专利名称：样片去胶装置及方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种样片去胶装置及方法。
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对注入表面的硅原子损耗较低的样片去胶装置及方法。根据本发明的一个方面，提供一种样片去胶装置包括用于提供超纯去离子水的去离子水储罐、用于对所述超纯去离子水加热，使其成为水蒸气和去离子水的混合流体的热交换器及使用所述混合流体对样片进行去胶的去胶腔室；所述去离子水储罐的出口与所述热交换器的入口连接；所述热交换器的出口与所述去胶腔室的入口相连。根据本发明的一个方面，提供一种样片去胶方法包括形成水蒸气和去离子水的混合流体；及使用所述混合流体对样片进行去胶。根据本发明提供的样片去胶装置及方法，可以将无机碳化厚层和底部有机光刻胶以及固化后的光刻胶全部去除，去胶效率较高，无残留物，薄膜材料的损失最小化；省略灰化步骤大大降低了对衬底的损伤；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。
图1是本发明实施例提供的样片去胶装置的结构示意图；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样片去胶装置包括去离子水储罐1、热交换器 4、恒温加热装置5、温度显示和控制装置6、去胶腔室12及喷嘴9。去离子水储罐1出口接有增压泵2，其出口通过一单向阀3与热交换器4的进口相连。热交换器4的出口经阀门7 与喷嘴9的入口相连。热交换器4采用哈氏合金制造，整个管路内部都涂有氟涂层。恒温加热装置5做成圆柱型腔体，其内部设置有热交换器4。恒温加热装置5外部装有隔热保温材料。热交换器4固定在恒温加热装置5中。恒温加热装置5外部接有温度控制与显示装置 6。喷嘴9为变径空腔结构，其通过旋转接头与去胶腔室12内壁连接，连接处的截面可为圆形，喷嘴9出口截面可为矩形。喷嘴9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。喷嘴入口处管路上接有压力计8。去胶腔室12设置有用于固定为待去胶的样片10的托盘11。托盘11能够水平旋转或者与水平成一角度倾斜。其中，去离子水储罐1用于提供的超纯去离子水。增压泵2用来对去离子水加压， 并可调节流量和流速。恒温加热装置5用于保持热交换器4的恒定温度。温度显示和控制装置6用于调整恒温加热装置5的温度并实时显示。压力计用来测量显示喷嘴9入口处的压力。喷嘴9用于形成高速射流从而对样片10进行清洗。托盘用11于固定样片10，还可以通过离心力使样片上的水滴和剥离后的产物脱离硅片表面。去胶腔室12提供实验操作
D ο本发明实施例提供一种样片去胶方法，包括步骤Si、对超纯去离子水进行加热，使超纯部分去离子水变成水蒸气。步骤S2、形成水蒸气和去离子水的混合流体；及步骤S3、使用所述混合流体对样片进行去胶。基于图1所示的样片去胶装置可实现该方法，其过程如下设定恒温加热装置5的温度并加热(加热温度为100 500°C )，当温度达到所需温度(温度范围为100 500°C， 实际中可选择100°c、150°c、20(rc、30(rc或400°C等)后，运行增压泵2，将去离子水注入到热交换器4中；去离子水进入热交换器4后会吸收热量，部分将变成水蒸气，此时热水器 4管路中便形成水蒸气和水的混合流体。打开阀门7，混合流体将通过喷嘴9 (喷嘴处的压力为0. 1 7MPa，在实际中可为0. 5MPa、IMPaJMPaJMI^a或7MPa等)射流到样片10表面。 根据需要，可以使托盘11旋转，喷嘴9可以进行在样片10表面进行扫描式清洗。射流清洗一段时间后，即可将胶膜去除。通过本发明实施例提供的样品去胶方法及装置，利用高温水蒸气的氧化性和混合流体的高速冲击力，可以将无机碳化厚层和底部有机光刻胶以及固化后的光刻胶全部去除。去胶效率较高，无残留物，薄膜材料的损失最小化。省略灰化步骤大大降低了对衬底的损伤。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。本发明实施例提供的样品去胶方法及装置将为22nm的去胶工艺提供前瞻性的技术和方案。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
1.一种样片去胶装置，其特征在于，包括用于提供超纯去离子水的去离子水储罐、用于对所述超纯去离子水加热，使其成为水蒸气和去离子水的混合流体的热交换器及使用所述混合流体对样片进行去胶的去胶腔室； 所述去离子水储罐的出口与所述热交换器的入口连接；所述热交换器的出口与所述去胶腔室的入口相连。
2.根据权利要求1所述的去胶装置，其特征在于所述去离子水储罐的出口依次通过一增压泵、一单向阀与所述热交换器的入口连接。
3.根据权利要求1所述的去胶装置，其特征在于，还包括喷嘴，所述喷嘴为变径空腔结构，其通过旋转接头与所述去胶腔室内壁连接。
4.根据权利要求3所述的去胶装置，其特征在于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；所述喷嘴入口处管路上接有压力计。
5.根据权利要求3或4所述的样片去胶装置，其特征在于所述热交换器的出口通过所述喷嘴将所述混合流体喷射到所述样片； 所述热交换器采用哈氏合金制造；所述热交换器管路内部都涂有氟涂层。
6.根据权利要求1所述的去胶装置，其特征在于，还包括 恒温加热装置，用于保持所述热交换器的恒定温度。温度显示和控制装置，用于调整所述恒温加热装置的温度并实时显示。
7.权利要求1、2、3、4或6任一项所述的去胶装置，其特征在于所述去胶腔室设置有用于固定样片的托盘，所述托盘能够水平旋转或者与水平成一角度倾斜。
8.一种样片去胶方法，其特征在于，包括 形成水蒸气和去离子水的混合流体；及使用所述混合流体对样片进行去胶。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述形成水蒸气和水的混合流体之前还包括对超纯去离子水进行加热，使超纯部分去离子水变成水蒸气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为100 500°C ；所述去胶的压力为0. 1 7MPa。
全文摘要
本发明公开了样片去胶装置包括用于提供超纯去离子水的去离子水储罐、用于对所述超纯去离子水加热，使其成为水蒸气和去离子水的混合流体的热交换器及使用所述混合流体对样片进行去胶的去胶腔室；所述去离子水储罐的出口与所述热交换器的入口连接；所述热交换器的出口与所述去胶腔室的入口相连。本发明还提供样片去胶方法包括形成水蒸气和去离子水的混合流体；及使用所述混合流体对样片进行去胶。通过本发明将无机碳化厚层和底部有机光刻胶以及固化后的光刻胶全部去除。去胶效率较高，无残留物，薄膜材料的损失最小化。
文档编号G03F7/32GK102338993SQ201010238028
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者景玉鹏, 王磊 申请人:中国科学院微电子研究所