CN101329134A - 晶片的干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶片的干燥方法，包括步骤：将晶片放置在片架上；将所述片架置于干燥器水槽内的去离子水中；向所述干燥器内通入氮气；提升所述片架；当所述片架提升至所述晶片完全露出水面后，保持片架静止，并且继续通氮气；然后停止通入氮气，取出片架。本发明的晶片干燥方法在保持较好的晶片干燥效果的前提下，避免了热IPA蒸汽对晶片表面的光刻胶图形的损伤。

Description

晶片的干燥方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶片的干燥方法。
背景技术
半导体工艺制造中，为防止有水分附着在晶片上，通常需要在清洗后对晶片进行干燥处理，以将清洗时所附着的水分完全去除。
现有的晶片干燥方法主要有旋转干燥法及蒸汽干燥法。旋转干燥法是通过旋转器将晶片高速旋转而利用离心力将水分甩除，而蒸汽干燥法是利用与水具有良好互溶性的异丙醇(IPA)的蒸汽使附着在晶片上的水同IPA置换，从而将水分去除。其中，对于旋转干燥法，一方面因其易污染晶片；另一方面因其可能会使晶片带电，已不能满足要求日益严格的半导体制造工艺的需要。因此，目前，主要是利用蒸汽干燥法对晶片进行干燥。
但是，在一些工艺中，需要对表面带有光刻胶图形的晶片进行清洗及干燥处理，此时要格外注意在该清洗及干燥过程中保持晶片表面光刻胶图形的完整性。如，当以晶片表面的光刻胶图形为掩膜进行湿法腐蚀后，还需要再以该光刻胶图形为掩膜进行其他的工艺处理时，需要先对湿法腐蚀后的带光刻胶图形的晶片进行清洗和干燥处理，再以该光刻胶图形为掩膜进行后续的工艺。此时需要注意在干燥过程中保持光刻胶图形的完整性，以确保后续工艺的正常进行，这对器件的性能和成品率都至关重要。
图1为现有的去除上层材料后的器件剖面图，如图1所示，在衬底101上具有下层材料层102和上层材料层103，在上层材料层103上利用光刻技术形成了光刻胶图形104，并以该光刻胶图形104为掩膜利用干法刻蚀的方法将表面材料层103刻蚀去除。在刻蚀去除表面材料层103的过程中，在图形边缘及图形内产生了一些聚合物105，为了在后续工艺中能顺利将未被光刻胶图形105保护的下层材料102去除，需要对晶片进行清洗干燥处理，去除其上的聚合物105。
图2为现有的清洗后的器件剖面图，如图2所示，在清洗后，图形边缘及图形内的聚合物已去除干净，但光刻胶图形110却产生了较大的形变。其原因在于：采用IPA蒸汽对晶片进行干燥时，需要将IPA加热至70℃左右，这一温度对于普通的晶片没有大的影响，但是，对于表面具有光刻胶图形的晶片，由于这一温度下的IPA蒸汽对光刻胶有溶解作用，会导致晶片表面的光刻胶图形发生如图2所示的形变，严重时甚至会在某些区域出现光刻胶剥落的现象。
因为该干燥处理后的晶片仍需要以该层光刻胶图形110为掩膜进行后续处理，如干法刻蚀去除下层材料层102，这一光刻胶的变形或剥落，会直接导致下层材料层102的刻蚀结果出现异常，即，在晶片表面形成的刻蚀后图形也会发生相应变形，与预先设计的图形相比出现了偏差，结果导致器件性能和生产成品率降低。
申请号为01103084.4的中国专利申请，公开了一种晶片干燥方法，该方法利用气化IPA装置，将未加热的气化IPA喷入干燥器中实现对晶片的干燥，避免了热的IPA蒸汽对晶片表面光刻胶的损伤，但是该方法中需要对干燥器进行改造，加入气化IPA的装置，不仅实现起来较为麻烦，还增加了生产成本。另外，该气化IPA对晶片的干燥效果也不能与IPA蒸汽的干燥效果相媲美，会出现干燥不完全的现象。
发明内容
本发明提供一种晶片的干燥方法，以改善现有的晶片干燥方法中晶片上的光刻胶图形易出现形变的现象。
本发明提供一种晶片的干燥方法，包括步骤：
将晶片放置在片架上；
将所述片架置于干燥器水槽内的去离子水中；
向所述干燥器内通入氮气；
提升所述片架；
当所述片架提升至所述晶片完全露出水面后，保持片架静止，并且继续通入氮气；
停止通入氮气，取出晶片。
其中，所述氮气的温度在80℃到150℃之间。
其中，所述晶片表面具有光刻胶图形。
其中，所述氮气的流量通常可以在50L/min至200L/min之间。
其中，所述片架的静止时间在600至700秒之间。
其中，当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，所通入的氮气的流量在100L/min至200L/min之间。
其中，所述片架静止之前，所述水槽内的去离子水处于流动状态；所述片架静止之后，排出所述水槽内的去离子水。
其中，所述通入氮气相对于晶片是平行向下通入的，和/或相对于晶片是斜向下通入的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的晶片的干燥方法，去掉了传统干燥工艺中加入热IPA蒸汽的步骤，避免了热IPA蒸汽对晶片表面光刻胶的损伤，保持了光刻胶图形的完整性。同时，为了保证仍能得到较好的干燥效果，本发明的晶片干燥方法在晶片完全露出水面后，令片架保持一段时间的静止同时继续通入氮气，以延长N2与晶片表面的接触时间，达到了较好的晶片干燥效果。
附图说明
图1为现有的去除上层材料后的器件剖面图；
图2为现有的清洗后的器件剖面图；
图3为说明本发明的晶片干燥方法的流程图；
图4为本发明中将晶片放置于片架上时的示意图；
图5为本发明中将片架降入水槽中的示意图；
图6为本发明中片架浸于水槽中的示意图；
图7为本发明中提升片架的示意图；
图8为本发明中片架静止的示意图；
图9为本发明中水槽内的去离子水已排完的示意图；
图10为本发明中由多个方向通入氮气的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明的处理方法可以被广泛地应用于各个领域中，并且可利用许多适当的材料制作，下面是通过具体的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
在半导体工艺制造中，当同一层光刻胶图形需要被多次当作掩膜使用时，常需要对表面带光刻胶图形的晶片进行干燥处理。例如，在光刻形成光刻胶图形后，先以其为掩膜对晶片表面一层的材料进行湿法腐蚀或干法刻蚀，再利用同一光刻胶图形为掩膜，对晶片下一层材料进行离子注入或干法刻蚀等操作。其中，为了确保后续的离子注入或刻蚀工艺的正常进行，需要在第一次湿法腐蚀或干法刻蚀之后，加入晶片清洗及干燥的处理步骤，以去除晶片上残留的聚合物等物质，此时所进行的晶片清洗及干燥处理就是针对表面带有光刻胶图形的晶片。
传统的晶片干燥处理是由IPA蒸汽实现，该蒸汽的温度大约在70℃左右，对于普通晶片的干燥，这一温度影响不大，但对于表面带有光刻胶图形的晶片，这一温度下的IPA蒸汽的处理，往往会造成光刻胶图形变形或剥落，导致后面需要以该光刻胶图形为掩膜完成的后续工艺的结果出现异常。为解决带光刻胶图形的晶片在上述传统的晶片干燥方法中易出现的光刻胶变形的问题，本发明提出了一种新的晶片干燥方法，该方法不再使用热IPA蒸汽对晶片表面进行干燥处理，避免了热IPA蒸汽对光刻胶的破坏，保持了光刻胶图形的完整；同时，为了确保干燥质量，采用了增加晶片与通入的氮气(N2)间的接触时间的方法，使得晶片在N2流的作用下仍能够达到较好的干燥效果，确保了后面以光刻胶图形为掩膜的后续工艺的正常进行。
图3为说明本发明的晶片干燥方法的流程图，图4至图9为说明本发明的晶片干燥方法的示意图，下面结合图3至图9对本发明的晶片干燥方法进行详细的介绍。
首先，将晶片放置在干燥器的片架上(S301)，图4为本发明中将晶片放置于片架上时的示意图，如图4所示，放入晶片时，将干燥器400的盖打开，将晶片401放置在片架402上。该干燥器400内设置有水槽405，该水槽405内有去离子水，其可被设置为处于静止或流动的状态。水槽405的底部具有一个开口403，用于注入或排出水槽内的去离子水，在水槽外的干燥器底部还开有一排水口404，用于排出干燥器内由水槽溢出的去离子水。
放好晶片后，关闭干燥器的盖，再将片架连同晶片降入干燥器内的水槽中(S302)，图5为本发明中将片架降入水槽中的示意图，如图5所示，此时的晶片401也随片架整个浸入了水槽中。此时，可以通过在水槽底部开口处注入去离子水，令水槽内的去离子水处于流动状态，以保持晶片表面的洁净。
在关上干燥器的盖后，向干燥器内通入氮气(S303)，图6为本发明中片架浸于水槽中的示意图，如图6所示，晶片401处于水槽405中，且水槽405内的去离子水处于流动状态，通过干燥器400顶部的进气口410向干燥器400内通入氮气，该氮气的流量可以设置在50L/min至200L/min之间，如为100L/min，或150L/min。虽然此时晶片尚浸在去离子水中，但通入的氮气可以对干燥器400内的环境起到一定的净化作用，如可以减少干燥器内的氧的含量，以防止其影响晶片的结构。本步的持续时间可以在30至200秒之间，如为45秒、90秒等。
然后，提升片架(S304)。图7为本发明中提升片架的示意图，如图7所示，在保持水槽405内的去离子水处于流动状态的情况下，提升片架402。其中，片架的整个提升过程可以设置为匀速进行的：此时，可以将片架的提升速度设置在1至10mm/s之间，如为6mm/s，相应地，片架提升所需的时间也由提升距离和提升速度所确定，如可能需要50至150秒等。另外，也可以将片架的提升速度设置为变速的，如可以设置两种提升片架的速度：在晶片还浸在水中时，将片架的提升速度设置得较快，如为8mm/s，当晶片上沿到达水面时，再将片架的提升速度设置得较低，如为4mm/s左右，以令晶片表面达到更好的清洁及干燥效果。
注意到，在整个片架提升过程中，一直保持着氮气的通入。为了达到较好的干燥效果，当片架提升至晶片即将露出水面时，还可以加大通入的氮气流量，将此时的氮气流量设置在150L/min至300L/min之间，如为200L/min。
当片架升至晶片完全露出水面后，保持片架静止(S305)。图8为本发明中片架静止的示意图，如图8所示，此时片架402已完全脱离了水槽405内的去离子水，曝露在干燥器400的N2环境下。本发明中为了防止热IPA蒸汽对晶片表面光刻胶的破坏，去掉了传统干燥工艺中加入热IPA蒸汽的步骤。为了保证仍能得到较好的晶片干燥效果，本发明在晶片完全露出水面后，令片架保持了一段时间的静止，以延长N2与晶片表面的接触时间。该段静止时间可以在300至1000秒之间，如为400秒、600秒或800秒等。
另外，在片架提升完成后，处于静止状态时，可以利用水槽405内的开口将水槽内的去离子水快速排出(S306)。图9为本发明中水槽内的去离子水已排完的示意图，如图9所示，此时水槽405内的去离子水已排完，片架仍静止于水槽405上空，在由干燥器400顶部的进气口410通入的氮气气流中进行干燥处理。
当晶片干燥后，就可以停止通入氮气，取出晶片(S307)，完成对晶片的干燥处理。
为了提高晶片的干燥效果及效率，所通入的N2还可以经过加热处理，例如可以将其温度加热至80℃到150℃之间，如120℃，在这一温度范围内的N2流，既不会损伤到光刻胶，能保持光刻胶图形的完整性，又能较快地达到较好的晶片干燥效果。
上述具体实施例中，在干燥器顶部位置设置了两个进气口，在本发明的其他实施例中，还可以在干燥器顶部只设置一个进气口或设置更多的进气口，也可以同时或仅在干燥器的上部边缘处设置多个进气口。另外，设置在顶部和/或上部边缘处的各进气口通入N2的方向也可以不一样，如有的进气口相对于晶片平行向下通入N2，有的相对于晶片是斜向下地通入N2，且该斜向可以是左右方向和/或前后方向，以使整个晶片与N2流的接触更为均匀一致，干燥效果更好。图10为本发明中由多个方向通入氮气的示意图，如图10所示，在干燥器400的顶部，除了具有平行于晶片向下吹入氮气的进气口410，还有相对于晶片斜向下地通入氮气的进气口420。
另外，为了将本批晶片干燥后残留于干燥器内的杂物清洁去除，为下批晶片的干燥作好准备，可以在取出晶片后，加入一步水槽自清洁步骤：向干燥器的水槽内通入、排出去离子水，实现对该水槽的清洁处理。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1、一种晶片的干燥方法，其特征在于，包括步骤：
将晶片放置在片架上；
将所述片架置于干燥器水槽内的去离子水中；
向所述干燥器内通入氮气；
提升所述片架；
当所述片架提升至所述晶片完全露出水面后，保持片架静止，并且继续通入氮气；
停止通入氮气，取出晶片。
2、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述氮气的温度在80℃到150℃之间。
3、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述晶片表面具有光刻胶图形。
4、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述氮气的流量在50L/min至200L/min之间。
5、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述片架的静止时间在600至700秒之间。
6、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，所通入的氮气的流量在100L/min至200L/min之间。
7、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述片架静止之前，所述水槽内的去离子水处于流动状态。
8、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述片架静止之后，排出所述水槽内的去离子水。
9、如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于：所述通入氮气相对于晶片是平行向下通入的，和/或相对于晶片是斜向下通入的。
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