蒸汽发生装置的制作方法

本发明涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种蒸汽发生装置。

背景技术：

在半导体制程中，晶圆在清洗后需要进行干燥以去除其表面粘附的水分。通常采用如下几种干燥方式：旋转甩干、热氮气烘干以及异丙醇(ipa)慢提拉干燥等。异丙醇慢提拉干燥因为无残留无损伤的优点，在半导体湿法处理中的应用越来越广泛。

异丙醇慢提拉干燥是利用异丙醇的低表面张力和易挥发的特性达到干燥晶圆水膜的目的。在对晶圆进行干燥时，先把晶圆浸没在去离子水中，水面上方充满异丙醇蒸汽。通过晶片慢提拉或者水慢排的方式，使晶圆从水中慢慢转移到异丙醇气氛中，由于异丙醇和去离子水不同的表面张力，形成表面张力梯度，异丙醇取代晶圆表面的水分(马兰戈尼效应)，然后用热氮气将晶圆吹干。

目前，在现有技术中，通常采用电加热的方式直接加热异丙醇液体以产生异丙醇蒸汽，或者采用高温氮气经异丙醇储槽溢出携带部分异丙醇蒸汽。在上述异丙醇蒸汽产生方法中均涉及了加热环节，而异丙醇属于易燃易爆化学品，对其进行直接加热存在安全隐患。此外，现有方法还存在异丙醇蒸汽的浓度和稳定性不易控制的问题。

因此，有必要提出一种新的蒸汽发生装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种蒸汽发生装置，用于解决现有技术中通过加热获得异丙醇蒸汽存在安全隐患，以及异丙醇蒸汽的浓度和稳定性难以控制的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种蒸汽发生装置，其特征在于，包括：

药液储罐，其用于容纳药液；

介质保温槽，其用于容纳具有设定温度的保温介质；所述药液储罐置于所述介质保温槽内，所述药液储罐通过接触所述保温介质使所述药液维持设定温度；

载气供给模块，其包括提供载气的载气源与载气供给管路；所述载气供给管路包括进气端和出气端，所述进气端连接所述载气源，所述出气端伸入所述药液中；所述载气供给模块还包括安装于所述载气供给管路的所述出气端的载气分布单元，所述载气分布单元用于使所述载气分布为气泡，且所述载气分布单元与所述药液的液面保持设定的距离；

蒸汽输出管路，其连接于所述药液储罐的上部，用于输出携带有所述药液的蒸汽的所述载气。

作为本发明的一种可选方案，所述药液包括异丙醇，所述载气包括氮气。

作为本发明的一种可选方案，所述蒸汽发生装置还包括药液供给模块，所述药液供给模块包括提供所述药液的药液源以及连接所述药液源和所述药液储罐的药液供给管路。

作为本发明的一种可选方案，所述蒸汽发生装置还包括用于监控所述药液的液面位置的液位监控模块。

作为本发明的一种可选方案，所述液位监控模块包括液位监控管路和液位传感器；所述液位监控管路包括连接所述药液储罐的接液端和接气端，所述接液端的海拔高度低于所述药液储罐中的所述药液的液面位置的海拔高度，所述接气端的海拔高度高于所述药液储罐中的所述药液的液面位置的海拔高度，所述液位传感器用于监控所述液位监控管路中的所述药液的液面位置。

作为本发明的一种可选方案，所述介质保温槽包括维持所述保温介质的温度在设定范围内的温度控制单元。

作为本发明的一种可选方案，所述载气通过所述载气分布单元所分布的所述气泡的尺寸为纳米级、微米级或毫米级。

作为本发明的一种可选方案，所述载气分布单元包括纳米气盘石。

作为本发明的一种可选方案，所述载气供给模块还包括连接所述纳米气盘石的浮漂，所述浮漂用于使所述纳米气盘石悬浮于所述药液中并使所述纳米气盘石与所述药液的液面保持设定的距离。

作为本发明的一种可选方案，所述载气供给模块还包括用于使所述载气供给管路内的所述载气保持单向流动的单向阀和用于控制所述载气的供给流量的流量控制单元。

如上所述，本发明提供一种蒸汽发生装置，具有以下有益效果：

本发明引入一种新的蒸汽发生装置，通过水浴进行恒温控制，避免了直接加热造成的安全隐患，并结合稳定的载气供给，使其所供给的异丙醇蒸汽含量高且组分稳定，以确保异丙醇取干具有稳定的工艺效果。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的蒸汽发生装置的正视截面图。

元件标号说明

101药液储罐

101a药液

102介质保温槽

102a保温介质

103载气供给管路

104蒸汽输出管路

105药液供给管路

106液位监控管路

107液位传感器

107a第一液位传感器

107b第二液位传感器

107c第三液位传感器

108纳米气盘石

109浮漂

110单向阀

111流量控制单元

112排液管路

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1，本实施例提供了一种蒸汽发生装置，包括：

药液储罐101，其用于容纳药液101a；

介质保温槽102，其用于容纳具有设定温度的保温介质102a；所述药液储罐101置于所述介质保温槽102内，所述药液储罐101通过接触所述保温介质102a使所述药液101a维持设定温度；

载气供给模块，其包括提供载气的载气源与载气供给管路103；所述载气供给管路103包括进气端和出气端，所述进气端连接所述载气源，所述出气端伸入所述药液101a中；所述载气供给模块还包括安装于所述载气供给管路103的所述出气端的载气分布单元，所述载气分布单元用于使所述载气分布为气泡，且所述载气分布单元与所述药液101a的液面保持设定的距离；

蒸汽输出管路104，其连接于所述药液储罐101的上部，用于输出携带有所述药液101a的蒸汽的所述载气。

作为示例，如图1所示，是本实施例中所提供的蒸汽发生装置。其中，所述药液储罐101位于所述介质保温槽102中。所述药液储罐101中容纳有适量的药液101a。在本实施例中，所述药液101a包括异丙醇(ipa)，所述蒸汽发生装置提供异丙醇蒸汽以用于湿法刻蚀或清洗后的晶圆干燥过程。而在本发明的其他实施案例中，所述药液101a还可以是其他需要转换为蒸汽进行工艺过程的化学品药液。

作为示例，如图1所示，所述介质保温槽102中容纳具有设定温度的保温介质102a。可选地，所述介质保温槽102中的所述保温介质102a包括去离子水。本发明对于保温介质102a的设定温度的具体范围不作限定，所述保温介质102a的温度作为工艺可调参数，可以调整所述药液101a的温度，进而控制所生成蒸汽中药液成分的浓度。相比现有的电加热等方法，本发明的优势在于，保温介质102a的温度可以设定在温度较低的室温附近，且水浴保温的热传递过程较为平稳，能够避免直接加热异丙醇等易燃易爆化学品所造成的安全隐患。可选地，所述保温介质102a的液面位置需要高于所述药液101a的液面位置，以确保更为良好的保温效果。此外，根据所述药液101a的成分、蒸发温度和工艺要求等差异，保温介质102a除了本实施例中采用去离子水的方案外，在本发明的其他实施案例中，还可以采用油浴或盐浴等所用的其他保温介质。

作为示例，如图1所示，所述载气供给模块包括提供载气的载气源与载气供给管路103。在图1中，所述载气源未标示，其通过所述载气供给管路103向所述药液101a中通入所述载气。可选地，所述载气包括氮气。在本发明的其他实施案例中，所述载气还可以包括惰性气体或者工艺过程所需要的其他工艺气体。通过所述载气通入所述药液101a中，以化为气泡的方式从所述药液101a内部溢出，能够在常温条件下载带所述药液101a的蒸汽成分，从而形成包含所述药液101a蒸汽组分的载气流。对于异丙醇而言，在常温条件下不用加热就能够形成组分稳定且可控的异丙醇蒸汽。如图1所示，由所述载气载带的异丙醇蒸汽通过所述药液储罐101的上部所连接的所述蒸汽输出管路104输出，可以输送至图中未展示的晶圆干燥装置等接收装置中，以执行晶圆干燥等工艺。当然，本发明提供的蒸汽发生装置还可以集成在晶圆清洗等湿法设备中，其与设备的连接方法也可以根据实际需求进行调整。

作为示例，如图1所示，所述蒸汽发生装置还包括药液供给模块，所述药液供给模块包括提供所述药液101a的药液源以及连接所述药液源和所述药液储罐101的药液供给管路105。在图1中，所述药液源未标示，其通过所述药液供给管路105连接至所述药液储罐101，并能够向所述药液储罐101内供给所述药液101a。由于随着所述蒸汽输出管路104输出包含异丙醇蒸汽的载气流，所述药液101a将在工艺过程中不断减少，所述蒸汽发生装置可以通过所述药液供给模块不断补充异丙醇，以确保工艺过程正常进行。所述药液供给管路105伸入所述药液101a的液面之下，以减少供液过程对系统造成的扰动。

作为示例，如图1所示，所述蒸汽发生装置还包括用于监控所述药液101a的液面位置的液位监控模块。可选地，所述液位监控模块包括液位监控管路106和液位传感器107；所述液位监控管路106包括连接所述药液储罐101的接液端和接气端，所述接液端的海拔高度低于所述药液储罐101中的所述药液101a的液面位置的海拔高度，所述接气端的海拔高度高于所述药液储罐101中的所述药液101a的液面位置的海拔高度，所述液位传感器107用于监控所述液位监控管路106中的所述药液101a的液面位置。

如图1所示，在本实施例中，所述液位监控管路106穿过所述介质保温槽102连接所述药液储罐101，其大部分位于所述介质保温槽102外，且所述液位监控管路106中的液面位置与所述药液储罐101中的液面位置在同一水平面上。通过以上设置，在所述介质保温槽102外就可以直观地观察到所述药液储罐101中所述药液101a的液面位置，及时控制所述药液供给模块补充所述药液101a，防止所述药液101a的液位过低。如图1所示，在本实施例中，所述介质保温槽102的底部还连接用于排出所述药液储罐101中多余药液的排液管路112，所述液位监控管路106的接液端连接所述排液管路112，并通过所述排液管路112连通至所述药液储罐101；所述液位监控管路106的接气端连接所述蒸汽输出管路104，并通过所述蒸汽输出管路104连通至所述药液储罐101。在本发明的其他实施案例中，所述接液端和所述接气端在所述药液储罐101上的连接位置可以根据实际情况进行调整。

可选地，本实施例还采用所述液位传感器107监控所述液位监控管路106中的所述药液101a的液面位置。具体地，所述液位传感器107包括第一液位传感器107a、第二液位传感器107b和第三液位传感器107c。其中，所述第一液位传感器107a用于监测所述液面位置是否超过所容许的最高液面位置，所述第三液位传感器107c用于监测所述液面位置是否低于所容许的最低液面位置，所述第二液位传感器107b用于监测所述液面位置是否处于最适合的设定位置。需要指出的是，图1中仅示意性地表示出所述第一液位传感器107a、所述第二液位传感器107b和所述第三液位传感器107c的高低位置关系。由于所述药液储罐101中剩余空间对于异丙醇蒸汽压的影响，本发明对于异丙醇的液面位置也需要进行严格控制，即所述第一液位传感器107a、所述第二液位传感器107b和所述第三液位传感器107c位于设定的液面位置附近，且其相互距离要比图1中所示的更为贴近。当所述第一液位传感器107a监测到液面升至其所在位置时，所述药液供给模块停止供液，并可排出部分所述药液101a；而当所述第三液位传感器107c监测到液面降至其所在位置时，所述药液供给模块开始供液，直至液面恢复至所述第二液位传感器107b所监测位置。需要指出的是，在本实施例中所述液位传感器107可以是光学传感器，所述液位监控管路106在所述液位传感器107所监测的位置为透明或半透明材质。而在本发明的其他实施案例中，还可以通过其他监测手段对液面位置进行监控，例如采用磁浮式、压力式或声学液位传感器，所述液位传感器107的相关设置也可以根据其种类不同进行相应调整。

作为示例，所述介质保温槽102包括维持所述保温介质102a的温度在设定范围内的温度控制单元。在本实施例中，所述药液101a的温度通过所述保温介质102a进行控制，因此所述保温介质102a的温度是维持蒸汽供给稳定性的重要参数。可选地，所述温度控制单元包括包围所述介质保温槽102的保温结构，以确保所述保温介质102a的温度始终维持在设定温度范围内。此外，当所述设定温度高于常温时，所述温度控制单元包括对所述保温介质102a进行加热的加热装置；而当所述设定温度低于常温时，所述温度控制单元包括对所述保温介质102a进行制冷的制冷装置。

作为示例，如图1所示，所述载气分布单元包括纳米气盘石108，所述纳米气盘石108的进气口连接于所述载气供给管路103伸入液面下的出气端。所述纳米气盘石108上分布有高密度孔洞作为出气口，能够将输入的氮气等载气进行低压细化后输出为纳米等级的小尺寸气泡，从而增加在所述药液101a中时与异丙醇等药液的接触面积，提高载气中的异丙醇蒸汽含量。对于异丙醇药液而言，由于本实施例引入了纳米气盘石作为载气分布单元，则在常温下通入氮气等载气就能够达到异丙醇蒸汽含量的要求，而无需额外对所述保温介质102a进行加热。当然，除了所述纳米气盘石108外，本发明还可以采用其他类型的气体分布装置作为载气分布单元，所形成的载气气泡的尺寸也不限于纳米级，可以根据工艺需要进行调整，例如微米级或毫米级。

作为示例，如图1所示，所述载气供给模块还包括连接所述纳米气盘石108的浮漂109，所述浮漂109用于使所述纳米气盘石108悬浮于所述药液101a中并使所述纳米气盘石108与所述药液101a的液面保持设定的距离d。在图1中，所述浮漂109通过所述载气供给管路103间接连接所述纳米气盘石108，且其具有设定的距离d。这也意味着所述载气供给管路103的至少部分相对所述药液储罐101是上下可动的。在该设置下，所述纳米气盘石108将始终与液面位置保持该固定距离d。则载气通过所述纳米气盘石108所形成的气泡在所述药液101a中将始终行进确定距离的路程，确保载气中所载带的异丙醇蒸汽含量保持稳定。所述浮漂109也可以直接连接所述纳米气盘石108并控制其与液面之间的距离。

作为示例，如图1所示，所述载气供给模块还包括用于使所述载气供给管路103内的所述载气保持单向流动的单向阀110和用于控制所述载气的供给流量的流量控制单元111。所述单向阀110设置于所述载气供给管路103内，确保所述载气供给管路103内的氮气等载气仅能够从所述载气源向所述药液101a方向流动，而不会出现反流。所述流量控制单元111能够精确控制所述载气源所供给的氮气等载气的流量，通过维持恒定的载气流量，进一步确保异丙醇蒸汽的稳定供给。可选地，所述流量控制单元111包括质量流量计(mfc)。

在本实施例中，通过引入能够提供恒温环境的所述介质保温槽102，确保所述药液储罐101中的所述药液101a在蒸汽发生过程中维持恒温。通过所述载气供给管路103和所述纳米气盘石108通入具有设定小尺寸的载气气泡，以载带具有稳定组分的所述药液101a的蒸汽。通过引入mfc等流量控制单元，以及保持所述纳米气盘石108至液面的确定距离，确保了异丙醇蒸汽组分的稳定可控。此外，通过对保温温度、载气流量和纳米气盘石至液面距离d等参数的调整，本发明还可以精确调整所述蒸汽发生装置所供给的异丙醇等蒸汽的浓度组分。

实施例二

本实施例提供了一种蒸汽发生装置，与实施例一相比，本实施例的区别之处在于，所述蒸汽发生装置包括多个载气分布单元，即多个所述纳米气盘石。多个所述纳米气盘石可以都与药液液面保持相同的确定距离，均匀分布于所述药液储罐中同一高度的水平面内，并连接于同一载气供给管路。可选地，所述纳米气盘石为六个，其相邻个体的连线构成正六边形，以均匀分布于其所在水平面内。所述纳米气盘石的数量可以根据所述纳米气盘石的大小和形状进行调整。通过设置多个均匀分布的所述纳米气盘石，本实施例所提供的所述蒸汽发生装置提升了载气供给能力，进而提升了所述药液的蒸汽供给能力。

本实施例的其他实施方案与实施例一相同，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种蒸汽发生装置，包括：药液储罐，其用于容纳药液；介质保温槽，其用于容纳具有设定温度的保温介质；所述药液储罐置于所述介质保温槽内，所述药液储罐通过接触所述保温介质使所述药液维持设定温度；载气供给模块，其包括提供载气的载气源与载气供给管路；所述载气供给管路包括进气端和出气端，所述进气端连接所述载气源，所述出气端伸入所述药液中；所述载气供给模块还包括安装于所述载气供给管路的所述出气端的载气分布单元，所述载气分布单元用于使所述载气分布为气泡，且所述载气分布单元与所述药液的液面保持设定的距离；蒸汽输出管路，其连接于所述药液储罐的上部，用于输出携带有所述药液的蒸汽的所述载气。本发明通过水浴进行恒温控制，避免了直接加热造成的安全隐患，并结合稳定的载气供给，使其所供给的异丙醇蒸汽含量高且组分稳定，以确保异丙醇取干具有稳定的工艺效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。