CN201615991U - 一种采用超临界水去除光刻胶的系统 - Google Patents

一种采用超临界水去除光刻胶的系统 Download PDF

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Inventor
王磊
景玉鹏
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Wuxi speed semiconductor technology Co., Ltd.
Original Assignee
Institute of Microelectronics of CAS
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Abstract

本实用新型公开了一种采用超临界水去除光刻胶的系统。在半导体技术发展到32nm节点之后，去除高剂量注入的光刻胶是清洗工业面临的重要工艺挑战之一。将超纯水加热加压到临界温度和压力以上，便生成了超临界水。超临界水具有极强的氧化能力，可以去除注入硬化的光刻胶。该系统属于一种湿法-干法相结合的清洗方式，与底层硅表面的兼容性很好，对注入表面的硅原子损耗较低。也能去除特别小的注入光刻胶图形，而且不会引入损伤。

Description

一种采用超临界水去除光刻胶的系统
技术领域
本实用新型涉及半导体刻蚀/清洗技术领域，尤其涉及一种采用超临界水去除光刻胶的系统。
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，现有技术一般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；现有技术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，这些均无法满足国际半导体技术蓝图对更低硅损伤和硅损耗的要求。
而超临界水具有很多独特性质：一是具有极强的氧化能力，将需要处理的物质放入超临界水中，充入氧和过氧化氢，这种物质就会被氧化和水解；二是可以与油等物质混合，具有较广泛的融合能力；三是烃类等非极性有机物与极性有机物一样可完全与超临界水互溶，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超临界水中，无机物尤其是盐类在超临界水中的溶解度很小；超临界水还具有低的介电常数、高的扩散性和快的传输能力，这些性能的极大变化使超临界水具有很好的溶剂化特征。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种采用超临界水去除光刻胶的系统，以提高去胶效率，降低去胶时对衬底的损伤。
(二)技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供了一种采用超临界水去除光刻胶的系统，该系统包括：
氧气罐1，通过第一流量控制阀3连接于高压泵5；
去离子水储罐2，通过第二流量控制阀4连接于高压泵5；
对富氧去离子水进行加压的高压泵5，通过第一阀门6连接于加热器7；
对加压后的富氧去离子水进行加热的加热器7，连接于延伸至反应釜内部的喷嘴11；
安装于反应釜内部并盛放待清洗硅片的步进电机台13；
安装于步进电机台13上将反应生成的气态反应物带出反应釜的N2源10；
将超临界水吹射到涂有光刻胶的硅片上的喷嘴11；
放置于步进电机台13上的涂有光刻胶的硅片12；
安装于反应釜侧壁当压力超过设定压力值就会开启的溢流阀15；
连接于溢流阀15并对反应釜中排出的尾气进行处理的尾气处理装置18；
安装于反应釜底部并控制排水管道开关的第二阀门16；
连接于第二阀门16并将反应釜中的冷凝水排出的排水口17。
上述方案中，该系统还包括：安装于反应釜上壁并实时测量显示反应釜温度的温度传感器8。
上述方案中，该系统还包括：安装于反应釜上壁并实时测量显示反应釜压力的压力传感器9。
(三)有益效果
本实用新型提供的这种采用超临界水去除光刻胶的系统，利用富含氧的超临界水具有强氧化能力和溶剂化特征，可以将无机碳化厚层和底部有机光刻胶全部氧化溶解，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；该过程没有硅损耗和氧化层的形成，均方差粗糙度较低；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光刻胶的超临界水去胶法将为22nm的去胶工艺提供前瞻性的技术和方案。
附图说明
图1是本实用新型提供的采用超临界水去除光刻胶的系统的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、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，对本实用新型进一步详细说明。
如图1所示，图1是本实用新型提供的采用超临界水去除光刻胶的系统的示意图，该系统包括：
氧气罐1，通过第一流量控制阀3连接于高压泵5；
去离子水储罐2，通过第二流量控制阀4连接于高压泵5；
对富氧去离子水进行加压的高压泵5，通过第一阀门6连接于加热器7；
对加压后的富氧去离子水进行加热的加热器7，连接于延伸至反应釜内部的喷嘴11；
安装于反应釜上壁并实时测量显示反应釜温度的温度传感器8；
安装于反应釜上壁并实时测量显示反应釜压力的压力传感器9；
安装于反应釜内部并盛放待清洗硅片的步进电机台13；
安装于步进电机台13上将反应生成的气态反应物带出反应釜的N2源10；
将超临界水吹射到涂有光刻胶的硅片上的喷嘴11；
放置于步进电机台13上的涂有光刻胶的硅片12；
安装于反应釜侧壁当压力超过设定压力值就会开启的溢流阀15；
连接于溢流阀15并对反应釜中排出的尾气进行处理的尾气处理装置18；
安装于反应釜底部并控制排水管道开关的第二阀门16；
连接于第二阀门16并将反应釜中的冷凝水排出的排水口17。
结合附图1，本实用新型提供的采用超临界水去除光刻胶的系统的工艺流程为：运行高压泵5和加热器7，打开第一流量控制阀3和第二流量控制阀4，将去离子水加压到24MPa；当加热器7的温度超过400℃时，打开第一阀门6，将超临界水通过喷嘴11喷射到涂有光刻胶的硅片12上；反应釜14的初始压力为22MPa，初始温度为400℃，该温度和压力可以通过温度传感器8和压力传感器9实时测量显示；每经过一段时间，步进电机台13移动一段距离，通过扫描吹洗方式来对整片去胶；反应生成的气态或颗粒性物质由氮气源10从硅片12上带走；溢流阀15的设定压力为23MPa，当反应釜中的压力超过设定值，该溢流阀15就会打开，将多余的气体排出，同时会将反应生成的气态产物和颗粒带出反应釜，并经尾气处理装置18进行处理，避免对环境造成污染；按照上述过程重复进行几次，就可以将光刻胶完全去除；最后，可以通过第二阀门16的控制将反应釜中冷凝的水通过排水口17排出。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种采用超临界水去除光刻胶的系统，其特征在于，该系统包括：
氧气罐(1)，通过第一流量控制阀(3)连接于高压泵(5)；
去离子水储罐(2)，通过第二流量控制阀(4)连接于高压泵(5)；
对富氧去离子水进行加压的高压泵(5)，通过第一阀门(6)连接于加热器(7)；
对加压后的富氧去离子水进行加热的加热器(7)，连接于延伸至反应釜内部的喷嘴(11)；
安装于反应釜内部并盛放待清洗硅片的步进电机台(13)；
安装于步进电机台(13)上将反应生成的气态反应物带出反应釜的N2源(10)；
将超临界水吹射到涂有光刻胶的硅片上的喷嘴(11)；
放置于步进电机台(13)上的涂有光刻胶的硅片(12)；
安装于反应釜侧壁当压力超过设定压力值就会开启的溢流阀(15)；
连接于溢流阀(15)并对反应釜中排出的尾气进行处理的尾气处理装置(18)；
安装于反应釜底部并控制排水管道开关的第二阀门(16)；
连接于第二阀门(16)并将反应釜中的冷凝水排出的排水口(17)。
2.根据权利要求1所述的采用超临界水去除光刻胶的系统，其特征在于，该系统还包括：
安装于反应釜上壁并实时测量显示反应釜温度的温度传感器(8)。
3.根据权利要求1所述的采用超临界水去除光刻胶的系统，其特征在于，该系统还包括：
安装于反应釜上壁并实时测量显示反应釜压力的压力传感器(9)。
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