Способ очистки плоских деталей, преимущественно полупроводниковых пластин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к очистке плоских деталей, преимущественно полупроводниковых пластин, и позволяет повысить качество и производительность очистки. Согласно способу воздействие струй моющей жидкости и азота осуществляют под углом к очищаемым поверхностям, равным α=ARCSINH/D, где D - диаметр пластин

H - расстояние между пластинами в кассетах, при этом в процессе очистки детали поворачивают в противоположную, относительно направления вращения деталей в кассетах, сторону вокруг смещенных осей на угол β=ARCTGL/H

где H - длина кассет от торца со стороны подачи струй до уступа кассеты

L - ширина уступа кассеты. Кассеты располагаются на вращающемся столике, а душирующий коллектор с соплами установлен по центру моющей камеры, при этом каждая из кассет установлена на столике между двумя регулируемыми упорами и подпружинена к одному из упоров, причем каждая кассета установлена с возможностью поворота в сторону, противоположную направлению вращения столика в процессе очистки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ)5 В 08 В 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ WHT СССР (21) 4487827/40-12 (22) 28.09.88 (46) 23.10,90. Бюл. № 39 (72) В.А.Бабаянц, А.A.Чистилин, А.В.Силин и В.П.Ребров (53) 628.314,2(088.8) (56) Патент Японии по заявке № 62-2455, кл. В 08 В 3/00, 1987. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПЛАСТИН, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ:„ЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к очистке плоских деталей, преимущественно

1 полупроводниковых пластин, и позволяет повысить качество и производи; тельность очистки. Согласно способу. воздействие струй моющей жидкости и азота осуществляют под углом к очищае. мым поверхностям, равным g = arcsin

Изобретение относится к очистке, а именно к отмывке и сушке полупроводниковых пластин.

Целью изобретения является повышение производительности и качества очистки полупроводниковых пластин за счет равномерного отмыва всей поверхности пластины моющей жидкостью и путем создания ламинарного потока паров (капель) жидкости и газа при сушке.

„.$0„„шод,щ

2 где D — диаметр пластин, h - расстояние между пластинами в кассетах, при этом в процессе очистки детали поворачивают в противоположную относительно направления вращения деталей в кассетах сторону вокруг смещенных

L осей на угол = arcing-, где Н - дпина кассет от торца со стороны подачи струй до уступа кассеты; L - ширина уступа кассеты. Кассеты располагаются на вращающемся столике, а душирующий коллектор с соплами установлен по центру моющей камеры, при этом каждая из кассет установлена на столике между двумя регулируемыми упорами и подпружинена к одному из упоров, причем каждая кассета установлена с BosMoK ностью поворота в сторону; противоположную направлению вращения столика в процессе очистки. 2 с.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Указанный способ заключается в том, что полупроводниковые пластины в кассетах располагают в приемных узлах в цилиндрическом промывочном р е з ерв уар е с крышкой по периметру круглого столика, затеи через трубку с соплами, расположенную по центру крышки, подают моющую жидкостью, например деионизованную воду, на вращающиеся на столике со скоростью п пластины, а затем при скорости nz, 1600856 причем и n< подают азот для сушки, при этом полупроводниковые пластины располагают под углом к плоскости столика, равным

g = -stcsin—

r äå h — шаг. (Расстояние) между пластинами в кассете, D — диаметр обрабатываемых пластин,. йричем при отмывке кассеты с пластина 1и располагают в приемных узлах, повер- " нутых в противоположную относительно вращения столика сторону, на угол

L

arctg —, где Н вЂ” длина кассеты -от торца со стороны подачи струй до уступа, L — ширина уступа кассеты. а затем при сушке угол увеличивают до 0-451; а в устройстве отмывки и сушки полупроводниковых пластин, содержащем цилиндрический промывочный резервуар, в стенках которого выполнен выпускной патрубок, а на открытую верхнюю часть резервуара одета крышка, из центра которой в резервуар опущена трубка с соплами для испускания струй моющей жидкости и осушающего газа, поворотный столик, врашающийся внутри резервуара вблизи его дна, группу приемных узлов, закрепленных равномерно по периметру столика и вмещающих кассеты для обрабатываемых пластин, дополнительно содержатся установленные на поворотном столике, в котором закреплены приемные узлы для кассет с пластинами, первый и второй регулируемые упоры, и пружина.

Заявленные соотношения углов позволяют обеспечить равномерную отмывку всей поверхности пластины, а также создать ламинарный поток паров (капель) жидкости и газа при сушке

Пример 1. В установке отмывки и сушки полупроводниковых пластин типа КПВПСЭ-)25/400 были проведены технологические операции отмывки и сушки 12 партий полупроводниковых пластин, причем пластины размещались в унифицированных фторпластовых кассетах КОФ-100 ЩИМ8.212.391-0 в каждой кассете по 25 шт.

Для получения сопоставляемых результатов параллельно другие 12 партий пластин обрабатывались на недоработанной установке отьывки и суш" ки полупроводниковых пластин, Технологические. режимы в обоих

5 случаях были выбраны одинаковыми. Режим отмывки — при скорости вращения круглого столика п 4 = 100+10 об/мин, времени t 3 мин расход моющей жидкости, ( деионизованной воды, pl 200 л/ч, ре10 жим сушки - при скорости п 100 +

+ 10 об/мин, времени сушки

5. мин расход азота С 5-7 м /ч. з . Контроль качества технологического процесса отмывки и сушки осуществлялся по наличию дефектов на поверхности полупроводниковой пластины, по четырем пластинам из каждой .обрабатывемой партии в кассете.

Для контроля дефектности использовался лазерный анализатор поверхностных дефектов типов "Surfscan" (фирмы Tencor, США), Контроль проводился по общему количеству дефектов размером 0,2 мкм на пластине и по плотности дефектов на 1 см площади, а также сравнивались гистограммы и распределение дефектов по пластинам, Полупроводниковые пластины в кассетах располагались под углом к плоскости столика, равным

К = arcsin—

D где D — диаметр обрабатываемых плас35 тин, h — шаг пластин в кассете, т.е. для пластин диаметром 100 мм и шага h = 5.08 мм угол М.= 3

Первоначальный угол Р разворота

40 кассет с ппастинами вокруг оси устанавливался при отмывке 8 агс18—

D

12 (дпя кассеты КОФ-100), затем в режиме сушки указанный угол увеличивался до 40-45

При этом точность установки для различных кассет угла /3 в режимах отмывки и сушки составила примерно

+10, что определялось точностью ис50 пользуемых мерительных инструментов при установке и необходимостью обеспечения динамического баланса круглого столика с кассетой в процессе обработки полупроводниковых пластин, t Качественные результаты реализа55 ции по предлагаемому способу сведены в таблицу.

Пример 2. Оборудование, тех нологический процесс отмывки и сушки

160085

25

35

45

55 полупроводниковых пластин, а также условия оставались аналогичными примеру 1 °

Угол О устанавливался равным 6+

+10%, а угол разворота кассет с о пластинами — 6 +10% при- отмывке и

40-45 +10% при сушке.

Режимы отмывки и сушки оставались аналогичными примеру 1.

Результаты по примеру 2 сведены в таблице.

Пример 3. Проводился аналогично примерам 1 и 2 за исключением первоначального угла /3 разворота кассет с пластинами, который устанавливается при отмывке равным

20 и при сушке 40-45".

Результаты по примеру 3 сведены в таблицу.

Сравнение результатов обработки полупроводниковых пластин в разных режимах показывает, что наиболее оптимальным с точки зрения качества обработки пластин является режим по примеру 1.

Отклонение от заявляемых пределов углов и при отмывке и сушке полупро" водниковых пластин в сторону уменьшения или увеличения ведет к возрастанию количества дефектов на пластине, что наглядно видно на гистограммах распределения дефектов по площади пластины по законам с увеличенной дефектностью, т.е. зонам, в которых резко ухудшаются условия отмывки и сушки поверхности полупровод-, никовых пластин.

В результате анализа качественных показателей технологического процесса обработки полупроводниковых пластин (пример 1), эмпирически по результатам контроля дефектности,подбира" лось время отмывки и сушки при постоянстве остальных технологических режимов (скорости процесса и расхода газа и материалов, которые показали, что без снижения качества процесса время отмывки можно сократить на

20-30 с, т.е. на 10-15Х а время сушки — на 15-30 с или на 5-10Х т.е. данные способ и устройство для его осуществления позволяют повысить производительность на операции от.мывки и сушке примерно на 7-13%).

Кроме того, как видно из таблицы, использование указанных способа и устройства обработки полупроводнико6 6 вых пластин ведет к повышению в процентах годных микросхем.

Отклонение от заявляемых пределов углов К и Р при отмывке и сушке полупроводниковых пластин в сторону уменьшения ведет к увеличению времени обработки и увеличению количества дефектов на пластине, то же происходит и при увеличении заданных углов.

На фиг ° 1 показано устройство для осуществления способа очистки плоских деталей, преимущественно полупроводниковых пластин, разрез, на фиг. 2— то же, вид сверху, на фиг. 3 — крепление приемного узла дня кассет с полупроводниковыми пластиками, на фиг.. 4 — положение кассеты с полупроводниковыми пластинами.

Устройство для осуществления способа очистки плоских деталей, преимущественно полупроводниковых пластин, содержит моечную камеру в виде цилиндрического промывочного резервуара 1, в стенке которого имеется выпускной патрубок 2, крышку 3, трубку

4 с соплами 5, поворотный столик 6, закрепленный по оси 7, приемные узлы

8 для кассет 9 с полупроводниковыми пластинами 10, ось 11, первый 12 и второй 13 регулируемые упоры, пружину 1 4.

На фиг. 1-3 показаны углы: М— угол наклона пластин,  — угол разворота кассеты с пластинами, направление вращения поворотного столика 6— стрелка А, направление разворота приемных узл в 8 с кассетами 9 стрелка Б.

На фиг. 1 пунктирными линиями выделено направление моющей жидкости или осушающего газа при отмывке и сушке полупроводниковых пластин 10.

Кроме того, показаны определяющие

h угол М = srcsin —, размеры: h — шаг (расстояние) между пластинами в кассете, D - диаметр пластин, а на фиг. 3 — начальный угол разворота кассет с пластинами при отмывке и при сушке

На фиг. 4 стрелкой В выделено направление подачи струй моющей лмдкости и осушаюшегося газа, здесь также показаны величины, определяющие начальный угол разворота кассет с пластинами, который равен

h

srctg—

)600856

Угол установки пластин Р обеспечивает попадание струи моющей жидкости под углом к плоскости пластины (пунктирная линия на фиг.1), что при. водит к эффективному и равномерному где L — ширина уступа кассеты, Н вЂ” длина кассеты от уступа до ее торца, а также приведены эпюры скоростей жидкости и газа, попавшего на плас"

5 тину, т.е.

V - радиальная скорость, определяемая скоростью истечения из сопла, 10

V — составляющая скорость в ребр зультате вращения пластины на круглом столике, V - результирующая скорость жидкости и газа на пластине„

Устройство работает следующим образом.

В приемные узлы 8 на поворотном столике 6 устанавливаются 4 кассеты

:.9 с полупроводниковыми пластинами 10.

:Приемные узлы 8 выполнены таким об разом, чтобы обеспечить угол установ;:ки пластин фБ . Цилиндрический промы: вочный резервуар 1 закрывается крьпп :кой 3 и начинается вращение поворот- 25 ного столика 6 со скоростью п, при этом через трубку 4 и сопла 5 подается моющая жидкость, например деионил, зованная вода. Через время 1 отмывки подача моющей жидкости прекращает- у0 ся, столик 6 начинает вращаться со скоростью и<, причем n )) h,, а через трубку 4 и сопла 5 в резервуар 1 подается азот для сушки.

При отмыввке приемные узлы 8 с кассетами 9 и полупроводниковыми пластинами 10 пружиной 14 поджимаются к первому упору 12, закрепленному на столике 6.

При переходе к режиму сушки, т.е. 40 при увеличении скорости вращения столика 6, увеличивается центробежная сила, воздействующая на приемные узлы

8, которые, преодолевая усилие пружины 4, поворачиваются в сторону, про- 45 тивоположную направлению вращения столика 6 (стрелка Б на фиг.2-4), до второго упора 13.

После окончания процесса отмывки вращение столика 6 прекращается, приемный узел 8 пружиной 14 возвращаются в исходное положение - к первому упору 12. удалению загрязнений с поверхности пластины.

Первоначальный. угол разворота кассет с пластины практически исключает образование неблагоприятных зон для отмывки пластины, Одновременно углы расположения пластин oL, и (3 и заставляют пластины при вращении их на поворотном столике работать как лопасти вентилятора, тем самым способ" ствуя эффективному удалению загрязнений моющей жидкостью.

Конечный угол разворота пластины, который выбирается в пределах 40о

45, способствует тому, что при сушке газ, проходя между пластинами, вытекает по траектории, близкой к касательной к поворотному столику.

Кроме того, указанное расположение кассеты с пластинами обеспечивает сопротивление потоку газа, исключает завихрения, например, из-за обтекания газом верхнего, глухого края кассет.

Таким образом, конечный угол разворота пластин 8 приводит к образо. ванию ламинарного потока газа, об- текающего плоскости пластин, что позволяет хорошо и быстро удалить остатки влаги и загрязнений с их поверхности.

При этом исключаются завихрения потока и отражение загрязнений от боковых стенок промывочного резервуара, т. е. исключается воэможность повторного загрязнения пластин.

Вытяжная система вентиляции, подключенная к выпускаемому патрубку 2, удаляет избыток газа, паров жидкости и загрязнений из промывочного резервуара, Предлагаемое изобретение позволяет, по сравнению с известным, для изделия 565РУ5 (СОЗУ 64Кбит) повысить выход годных микросхем на 4-6 .

Формула изобр ет ения

1. Способ очистки плоских деталей, преимущественно полупроводниковых пластин, заключающийся в воздействии струй моющей жидкости на вращающиеся совместно с кассетами детали с последующим воздействием азота при одновременном увеличении скорости вращения деталей, при этом кассеты выполнены с уступами, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью повышения

1600856

)О где D

Отьывка

Способ

Сушка

Дефектность

Копиче- Ппотод одын, Скорость Время, враше- с ния у об/мин

Скорость врашения об/мин ремя, с ство ность, деф/см

300 220-310 1-5

Известный

Предлагаете по примерам !

100+102 180

1000+I0X

22-29

26-35

24" 32 .

23" 30.

10 качества и производительности очистки, воздействие струй моющей жидкости и азота осуществляют под углом Ы очищаемым поверхностям, равным

° h

Ы, = srcsin—

D — диаметр пластин,"

- расстояние между пластинами в кассетах, при этом в процессе очистки детали поворачивают в противоположную относительно направления вращения кассет сторону вокруг осей кассет, смещенных относительно их центра, на угол

arctg Н где Н вЂ”.длина кассет от торца со стороны подачи струй до уступа, L - ширина уступа кассеты.

2. Устройство для очистки плоских деталей, преимущественно полупровод-!

100+IOX 180 1000+IOX

IOO+IOX 180 I000+lOX

1OO+1OX 18О 1000+10X никовых пластин, содержащее моечную камеру с крышкой,, душирующий коллектор с соплами, установленный по центру камеры, поворотный столик, размещенный в камере под душирующим коллектором, и держатели деталей в. виде кассет, установленные равномерно по периметру столика, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и производительности очистки, оно снабжено по меньшей мере двумя регулируемыми упорами и пружиной для каждой из кассет, при этом упоры установлены на столике противоположно друг другу с возможностью контактирования с соответствующими плоскостями кассет, причем каждая пружина установлена между соответствующими кассетой и упором, а кассеты установлены на столике с возможностью поворота в сторону, противоположную направлению вращения столика в процессе очистки .

300 80-1 10 0,5-1

300 100-150 0,6-1,5

300 120-180 0,8-2

1600856

Фиг. 2

1600856

Составитель Г. Кудров

Техр ед М, oäàíè÷ Корректор С- Черни

Редактор Л. Гратилло

Заказ 3233

Тираж 509

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101