CN115642077A - 利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 - Google Patents
利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115642077A CN115642077A CN202211314786.5A CN202211314786A CN115642077A CN 115642077 A CN115642077 A CN 115642077A CN 202211314786 A CN202211314786 A CN 202211314786A CN 115642077 A CN115642077 A CN 115642077A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic
- particles
- film
- material substrate
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 155
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 131
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 121
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 claims description 35
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 34
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 29
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 29
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 23
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 18
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 18
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 18
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims description 18
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims description 18
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 16
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 16
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001548 drop coating Methods 0.000 claims description 5
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 4
- -1 comprising: s1 Substances 0.000 claims description 4
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 4
- KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyloxy prop-2-eneperoxoate Chemical compound C=CC(=O)OOOC(=O)C=C KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 4
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PTJWCLYPVFJWMP-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO PTJWCLYPVFJWMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- QXJQHYBHAIHNGG-UHFFFAOYSA-N trimethylolethane Chemical compound OCC(C)(CO)CO QXJQHYBHAIHNGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 abstract description 49
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 7
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011086 high cleaning Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B11/00—Cleaning flexible or delicate articles by methods or apparatus specially adapted thereto
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
- G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本公开提供了利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置,该方法包括:S1,将有机溶液涂覆于含待去除颗粒的材料基底表面,有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;S2,烘烤材料基底,使有机溶液变黏稠从而包裹住颗粒,烘烤的温度高于高分子聚合物的玻璃化转变温度;S3,待温度降低后,S2中的有机溶液固化成有机薄膜;剥离有机薄膜,颗粒同时被去除。本公开的方法能够一次性去除任意厚度、任意大小的材料基底表面的颗粒,颗粒去除效率高且颗粒去除率能达到93%以上,不需要使用大量的高纯化学试剂,对材料基底表面没有损伤,可适用于硅晶圆、介质和/或金属和/或光敏材料覆盖的硅晶圆、含图形结构的硅晶圆、掩模等材料基底表面颗粒的去除。
Description
技术领域
本公开涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置。
背景技术
半导体产业中,对颗粒的清洗通常采用基于化学试剂的湿法清洗技术(Wet CleanTechnology),该技术会使用到大量的高纯化学试剂,不仅会对环境造成污染,而且清洗后的化学废液处理也会增加额外的技术成本。
为了解决这些问题,技术人员开发了替代的清洗技术,即干法清洗技术(DryClean Technology)。现有的干法清洗技术包括等离子体清洗技术、光化学清洗技术、超临界CO2流体清洗技术等,其中,等离子体清洗技术容易造成材料基底表面损伤;光化学清洗技术清除效率较低,处理后会残留灰末,且紫外线易对工艺操作者的健康产生损害;超临界CO2流体清洗技术中CO2分子间的范德华力相比烃类溶剂分子要弱,对于无机物或有机物溶解能力较小,其应用范围较窄。
此外,上述半导体产业中成熟的清洗技术主要是针对裸晶圆和涂覆光刻胶的晶圆,对于介质或者金属或者多层膜覆盖的晶圆,则需对化学清洗试剂进行针对性的开发,开发周期长,兼容性不好;对于有图形晶圆的清洗,更需配置兆声波等专门技术才能实现,清洗设备昂贵。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对上述问题,本公开提供了一种利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置,用于解决传统方法应用范围窄、清除效率低、易造成表面损伤、环境污染大等技术问题。
(二)技术方案
本公开一方面提供了一种利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,包括:S1,将有机溶液涂覆于含待去除颗粒的材料基底表面;其中,有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;S2,烘烤材料基底,使有机溶液变黏稠从而包裹住颗粒;其中,烘烤的温度高于高分子聚合物的玻璃化转变温度;S3,待温度降低后,S2中的有机溶液固化成有机薄膜;剥离有机薄膜,颗粒同时被去除。
进一步地,S1中涂覆的方法包括旋涂、刮涂、滴涂中的一种;S1中材料基底包括硅晶圆、介质和/或金属和/或光敏材料覆盖的硅晶圆、含图形结构的硅晶圆、掩模中的一种。
进一步地,S1中高分子聚合物的质量百分比为1~30%,高分子聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯树脂、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、玻尿酸中的一种或多种;S1中溶剂包括水、苯甲醚、氯苯酚、甲酚、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、丙酮中的一种或多种。
进一步地,S1中有机溶液还包括添加剂,添加剂的质量百分比为0.1~1%;添加剂包括1,4-丁二醇、甘油、三乙醇胺、三羟甲基乙烷、乙醇、乙二烷醇、聚乙烯醇、双季戊四醇、三季戊四醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步地,S1中有机溶液的粘度范围为1mpa.s~25Pa.s。
进一步地,S2中烘烤的温度范围为50℃~100℃;S3中剥离有机薄膜的方法包括自动起膜剥离、撕扯剥离中的一种;S3中有机薄膜的厚度为1μm~10μm;待去除颗粒的粒径为30nm以上,颗粒的去除率为93%以上。
本公开另一方面提供了一种利用有机薄膜快速去除颗粒的装置,包括:涂覆单元,用于将有机溶液涂覆于待去除颗粒的材料基底表面;其中,有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;烘烤单元,用于烘烤材料基底,使有机溶液变黏稠从而包裹住颗粒;其中,烘烤的温度高于高分子聚合物的玻璃化转变温度;剥离单元,用于待温度降低后,使黏稠的有机溶液固化成有机薄膜;并剥离有机薄膜,颗粒同时被去除。
进一步地,涂覆单元包括:涂覆承片台,包括分隔件和真空吸附腔,分隔件用于将真空吸附腔进行区域分割;真空控制模块,与真空吸附腔相连,用于使真空吸附腔内形成真空;旋转控制模块,与涂覆承片台连接,用于带动涂覆承片台旋转;洁净模块,设于涂覆承片台上部,用于提供经过滤的洁净空气;供液模块,用于提供有机溶液、去胶液和管道冲洗液;涂覆模块,用于对有机溶液进行涂覆;边胶去除模块,用于去除有机溶液涂覆后形成的边胶;引流模块,用于定向抽排废气。
进一步地,烘烤单元包括:烘烤剥离承片台,用于支撑材料基底;加热元件,用于对材料基底进行烘烤;真空吸附元件,与加热元件交替分布,用于对材料基底进行真空吸附以便于后续有机薄膜的剥离。
进一步地,剥离单元包括:粘附薄膜,在面向有机薄膜的一面具有粘附力,且粘附薄膜与有机薄膜之间的粘附力大于有机薄膜与材料基底之间的粘附力;施测压元件,用于下压粘附薄膜使其接触有机薄膜并测量施加于有机薄膜上的压力值;主动式滚筒,结合于粘附薄膜的一端,用于在压力值达到设定值时带动粘附薄膜使有机薄膜与材料基底分离;被动式滚筒,结合于粘附薄膜的另一端,在粘附薄膜的带动下随主动式滚筒同步运动并提供新的粘附薄膜。
(三)有益效果
本公开的利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置,利用有机薄膜自身的孔隙结构和体积相变特性,烘烤时,温度高于有机溶液中高分子聚合物的玻璃化转变温度,有机溶液转变成高黏度状态,颗粒被高黏度状态的有机溶液包裹;冷却后,温度低于高分子聚合物的玻璃化转变温度,高黏度状态的有机溶液进一步固化,形成有机薄膜;有机薄膜与颗粒之间的机械联锁力增强,颗粒被固定于有机薄膜中,剥离有机薄膜的同时颗粒也被去除。
本公开的方法操作简单,能够一次性去除任意厚度、任意大小的材料基底表面的颗粒,颗粒去除效率高,颗粒去除率能达到93%以上,不需要使用大量的高纯化学试剂,对材料基底表面没有损伤,尤其适用于100nm以下颗粒的去除,可适用于硅晶圆、介质和/或金属和/或光敏材料覆盖的硅晶圆、含图形结构的硅晶圆、掩模等材料基底表面颗粒的去除。
附图说明
图1示意性示出了根据本公开实施例中利用有机薄膜快速去除颗粒的方法流程图;
图2示意性示出了根据本公开实施例中利用有机薄膜快速去除颗粒的装置的结构示意图;
图3示意性示出了根据本公开实施例中利用有机薄膜快速去除颗粒的装置中涂覆单元的结构示意图;
图4示意性示出了根据本公开实施例中利用有机薄膜快速去除颗粒的装置中烘烤剥离单元的结构示意图;
图5示意性示出了根据本公开实施例1中有机薄膜从材料基底上的剥离的结构示意图;
图6示意性示出了根据本公开实施例2中有机薄膜从材料基底上的剥离的结构示意图;
图7示意性示出了根据本公开实施例3中有机薄膜从材料基底上的剥离的结构示意图;
图8示意性示出了根据本公开实施例1中有机薄膜脱模后的照片和颗粒去除前后的SEM图;
图9示意性示出了根据本公开实施例2中有机薄膜脱模后的照片和颗粒去除前后的SEM图;
图10示意性示出了根据本公开实施例3中颗粒去除前后材料基底表面的自然落尘分布图;
图11示意性示出了根据本公开实施例4中有机薄膜从掩模上剥离的流程图和颗粒去除前后掩模表面的SEM图;
附图标记说明:
1,材料基底;2,有机薄膜;3,翘曲部分;4,有机溶液;5,第一功能层;6,第二功能层;7,晶圆,101,装卸单元;102,电控单元;103,传输单元;104,涂覆单元;105,烘烤剥离单元;201,洁净模块;202,压力管道;203,涂覆模块;204,第一喷口;205,管道冲洗废液喷口;206,第二喷口;207,第一引流件;208,辅助腔;209,分隔件;210,真空吸附腔;211,旋转控制模块;212,真空控制模块;213,第二引流件;214,第三喷口;215,阀门;216,第一存储瓶;217,第三存储瓶;218,第二存储瓶;301,测压元件;302,悬挂部件;303,主动式滚筒;304,被动式滚筒;305,动力部件;306,支撑部件;307,烘烤剥离承片台;308,真空吸附元件;309,加热元件;310,顶针;311,粘附薄膜;312,支撑腔;313,真空泵。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例,而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
本公开提供了一种利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,请参见图1,包括:S1,将有机溶液涂覆于含待去除颗粒的材料基底表面;其中,有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;S2,烘烤材料基底,使有机溶液变黏稠从而包裹住颗粒;其中,烘烤的温度高于高分子聚合物的玻璃化转变温度;S3,待温度降低后,S2中的有机溶液固化成有机薄膜;剥离有机薄膜,颗粒同时被去除。
该方法先将有机溶液涂覆于材料基底表面,同时覆盖住了待去除的颗粒;再对材料基底进行烘烤,烘烤的温度高于有机溶液中高分子聚合物的玻璃化转变温度,有机溶液即转变成高黏度状态,颗粒陷入该高黏度状态的有机溶液中并被该高黏度状态的有机溶液包裹;冷却后,温度降低并低于高分子聚合物的玻璃化转变温度,高黏度状态的有机溶液进一步固化转变成固态,形成有机薄膜,该有机薄膜与颗粒之间的机械联锁力增强,颗粒被固定于有机薄膜中,剥离有机薄膜的同时颗粒也被去除,材料基底清洁完成。本公开中的颗粒均指颗粒污染物,颗粒的尺寸通常在100nm以下。
本公开一方面利用有机薄膜自身的孔隙结构和体积相变特性,去除颗粒的方法操作简单,相对于传统干法清洗技术、湿法清洗技术具有显著优势,在不需要向材料基底施加外部能量的情况下,颗粒便能陷入有机薄膜中,能够一次性去除任意厚度、任意大小的材料基底上的颗粒;有机溶液可以对材料基底进行全面积涂覆,因此颗粒去除效率高、速度快。另一方面,在颗粒去除过程中,仅需使用少量的高分子有机溶液,而不需要采用强酸、强碱等大量的高纯化学试剂,因此不会产生大量的废液,也无需使用昂贵的清洗设备,减少了对环境造成的污染。最后,有机薄膜的剥离方式简单,不需要特殊的剥离液,处理后无残留,且对材料基底表面不会造成损伤,应用范围广。
在上述实施例的基础上,S1中涂覆的方法包括旋涂、刮涂、滴涂中的一种;S1中材料基底包括硅晶圆、介质和/或金属和/或光敏材料覆盖的硅晶圆、含图形结构的硅晶圆、掩模中的一种。
本公开中有机溶液涂覆的方法不仅仅局限于上述三种,其它能使有机溶液在材料基底表面均匀成膜的方法均可适用于本公开中。需要说明的是,在采用旋涂的方式时,为了避免在旋涂过程中出现气泡,旋涂的速度采用低高速结合的方式,低速旋涂转速范围为200rpm~500rpm,高速旋涂转速范围为1000rpm~4000rpm,低速旋涂和高速旋涂合计旋涂的时间范围优选为30s~60s,但可以根据需要进行调整。经过烘烤后,形成有机溶液薄膜的厚度为1μm~10μm。
S1中材料基底为需要清除其表面上吸附的颗粒污染物的材料基底。材料基底可以为任意材质,其厚度、大小均没有限制,包括但不限于以下三种硅晶圆,也可以是包含多层薄膜结构的硅晶圆,还可以是进行过化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)、离子注入等工艺后的硅晶圆;其中,含图形结构的硅晶圆的特征尺寸≤100nm,深宽比≥3:1。本公开的方法由于对材料基底表面不会造成损伤,因此尤其适用于介质或者金属或者多层膜覆盖的硅晶圆以及含图形结构的硅晶圆的清洁。
在上述实施例的基础上,S1中高分子聚合物的质量百分比为1~30%,高分子聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene glycol Terephthalate,PET)、环氧丙烯酸酯树脂(Epoxy Acrylate,EA)、聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane Acrylate,PUA)、不饱和聚酯树脂(Unsaturated polyester,UPE)、聚酯丙烯酸酯(Polyester acrylate,PEA)、聚醚丙烯酸酯(Polyether Acrylate)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)、玻尿酸(Hyaluronic Acid,HA)中的一种或多种;S1中溶剂包括水、苯甲醚、氯苯酚、甲酚、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、丙酮中的一种或多种。
S1中使用的有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂,其中,高分子聚合物的质量百分比为1~30%,其余为溶剂。后续形成的有机薄膜为热固性或者热塑性高分子聚合物,具有良好的孔隙结构、体积相变以及机械特性,如拉伸强度、断裂伸长率等。
在上述实施例的基础上,S1中有机溶液还包括添加剂,添加剂的质量百分比为0.1~1%;添加剂包括1,4-丁二醇、甘油、三乙醇胺、三羟甲基乙烷、乙醇、乙二烷醇、聚乙二醇、双季戊四醇、三季戊四醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
有机溶液中还可以包括添加剂,其中,高分子聚合物的质量百分比为1~30%,添加剂的质量百分比为0.1~1%,其余为溶剂。添加剂用于调控有机薄膜与材料基底之间的附着力,从而实现对不同材料基底上颗粒的去除。若有机薄膜与材料基底之间的附着力合适,则可以不用引入添加剂。
还需要说明的是,若材料基底表面含有光敏性材料,有机溶液中的成分(可包括添加剂)与该光敏性材料需不具有溶解或者反应作用,有机溶液的玻璃化转变温度需低于光敏性材料的前烘温度,该温度≤100℃。
在上述实施例的基础上,S1中有机溶液的粘度范围为1mpa.s~25Pa.s。
有机溶液粘度在上述范围内,有利于调控后续工艺中形成有机薄膜的成膜性能。
在上述实施例的基础上,S2中烘烤的温度范围为50℃~100℃。
除了通过加入添加剂调控有机薄膜与材料基底之间的附着力之外,还可以通过工艺中的烘烤温度进行调控。为了实现有机薄膜对颗粒的有效去除,同时兼顾材料基底上多层薄膜结构的完整性,需满足有机薄膜的玻璃化温度小于等于烘烤的温度,有机薄膜烘烤后内部的溶剂含量需大于等于40%,以调节有机薄膜与材料基底之间附着力,保障后续剥离工艺不影响材料基底上多层薄膜结构的完整性,由此工艺中烘烤的温度范围优选为50℃~100℃。
在上述实施例的基础上,S3中剥离有机薄膜的方法包括自动起膜剥离、撕扯剥离中的一种;S3中有机薄膜的厚度为1μm~10μm;待去除颗粒的粒径为30nm以上,颗粒的去除率能达到93%以上。
有机薄膜的剥离可以根据有机薄膜的类型采用自动起膜剥离或撕扯剥离的方式进行。其中,自动起膜剥离的原理是在外部加热、加压或其它机械条件下,高分子聚合物之间的部分链键被打断,从而导致有机薄膜收缩;撕扯剥离采用有粘附力的滚筒结构进行,滚筒结构与有机薄膜之间的附着力需大于有机薄膜与材料基底之间的附着力。
S3中有机薄膜的厚度为固化后薄膜的厚度,该厚度在上述范围内有利于保障有机薄膜在剥离过程中不断裂,同时让有机薄膜涂覆后的烘烤固化时间控制在10分钟内以保证该颗粒去除方法的效率。有机薄膜对颗粒的去除能力和对材料基底的损伤通过在有机薄膜中混合添加剂、控制烘烤工艺条件进行调节控制,能有效实现各种大小颗粒的去除,尤其适用于100nm以下颗粒的去除。
本公开还提供了一种利用有机薄膜快速去除颗粒的装置,包括:涂覆单元,用于将有机溶液涂覆于待去除颗粒的材料基底表面;其中,有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;烘烤单元,用于烘烤材料基底,使有机溶液变黏稠从而包裹住颗粒;其中,烘烤的温度高于高分子聚合物的玻璃化转变温度;剥离单元,用于待温度降低后,使黏稠的所述有机溶液固化成有机薄膜;并剥离有机薄膜,颗粒同时被去除。
如图2所示,涂覆单元104,将有机溶液通过旋涂、滴涂、刮涂等方式覆盖到材料基底上,主要用于有机溶液在材料基底上的均匀涂覆;涂覆单元104还包括供液模块,供液模块用于将有机溶液供给至溶液喷口,有机溶液包括但不限于管道清洗液、能固化成有机薄膜的有机溶液、能溶解有机薄膜的去胶液;即涂覆单元104同时具有去除边胶的功能。
烘烤剥离单元105,包括烘烤单元和剥离单元两部分,主要用于实现有机溶液对颗粒的包裹和有机薄膜的剥离去除。其中,烘烤单元具有真空吸附和加热功能,对材料基底上的有机溶液进行固化,待冷却固化成有机薄膜后真空吸附固定住材料基底,准备进行有机薄膜剥离过程。剥离单元含有滚筒结构和测压元件,用于有机薄膜的剥离。
如图2所示,去除颗粒的装置还包括装卸单元101、电控单元102、传输单元103。其中,装卸单元101用于材料基底存储盒的传输;电控单元102用于实现有机干法清洗工艺和流程的自动化控制;传输单元103用于材料基底在有机干法清洗工艺中的传输。去除颗粒的装置的工艺流程包括:待去除颗粒的材料基底放置在装卸单元101的存储盒中,通过传输单元103中的机械传输手传输至涂覆单元104,进行有机溶液的涂覆工艺;之后,传输单元103中的机械传输手将材料基底传输至烘烤剥离单元105,进行有机溶液的烘烤和有机薄膜的剥离;完成清洗后的材料基底通过传输单元103中的机械传输手放置进装卸单元101中另一个干净的存储盒中,材料基底清洁完成。
在上述实施例的基础上,涂覆单元包括:涂覆承片台,包括分隔件和真空吸附腔,分隔件用于将真空吸附腔进行区域分割;真空控制模块,与真空吸附腔相连,用于使真空吸附腔内形成真空;旋转控制模块,与涂覆承片台连接,用于带动涂覆承片台旋转;洁净模块,设于涂覆承片台上部,用于为涂覆单元提供经过滤的洁净空气,可以利用风机过滤单元(Fan Filter Unit,FFU)进行过滤;供液模块,用于提供有机溶液、去胶液和管道冲洗液;涂覆模块,用于对有机溶液进行涂覆;边胶去除模块,用于去除有机溶液涂覆后形成的边胶;引流模块,用于定向抽排废气。
涂覆单元104的具体结构如图3所示。材料基底1被吸附在涂覆承片台上,涂覆承片台由分隔件209和真空吸附腔210组成,分隔件209将真空吸附腔210进行区域分割,以便适应不同尺寸材料基底的吸附。分隔件209可根据需求退缩到辅助腔208中,从而实现真空吸附腔210的区域分割,具体地,分隔件209例如为插销。吸附真空由真空控制模块212产生,通过旋转控制模块211和真空吸附腔210相连,具体地,旋转控制模块211例如为轴承,真空控制模块212例如为真空泵。
供液模块包括第一存储瓶216、第二存储瓶218、第三存储瓶217、压力管道202和阀门215。放置在第一存储瓶216中的有机溶液通过压力管道202压送到第一喷口204,有机溶液滴涂在材料基底1上,压力管道202可收缩,结合旋转控制模块211可实现对材料基底1的有机溶液4旋涂、滴涂等,结合涂覆模块203亦可实现对有机溶液4的刮涂。涂覆模块203一侧可实现收缩以适应于各个尺寸材料基底的刮涂工艺,具体地,涂覆模块203例如为刮涂部件。边胶去除模块包括第二喷口206和第三喷口214,有机溶液4完成涂覆工艺后,放置在第二存储瓶218中的去胶液通过第二喷口206和第三喷口214可实现对有机溶液4涂覆后边胶的去除,便于后续有机薄膜的脱模剥离。该部分去胶液可通过阀门215实现选择性的喷涂。第三存储瓶217中存储有管道冲洗液,在替换溶液或溶剂时可以实现对压力管道202的清洗,管道冲洗后的废液由管道冲洗废液喷口205排出,此时压力管道202收缩到管道冲洗废液喷口205脱离材料基底1的上方位置。引流模块包括设置于涂覆承片台两侧的第一引流件207和第二引流件213,有机溶液涂覆工艺产生的废气由第一引流件207和第二引流件213实现有序定向抽排。涂覆单元104、烘烤剥离单元105中还包括洁净模块201,洁净模块201用于提供经过FFU过滤的洁净空气。
在上述实施例的基础上,烘烤单元包括:烘烤剥离承片台,用于支撑材料基底;加热元件,用于对材料基底进行烘烤;真空吸附元件,与加热元件交替分布,用于对材料基底进行真空吸附以便于后续有机薄膜的剥离;剥离单元包括:粘附薄膜,在面向有机薄膜的一面具有粘附力,且粘附薄膜与有机薄膜之间的粘附力大于有机薄膜与材料基底之间的粘附力;施测压元件,用于下压粘附薄膜使其接触有机薄膜并测量粘附薄膜通过悬挂部件302施加于有机薄膜上的压力值;主动式滚筒,结合于粘附薄膜的一端,用于在压力值达到设定值时带动粘附薄膜使有机薄膜与材料基底分离;被动式滚筒,结合于粘附薄膜的另一端,在粘附薄膜的带动下随主动式滚筒同步运动并提供新的粘附薄膜。
烘烤剥离单元105的具体结构如图4所示,材料基底1被放置在顶针310上,距离烘烤剥离承片台307的高度约5cm,目的是为了让涂覆有机溶液4的材料基底1受热均匀。考虑到烘烤剥离承片台307需要同时满足加热和真空吸附两种功能,因此加热元件309(如电阻丝)和真空吸附元件308(如真空吸附环)呈交叉分布模式,吸附真空由真空泵313产生,通过支撑腔312与烘烤剥离承片台307相连。完成烘烤固化工艺后,顶针310退缩进烘烤剥离承片台307中,材料基底1和烘烤剥离承片台307接触,随后进行真空吸附便于有机薄膜的剥离。剥离单元由被动式滚筒304、主动式滚筒303、粘附薄膜311和测压元件301组成。测压元件301通过悬挂部件302实现x方向和z方向的移动。粘附薄膜311在面向有机薄膜的一面具有粘附力,粘附薄膜311与有机薄膜之间的粘附力大于有机薄膜与材料基底1之间的粘附力。主动式滚筒303在动力部件305的作用下带动主动式滚筒303运动,被动式滚筒304通过粘附薄膜311随主动式滚筒303一起运动,被动式滚筒304由支撑部件306所支撑。
首先测压元件301运动到有机薄膜的边缘位置,然后向下运动,与粘附薄膜311接触后继续向下运动接触到有机薄膜,此时继续向下运动,测压元件301测出压力值,待到压力值达到设定值时,让测压元件301在悬挂部件302的作用下快速向上运动,有机薄膜便能如图5所示和材料基底1实现局部的剥离。随后,主动式滚筒303将沿x方向运动,从而使得粘附薄膜311带动有机薄膜在x方向继续剥离,最终完全脱离材料基底1,实现对材料基底1上颗粒的去除。
本公开将有机薄膜材料应用到半导体产业的材料基底表面清洗中,打破了原有湿法清洗技术采用大量化学液的弊端,避免了化学废液的处理问题,节约了清洗成本和减少了对环境的污染。同时,本公开的方法还具有清洗效率高、对材料基底表面没有损伤、处理后无残留的优点,通过有机薄膜包裹的方式,能实现对不同大小颗粒的去除;在不需要向材料基底施加外部能量的情况下,颗粒便能陷入有机薄膜中,能够在任意厚度、任意大小的材料基底上实现100nm及以下颗粒的一次性快速去除,脱模方式简单,不需要特殊的剥离液,处理后无残留,尤其适用于介质或者金属或者多层膜覆盖的材料基底以及含图形结构的材料基底的颗粒清洗。最后,本公开只需要简单地在涂胶设备上进行改装就可以实现颗粒的快速去除,不用依托昂贵的清洗设备,应用范围广。
下面通过具体实施方式对本公开作进一步说明。在以下实施例中对上述利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置进行具体说明。但是,下述实施实例仅用于对本公开进行示例,本公开的范围不限于此。
本公开利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,包括依次执行以下的步骤:
步骤1:将有机溶液涂覆于需要去除颗粒的材料基底上;有机溶液涂覆于材料基底上的方法,包括但不限于旋涂、刮涂、滴涂等方式;相当于上述步骤S1。
步骤2:将有机溶液覆盖的材料基底进行烘烤,有机溶液变黏稠从而包裹住材料基底表面的颗粒;需满足有机薄膜的玻璃化温度小于等于烘烤的温度,有机薄膜烘烤后内部的溶剂含量需大于等于40%,工艺中烘烤的温度范围优选为50℃~100℃;相当于上述步骤S2。
步骤3:待冷却后,黏稠的有机溶液进一步固化形成有机薄膜;将有机薄膜从材料基底上剥离,同时即可完成颗粒的去除。剥离的方法包括自动起膜剥离或撕扯剥离;其中,撕扯剥离的过程需在洁净环境ISO Class 5及以上等级中进行;撕扯剥离的过程采用滚动的方式以保障撕扯力的均匀性,从而有效控制有机薄膜在材料基底上的残留;相当于上述步骤S3。
根据上述步骤1~步骤3,以下提供了4个具体实施例。
实施例1:
本实施例以去除裸晶圆上的颗粒为例进行说明,实施步骤如下:
步骤11:在裸晶圆上涂覆粒径为100nm的SiO2颗粒,用于考察有机薄膜HA对SiO2颗粒的去除能力;
步骤12:将HA有机溶液涂覆于厚度为725μm、直径为30mm裸晶圆上,先以低速500rpm旋涂10s,紧接着高速2000rpm旋涂50s,其中HA有机溶液由玻尿酸HA与溶剂水组成,HA的质量百分比为3%,其余为水,HA有机溶液的粘度为2.0mPa.s。
步骤13:如图5所示,在晶圆7上涂覆有机溶液,有机溶液固化形成有机薄膜2,固化过程中有机薄膜2边缘形成翘曲部分3。本实施例中,晶圆7为材料基底,HA薄膜为有机薄膜2,具体地,将涂覆有HA有机溶液的裸晶圆放置到热板上,80℃下热烘4min,再将温度调整至90℃,继续烘烤,使得HA膜层固化,最后在100℃下继续烘1min,因为HA的强脱水性,烘烤过程中,裸晶圆边缘的HA会自然翘曲,HA自动起膜剥离,如图8中(a)所示;
步骤14:将自然翘曲的HA有机薄膜从裸晶圆上分离,从而实现裸晶圆上100nmSiO2颗粒的去除。去除颗粒前的裸晶圆表面SEM图如图8中(b)所示,图中白色的亮点为旋涂上的SiO2颗粒。去除颗粒后的裸晶圆表面SEM图如图8中(c)所示,原来图8(b)中的白色亮点消失,说明SiO2颗粒被去除。经统计,本实施例的颗粒去除率达95.6%。
实施例2:
本实施例以去除含金属银层的晶圆上的颗粒为例进行说明,实施步骤如下:
步骤21:在厚度为725μm、直径为200mm的8英寸裸晶圆上利用磁控溅射沉积一层厚度为40nm的金属银;
步骤22:在银膜层上旋涂粒径为60nm的SiO2颗粒,用于考察有机薄膜PVA对银膜层上的颗粒的去除能力;
步骤23:如图6所示,在晶圆7上制备第一功能层5,在第一功能层5上涂覆有机溶液,有机溶液固化形成有机薄膜2,固化过程中有机薄膜2边缘形成翘曲部分3。本实施例中,晶圆7和第一功能层5组成材料基底,PVA薄膜为有机薄膜2,具体地,将PVA有机溶液旋涂在覆盖有粒径为60nm的SiO2颗粒的银膜上,先以低速400rpm旋涂20s,紧接着高速3000rpm旋涂30s;其中,PVA的醇解度为88%,PVA有机溶液由高分子聚合物PVA、添加剂甘油和溶剂水组成,粘度为10.0mPa.s,PVA在PVA有机溶液中的质量百分比为25%,甘油的质量百分比为3%,其余为水;
步骤24:将涂覆有PVA有机溶液的材料基底放置在热板上,烘烤温度为65℃,烘烤时间为3~8min;
步骤25:待材料基底自然冷却到常温,将PVA有机薄膜从银膜层上剥离,剥离的方法为撕扯剥离,撕扯剥离采用图2~图4所示的装置,首先测压元件301运动到PVA有机薄膜的边缘位置,然后向下运动,与粘附薄膜311接触后继续向下运动接触到PVA有机薄膜,此时继续向下运动,测压元件301测出压力值,待到压力值达到设定值40N时,让测压元件301在悬挂部件302的作用下快速向上运动,PVA有机薄膜便能与材料基底实现局部的剥离。随后,主动式滚筒303将沿x方向运动,从而使得粘附薄膜311带动有机薄膜在x方向继续剥离,最终完全脱离材料基底,如图9中(a)所示,从而实现含金属银层的晶圆上颗粒的去除,去除颗粒前的材料基底表面的SEM图如图9中(b)所示,去除颗粒后的材料基底表面的SEM图如图9中(c)所示,可见,SiO2颗粒大部分被去除。经统计,本实施例的颗粒去除率达93.8%。
实施例3:
本实施例以去除含多层膜结构的晶圆上的颗粒为例进行说明,实施步骤如下:
步骤31:在厚度为725μm、直径为200mm的8英寸裸晶圆上旋涂一层厚度为1μm的光刻胶;
步骤32:在光刻胶上利用热蒸发沉积一层厚度为20nm的银膜;
步骤33:将银膜放置在大气环境中1小时,以便环境中有足够的落尘掉落在银膜上;
步骤34:将PVA有机溶液旋涂在覆盖有自然落尘的银膜上,先以低速200rpm旋涂30s,紧接着高速4000rpm旋涂20s;其中,PVA的醇解度为88%,PVA有机溶液由高分子聚合物PVA、添加剂三乙醇胺和溶剂水组成,粘度为5.0mPa.s,其中PVA在PVA有机溶液中的质量百分比为24%,三乙醇胺的质量百分比为1%,其余为水;
步骤35:将涂覆有PVA有机溶液的材料基底放置在烘箱中,烘烤温度为60℃~80℃,烘烤时间为10min~30min;
步骤36:待材料基底自然冷却到常温,将PVA有机薄膜从银膜层上剥离,剥离的方法为撕扯剥离,撕扯剥离采用图2~图4所示的装置,首先测压元件301运动到PVA有机薄膜的边缘位置,然后向下运动,与粘附薄膜311接触后继续向下运动接触到PVA有机薄膜,此时继续向下运动,测压元件301测出压力值,待到压力值达到设定值25N时,让测压元件301在悬挂部件302的作用下快速向上运动,PVA有机薄膜便能与材料基底实现局部的剥离。此处压力设定值比实施例2中小,是因为考虑到此处去除的颗粒不是SiO2颗粒而是自然落尘,二者与银的附着力不同,前者为化学吸附,后者为物理吸附。随后,主动式滚筒303将沿x方向运动,从而使得粘附薄膜311带动有机薄膜在x方向继续剥离,最终完全脱离材料基底,从而实现含多层膜结构的晶圆上颗粒的去除,去除颗粒前的材料基底表面的自然落尘分布图如图10中(a)所示,50nm~200μm直径范围内的自然落尘数量为127778颗,200μm直径以上的自然落尘数量为141颗。去除颗粒后的材料基底表面的自然落尘分布图如图10中(b)所示,50nm~200μm直径以上的自然落尘数量为6892颗,200μm直径以上的自然落尘数量为18颗,95%的自然落尘颗粒被去除。
实施例4:
本实施例以去除掩模上的自然落尘颗粒为例进行说明,实施步骤如下:
步骤41:掩模上颗粒为自然落尘。
步骤41:在线宽为100nm、深宽比为3∶1的掩模上滴涂PMMA有机溶液,其中PMMA有机溶液由高分子聚合物PMMA和溶剂苯甲醚组成,PMMA在PMMA有机溶液中的质量百分比为11%,其余为溶剂苯甲醚,PMMA有机溶液的粘度为24.5Pa.s@25℃;本实施例中掩模即为材料基底;
步骤42:将涂覆有PMMA的掩模放置在80℃的热板上关盖烘烤10分钟;
步骤43:待样品冷却固化后,将PMMA有机膜层从掩模上剥离,剥离的方法为撕扯剥离,撕扯剥离采用图2~图4所示的装置,首先测压元件301运动到PMMA有机薄膜的边缘位置,然后向下运动,与粘附薄膜311接触后继续向下运动接触到PMMA有机薄膜,此时继续向下运动,测压元件301测出压力值,待到压力值达到设定值100N时(PMMA溶液进入到掩模的纳米图形缝隙中,因此需要的压力大于平面银膜上的压力),让测压元件301在悬挂部件302的作用下快速向上运动,PMMA有机薄膜便能与材料基底实现局部的剥离。随后,主动式滚筒303将沿x方向运动,从而使得粘附薄膜311带动有机薄膜在x方向继续剥离,最终完全脱离掩模,如图11中(a)所示,从而实现掩模上颗粒的去除,去除颗粒前的掩模表面的SEM图如图11中(b)所示,去除颗粒后的掩模表面的SEM图如图11中(c)所示,可见颗粒大部分被去除。经统计,本实施例的颗粒去除率达93.2%。
本公开利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置,利用有机薄膜自身的孔隙结构和体积相变特性,能够一次性去除任意厚度、任意大小的材料基底表面的颗粒,颗粒去除效率高,且不需要使用大量的高纯化学试剂,对材料基底表面没有损伤,应用范围广。
以上所述的具体实施例,对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本公开的具体实施例而已,并不用于限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,其特征在于,包括:
S1,将有机溶液涂覆于含待去除颗粒的材料基底表面;其中,所述有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;
S2,烘烤所述材料基底,使所述有机溶液变黏稠从而包裹住所述颗粒;其中,所述烘烤的温度高于所述高分子聚合物的玻璃化转变温度;
S3,待温度降低后,所述S2中的有机溶液固化成有机薄膜;剥离所述有机薄膜,所述颗粒同时被去除。
2.根据权利要求1所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,其特征在于,所述S1中涂覆的方法包括旋涂、刮涂、滴涂中的一种;
所述S1中材料基底包括硅晶圆、介质和/或金属和/或光敏材料覆盖的硅晶圆、含图形结构的硅晶圆、掩模中的一种。
3.根据权利要求1所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,其特征在于,所述S1中高分子聚合物的质量百分比为1~30%,所述高分子聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯树脂、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、玻尿酸中的一种或多种;
所述S1中溶剂包括水、苯甲醚、氯苯酚、甲酚、四氯化碳、苯、甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、丙酮中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,其特征在于,所述S1中有机溶液还包括添加剂,所述添加剂的质量百分比为0.1~1%;
所述添加剂包括1,4-丁二醇、甘油、三乙醇胺、三羟甲基乙烷、乙醇、乙二烷醇、聚乙烯醇、双季戊四醇、三季戊四醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,其特征在于,所述S1中有机溶液的粘度范围为1mPa.s~25Pa.s。
6.根据权利要求1所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的方法,其特征在于,所述S2中烘烤的温度范围为50℃~100℃;
所述S3中剥离所述有机薄膜的方法包括自动起膜剥离、撕扯剥离中的一种;
所述S3中有机薄膜的厚度为1μm~10μm;
所述待去除颗粒的粒径为30nm以上。
7.一种利用有机薄膜快速去除颗粒的装置,其特征在于,包括:
涂覆单元,用于将有机溶液涂覆于待去除颗粒的材料基底表面;其中,所述有机溶液至少包括高分子聚合物和溶剂;
烘烤单元,用于烘烤所述材料基底,使所述有机溶液变黏稠从而包裹住所述颗粒;其中,所述烘烤的温度高于所述高分子聚合物的玻璃化转变温度;
剥离单元,用于待温度降低后,使黏稠的所述有机溶液固化成有机薄膜;并剥离所述有机薄膜,所述颗粒同时被去除。
8.根据权利要求7所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的装置,其特征在于,所述涂覆单元包括:
涂覆承片台,包括分隔件和真空吸附腔,所述分隔件用于将所述真空吸附腔进行区域分割;
真空控制模块,与所述真空吸附腔相连,用于使真空吸附腔内形成真空;
旋转控制模块,与所述涂覆承片台连接,用于带动所述涂覆承片台旋转;
洁净模块,设于所述涂覆承片台上部,用于提供经过滤的洁净空气;
供液模块,用于提供所述有机溶液、去胶液和管道冲洗液;
涂覆模块,用于对所述有机溶液进行涂覆;
边胶去除模块,用于去除所述有机溶液涂覆后形成的边胶;
引流模块,用于定向抽排废气。
9.根据权利要求7所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的装置,其特征在于,所述烘烤单元包括:
烘烤剥离承片台,用于支撑所述材料基底;
加热元件,用于对所述材料基底进行烘烤;
真空吸附元件,与所述加热元件交替分布,用于对所述材料基底进行真空吸附以便于后续有机薄膜的剥离。
10.根据权利要求7所述的利用有机薄膜快速去除颗粒的装置,其特征在于,所述剥离单元包括:
粘附薄膜,在面向所述有机薄膜的一面具有粘附力,且粘附薄膜与所述有机薄膜之间的粘附力大于所述有机薄膜与所述材料基底之间的粘附力;
施测压元件,用于下压所述粘附薄膜使其接触所述有机薄膜并测量施加于所述有机薄膜上的压力值;
主动式滚筒,结合于所述粘附薄膜的一端,用于在所述压力值达到设定值时带动所述粘附薄膜使有机薄膜与材料基底分离;
被动式滚筒,结合于所述粘附薄膜的另一端,在所述粘附薄膜的带动下随所述主动式滚筒同步运动并提供新的粘附薄膜。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211314786.5A CN115642077A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 |
PCT/CN2022/130812 WO2024087254A1 (zh) | 2022-10-25 | 2022-11-09 | 利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211314786.5A CN115642077A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115642077A true CN115642077A (zh) | 2023-01-24 |
Family
ID=84946595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211314786.5A Pending CN115642077A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115642077A (zh) |
WO (1) | WO2024087254A1 (zh) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05323579A (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-07 | Tosoh Corp | 基板表面の清浄化方法 |
JPH0774137A (ja) * | 1993-07-05 | 1995-03-17 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板表面のパーティクル除去方法及びその装置 |
JPH09326380A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Toagosei Co Ltd | 基材表面上のパーティクルの除去方法 |
JP3664605B2 (ja) * | 1999-04-30 | 2005-06-29 | 信越半導体株式会社 | ウェーハの研磨方法、洗浄方法及び処理方法 |
-
2022
- 2022-10-25 CN CN202211314786.5A patent/CN115642077A/zh active Pending
- 2022-11-09 WO PCT/CN2022/130812 patent/WO2024087254A1/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024087254A1 (zh) | 2024-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5902678A (en) | Pressure-sensitive adhesive or pressure-sensitive adhesive tape for foreign-matter removal | |
KR101874526B1 (ko) | 기판 세정 장치, 기판 세정 시스템, 기판 세정 방법 및 기억 매체 | |
KR101822950B1 (ko) | 기판 세정 방법 및 기판 세정 시스템 | |
TWI374493B (zh) | ||
US10734255B2 (en) | Substrate cleaning method, substrate cleaning system and memory medium | |
KR20140067892A (ko) | 기판 세정 시스템, 기판 세정 방법 및 기억 매체 | |
JP5677603B2 (ja) | 基板洗浄システム、基板洗浄方法および記憶媒体 | |
CN110364416B (zh) | 基板清洗方法及清洗装置 | |
WO2018180181A1 (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
CN108292598B (zh) | 基板处理装置的腔室清洁方法 | |
CN115642077A (zh) | 利用有机薄膜快速去除颗粒的方法和装置 | |
CN110609447B (zh) | 涂布膜形成方法和涂布膜形成装置 | |
JP3948930B2 (ja) | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 | |
SG180053A1 (en) | Cleaning process and apparatus | |
US20050178402A1 (en) | Methods and apparatus for cleaning and drying a work piece | |
CN116741896A (zh) | 一种亚微米级图形化蓝宝石衬底及其制备方法 | |
CN1507957A (zh) | 晶圆清洗的旋转湿制程及其设备 | |
US10262853B2 (en) | Removing particulate contaminants from the backside of a wafer or reticle | |
JPH08274059A (ja) | 精密電子部品の異物除去用粘着テ―プ | |
US20230347390A1 (en) | Foreign particle removing method, formation method, article manufacturing method, foreign particle removing apparatus, and system | |
US20230347391A1 (en) | Foreign particle removing method, formation method, article manufacturing method, foreign particle removing apparatus, system, and template | |
JP4593935B2 (ja) | クリーニング機能付き搬送部材および基板処理装置のクリーニング方法 | |
KR102461027B1 (ko) | 몰드를 사용해서 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치, 및 물품 제조 방법 | |
KR102072581B1 (ko) | 기판 처리방법 및 처리장치 | |
JP6480219B2 (ja) | 塗布装置、異物除去システム、塗布方法、および異物除去方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |