[发明专利]高温高压水辅助的超临界二氧化碳剥离光刻胶的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体清洗/光刻胶剥离技术领域，尤其涉及一种高温高压水辅助的超临界二氧化碳剥离光刻胶的装置及方法。

背景技术

在现代半导体器件制造工艺，尤其是MEMS制造工艺中，经常需要使用固化后的光刻胶，如聚酰亚胺(PI)或SU-8胶。聚酰亚胺(PI)对硅片、铝、铜和玻璃等材料具有很好的黏附性能，亚胺化后的PI具有优异的耐腐蚀性，能抗有机溶剂的腐蚀，因此对于固化后的PI很难去除。SU-8光刻胶是一种化学增强型负性光刻胶，具有良好的光敏性和高深宽比，广泛应用于MEMS、LIGA、封装和微模铸等领域。固化后的SU-8胶也很难去除。

由于固化后的PI或SU-8等很难用传统的方法去除，使得固化交链的光刻胶的去除变得很具挑战性。对于硅上的固化光刻胶去除，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，增大硅片表面微粗糙度；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。为了满足国际半导体技术蓝图对更低硅损伤和硅损耗的要求，可利用高温高压水辅助超临界二氧化碳剥离光刻胶的方法去除固化光刻胶。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高温高压水辅助的超临界二氧化碳剥离光刻胶的装置及方法。

(二)技术方案

为达到上述目的的一个方面，本发明提供了一种高温高压水辅助的超临界二氧化碳剥离光刻胶的装置，该装置包括：

二氧化碳储气罐1，通过第一阀门2连接于第一质量流量控制器3，第一质量流量控制器3的出口连接于第一增压泵4；

氧气罐6，连接于平流泵5，通过第二阀门9与第二质量流量控制器10连接；

去离子水储罐8，连接于计量泵7，通过第三阀门11与流量计12连接；

精密混合器13，连接于第一增压泵4、平流泵5和计量泵7的出口；

球形混合器14一端连接精密混合器13，另一端连接加热器15；

加热器15，通过溢流阀16连接于延伸至反应腔室17内部的喷嘴18；

安装于反应腔室17内部并用于固定样片的旋转托盘20；

安装于喷嘴18下方反应腔室17内壁上将反应腔室17中的气态物和颗粒物带出的二氧化碳气源19；

喷嘴18，连接于反应腔室17的入口；

安装于反应腔室17侧壁出口的第二增压泵21；

过滤器23，连接于第二增压泵21的出口；

连接于过滤器23并对其出口气体进行冷却的冷却器24；

安装于反应腔室17底部并控制排液管道开关的第四阀门22；

连接于冷却器24另一出口的第五阀门25。

上述方案中，该装置还包括：CO₂循环使用回路和CO₂回收回路，所述过滤器23进一步用于过滤干燥CO₂循环使用回路和CO₂回收回路中的CO₂。

上述方案中，该装置还包括：安装于反应腔室17上壁并实时测量显示喷嘴出口温度的温度传感器和安装于反应腔室17上壁并实时测量显示喷嘴出口压力的压力传感器。

上述方案中，所述精密混合器13用于预混合，所述球形混合器14用于充分混合。

上述方案中，所述二氧化碳气源19位于喷嘴18下方反应腔室17内壁上，用于将剥离下来的光刻胶带离样片的表面。

上述方案中，所述喷嘴18连接于反应腔室17内部且其位置和角度可改变。

上述方案中，所述溢流阀16位于加热器15的出口且用于维持恒定的压力。

为达到上述目的的一个方面，本发明提供了一种基于高温高压水辅助的超临界二氧化碳剥离光刻胶的方法，该方法将超临界二氧化碳、高温高压水和氧气结合起来去除光刻胶。

上述方案中，所述水为去离子水，CO₂气体纯度达99.999％以上，氧气纯度达99.99％以上。

上述方案中，所述高温为300℃至700℃，压力为8Mpa至50MPa。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：