專利名稱：清洗系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種清洗系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代CMOS器件中，幾乎所有襯底結(jié)構(gòu)都是經(jīng)由離子注入形成的。高能離子會(huì)損傷光刻膠，使其變得很難去除。在注入之后，這些離子會(huì)以氧化層、次氧化層或有機(jī)化合物等形式存在。這些高能離子還會(huì)使光刻膠表面變成一種金剛石型與石墨型混合的碳質(zhì)層。 因此碳化工藝使得注入光刻膠的去除變得很具挑戰(zhàn)性。對(duì)于硅上的注入光刻膠去除，可以使用堿性或酸性氟基溶液實(shí)現(xiàn)，但是會(huì)造成對(duì)底層硅的損耗；也可以使用等離子體去膠技術(shù)，但是非均勻等離子體產(chǎn)生的電荷會(huì)損傷晶圓表面的敏感結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種降低在對(duì)樣片清洗時(shí)，對(duì)樣片基底材料造成損壞的清洗系統(tǒng)及方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種清洗系統(tǒng)包括去離子水儲(chǔ)罐、(X)2氣瓶、用于對(duì)(X)2加熱并使其達(dá)到高溫狀態(tài)的控制裝置、清洗腔室及用于將含去離子水和高溫狀態(tài)的CO2的混合流體噴射到清洗腔室的噴射裝置；所述去離子水儲(chǔ)罐的出口及所述(X)2氣瓶的出口與所述噴射裝置的入口連接；所述噴射裝置的出口與所述清洗腔室的入口連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種清洗方法包括形成高溫狀態(tài)的(X)2 ；形成含去離子水和所述高溫(X)2的混合流體；及使用所述混合流體對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理。根據(jù)本發(fā)明的清洗系統(tǒng)及方法，可以將無(wú)機(jī)碳化厚層和底部有機(jī)光刻膠以及固化交聯(lián)的SU-8全部剝離，去膠效率大大提高，無(wú)殘留物，基底材料的損失最小化。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明目的、功能及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的清洗系統(tǒng)包括用于存儲(chǔ)去離子水的去離子水儲(chǔ)罐7、C02氣瓶18 (提供的(X)2氣體純度達(dá)99. 999%以上)、用于對(duì)(X)2加熱并使其達(dá)到高溫狀態(tài)的控制裝置、清洗腔室13及用于將含去離子水和高溫狀態(tài)的(X)2的混合流體噴射到清洗腔室13的噴射裝置10、用于輸送去離子水的去離子水輔助載流裝置及(X)2回收裝置。其中，去離子水儲(chǔ)罐7設(shè)置有壓力計(jì)2。
控制裝置包括熱交換器17 (用于加熱二氧化碳，使二氧化碳達(dá)到100 400°C )、 減壓閥20、過濾器4、閥門5及壓力計(jì)2。其中，CO2氣瓶18的出口依次通過壓力計(jì)2、減壓閥II 20、過濾器4與熱交換器17的入口連接。熱交換器17的出口依次通過閥門5、壓力計(jì)2與精密混合器的入口連接。熱交換器17設(shè)置有壓力計(jì)2。去離子水輔助載流裝置包括N2氣瓶1 (用于提供輸送去離子水的N2)、壓力計(jì)2、減壓閥13、過濾器4、閥門5及流量計(jì)9 (用于控制管路中流體的流量)。N2氣瓶1的出口依次通過壓力計(jì)2、減壓閥13、過濾器4、閥門5與去離子水儲(chǔ)罐7的入口連接，去離子水儲(chǔ)罐 7的出口依次通過閥門5、流量計(jì)9與精密混合器的入口連接。噴射裝置10包括用于將去離子水和高溫的(X)2混合的混合腔室、用于控制去離子水和高溫的CO2混合的精密混合器及噴嘴。精密混合器的出口與混合腔室的入口連接。噴嘴的入口與混合腔室的出口連接，將含去離子水和高溫狀態(tài)的(X)2的混合流體噴射到清洗腔室13內(nèi)。清洗腔室13內(nèi)設(shè)置有可以旋轉(zhuǎn)的用于固定樣片11的托盤12。托盤12位于噴嘴下。噴嘴包括一旋轉(zhuǎn)接頭，噴嘴能夠繞旋轉(zhuǎn)接頭的軸線360°旋轉(zhuǎn)，按照步進(jìn)電機(jī)式進(jìn)行移動(dòng)掃描，且噴嘴可拆卸更換。CO2回收裝置包括氣液分離器觀(用于分離殘余的去離子水與(X)2混合流體)、過濾純化裝置24(采用干燥劑粉末、玻璃纖維、分子篩或聚四氟等，用于對(duì)二氧化碳干燥和純化)和冷循環(huán)裝置27 (用于促使氣液分離)。氣液分離器觀的入口與清洗腔室13的出口連接。氣液分離器觀的出口與過濾純化裝置M的入口連接。氣液分離器觀的出口與一廢液罐25的入口連接。廢液罐25的出口與一排液閥門沈的入口連接。過濾純化裝置M 的出口通過一單向閥23與熱交換器17連接。過濾純化裝置M的出口通過一閥門5與熱交換器17連接。冷循環(huán)裝置27 (作用主要是使水和二氧化碳分離充分；其主要部件有壓縮機(jī)，風(fēng)機(jī)，冷循環(huán)管等)與氣液分離器觀連接。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種清洗方法，包括以下步驟步驟Si、形成高溫狀態(tài)的CO2。步驟S2、形成含去離子水和所述高溫(X)2的混合流體。及步驟S3、使用所述混合流體對(duì)樣片表層進(jìn)行清洗處理。其中，清洗處理的去離子水和高溫的CD2混合流體中CD2的溫度達(dá)為100 400°C (例如，IOO0C，2000C，3000C，3500C， 4000C )；去離子水和 CO2 的比例為 40 90% (例如，40%，50%，60%，70%，80%，90% )。步驟S4、對(duì)進(jìn)行清洗處理后的混合流體中所含的(X)2進(jìn)行回收?；趫D1所示的系統(tǒng)對(duì)該清洗方法以以下具體示例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1該方法過程如下將樣片11放入托盤12并固定，托盤12根據(jù)需要選擇是否旋轉(zhuǎn)； 通過設(shè)定熱交換器17的溫度值對(duì)熱交換器17進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到所需溫度時(shí)，調(diào)節(jié)減壓閥13和減壓閥1120，調(diào)節(jié)流量計(jì)9 ；此時(shí)隊(duì)將通過閥門5，并經(jīng)過流量計(jì)9控制流量，輸送去離子水流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中，二氧化碳經(jīng)過熱交換器17吸收熱量形成 100°C的高溫氣體，然后依次通過閥門5、壓力計(jì)2流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中；去離子水與高溫的CO2通過精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例為40%混合流體， 然后通過噴嘴以高速噴射到固定在托盤12上的樣片11上，對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理；噴嘴能夠繞旋轉(zhuǎn)接頭的軸線360°旋轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行掃描移動(dòng)清洗，并且可以拆卸更換；清洗腔室13中的反應(yīng)產(chǎn)物(主要包括二氧化碳，水和被剝離下來(lái)的光刻膠等顆粒物)在氣液分離器觀中進(jìn)行處理，通過冷循環(huán)裝置27促進(jìn)氣液的分離，通過分離處理后的二氧化碳經(jīng)過濾純化裝置對(duì)進(jìn)行干燥和純化后又流回?zé)峤粨Q器17中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)使用。實(shí)施例2該方法過程如下將樣片11放入托盤12并固定，托盤12根據(jù)需要選擇是否旋轉(zhuǎn)； 通過設(shè)定熱交換器17的溫度值對(duì)熱交換器17進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到所需溫度時(shí)，調(diào)節(jié)減壓閥13和減壓閥1120，調(diào)節(jié)流量計(jì)9 ；此時(shí)隊(duì)將通過閥門5，并經(jīng)過流量計(jì)9控制流量，輸送去離子水流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中，二氧化碳經(jīng)過熱交換器17吸收熱量形成 150°C的高溫氣體，然后依次通過閥門5、壓力計(jì)2流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中；去離子水與高溫的CO2通過精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例為50%混合流體， 然后通過噴嘴以高速噴射到固定在托盤12上的樣片11上，對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理；噴嘴能夠繞旋轉(zhuǎn)接頭的軸線360°旋轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行掃描移動(dòng)清洗，并且可以拆卸更換；清洗腔室13中的反應(yīng)產(chǎn)物在氣液分離器觀中進(jìn)行處理，通過冷循環(huán)裝置27促進(jìn)氣液的分離，通過分離處理后的二氧化碳經(jīng)過濾純化裝置M進(jìn)行干燥和純化后又流回?zé)峤粨Q器17中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)使用。實(shí)施例3該方法過程如下將樣片11放入托盤12并固定，托盤12根據(jù)需要選擇是否旋轉(zhuǎn)； 通過設(shè)定熱交換器17的溫度值對(duì)熱交換器17進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到所需溫度時(shí)，調(diào)節(jié)減壓閥13和減壓閥1120，調(diào)節(jié)流量計(jì)9 ；此時(shí)隊(duì)將通過閥門5，并經(jīng)過流量計(jì)9控制流量，輸送去離子水流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中，二氧化碳經(jīng)過熱交換器17吸收熱量形成 200°C的高溫氣體，然后依次通過閥門5、壓力計(jì)2流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中；去離子水與高溫的CO2通過精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例為60%混合流體， 然后通過噴嘴以高速噴射到固定在托盤12上的樣片11上，對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理；噴嘴能夠繞旋轉(zhuǎn)接頭的軸線360°旋轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行掃描移動(dòng)清洗，并且可以拆卸更換；清洗腔室13中的反應(yīng)產(chǎn)物在氣液分離器觀中進(jìn)行處理，通過冷循環(huán)裝置27促進(jìn)氣液的分離，通過分離處理后的二氧化碳經(jīng)過濾純化裝置M進(jìn)行干燥和純化后又流回?zé)峤粨Q器17中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)使用。實(shí)施例4該方法過程如下將樣片11放入托盤12并固定，托盤12根據(jù)需要選擇是否旋轉(zhuǎn)； 通過設(shè)定熱交換器17的溫度值對(duì)熱交換器17進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到所需溫度時(shí)，調(diào)節(jié)減壓閥13和減壓閥1120，調(diào)節(jié)流量計(jì)9 ；此時(shí)隊(duì)將通過閥門5，并經(jīng)過流量計(jì)9控制流量，輸送去離子水流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中，二氧化碳經(jīng)過熱交換器17吸收熱量形成 400°C的高溫氣體，然后依次通過閥門5、壓力計(jì)2流入噴射裝置10內(nèi)的精密混合器中；去離子水與高溫的CO2通過精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例為90%混合流體， 然后通過噴嘴以高速噴射到固定在托盤12上的樣片11上，對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理；噴嘴能夠繞旋轉(zhuǎn)接頭的軸線360°旋轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行掃描移動(dòng)清洗，并且可以拆卸更換；清洗腔室13中的反應(yīng)產(chǎn)物在氣液分離器觀中進(jìn)行處理，通過冷循環(huán)裝置27促進(jìn)氣液的分離，通過分離處理后的二氧化碳經(jīng)過濾純化裝置M進(jìn)行干燥和純化后又流回?zé)峤粨Q器17中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)使用。本發(fā)明實(shí)施例提供的清洗方法及其系統(tǒng)，利用二氧化碳優(yōu)越的擴(kuò)散性、低黏滯性和滲透性以及混合流體的高速射流沖擊作用，可以將無(wú)機(jī)碳化厚層和底部有機(jī)光刻膠以及固化交聯(lián)的SU-8全部剝離，去膠效率大大提高，無(wú)殘留物，基底材料的損失最小化；省略灰化步驟可大大降低對(duì)襯底的損傷；該過程沒有氧化層的形成，均方差粗糙度和硅損耗較低； 對(duì)特別小的注入光刻膠圖形也有很好的去膠效果?？旖萦行コ邉┝孔⑷牒凸袒蟮墓饪棠z將為22nm的去膠工藝提供前瞻性的技術(shù)和方案，也有助于推動(dòng)SU-8膠在MEMS技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種清洗系統(tǒng)，其特征在于，包括去離子水儲(chǔ)罐、ω2氣瓶、用于對(duì)(X)2加熱并使其達(dá)到高溫狀態(tài)的控制裝置、清洗腔室及用于將含去離子水和高溫狀態(tài)的CO2的混合流體噴射到清洗腔室的噴射裝置；所述去離子水儲(chǔ)罐的出口及所述ω2氣瓶的出口與所述噴射裝置的入口連接；所述噴射裝置的出口與所述清洗腔室的入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的清洗系統(tǒng)，其特征在于，還包括去離子水輔助載流裝置，所述去離子水輔助載流裝置包括隊(duì)氣瓶、過濾器；所述隊(duì)氣瓶的出口通過所述過濾器與所述去離子水儲(chǔ)罐的入口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括熱交換器及過濾器；所述熱交換器的入口通過所述過濾器與所述CO2氣瓶的出口連接； 所述熱交換器的出口與所述噴射裝置的入口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射裝置包括用于將所述去離子水和高溫狀態(tài)的(X)2混合的混合腔室、用于控制所述去離子水和高溫狀態(tài)的(X)2混合的精密混合器及噴嘴；所述精密混合器的入口與所述熱交換器的出口連接；所述精密混合器的入口還與所述去離子水儲(chǔ)罐的出口連接；所述精密混合器的出口與所述混合腔室的入口連接；所述噴嘴的入口與所述混合腔室的出口連接，將含去離子水和高溫狀態(tài)的(X)2的混合流體噴射到所述清洗腔室內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的清洗系統(tǒng)，其特征在于 所述清洗腔室內(nèi)設(shè)置有可以旋轉(zhuǎn)的用于固定樣片的托盤；所述托盤位于所述噴嘴下； 所述噴嘴包括一旋轉(zhuǎn)接頭，所述噴嘴能夠繞所述旋轉(zhuǎn)接頭的軸線360°旋轉(zhuǎn)，按照步進(jìn)電機(jī)式進(jìn)行移動(dòng)掃描，且所述噴嘴可拆卸更換。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述的清洗系統(tǒng)，其特征在于還包括(X)2回收裝置，所述(X)2回收裝置包括氣液分離器、過濾純化裝置和冷循環(huán)裝置； 所述氣液分離器的入口與所述清洗腔室的出口連接；所述氣液分離器的出口與所述過濾純化裝置的入口連接；所述氣液分離器的出口與一廢液罐的入口連接；所述過濾純化裝置的出口通過一單向閥與所述熱交換器連接；所述過濾純化裝置的出口通過一閥門與所述熱交換器連接；所述冷循環(huán)裝置與所述氣液分離器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的清洗系統(tǒng)，其特征在于所述處于高溫狀態(tài)的(X)2的溫度為100 400°C ；所述混合流體中去離子水和(X)2的比例為40 90%。
8.一種清洗方法，其特征在于，包括形成高溫狀態(tài)的(X)2 ；形成含去離子水和所述高溫(X)2的混合流體；及使用所述混合流體對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)清洗處理后的所述混合流體中所含的(X)2進(jìn)行回收。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述處于高溫狀態(tài)的(X)2的溫度為100 400°C;所述混合流體中去離子水和(X)2的比例為40 90%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種清洗系統(tǒng)包括去離子水儲(chǔ)罐、CO2氣瓶、用于對(duì)CO2加熱并使其達(dá)到高溫狀態(tài)的控制裝置、清洗腔室及用于將含去離子水和高溫狀態(tài)的CO2的混合流體噴射到清洗腔室的噴射裝置；所述去離子水儲(chǔ)罐的出口及所述CO2氣瓶的出口與所述噴射裝置的入口連接；所述噴射裝置的出口與所述清洗腔室的入口連接。本發(fā)明公開了一種清洗方法包括形成高溫狀態(tài)的CO2；形成含去離子水和所述高溫CO2的混合流體；及使用所述混合流體對(duì)樣片進(jìn)行清洗處理。根據(jù)本發(fā)明的清洗系統(tǒng)及方法，可以將無(wú)機(jī)碳化厚層和底部有機(jī)光刻膠以及固化交聯(lián)的SU-8全部剝離，去膠效率大大提高，無(wú)殘留物，基底材料的損失最小化。
文檔編號(hào)B08B3/02GK102371254SQ20101025091
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者景玉鵬, 王磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所