CN106919014A - 半导体基板处理装置、剥离方法和半导体装置的制造方法 - Google Patents

半导体基板处理装置、剥离方法和半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供半导体基板处理装置、剥离方法和半导体装置的制造方法。通过将臭氧气体导入到药液中而在实施抗蚀剂剥离的工序中减少半导体基板表面的抗蚀剂残渣。针对处理半导体基板(1)的槽(12)设置循环线路，在该循环线路中分别设置两个循环泵(131、132)和两个过滤器(141、142)。而且，特征在于，在循环线路内装入有使臭氧气体溶入药液中的气体导入工具(34)。

Description

半导体基板处理装置、剥离方法和半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体基板处理装置，在作为制造半导体装置的过程的光刻中，该半导体基板处理装置主要在剥离涂敷于半导体基板表面的光致抗蚀剂(Photoresist)的工序和去除附着于半导体基板表面的有机物质的工序中使用。
背景技术
在使用了半导体基板的半导体装置的制造中，进行从基板表面剥离涂敷于半导体基板表面的光致抗蚀剂的工序，并且，为了去除附着于半导体基板表面的有机物质而进行以下的处理：将半导体基板浸入于硫酸与过氧化氢溶液的混合液被加热至120℃以上温度而成的药液中，然后实施基于纯水的清洗、干燥处理。这是基于下述原理的技术：利用通过硫酸与过氧化氢溶液反应而产生的过氧二硫酸等氧化性非常强的物质溶解或剥离半导体基板表面的光致抗蚀剂等物质。
而且，作为代替该技术的方法，提出有以下技术：将臭氧气体注入高温的硫酸中并将硫酸和臭氧气体导入到处理槽内，利用通过硫酸与臭氧反应而生成的过氧二硫酸等氧化性强的物质，得到与硫酸和过氧化氢溶液的混合液相同的效果。(例如，参照专利文献1。)
专利文献1：日本特开平11-174692号公报
然而，当使用专利文献1中公开的装置实施半导体基板的处理时，剥离后的光致抗蚀剂膜首先被过滤器(filter)捕获，但在刚剥离后，抗蚀剂大量剥离，因此过滤器有可能被抗蚀剂污染，从而捕获性能降低，没有被捕获彻底的抗蚀剂成为微粒而再次附着于晶片。并且，由于利用渗透膜将臭氧溶入药液中的浓度具有极限，因此，根据被转印于半导体基板表面的图案而存在抗蚀剂难以剥离的部分，从而存在以下问题：即使经过长时间的处理，抗蚀剂也残留在基板表面上。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其课题在于，在半导体基板处理装置中，使臭氧直接在清洗槽内扩散，向药液供给足够的浓度，并且消除过滤器的污染带给半导体基板表面的影响。
本发明的特征在于，针对处理半导体基板的槽设置循环线路，在该循环线路中设置有两个循环泵和两个过滤器。而且，特征在于，在循环线路内装入有使臭氧气体溶入药液中的气体导入工具。
发明效果
通过使用上述手段，能够降低抗蚀剂剥离处理后残留于半导体基板表面的微粒数。
附图说明
图1是示出作为本发明的实施例的半导体基板处理装置的示意图。
图2是在示出作为本发明的实施例的半导体基板处理装置的示意图中设置了药液的第一循环方向的图。
图3是在示出作为本发明的实施例的半导体基板处理装置的示意图中设置了药液的第二循环方向的图。
图4是将使用作为本发明的实施例的半导体基板处理装置进行处理时的残留微粒数与现有技术作比较的图。
标号说明
1：半导体基板；2：半导体装置；10：药液放入装置；12：处理槽；15：百叶窗状工具；16：晶片保持工具；30：臭氧气体产生装置；31：臭氧气体扩散工具；34：气体导入工具；40：加热器；50：控制部；111：药液放入阀；112：第一切换阀；113：第二切换阀；114：第三切换阀；131：第一循环泵；132：第二循环泵；141：第一过滤器；142：第二过滤器；321：第一臭氧气体放入阀；322：第二臭氧气体放入阀。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
图1是示出作为本发明的实施例的半导体基板处理装置的概略的图。
暂存用于进行处理的药液的处理槽12在其内部具有加热器40、臭氧扩散工具31以及百叶窗状工具15，并且能够在百叶窗状工具15之上放置收纳半导体基板1的晶片保持工具16进行药液处理。放入药液的药液放入装置10经由药液放入阀111和配管而与处理槽12连接。多个半导体装置2纵横规则地配置于半导体基板1的表面上。
并且，在处理槽12中设置有多个用于药液循环的配管。药液从处理槽12的上部溢出，经由第一切换阀至第三切换阀112、113、114、第一过滤器和第二过滤器141、142、第一循环泵和第二循环泵131、132以及配管而返回处理槽12。第一循环泵131和第一过滤器141串联连接，第二循环泵132和第二过滤器142也串联连接。并且，串联连接的第一循环泵131和第一过滤器141与串联连接的第二循环泵132和第二过滤器142并联连接。
在第一循环泵131与第二循环泵132之间设置有第一切换阀112，在第一过滤器141与第二过滤器142之间设置有第二切换阀。而且，用于向处理槽12注入臭氧气体的臭氧气体产生装置30经由第一臭氧气体放入阀321和配管而设置于处理槽12。臭氧气体产生装置30还经由第二臭氧气体放入阀322和配管并借助气体导入工具34与药液循环系统连接。另外，通过控制部50对以上说明了的药液放入阀、加热器、切换阀、循环泵、臭氧气体放入阀等进行控制。
接下来，使用图1，以实施了本发明的半导体基板的处理为例进行说明。
半导体基板1以被收纳于收纳盒等晶片保持工具16中的方式被置入处理槽12内。在处理槽12内收纳有用于放置晶片保持工具16的百叶窗状工具15，晶片保持工具16是在其上对半导体基板进行保持的机构。首先，晶片保持工具16被未图示的搬送机器人搬入到处理槽12内。
在处理槽12内，通过药液放入阀111的开闭而从药液放入装置10向处理槽中供给药液。该药液中主要使用硫酸。药液在半导体基板1被搬入处理槽12之前贮存于处理槽12内。通过第一循环泵131使所贮存的药液进行循环，通过第一过滤器141对循环的药液进行过滤。此时，阀的开闭状态为：第一切换阀112打开，第二切换阀113打开，第三切换阀114关闭。
在处理槽12内收纳有用于加热药液的加热器40，通过该加热器40将贮存于处理槽12内的药液加热至规定的温度。并且，在处理槽12内的百叶窗状工具15的下部附加有使臭氧气体在处理槽12内部扩散的臭氧气体扩散工具31。打开第一臭氧气体放入阀321，由此，臭氧气体产生装置30产生的气体借助臭氧气体扩散工具31而扩散到处理槽12内贮存的药液中。一连串的处理的流程由控制部50统一控制。该控制被所谓的方案(recipe)限定，控制部根据在该方案中设定的命令而实施控制。以下，示出处理流程的一例。
步骤1
向处理槽12中放入硫酸至定量。此时使用的硫酸的浓度优选为作为半导体用而售卖的硫酸中的最大浓度(96％以上)。
步骤2
通过加热器40将放入于处理槽12中的硫酸加热至设定的温度。此时的硫酸的温度优选在140℃以上。
步骤3
将附着有光致抗蚀剂的半导体基板1浸入盛有硫酸的处理槽12。
步骤4
使臭氧气体借助臭氧扩散工具31而导入处理槽12内。臭氧气体的流量优选为10L～15L。当导入这以上的流量时，由于气体在气体的溶液中的流动而使半导体基板1在药液中振动，有可能导致基板的破损。
在图2中示出此时的药液的循环路径。图中的箭头表示药液流动的方向。将该循环路径称为第一循环路径。此时的阀的开闭的设定为：第一切换阀112打开，第二切换阀113打开，第三切换阀114关闭。
步骤5
将半导体基板1浸入于处理槽12中直至设定时间。浸入的时间优选为大致5分钟至10分钟。如果时间短，则会在表面残留大量的抗蚀剂。并且，如果时间过长，则生产率变差。此时在处理槽12内，抗蚀剂的剥离开始。当处理进行至10分钟左右时，药液的颜色几乎是无色，而过滤器由于抗蚀剂的剥离渣的影响而变为茶褐色。
步骤6
在设定时间到来时，将阀的设定变更为：第一切换阀112关闭，第二切换阀113关闭，第三切换阀114打开。这样，药液的循环路径变更为图3所示那样。来自处理槽12的药液通过没有被抗蚀剂污染的第二过滤器142向处理槽12循环，从而几乎没有由抗蚀剂引起的半导体基板1的污染。将该路径称为第二循环路径。在该时刻残留的抗蚀剂足够少，从而抗蚀剂不会污染过滤器。
并且，平行地被第一过滤器141捕获的抗蚀剂的微粒也逐渐溶入循环着的硫酸与臭氧的反应液中。将此时药液向第一过滤器141循环的路径称为第三循环路径。处理时间优选为0分钟～5分钟左右。与切换阀112、113、114的开闭变更同时地打开第二臭氧气体放入阀322。这样，臭氧气体通过气体导入工具34而向药液中浸透。此时的臭氧流量气体优选为大致1L～5L。由此，附着有抗蚀剂的第一过滤器141被硫酸与臭氧气体反应后的药液循环清洗，从而能够在接下来的分批处理时以干净的状态开始处理。
步骤7
在设定时间结束后，将半导体基板1从处理槽12转移至盛满了纯水的纯水槽中，去除残留于半导体基板1表面的药液成分。而且，阀的设定转换为下述状态：第一切换阀112打开，第二切换阀113打开，第三切换阀114关闭。由于要在该时刻停止臭氧气体的供给，因此第二臭氧气体放入阀322关闭。
步骤8
将半导体基板1从纯水槽移动至干燥装置进行干燥。
以上，流程的一例结束。
像以上说明那样，通常进行以下的循环：使导入了臭氧气体的药液在通过第一循环泵131和第一过滤器141的第一循环线路中循环，由于抗蚀剂剥离而抗蚀剂溶解于处理槽12中，然后使导入了臭氧的药液在通过第二循环泵132和第二过滤器142的第二循环线路中循环并返回处理槽12，并且，将臭氧气体导入至通过第一循环泵131、第一过滤器141以及气体导入工具34的第三循环线路中来清洗第一过滤器141，此为一个处理循环。
图4是示出使用本发明的半导体基板处理装置进行了处理时的残留微粒数的图。在使用现有技术的情况和使用本发明的情况下，对处理后残留于半导体基板表面的微粒数进行比较。根据该图可以明确，通过本发明，减少了残留于半导体基板表面的微粒数。

Claims (5)

1.一种半导体基板处理装置，其剥离半导体基板上的光致抗蚀剂，其特征在于，
该半导体基板处理装置包括以下部分：
处理槽，其贮存药液；
第一循环路径和第二循环路径，它们并列设置以使所述处理槽内的药液循环；以及，
臭氧气体产生装置，其向所述处理槽供给臭氧。
2.根据权利要求1所述的半导体基板处理装置，其特征在于，
在所述第一循环路径中设置有第一循环泵和第一过滤器，在第二循环路径中设置有第二循环泵和第二过滤器。
3.根据权利要求2所述的半导体基板处理装置，其特征在于，
所述半导体基板处理装置设置有由所述第一循环泵、所述第一过滤器以及气体导入工具构成的第三循环路径，臭氧气体被从所述臭氧气体产生装置供给至所述气体导入工具。
4.一种剥离光致抗蚀剂的方法，其为剥离半导体基板上的光致抗蚀剂的方法并包括以下工序：
使导入了臭氧气体的药液在通过第一循环泵和第一过滤器的第一循环路径中循环；以及
在所述光致抗蚀剂溶解于处理槽中后，进行使导入了臭氧气体的所述药液在通过第二循环泵和第二过滤器的第二循环路径中循环并返回处理槽这样的循环，并且，将臭氧气体导入至通过所述第一循环泵、所述第一过滤器以及气体导入工具的第三循环路径中来清洗所述第一过滤器。
5.一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置设置于半导体基板上，其特征在于，
所述半导体装置的制造方法具有剥离光致抗蚀剂的剥离工序，
所述剥离工序具有以下工序：
使导入了臭氧气体的药液在通过第一循环泵和第一过滤器的第一循环路径中循环；以及
在所述光致抗蚀剂溶解于处理槽中后，进行使导入了臭氧气体的所述药液在通过第二循环泵和第二过滤器的第二循环路径中循环并返回处理槽这样的循环，并且，将臭氧气体导入至通过所述第一循环泵、所述第一过滤器以及气体导入工具的第三循环路径中来清洗所述第一过滤器。
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