[发明专利]给去离子水充碳酸气的设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及在半导体器件的湿法清洁中所用的设备、系统和方法。 具体地，本发明涉及输送含所需浓度CO₂的去离子水的系统，以及产生含所需 浓度CO₂的去离子水的方法，所述系统和方法用于半导体器件的湿法清洁。

背景技术

诸如集成电路这样的微电子芯片是由较大的半导体材料晶片制得的。此过 程通常涉及多个连续步骤，包括：通过光刻法产生蚀刻掩模；在掩模的限定下 蚀刻材料层；通过湿法化学技术和干法化学技术的某种组合清除光刻掩模；以 及沉积材料层。光刻掩模是由称作光致抗蚀剂的聚合物材料形成的。清除光致 抗蚀掩模后，通常还要进行最后的清洁步骤，称作漂洗或湿法清洁。

在这样漂洗半导体器件的过程中使用去离子(DI)水是公知的。要防止器 件发生任何金属腐蚀和污染也是公知的。为了使湿法清洁更加有效，常常将诸 如二氧化碳(CO₂)和氮气(N₂)这样的气体与去离子水混合起来。用充碳酸 气的去离子(DI-CO₂)水漂洗是电惰性过程，可进行无损伤清洁，同时保持器 件的完整性。

控制这些气体的比例需要相当复杂的仪器，且成本高，这些是现有方法的 显著缺陷。一般采用过量气体，但由于存在多余气体，特别是二氧化碳，这种 做法会产生毒性和处理方面的问题。因此，这些工艺既费钱又麻烦。

发明内容

一方面，本发明涉及给去离子水充碳酸气的系统。该系统包含去离子水源、 二氧化碳气源、接触室、至少一个传感器和前馈回路。接触室可与水源和气源 流体连通。接触室可产生充碳酸气的去离子(DI-CO₂)水，可具有输出充碳酸 气的去离子水的出口。所述至少一个传感器可与所述出口流体连通，用于测量 充碳酸气的去离子水的参数。前馈回路可与传感器连接，用于调节接触室中产 生的充碳酸气的去离子水的电导率。

另一方面，本发明涉及充碳酸气的去离子水的产生方法。该方法包括向接 触室提供去离子水和二氧化碳。在接触室中产生并经由接触室出口排出的充碳 酸气的去离子水的参数可通过至少一个传感器感测。充碳酸气的去离子水的电 导率可根据感测到的参数进行控制。充碳酸气的去离子水的电导率可通过前馈 回路调节。具有指定电导率的充碳酸气的去离子水可自接触室流出。

在各种实例中，上述任何方面或本说明书所述任何方法或系统或组件，可 包含一个或多个以下特征。在一些实施方式中，该系统可包括至少一个质流控 制器(MFC)，其与气源和接触室流体连通。所述至少一个质流控制器可用于 控制二氧化碳气体进入接触室的量和流速。

在一些实施方式中，所述系统可包含与至少一个传感器和至少一个质流控 制器连接的前馈回路。前馈回路可用于调节二氧化碳气体的量，使充碳酸气的 去离子水获得指定的电导率。

在某些实施方式中，所述系统可包含至少四个质流控制器。在各种实施方 式中，该系统可包含至少三个传感器。在一些实施方式中，该系统可包含处理 器，用于接收来自至少一个传感器的参数。所述参数可包括充碳酸气的去离子 水的流速、温度和电导率。在某些实施方式中，该系统可包含与去离子水源、 接触室和至少一个传感器流体连通的旁路单元。

在各种实施方式中，所述方法可包括通过至少一个质流控制器控制二氧化 碳气体进入接触室的流速和量。在一些实施方式中，该方法可包括通过前馈回 路控制充碳酸气的去离子水的电导率。前馈回路可与所述至少一个传感器和所 述至少一个质流控制器连接。

在各种实施方式中，所述方法可包括调节至少四个质流控制器。在一些实 施方式中，该方法可包括用至少三个传感器进行感测。在某些实施方式中，该 方法可包括用旁路单元调节充碳酸气的去离子水的电导率。

在一些实施方式中，所述方法可包括根据处理器接收到的参数调节充碳酸 气的去离子水的电导率。在某些实施方式中，该方法可包括混合二氧化碳气体 和去离子水，然后将该去离子水供给接触室。

在各种实施方式中，从接触室排出的充碳酸气的去离子水的电导率可在约 0-52微西门子/厘米的范围内。在一些实施方式中，从接触室排出的充碳酸气的 去离子水的电导率可在约2-50微西门子/厘米的范围内。