CN1189931C - 检测光刻胶剥离过程终点的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用来检测光刻胶剥离过程的终点的方法和装置。要剥离光刻胶的晶片被设置在剥离室内。在基本上所有的光刻胶都从晶片上剥离后，O和NO反应形成NO2的速度增加，这就增加了发射光的强度。一个光检测装置检测到光强度的增加，这标志着光刻胶剥离过程的终点。

Description

检测光刻胶剥离过程终点的方法和装置
技术领域
本发明通常涉及光刻胶剥离过程，并且更具体地，涉及一种检测光刻胶剥离过程的终点的方法和装置。
背景技术
集成电路的制作通常开始于一片被称为晶片的薄硅片。在这种晶片上可以制作数百个单独的芯片。每个芯片可以包括10到20,000个元件，每个晶片上总共有数百万个器件。这些器件包括：电阻器、二极管、电容以及不同类型的晶体管。这些元件的制作包括在特定位置上淀积所需的材料(如二氧化硅，铝等)。
一种被称为光刻法的技术被用于便利于在晶片上所需的位置引入材料，并去除其它位置的不需要的材料。例如，一层铝首先被淀积在晶片上。接着，该晶片被涂覆上一层被称为光刻胶的光敏聚合物。用一个掩模将选择的光刻胶区域暴露在紫外光下。紫外光诱发暴露的光刻胶的聚合。紫外光造成暴露的光刻胶的交联，使其不溶于显影溶剂。这种光刻胶被称为正性光刻胶。负性光刻胶表现出相反的行为。即，暴露在紫外光中使得光刻胶溶于显影溶剂。暴露在光下后，光刻胶的可溶部分被除去，留下光刻胶的图形。
在光刻法之后，具有构图光刻胶的晶片立即进行铝刻蚀，以去除没有图形的位置上的铝。这就具有将图形转移到铝上的效果，在不同位置的器件之间产生电连接。
在完成铝刻蚀过程之后，从晶片上去除光刻胶，这一过程被称为光刻胶剥离。从晶片表面上剥离光刻胶必须充分完全，因为残留在晶片表面上的光刻胶将造成集成电路中的缺陷。光刻胶剥离过程的重要一点就是确定结束该过程的时间——称为终点。这个时间的选择必须使得光刻胶被完全从晶片上去除。优选地，该时间不会超过已经完全去除光刻胶的时间，因为这将降低制作集成电路的效率。
图1为剥离光刻胶2的方法的现有技术的流程图。现有技术方法从步骤4开始。光刻胶剥离过程包括：引入O原子流到一个保持有晶片的剥离室。O原子与光刻胶反应，从晶片上去除光刻胶。该反应的产物随着离开剥离室的气流被从室中去除。现有技术方法2在步骤6中以预定的时间继续光刻胶剥离过程，并且在预定时间结束后在步骤8中结束光刻胶剥离过程。预定时间的选择应确保经过足够长的时间，以便基本上所有的光刻胶都被从晶片上剥离了。
图1所示的现有技术方法的一个问题就是：它没有提供用于检测是否所有的光刻胶都已经被从晶片上剥离的装置。即使光刻胶尚未完全从晶片上剥离，现有技术方法仍会在预定时间结束后中断剥离过程。在这种情况下，残留在晶片上的光刻胶直到将来才会被发现，晶片或者不得不再经受一次光刻胶剥离过程，或者被舍弃。两种选择都增加了集成电路的制作成本和时间。图1所示现有技术方法的另一个问题是光刻胶剥离过程的时间是预定的。这样的话，时间安排可能不是最有效的。时间可能太短，这样一些或所有的晶片不能完全去除光刻胶，需要进一步处理晶片。或者，时间可能太长，这样在所有的光刻胶已经被完全去除后，剥离过程仍在继续。这就降低了产量和生产效率。
因此人们希望提供一种用于在光刻胶剥离过程中，检测何时基本上所有的光刻胶都已经被从晶片上剥离的方法和装置。这种方法和装置将更适宜地提高晶片产量和生产效率。
发明内容
介绍的实施例提供了一种检测光刻胶剥离过程的终点的方法和装置。优选地，O和NO被引入剥离室。当O和NO反应时，它们生成NO2并发光。但是，当光刻胶残留在晶片上时，引入的O绝大部分与光刻胶反应，而O和NO反应只会发出少量的光。在基本上所有的光刻胶已经从晶片上剥离后，本该与光刻胶反应的O的大部分反而与NO反应。这样，O和NO反应的速度增加，并且反应中产生的光的量也增加了。该方法和装置检测由O和NO反应产生的光，并利用光发射水平的提高来检测光刻胶剥离过程的终点。
根据本发明，一种用来检测光刻胶剥离过程的终点的方法，包括以下步骤：从设置在一个室内的晶片上剥离光刻胶，所述的室基本上不含等离子体；检测发射光的强度；以及利用发出的光的强度的变化来检测光刻胶剥离过程的终点。
根据本发明，一种检测用于从晶片上剥离光刻胶的光刻胶剥离过程的终点的装置，包括：一个剥离室，在其中通过使O与光刻胶反应来执行剥离过程，该剥离室具有一个入口和一个出口；具有一个入口和一个出口的等离子体室，该等离子体室出口与所述的剥离室入口处于流体相通状态，该等离子体室用于将O2分解为O，所述的O通过等离子体室的出口离开等离子体室，并通过剥离室入口进入剥离室；一个下游通道，该下游通道与剥离室出口处于流体相通状态以接收未与光刻胶反应的O；NO供应源，用于将NO引入下游通道，使得当基本上所有的光刻胶都被从晶片上去除时，O与NO反应生成NO2的速度增大，伴随着由N和NO反应生成NO2发射的光的强度的增大；以及检测装置，用于检测由N和NO反应而发射的光的强度以指示剥离过程的终点。
附图说明
下文中结合附图的阐述将有助于更好地理解所介绍的实施例，附图中相似的标号代表相似的元件。
图1为剥离光刻胶的一种现有技术方法的流程图。
图2为一种剥离光刻胶的方法的流程图。
图3为依据本发明的一个实施例的光刻胶剥离过程的流程图。
图4为一第一实施例的简图。
图5为一第二实施例的简图。
图6为一第三实施例的简图。
图7为从O和NO反应检测到的光强度的曲线图。
具体实施方式
图2为检测光刻胶剥离过程的终点的方法200的主要步骤的流传图。在开始步骤202中，光刻胶剥离过程开始。在图3及其所附说明中有关于光刻胶剥离过程的进一步详细阐述。
在步骤204中，检测到发射光的增加。优选地，这种光是由O和NO反应形成NO2发出的。那些熟悉晶片处理技术的人都了解如何选择合适的检测发射光增加的装置，以及检测发射光增加的装置的合适放置方式。发射光的增加标志着光刻胶剥离过程的终点。
在步骤206中，光刻胶剥离过程持续预定的时间。在一优选实施例中，预定时间为20秒。虽然发射光的增加标志着基本上所有的光刻胶已经从晶片上剥离了，额外的光刻胶剥离过程时间可以确保晶片已完全剥离了光刻胶。
最后，在步骤208中，光刻胶剥离过程结束。光刻胶已经从晶片上剥离，而晶片准备接受进一步的加工。
图3为描述一优选实施例的光刻胶剥离过程300的流程图。光刻胶剥离过程300在步骤302开始。随着过程300开始，在步骤304中，O和NO被引入剥离室。在其它实施例中，未将NO引入剥离室，而是从下游的剥离室出口引入到来自剥离室的气流中。在一优选实施例中，通过把O2和N2引入一等离子体室生成O和NO，在等离子体室内分解O2和N2，以基本上没有等离子体进入剥离室的方式，使得形成O和NO气流并进入剥离室。
在步骤306中，光刻胶被从晶片上剥离。这通过O与光刻胶的反应发生，使得光刻胶从晶片上去除。当光刻胶剥离发生时，引入剥离室的绝大部分O被和光刻胶的反应所消耗。只有少量的O与NO结合生成NO2并发光。这样，只发出了少量的光。
在步骤308中，光刻胶剥离完成。此时，基本所有的光刻胶已经被从晶片上去除。由于光刻胶已经去除，O不再主要与光刻胶反应。如步骤310所示，O现在能与NO结合以生成NO2并发光。可反应的O的增加促进了O和NO反应以生成NO2和光。这样，发射光的强度增加了。发射光的增加是一种可视信号，如步骤312所示。在步骤314中，该信号被人观察到并用来标志光刻胶剥离过程的终点。
图4为一装置IO的第一实施例的示意图。一等离子体室12包括一个入口14和一个出口16。在一优选实施例中，O2和N2气流通过等离子体室入口14进入等离子体室12。在离子体室12内；O2和N2被分解，生成NO和O。NO和O气流通过等离子体室12的出口16离开等离子体室12。一个剥离室18包括一个入口20和一个出口22。等离子体室出口16与剥离室入口20处于流体相通状态。这样，NO和O气流在离开等离子体室12时进入剥离室18。基本上没有等离子体由等离子体室12进入剥离室18，只有不带电的气体进入。
至少部分被涂覆了光刻胶层26的晶片24被设置在剥离室18内。随着NO和O气流通过剥离室18，O与光刻胶层26反应并从晶片24上去除光刻胶层26。在剥离室18内，O与NO反应生成NO2并发光。但是，当光刻胶层26留在晶片24上时，大部分O由于与光刻胶层26反应而消耗掉。只留下少量的O与NO反应，因此发出的光很少。在光刻胶层26基本上被从晶片24上去除之后，O不再因与光刻胶层26反应而消耗。O现在与NO反应。在去除光刻胶层26之后，更多的O与NO反应，因此O和NO反应生成NO2所发出的光增加了。因此，在光刻胶层26基本完全去除之后；发射的光的量增加了。
检测装置28检测到O和NO反应生成NO2所发出的光的水平。在一优选实施例中，检测装置28通过窗口30检测到光。但是，有多种设置检测装置28的方法，使得它能检测到发射光。在一优选实施例中，在检测强度水平时，把O和NO反应生成NO2所发出的光在波长范围470-770纳米上求和。
图5为装置10的第二实施例的示意图。在该实施例中，O2气流通过等离子体室入口14进入等离子体室12。在等离子体室12内，O2被分解，生成O。O气流通过等离子体室12的出口16离开等离子体室12。O气流在离开等离子体室12时进入剥离室18。基本上没有等离子体由等离子体室12进入剥离室18，只有不带电的气体进入。有一个单独的入口通向剥离室18，以便把NO气流提供给剥离室18。
在图5的实施例中，窗口30和检测装置28都设置在靠近NO输入的地方，以协助检测O和NO反应发出的光。检测装置28检测到O和NO反应生成NO2发出的光的强度，如图4中的实施例一样。
图6为装置10的第三实施例的示意图。在该实施例中，O和NO反应生成NO2和光的过程并没有在剥离室18内发生。在该实施例中，O2气流进入等离子体室12并被分解，这样O气流进入剥离室18，而基本上没有等离子体进入剥离室18。在剥离室18内基本上没有NO，因此在剥离室18内，由O和NO反应生成NO2发射的光的水平基本为O。当O气流通过剥离室出口22离开剥离室18时，它进入一下游的通道60。NO气流通过一个通向下游通道60的入口62被引入下游的通道60。在下游的通道60内，NO气流和O气流反应以生成NO2和光。下游通道60内的光被检测装置28检测到。尽含有许多设置检测发射光的检测装置的方法，优选地，检测装置通过下游通道60内的一个窗口30检测光。窗口30和检测装置28优选位于靠近通向下游通道60的入口62的地方，以便协助检测由O和NO反应发射的光。
图7为在光刻胶剥离过程的一个优选实施例中，由O和NO反应检测到的光强度的曲线图70。图70上的强度水平代表波长范围在470-770纳米的光的强度之和。在第一时间72，光刻胶剥离过程尚未开始，检测到的光处于低水平。在时间74，光刻胶剥离过程开始，O和NO气流进入剥离室。部分O和NO反应生成NO2并发光。如图70所示，在时间74，O和NO进入室后，检测到的光强度一直增加直至强度在时间76达到一个更高的水平。从时间76到更迟一些的时间78，大量的O与光刻胶反应，不能与NO反应。在时间78，基本上没有光刻胶残留在晶片上，O现在能和NO自由地反应。这样，从时间78到更迟一些的时间80，检测到的光的强度显著增加，强度翻了一翻还多。这种增加标志着在时间80，是光刻胶的剥离过程终点。光刻胶剥离过程和NO和O气流持续到时间82以确保基本上所有的光刻胶都已经被从晶片上除去了。在时间82，结束输入O和NO气流到剥离室，检测到的光强度返回一个低水平。
尽管本文只对少数几个实施例进行了详细的描述，应该了解的是：在不偏离本发明的实质和范围的条件下，可以其它许多具体的形式对所描述的方法和装置进行实施。因此，应认为本文中的各示例和实施例为说明性的，而非限制性的，并且该方法和装置并不限于此处所列的细节，而是可以在所附权利要求的范围内进行调整。

Claims (12)

1.一种用来检测光刻胶剥离过程的终点的方法，包括以下步骤：
从设置在一个室内的晶片上剥离光刻胶，所述的室基本上不含等离子体；
检测发射光的强度；以及
利用发出的光的强度的变化来检测光刻胶剥离过程的终点。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将O气流和NO气流引入所述的室的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中发射的光是由O和NO反应生成NO2发出的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中O与光刻胶反应以便从晶片上剥离光刻胶。
5.根据权利要求2所述的方法，其中检测发射光的强度变化的步骤还包括检测由O和NO反应发出的光的强度的增加。
6.根据权利要求5所述的方法，其中由O和NO反应发出的光的强度的增加标志着光刻胶剥离过程的终点。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所检测的发射光的波长范围大约介于470纳米到770纳米之间。
8.根据权利要求5所述的方法，其中室的壁包括一个窗口，由一个光检测装置通过该窗口检测发射光的强度。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
将O气流引入所述室；
提供所述室的一个出口；
提供一个下游通道，该下游通道与室的出口处于流体相通状态；
将NO气流引入下游通道；
检测由O和NO反应发出的光的强度的增加，其中由O和NO反应发出的光的强度的增加标志着光刻胶剥离过程的终点。
10.根据权利要求9所述的方法，其中下游通道的壁上包括一个窗口，由一个光检测装置通过该窗口检测发射光的强度。
11.一种检测用于从晶片上剥离光刻胶的光刻胶剥离过程的终点的装置，包括：
一个剥离室，在其中通过使O与光刻胶反应来执行剥离过程，该剥离室具有一个入口和一个出口；
具有一个入口和一个出口的等离子体室，该等离子体室出口与所述的剥离室入口处于流体相通状态，该等离子体室用于将O2分解为O，所述的O通过等离子体室的出口离开等离子体室，并通过剥离室入口进入剥离室；
一个下游通道，该下游通道与剥离室出口处于流体相通状态以接收未与光刻胶反应的O；
NO供应源，用于将NO引入下游通道，使得当基本上所有的光刻胶都被从晶片上去除时，O与NO反应生成NO2的速度增大，伴随着由N和NO反应生成NO2发射的光的强度的增大；以及
检测装置，用于检测由N和NO反应而发射的光的强度以指示剥离过程的终点。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括在下游通道的壁上的一个窗口，检测装置在下游通道的外部并通过所述窗口检测光强度。
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