纳米集成电路清洗水的制备系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种纳米集成电路清洗水的制备系统，纳米集成电路清洗水的制备系统包括预除盐系统、一次纯水系统、深除盐系统和抛光系统，预除盐系统包括尿素氧化分解器、活性炭吸收塔和复合离子交换塔，一次纯水系统包括反渗透装置，深除盐系统包括混合离子交换塔、第一混合光解吸收器和第一真空膜脱气装置，抛光系统包括催化型混合光解吸收器、第二真空膜脱气装置和超滤器；不仅可以提高清洗水超低分子有机物降解效率，将解离常数小于10

【技术实现步骤摘要】
纳米集成电路清洗水的制备系统


[0001]本技术涉及纳米制程集成电路的超纯水制备
，尤其涉及一种纳米集成电路清洗水的制备系统。

技术介绍

[0002]清洗水用于集成电路制造，在湿法、光刻等制造步骤中用作清洁的冲洗剂。典型的清洗水制备系统，使用机械过滤、膜过滤、去离子、紫外线氧化和脱气等技术手段去除水中各类污染物(如金属、离子、颗粒物、有机杂质、细菌和溶解气体)，制成的高纯度超纯水经过POD端检测供给各制造工序清洗或配剂使用。
[0003]总有机碳(TOC)、微粒子、金属化合物以及电离常数很低的硼酸和溶解硅都可作为常规标准用于评估清洗水的质量，而在POD端检测中亦发现一些低分子量化合物，如异丙醇(IPA)、甲醇(CH4O)和尿素(CH4N2O)。由于通过RO去除亲水性和不带表面电荷的低分子有机物(例如甲醇)具有挑战性，这些超低分子有机物会在中性pH条件下较大比例地穿透拦截效率原本很高的单级或双级RO膜，使POD端极难实现TOC<1ppb的最终制备要求。
[0004]在工艺侧(POE)，随着半导体器件的特征尺寸按比例缩小，氧化层厚度减小，诸如天然氧化物、栅极氧化物和隧道氧化物等氧化物层都会受到清洗水中超低分子有机化合物的影响。含有极性(
‑
OH)基团的有机化合物与氧化物层的氧形成强键，还将导致氧化物击穿和电压泄漏。
[0005]研究表明，通过真空紫外线可以有效降解某些低分子有机物，例如甲醇，但光解过程的强氧化性产物与投入过剩的氧化剂在后续工艺如何去除，又成为新的技术问题。伴随AOPs技术应用的显著效果，在纳米级集成电路超纯水制备系统中普遍出现自由基复合氧化剂，这部分次生氧化剂具有很强的氧化电位，对清洗水制备过程树脂等材料产生劣化影响。
[0006]金属离子与半导体元器件的成品率密切相关，离子沾污会使芯片造成结晶不良以及栅极氧化层绝缘耐压性能退化，从而导致漏电、击穿，并使衬底电阻率发生变化。
[0007]清洗水中微粒子的存在可使氧化、扩散、沉积、金属化等工艺造成开路或短路，尤其是100nm以上的颗粒，容易造成光刻缺陷，产生针孔，使光刻胶粘附性能变差。此外，制备系统中不锈钢等合金钢材质的焊接氧化物脱落也是造成末端中空纤维膜断裂甚至微粒子超标的风险源。
[0008]因此，清洗水制备中，不仅要对小分子有机物以及弱电离化杂质硼酸和溶解硅进行深度降除，还应避免腐蚀物和金属颗粒脱落或释放到处理后的水中，尤其在精制处理段，反应器、交换塔等容器壳体以及管道、阀门、取样池等过流部件的材质应做出金属极少化或去金属化的设计选择和创意思考。
[0009]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0010]本技术的目的是提供一种纳米集成电路清洗水的制备系统，适用于纳米级IC制造、尤其适用于高端芯片生产的先进制程(特征尺寸0.028μm及以下)工艺清洗用超纯水的制备与系统集成，有效解决超低分子有机物、微粒子、弱离子化无机盐的深度降解及脱除、过流材料去金属化以及痕量光解次生氧化剂的淬灭等行业焦点技术问题。
[0011]为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0012]本技术的一种纳米集成电路清洗水的制备系统包括：
[0013]预除盐系统，所述预除盐系统对原水进行预除盐得到浅除盐水，所述预除盐系统包括在水流方向上依次连接的使用高级氧化技术的尿素氧化分解器、用于吸附残余氧化剂的活性炭吸收塔和用于预除盐的复合离子交换塔；
[0014]一次纯水系统，所述一次纯水系统连接所述预除盐系统且对所述浅除盐水进行膜法除盐得到一次纯水，所述一次纯水系统包括反渗透装置；
[0015]深除盐系统，所述深除盐系统连接所述一次纯水系统且对所述一次纯水进行深除盐得到二次纯水，所述深除盐系统包括在水流方向上依次连接的除去溶解性盐分的混合离子交换塔、用于脱除有机碳和弱离子化杂质的第一混合光解吸收器和第一真空膜脱气装置；
[0016]抛光系统，所述抛光系统连接所述深除盐系统、且抛光所述二次纯水得到纳米制程集成电路清洗水，所述抛光系统包括在水流方向上依次连接的用于抛光的催化型混合光解吸收器、用于脱去溶解性气体的第二真空膜脱气装置和用于去除微粒子的超滤器。
[0017]在上述技术方案中，本技术提供的一种纳米集成电路清洗水的制备系统，具有以下有益效果：与现有技术相比，本技术是集多功能于一身的连续流制备系统，有机耦合预除盐系统、一次纯水系统、二次纯水系统和抛光系统，将痕量金属离子、弱离子化杂质和低分子有机物分别脱除至ppq级(千兆分之一)、ppt级(万亿分之一)和ppb级(十亿分之一)的极高限定值，将自由基复合氧化剂控制在亚ppb级。不仅解决清洗水超低分子有机物难以痕量脱除的问题(碳酰胺<1μg/l)，将解离常数小于10
‑9的弱离子化杂质(如硼)降除至1ng/l以下，且可有效淬灭光解次生氧化剂，将其浓度在POD端控制在1μg/l以内。较优的效果满足纳米制程集成电路特征尺寸小于3nm的超纯水制备要求。除此之外，本方案既减少了设备数量，又节省了空间需求，结构紧凑且更有益于污染防护的一体化处理装置为先进制程IC工厂动力站和抛光区的工艺布局也显著做出了设计优化与创新。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本技术实施方式提供的一种纳米集成电路清洗水的制备系统的结构示意图。
[0020]图2为本技术实施方式提供的一种纳米集成电路清洗水的制备系统的第一混合光解吸收器U
‑
PSA的剖面结构示意图。
[0021]图3为本技术实施方式提供的一种纳米集成电路清洗水的制备系统的催化型混合光解吸收器U
‑
PMB的剖面结构示意图。
[0022]图4为本技术实施方式提供的一种纳米集成电路清洗水的制备系统的催化型混合光解吸收器U
‑
PMB的A
‑
A剖面结构示意图。
[0023]图5为本技术实施方式提供的一种纳米集成电路清洗水的制备系统的催化型混合光解吸收器U
‑
PMB的圆圈处放大结构示意图。
具体实施方式
[0024]为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米集成电路清洗水的制备系统，其特征在于，其包括，预除盐系统，所述预除盐系统对原水进行预除盐得到浅除盐水，所述预除盐系统包括在水流方向上依次连接的使用高级氧化技术的尿素氧化分解器(300)、用于吸附残余氧化剂的活性炭吸收塔(301)和用于预除盐的复合离子交换塔(302)；一次纯水系统，所述一次纯水系统连接所述预除盐系统且对所述浅除盐水进行膜法除盐得到一次纯水，所述一次纯水系统包括反渗透装置(303)；深除盐系统，所述深除盐系统连接所述一次纯水系统且对所述一次纯水进行深除盐得到二次纯水，所述深除盐系统包括在水流方向上依次连接的除去溶解性盐分的混合离子交换塔(304)、用于脱除有机碳和弱离子化杂质的第一混合光解吸收器(305)和第一真空膜脱气装置(318)；抛光系统，所述抛光系统连接所述深除盐系统且抛光所述二次纯水得到纳米制程集成电路清洗水，所述抛光系统包括在水流方向上依次连接的用于抛光的催化型混合光解吸收器(306)、用于脱去溶解性气体的第二真空膜脱气装置(307)和用于去除微粒子的超滤器(308)。2.根据权利要求1所述的一种纳米集成电路清洗水的制备系统，其特征在于，所述预除盐系统还包括在水流方向上依次连接的生产水池(309)、第一热交换器(310)、多介质过滤器(311)、过滤水池(312)和预除盐水槽(313)，尿素氧化分解器(300)连接于过滤水池(312)后端，复合离子交换塔(302)连接于预除盐水槽(313)前端。3.根据权利要求1所述的一种纳米集成电路清洗水的制备系统，其特征在于，所述一次纯水系统还包括保安过滤器(314)和RO水槽(315)，反渗透装置(303)在水流方向上设于保安过滤器(314)和RO水槽(315)之间。4.根据权利要求1所述的一种纳米集成电路清洗水的制备系统，其特征在于，所述深除盐系统包括在水流方向上依次连接的混合离子交换塔(304)、第一精滤器(316)和第一真空膜脱气装置(318)，所述第一混合光解吸收器(305)设于混合离子交换塔(304)和第一精滤器(316)之间。5.根据权利要求1所述的一种纳米集成电路清洗水的制备系统，其特征在于，抛光系统包括在水流方向上依次连接的纯水储槽(320)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，杨光明，程星华，李功洲，王立，陈保红，
申请(专利权)人：中国电子工程设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：