CN111900085A - 去胶方法 - Google Patents

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王骏杰
吴智勇
梁倪萍
李宇杰
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    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated

Abstract

本发明提供了一种去胶方法。所述去胶方法包括:采用等离子体去除晶圆上的光刻胶的过程中,控制晶圆在去胶设备的反应腔内进行升降运动,以调节所述反应腔内等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中对所述反应腔造成损伤。本发明提供的去胶方法通过控制晶圆的升降对反应腔内的等离子体产生扰动作用,改变等离子体的分布情况,使等离子体最密集的部分在一个范围内变动,从而使等离子体对反应罩造成的破坏和腐蚀最大限度地在一个范围内分摊,避免等离子体的分布相对集中造成反应罩的固定位置发生损坏,进而延长所述反应罩的使用寿命并减少生产成本。

Description

去胶方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种去胶方法。
背景技术
在完成半导体的刻蚀工艺后,通常需要去除晶圆表面的光刻胶以及刻蚀过程产生的一些残留物。去胶设备是通过氧原子与光刻胶在等离子体环境中发生反应来去除光刻胶的。由于石英的耐腐蚀性强,现有技术中,去胶设备的反应腔通常使用石英制成的反应罩。然而,随着射频时数(RF时数)的增加,等离子中的自由基将和石英产生化学反应,同时高能离子轰击反应腔的侧壁,导致反应罩的表面产生鳞片状的聚合物,且所述反应罩的表面受损程度与等离子体的集中程度呈正相关。在去胶过程中,所述鳞片状的聚合物会随着气流到达反应腔,并附着在晶圆的表面。附着在晶圆上的鳞片状的聚合物在后续的湿法腐蚀工艺中也很难被去除,最终形成片状缺陷。
现有技术中为了尽量避免片状缺陷的形成,通常在一定的射频时数后需要对去胶机进行保养,更换反应腔的反应罩以减少片状缺陷。然而,频繁更换反应罩将增加去胶工艺的时间成本和生产成本,因此需要一种去胶方法,在减少片状缺陷的同时控制生产成本和时间成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种去胶方法,通过控制晶圆的升降对反应腔内的等离子体产生扰动作用,改变等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中造成反应罩的固定位置发生损坏,进而延长所述反应罩的使用寿命并减少生产成本。
为了达到上述目的,本发明提供了一种去胶方法,包括:采用等离子体去除晶圆上的光刻胶的过程中,控制晶圆在去胶设备的反应腔内进行升降运动,以调节所述反应腔内等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中对所述反应腔造成损伤。
可选的,所述晶圆设置在所述反应腔的基台上,所述基台上设置有升降装置。
可选的,所述升降装置包括若干顶针,通过运动式调节所述顶针的高度实现晶圆在所述反应腔内的升降运动。
可选的,所述顶针不全设置于同一条直线。
可选的,所述晶圆升降运动包括:从所述基台所在的位置向上运动、从一设定高度向所述基台的位置运动或者在所述基台所在的位置和所述设定高度之间往返运动。
可选的,所述晶圆的运动速度为0.1mm/s-0.5mm/s。
可选的,所述基台上设置有反应罩,所述反应罩的外壁周向绕设一电感线圈,所述反应罩的顶部设置有分气盘以通入工艺气体,所述分气盘和所述基台之间设置有喷淋头以将所述反应腔分隔为上下分布且相互连通的第一腔体和第二腔体。
可选的,所述升降装置的调节高度小于所述基台和所述喷淋头之间的距离。
可选的,所述工艺气体包括O2、H2及N2的混合气体。
可选的,所述反应罩包括钟形石英罩。
综上所述,本发明提供一种去胶方法。所述去胶方法包括:采用等离子体去除晶圆上的光刻胶的过程中,控制晶圆在去胶设备的反应腔内进行升降运动,以调节所述反应腔内等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中对所述反应腔造成损伤。本发明提供的去胶方法通过控制晶圆的升降对反应腔内的等离子体产生扰动作用,改变等离子体的分布情况,使等离子体最密集的部分在一个范围内变动,从而使等离子体对反应罩造成的破坏和腐蚀最大限度地在一个范围内分摊,避免等离子体的分布相对集中造成反应罩的固定位置发生损坏,进而延长所述反应罩的使用寿命并减少生产成本。当去胶设备使用的反应罩为石英罩时,本发明所述的去胶方法可以在延长所述反应罩的使用寿命、降低成本的同时避免片状缺陷形成。
附图说明
图1为本实施例提供的去胶方法中反应腔的结构示意图;
图2为图1中所述去胶方法中晶圆位于基台所在的位置时的示意图;
图3为图1中所述去胶方法中晶圆位于一设定高度时的示意图;
图4为本实施例提供的去胶方法中去胶设备的结构示意图;
其中,附图标记如下:
1-去胶设备;11-机台;12-显示屏;13-传送导轨;14-旋转机械手臂;15-预真空装载舱;16-预真空卸载舱;17-反应腔;171-分气盘;172-电感线圈;173-喷淋头;174-顶针;175-基台;176-反应罩;18-预热腔;19-承载台;20-进气管道
2-晶圆装载设备;21-装载舱;22-晶圆。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述,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例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的去胶方法中反应腔的结构示意图。参阅图1可知,所述反应腔17主要由反应罩176和基台175组成,所述基台175上设置有所述反应罩176,所述基台175上设置有升降装置,待去胶的晶圆22设置在所述基台175上,通过所述升降装置带动晶圆22在反应腔17内进行升降运动。本实施例中,所述升降装置包括三个顶针174且所述顶针174呈三角分布,通过运动式调节所述顶针174的高度实现晶圆22在所述反应腔17内的升降运动。在本发明的其他实施例中,所述顶针可以为多个且不全设置于同一条直线,以防止晶圆22在升降过程中发生摆动;所述顶针的数量也可以为一个或两个,此时所述升降装置可以包括导轨或其他部件以防止所述晶圆22在升降过程中发生摆动,本发明对此不作限制。
所述反应罩176的外壁周向绕设一电感线圈172,所述反应罩176的顶部设置有分气盘171以通入工艺气体,所述分气盘171和所述基台175之间设置有喷淋头173以将所述反应腔17分隔为上下分布且相互连通的第一腔体A(即图1中A所表示的区域)和第二腔体B(即图1中B所表示的区域)。
所述分气盘171通过所述反应罩176上的通孔连通一进气管道20,以将去胶工艺所需的工艺气体通入所述反应腔17。具体的,所述工艺气体例如包括O2、H2及N2的混合气体。所述电感线圈172周向绕设在所述第一腔体A的外侧,且连接一射频源(图中未示出)。所述升降装置的调节高度小于所述基台175和所述喷淋头173之间的距离(即图1中d所表示的距离),以避免晶圆22在升降过程中与所述喷淋头173碰撞后损伤晶圆22。所述基台175在承载所述晶圆22的同时还具有加温作用,加速预热所述晶圆22,便于去胶工艺的正常进行。所述反应罩176的材料包括石英,具有良好的耐腐蚀性。同时所述反应罩176的形状包括钟形,以防止反应罩176中的去胶气体产生不可控的扰动。本实施例中,所述反应罩176为钟形石英罩。
在采用等离子体去除晶圆22上的光刻胶的过程中,工艺气体从进气管道20进入所述反应腔17,通过分气盘171后进入第一腔体A。电感线圈172连接所述射频源,在射频电压的作用下产生感应磁场。第一腔体A中的工艺气体在所述电感线圈172产生的次级感应电流的作用下形成等离子体。随后,所述等离子体通过喷淋头173进入第二腔体B,并在电磁场的作用下垂直轰击晶圆22的表面,加快所述等离子体中的中性O和O+与晶圆22表面的光刻胶中C和H的反应速度以及反应生成物的脱离,从而实现晶圆22的去胶工艺。
本实施例中,在去胶过程中晶圆22在去胶设备的反应腔内进行升降运动,以调节所述反应腔内等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中对所述反应腔造成损伤。具体的,所述晶圆22的升降运动包括:从所述基台175所在的位置向上运动、从一设定高度向所述基台175的位置运动或者在所述基台175所在的位置和所述设定高度之间往返运动,从而对反应腔17内的等离子体产生扰动作用,改变等离子体的聚集区域,进而分散反应罩176受到的损伤,避免片状缺陷的形成,延长所述反应罩176的使用寿命。优选的,所述晶圆22的运动速度在0.1mm/s-0.5mm/s之间。
图1-图3中的虚线表示所述等离子体分布密集的区域,其中虚线圈表示等离子分布最密集的部分。参阅图1-图3可知,当晶圆22在所述顶针174的作用下进行升降时,晶圆22的升降对所述第一腔体A和所述第二腔体B中的等离子体产生扰动作用,改变所述第一腔体A中等离子体的分布情况,使等离子体最密集的部分在一个范围内变动,从而使得等离子体对上述反应罩176造成的破坏和腐蚀最大限度地在一个范围内分摊,避免等离子体的分布相对集中造成的所述反应罩176的固定位置发生损坏,进而达到延长所述反应罩176的使用寿命,减少生产成本的目的。对于反应罩176为石英罩的情况,本实施例所述的去胶方法还可以减少鳞片状聚合物的形成,从而减少片状缺陷。
图4为本实施例提供的所述去胶方法所使用的去胶设备的结构示意图。参阅图4可知,所述去胶设备1包括机台11以及若干个设置于机台11的承载台19,且所述承载台19上设置有反应腔17。本实施例中,所述去胶设备1还包括一个设置有预热腔18的承载台19,所述预热腔18包括反应罩、设置于反应罩底部的基台以及设置于反应罩上方的灯泡加热装置。本实施例中,所述去胶设备1包括一个所述设置有预热腔18的承载台19和五个设置有反应腔17的承载台19,且所述承载台19在所述机台11上周向均匀分布。在本发明的其他实施例中,可以根据实际需要去除或保留所述预热腔18,所述反应腔17和所述承载台19的数量也可以根据实际需要进行调整,本发明对此不作限制。此外,所述去胶设备1还包括显示屏12、预真空装载舱15、预真空卸载舱16、传送导轨13以及旋转机械手臂14。
继续参阅图4,在去胶过程中,所述旋转机械手臂14从晶圆装载设备2的装载舱21上抓取晶圆22,并在传送导轨13的配合下将所述晶圆22移动至预真空装载舱15。所述晶圆22进入所述预真空装载舱15后,首先被传至设置有预热腔18的承载台19,随后被依次传至其他设置有反应腔17的承载台19完成去胶工艺,最后被传至预真空卸载舱16。在上述过程中,操作人员可以通过所述去胶设备1的显示屏12查看、查询作业信息。对于图4所述的去胶设备而言,反应腔17中的反应罩176每年至少需要更换一次,因此采用本实施例所述的去胶方法每年至少可以节省5个反应罩,减少了生产成本。
综上,本发明提供一种去胶方法。所述去胶方法包括:采用等离子体去除晶圆上的光刻胶的过程中,控制晶圆在去胶设备的反应腔内进行升降运动,以调节所述反应腔内等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中对所述反应腔造成损伤。本发明提供的去胶方法通过控制晶圆的升降对反应腔内的等离子体产生扰动作用,改变等离子体的分布情况,使等离子体最密集的部分在一个范围内变动,从而使等离子体对反应罩造成的破坏和腐蚀最大限度地在一个范围内分摊,避免等离子体的分布相对集中造成反应罩的固定位置发生损坏,进而延长所述反应罩的使用寿命并减少生产成本。当去胶设备使用的反应罩为石英罩时,本发明所述的去胶方法可以避免石英罩表面产生片状缺陷,进而延长石英罩的使用寿命,降低成本。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种去胶方法,其特征在于,包括:采用等离子体去除晶圆上的光刻胶的过程中,控制晶圆在去胶设备的反应腔内进行升降运动,以调节所述反应腔内等离子体的分布情况,避免等离子体的分布相对集中对所述反应腔造成损伤。
2.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述晶圆设置在所述反应腔的基台上,所述基台上设置有升降装置。
3.如权利要求2所述的去胶方法,其特征在于,所述升降装置包括若干顶针,通过运动式调节所述顶针的高度实现晶圆在所述反应腔内的升降运动。
4.如权利要求3所述的去胶方法,其特征在于,所述顶针不全设置于同一条直线。
5.如权利要求2所述的去胶方法,其特征在于,所述晶圆升降运动包括:从所述基台所在的位置向上运动、从一设定高度向所述基台的位置运动或者在所述基台所在的位置和所述设定高度之间往返运动。
6.如权利要求5所述的去胶方法,其特征在于,所述晶圆的运动速度为0.1mm/s-0.5mm/s。
7.如权利要求2所述的去胶方法,其特征在于,所述基台上设置有反应罩,所述反应罩的外壁周向绕设一电感线圈,所述反应罩的顶部设置有分气盘以通入工艺气体,所述分气盘和所述基台之间设置有喷淋头以将所述反应腔分隔为上下分布且相互连通的第一腔体和第二腔体。
8.如权利要求7所述的去胶方法,其特征在于,所述升降装置的调节高度小于所述基台和所述喷淋头之间的距离。
9.如权利要求7所述的去胶方法,其特征在于,所述工艺气体包括O2、H2及N2的混合气体。
10.如权利要求7所述的去胶方法,其特征在于,所述反应罩包括钟形石英罩。
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