CN102237261A - 从基板表面松动聚合物层的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从基板表面松动聚合物层的设备和方法。该设备具有以下特征：基板保持装置，其用于接收基板，特别地在与所述表面相对的基板后侧上，涂覆装置，其将用于松动聚合物层的流体涂覆到聚合物层上，特别地涂覆到聚合物层的整个顶侧上，以及加热装置，其通过使加热装置的加热表面与涂覆到所述聚合物层上的流体接触而将热引入到所述流体内，另外，本发明还涉及从基板特别是晶片的表面松动聚合物层的方法，该方法包括以下步骤：在基板保持装置上接收所述基板，通过涂覆装置将用于松动所述聚合物层的流体涂覆到所述聚合物层上，以及由加热装置将热引入到流体内，由此使加热装置的加热表面与涂覆到聚合物层的流体接触。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1或权利要求10所述的从基板表面松动聚合物层的设备和方法。
背景技术
涂到基板的聚合物，特别是光致抗蚀剂，在现有技术中以一阶段或多阶段工艺利用酸和/或碱来移除，由此在许多情况下，能更容易松动的另一层被涂覆到光致抗蚀剂（在此情况下是永久的）下方在基板与永久性光致抗蚀剂之间。
取决于适合于相对应的应用具有所需物理和化学性质的聚合物，常常会存在下面这样的问题：最佳聚合物的分离非常困难，因为这些聚合物在大多数情况下被当作永久性聚合物层涂覆到基板上，特别是在现代半导体工业的光刻法中主要是这样的。
松动聚合物层的方法和设备的实例在US2002/0033183A1中示出。
由于特别地永久性聚合物层具有非常好的物理性质和/或化学性质，所存在的技术问题在于聚合物层未被设计成分离的。
因此在分离或松动这样的聚合物层中，特别地存在的问题在于必须使用强化学反应物，强化学反应物难以处理且其最佳反应温度要维持尽可能准确以便产生最佳作用。
关于以上提到的技术问题，因此，目的是为了显示一种设备或方法，这种设备或方法能尽可能准确地维持松动聚合物层所需的化学/物理参数，同时能使聚合物层的分离/松动尽可能快且彻底。
发明内容
这个目的由权利要求1和10的特征来实现。本发明有利的进一步发展在附属权利要求中显示。由在说明书、权利要求和/或附图中所示的特征中的至少两个所组成的所有组合也落入本发明的范围内。在所显示的值范围中，在上述限度内的值也被认为是公开的且可以以任何组合要求保护。
本发明是基于以下构思：经由使聚合物层松动的流体将最适宜使聚合物层松动的温度直接引入到被涂覆到聚合物层上的流体内，使得至少主要通过热传导（即加热装置与流体的直接接触）来进行加热。在这方面，能快速地且准确地影响流体温度。有利地，根据本发明，因此能特别地通过在加热装置中安装相对应的温度传感器来测量流体温度。根据本发明，通过使用加热装置的加热表面的温度用于控制，甚至可免去对流体温度的测量。
此外，根据本发明能排除引入于聚合物层与基板之间的中间层，使得被涂到基板的仅聚合物层，特别地永久性聚合物层，被优选地涂覆为永久性光致抗蚀剂。这导致方法简化和加速且同时是更加经济。
根据本发明的有利实施例，提出除了在基板保持装置处，特别地在基板保持装置与基板的接触表面处的加热装置之外，还提供用于加热基板的基板加热装置和/或提供用于使基板隔热而减少热流动的隔热介质。通过这些措施，使从加热表面到接触表面的温度梯度最小化，使得能在距加热装置的加热表面增加距离处的聚合物层中实现几乎均匀温度分布或近似恒定的温度分布。
由于加热装置可布置于距聚合物层一定距离处，特别地与聚合物层顶侧平行，由此可调整该距离，特别地通过优选地垂直于该顶侧移动加热表面，沿着位于聚合物层上的流体实现温度分布的进一步优化。
有利地，加热表面具有聚合物层直径D的至少三分之一，特别地至少大约二分之一，或直径D的大约二分之一的直径H，或直径H约等于直径D。上文所述的替代实施例代表根据本发明的特别有利实施例，且对聚合物层上的流体的加热相对应地由于更大加热表面而加速。
如果基板保持装置具有使基板绕其中心Z旋转的旋转装置，一方面，流体能最佳地分布于聚合物层上，且另一方面，除了引入设备之外的加热装置的布置也是可能的，在全面积加热表面上，这是不可能的。
根据本发明的另一有利实施例，提出涂覆装置包括进料器，进料器可布置于聚合物层上方以将流体从流体储存空间输送到聚合物层顶侧。
在本发明的另一有利实施例中，提出流体储存空间被设计成混合室用于混合由可通过管进给的各种物质组成的流体。在这方面，流体储存空间执行若干功能。
通过使涂覆装置包括用于在将流体涂覆到聚合物层上之前对该流体加热的预热装置的措施，可进一步加速该方法且降低加热表面上的温度梯度。
通过提供这种设备，其包括由外壳限定的工作区且特别地该工作区能经受真空，在工作区中至少部分地布置基板保持装置，涂覆装置和加热装置，由此外壳具有聚合物层由流体溶解，经由出口用于产生来自流体的混合物，最佳地保护环境防止流体中高反应性物质。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节通过优选实施例的随后描述产生且基于附图。在附图中：
图1：根据第一实施例的本发明设备的截面示意设计，以及
图2：根据本发明的第二实施例的本发明设备的示意设计。
在这些图中，相同的构件和具有相同功能的构件用相同附图标记来标注。
具体实施方式
在每种情况下，图1和2示出一种设备，该设备用于从基板8，特别是从晶片用化学方法移除聚合物层18，特别是永久光致抗蚀剂。除非在下文中有相反描述，下文所引用的该设备的构件具有相同设计或相同功能，因此这种设计和功能在图1的实例中首先描述。
该设备包括外壳1，1’，外壳1，1’由顶部2，2’和承载顶部2，2’的底部3构成。或者外壳1，1’也能设计为带有覆盖物或侧部可密封开口的单件。
外壳1，1’围住工作区15，其中聚合物层18由流体23溶解。出口4设于外壳1，1’的最低点，过量流体23或者流体23与由流体23溶解的聚合物层18的混合物通过出口4，特别地利用真空系统（未图示）而吸走，该真空系统可同时用于使工作区15经受真空。另外，分离器和/或过滤器可设于出口4处。
基板8由基板保持装置22的样品保持器24保持且由常用装置附连，例如，具体地在对准位置设于样品保持器24表面上的吸网（suction web）。对准位置意味着基板8的中心Z，特别是其面积或几何均数的质心，在可由轴杆5旋转的基板保持装置22的旋转轴线R上。
基板8以其后侧25搁置于样品保持器24的表面上。通过涂覆装置16，16’用流体来湿润与后侧25相对的基板8的顶侧19上的聚合物层18，特别地覆盖整个表面。涂覆装置16，16’包括管11，管11将一种或多种物质和/或气体引入到流体储存空间12内，流体储存空间12充当混合室，由此特定比例是给定的和/或可由控制设备（未图示）调整。流体23中的液体和/或气体的混合发生于混合室中。管11的每一个都可有利地被设计为可由预热系统（未图示）加热以将液体或气体预热到规定温度。作为补充或替代，存在利用预热系统来预热流体储存空间12（特别地到接近流体23最佳处理温度的温度）的可能性。通过控制系统，经由进料器10，10’将流体23涂覆到聚合物层18且流体23自动地或者通过旋转该基板保持装置22而在聚合物层18上均匀地分布。
根据有利实施例，样品保持器24被设计成使得提供相对于基板8尽可能的隔热或样品保持器24具备额外加热系统。
根据优选实施例，样品保持器24具有抵靠后侧25的多个接触点，特别地由球形表面或插入到样品保持器的槽区中的多个球26形成，由此，利用空气或真空作为隔热介质而优化隔热作用。
根据替代实施例，样品保持器24可至少部分地由具有低热导率的材料制成。
在将流体23涂覆到聚合物层18上之后，利用加热装置17，17’将聚合物层18加热到流体23的最佳处理温度。该加热装置17，17’包括至少一个引导臂13，13’，引导臂13，13’能垂直地移到聚合物层18的顶侧9，具体地受控制系统的控制。在引导臂13或引导臂13’的下端，加热装置14，14’附着到加热表面20，20’上，加热表面20，20’平行于顶侧9定向且能由加热盘管27以可调整的温度加热。
作为加热盘管27的替代，在本发明的替代实施例中，能提供红外加热或感应加热。关键是接触涂覆到聚合物层18的流体23的加热表面20，20’优选地浸没于流体中。
在本发明的更有利实施例中，在加热系统14，14’中提供用于测量加热表面20，20’与聚合物层18之间距离的距离测量。
在图1所示的实施例中，加热系统14具有为聚合物层18直径H的大约一半的直径D。因此加热表面20的截面在聚合物层18直径H的一半上延伸，由此加热表面20的一个边缘28被布置于聚合物层18的边缘29的区域中，使得当基板8由基板保持装置22绕旋转轴线R旋转时，最迟在基板8绕旋转轴线R完成一次完整绕转之后，聚合物层18或流体23已完全地暴露给加热表面20。
在图2所示的本发明的实施例的情况下，加热系统14’的直径D’大约与聚合物层18的直径H的大小相同，因此加热表面20’基本上对应于聚合物层18的顶侧9的表面。这具有流体23更快加热的优点。在这方面，进料器10’的设计更加昂贵，因为进料器10’（在图示实施例中）在中心Z的区域中延伸穿过加热系统14’，使得流体23能近似在中心Z区域被涂覆到聚合物层18上。
例如，引导臂13，13’能受控制系统控制由线性电机驱动，由此对于驱动器的有利布置，引导臂13，13’置于工作区15外部延伸穿过外壳1，1’。在此情况下，特别有利地用密封件6来密封引导臂13，13’使得无物质可经由此通路从工作区15逸出。同时，在这方面，最小化工作区15的大小且能采用更高且恒定的真空。
还有利地将轴杆5和其旋转驱动（未图示）布置于工作区15的外部使得轴杆5被设计为穿过外壳1，1’延伸，且此处也提供密封件6。
为了使流体23和/或由流体23和由流体溶解的聚合物层18的聚合物组成的混合物更好地行进到出口14，此处提供呈斜坡形式的用于产生梯度的梯度系统7。也能通过使底部3相应地成形而提供该梯度系统7。
在聚合物层18由流体23溶解且可选地由于基板保持装置22的旋转而离心甩出后，发生基板8的净化，特别地利用为此目的提供的水和/或溶剂和/或化学制品，其通过涂覆装置16，16’而涂覆到基板8上。根据本发明的替代实施例，提供用于净化液体的单独涂覆系统以免涂覆装置16，16’中的流体23的化学残留物污染净化液体。
另外，提供用于净化基板底侧，特别是在基板8边缘上的单独净化系统21，由此在基板8旋转过程中，优选地由在基板8外围上的位置的基板保持装置22来执行净化。
而且，在本发明的一个实施例中，提供用惰性气体，特别是氮气来冲刷基板8顶侧和/或加热系统14，14’从而防止由高温引起的氧化或点火反应。
附图标记列表
1，1’ 外壳
2，2’ 顶部
3 底部
4 出口
5 轴杆
6 密封件
7 梯度系统
8 基板
9 顶侧
10，10’ 进料器
11 管
12 流体储存空间
13，13’ 引导臂
14，14’ 加热系统
15 工作区
16，16’ 涂覆装置
17，17’ 加热装置
18 聚合物层
19 顶侧
20，20’ 加热表面
21 单独净化系统
22 基板保持装置
23 流体
24 样品保持器
25 后侧
26 球
27 加热盘管
28 轮
D，D’ 直径
H 直径
R 旋转轴线
Z 中心
Claims (10)
1. 用于从基板（8）特别是晶片的表面（19）松动聚合物层（18）的设备，所述设备具有以下特征：
-基板保持装置（22），其用于接收所述基板（8），特别地在与顶侧（19）相对的所述基板（8）的后侧（25），
-涂覆装置(16，16')，其将用于松动所述聚合物层（18）的流体（23）涂覆到所述聚合物层（18）上，特别地涂覆到所述聚合物层（18）的整个顶侧（9）上，以及
-加热装置(17，17’)，其通过使所述加热装置（17，17’）的加热表面（20）与涂覆到所述聚合物层（18）上的流体（23）接触而将热引入到所述流体（23）内。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，除了在所述基板保持装置（22）上，特别是在所述基板保持装置（22）与所述基板（8）的接触表面上的所述加热装置（17，17’）之外，提供基板加热装置来加热所述基板和/或提供隔热装置（26）来使基板隔热从而减少热损失。
3. 根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述加热装置（17，17’）能放置于距所述聚合物层（18）一定距离处，特别地平行于所述聚合物层（18）的顶侧（9），由此可通过优选地垂直于所述顶侧（9）移动所述加热表面（20，20’）来调整所述距离。
4. 根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述加热表面（20，20’）具有直径H，其是所述聚合物层（18）的直径D的至少三分之一，至少大约二分之一，或是直径D的大约二分之一，或者所述直径H大约等于所述直径D。
5. 根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述基板保持装置（22）具有旋转装置（5），所述旋转装置（5）使所述基板（8）绕其中心Z旋转。
6. 根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述涂覆装置（16，16’）包括进料器（10，10’），所述进料器（10，10’）可置于所述聚合物层（18）上方以从流体储存空间（12）输送所述流体（23）到所述聚合物层（18）的顶侧（9）。
7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述流体储存空间（12）被设计为混合室，其用于混合由能通过管（11）进给的各种物质组成的流体（23）。
8. 根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述涂覆装置（16，16’）包括用于在涂覆到所述聚合物层（18）之前对所述流体（23）加热的预热装置。
9. 根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述设备包括由所述外壳（1，1’）限定的工作区（15）且特别地所述工作区（15）能经受真空，在所述工作区中至少部分地布置所述基板保持装置（22），所述涂覆装置（16，16’）和所述加热装置（17，17’），由此所述外壳（1，1’）具有聚合物层（18）由所述流体（23）溶解，经由出口（4）用于产生来自所述流体（23）的混合物。
10. 用于从基板（8）特别是晶片的表面（19）松动聚合物层（18）的方法，该方法具有以下步骤：
- 在基板保持装置(22)上接收所述基板(8)，
- 通过涂覆装置（16，16’）将用于松动所述聚合物层（18）的流体(23)涂覆到所述聚合物层（18）上，以及
- 由加热装置（17，17’）将热引入到所述流体（23）内，由此使所述加热装置（17，17’）的加热表面（20，20’）与涂覆到所述聚合物层（18）的流体（23）接触。
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