CN102466988A

CN102466988A - 高温水蒸气和水混合射流清洗系统及方法

Info

Publication number: CN102466988A
Application number: CN2010105311719A
Authority: CN
Inventors: 王磊; 景玉鹏
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: CN102466988B

Abstract

公开了一种清洗系统包括：两个去离子水储罐、用于对去离子水加热并使其达到高温状态的控制装置、清洗腔室及用于将含去离子水和高温状态水蒸气的混合流体喷射到清洗腔室的喷射装置；其中，一去离子水储罐的出口通过所述控制装置与所述喷射装置的入口连接，另一去离子水储罐的出口与所述喷射装置的入口连接；所述喷射装置的出口与所述清洗腔室的入口连接。还公开一种清洗方法包括：形成高温状态的水蒸气；形成含去离子水和所述高温水蒸气的混合流体；及使用所述混合流体对样片进行清洗处理。根据本发明的清洗系统及方法，可以将无机碳化厚层和底部有机光刻胶以及固化交联的SU-8全部剥离，去胶效率大大提高，无残留物，基底材料的损失最小化。

Description

高温水蒸气和水混合射流清洗系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种高温水蒸气和水混合射流清洗系统及方法。

背景技术

在现代CMOS器件中，几乎所有衬底结构都是经由离子注入形成的。高能离子会损伤光刻胶，使其变得很难去除。在注入之后，这些离子会以氧化层、次氧化层或有机化合物等形式存在。这些高能离子还会使光刻胶表面变成一种金刚石型与石墨型混合的碳质层。因此碳化工艺使得注入光刻胶的去除变得很具挑战性。对于硅上的注入光刻胶去除，可以使用碱性或酸性氟基溶液实现，但是会造成对底层硅的损耗；也可以使用等离子体去胶技术，但是非均匀等离子体产生的电荷会损伤晶圆表面的敏感结构。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种降低在对样片清洗时，对样片基底材料造成损坏的清洗系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种高温水蒸气和水混合射流清洗系统包括：

两个去离子水储罐、用于对去离子水加热并使其达到高温状态的控制装置、清洗腔室及用于将含去离子水和高温状态水蒸气的混合流体喷射到清洗腔室的喷射装置；其中，一去离子水储罐的出口通过所述控制装置与所述喷射装置的入口连接，另一去离子水储罐的出口与所述喷射装置的入口连接；所述喷射装置的出口与所述清洗腔室的入口连接。

根据本发明的另一个方面，提供一种高温水蒸气和水混合射流清洗方法包括：

形成高温状态的水蒸气；

形成含去离子水和所述高温水蒸气的混合流体；及

使用所述混合流体对样片进行清洗处理。

根据本发明的清洗系统及方法，可以将无机碳化厚层和底部有机光刻胶以及固化交联的SU-8全部剥离，去胶效率大大提高，无残留物，基底材料的损失最小化。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高温水蒸气和水混合射流清洗系统的结构示意图；

本发明目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的高温水蒸气和水混合射流清洗系统包括：用于存储去离子水的两个去离子水储罐7和20、用于对去离子水储罐20中的去离子水加热并使其达到高温状态的控制装置、清洗腔室13及用于将含去离子水和高温状态的水蒸气的混合流体喷射到清洗腔室13的喷射装置10、及用于输送去离子水的去离子水辅助载流装置。

其中，去离子水储罐7设置有压力计6。

控制装置包括热交换器19(用于加热去离子水，使去离子水达到100～600℃)、阀门17、压力计16及增压泵21。其中，去离子水储罐20的出口通过增压泵21与热交换器19的入口连接。热交换器19的出口依次通过阀门17、压力计16与混合腔室的入口连接。热交换器19设置有温度控制及显示装置18。

喷射装置10包括用于将去离子水和高温的水蒸气混合的混合腔室及喷嘴。喷嘴的入口与混合腔室的出口连接，将含去离子水和高温状态的水蒸气的混合流体喷射到清洗腔室13内。

去离子水辅助载流装置包括N₂气瓶1(用于提供输送去离子水的N₂)、压力计2、减压阀3、过滤器4、阀门5及流量计9(用于控制管路中流体的流量)。N₂气瓶1的出口依次通过压力计2、减压阀3、过滤器4、阀门5与去离子水储罐7的入口连接。去离子水储罐7的出口依次通过阀门8、流量计9与混合腔室的入口连接。

清洗腔室13内设置有可以旋转的用于固定样片11的托盘12。托盘12位于喷嘴下。喷嘴包括一旋转接头，喷嘴能够绕旋转接头的轴线360°旋转，按照步进电机式进行移动扫描，且喷嘴可拆卸更换。清洗腔室13出口与废液储罐14的入口连接。废液储罐14的出口与排液阀门15连接。

本发明实施例还提供一种高温水蒸气和水混合射流清洗方法，包括以下步骤：

步骤S1、形成高温状态的水蒸气。

步骤S2、形成含去离子水和所述高温水蒸气的混合流体。及

步骤S3、使用所述混合流体对样片表层进行清洗处理。其中，清洗处理的去离子水和高温的水蒸气混合流体中水蒸气的温度达为100～600℃(例如，100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，600℃)；去离子水和水蒸气的比例为40～90％(例如，40％，50％，60％，70％，80％，90％)。

基于图1所示的系统对该清洗方法以以下具体示例进行详细说明。

实施例1

该方法过程如下：将样片11放入托盘12并固定，托盘12根据需要选择是否旋转；通过设定温度控制及显示装置18的温度值对热交换器19进行加热，当温度达到所需温度时(例如300℃)，调节减压阀3，运行增压泵21，调节流量计9；此时N₂将通过阀门5，并经过流量计9控制流量，输送去离子水流入喷射装置10内的混合腔室中，去离子水经过热交换器19吸收热量形成100℃的高温水蒸气，然后依次通过阀门17、压力计16流入喷射装置10内的混合腔室中；去离子水与高温的水蒸气在混合腔室混合形成比例为40％混合流体，然后通过喷嘴以高速喷射到固定在托盘12上的样片11上，对样片进行清洗处理；喷嘴能够绕旋转接头的轴线360°旋转，可以进行扫描移动清洗，并且可以拆卸更换；清洗腔室13中的废液流入废液储罐14中暂存，最后从排液阀15排出。

实施例2

该方法过程如下：将样片11放入托盘12并固定，托盘12根据需要选择是否旋转；通过设定温度控制及显示装置18的温度值对热交换器19进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀3，运行增压泵21，调节流量计9；此时N₂将通过阀门5，并经过流量计9控制流量，输送去离子水流入喷射装置10内的混合腔室中，去离子水经过热交换器19吸收热量形成300℃的高温水蒸气，然后依次通过阀门17、压力计16流入喷射装置10内的混合腔室中；去离子水与高温的水蒸气在混合腔室混合形成比例为60％混合流体，然后通过喷嘴以高速喷射到固定在托盘12上的样片11上，对样片进行清洗处理；喷嘴能够绕旋转接头的轴线360°旋转，可以进行扫描移动清洗，并且可以拆卸更换；清洗腔室13中的废液流入废液储罐14中暂存，最后从排液阀15排出。

实施例3

该方法过程如下：将样片11放入托盘12并固定，托盘12根据需要选择是否旋转；通过设定温度控制及显示装置18的温度值对热交换器19进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀3，运行增压泵21，调节流量计9；此时N₂将通过阀门5，并经过流量计9控制流量，输送去离子水流入喷射装置10内的混合腔室中，去离子水经过热交换器19吸收热量形成500℃的高温水蒸气，然后依次通过阀门17、压力计16流入喷射装置10内的混合腔室中；去离子水与高温的水蒸气在混合腔室混合形成比例为80％混合流体，然后通过喷嘴以高速喷射到固定在托盘12上的样片11上，对样片进行清洗处理；喷嘴能够绕旋转接头的轴线360°旋转，可以进行扫描移动清洗，并且可以拆卸更换；清洗腔室13中的废液流入废液储罐14中暂存，最后从排液阀15排出。

实施例4

该方法过程如下：将样片11放入托盘12并固定，托盘12根据需要选择是否旋转；通过设定温度控制及显示装置18的温度值对热交换器19进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀3，运行增压泵21，调节流量计9；此时N₂将通过阀门5，并经过流量计9控制流量，输送去离子水流入喷射装置10内的混合腔室中，去离子水经过热交换器19吸收热量形成600℃的高温水蒸气，然后依次通过阀门17、压力计16流入喷射装置10内的混合腔室中；去离子水与高温的水蒸气在混合腔室混合形成比例为90％混合流体，然后通过喷嘴以高速喷射到固定在托盘12上的样片11上，对样片进行清洗处理；喷嘴能够绕旋转接头的轴线360°旋转，可以进行扫描移动清洗，并且可以拆卸更换；清洗腔室13中的废液流入废液储罐14中暂存，最后从排液阀15排出。

本发明实施例提供的清洗方法及其系统，利用高温水蒸气的氧化性以及混合流体的高速射流冲击作用，可以将无机碳化厚层和底部有机光刻胶以及固化交联的SU-8全部剥离，去胶效率大大提高，无残留物，基底材料的损失最小化；省略灰化步骤可大大降低对衬底的损伤；该过程没有氧化层的形成，均方差粗糙度和硅损耗较低；对特别小的注入光刻胶图形也有很好的去胶效果。快捷有效去除高剂量注入和固化后的光刻胶将为22nm的去胶工艺提供前瞻性的技术和方案，也有助于推动SU-8胶在MEMS技术中的广泛应用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高温水蒸气和水混合射流清洗系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的清洗系统，其特征在于，还包括：

去离子水辅助载流装置，所述去离子水辅助载流装置包括N₂气瓶、过滤器；所述N₂气瓶的出口通过所述过滤器与一去离子水储罐的入口连接。

3.根据权利要求1所述的清洗系统，其特征在于，所述控制装置包括：

热交换器及过滤器；所述热交换器的入口通过所述过滤器与所述一个去离子水储罐的出口连接；所述热交换器的出口与所述喷射装置的入口连接。

4.根据权利要求3所述的清洗系统，其特征在于，所述喷射装置包括：

用于将所述去离子水和高温状态水蒸气混合的混合腔室及喷嘴；所述混合腔室的入口与所述热交换器的出口连接；所述混合腔室的入口还与所述另一去离子水储罐的出口连接；所述喷嘴的入口与所述混合腔室的出口连接，将含去离子水和高温状态水蒸气的混合流体喷射到所述清洗腔室内。

5.根据权利要求4所述的清洗系统，其特征在于：

所述清洗腔室内设置有可以旋转的用于固定样片的托盘；所述托盘位于所述喷嘴下；所述喷嘴包括一旋转接头，所述喷嘴能够绕所述旋转接头的轴线360°旋转，按照步进电机式进行移动扫描，且所述喷嘴可拆卸更换。

6.根据权利要求1至5任一项所述的清洗系统，其特征在于：还包括废液储罐，所述废液储罐的入口通过排液阀门与所述清洗腔室的出口连接。

7.根据权利要求1-5任一项所述的清洗系统，其特征在于：

所述处于高温状态的水蒸气的温度为100～600℃。

8.根据权利要求1-5任一项所述的清洗系统，其特征在于：

所述混合流体中去离子水和水蒸气的比例为40～90％。

9.一种高温水蒸气和水混合射流清洗方法，其特征在于，包括：

形成高温状态的水蒸气；

形成含去离子水和所述高温水蒸气的混合流体；及

使用所述混合流体对样片进行清洗处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述处于高温状态的水蒸气的温度为100～600℃；所述混合流体中去离子水和水蒸气的比例为40～90％。