CN102496592A - 半导体硅片的去胶工艺腔及去胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体硅片的去胶工艺腔，工艺腔内部的一端具有升降平台，工艺腔内部的另一端固定有一护罩，护罩和升降平台可构成封闭式结构，升降平台上方用于固定一硅片，护罩内具有等离子体发生装置，工艺腔内部还具有一活动盖板，活动盖板可置于升降平台的上方，所述活动盖板能够遮挡所述硅片，活动盖板上具有一个或多个进口。本发明还提供一种半导体硅片的去胶方法。本发明提供的半导体硅片的去胶工艺腔以及去胶方法，通过工艺腔内的升降平台、护罩以及活动盖板，将对硅片进行的等离子体灰化工艺和湿法清洗工艺设置在工艺腔内的不同空间，使等离子体灰化工艺不会受到湿法清洗工艺残余水气的影响。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路工艺技术领域，具体涉及一种半导体硅片的去胶工艺腔及去胶方法。
背景技术
伴随集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，这也导致了非常微小的颗粒也变得足以影响半导体器件的制造和性能，所以，硅片清洗工艺也变得越来越重要。
在所有的清洗步骤中，由于注入或刻蚀工艺使光刻胶表面形成一层被碳化的硬壳，很难通过常规的湿法清洗方式进行去除，因此去除刻蚀或者大剂量离子注入后的光刻胶剥离是最为困难的一个步骤。常用的方法是先使用氧等离子体对光刻胶进行处理，再使用湿法清洗工艺去除残余光刻胶。对于130纳米及以上的工艺带，干法去胶和湿法清洗之间的时间间隔通常都会控制在一天之内，但随着技术的进步，越来越多的新材料用于铜互联工艺中介质层的构成，同原来的材料二氧化硅相比，这些新材料有着更好的电学性能，但同时也对去胶清洗技术带来了更大的挑战。对于22/32纳米工艺带，干法去胶以及湿法清洗的间隔时间必须保持在非常短的时间内。因此，将干法去胶和湿法清洗集成在同一台主机上，可以将两步工艺的间隔时间缩短到几分钟以内。
目前，将干法去胶和湿法清洗集成在同一个工艺腔内，可以进一步把两步工艺的间隔时间缩短到秒级，但是由于湿法清洗工艺产生的水蒸气将会对下一次的干法去胶产生干扰，因此，对应该设备的去胶工艺会对工艺效果产生负面影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种半导体硅片的去胶工艺腔和去胶方法，以解决在同一个工艺腔内湿法清洗对干法去胶的负面影响。
为了实现上述目的，本发明提供一种半导体硅片的去胶工艺腔，所述工艺腔内部的一端具有升降平台，所述工艺腔内部的另一端固定有一护罩，所述护罩和所述升降平台可构成封闭式结构，所述升降平台上方用于固定一硅片，所述护罩内具有等离子体发生装置，所述工艺腔内部还具有一活动盖板，所述活动盖板可置于所述升降平台的上方，所述活动盖板能够遮挡所述硅片，所述活动盖板上具有一个或多个进口。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述等离子体发生装置包括进气管路、真空管路、废气管路以及线圈，所述线圈围绕所述护罩内侧壁设置，所述进气管路、真空管路以及废气管路穿过所述护罩的侧壁设置。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述护罩为金属护罩。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，当所述活动盖板位于所述硅片上方时，所述活动盖板与硅片之间具有0.5毫米至3毫米的距离。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述进口包括液体进口，所述液体进口连接有液体管路，通过所述液体进口的清洗液的压力为5至50磅/平方英寸。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述活动盖板还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述升降平台上设置有硅片支架用于固定所述硅片。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述硅片支架的内部分布有真空管路。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述升降平台的直径为10英寸至15英寸。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述活动盖板的材质为陶瓷，直径为10至15英寸，厚度为1至20毫米。
优选地，在所述半导体硅片的去胶工艺腔中，所述活动盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩。
本发明还提供了一种半导体硅片的去胶工艺腔的去胶方法，该去胶方法包括：将硅片固定在工艺腔内的升降平台上；上升所述升降平台使其与工艺腔内的护罩形成封闭式结构；启动所述护罩内的等离子体发生装置，在所述封闭式结构内对所述硅片进行等离子体灰化工艺；完成所述等离子体灰化工艺后，下降所述升降平台，将工艺腔内的活动盖板移动到所述升降平台的上方；清洗液通过所述活动盖板上的进口流到所述硅片上，对所述硅片进行湿法清洗。
优选地，在所述半导体硅片的去胶方法中，通过外部机械手臂将所述硅片放置在所述升降平台上，并通过升降平台上设置的硅片支架的真空管路将所述硅片固定在工艺腔内的所述升降平台上。
优选地，在所述半导体硅片的去胶方法中，所述等离子体发生装置包括进气管路、真空管路、废气管路以及线圈，通过所述进气管路和所述真空管路将所述封闭式结构内的压力范围调节到10毫托-2000毫托，向所述封闭式结构内通入氧气，并向所述线圈输入频率至少为13.56兆赫兹的信号，激发氧等离子体对所述硅片进行氧等离子体灰化工艺。
优选地，在所述半导体硅片的去胶方法中，所述活动盖板还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路，将异丙醇蒸汽或氮气通过所述气体管路喷到所述硅片的表面。
优选地，在所述半导体硅片的去胶方法中，下降所述升降平台，将工艺腔内的活动盖板移动到所述升降平台的上方，使所述活动盖板与所述硅片之间具有0.5毫米至3毫米的距离。
与现有技术相比，本发明提供的半导体硅片的去胶工艺腔，通过工艺腔内的升降平台、护罩以及活动盖板，将对硅片进行的等离子体灰化工艺和湿法清洗工艺设置在工艺腔内的不同空间，使等离子体灰化工艺不会受到湿法清洗工艺残余水气的影响，并且由于等离子体灰化工艺是在升降平台和护罩构成的封闭式结构内进行的，能够调节封闭式结构内的工艺条件使等离子体灰化工艺达到最优化。
本发明提供的半导体硅片的去胶方法，工艺腔内的升降平台上升与护罩形成封闭式结构，在封闭式结构内对硅片进行等离子体灰化工艺，待等离子体灰化工艺完成后，将升降平台下降，活动盖板移动至升降平台的上方，使硅片表面被封闭在活动盖板和升降平台形成的一个极小的空间内进行湿法清洗，因此，在本发明提供的半导体硅片的去胶方法下，等离子体灰化工艺不会受到湿法清洗工艺残余水气的影响，保证了良好的工艺条件。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的去胶工艺腔结构剖面示意图；
图2所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的去胶方法的步骤流程图；
图3所示为本发明较佳实施例的半导体硅片在进行等离子体灰化工艺时的工艺腔结构剖面示意图；
图4所示为本发明较佳实施例的半导体硅片在进行湿法清洗工艺时的工艺腔结构剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体硅片的去胶工艺腔及去胶方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的去胶工艺腔结构剖面示意图。本发明提供一种半导体硅片的去胶工艺腔，所述工艺腔11内部的一端具有升降平台12，所述工艺腔11内部的另一端固定有一护罩13，所述护罩13和所述升降平台12可构成封闭式结构，所述升降平台12上方用于固定一硅片14，所述护罩13内具有等离子体发生装置，所述工艺腔11内部还具有一活动盖板15，所述活动盖板15可置于所述升降平台12的上方，所述活动盖板能够遮挡所述硅片，并且所述活动盖板15上具有一个或多个进口。
在本实施例中，所述等离子体发生装置包括进气管路161、真空管路162、废气管路163以及线圈164，所述线圈164围绕所述护罩13内侧壁设置，所述进气管路161、真空管路162以及废气管路163穿过所述护罩13的侧壁设置。本领域的普通技术人员应该理解，所述等离子体发生装置不仅仅由上述元件组成，还可以由别的能够产生等离子体的元件组成。进一步地，所述护罩13为金属护罩。
进一步地，当所述活动盖板15位于所述硅片14上方时，所述活动盖板15与硅片14之间具有0.5毫米至3毫米的距离。在本实施例中，硅片14表面与活动盖板15之间的间距为2毫米。所述活动盖板15与硅片14之间所具有的极小的距离，使在整个清洗过程中硅片14表面都被封闭在一个极小的空间中，有效地防止工艺腔中的悬浮颗粒及水珠再次沾染到硅片14表面，同时还可以有效减少清洗液消耗。所述进口为液体进口，所述液体进口连接有液体管路17，通过所述液体进口的清洗液的压力为5至50磅/平方英寸。在本实施例中，清洗液的压力值为50磅/平方英寸。液体管路17提供清洗液，使清洗液通过所述液体进口喷洒到待清洗的硅片14表面，调节通过液体进口的清洗液的压力，可以使清洗液在硅片14表面形成非常高的速度，从而减小边界层厚度，提高清洗效果。
在本实施例中，所述活动盖板15还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路18，气体管路18提供高纯氮气或者异丙醇蒸汽，使其通过气体进口喷洒到已经清洗完毕的硅片14表面，提供的高纯氮气或者异丙醇蒸汽能够帮助硅片14快速干燥。
优选地，所述升降平台12上设置有硅片支架(未图示)用于固定所述硅片14。所述硅片支架的内部分布有真空管路，所述真空管路能提供真空环境，利用真空产生的吸附力固定硅片支架上的硅片14，这种固定硅片的方法既不损伤硅片14，又不占用空间。
优选地，所述活动盖板15上设置有超声波振荡器，所述超声波振荡器的数量为一个至四个，在本实施例中，对应硅片14设置有两个超声波振荡器，每个超声波振荡器的功率为到达硅片13表面0.5至5瓦特每平方厘米，工作频率为0.2至3兆赫兹。本领域的普通技术人员应该理解，所述工艺腔内不仅仅局限于设置有超声波振荡器，还可以是其他可以产生超声波的仪器。
进一步地，所述活动盖板15的边缘向下弯曲，形成导流护罩19，避免清洗液溅出活动盖板15的边缘，能够更高效率地利用清洗液。所述工艺腔的排气排水管道(未图示)设置在所述升降平台12的下方。
具体地，工艺腔11包括工艺腔的进口111以及工艺腔的出口112，硅片14通过工艺腔的进口111送入工艺腔11内，通过工艺腔的出口112送出工艺腔11。
图2所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的去胶方法的步骤流程图。参照图2，本发明实施例提供的半导体硅片的去胶方法，包括：
S21、将硅片固定在工艺腔内的升降平台上；
S22、上升所述升降平台使其与工艺腔内的护罩形成封闭式结构；
S23、启动所述护罩内的等离子体发生装置，在所述封闭式结构内对所述硅片进行等离子体灰化工艺；
S24、完成所述等离子体灰化工艺后，下降所述升降平台，将工艺腔内的活动盖板移动到所述升降平台的上方；
S25、清洗液通过所述活动盖板上的进口流到所述硅片上，对所述硅片进行湿法清洗。
图3所示为本发明较佳实施例的半导体硅片在进行等离子体灰化工艺时的工艺腔结构剖面示意图。参照图3，对硅片14首先进行等离子体灰化工艺，在本实施例中进行的是氧等离子体灰化工艺，具体地，通过外部机械手臂将所述硅片14通过工艺腔11的进口111放置在所述升降平台12上，并通过升降平台12上设置的硅片支架的真空管路将所述硅片14固定在工艺腔11内的所述升降平台12上。将升降平台12上升至与金属护罩形成一封闭式结构，而硅片14即处于封闭式结构的封闭式空间内，之后，通过所述进气管路161和所述真空管路162将所述封闭式结构内的压力范围调节到10毫托2000毫托，向所述封闭式结构内通入氧气，并向所述线圈164输入频率至少为13.56兆赫兹的信号，该频率信号激发氧等离子体对所述硅片14进行氧等离子体灰化工艺，在此工艺条件下产生的废气通过废气管路163排出封闭式结构。
在对硅片14进行完氧等离子体灰化工艺之后，对硅片14进行湿法清洗，图4所示为本发明较佳实施例的半导体硅片在进行湿法清洗工艺时的工艺腔结构剖面示意图。参照图4，下降升降平台12，并将工艺腔11内的活动盖板15移动到升降平台12的上方，所述升降平台12的直径为10英寸至15英寸，与所述升降平台12对应的金属护罩的直径也为10英寸至15英寸，所述活动盖板15的材质为陶瓷，直径为10至15英寸，厚度为1至20毫米，在本实施例中，所述升降平台12的直径为10英寸，而活动盖板15的直径为12英寸，本领域的普通技术人员应该理解，所述活动盖板15的材质不仅仅局限为陶瓷，还可以是其他化学性能稳定，符合一定机械强度要求的材料。
在利用本发明的实施例提供的半导体硅片的去胶工艺腔进行清洗的时候，使硅片14表面与活动盖板15之间保持2毫米的间距，升降平台12带动硅片14开始旋转，其最高转速为500至3000转每分钟，较高的转速有助于使清洗液在硅片14表面形成非常高的速度。在本实施例中，升降平台12的转速为2000转每分钟。清洗液以50磅/平方英寸的压力通过活动盖板15上的液体进口喷洒到硅片14表面，在启动升降平台12进行旋转前，打开超声波振荡器，使其产生的超声波硅片进行辅助清洗，进而提高工艺效率；清洗液清洗完毕后，停止清洗液供应，改为纯水冲洗。清洗完成后，停止喷洒纯水，同时关闭超声波振荡器，气体管路18提供高纯氮气或者异丙醇蒸汽，使其通过气体进口喷洒到已经清洗完毕的硅片14表面，提供的高纯氮气或者异丙醇蒸汽能够帮助硅片14快速干燥。硅片14干燥完成后，升降平台12停止转动并降下，外部机械臂通过工艺腔11的出口112取出硅片14。
综上所述，本发明提供的半导体硅片的去胶工艺腔以及去胶方法，通过工艺腔11内的升降平台12、护罩13以及活动盖板15，将对硅片14进行的等离子体灰化工艺和湿法清洗工艺设置在工艺腔11内的不同空间，使等离子体灰化工艺不会受到湿法清洗工艺残余水气的影响，并且由于等离子体灰化工艺是在升降平台12和护罩13构成的封闭式结构内进行的，能够调节封闭式结构内的工艺条件使等离子体灰化工艺达到最优化。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (16)
1.一种半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述工艺腔内部的一端具有升降平台，所述工艺腔内部的另一端固定有一护罩，所述护罩和所述升降平台可构成封闭式结构，所述升降平台上方用于固定一硅片，所述护罩内具有等离子体发生装置，所述工艺腔内部还具有一活动盖板，所述活动盖板可置于所述升降平台的上方，所述活动盖板能够遮挡所述硅片，所述活动盖板上具有一个或多个进口。
2.根据权利要求1所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述等离子体发生装置包括进气管路、真空管路、废气管路以及线圈，所述线圈围绕所述护罩内侧壁设置，所述进气管路、真空管路以及废气管路穿过所述护罩的侧壁设置。
3.根据权利要求1所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述护罩为金属护罩。
4.根据权利要求1所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，当所述活动盖板位于所述硅片上方时，所述活动盖板与硅片之间具有0.5毫米至3毫米的距离。
5.根据权利要求1所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述进口包括液体进口，所述液体进口连接有液体管路，通过所述液体进口的清洗液的压力为5至50磅/平方英寸。
6.根据权利要求5所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述活动盖板还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路。
7.根据权利要求1所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述升降平台上设置有硅片支架用于固定所述硅片。
8.根据权利要求7所述的半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述硅片支架的内部分布有真空管路。
9.根据权利要求1至7中任一项的所述半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述升降平台的直径为10英寸至15英寸。
10.根据权利要求1至7中任一项的所述半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述活动盖板的材质为陶瓷，直径为10至15英寸，厚度为1至20毫米。
11.根据权利要求1至7中任一项的所述半导体硅片的去胶工艺腔，其特征在于，所述活动盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩。
12.一种利用权利要求1所述的半导体硅片的去胶工艺腔的去胶方法，其特征在于，包括：
将硅片固定在工艺腔内的升降平台上；
上升所述升降平台使其与工艺腔内的护罩形成封闭式结构；
启动所述护罩内的等离子体发生装置，在所述封闭式结构内对所述硅片进行等离子体灰化工艺；
完成所述等离子体灰化工艺后，下降所述升降平台，将工艺腔内的活动盖板移动到所述升降平台的上方；
清洗液通过所述活动盖板上的进口流到所述硅片上，对所述硅片进行湿法清洗。
13.一种利用权利要求12所述的去胶方法，其特征在于，通过外部机械手臂将所述硅片放置在所述升降平台上，并通过升降平台上设置的硅片支架的真空管路将所述硅片固定在工艺腔内的所述升降平台上。
14.一种利用权利要求12所述的去胶方法，其特征在于，所述等离子体发生装置包括进气管路、真空管路、废气管路以及线圈，通过所述进气管路和所述真空管路将所述封闭式结构内的压力范围调节到10毫托-2000毫托，向所述封闭式结构内通入氧气，并向所述线圈输入频率至少为13.56兆赫兹的信号，激发氧等离子体对所述硅片进行氧等离子体灰化工艺。
15.一种利用权利要求12所述的去胶方法，其特征在于，所述活动盖板还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路，将异丙醇蒸汽或氮气通过所述气体管路喷到所述硅片的表面。
16.一种利用权利要求12所述的去胶方法，其特征在于，下降所述升降平台，将工艺腔内的活动盖板移动到所述升降平台的上方，使所述活动盖板与所述硅片之间具有0.5毫米至3毫米的距离。
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| CN102496592B (zh) | 2016-04-06 |
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