Установка для паровой обработки полупроводниковых изделий Советский патент 1993 года по МПК B08B3/08 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для обработки изделий паром и может быть использовано в микроэлектронике для обработки, например сушки, чистки или травления полупроводниковых пластин.

Цель изобретения-повышениеэффективности и качества паровой обработки полупроводниковых изделий путем интенсификации тепловых и гидромеханических процессов при взаимодействии паров с поверхностями изделий.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид установки для паровой обработки полупроводниковых изделий.

Установка для паровой обработки полупроводниковых изделий содержит ванну 1, заполненную рабочей жидкостью 2. над зеркалом которой смонтирован держатель 3 для размещения в зоне обработки 4 изделий

5.Между держателем 3 и зеркалом рабочей жидкости 2 установлен управляемый клапан

6,снабженный приводным цилиндром 7 для перемещения клапана в направлении 8 для закрытия клапана и в направлении 9 для его открытия. Нагревательные элементы установлены в камерах 10, равномерно расположенных по периферии ванны и состоят из погруженной в рабочую жидкость части 11 и выступающей над поверхностью жидкости части 12. Каждая камера соединена с под- клапанной полостью 13 ванны 1 нижним каналом 14 и верхним каналом 15. Нижний канал 14 выходит в полость 13 над уровнем рабочей жидкости 2 и снабжен фильтром 16.

На ванну 1 установлена с возможностью вертикального перемещения полая крышка 17, для подъема и опускания которой на ванну 1 на основании 18 смонтирован пневмоцилиндр 19. шток которого

00

Ю О :Ю О (Л

траверсой 20 прикреплен к крышке 17. Ванна 1 также размещена на основании 18. Внутри крышки 17 смонтирован паровой конденсатор, который выполнен в виде блока сребренных стаканов 21, выступающих доньями в полость крышки и направленных под углом к ее продольной оси. В стаканы 21, закрепленные открытыми концами в чаше 22, с зазорами относительно стенок и доньев вставлены трубки 23, которые кон- сольно установлены в проставке 24, образующей совместно с чашей 22 входной коллектор охладителя. Входной коллектор снабжен подводом 25. Над проставкой 24 смонтирован диск 26, образующий с проставкой 24 выходной коллектор охладителя. На торце диска 26 выполнен отвод 27. Над конденсатором смонтирован экран 28, состоящий из полого конуса, обращенного вершиной к чаше 22, и полых усеченных конусов 29, 30 и 31. Диаметры этих конусов при вершине меньше диаметров в основании, расположенных над ними конусов. Конус 31 своим основанием нависает над открытым в верхней части сборником конденсата 32, расположенным по внутреннему периметру крышки 17, Сборник конденсата 32 сообщен с ванной дренажным каналом 33, в котором установлен запорный клапан 34 с толкателем 35, открывающим клапан 34 упором толкателя в торец стенки ванны.

Кроме рассмотренного механического привода запорного клапена для его перемещения могут быть использованы другие средства, например электромагнит или пара постоянных магнитов. Полость ванны над разделительным клапаном б сообщена патрубком 36 с источником очищенного газообразного азота и патрубком 37 с вакуумным насосом (вакуумный насос и источник газа на чертеже не показаны). В донной части ванны 1 выполнены заправочный 38 и сливной 39 штуцеры. Нагревательные элементы подключены к источнику электроэнергии, а приводной цилиндр управляющего клапана 7 и пневмоцилиндр 19 через электро- пневмоклапаны - к сети сжатого воздуха. В качестве рабочей жидкости могут быть использованы органические растворители, например изопропиловый спирт, а также различные травители, в частности плавиковая кислота.

Установка снабжена блоком управления, обеспечивающим поддержание уровня рабочей жидкости и регулирование тепловых режимов нагревательных элементов,

Установка для паровой обработки полупроводниковых изделий работает следующим образом.

При заправке ванны 1 рабочей жидкостью 2, осуществляемой через штуцер 38, сжатый воздух, который поступает в приводной цилиндр 7 через его нижний штуцер,

перемещает клапан 6 в направлении 9 и удерживает клапан в открытом состоянии. Рабочая жидкость, заполняющая ванну 1, под действием гидростатического перепада давления поступает также через фильтры 16

0 по каналам 14 в камеры 10. Заправка ванны завершается при уровне жидкости в камерах 10, когда погруженные части 11 нагревательных элементов полностью находятся в рабочей жидкости. Переключение сжатого

5 воздуха на верхний штуцер цилиндра 7 перемещает управляемый клапан 6 в направлении 8 и закрывает его. Подачей сжатого воздуха в нижний штуцер пневмоцилиндра 19 производится перемещение вверх тра0 версы 20 с крышкой 17, что позволяет разместить в зоне обработки 4 узел 3 держателя с полупроводниковыми изделиями 5. После этого переключением подачи воздуха к верхнему штуцеру пневмоцилин5 дра 19 крышка 17 опускается на ванну, причемусилие,развиваемое пневмоцилиндром, дополнительно прижимая крышку к ванне, обеспечивает герметизацию стыка между ними.

0 Электрический, ток, протекая в цепи, в которую включены нагревательные элементы, нагревает рабочую жидкость в камерах 10 до кипения, осуществляя ее испарение. В части камеры, где нагревательные элементы

5 выступают над уровнем жидкости, происходит перегрев образующихся паров, которые через каналы 15 заполняют подклапанную полость 13. Конденсируясь на поверхности жидкости 2, пары нагревают ее до кипения

0 при избыточном давлении, которое определяется балансом выделенного и отведенного тепла. Параметры паров (давление и температура) устанавливаются регулированием тока в цепи нагревателей. По мере

5 выкипания жидкости в камерах 10 понижается ее уровень, что приводит к возникновению гидростатического перепада давления в рабочей жидкости, вызывающего течение жидкости через фильтры 16, которым под0 держивается процесс парогенерации.

После вакуумирования зоны обработки над клапаном 6, выполненного через патрубок 37 вакуумным насосом, в зоне обработки 4 создается разрежение. При подаче

5 сжатого воздуха к нижнему штуцеру цилиндра 7 клапан, перемещаясь в направлении 9, открывает доступ паров из полости 13 в зону обработки 4. Перепад давления по обе стороны клапана 6 приводит к нестационарному течению паров со скоростью до 20

м/сек к поверхностям обрабатываемых изделий 5. При этом давление в полости 13 снижается, а в зоне обработки возрастает. Резкое снижение давления в полости 13 вызывает залповый выброс в зону обработки дополнительного количества паров, выделившихся из перегретой рабочей жидкости. Под воздействием движущихся паров начинается процесс обработка изделий.

Охладитель, поступающий через под- вод 25 и входной коллектор, проходит в кольцевом зазоре между наружными стенками трубок 23 и внутренними поверхностями стаканов 21. а затем по трубке 23 к выходному коллектору. Охлаждение стака- нов 21 обеспечивает конденсацию паров, поступающих к их поверхностям через зазоры между конусами 28,29,30 и 31. Конденсат стекает по наружным поверхностям конусов в сборник конденсата 32, откуда он че- рез клапан 34, который открыт толкателем 35, и дренажный канал 33 возвращается в полость 13 ванны 1, куда также поступает конденсат, полученный на поверхностях обрабатываемых изделий. При конденсации паров давление над экраном снижается, что приводит к устойчивому из движению через зону обработки 4 в режиме вынужденной конвекции.

При завершении обработки разделительный клапан б приводится сжатым воздухом в закрытое состояние. Циркуляция охладителя между подводом 25 и отводом 27 через конденсатор уменьшает концент- рацию паров над клапаном, снижая давление в зоне обработки 4 ниже атмосферного, и обеспечивает испарение остатков конденсата с поверхностей изделий. Подачей очищенного азота в зону обработки 4 через патрубок 36 обеспечивается небольшое превышение давления в этой полости ванны над атмосферным, что предохраняет ее от попадания инородных частиц из окружающего пространства при подьеме крышки 17 для извлечения обработанных изделий. При подъеме крышки запорный клапан 34, опускаясь на посадочную поверхность, перекрывает дренажный канал 33 и прекращает поступление конденсата из сборника 32.

Новзя конструкция установки паровой обработки полупроводниковых изделий решает задачу повышения качества обработки за счет интенсификации тепловых и гидромеханических процессов, а также повышения чистоты и равномерности подачи рабочего пара в зону обработки изделий.

Формула изобретения

1.Установка для паровой обработки по- лупроводниковых изделий, содержащая ванну для рабочей жидкости, нагревательные элементы для создания паровой зоны над зеркалом жидкости, держатель изделий, размещенный в этой зоне, и конденсатор пара со сборником конденсата, отличающаяся теМ, что она снабжена управляемым клапаном, экраном и по меньшей мере одной камерой, причем экран установлен между держателем и конденсатором пара, клапан размещен в зоне паровой обработки под держателем для разделения этой зоны на две, расположенные одна над другой, ванна снабжена герметичной съемной крышкой, сборник конденсата размещен по периметру крышки, а камера связана с ванной посредством верхнего и нижнего каналов для сообщения соответственно с жидкостной зоной и частью паровой зоны под клапаном, при этом нижний канал снабжен фильтром, а нагревательные элементы установлены вертикально по длине камеры между каналами.

2.Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что экран выполнен в виде усеченных конусов, расположенных пс оси камеры меньшим основанием вверх и частично входящих друг в друга с зазором с увеличением диаметра конусов в направлении от крышки к сборнику конденсата, причем последний выполнен в виде открытого сверху лотка и снабжен дренажным каналом для сообщения с частью паровой зоны над клапаном.

3: Установка пол.1,отличающая- с я тем, что она имеет вакуумную систему и систему подачи инертного газа, сообщенные с зоной паровой обработки.

4.Установка по пп. 1и2, отличающ а- я с я тем, что дренажный канал снабжен запорным клапаном.

Вода

25 26 23 2Ь 28ffffja 7

Л,LlTO

/у////ъ///у/лЛ Т ///.

Воздух

Область применения: для сушки, чистки или травления полупроводниковых пластин. Сущность изобретения: в установке, имеющей ванну для рабочей жидкости, нагреватель, погруженный в рабочую жидкость, держатель для изделий, паровой конденсатор, дополнительно содержатся съемная крышка, герметизирующая ванну с рабочей жидкостью, управляемый клапан между держателем и поверхностью рабочей жидкости, экран, выполненный в виде усеченных конусов, расположенных один над другим и над держателем полупроводниковых изделий, причем по периферии крышки имеется коллектор для рабочей жидкости, нагреватель погружен в рабочую жидкость частично и вынесен за пределы ванны, сообщаясь при этом с ней двумя каналами, один из которых расположен над поверхностью рабочей жидкости, 3 з.п.ф-лы. 1 ил.