CN115586712A - 节能型晶圆生产用去胶清洗设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光刻胶清洗技术领域，具体为节能型晶圆生产用去胶清洗设备，对晶圆上的光刻胶进行清洗去除，清洗设备包括等离子清洗结构、湿法清洗结构、溶剂残留去除结构以及干燥处理结构，等离子清洗为前道清洗，湿法清洗结构为后道清洗，然后使用去离子水冲洗晶圆，烘干晶圆上的水分。等离子清洗结构包括等离子器、输送通道、处理室，等离子器通过输送通道与处理室连接，等离子器发射氧源往处理室内，晶圆放置到处理室壁面上，晶圆平面与输送通道输送的等离子出射方向平行。湿法清洗结构包括水洗仓、绕流柱、溶剂，水洗仓内设置流道，流道内过流溶剂，流道内还横置绕流柱，晶圆放置到流道内，晶圆位于绕流柱的沿溶剂流动方向的后方。

Description

节能型晶圆生产用去胶清洗设备
技术领域
本发明涉及光刻胶清洗技术领域，具体为节能型晶圆生产用去胶清洗设备。
背景技术
晶圆生产过程包括若干次刻蚀工艺来在晶圆表面加工微观层次结构，每次刻蚀过程需要涂抹光刻胶保护剩余位置，刻蚀完毕后，需要清理光刻胶。
现有技术中，光刻胶主要有两种清洗方式，湿法清洗与干法清洗，湿法清洗为比较传统的清洗方式，主要就是让待清洗的晶圆浸泡到能够溶解光刻胶的溶剂中，然后结合超声波清洗工艺来实现对光刻胶的去除，这样的清洗方式需要浸泡很长时间，作业周期长；而干法清洗方式主要是新兴的等离子技术，因为光刻胶主要成分是碳氢化合物，所以，使用氧源等离子与光刻胶接触，等离子活性很大，只要与光刻胶有所接触，即可反应产生水、二氧化碳、一氧化碳等组分而快速挥发出来被抽吸带走，在光刻胶清洗的前中期的效率是大大快于湿法清洗方式的，但是，等离子清洗方式也存在若干弊端，主要有两点，其一就是等离子对于晶圆表面的发射是无法准确控制位置的，对于清洗干净的表面，从等离子发生器出射的等离子常常是速度过快的，有一定的几率会损伤晶圆表面结构而造成性能下降，其二就是等离子清洗方式不容易实现光刻胶的完全清洗，常常会有微量的光刻胶局部薄层残留，尤其在晶圆边缘位置，这些残留会影响晶圆的后续加工工艺，由于晶圆边缘位置常常在芯片加工过程不刻蚀电路，所以，现有技术中对于干法清洗方式的光刻胶残留问题常常是采取容忍的处理方式，期待于后续的等离子工艺发展能够进一步优化清洗效果。
以上两者清洗方式各有优劣，湿法清洗在前期需要消耗大量的时间以及溶剂来溶解厚实涂抹的光刻胶，干法清洗则在清洗的后期需要消耗大量的时间以及无效作业的等离子体持续照射已经清理完毕的晶圆表面，对于残留则没有针对性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能型晶圆生产用去胶清洗设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
节能型晶圆生产用去胶清洗设备，对晶圆上的光刻胶进行清洗去除，清洗设备包括等离子清洗结构、湿法清洗结构、溶剂残留去除结构以及干燥处理结构，晶圆先行置入等离子清洗结构内进行前道清洗，将等离子清洗结构处理过的晶圆再行置入湿法清洗结构内进行后道清洗，溶剂残留去除结构使用去离子水冲洗晶圆，干燥处理结构烘干晶圆上的水分。
组合的去胶清洗方式，可以保留等离子去胶方式的快速去除效率以及湿法清洗的去胶完全程度，晶圆上的大部分光刻胶先行被等离子消除，然后进入湿法清洗结构内进行后道的完全清洗，湿法清洗使用有机溶剂溶解光刻胶，只要浸泡足够时间，即可实现完全的清洗作用，前道等离子已经将大部分的光刻胶成分除去，溶剂只需要进行少量的溶解即可完成工序，整体时间上减少，清楚效率提高。
等离子清洗结构包括等离子器、输送通道、处理室，等离子器通过输送通道与处理室连接，等离子器发射氧源往处理室内，晶圆放置到处理室壁面上，晶圆平面与输送通道输送的等离子出射方向平行。
等离子器和输送通道射出的等离子从晶圆上表面掠过，不对晶圆表面产生撞击而引起可能的微观损坏，少量的氧源与晶圆表面的光刻胶组分接触进行反应，光刻胶的碳氢元素反应生成水和二氧化碳被抽吸带走。
等离子清洗结构还包括磁场，磁场覆盖处理室的全部范围，磁场的磁感线方向垂直于氧源从输送通道的出射方向，磁场的磁感线方向还平行于晶圆表面，磁场的磁场强度震荡变化且磁场方向交替调转。
交替的磁场方向以及渐变的强度大小可以让氧源受力也是沿其前进方向震荡前进，氧源在从晶圆上表面掠过时，可以有更大的概率与光刻胶接触并进行反应，震荡的氧源，其与晶圆上表面接触时垂直于表面的速度较小，不会产生微观损坏，并且，交替的磁场可以保持等离子体的稳定，因为，如果只有固定方向的磁场让氧源产生朝向晶圆表面的偏移，那么，等离子体中的自由电子则持续受到相反方向的力，从而其会与氧源发生持续的远离，不利于等离子体的形态稳定，并且，如果是持续的单方向作用，则氧源会持续获得垂直于晶圆表面的加速度，持续一定时间后即会获得足以损伤晶圆表面的垂直速度，因此，需要约束该速度，震荡变化的磁场就可以让氧源波浪前进，振幅足以让氧源与晶圆表面获得较大的接触概率即可。
磁场沿氧源的前进方向上分区独立控制。分区控制的磁场可以自主决定等离子中氧源开始震荡的位置，例如在靠近等离子器的晶圆表面光刻胶较少或几乎没有，则没必要在此区域就让氧源开始震荡，反而轻微增加晶圆受到损坏的几率，保留大部分的氧源浓度让其在较多光刻胶位置处进行震荡增加该位置的除胶效率。
湿法清洗结构包括水洗仓、绕流柱、溶剂，水洗仓内设置流道，流道内过流溶剂，流道内还横置绕流柱，晶圆放置到流道内，晶圆位于绕流柱的沿溶剂流动方向的后方。
绕流柱在溶剂的前进道路上造成阻挡，在绕流柱后方产生涡旋，涡旋在发展过程中也会与晶圆表面接触，让其表面的光刻胶受到紊流的溶剂冲刷，不仅增加接触结合力，涡旋也能将溶解下来的光刻胶快速带离溶解位置，让新的溶剂与暴露出来的新的光刻胶另行接触发生溶解。
绕流柱往复转动，单次转动角小于九十度。
绕流柱转动可以让其后方产生的涡旋位置发生变化，往复摆动的绕流柱产生周期变化的涡旋后，可以让晶圆表面全部接受涡旋的冲洗，从而光刻胶去除充分。
湿法清洗结构还包括转台，转台设置在水洗仓的内壁上，晶圆放置到转台上。
转台让晶圆转动接受清洗，晶圆进行等离子去胶时，边缘位置是最容易产生残留的位置，转台转动晶圆让所有外缘位置靠近或远离绕流柱，总有适宜的位置能够受到涡旋的最大冲洗作用。
湿法清洗结构还包括照射灯和接收器，照射灯和接收器均设置在与晶圆相对的水洗仓内壁上，照射灯朝晶圆外缘倾斜发射单束光线，接收器在反射光线路径上接受光线并检测光强损失。
光刻胶对于光线具有较大损耗，所以，光强有较大损失是光线照射点是否存在光刻胶的判定条件，在光刻胶清理充分的情况下，反射光线在单像素点上的光强较大，即使晶圆表面存在复杂结构而无法完全实现镜面反射，但是，这只会影响反射光线的光斑大小，不影响光强密度。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过组合的清洗方式，等离子清洗快速去除大部分的光刻胶，湿法清洗对剩余的少量光刻胶进行完全清洗，在整体清洗周期上大大节省，效率提升，且等离子清洗不用消耗大量的等离子在清洗的末期，而湿法清洗则只需要消耗少量的溶剂来溶解晶圆上的极少量光刻胶，两种清洗方式都是工作在高效区且消耗少，节省资源与耗能，等离子清洗方式只从晶圆表面掠过，通过磁场施加的震荡力不会为等离子中的氧源赋予过大的撞向晶圆的速度，防止晶圆损伤，湿法清洗则通过绕流柱的方式生成涡旋，卷积起溶解下来的光刻胶而快速远离的暴露出来的新的表面，均保护晶圆以及实现光刻胶与清洗组分的更大接触概率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明等离子清洗结构示意图；
图3是图2中的局部视图A；
图4是本发明湿法清洗结构示意图；
图中：11-等离子器，12-输送通道、13-氧源、2-处理室、3-磁场、4-水洗仓、5-绕流柱、6-溶剂、61-涡旋、7-转台、81-照射灯、82-接收器、91-晶圆、92-光刻胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
节能型晶圆生产用去胶清洗设备，对晶圆91上的光刻胶92进行清洗去除，清洗设备包括等离子清洗结构、湿法清洗结构、溶剂残留去除结构以及干燥处理结构，晶圆91先行置入等离子清洗结构内进行前道清洗，将等离子清洗结构处理过的晶圆91再行置入湿法清洗结构内进行后道清洗，溶剂残留去除结构使用去离子水冲洗晶圆，干燥处理结构烘干晶圆91上的水分。
组合的去胶清洗方式，可以保留等离子去胶方式的快速去除效率以及湿法清洗的去胶完全程度，晶圆91上的大部分光刻胶92先行被等离子消除，然后进入湿法清洗结构内进行后道的完全清洗，湿法清洗使用有机溶剂溶解光刻胶，只要浸泡足够时间，即可实现完全的清洗作用，前道等离子已经将大部分的光刻胶成分除去，溶剂只需要进行少量的溶解即可完成工序，整体时间上减少，清楚效率提高。
等离子清洗结构包括等离子器11、输送通道12、处理室2，等离子器11通过输送通道12与处理室2连接，等离子器11发射氧源13往处理室2内，晶圆91放置到处理室2壁面上，晶圆91平面与输送通道12输送的等离子出射方向平行。
如图2所示，图2视角方向不作为限制实际装置的放置方向，图2结构也可以逆时针旋转九十度放置，等离子器11和输送通道12射出的等离子从晶圆91上表面掠过，不对晶圆91表面产生撞击而引起可能的微观损坏，少量的氧源与晶圆91表面的光刻胶92组分接触进行反应，光刻胶92的碳氢元素反应生成水和二氧化碳被抽吸带走。
等离子清洗结构还包括磁场3，磁场3覆盖处理室2的全部范围，磁场3的磁感线方向垂直于氧源13从输送通道12的出射方向，磁场3的磁感线方向还平行于晶圆91表面，磁场3的磁场强度震荡变化且磁场方向交替调转。
如图2所示，以图示视角查看，氧源13从输送通道12的出射方向是竖直向下，磁场3的方向为垂直于纸面向内或者向外，当磁场3朝内时，即图2中上部所示磁场方向，由于等离子体中氧源13成正电性，受到的磁场作用力为向右，电子受到的作用力则向左，图中只绘制了氧源13的受力方向，当磁场3朝外时，即图2中中间位置所示的磁场方向，氧源13受力向左，交替的磁场方向以及渐变的强度大小可以让氧源13受力也是沿其前进方向震荡前进，氧源13在从晶圆91上表面掠过时，可以有更大的概率与光刻胶92接触并进行反应，震荡的氧源13，其与晶圆91上表面接触时垂直于表面的速度较小，不会产生微观损坏，并且，交替的磁场可以保持等离子体的稳定，因为，如果只有固定方向的磁场让氧源13产生朝向晶圆91表面的偏移，那么，等离子体中的自由电子则持续受到相反方向的力，从而其会与氧源发生持续的远离，不利于等离子体的形态稳定，并且，如果是持续的单方向作用，则氧源13会持续获得垂直于晶圆91表面的加速度，持续一定时间后即会获得足以损伤晶圆91表面的垂直速度，因此，需要约束该速度，震荡变化的磁场13就可以让氧源波浪前进，振幅足以让氧源13与晶圆91表面获得较大的接触概率即可。
磁场3沿氧源13的前进方向上分区独立控制。
分区控制的磁场3可以自主决定等离子中氧源13开始震荡的位置，例如在靠近等离子器11的晶圆91表面光刻胶92较少或几乎没有，则没必要在此区域就让氧源13开始震荡，反而轻微增加晶圆91受到损坏的几率，保留大部分的氧源13浓度让其在较多光刻胶92位置处进行震荡增加该位置的除胶效率。
湿法清洗结构包括水洗仓4、绕流柱5、溶剂6，水洗仓4内设置流道，流道内过流溶剂6，流道内还横置绕流柱5，晶圆91放置到流道内，晶圆91位于绕流柱5的沿溶剂6流动方向的后方。
如图4所示,绕流柱5在溶剂6的前进道路上造成阻挡，在绕流柱5后方产生涡旋61，涡旋61在发展过程中也会与晶圆91表面接触，让其表面的光刻胶92受到紊流的溶剂冲刷，不仅增加接触结合力，涡旋也能将溶解下来的光刻胶快速带离溶解位置，让新的溶剂与暴露出来的新的光刻胶92另行接触发生溶解。
绕流柱5往复转动，单次转动角小于九十度。
如图4所示，绕流柱5转动可以让其后方产生的涡旋位置发生变化，往复摆动的绕流柱5产生周期变化的涡旋后，可以让晶圆91表面全部接受涡旋61的冲洗，从而光刻胶92去除充分。
湿法清洗结构还包括转台7，转台7设置在水洗仓4的内壁上，晶圆91放置到转台7上。
转台7让晶圆91转动接受清洗，晶圆91进行等离子去胶时，边缘位置是最容易产生残留的位置，转台7转动晶圆91让所有外缘位置靠近或远离绕流柱5，总有适宜的位置能够受到涡旋61的最大冲洗作用。
湿法清洗结构还包括照射灯81和接收器82，照射灯81和接收器82均设置在与晶圆91相对的水洗仓4内壁上，照射灯81朝晶圆91外缘倾斜发射单束光线，接收器82在反射光线路径上接受光线并检测光强损失。
光刻胶92对于光线具有较大损耗，所以，光强有较大损失是光线照射点是否存在光刻胶92的判定条件，在光刻胶清理充分的情况下，反射光线在单像素点上的光强较大，即使晶圆91表面存在复杂结构而无法完全实现镜面反射，但是，这只会影响反射光线的光斑大小，不影响光强密度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.节能型晶圆生产用去胶清洗设备，对晶圆(91)上的光刻胶(92)进行清洗去除，其特征在于：所述清洗设备包括等离子清洗结构、湿法清洗结构、溶剂残留去除结构以及干燥处理结构，所述晶圆(91)先行置入等离子清洗结构内进行前道清洗，将等离子清洗结构处理过的晶圆(91)再行置入湿法清洗结构内进行后道清洗，所述溶剂残留去除结构使用去离子水冲洗晶圆，所述干燥处理结构烘干晶圆(91)上的水分。
2.根据权利要求1所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述等离子清洗结构包括等离子器(11)、输送通道(12)、处理室(2)，所述等离子器(11)通过输送通道(12)与处理室(2)连接，所述等离子器(11)发射氧源(13)往处理室(2)内，所述晶圆(91)放置到处理室(2)壁面上，所述晶圆(91)平面与输送通道(12)输送的等离子出射方向平行。
3.根据权利要求2所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述等离子清洗结构还包括磁场(3)，所述磁场(3)覆盖处理室(2)的全部范围，磁场(3)的磁感线方向垂直于氧源(13)从输送通道(12)的出射方向，磁场(3)的磁感线方向还平行于晶圆(91)表面，磁场(3)的磁场强度震荡变化且磁场方向交替调转。
4.根据权利要求3所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述磁场(3)沿氧源(13)的前进方向上分区独立控制。
5.根据权利要求1所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述湿法清洗结构包括水洗仓(4)、绕流柱(5)、溶剂(6)，所述水洗仓(4)内设置流道，流道内过流溶剂(6)，流道内还横置绕流柱(5)，所述晶圆(91)放置到流道内，晶圆(91)位于绕流柱(5)的沿溶剂(6)流动方向的后方。
6.根据权利要求5所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述绕流柱(5)往复转动，单次转动角小于九十度。
7.根据权利要求6所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述湿法清洗结构还包括转台(7)，所述转台(7)设置在水洗仓(4)的内壁上，所述晶圆(91)放置到转台(7)上。
8.根据权利要求7所述的节能型晶圆生产用去胶清洗设备，其特征在于：所述湿法清洗结构还包括照射灯(81)和接收器(82)，所述照射灯(81)和接收器(82)均设置在与晶圆(91)相对的水洗仓(4)内壁上，照射灯(81)朝晶圆(91)外缘倾斜发射单束光线，所述接收器(82)在反射光线路径上接受光线并检测光强损失。
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