本发明专利技术公开了一种利用超临界水剥离SU-8光刻胶的装置及方法。该装置包括储水罐；一个高压泵，高压泵将去离子水注入压载箱，压载箱出口经溢流阀和喷嘴与反应釜连通，反应釜出口与溢流阀连接，从溢流阀出来的反应物流入尾气处理装置；反应釜底部有排液管，经过滤纯化器与储水罐相连，实现水的循环利用。该装置及其方法操作简单，去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保、无需干燥，而且不会腐蚀下层的硅，造成硅的损耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体清洗技术/光刻胶剥离
，尤其涉及一种利用超临界水剥离SU-8光刻胶的装置及方法。
技术介绍
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。SU-8胶是由多功能团、多分支有机环氧胶EPON SU-8溶于有机溶液(GBL或环戊酮)中，并加入少量光引发剂(三芳基硫盐)而成。当曝光时，光子被吸收，光引发剂产生光化学反应生成强酸。在后烘(PEB)时，曝光区域在强酸的催化作用下，分子发生交联，并以链式增长，经扩展就形成了交联网络；若再经硬烘焙，就形成了致密的完全交联网络，这种交联网络不溶于有机显影液，并能抵制膨胀。但同时，这种高度交联网络使得SU-8胶很难去除，尤其在不损坏电铸金属结构及其它微制造元件的前提下，这就大大制约了 SU-8LIGA技术与IC或其它微制造工艺的集成制造能力，同时对精细零部件的加工也有很大的局限性，即微小狭缝、孔洞内的光刻胶同样难以完全去除。SU-8去胶问题是个难题，目前的各种化学去胶溶剂都不能溶解交联的SU-8。目前国内已开发了各种各样的去胶方法如机械的、物理的、化学的(干法和湿法)，它们各具优缺点和适用范围，并且多数去胶方法都会不同程度的损坏电铸金属结构或导致其从基底上脱落，目前，还没有一种与集成微制造兼容的且经济有效的去胶方法。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。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种清洗效率高，无损伤、无污染的利用超临界水剥离SU-8光刻胶的装置及方法。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种利用超临界水剥离SU-8光刻胶的装置，包括一个装有去离子水的储水罐1和一个提供高纯氧气的氧气罐2 ；一个混合罐7，其入口同时连接于储水罐1和氧气罐2，出口连接于高压泵8 ；一个高压泵8，其出口通过第三流量控制阀9连接于压载箱10 ；一个压载箱10，其外部接有电加热装置11，出口管路上通过第一溢流阀12连接至反应釜13，第一溢流阀12出口接到反应釜13内壁的喷嘴23上；一个反应釜13，其外部接有电加热装置11，出口接有第二溢流阀14 ；一个第二溢流阀14和一个尾气处理装置15，第二溢流阀14的一端接到反应釜13 的出口管路上，另一端接入尾气处理装置15 ；一水循环使用系统，包括连接到反应釜13底部排液口的阀门16，其另一端接有增压泵17，增压泵17的出口是一个缓冲罐18，从缓冲罐18中出来的水流入净化罐19中， 再经纯化装置20流入储水罐1中；一个喷嘴23，进口连接到反应釜13内壁的入口上，一个夹盘沈固定在反应釜13 内，在反应釜13内壁上还有一个拟源M的进口。上述方案中，所述储水罐1与混合罐7通过第二流量控制阀5和第二单向阀6连接，氧气罐2与混合罐7通过第一流量控制阀3和第一单向阀4连接。上述方案中，所述压载箱10外部接有温度测量21装置和压力测量装置22。上述方案中，所述反应釜13外部接有温度测量21装置和压力测量装置22。上述方案中，所述从压载箱10到反应釜13的管子外有隔热保温材料包裹，管路上接有第一溢流阀12。上述方案中，所述喷嘴23为变径空腔结构，其通过旋转接头与反应釜13内壁连接，连接处的截面为圆形，喷嘴23出口截面为矩形。上述方案中，所述喷嘴23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。上述方案中，所述夹盘沈能够水平旋转，或者与水平成一角度倾斜。上述方案中，在所述反应釜13内壁上有一个N2源进口。本专利技术还提供了一种利用超临界水剥离SU-8光刻胶的方法，应用于权利要求1 所述的装置，该方法是将富含氧的超临界水通过喷嘴23喷射到涂有SU-8胶的基底材料25 上，剥离SU-8光刻胶。上述方案中，所述水为去离子水，且其所富含氧的氧气源纯度达5N以上。(三)有益效果本专利技术提供的这种利用超临界水剥离SU-8光刻胶的装置及方法，是物理和化学效应共同作用的结果。该装置及其方法操作简单，去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保、无需干燥，而且不会腐蚀下层的硅，造成硅的损耗。该方法利用富含氧的超临界水具有强氧化能力和溶剂化特征，可以将固化交联的SU-8全部氧化溶解，去胶效率大大提高，无残留物，基底材料的损失最小化；无等离子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。该去胶技术对基于SU-8胶的MEMS结构的制造具有重要的参考价值，有助于推动SU-8 胶在MEMS技术中的应用。附图说明图1是本专利技术提供的利用超临界水剥离SU-8光刻胶装置的结构示意图；图2是图1中反应釜内部及外部各部件的结构示意图；其中1为去离子水储罐，2为氧气罐，3为第一流量控制阀，4为第一单向阀，5为第二流量控制阀，6为第二单向阀，7为混合罐，8为高压泵，9为第三流量控制阀，10为压载箱，11为电加热装置，12为第一溢流阀，13为反应釜，14第二溢流阀，15为尾气处理装置，16 为阀门，17为增压泵，18为缓冲罐，19为净化罐，20为纯化装置，21为温度测量装置，22为压力测量装置，23为可动喷嘴，M为N2源，25为涂有固化后的SU-8胶的基底材料，26为基底夹盘。具体实施例方式为使本专利技术的目的、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，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1是本专利技术提供的利用超临界水剥离SU-8光刻胶装置的结构示意图，包括一个储水罐1，用于存储去离子水，管路中水流量通过第二流量控制阀5进行调节；一个氧气罐2，存储高纯氧气，并通过第一流量控制阀3进行流量控制；储水罐和氧气罐的出口管路上分别装有第二单向阀6和第一单向阀4，使去离子水和氧气单向流动；去离子水和氧气在混合罐7中混合后由高压泵8进行加压；高压泵8的出口管路上有第三流量控制阀9，第三流量控制阀9连接于一压载箱 10 ；压载箱10，用于存储高温高压的富氧超临界水；压载箱10外部有大功率加热装置11，用于对压载箱10加热到400°C，从而达到水的超临界态；压载箱10通过第一溢流阀12与反应釜13连通；反应釜13外部也有大功率加热装置11，维持反应釜13的高温；第二溢流阀14进口与反应釜13的尾气出口相连，出口与尾气处理装置15相连， 最大限度的降低环境污染；一个增压泵17通过阀门16与反应釜13的排液口相连，用于将反应釜中底部的去离子水进行循环使用；增压泵17的出口接有缓冲罐18，从缓冲罐18中出来的水经净化罐19进行过滤净化，然后再经纯化装置20提纯后流回储水罐。结合附图2，反应釜13内部及外部各部件的连接关系为反应釜13上部有温度测量装置21，实时测量显本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种利用超临界水剥离ＳＵ－８光刻胶的装置，其特征在于，包括：一个装有去离子水的储水罐（１）和一个提供高纯氧气的氧气罐（２）；一个混合罐（７），其入口同时连接于储水罐（１）和氧气罐（２），出口连接于高压泵（８）；一个高压泵（８），其出口通过第三流量控制阀（９）连接于压载箱（１０）；一个压载箱（１０），其外部接有电加热装置（１１），出口管路上通过第一溢流阀（１２）连接至反应釜（１３），第一溢流阀（１２）出口接到反应釜（１３）内壁的喷嘴（２３）上；一个反应釜（１３），其外部接有电加热装置（１１），出口接有第二溢流阀（１４）；一个第二溢流阀（１４）和一个尾气处理装置（１５），第二溢流阀（１４）的一端接到反应釜（１３）的出口管路上，另一端接入尾气处理装置（１５）；一水循环使用系统，包括：连接到反应釜（１３）底部排液口的阀门（１６），其另一端接有增压泵（１７），增压泵（１７）的出口是一个缓冲罐（１８），从缓冲罐（１８）中出来的水流入净化罐（１９）中，再经纯化装置（２０）流入储水罐（１）中；一个喷嘴（２３），进口连接到反应釜（１３）内壁的入口上，一个夹盘（２６）固定在反应釜（１３）内，在反应釜（１３）内壁上还有一个Ｎ２源（２４）的进口。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：景玉鹏，王磊，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11
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