CN101673062B

CN101673062B - 一种全湿法去胶的装置

Info

Publication number: CN101673062B
Application number: CN2008102221130A
Authority: CN
Inventors: 何有丰; 刘佑铭; 朴松源
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2028-09-09
Also published as: CN101673062A

Abstract

本发明公开了一种全湿法去胶的装置，其中，该装置包括放置晶圆(31)的晶圆托盘(30)和回收槽(11、12、13)，晶圆托盘(30)在回收槽(11、12、13)的开口(201、202、203)移动，其特征在于，该装置还包括：所述晶圆托盘(30)移动到回收槽(11)的开口201时，以0～100rpm的速度旋转。本发明提供的装置可以在不损坏晶圆表面所刻蚀出的图案的基础上，去除光刻胶。

Description

一种全湿法去胶的装置

技术领域

本发明涉及在半导体制造领域中去除晶圆表面的光刻胶领域，特别涉及一种全湿法去胶的装置。

背景技术

在半导体制造技术中，需要多次重复去除晶圆表面的光刻胶这一步骤，因此清洁、高效地去胶工艺十分重要。硫酸(H₂SO₄)和双氧水(H₂O₂)的混合物可以用来去除未经注入或小剂量注入离子的光刻胶。同样，灰化流程在去胶过程中特经常被使用。在灰化流程中，晶圆衬底被加热，同时晶圆衬底的掩模上的光刻胶暴露在氧等离子体或臭氧中反应，消除光刻胶。然而，在去除大剂量离子注入的光刻胶时，目前的采用硫酸和双氧水的混合物或灰化流程起到的作用有限。

因此，对于大剂量离子注入的光刻胶，现有技术采用干法去胶，采用干法去胶的方法如图1所示，其具体步骤为：

步骤101、采用灰化流程去除绝大部分的光刻胶；

步骤102、用硫酸和双氧水的混合物去除残留的光刻胶；

步骤103、用氨水和双氧水的混合物去除残留的硫并减少晶圆表面的微粒。

这种去胶方法适用于同时对多片晶圆进行去光刻胶。然而，由于灰化流程会导致晶圆衬底表面的氧化和结构错乱，并会增加去胶过程中使用混合物药液的损失。因此，希望能够实现一种全湿法的应用硫酸和双氧水的混合物进行去胶的流程，替代干法的灰化流程去除离子注入的光刻胶。这种方法适用于每次对一片晶圆进行去光刻胶。

在进行全湿法去胶过程中，需要使用药液槽，图2为该药液槽的剖视图，包括：一空心封闭壳体100，该空心封闭壳体100顶部可拆卸，且空心封闭壳体100顶部的中心位置具有一清洗液注入口200。

在该空心封闭壳体100内部，由外至内依次设有逐层嵌套的外夹层103、中夹层102、以及内加层101。

其中，外夹层103与空心封闭壳体100的外壁之间、中夹层102与外夹层103之间、内夹层101与中夹层102之间均具有一定的间隙；且外夹层103、中夹层102、以及内加层101顶部的中心位置也分别具有一直径相同的开口，即图2中自上至下垂直排列的开口203、开口202、开口201。

如图2所示的药液槽还包括一晶圆托盘20，其外径小于开口203、开口202、开口201的直径，设置于空心壳体100内部的最下方的开口201处，晶圆托盘20和开口201、开口202、开口203之间的间隙可以为35～50毫米(mm)。

这样，当需要去除晶圆21表面的光刻胶时，先将空心封闭壳体100顶部打开，再将晶圆21放置于晶圆托盘20，然后将空心封闭壳体100顶部扣接回原处，并控制一电机驱动晶圆托盘20带动晶圆21高速旋转。

晶圆托盘20开始带动晶圆高速旋转后，将硫酸和双氧水混合物药液自空心封闭壳体100顶部的清洗液注入口200注入，晶圆21表面的光刻胶与硫酸和双氧水混合物药液反应脱落后，随硫酸和双氧水混合物药液被旋转的晶圆甩入至内夹层101与中夹层102之间的间隙内，该间隙用作硫酸和双氧水混合物药液回收槽11。

注入硫酸和双氧水混合物药液一段时间后，控制另一电机驱动晶圆托盘20带动晶圆21向上移动至开口202处，且仍保持晶圆托盘20旋转。然后将氨水和双氧水混合物药液自空心封闭壳体100顶部的清洗液注入口200注入，晶圆21表面上的微粒与氨水和双氧水反应脱落后，随氨水和双氧水混合物药液被旋转的晶圆甩入至中夹层102与外夹层103之间的间隙内，该间隙用作氨水和双氧水混合物药液回收槽12。

注入氨水和双氧水混合物药液一段时间后，控制上述的另一电机驱动晶圆托盘20带动晶圆21再向上移动至开口203处，且仍保持晶圆托盘20旋转。然后将去离子水自空心封闭壳体100顶部的清洗液注入口200注入，对晶圆21表面进行清洁及浸润，随去离子水被旋转的晶圆甩入至外夹层103与空心封闭壳体100外壁之间的间隙内，该间隙用作去离子水回收槽13。

当然，空心封闭壳体100的底部对应硫酸和双氧水混合物药液回收槽11、氨水和双氧水混合物药液回收槽12、去离子水回收槽13的位置上可分别设有一个或多个开口，以便于药液分别能够从空心封闭壳体100内排出。

晶圆托盘20根据晶圆21的尺寸不同，所采用的尺寸也不同，当晶圆21的直径为12英寸(inch)时，采用的晶圆托盘20的直径为330～350毫米(mm)；当晶圆21的直径为9inch时，采用的晶圆托盘20的直径为220～240mm。

可以看出，现有技术中晶圆托盘20需要在回收槽11的开口处201、回收槽12的开口处202及回收槽13的开口处203高速旋转，以将混合物药液甩出，而不留出到内夹层101和空心封闭壳体100围成的区域中。

以下结合图2所示的药液槽，说明采用全湿法去胶的方法，如图3所示，其具体步骤为：

步骤301、将放置晶圆21的晶圆托盘20移动到回收槽11的开口201处，晶圆托盘20以300～700转数/分(rpm)在水平方向上旋转，在药液槽中输入硫酸和双氧水的混合物，和晶圆21表面的光刻胶反应，去除残留在晶圆21表面的光刻胶；

由于晶圆托盘高速旋转，所以会在反应后将硫酸和双氧水的混合物甩入回收槽11中回收，并使晶圆表面洁净。

步骤302、将放置晶圆21的晶圆托盘20在垂直方向上移动到回收槽12的开口202处，晶圆托盘20继续在水平方向上旋转，在药液槽中输入氨水和双氧水的混合物，和晶圆21表面反应，去除残留在晶圆21表面的硫并减少晶圆表面的微粒；

在该步骤中，由于晶圆托盘高速旋转，所以会在反应后将氨水和双氧水的混合物甩入回收槽12中回收，并使晶圆表面洁净。

步骤303、将放置晶圆21的晶圆托盘20在垂直方向上移动到回收槽13的开口203，晶圆托盘20继续在水平方向上旋转，在药液槽中输入去离子水，对晶圆21表面进行清洗、浸润。

在该步骤中，由于晶圆托盘高速旋转，所以会在反应后将离子水甩入回收槽13中回收，并使晶圆表面洁净。

这样，就完成了整个全湿法去胶的过程。这种方法虽然可以克服干法去胶过程中的灰化流程所导致的晶圆表面的氧化和结构错乱、增加去胶过程中使用混合物药液的损失的缺点。但是由于为了使混合物药液可以甩入回收槽中，在去除光刻胶步骤中需要对放置晶圆的晶圆托盘高速旋转，会损坏在晶圆表面所刻蚀出来的图案。

如图4所示，图4为现有技术经过全湿法去胶后得到的晶圆示意图，可以看出，晶圆表面上所刻蚀出来的图案被损坏了，也就是刻蚀出的晶圆栅极被损坏了。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种全湿法去胶的装置，该装置能够在不损坏晶圆表面所刻蚀出的图案的基础上，去除光刻胶。

根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种全湿法去胶的装置，该装置包括放置晶圆(31)的晶圆托盘(30)和回收槽(11、12、13)，晶圆托盘(30)在回收槽(11、12、13)的开口(201、202、203)移动，该装置还包括：

所述晶圆托盘(30)移动到回收槽(11)的开口201时，以0～100rpm的速度旋转。

所述晶圆托盘(30)和回收槽(11、12、13)的开口(201、202、203)之间的间隙为5～20毫米。

所述晶圆(31)的直径为12英寸时，所述晶圆托盘(30)的直径为360～380毫米。

所述晶圆(31)的直径为8英寸时，采用的晶圆托盘(30)的直径为250～270毫米。

从上述方案可以看出，在采用本发明提供的药液槽进行全湿法去胶过程的去除光刻胶步骤中，放置晶圆的晶圆托盘以低速旋转或不旋转，从而在去除光刻胶过程中不会对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏。在晶圆托盘不旋转时为了更高效地回收混合物药液，本发明还扩大了晶圆托盘直径，使得晶圆托盘和回收槽的开口处的间隙减小，利于混合物药液的回收。因此，本发明提供的全湿法去胶装置及方法在不损坏晶圆表面所刻蚀出的图案基础上，完成光刻胶去除。

附图说明

图1为现有技术采用干法去胶的方法流程图；

图2为现有技术进行全湿法去胶时所采用的装置示意图；

图3为现有技术进行全湿法去胶的方法流程图；

图4为现有技术经过全湿法去胶后得到的晶圆示意图；

图5为本发明进行全湿法去胶时所采用的装置示意图；

图6为本发明进行全湿法去胶的方法流程图；

图7为本发明提供的全湿法去胶方法和现有技术的全湿法去胶方法在去胶反应中的对比一示意图；

图8本发明提供的全湿法去胶方法和现有技术的全湿法去胶方法在去胶反应中的对比二示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举具体实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细的说明。

由于在采用现有的全湿法去胶过程中，需要对放置晶圆的晶圆托盘高速旋转，以达到将残留在晶圆表面上的混合物药液甩入回收槽中回收，而使得晶圆表面洁净的目的。但是对放置晶圆的晶圆托盘高速旋转也会在去除光刻胶步骤中对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏，尤其是对在晶圆表面上刻蚀得到的突出的栅极图案损坏。

因此，为了即保证在全湿法去胶过程中对残留在晶圆表面上的混合物药液的回收，又保证不会对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏，本发明重新设置了药液槽，在该药液槽中，扩大了晶圆托盘直径，使得晶圆托盘和回收槽的豁口处的间隙减小，利于混合物药液的回收。在采用本发明提供的药液槽进行全湿法去胶过程的去除光刻胶步骤中，放置晶圆的晶圆托盘以低速旋转或不旋转，从而不会对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏。

图5为本发明提供的全湿法去胶的装置，该装置在图2所示的基础上，扩大了晶圆托盘20的直径，得到晶圆托盘30，使得晶圆托盘30和开口201、开口202、开口203之间的间隙为5～20mm，防止由于晶圆托盘30在进行去除光刻胶步骤时，低速旋转或不旋转时，无法将混合物药液流入回收槽11中。

这样，在采用硫酸和双氧水混合药液对晶圆31去光刻胶过程中，将晶圆托盘移动到回收槽11的开口201处，晶圆托盘30开始带动晶圆31不旋转或以300～700rpm旋转后，将硫酸和双氧水混合物药液自空心封闭壳体100顶部的清洗液注入口200注入，晶圆31表面的光刻胶与硫酸和双氧水混合物药液反应脱落后，随硫酸和双氧水混合物药液留入至内夹层101与中夹层102之间的间隙内，该间隙用作硫酸和双氧水混合物药液回收槽11。

在对晶圆表面的颗粒进行去除及对晶圆表面进行洁净、润洗步骤时，则采用和现有技术图2所示的过程相同的技术。

晶圆托盘30根据晶圆31的尺寸不同，所采用的尺寸也不同，当晶圆31的直径为12inch时，采用的晶圆托盘30的直径为360～380mm；当晶圆31的直径为8inch时，采用的晶圆托盘30的直径为250～270mm。和现有技术相比，比现有技术中的放置同一尺寸晶圆的晶圆托盘减小30mm左右。

以下结合图5所示的药液槽，说明采用全湿法去胶的方法，如图6所示，其具体步骤为：

步骤601、将放置晶圆31的晶圆托盘30移动到回收槽11的开口处201，晶圆托盘30以0～100rpm在水平方向上旋转或不旋转，在药液槽中输入硫酸和双氧水的混合物，和晶圆31表面的光刻胶反应，去除残留在晶圆31表面的光刻胶；

由于晶圆托盘31和回收槽11的开口处201间隙比较小，所以经过反应后的晶圆托盘上的混合物能够流入回收槽11回收。

步骤602、将放置晶圆31的晶圆托盘30在垂直方向上移动到回收槽12的开口202，晶圆托盘30以300～700rpm在水平方向上旋转，在药液槽中输入氨水和双氧水的混合物，和晶圆31表面反应，去除残留在晶圆31表面的硫并减少晶圆表面的微粒；

在该步骤中，由于晶圆托盘31高速旋转，所以晶圆托盘上的混合物能够流入回收槽12回收。

步骤603、将放置晶圆31的晶圆托盘30在垂直方向上移动到回收槽13的开口203，晶圆托盘30以300～700rpm在水平方向上旋转，在药液槽中输入去离子水，对晶圆31表面进行清洗、浸润。

在该步骤中，由于晶圆托盘31高速旋转，所以晶圆托盘上的去离子水能够流入回收槽13回收。

图6中每一反应步骤所采用的时间和现有技术中每一反应步骤所采用的时间相同。

这样，就实现了本发明提供的全湿法去胶的过程。图7为本发明提供的全湿法去胶方法和现有技术的全湿法去胶方法在去胶反应中的对比一示意图，其中，去胶反应为采用硫酸和双氧水的混合物反应、采用氨水和双氧水的混合物反应或采用去离子水反应。在图7中的上方，为已经经过刻蚀得到图案的晶圆，其中，该晶圆包括硅基层和刻蚀得到的衬底(可以为栅极)，晶圆表面为光刻胶，光刻胶上为混合物药液。在图7中的左下方，将刻蚀得到的部分衬底放大后，得到现有技术中混合物药液和光刻胶的反应示意图，可以看出，部分衬底上的光刻胶和混合物药液反应后，逐渐减小，但是由于晶圆随着晶圆托盘的高速旋转，部分衬底也倾斜损坏了；在图7中的右下方，将刻蚀得到的部分衬底放大后，得到本发明提供的方法中混合物药液和光刻胶的反应示意图，可以看出，部分衬底上的光刻胶和混合物药液反应后，逐渐减小，由于晶圆随着晶圆托盘不旋转或低速旋转，部分衬底也不会倾斜损坏。

由于晶圆托盘在整个过程中，以低速旋转或不转，所以可以使得在去胶反应过程中，晶圆表面上的混合物药液比较厚和均匀，在去光刻胶时反应充分，去胶效果好，而现有技术由于高速旋转晶圆托盘，而导致晶圆表面上的混合物比较薄和不均匀，在去光刻胶时反应不充分，去胶效果不好。如图8所示，图8本发明提供的全湿法去胶方法和现有技术的全湿法去胶方法在去胶反应中的对比二示意图，图8中的左边为采用现有技术进行去胶反应的示意图，可以看出，在去除光刻胶步骤，由于晶圆托盘高速旋转，导致晶圆表面上的混合物药液比较薄，晶圆表面经过刻蚀的图案之间，留有没有混合物药液的部分，从而进一步导致图案之间的晶圆表面无法去胶；图8中的右边为采用本发明进行去胶反应的示意图，可以看出，在去除光刻胶步骤，由于晶圆托盘不转或低速旋转，导致晶圆表面上的混合物药液比较厚，晶圆表面经过刻蚀的图案之间，都充满混合物药液的部分，实现完整去胶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种全湿法去胶的装置，该装置包括放置晶圆(31)的晶圆托盘(30)和回收槽(11、12、13)，晶圆托盘(30)在回收槽(11、12、13)的开口(201、202、203)移动，其特征在于，该装置还包括：

所述晶圆托盘(30)移动到回收槽(11)的开口201时，以0～100rpm的速度旋转；

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶圆(31)的直径为12英寸时，所述晶圆托盘(30)的直径为360～380毫米。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶圆(31)的直径为8英寸时，采用的晶圆托盘(30)的直径为250～270毫米。