TWI253961B - Cleaning device applicable in cleaning solution circulation system and capable of prolonging lifespan of filter - Google Patents
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Description
1253961 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種可提升半導體積體電路清洗製程的 過濾器壽命之技術，特別是關於一種應用在清洗液循環系 統中可延長過濾器壽命之清洗裝置。 【先前技術】 在次微米晶圓製程中，無論是薄膜沈積、高溫爐管擴 散、氧化或是蝕刻後晶圓表面處理等，都需要經過許多高 純度的化學品的清洗過程，再以超純水洗滌至最後以異丙 醇除水乾燥的步驟。 半導體洗淨以多槽洗淨為主，從6 0年代早期開始發展 的美國無線電公司（RCA)洗淨配方，一直被沿用至今日 ，雖然在各個模組中持續開發出不同的應用方式，也只限 於在化學品的比例及清洗的順序上做了些微的調整。 RC A清洗製程主要係包含有三個步驟： 1、 H 2S 0 4+ H 20 2 ( S P M)，其係利用硫酸與過氧化氫生成的卡 羅酸，其強氧化性及脫水性可破壞有機物的碳氫鍵結，主 要目的是去除光阻。 2、 ΝΗ40Η + Η 20 2+Η20 ( ΑΡΜ，亦稱 SC-1或 ΗΑ)，其係利用氫氧 化銨的弱鹼性活化矽晶圓及微粒子表面，使晶圓表面與微 粒子間互相排斥而達到洗淨目的，過氧化氫亦可將矽晶圓 表面氧化，藉由過氧化氫對二氧化矽的微蝕刻達到去除微 粒子的效果；此洗淨步驟之目的係在去除有機污染與粒 〇 3、 HC1 + H 20 2+H20 ( HPM，亦稱SC-2或HB)，其係利用過氧化
1253961 五、發明說明（2) 氫氧化污染的金屬，再以鹽酸與金屬離子生成可溶性氣化 物而溶解，所以此洗晶步驟之目的為去除金屬污染。 清洗製程的洗淨液係以循環方式進行，並利用過濾器 過濾以去除洗淨液中的雜質或污染。然而，隨著元件積集 度提升，半導體工業協會（SIA)對晶圓品質之規定，如 殘留金屬、陰（陽）離子、氧、有機物、微粒子等之要求 皆在逐漸提升，而於清洗液循環系統中使用之過濾器的更 換頻率也因而增加。有關過渡器的清洗方式與裝置已見於 我國專利公告第4 2 9 1 7 3號前案中，此案係利用加壓控制裝 置，並以環帽、逆止片、逆止環、過濾器等組成過濾系統 ，以進行清洗工作。但是此前案之結構複雜，且未敘述槽 内或管路之溶液成份，清洗效果十分有限。 有鑑於此，本發明提出一種應用在清洗液循環系統中 可延長過處is舞命之清洗裝置’以延長過滤器之哥命’並 提升洗淨效果。 【發明内容】 本發明之主要目的係在提供一種應用在清洗液循環系 統中可延長過濾器壽命之清洗裝置，其係在清洗液循環系 統上再增設一清洗裝置，以氫氟酸、過氧化氫與鹽酸混合 液來清洗過濾器，以有效去除二氧化矽、矽及其化合物、 金屬及其化合物、有機物類型等的微粒，並藉此得到較好 的清洗效果，進而延長過濾器之使用壽命。 本發明之另一目的係在利用簡單的結構設計，達到延 長SC-1清洗循環系統中之過濾器的使用壽命與提升洗淨效
1253961 五、發明說明（3) 果之功效者。 為達到上述目的，本發明其係在一清洗液循環系統中 增設一清洗裝置，此清洗裝置包括一第二容置槽，其内係 安裝有一氫氟酸、過氧化氫及鹽酸的混合液，此第二容置 槽係利用管路連接裝設在清洗液循環系統之二控制閥上， 並利用一第二泵使第二容置槽内之混合液在管路中流動循 環而流經清洗液循環系統中之過濾器，以有效洗淨該過濾 器。 底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更 容易瞭解本發明之目的、技術内容、特點及其所達成之功 效。 【實施方式】 本發明係在一清洗液循環系統上再增設一清洗裝置， 並利用此清洗裝置内之氫氟酸、過氧化氫與鹽酸混合液來 清洗過濾器，以有效去除二氧化矽、矽及其化合物、金屬 及其化合物、有機物類型等的微粒或雜質。 請參閱第一圖所示，其係在一用於半導體積體電路 RCA清洗製程中清洗液循環系統上另外增設一清洗裝置之 示意圖，此清洗液循環系統包括一第一容置槽1 0，其内係 放置有氫氧化銨（NH4OH)、過氧化氫（Η2〇2>和超純水 (D · I · w a t e r)的混合液（S C - 1)，以作為清洗液使用； 並利用管路1 2分別連接一加熱器1 4、一第一控制閥1 6、一 過濾器1 8、一第二控制閥2 0及一第一泵2 2，使其形成一可 供清洗液流通循環之迴路，以利用第一泵2 2使第一容置槽
1253961 五、發明說明（4) 1 0内之清洗液流動循環而經由該過濾器濾除清洗液之雜質 ，例如石夕、二氧化石夕、金屬、有機物、微塵等，以及藉由 該加熱器1 4之加熱，此使清洗液維持2 5〜9 0°C的溫度，； 且該二控制閥1 6、2 0係分別位於過濾器1 8二側之管路1 2上 ，以藉由自動計時器或人工方式的操作來控制清洗液之流 通或不流通。其中，在第一控制閥1 6與第二控制閥2 0上在 裝設另一旁路之清洗裝置2 4，其係由一第二容置槽2 6與一 第二泵2 8所組成，在第二容置槽2 6内係安裝有一氫氟酸、 過氧化氫及鹽酸的混合液，第二容置槽2 6係利用管路 1 2 ’連接裝設在清洗液循環系統之二控制閥1 6、2 0上，並 可利用此二控制閥1 6、2 0控制該混合液之流動與否，且第 二容置槽2 6内之混合液係透過第二泵2 8在管路1 2 ’中流動 循環而流經該二控制閥1 6、2 0之間的過濾器1 8。 在上述第二容置槽2 6内之混合液中之氫氟酸、過氧化 氮及鹽酸均為半導體級（semiconductor grade)者，其 中之氫氟酸係為稀釋的氫氟酸，其氫氟酸與水之稀釋比例 係介於1 : 1 0至1 ·· 1 0 0之間。此外，第二泵2 8之材質係為 能抗該氫氟酸、過氧化氳及鹽酸混合液的泵浦；而上述清 洗液循環系統與清洗裝置2 4所使用之管路1 2、1 2 ’的材質 係為聚偏二氟乙烯（PVDF)、過氟氧乙烯醚（PFA)或是 聚醚醚酮（PEEK)。 當上述之清洗液循環系統中的清洗液需要更換時，請 參閱第二圖所示，先將第一容置槽1 0内之清洗液，氫氧化 銨、過氧化氫與超純水的混合液排放掉，再添加超純水於
1253961 五、發明說明（5) 第一容置槽1 0内；然後啟動第一泵2 2並打開控制閥1 6、2 0 ，使管路1 2形成通路來清洗此循環系統。此時，加熱器1 4 暫時不加熱，只保持管路流通，另一旁路之清洗裝置2 4的 第二容置槽2 6與第二泵2 8此時為閒置狀態。 而欲清洗該清洗液循環系統中之過濾器1 8時，請參閱 第三圖所示，令第一泵22、加熱器14與第一容置槽10處於 閒置狀態；啟動第二泵2 8，並打開第一控制閥1 6與第二控 制閥2 0而利用管路1 2 ’形成另一通路，並以第二容置槽2 6 内之氫氟酸、過氧化氫及鹽酸的混合液來清洗過濾器1 8， 以洗淨該過濾、器1 8。 _ 其中，氫氟酸會與清洗液中的二氧化矽反應，產生四 氟化矽氣體；過氧化氫可氧化清洗液中的矽及非活性金屬 粒子，分解輕的有機物粒子；鹽酸可溶解活性金屬和金屬 化合物的粒子。因此，清洗液經過第二容置槽之後，粒子 大量減少；爾後清洗液經過濾器時，粒子數量小，過濾器 被阻塞的機率因而降低，使得過濾器的使用壽命自然得以 延長。且清洗液的雜質部份被分解，清洗液再次流入第一 容置槽時，洗淨效果確實可以有效提升。 本發明以氫氟酸、過氧化氫及鹽酸混合液提升過濾器 之使用壽命，此混合液的化學機制如下所述： 4 1、 氫氟酸溶解二氧化矽： ^
Si02+HF-> H2SiF6+2H20 H2SiF6 (溶液）-> SiF4(氣體）+ 2HF(液體） 2、 過氧化氫在酸性溶液氧化矽和非活性金屬，並分解有
第10頁 1253961 五、發明說明（6) 機粒子：
Si-> Si ] r4e
Si “+2H20- Si02+41T，其係放熱反應 A G = - 3 4 Ο Κ J / m ο 1 e H 20 2+ 2 HH2e-> 2 Η 20 前三反應式之綜合反應為S l + 2 H 20 r> S l 0 2+ 2 Η 20 Cu (固態）—C W溶液）+ 2e，吸熱反應Δ G二65.5 KJ/m〇le 以上之綜合反應為 (：11(固態）+}12〇2+21](溶液）-[：112++2[12〇，此反應之總熱量 Δ G=-275 KJ/mole 3、鹽酸溶解金屬化合物粒子：
Mx0y+2yH^ xM(2y/xH+yH20 M(0H) x+xH“ MxH0. 5xH20 綜上所述，本發明在清洗液循環系統增設一清洗裝置 的設計，可有效去除二氧化矽、矽及其化合物、金屬及其 化合物、有機物類型等的微粒，並藉此得到較好的清洗效 果，以延長過濾器之使用壽命。因此，本發明係利用簡單 的結構設計，達到延長SC- 1清洗循環系統中之過濾器的使 用壽命與提升洗淨效果之功效者。 以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特 點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之内 容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大 凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵 蓋在本發明之專利範圍内。 【圖號說明】
第11頁 1253961
第12頁 1253961 圖式簡單說明 第一圖為本發明之清洗裝置裝設在清洗液循環系統中的結 構示意圖。 第二圖為本發明於清洗液循環系統中之清洗液需要更換時 的結構示意圖。 第三圖為利用本發明之清洗裝置在清洗過濾器的結構示意 圖。 Ο
第13頁
Claims (1)
1253961 申請專利範圍 一種應用在清洗液循環系統中可 洗裝置，其係裝設在一清洗液循 延長過濾器 環系統中， 壽命之清 該清洗液 循環系統包括 用一管路連通 放置有清洗液之第一容置槽，其係利 加熱器與一過濾 使該清洗 該過濾器 裝設一控 一第二容 4 鹽 在 制 一第 路 如申 液係 1)( 如申 器係 金屬 如申 閥之 控制 如申 容置 酸的 該清 閥控 二泵 中流 請專 為氮 請專 可濾 、有 請專 開關 〇 請專 槽内 液流動 濾除雜 制閥， 置槽， 混合液 洗液循 制該清 ，其係 動循環 利範圍 氧化銨 循環 質， 該清 其内 ，該 環系 洗液 使該 而流 第1 、過 而使 且在 洗裝 係安 第二 統之 及該 第二 經該 項所 氧化 該清洗 該過遽 置包括 裝有一 容置槽 該二控 混合液 容置槽 過濾器 述之清 鼠和超 器，並利用一第一泵 液經該加熱 器二端之該 氫氟酸、過 係利用管路 制閥上，以 之流動與否 内之該混合 〇 洗裝置，其 純水的混合 器加熱及 管路上各 氧化氫及 連接裝設 利用該控 ;以及 液在該管 中該清洗 液 SC 利範圍第1項所述之清洗裝置，其中該過濾 除該清洗液中的雜質，包含石夕、二氧化石夕、 機物、微塵等。 利範圍第1項所述之清洗裝置，其中該控制 可利用自動計時器及人工方式的其中之一來 利範圍第1項所述之清洗裝置，其中該第二 之該混合液中的氫氟酸係為稀釋的氫氟酸，
第14頁 1253961 六、申請專利範圍 其氫氟酸與水之稀釋比例係介於1 : 1 0至1 : 1 0 0之間 0 6 ·如申請專利範圍第1項所述之清洗裝置，其中該混合 液中之氫氟酸、過氧化氳及鹽酸均為半導體級者。 7 •如申請專利範圍第1項所述之清洗裝置，其中該第二 泵係為能抗該氫氟酸、過氧化氫及鹽酸的泵浦。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之清洗裝置，其中該管路 之材質係選自聚偏二氟乙烯（PVDF)、過氟氧乙烯醚 (PFA)及聚醚醚酮（PEEK)其中之一者。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之清洗裝置，其中在清洗 該循環系統時，係先將該第一容置槽内之該清洗液排 放，在安裝超純水於該第一容置槽内，並利用第一泵 使該超純水在該管路中流動而清洗整個該循環系統。 1 0 ·如申請專利範圍第1項所述之清洗裝置，其中在清洗 該過濾器時，先關閉該第一泵而啟動該第二泵，使該 第二容置槽内之混合液在該管路中流動而清洗該過濾 器。
第15頁
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| TW93109892A TWI253961B (en) | 2004-04-09 | 2004-04-09 | Cleaning device applicable in cleaning solution circulation system and capable of prolonging lifespan of filter |
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- 2004-04-09 TW TW93109892A patent/TWI253961B/zh not_active IP Right Cessation
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