CN103646872A - 一种去胶设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种去胶设备；本设备通过在Grid基座上增加了加热器，使Grid保持在高温状态，以此来降低聚合物聚集的可能性，从而避免在刻蚀工艺中产生的聚合物黏附在Grid上。同时，由于Grid的温度较高，溅射到Grid上的聚合物杂质也无法黏牢，在刻蚀过程中可以被迅速去除。从而在降低了由于聚合物掉落在晶圆上而导致多晶硅破损的可能性，进而实现了去胶设备的操作简单、去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种去胶设备。
背景技术
光刻胶除了在光刻过程中用做从光刻掩膜版到晶圆片的图形转换媒介，还用做刻蚀时不需要刻蚀区域的保护膜。当刻蚀完成后，光刻胶已经不再有用，需要将其彻底出去，完成这一过程的工序就是去胶。此外，刻蚀过程中残留的各种试剂也要清除掉。常用的去胶方法有溶剂去胶、氧化去胶以及等离子去胶三种。溶剂去胶：将带有光刻胶的晶圆片浸泡在去胶溶剂中去胶；氧化去胶：利用氧化剂与光刻胶反应来去胶；等离子去胶：利用高频电磁产使氧气在高频电场作用下电离成等离子体，其氧化能力非常强，与光刻胶反应使光刻胶变成易挥发的物质被排出系统，达到去胶的目的。
其中，最为普及的方法是等离子去胶。然而，在使用等离子去胶设备（如Superma去胶设备）时，气体在真空反应腔内经射频电流激化生成等离子体，再经过Grid过滤并平均分配至晶圆的表面。等离子体生成时会产生热，长时间的射频电流输出后Grid的温度会升至100℃以上，在待机状态时Grid的温度为60℃～70℃。
例如，在等离子体设备Superma去胶的过程中，高温是最重要的因素。高温下光刻胶会迅速收缩并被氧气氧化。光刻胶刻蚀后生成物的黏性很强，没有被及时抽走的生成物会将刻蚀过程中产生的其他的聚合物（polymer）黏附在一起，堆积在腔体内壁，特别在温度较低处，当网格盘状物的温度较低时，还会黏附在网格盘状物上。如果是纯光刻胶，当网格盘状物的温度上升后，聚合物将会迅速消失。在传统工艺中，光刻胶外有一层掺杂的硬壳。在高温下，硬壳下的光刻胶迅速灰化可能产生爆破（popping）的情况。如果Grid温度较低，则爆破溅射出的聚合物会黏附在该Grid上，此聚合物在黏附牢固后很难被去除。即使没有产生爆破现象，掺杂后的物质一旦被黏附在之前没有去除干净的光刻胶上，也会产生很难去除的聚合物。当这些难以去除的聚合物聚集到一定程度时，会掉落在晶圆（wafer）表面，尤其是在55nm以下工艺中，这些掉落物会对栅极（poly line）造成伤害，导致栅极被破坏的缺陷（poly broken defect）的问题。
当今的应对方法是采用在待机时间间隔射频输出，以保持网格盘状物的温度，并且随着工艺技术的提升，间隔时间越来越短。在先进工艺中，有采用5分钟甚至更短的间隔时间就要加热5～10分钟。由于去胶设备不支持控片存储（dummy wafer storage），空打射频会缩短晶圆承载台的寿命，且长时间的射频电流加热对昂贵的射频发生器是极大的浪费，同时，频繁的加热会耗费大量的电力和气体，这也是极不经济的。最后，产品在进入设备前，仍需要加热，这又降低了出品的速度。
中国专利（公布号：CN101201558A）记载了一种等离子去胶台可调式载片体,用于等离子去胶台中承载并固定待清洗或去胶的外延片,其中,包括:一承载体,该承载体为一矩形,该承载体的上面中间两侧分别有一螺孔;两探针架,该两探针架类似于套管天线的结构,其长度可以伸缩调节,该两探针架的一端分别用螺丝固定在承载体上面的螺孔上;两探针,该探针为细丝状,该两探针的一端分别固定在两探针架的另一端。本文献中并未提到如何解决由于掉落物会对栅极（poly line）造成伤害，导致聚合破碎的问题。
中国专利（公布号：CN102820204A）记载了一种射频、介质阻挡常压辉光等离子体扫描去胶系统，包括一个壳体、射频电源、等离子体发生器、进气管、扫描机械手和加热板，以及排气罩，其中：在一个壳体的中部设有一个台面面板，在该面板的下部放置一个射频电源和多个气体流量计，在该台面板上设有一个加热板和一个扫描机械手，在机械手上方设有一个排气罩，等离子体发生器是安装在该机械手上；气源的气体通过进气导管和气体的流量计进入到等离子体发生器中，当等离子体发生器与射频电源接通后，在该等离子体发生器的下方产生等离子体，该等离子体是喷射到在加热板表面的硅片上，去除硅片表面的光刻胶或有机物。本文献中并未提到如何解决由于掉落物会对聚合线造成伤害，导致聚合破碎的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明记载了一种去胶设备，其中，所述设备包括：
一具有底部开口结构的等离子腔体、一承载台、Grid基座和加热器；
所述等离子腔体开口端部罩于所述Grid基座上表面，所述承载台位于所述Grid基座的正下方，以与该Grid基座构成一去胶腔体，并利用所述去胶腔体对放置于所述承载台上的硅片进行去胶工艺；
其中，所述加热器对该Grid基座进行加热工艺。
上述的去胶设备，其中，所述设备还包括一顶板；
所述顶板套设于所述等离子腔体上，以固定所述加热器于所述Grid基座上。
上述的去胶设备，其中，所述等离子腔体的内部设置有一气体分配盘和射频发射设备，通过所述气体分配盘向所述等离子腔体通入气体，所述射频发射设备发射射频将所述气体等离子体化。
上述的去胶设备，其中，所述气体包含有氧气和氮气。
上述的去胶设备，其中，所述射频发射设备为高频信号发生器。
上述的去胶设备，其中，所述去胶腔体中设置有一机械泵；
所述机械泵将所述去胶腔体中反应后的气体抽出。
上述的去胶设备，其中，所述机械泵通过一根气体抽出管与所述去胶腔体连接。
上述的去胶设备，其中，所述加热器为一个环形加热器，且该环形加热器环绕所述等离子腔体设置。
上述的去胶设备，其中，所述加热器为多个加热器，该多个加热器环绕所述等离子腔体设置。
上述的去胶设备，其中，所述加热器加热所述Grid基座的温度大于120℃。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明一种去胶设备，通过在Grid出增加加热器，使Grid保持在高温状态，以此来降低聚合物聚集，从而使刻蚀中产生的聚合物不会黏附在Grid上。同时，由于Grid的温度较高，溅射到Grid上的聚合物杂质也无法黏牢，在刻蚀过程中可以被迅速去除。从而在降低了由于聚合物掉落在晶圆上而导致多晶硅破损的可能性的同时，实现了胶操作简单、去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保等有益效果。
附图说明
图1是本发明一种去胶设备的原理示意图；
图2是本发明一种去胶设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的去胶设备进行详细说明：
图1是本发明一种去胶设备的原理示意图；如图1所示，一种去胶设备，该设备内部为真空反应系统，包括具有底部开口结构的等离子腔体1和位于该等离子腔体1底部的Grid基座；其中，该等离子腔体1的顶部还设置有气体分配盘4，优选的，该气体分配盘4位于所述等离子腔体1的顶部的中心区域，并且在该气体分配盘4上至少设置有一根气体注射管5，用以通入去胶工艺所需要的氧气、氮气等气体。
进一步的，位于等离子腔体1的底部开口结构的下方还设置有承载台3，该承载台3上放置有需要进行去胶工艺的硅片7，且环绕等离子体腔体1还设置有加热器22，该加热器22可以为一个环状的加热器或均匀分布于该等离子体腔体1周围的多个加热器，以利用该加热器22对Grid基座21进行加热，使得Grid的温度能够达到聚合物汽化的温度以上，如将Grid的温度保持在120℃以上的温度（如125℃、150℃等）。
其中，Grid基座21与承载台3之间的区域构成一个去胶腔体（图中未标示），且在该去胶腔体中设置有一机械泵，而在等离子腔体1中还设置有射频发射设备（如高频信号发生器等），具体的：
首先，将需要去胶工艺的硅片7放置于承载台3上，利用气体注射管5将反应气体如氧气、氮气等通过气体分配盘4输送至等离子体腔体1中，高频信号发生器发射射频将上述气体等离子化。
其次，等离子体气体经Grid被均匀的输送至硅片7的表面，以对该硅片7进行去胶工艺，而在进行去胶工艺时，由于加热器22将Grid的温度加热至120℃以上的温度，使得溅射至该Grid上的物质如光刻胶等迅速汽化，以避免Grid上吸附有杂质（如光刻胶等）掉落造成产品器件的损伤（如poly broken defect等）。
最后，利用上述的机械泵将反应后及汽化后的气体抽出去胶腔体，进而完成硅片7的去胶工艺。
图2是本发明一种去胶设备的结构示意图；如图2所示，Grid基座21上设置有加热器22，该加热器22可以采用一个环形的环绕等离子腔体1的加热器，也可采用多个分布于等离子腔体1周围的加热器，只要能将Grid基座21上的Grid的温度加热至设定的温度即可，优选的，该Grid的温度在进行去胶工艺时要保持120℃以上的温度（即大于聚合物汽化的温度）。
进一步的，一顶板6套设于等离子腔体1上，以起到固定加热器22作用。
其中，本发明的装置中还设置有高频信号发生器（未在图中标出）以及机械泵（未在图中标出），所述高频信号发生器可以产生高频信号，即高频率射频电流，此射频电流可以将气体激化成等离子体；所述机械泵通过一根气体抽出管（未在图中标出）与上述去胶腔体连接，并能通过该气体抽出管将汽化的聚合物杂质排出，从而避免对晶圆造成不必要的损害。
下面结合具体的实施例来介绍该装置在现实工艺中的原理过程：
首先，将一需要进行去胶工艺的硅片7放置在承载台3的上表面，即将硅片7放置在真空反应系统中，然后向气体注射管5内通入含有氧气、氮气等的混合气体，该混合气体通过气体分配盘4后均匀的进入到等离子腔体1内，此时再通过高频信号发生器所发出射频电流将其激化为等离子气体，该等离子气体再通过Grid均匀的输送至硅片7的表面，以对硅片7进行去胶工艺。
此时，由于加热器22对Grid进行加热，使其温度保持在120℃以上（在低温工艺中，加热器22对Grid进行加热，使得Grid的温度大于其汽化温度即可，如使得Grid的温度大于60℃等），加之工艺的温度是在200℃以上，所以能够有效的避免在Grid上黏附聚合物的同时，还不会导致腔体的温度过高，即不会对工艺产生不良影响。
另外，由于腔体温度较高（即大于聚合物的汽化温度），所以此时光刻胶刻蚀后生成物及一些多余的聚合物可以轻易的通过机械泵的作用，经由气体抽出管从去胶腔体中排出，从而避免这些聚合物聚集到一定程度时，掉落在硅片7上。
其中，本发明实施例中的加热器22每天的耗电量约为24度，而传统装置按每天待机4个小时，每10分钟需要进行加热5分钟来计算，则每天共需加热2个小时，通常情况下，传统装置的利用率约为80%，则每年每台装置相对于上述实施例中的去胶设备将多耗电146000度，并且多消耗氧气175200L以及氮气43800L，即本申请的去胶设备大大的节约了工艺成本。
优选的，本发明的去胶设备为一种可用于改善HDIS、LDIS、LDD loop等工艺中的去胶设备Superma上，且于Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power、MEMS、CIS、Flash、eFlash、Package等技术平台上，适用于130nm及其以上、90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm或22nm及其以下技术节点的工艺中。
综上所述，本发明一种去胶设备，通过在Grid处增加了加热器，使Grid保持在高温状态，以此来降低聚合物聚集的可能性，从而避免在刻蚀工艺中产生的聚合物黏附在Grid上。同时，由于Grid的温度较高，溅射到Grid上的聚合物杂质也无法黏牢，在刻蚀过程中可以被迅速去除。从而在降低了由于聚合物掉落在晶圆上而导致多晶硅破损的可能性，进而实现了去胶设备的操作简单、去胶效率高、表面干净光洁、无划痕、成本低、环保等有益效果。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种去胶设备，其特征在于，所述设备包括：
一具有底部开口结构的等离子腔体、一承载台、Grid基座和加热器；
所述等离子腔体的底部开口端部罩于所述Grid基座上表面，所述承载台位于所述Grid基座的正下方，以与该Grid基座构成一去胶腔体，并利用所述去胶腔体对放置于所述承载台上的硅片进行去胶工艺；
其中，所述加热器对该Grid基座进行加热工艺。
2.如权利要求1所述的去胶设备，其特征在于，所述设备还包括一顶板；
所述顶板套设于所述等离子腔体上，以固定所述加热器于所述Grid基座上。
3.如权利要求1所述的去胶设备，其特征在于，所述等离子腔体的内部设置有一气体分配盘和射频发射设备，通过所述气体分配盘向所述等离子腔体通入气体，所述射频发射设备发射射频将所述气体等离子体化。
4.如权利要求3所述的去胶设备，其特征在于，所述气体包含有氧气和氮气。
5.如权利要求3所述的去胶设备，其特征在于，所述射频发射设备为高频信号发生器。
6.如权利要求1所述的去胶设备，其特征在于，所述去胶腔体中设置有一机械泵；
所述机械泵将所述去胶腔体中反应后的气体抽出。
7.如权利要求6所述的去胶设备，其特征在于，所述机械泵通过一根气体抽出管与所述去胶腔体连接。
8.如权利要求1所述的去胶设备，其特征在于，所述加热器为一个环形加热器，且该环形加热器环绕所述等离子腔体设置。
9.如权利要求1所述的去胶设备，其特征在于，所述加热器为多个加热器，该多个加热器环绕所述等离子腔体设置。
10.如权利要求1～9中任意一项所述的去胶设备，其特征在于，所述加热器加热所述Grid基座的温度大于120℃。
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