использованного (отработанного) раствора из производственного процесса, очистки его и повторного введения в процесс ЖХО для поддержания постоянной концентрации сверхчистой кислоты с определенной чистотой /3/. Технологическая линия, защищенная патентом США состоит из следующих основных узлов и аппаратов: дистилляп юнных аппаратов, конденсаторов, сепараторов, электрохимической ячейки для генерирования окислителей для проведения процессов ЖХС.

Недостатками этой установки являются - необходимость использования сложного материалоемкого оборудования для очистки отработанного раствора, а также большая энергоемкость этого обрудования, связанная с необходимостью нагрева рабочего раствора в травильных ваннах до 150°С; в сепараторах - до в дистилляционных колоннах - до 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 кис лоты. Именно этот недостаток установок с дистилляционной очисткой кислоты привел к пожарам на технологических комплексах по произ водетву интегральных схем на предприятиях Западной Европы.

(

- 2 Наиболее близкой к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является установка, которая включает электрохимическую ячейку для активации серной кислоты, напорный, накопительный и сборные баки, рабочую ванну для проведения процессов ЖХС, а также насосы, фильтры, которые соединены между собой трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой в замкнутую гидравлическую систему /4/.

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 активированный раствор подается в рабочую ванну для ЖХС полупроводниковых пластин. Пластины выдерживаются 10 мин в моющем растворе при комнатной температуре. Затем промываются в ванне с проточной водой в течение 15 мин и сушатся. Отработанный раствор поступает в сборный бак, затем вновь в напорный бак и 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.

Недостаток прототипа заключается в том, что эта установка неприменима для осуществления процесса ЖХС слоев фоторезиста с поверх ности полупроводниковых пластин.

Так, экспериментально показано, что процесс снятия полимеров происходит под воздействием активных радикалов (О, О, ОН , 0 и др), которые образуются при повышенных температурах в процессах разложения окислителей в травящих растворах - электрохимически активированных растворах концентрированной серной кислоты (экспериментальное и теоретическое обоснование процессов ЖХС приведено в Приложении I). Показано,что оптимальная скорость травления и эффективность процесса ЖХС достигаются при температуре 80-100°С и при постоянной скорости протока свежеактивированного раствора, составляющей 8-10 л/ч. Кроме того, для того, чтобы осуществить реальные процессы ЖХС слоев фоторезистов с поверхности полупроводниковых пластин в известной установке, потребовалось бы введение дополнительной системы охлаждения больших объемов горячих отработанных растворов перед системой их регенерирования. Осуществить это было бы сложно и экономически невыгодно.

-3

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое предложение состоит в непрерывном выведении использованного активированного раствора серной кислоты из производственного процесса, очистки этого раствора и повторного введения его в процесс ЖХС для поддержания стабильного состава раствора в травильной ванне по окисляющим компонентам.

Этот технический результат достигается тем, что в известной установке, (включающей травильную ванну, электрохимическую ячейку, подключенную к системе электропитания, напорный, накопительный и сборный баки, фильтры и насосы, соединенные между собой с помощью трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры в гидравлическую систему) в гидравлическую систему встроены дополнительные накопительный и расходный баки, причем расходный бак соединен трубопроводами с травильной ванной и накопительным баком. Для создания непрерывной гидравлической схемы протекания техпроцессов ЖХС фоторезистов с поверхности полупроводниковых пластин накопительный бак для для активированного раствора сообщен дополнительным трубопроводом с электрохимической ячейкой (см.фиг.1).

Предложенная установка позволяет достичь технический результат - оптимизировать эффективность и скорость физико-химических процессов жидкостного химического снятия слоев полимеров с поверхности полупроводниковых пластин и очистки-активации раствора для непрерывного повторного введения в производственный процесс с целью поддержания стабильного состава окислителей активированного сверхчистого раствора и достижения 100 /S-ной рекуперации растворов с периодическим возмещением уноса кислоты с пластинами.

Заявляемая установка иллюстрируется следующими рисунками: На фиг.1 приведена блок-схема патентуемой установки. На фиг.2 приведен общий вид компановки установки.

В установку ЖХС входят: рабочая травильная ванна (7), сборный бак (8), насосы (9) и (II), фильтр (10), пневмоклапаны (12),(13), (14), (15); расходный бак (5), напорный бак (I), электрохимическая ячейка (2), подкюченная к системе электропитания (3), накопительный бак (4), транспортная емкость (6).

В рабочем режиме в установке находится следующий объем раствора:

- в рабочей ванне - 10 л.

Таким образом, в установке используется 90 л травящего раствора активированной серной кислоты для проведения техпроцессов ЖХС слоев фоторезистов.

В установке реализуется непрерывный способ ЖХС слоев фоторезистов с поверхности полупроводниковых пластин. Установка работает следующим образом.

Под действием гравитационного потока моющий раствор непрерывно подается из расходлоРО бака (5) в рабочую ванну (7) с определенной скоростью протока, поддерживаемой регулятором расхода (12). Выход моющего раствора из рабочей ванны (7) обратно в сборный бак (8) осуществляется при помощи гравитационного потока через переливную стенку рабочей ванны (7), За счет этого в рабочей ванне (7) поддерживается заданный уровень раствора. Скорость протока раствора определяется скоростью разложения активных компонентов моющего раствора или оптимальной концентрацией активных радикалов для проведения процессов снятия (окисления) слоев фоторезистов. Как правило, оптимальная скорость протока составляет от 8 до 10 л/ч.

Из сборного бака (8) раствор при помощи насоса (II) при переключении клапана (14) перекачивается в напорный бак (I) для проведения процессов регенерирования отработанного раствора пропусканием его чере анодную и катодную камеры электрохимической ячейки (2) со скоростью протока от 8 до 10 л/ч. Скорость подачи раствора в электрохимическую ячейку (2) поддерживается постоянной при помощи регулятора (13). Устанавливаются оптимальные параметры электрохимической активации. Выход активированного и очищенного раствора осу ществляется из анодщой камеры на уровне раствора в электрохимической ячейке. При этом напорный бак (I) постепенно освобождается, а накопительный - наполняется регенерированным готовым к проведению процесса ЖХС раствором.

Механизмы физико-химических процессов, протекающих при электро химическом регенерировании отработанного раствора ЖХС, обеспечивающие его стабильный состав по окисляющим компонентам, приведены в Приложении I.

Конструктивное выполнение и описание основных блоков установки приведены в Приложениях 2,3.

Компановка блоков установки в внтяткном шкафу приведена на фиг. 2.

Таким образом, приведенные данные показывают возможность и целесообразность промышленного применения предложенной установки для снятия слоев полимеров (например, фоторезистов с поверхности полупроводниковых пластин), а также других загрязнений с поверхности различных материалов и изделий.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Полтавцев Б.Г., Князев А.С. Технология обработки поверхностей в

микроэлектронике. - К.: Техника, 1990, с.5-23.

Патент США № 4855023 С 25 С 5/00 оцубл.1989

Способ химической обработки полупроводниковых пластин.

Патент США № 4828660 С 25 В 1/28 оцубл.1989

Способ и устройство для непрерывной химической обработки в

производственном процессе сверхчистых жидкостей Патент России № 2024993 Н 01 Л 21/312 опубл. 1994 Способ очистки изделий, преимущественно, полупроводниковых

пластин,

Claims (1)

1. Установка для непрерывного жидкостного химического снятия слоев полимеров и других загрязнений с поверхности изделий, преимущественно полупроводниковых пластин, включающая травильную ванну, электрохимическую ячейку, подключенную к системе электропитания, напорный, накопительный и сборный баки, фильтры очистки раствора и насосы, соединенные между собой с помощью трубопроводов и запорно-регулируюей арматурой в гидравлическую систему, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным расходным баком, причем расходный бак соединен трубопроводами с травильной ванной и накопительной емкостью.