专利名称：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，但是非均勻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，提供一种清洗系统包括去离子水储罐、(X)2气瓶、用于对(X)2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的CO2的混合流体喷射到清洗腔室的喷射装置；所述去离子水储罐的出口及所述(X)2气瓶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。根据本发明的一个方面，提供一种清洗方法包括形成高温状态的(X)2 ；形成含去离子水和所述高温(X)2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。
图1是本发明实施例提供的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。
具体实施例方式如图1所示，本发明实施例提供的清洗系统包括用于存储去离子水的去离子水储罐7、C02气瓶18 (提供的(X)2气体纯度达99. 999%以上)、用于对(X)2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(X)2的混合流体喷射到清洗腔室13的喷射装置10、用于输送去离子水的去离子水辅助载流装置及(X)2回收装置。其中，去离子水储罐7设置有压力计2。
控制装置包括热交换器17 (用于加热二氧化碳，使二氧化碳达到100 400°C )、 减压阀20、过滤器4、阀门5及压力计2。其中，CO2气瓶18的出口依次通过压力计2、减压阀II 20、过滤器4与热交换器17的入口连接。热交换器17的出口依次通过阀门5、压力计2与精密混合器的入口连接。热交换器17设置有压力计2。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13、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13、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5、流量计9与精密混合器的入口连接。喷射装置10包括用于将去离子水和高温的(X)2混合的混合腔室、用于控制去离子水和高温的CO2混合的精密混合器及喷嘴。精密混合器的出口与混合腔室的入口连接。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(X)2的混合流体喷射到清洗腔室13内。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。CO2回收装置包括气液分离器观(用于分离残余的去离子水与(X)2混合流体)、过滤纯化装置24(采用干燥剂粉末、玻璃纤维、分子筛或聚四氟等，用于对二氧化碳干燥和纯化)和冷循环装置27 (用于促使气液分离)。气液分离器观的入口与清洗腔室13的出口连接。气液分离器观的出口与过滤纯化装置M的入口连接。气液分离器观的出口与一废液罐25的入口连接。废液罐25的出口与一排液阀门沈的入口连接。过滤纯化装置M 的出口通过一单向阀23与热交换器17连接。过滤纯化装置M的出口通过一阀门5与热交换器17连接。冷循环装置27 (作用主要是使水和二氧化碳分离充分；其主要部件有压缩机，风机，冷循环管等)与气液分离器观连接。本发明实施例还提供一种清洗方法，包括以下步骤步骤Si、形成高温状态的CO2。步骤S2、形成含去离子水和所述高温(X)2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CD2混合流体中CD2的温度达为100 400°C (例如，IOO0C，2000C，3000C，3500C， 4000C )；去离子水和 CO2 的比例为 40 90% (例如，40%，50%，60%，70%，80%，90% )。步骤S4、对进行清洗处理后的混合流体中所含的(X)2进行回收。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； 通过设定热交换器17的温度值对热交换器17进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀13和减压阀1120，调节流量计9 ；此时队将通过阀门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内的精密混合器中，二氧化碳经过热交换器17吸收热量形成 100°C的高温气体，然后依次通过阀门5、压力计2流入喷射装置10内的精密混合器中；去离子水与高温的CO2通过精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例为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中的反应产物(主要包括二氧化碳，水和被剥离下来的光刻胶等颗粒物)在气液分离器观中进行处理，通过冷循环装置27促进气液的分离，通过分离处理后的二氧化碳经过滤纯化装置对进行干燥和纯化后又流回热交换器17中，实现二氧化碳循环使用。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； 通过设定热交换器17的温度值对热交换器17进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀13和减压阀1120，调节流量计9 ；此时队将通过阀门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内的精密混合器中，二氧化碳经过热交换器17吸收热量形成 150°C的高温气体，然后依次通过阀门5、压力计2流入喷射装置10内的精密混合器中；去离子水与高温的CO2通过精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例为50%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中的反应产物在气液分离器观中进行处理，通过冷循环装置27促进气液的分离，通过分离处理后的二氧化碳经过滤纯化装置M进行干燥和纯化后又流回热交换器17中，实现二氧化碳循环使用。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； 通过设定热交换器17的温度值对热交换器17进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀13和减压阀1120，调节流量计9 ；此时队将通过阀门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内的精密混合器中，二氧化碳经过热交换器17吸收热量形成 200°C的高温气体，然后依次通过阀门5、压力计2流入喷射装置10内的精密混合器中；去离子水与高温的CO2通过精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例为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中的反应产物在气液分离器观中进行处理，通过冷循环装置27促进气液的分离，通过分离处理后的二氧化碳经过滤纯化装置M进行干燥和纯化后又流回热交换器17中，实现二氧化碳循环使用。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； 通过设定热交换器17的温度值对热交换器17进行加热，当温度达到所需温度时，调节减压阀13和减压阀1120，调节流量计9 ；此时队将通过阀门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内的精密混合器中，二氧化碳经过热交换器17吸收热量形成 400°C的高温气体，然后依次通过阀门5、压力计2流入喷射装置10内的精密混合器中；去离子水与高温的CO2通过精密混合器控制、混合腔室控制并混合形成比例为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中的反应产物在气液分离器观中进行处理，通过冷循环装置27促进气液的分离，通过分离处理后的二氧化碳经过滤纯化装置M进行干燥和纯化后又流回热交换器17中，实现二氧化碳循环使用。本发明实施例提供的清洗方法及其系统，利用二氧化碳优越的扩散性、低黏滞性和渗透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。
权利要求
1.一种清洗系统，其特征在于，包括去离子水储罐、ω2气瓶、用于对(X)2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的CO2的混合流体喷射到清洗腔室的喷射装置；所述去离子水储罐的出口及所述ω2气瓶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。
2.根据权利要求ι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队气瓶、过滤器；所述队气瓶的出口通过所述过滤器与所述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CO2气瓶的出口连接； 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的(X)2混合的混合腔室、用于控制所述去离子水和高温状态的(X)2混合的精密混合器及喷嘴；所述精密混合器的入口与所述热交换器的出口连接；所述精密混合器的入口还与所述去离子水储罐的出口连接；所述精密混合器的出口与所述混合腔室的入口连接；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的(X)2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3-5任一项所述的清洗系统，其特征在于还包括(X)2回收装置，所述(X)2回收装置包括气液分离器、过滤纯化装置和冷循环装置； 所述气液分离器的入口与所述清洗腔室的出口连接；所述气液分离器的出口与所述过滤纯化装置的入口连接；所述气液分离器的出口与一废液罐的入口连接；所述过滤纯化装置的出口通过一单向阀与所述热交换器连接；所述过滤纯化装置的出口通过一阀门与所述热交换器连接；所述冷循环装置与所述气液分离器连接。
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(X)2的温度为100 400°C ；所述混合流体中去离子水和(X)2的比例为40 90%。
8.一种清洗方法，其特征在于，包括形成高温状态的(X)2 ；形成含去离子水和所述高温(X)2的混合流体；及使用所述混合流体对样片进行清洗处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括对清洗处理后的所述混合流体中所含的(X)2进行回收。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述处于高温状态的(X)2的温度为100 400°C;所述混合流体中去离子水和(X)2的比例为40 90%。
全文摘要
本发明公开了一种清洗系统包括去离子水储罐、CO2气瓶、用于对CO2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的CO2的混合流体喷射到清洗腔室的喷射装置；所述去离子水储罐的出口及所述CO2气瓶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。本发明公开了一种清洗方法包括形成高温状态的CO2；形成含去离子水和所述高温CO2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。
文档编号B08B3/02GK102371254SQ20101025091
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者景玉鹏, 王磊 申请人:中国科学院微电子研究所