本发明专利技术公开了一种半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置，该装置包括：超临界清洗室，用于硅片的清洗，由高压反应室４和温度控制室５组成；其中，所述高压反应室４位于温度控制室５的上方，用于盛放硅片支架，提供二氧化碳气化清洗的反应室；温度控制室５通过蒸发器盘管与高压反应室４相连，实现高压反应室４的制冷和加热；分离减压室６，通过管道与高压反应室４相连，用于减压后将醇类与二氧化碳分离，并循环使用；所述超临界清洗室与分离减压室６通过支座台２固定连接。利用本发明专利技术，解决了微电子工艺中的半导体清洗问题，并降低了对衬底的损伤，循环使用二氧化碳达到了节约能源的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子技术中的半导体清洗
，尤其涉及一种 半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置，利用液体二氧化碳进入超临 界状态时，二氧化碳变成似液似气的没有表面张力的特点，解决半导 体清洗问题。
技术介绍
以集成电路为核心的电子信息产业己成为我国第一大产业，成为 改造和拉动传统产业的强大引擎和技术后盾。集成电路中的各元件及 互连线的尺度非常小，因此在制造过程中，如果遇到颗粒、金属或有 机物等物质的污染，很容易造成芯片内电路功能的损坏，形成短路或 者断路，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制造 过程中，几乎每道主要工序的前后都需要进行清洗工作。清洗的目的是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地 去除残留在硅片表面的颗粒、金属离子及有机物等污染物和杂质。而 且集成电路的集成度越高，制造工序越多，所需的清洗工序也越多。在目前的集成电路工艺中，大约1/3的步骤为晶片清洗工序。只要 其中某一工序的清洗达不到要求，则将前功尽弃，导致整批芯片的报 废，所以可以毫不夸张地说，没有有效的清洗技术，便没有集成电路 技术的今天。根据污染物发生的情况，大致可以将污染物分为颗粒、聚合物、 金属污染物及氧化物，与此相对应的传统清洗技术包括湿法清洗、等 离子体清洗及超声、兆声等辅助清洗手段，其中无论是任意污染物的 清洗过程或者任意清洗技术的最终步骤都要使用高纯度的水进行清 洗，再用异丙醇或者其他手段干燥芯片表面。由此带来的后果是一个 标准规模的芯片厂正常生产一天，要产生数百万加仑的污水。而且受液体表面张力和较大粘度的限制，液体在对极微小孔隙进 行清洗的时候，很难彻底的清洗干净。传统清洗技术中，除了使用量 最大的水对器件没有损伤之外，其他技术使用的酸、碱、等离子体以 及超声清洗对器件都有或多或少的损伤。随着半导体制造向45nm及更小的工艺节点延伸，晶片清洗技术面 临着巨大的挑战——半导体材料和结构越来越脆弱，而清洗效果和材 料损伤的要求却变得越来越严格，特别是光刻胶去除时无法避免的衬 底损伤需要抑止。清洗的结果越干净、材料的损伤越小，则该清洗技 术就越适合极微小工艺节点清洗技术的要求。32nm工艺节点要求硅片的直径达到450mm，而每个硅片清洗后 只允许存在最多170.4个直径大于15.9nm的颗粒，而且清洗时单晶硅 和氧化硅的损失量要求小于0.02nm。在22nm工艺节点，硅片的尺寸 同样为450mm，而每个硅片清洗后只允许存在最多170.5个直径大于 11.3nm的颗粒，而且清洗时单晶硅和氧化硅的损失量同样要求小于 0.02匪。面对这些挑战，传统的清洗技术很难满足要求。而且，随着high-k 和多孔low-k介质、金属栅等新技术的纷纷引入，传统的清洗技术对 器件关键层的清洗也己经力不从心，特别是用于极端low-k多孔材料、 光刻胶和刻蚀生成聚合物等的处理。另外，亚32nm节点技术中传统的平面二维(2D) CMOS器件向 立体的三维(3D)器件过渡也是目前的技术发展趋势。相比于传统的 平面二维器件，小尺寸三维器件结构的抗冲击性极差，超声、兆声等 技术已不适合对这种立体结构的清洗。此外，对于所有的传统清洗工 艺来说，对环境的污染也是一个不可回避的严重问题。由于超临界态流体具有无毒、无表面张力和无腐蚀性的优点，可 以达到无污染、无损伤以及无孔不入的良好清洗效果，超临界二氧化 碳清洗是新颖独特的无损伤绿色清洗新技术，可以满足新器件工艺节 点与环境保护的要求。
技术实现思路
(一) 要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种半导体制冷的二氧化 碳超临界清洗装置，以解决微细加工中半导体清洗问题，并降低液体 二氧化碳和水的消耗量，达到节约能源的目的。(二) 技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种半导体制冷的超临界二氧化 碳清洗装置，该装置包括超临界清洗室，用于硅片的清洗，由高压反应室4和温度控制室5 组成；其中，所述高压反应室4位于温度控制室5的上方，用于盛放 硅片支架，提供二氧化碳气化清洗的反应室；温度控制室5通过蒸发 器盘管与高压反应室4相连，实现高压反应室4的制冷和加热；分离减压室6，通过管道与高压反应室4相连，用于减压后将醇类 与二氧化碳分离，并循环使用；所述超临界清洗室与分离减压室6通过支座台2固定连接。上述方案中，所述高压反应室4与二氧化碳气瓶相连，且高压反 应室4的外壁上安装有半导体制冷环201 。所述半导体制冷环焊接在高 压反应室4的外壁。上述方案中，所述高压反应室4顶部安装有高压盖1，用于密封高 压反应室，符合中国压力标准。上述方案中，所述高压反应室4底部安装有进口电磁阀401，出口 电磁阀402，温度传感器ll，压力传感器10;其中，进口电磁阀401 和出口电磁阀402用于控制二氧化碳的进出；温度传感器11用于测试 和控制高压反应室4内的温度；压力传感器IO用于测试和控制高压反 应室4内的压力。上述方案中，所述高压反应室4内部设置有硅片支架，在高压反 应室4的底部绕贴有加热电阻丝。上述方案中，所述高压反应室4为不锈钢材料制成的圆柱体，采 用符合中国标准的压力容器，增强装置的安全性。上述方案中，所述温度控制室5上安装有控制面板9，用于显示和控制温度，并且显示高压反应室4内的压力，该控制面板9与温度控 制室5相连。上述方案中，所述分离减压室6接有进气管和减压排气管8，其中， 进气管用于连接高压反应室4与分离减压室；减压排气管8用于排除 残余液体和气体。上述方案中，该装置由继电器温度压力传感器及阀门控制自动运 行，并设置有安全自锁机能。(三)有益效果 .从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、 利用本专利技术，解决了微电子工艺中的半导体清洗问题，并降低 了对衬底的损伤，循环使用二氧化碳达到了节约能源的目的。半导体 制冷与二氧化碳制冷或氟里昂制冷相比，结构简单，无噪音，无污染，制冷速度快。2、 利用本专利技术，采用二氧化碳超临界清洗法解决了半导体清洗损伤问题。超临界状态下的液体溶解性良好、无表面张力和无腐蚀性的 特性可以达到无污染、无损伤以及无孔不入的良好清洗效果。3、 利用本专利技术，采用二氧化碳超临界清洗法解决了亚32nm节点 清洗问题。传统的清洗方法已经不适用于亚32nm节点器件的清洗，尤 其是三维结构，小尺寸三维器件结构的抗冲击性极差，超声、兆声等 技术己不适合对这种立体结构的清洗。4、 利用本专利技术，采用超临界二氧化碳清洗法，与传统清洗方法相 比，大大降低了水资源的消耗，大大减少了污水的排放量，起到了环 境保护的作用。5、 利用本专利技术，采用半导体制冷超临界二氧化碳清洗法，循环使 用二氧化碳，大大降低了液体二氧化碳的消耗量，节约了能源。并且 克服了用二氧化碳开放式制冷从而消耗大量二氧化碳，污染大气的难 题。6、 利用本专利技术，采用半导体制冷技术代替现有的二氧化碳开放式7制冷，与二氧化碳制冷或氟里昂制冷相比，结构简单，无噪音，无污 染，制冷速度快。7、本专利技术采用符合中国标准的压力容器，安全性较高，设备运行 由继电器温度压力传感器及阀门控制自动进行，并设置安全自锁机能， 因此大大降低了设备运行的危险系数。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明图1为本专利技术提供的半导体制冷超临界二氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置，其特征在于，该装置包括： 超临界清洗室，用于硅片的清洗，由高压反应室（４）和温度控制室（５）组成；其中，所述高压反应室（４）位于温度控制室（５）的上方，用于盛放硅片支架，提供二氧化碳气化清洗的反 应室；温度控制室（５）通过蒸发器盘管与高压反应室（４）相连，实现高压反应室（４）的制冷和加热； 分离减压室（６），通过管道与高压反应室（４）相连，用于减压后将醇类与二氧化碳分离，并循环使用； 所述超临界清洗室与分离减压室（６）通 过支座台（２）固定连接。
【技术特征摘要】
1、一种半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置，其特征在于，该装置包括超临界清洗室，用于硅片的清洗，由高压反应室(4)和温度控制室(5)组成；其中，所述高压反应室(4)位于温度控制室(5)的上方，用于盛放硅片支架，提供二氧化碳气化清洗的反应室；温度控制室(5)通过蒸发器盘管与高压反应室(4)相连，实现高压反应室(4)的制冷和加热；分离减压室(6)，通过管道与高压反应室(4)相连，用于减压后将醇类与二氧化碳分离，并循环使用；所述超临界清洗室与分离减压室(6)通过支座台(2)固定连接。2、 根据权利要求1所述的半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置， 其特征在于，所述高压反应室(4)与二氧化碳气瓶相连，且高压反应 室(4)的外壁上安装有半导体制冷环(201)。3、 根据权利要求2所述的半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置， 其特征在于，所述半导体制冷环焊接在高压反应室(4)的外壁。4、 根据权利要求1所述的半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置， 其特征在于，所述高压反应室(4)顶部安装有高压盖(1)，用于密封 高压反应室，符合中国压力标准。5、 根据权利要求1所述的半导体制冷的超临界二氧化碳清洗装置， 其特征在于，所述高压反应室(4)底部安装有进口电磁阀(401)，出 口电磁阀(402)，温度传感器(11)，压力传感器(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘茂哲，高超群，李金宝，景玉鹏，李超波，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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