TWI261307B - Method of removing polymer and apparatus for doing the same - Google Patents
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Description
1261307 五、發明說明（1) ^--------------- 一、 【發明所屬之技術領域】 .八5::係關於在半導體裝置的製造程序中，-種去除 承合物的方法，例士…及執行去除聚合物程序的設備。 二、 【先前技術】 般而言包括在 一種半導體裝置的製造程序，例如， 半導體晶圓表面形成金屬配線層的步驟。 ，體而S ，金屬配線層如以下所述而形成。 β鬥Τ先蛀ΐ此階段形成—金屬層以及一阻障層在半導體 曰曰囫。接者，塗佈一光阻層於該半導體晶圓之上，以及 接著，藉由該圖案化的光阻層作為-遮 層以及阻障層進行乾蝕刻。當該金屬層進行 ‘物二層上之㈣區域的側壁上形成聚 向異性以及完全與光阻層圖案-致 的蝕亥“亥金屬I。接著’ #由灰化將該光阻層 :附解在該金屬層上的該光阻殘留物以及 壁的聚合物層。#著，洗清該化 然而，伴隨上述去除聚合物層的程序所產生的問題如 後所述，假若該金屬層係由鋁所構成， 化學藥劑時，該化學藥劑會與純水產生反應， 應產生的溶劑侵蝕鋁的結果。例如，銘:二^ 30%氟化銨（關4”的溶劑分解。由於很° 有 即使該化學藥劑已經稀釋，銘仍會溶解:艮
l26l3〇7 五、發明說明 (2) J利用純水將化學藥劑洗淨時，若銘包含 ^由於電池效應（cell effei^ 有鋼在八中’鋁 體晶圓上而成為一種金屬雜質Υ ’可木勿並附著在半導 若該金屬層所包含的銘被溶解，腺姑^ 薄，或是附著在半導體晶圓上：：為將；该金屬層將變 體裝置的製造良率減少。 〜6木物，並導致半導 ‘、【發明内容】 有黎於以上所述在習知势藉中本 本菸明沾曰的禆摇批一絲五、矛中去除♦合物層的問題， 金^屏墩笼以及斛荖^ ί #合物層去除方法，該方法防止 屬層蜒薄以及附者在半導體晶圓上而成為污染物。 本發明的另一目的係提供一插肀人 除聚合物。 供種來5物層去除設備以去 本發明的觀點，係提供一種聚合物去 金屬層的側壁上’而該已㈣心 :層係形成於一基板上，該聚合物去除方法包 提供化學藥劑至該基板的表面上而溶曰 進^刮’丨中至少（a)步驟的一部分係在氧化環境壓下 的铜^ ϊ本方法，纟氧化環境下氧氣會與—已餘刻金屬層 口，】：接觸。®此，會在侧壁的表面形成一氧化薄層。例 〇，右该金屬層係由鋁所組成，則氧化鋁（人12〇3)將形成於 1261307
，以及結果，鋁甚至不可能溶入含有30%氟 * 4的/谷劑中。因此，該化學藥劑與形成於已蝕刻 、呂曰的侧壁上的氧化薄層一起被去除，而甚至當化學藥劑 水一起去除時，鋁也不會被溶解。因此，保護鋁層變 ，是有可能的，以及避免黏附在半導體晶圓上而形成污染 物，而確保可避免降低半導體裝置的製造良率。 /本4明的另一觀點係提供聚合物的去除設備，該聚合 物係黏附在一已蝕刻金屬層之側壁上，且該已蝕刻金屬層 係形成在一基板上，包括（a) 一基板支撐架，該基板支撐 架至少支撐一基板，（b) —外部腔室，該外部腔室相對於 該基板支撐架係可移動的，其介於一第一位置與一第二位 置之間，其中在該第一位置時，該外部腔室係在該基板支 撐架周圍並定義為一第一封閉區域，以及其中在該第二位 置日^ ’该外部腔室係遠離該基板支撐架以暴露該基板支撐 架於環境下’（c ) 一内部腔室’位於該外部腔室的内部， 並且相對於該基板支撐架以及該外部腔室兩者係可移^動 的，其介於一第一位置與一第二位置之間，其中在該第一 位置時，該内部腔室係在該基板支撐架周圍並定義$ 一第 二封閉區域，以及其中在該第二位置時，該内部腔^係遠 離該基板支撐架以暴露該基板支撐架於環境下，（d ) 一化 學藥劑源，包括溶解該聚合物的化學藥劑，（e)_純水 源，包括純水在其中，（f) 一含氧氣體源，包括含氧氣體 在其中，以及（g) —控制器’控制該外部腔室以及内部腔 室的移動，以及控制該化學藥劑以及純水的流量，其中^
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五、發明說明（4) 控制器首先保持該内部腔室 氧氣體流入該内部腔室以在 藥劑於該基板的表面上而溶 該内部腔室至其第二位置' 一位置並藉由提供該純水於 上的化學藥劑。 ' 位於其第一位置以及允許該含 氧化環境下並藉由提供該化學 解該聚合物，並且接著，移動 以及保持該外部腔室位於其第 為基板的表面上而洗清該基板 四、【實施方式】 Π及圖2係剖面圖’依照本發明的一較佳 ，
:示在半導體裝置的製造中之聚合物的去除設備卜 中’-内部腔室8被導人_外部腔室？之中，以及在圖2 中，該内部腔室8係移出該外部腔室7之外。圖3係一沿著 圖1中線111 111之剖面圖。圖3顯示該外部腔室7以及該户 部腔室8之間的位置關係。
該設備1係包含一垂直直立支撐壁2 ; 一馬達3，係固 定於戎支撐壁2上；以及具有一水平延伸旋轉軸4 ; 一轉子 5，係固定於該馬達3上之旋轉軸4上；一罩殼6，係水平固 定於該支撐壁2上並且環繞在該馬達3及該旋轉軸4的周 圍；一外部腔室7，承載在該罩殼6上並且環繞在該轉子5 的周圍；以及一内部腔室8，其中當該内部腔室8係為於該 外部腔室7之中時，該聚合物係利用化學藥劑而去除，如 圖1所示。 該外部腔室7係被設計成可相對於該轉子5而移動，並 介於一第一位置以及一第二位置之間，其中在該第一位置
1261307 五、發明說明（5) 時，該外部腔室7在該轉子5周圍定義出一第一封閉品/ 20(如圖2所示）’以及其中在該第二位置時，該外# 係遠離該轉子5。圖1顯示該外部腔室7位於其第— 1至 同樣地，該内部腔室8係被設計成可相對於該= 移動，並介於一第一位置以及一第二位置之間，其 第一位置時，該内部腔室8在該轉子5周圍定義出二&二 閉區域30(如圖1所示），以及其中在該第二位置产弟一封 部腔室8係遠離該轉子5。圖1顯示該内部腔室8位於龙^内一 位置，以及圖2顯示該内部腔室8位於j：第_ /、 所示，當該外部腔室7及該内部腔室8位於A筮 ^ m " 兩者重疊在一起。 、/、第一位置時， 該馬達的旋轉軸4藉一軸承（未圖示）而通過該外部腔 室7的一垂直壁7a，而處於該外部腔室7之中。兮 以其末端固定於該旋轉軸4。 以轉子5係 該轉子5係包括-對彼此分離的圓盤5a 以及六個支撐架10,其係位於圓盤5a以及 — -個支撐架1〇係形成複數凹槽，而一晶圓"系 ：。母 入該凹槽中，以及因此，該轉子5可去> :/、邊緣插 如，2fi片曰圓、甘Λ 支撐複數晶圓W(例 如26片日日囫），其中每一個均垂直直立，並 當該馬達3在操作時，該轉子5與該晶圓〜一 一紐11係形成於該垂直壁7 上 疋 5支撐嗲曰^ π 用以選擇使該轉子 b支撺4日日圓W及使该轉子5釋放該晶圓w。 如圖1以及圖2所示，該外部腔室7包括爷 其位於接近馬達3的位置；一垂直壁^， 垂直土 至直土 其位於距離馬達3 Ϊ261307 r-—--- 五、發明說明（6) —--—"' — t遠的位置；以及一筒狀壁7c，以一預先設定的間距與該 ^ 5相分離。一密封墊1 5係形成於該垂直壁7 a的中間， ^、確保该旋轉軸4以及該外部腔室7密封地接合。當該晶圓 被載入該馬達5時，該外部腔室7係移動至其第二位置（即 移至圖1及圖2的右邊），其中該筒狀壁7c環繞於該罩殼6的 周圍。 ^ 該内部腔室8包括一筒狀壁8c，其直徑小於該外部腔 至7之筒狀壁7c的直徑。如前所述，該筒狀壁8c在介於圖1 所示之第一位置以及圖2所示之第二位置之間移動，該筒 狀壁8c以該外部腔室7的垂直壁7a及7b定義出該第二封閉 空間30。當該筒狀壁8C位於如圖2所示之第二位置時，該 外部腔室7定義出該第一封閉空間2 〇。 該第一封閉空間20以及第二封閉空間30係藉由該密封 墊1 5而密封地接合。如前所述，在該第二封閉空間3 〇中， 移除聚合物以及旋轉該晶圓W，以及在該第一封閉空間2〇 中，洗清該化學藥劑並將該晶圓W乾燥。 在沿著該筒狀壁7c的延伸方向上，兩喷嘴21延伸於該 第一封閉空間2 0的上部。如圖1以及圖2所示，每一個喷嘴 2 1係設計成具有水平配置的複數噴嘴開孔22。如圖2所 示，該喷嘴21係藉由一第一導管24連接到一純水源25。純 水係由純水源2 5流過該第一導管2 4，並且經由該喷嘴開孔 22喷灑至該晶圓W上。介於該喷嘴21以及純水源25之間係 配置一選擇閥2 6。 在沿著該筒狀壁8 c的延伸方向上，兩喷嘴3丨延伸於該
1261307 五、發明說明（7) 第二封閉空間3 0的上部。如圖1以及圖2所示，每一個喷嘴 3 1係設計成具有水平配置的複數喷嘴開孔3 2。如圖2所 示，該喷嘴3 1係藉由一第二導管34連接到一化學藥劑源 35。化學藥劑係由化學藥劑源35流過該第二導管34，並且 經由該喷嘴開孔32喷灑至該晶圓W上。介於該喷嘴3 1以及 化學藥劑源3 5之間係配置一選擇閥3 6。 該化學藥劑經由該喷嘴3 1而喷灑並溶解一阻質、一聚 合物層以及/或金屬。在此實施例中，係以氟化銨（NH4 F ) 作為該化學藥劑。 該外部腔室7的垂直壁7 b係與一第一液體排出孔4 1 一 起形成，而當該外部腔室7與該内部腔室8位於其第一位置 時，使用過的化學藥劑係藉此該第二封閉空間3 0而排出。 在該第一液體排出孔4 1之下係配置一第二液體排出孔4 2， 而當該外部腔室7位於其第一位置以及該内部腔室8位於其 第二位置時，使用過的純水係藉此該第一封閉空間2 0排 出，如圖2所示。 使用過的化學藥劑係經由該第一液體排出孔4 1而排至 一第一液體排出導管4 3，以及使用過的純水係經由該第二 液體排出孔42而排至一第二液體排出導管44。 如圖1所示，該垂直壁7 b係與形成於其上的一第一氣 體排出孔4 5 —起形成，而當該外部腔室7與該内部腔室8位 於其第一位置時，氣體係藉其排出至該第二封閉空間3 0之 外。在該第一氣體排出孔4 5之上係配置一第二氣體排出孔 4 6，而當該外部腔室7位於其第一位置以及該内部腔室8位
1261307 五、發明說明（8) 於其第二位置時，氣體係藉其排出至該第二封閉空間3 〇之 外，如圖2所示。當該外部腔室7與該内部腔室8位於其第 一位置時，氣體可經由第二氣體排出孔4 6排出至一空間 20a之外，該空間20a失在該7C以及筒狀壁8c之間。 氣體係經由第一氣體排出孔4 5排至一第一氣體排出導 管47 ’以及通過該第二氣體排出孔46至一第二氣體排出導 管48。
該垂直壁7b係與形成於其中間的一第一開孔5丨以及第 二開孔5 2 —起形成，而惰性氣體，例如氮氣，係藉第一開 孔51由一惰性氣體源54經由一惰性氣體導管53而進入該第 二封閉空間3 0，以及一含氧氣體，例如空氣，係藉第二開 孔52由一含氧氣體源57經由一含氧氣體導管56而進入該第 二封閉空間3 0。 加熱器53a以及56a係分別貼附於該惰性氣體導管53以 及該含氧氣體導管56上。該加熱器53a以及…加熱惰性氣 體以及含氧氣體而導入該第二封閉空間3 〇，藉提高該外部 腔室7中的溫度以加速化學藥劑溶解聚合物。 1 ΐ量流量控制器55以及58分別控制惰性氣體以及含氧
t 丨性氣體導管53以及含氧氣體導管56的流率。因 此，可控制在該第二封閉空間3〇中的氧化環 =性氣體導管61自該惰性氣體導，並且連 管61的惰性氣體。—61a加熱—流經該惰性氣體導 藉由轉換5亥選擇閥36 ’使該化學藥劑藉由該喷嘴31以
1261307 五、發明說明（9) 及該第二導管34自該化學藥劑源35噴灑至該第二封閉空間 30，或是使已加熱的惰性氣體經由該惰性氣體導管53、該 惰性氣體導管61以及該第二導管34自惰性氣體源54導入該 第二封閉空間3 0。 尸一質量流量控制器63控制流經該惰性氣體導管61的惰 性氣體的流率。因此，控制經由喷嘴3丨而導入該第二封閉 空間3 0的惰性氣體的體積係有可能的。 f月性氣體導管6 6自該加熱器6 1 a以及質量流量$制 游之ΐ惰性氣體導管61分流，並且連接至該工選擇 ’ _ 加熱态6 1 a加熱一流經該惰性氣體導管6 1的惰性 =^。因此，藉由轉換該選擇閥26 ,使純水藉由該噴嘴以 =第導官2 4自该純水源2 5噴灑至該第一封閉空間2 〇， 熱：氣體經由該惰性氣體導管53、該惰性 源ίΪ!二情性氣體導管66以及該第-導管Μ自純水 〆愿U導入該第一封閉空間2〇。 性氣Ϊ ^ Ϊ4控制器63控制流經該惰性氣體導管61的惰 札體的流率。因此，控制經由喷嘴 空間2。的惰性氣體的體積係有可能的。…第封閉 制摔：質=控制器55、58以及63 ’係藉由控制器，控 開=關=擇_以及36係藉由控制器？〇控制該導管為 下文係解釋在半導體製造程序 法，該方法實行於上述的設備i之中。種-合物去除方 圖4係-流程圖’顯示實行聚合物去除方法的步领。
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如圖4中所不，該方法包含以下步驟：藉供應化學藥劑至 :亥晶圓W而溶解該聚合物的步驟（步驟s丨）；將化學藥劑潑 離（步驟S 2 )，藉由供應純水至晶圓w之上而將該化學藥劑 的殘留物洗清（步驟S3 );以及將該晶圓W乾燥（步驟S4 ): 圖5 A至5 F顯示本發明的執行步驟。 首先，如圖5A所示，一第一阻障層72a、一鋁層73以 及一第二障層72b形成於一矽晶圓w之上。接著，一光阻j 74 ’其具有一期望之圖案，形成於該第二阻障層72b之 上。該銘層73可能包含銅（Cu)在其中，亦可由鋁-銅合金 所組成。 " “ 接著，該第二阻障層72b以及鋁層73係以該圖案化之 光阻^ 74為遮罩並藉由電漿蝕刻而被蝕刻，如圖5β中所 I °藉由執行電漿蝕刻時，由於蝕刻氣體的組成成分，聚 口物層7^係形成於一蝕刻部75的側壁。在執行電漿蝕刻期 二，该聚合物層係作為一保護層，以確保高度向異性的蝕 如圖5 C所示 面。在I虫刻期間 壁。 執行蝕刻直至暴露出該矽晶圓W的表 該聚合物層7 6係形成於該蝕刻部7 5的侧 接著，葬由兮 如圖5D所示：^7燥灰化而將該光阻層7嶋。結果， 蓋以及其側面^^的上表面係被該第二阻障層72所覆 該設備i中以將今^來人合物層76蓋。接著’該晶被導入 首先，該外合物層76移除。 #腔室7以及内部腔室8移動至其第二位
1261307 五、發明說明（π) 置，在該位置時該轉子5係暴露於外◦接著，複數晶圓W係 藉由一供料器（未圖示）而固定於該轉子5，以此該晶圓W係 由支撐架1 0所支撐。當該晶圓W固定於該轉子5之上時，最 好是藉由一壓力偵測器（未圖示）偵測施加於晶圓W上的壓 力。以此可避免晶圓招遭到損害。 接著，該外部腔室7以及内部腔室8移動至其第一位置 以定義出該第二封閉空間3 0 ，如圖1所示。 接著，將惰性氣體由該惰性氣體源54並通過該惰性氣 體導管5 3以及第一開孔5 1而導入該第二封閉空間3 0中，而 使該該第二封閉空間3 0成為惰性氣體環境而不含氧氣在其 中 〇 當惰性氣體導入該第二封閉空間3 0中時，該控制器7 0 傳送一指令至該質量流量控制器5 5，由此允許該惰性氣體 通過該該惰性氣體導管5 3並經由該第一開孔5 1而排出。而 當惰性氣體經由第一開孔5 1而導入該第二封閉空間3 0中 時，存在於該第二封閉空間3 0中的氣體係經由該第一氣體 排出孔5 1而排出，導致該第二封閉空間3 0中的環境轉換成 惰性氣體環境。 接著，藉由供應化學藥劑至該晶圓W而將該聚合物層 7 6溶解而移除（圖4中所示之步驟S1 )。該化學藥劑喷塗至 該晶圓W上約5至1 0分鐘。當該轉子5以及該晶圓W藉由該馬 達3而以1至5 0 0 r p m的速度轉時，將該化學藥劑經由該喷嘴 3 1喷塗至該晶圓W上，以溶解該聚合物層7 6。 為移除該該聚合物層7 6，該化學藥劑經由該喷嘴3 1喷
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塗數十秒。當喷塗該化學藥劑時，該轉子5與該晶圓界 至50〇rpin的速度一起旋轉’以將該喷塗的化學藥 该晶圓W的表面之__L。 ” 以1 佈在 依照該化學藥劑的黏度並藉由控制該轉子5的旋轉 度，使化學藥劑可以均勻的塗佈於該晶圓w的表面之上， 以及因此可溶解該聚合物層7 6。例如，若該化學藥劑具 t目對較高的黏度時，該轉子5係以i s 50 0rpm範圍中相對較 向1旋轉速度旋轉，反之若該化學藥劑具有相對較低的^ 度日寸δ亥轉子5係以上述範圍中相對較低的旋轉速度旋 轉。以此嫁保該化學藥劑均勻的塗佈於該該晶圓w之上。 在溶解該聚合物層7 6之後，含有已溶解之聚合物層76 化予梁劑存在该晶圓W的表面之上。該含有已溶解之聚 合物層7 6之化學藥劑具有低的反應速率。因此，若該含有 已溶解之聚合物層7 6之化學藥劑大量殘留於該晶圓W之 上’即暫時停止喷灑該該化學藥劑，以及將該已加熱之惰 性氣體經由該喷嘴3 1而排放幾秒鐘。此外，該轉子5係以 一高於塗佈該化學藥劑至晶圓W之上時的旋轉速率而旋 轉。具體而言，該轉子5係以約1 〇 〇至1 2 0 〇 r pm的速度旋 轉。因此，在該惰性氣體導入該内部腔室8以及藉由該轉 子5所引起的離心力之下，該含有已溶解之聚合物層7 6之 化學藥劑係藉由壓力的效應而被移除。 為求有效率的去除該含有已溶解之聚合物層7 6之化學 藥劑’適合依照該化學藥劑的黏度而控制該轉子5的旋轉 速度。潑離該晶圓W的該化學藥劑係經由該第一液體排出
1261307 五、發明說明（13) 孔4 1而排盡。 在將該已與聚合物層7 6反應之化學藥刻枚"亥B'圓界的 表面去除之後，該轉子5係以一降低的旋轉速度+而旋轉。 具體而言，該轉子5係以1至5 0 0 rpm之間的速度，轉’以及 接著，經由該噴嘴3 1將新鮮的化學藥劑導入該第二封閉空 間3 0中。 將化學藥劑導入該第二封閉空間3 〇的步驟以及將該已 與聚合物層7 6反應之化學藥劑去除的步驟分別執行數次至 數千次。以確保新鮮以及高反應性的化學藥劑可隨時與該 晶圓W的表面接觸，以及因此可有效率的去除該聚合物層 7 6 〇 為將化學藥劑喷塗至晶圓W，該控制器7 0傳送一指令 至"亥選擇閥3 6，由此使該化學藥劑從該化學藥劑源3 5通過 δ亥第二導管3 4送入該喷嘴3 1中。將由化學藥劑源3 5而送入 °亥喷嘴3 1中之化學藥劑，經由該排出孔3 2而喷灑入該内部 腔室8。 當已加熱之惰性氣體噴塗至該晶圓W時，該控制器7 0 傳送一指令至該選擇閥3 6，由此使該惰性氣體導管6 1以及 5亥第二導管3 4彼此連接。接著，將依據質量流量控制器6 3 所控制的已加熱之惰性氣體，由該惰性氣體源5 4並通過該 惰性氣體導管53、該惰性氣體導管61以及該第二導管34而 送入該喷嘴3 1之中，以及接著，經由該排出孔3 2而喷塗。 藉由反覆的執行將聚合物層7 6溶解之步驟以及將該已 與聚合物層7 6反應之化學藥劑去除的步驟，而暴露出該鋁
1261307 五、發明說明（14) 層7 3之表面的一部份，如圖5 E所示。接著，將含 含氧氣體源57並經由含氧氣體導管56以及該第二 導入該第二封閉空間3 0。 因此，該第二封閉空間3 0係處於具有一預先 濃度之氧化環境之下。當該已與聚合物層7 6反應 劑從該晶圓W去除之後，氧化環境中的氧氣即與丨 鋁層7 3的表面相接觸。因此，位於表面上的該鋁 氧化成氧化鋁（Α 12 〇3)。因此，如圖5 F所示，一層 78形成於該紹層73的表面上。 藉由反覆的去除該已與聚合物層7 6反應之化 而使新鮮的氧氣反覆的與該鋁層7 3的表面相接觸 在停止藉由化學藥劑而溶解聚合物層Μ之前，具 厚度之該氧化薄層7 8形成於該鋁層7 3的表面上。 為將该含氧氣體導入該第二封閉空間3 〇中 7 0傳达一指令至該質量流量控制器5 8，由此該 過該含氧氣體導管56並通過該第二開口導入該 8。為^將該第二封閉空間3〇保持在具有一預先^ 度之氧化環境之下，該控制器7 〇傳送一八 控制器58，由此控制該含氧氣體的流量二二言 二=3 0 =氧濃度。若該第二封閉空間 之濃度，則該控制器7〇傳= 机里抆制态5 5，由此控制該惰性氣體 封閉空_的氧濃度。 十飞體的“以 氧氣體從 開孔5 2而 決定之氧 之化學藥 j暴露之 層7 3係被 氧化薄層 學藥劑， 。因此， 有一足夠 該控制器 氧氣體通 部腔室 t之氧濃 質量流量 第二封閉 度增加至 至該質量 少該第二 及5 8，即 如上所述 藉由控制該質量流量控 制器5 5以
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1261307 五、發明說明（15) 可調整該第二封閉空間3 0中的氧濃度至一期望的濃度。該 第二封閉空間30中較佳的氧濃度為1 0%或更高。 藉由選擇性的經由該第一氣體排出孔4 5將氣體排出該 第二封閉空間3 0以及導引該含氧氣體及/或惰性氣體進入 該第二封閉空間3 0 ，而可控制該第二封閉空間3 0中的壓 力，由此使該壓力不超過預先決定之壓力。 在執行該聚合物層7 6之溶解步驟（圖4中之S 1 )之後， 開始執行將該化學藥劑從該晶圓W上去除的步驟（圖4中之 S2)。該化學藥劑去除步驟約需要30秒鐘。 首先，該化學藥劑停止經由該喷嘴3 1喷灑進該内部腔 室中。接著，將該轉子5以及該晶圓W旋轉並以此將該化學 藥劑以及反應殘留物潑離該晶圓W。該潑離晶圓W的化學藥 劑係經由該第一液體排出孔4 1而排出。該惰性氣體、含氧 氣體以及含化學藥劑之氣體係經由該第一氣體排出孔4 5而 排出。 當為了將該化學藥劑潑離晶圓W而旋轉該轉子5時，經 由該第一孔洞5 1而將惰性氣體導入該第二封閉空間3 0，以 此將該第二封閉空間3 0保持於惰性環境之下而不含氧氣。 經由該喷嘴2而該惰性氣體導入包夾於該筒狀壁7c以及8c 之間的空間2 0 a，以此將該空間2 0 a保持於惰性環境之下而 不含氧氣。 為了將該惰性氣體導入該空間2 0 a之中，該控制器7 0 傳送一指令至該選擇閥2 6，由此該惰性氣體導管6 6以及該 第一導管2 4係彼此流動相通。藉由該質量流量控制器6 3而
第22頁 1261307 五、發明說明（16) 控制於一流量的惰性氣體係由該惰性氣體源5 4並通過該惰 性氣體導管5 3、該惰性氣體導管6 1、該惰性氣體導管6 6以 及該第一導管2 4而注入該喷嘴2 1。接著，經由喷嘴2 2而將 該已加熱的惰性氣體導入該空間2 0 a之中。當該惰性氣體 經由喷嘴2 1而導入該空間2 0 a中時，存在於該空間2 0 a中之 氣體經由該第二氣體排出孔4 6而排出。亦即，該氧化環境 係被排出該空間2 0 a之外，以及反而使該空間2 0 a保持於惰 性環境之中。 如上所述，當轉子5與該晶圓W —起旋轉而將該化學藥 劑潑離該晶圓W時，惰性氣體係被導入該第二封閉空間3 0 以及該空間2 0 a之中。因此，直到將該化學藥劑潑離該晶 圓W的步驟停止為止，該第二封閉空間3 0以及該空間2 0 a係 保持於惰性環境之中。該第二封閉空間3 0以及該空間2 Oa 在該外部腔室7中，彼此協同定義出該第一封閉空間2 0。 由於該第二封閉空間30以及該空間2 Oa係保持於惰性環境 之中，故該晶圓W所處的該第一封閉空間2 0亦保持於惰性 環境之中。 接著，經由喷嘴2 1而將純水喷灑於該晶圓W之上，以 將該化學藥劑由該晶圓W上洗清（圖4中所示之S3步驟）。該 純水持續喷灑約3至1 0分鐘。將該化學藥劑由該晶圓W上洗 清的步驟係於惰性環境下之第一封閉空間2 0中執行。當該 轉子5與該晶圓W —起旋轉時，該純水係經由該第一喷嘴2 1 而排入該第一封閉空間2 0之以清洗該晶圓W。該使用過的 純水係經由該第二液體排出孔42而排出。
第23頁 1261307 五、發明說明（17) 為將該純水導入該第一封閉空間2〇 值# 一指今至兮、强搜：pq ο β 丄 τ ’ 5亥控制器7 0 傳达 璉擇閥26，由此該純水係從纯太、览<^、，、s 過該第一導管24而注入該噴嘴31。接著， 源25亚通 噴嘴22而喷灑至該晶圓w。 q，、、屯水係通過該 如上所述，該氧化薄層78已形成於該已蝕刻之 之側壁之上。此外，該第二阻障層72b係形成於哼鋁声曰 之上。0此，該紹層73被該氧化薄層78以及該第：曰 未元王暴路出來。因此，即使純水被噴灑至該晶圓W的 面，該純水亦未與該銘完全接觸。卩此確保該銘不合溶^ 該純水中。 在將殘留之化學藥劑潑離該晶圓w上之步驟中，即使 該化學藥劑未被潑離且與該純水反應，並因而產生一溶 液，且其中鋁似乎被溶入於該溶液中，但在鋁層73中的鋁 卻不會與該溶液相接觸。因此，鋁並不會被溶入於該溶液 中。同樣地，即使該鋁層73包含銅在其中，該氧化薄層78 仍會避免鋁被溶入該純水之中。因此，可保護鋁層7 3變 薄。 若鋁溶入純水或是上述溶液中，將產生污染物，例如 金屬雜質，以及因而產生附著於該晶圓w上之污染物，並 導致^半導體裝置製造良率減少。因此，該氧化薄層7 8避 免紹被溶入該純水或是溶液之中，係可以避免半導體裝置 製造良率的減少。 ^、 在該化學藥劑自該晶圓W洗清之後，藉由將該轉子5以 ill 第24頁 Ϊ261307 五、發明說明⑽ — 所^ 2 W相對較高的轉速旋轉而將該晶圓W乾燥（圖4中 之S4步驟）。旋轉該轉子5的步驟係於中 環境之下執行。惰性氣體係通過該喷
Λ弟—封閉空間2 〇以將該晶圓w乾燥。 、 V 在該晶圓W乾燥之後，該外部腔室7係移動 置（達内部腔室8已經移動至其第二位置）。 /、弟—位 月允玄7 1、，” J 囚此，该外部 rc以J内部腔室8兩者係位於第二位置其中該筒狀辟 c以及8(：係位於該罩殼6的周圍。 土 接著，導致—進料器（未圖示）移動至該轉子5以及被 ，於该轉子5之下。該支撐架10釋放被傳送至進料器的哼 日日圓W。該進料器將該晶圓w運送至該外部腔室7之外。/ "依照上述去除聚合物的方法，由於位於該氧化環境中 之氧氣與該已蝕刻之鋁層73的表面反應，而在其表面形成 該氧化薄層78。因此，即使該晶圓W以純水清洗過，該氧 化薄層7 8仍可避免鋁溶入該純水中。 另外，該鋁層73對於由純水以及化學藥劑混合的溶劑 具有較大的抗性。再者，在從該晶圓w上洗清該化學藥劑 的步驟中，可避免，污染物例如金屬雜質，的產生。因 此，可防止該鋁層73變薄及避免污染物黏著於該晶圓w 上，以確保可提高一半導體裝置製造良率。 例如，在一液晶顯示裝置中之作為基板之玻璃基板、 一CD基板、一印刷基板或是一陶瓷基板均可替代該半導體 晶圓。 在上述之實施例中，該光阻遮罩係藉由乾燥灰化而去
第25頁 1261307 五、發明說明（19) 除，以及接著，該聚合物層7 6係藉由化學藥劑而去除。在 此情形中，乾燥灰化可省略，而該光阻遮罩可與該聚合物 層7 6 —起藉由化學藥劑而去除。 本發明不僅可應用於具有上述設備1的結構之設備 中，例如，亦可應用於一批次形式的設備中。 藉由將該轉子5與該晶圓W —起旋轉而潑離該化學藥劑 的步驟係在該第一封閉空間2 0中並於氧化環境之下執行。 例如，藉由該化學藥劑而去除該聚合物層7 6的步驟係以該 第二封閉空間30以及保持於氧化環境之空間20a中執行， 以及接著，藉由將該轉子5與該晶圓W —起旋轉而潑離該化 學藥劑的步驟係於該第二封閉空間3 0以及由氧化環境轉變 為惰性氣體環境之空間2 0 a中執行。接著，該内部腔室8移 動至其第二位置，因而將該晶圓W至於該第一封閉空間 2 〇，其中該第一封閉空間2 0係在惰性氣體環境之下。接 著，執行自該晶圓W上洗清化學藥劑之步骤。 當該惰性氣體導入該第二封閉空間3 0之中，該控制器 70傳送一指令至該質量流量控制器5 5，以藉此允許該惰性 氣體通過該惰性氣體導管5 3以及經由該孔洞5 1而排出。當 該惰性氣體經由該孔洞5 1被導入該第二封閉空間3 0時，存 在於該第二封閉空間3 0中之氣體係經由該第一氣體排出孔 4 5而排出，並導致該第二封閉空間3 0中之環境轉變成惰性 氣體環境。 該惰性氣體可經由喷嘴2 1而導入該第二封閉空間3 0之 中，在此情況中，導入該第一封閉空間2 0中的該惰性氣體
第26頁 1261307 五、發明說明（20) 的流量可藉由該質量流量控制器6 3而控制。 雖然在藉由旋轉該晶圓W而將該化學藥劑潑離時，該 第二封閉空間3 0由氧化環境轉變為惰性氣體環境，然而以 惰性氣體環境替代氧化環境可在藉化學藥劑去除聚合物層 7 6之步驟之前開始。例如，在該具有足夠厚度之氧化薄層 7 8形成於該已蝕刻之鋁層7 3周圍之後，氧化環境係逐漸的 排出該第二封閉空間3 0之外，由此減少該第二封閉空間3 0 中之氧氣濃度，以及同時，當藉由化學藥劑而去除聚合物 層7 6的步驟時，將該惰性氣體導入該第二封閉空間3 0之 中，以此將該第二封閉空間3 0完全轉變為惰性氣體環境。 接著，藉由將該轉子5與該晶圓W —起旋轉而潑離該化學藥 劑的步驟係於該第二封閉空間3 0中執行，其中該第二封閉 空間3 0係於惰性氣體環境之下。 在該内部腔室8移動至其第二位置之前，該空間2 0 a轉 變為惰性氣體環境。因此，當執行藉由化學藥劑而去除聚 合物層76的步驟時，該空間20a轉變為惰性氣體環境。例 如，在該晶圓W固定於轉子5以及在該内部腔室8移動至該 第一位置之後，在該空間2 0 a中可立即開始由氧化環境替 代為惰性氣體環境。 當藉由化學藥劑而去除聚合物層7 6的步驟停止時，若 在該第二封閉空間3 0以及該空間2 0a中停止將氧化環境替 代為惰性氣體環境，則該内部腔室8移動至其第二位置， 以及藉由旋轉該轉子5而將該化學藥劑潑離晶圓W的步驟係 於該第一封閉空間2 0中執行，其中該第一封閉空間2 0係處
第27頁 1261307 五、發明說明（21) 於惰性氣體環境。 在上述的實施例中，在藉由化學藥劑而去除聚合物層 7 6的步驟開始之後，才建立該氧化環境。對照之下，藉由 旋轉該轉子5而由晶圓W潑離該化學藥劑的步驟可完全在氧 化環境之下執行，而不需要在藉由化學藥劑而去除聚合物 層7 6的步驟開始之時，在此情況之下，可簡化藉由化學藥 劑而去除聚合物層7 6的步驟。再者，亦不需在喷灑化學藥 劑至晶圓W之前，浪費時間建立該惰性氣體環境，以此可 縮短本方法的執行時間，以確保生產量的增加。 藉由化學藥劑而去除聚合物層7 6的步驟（圖4中所示之 S1步驟）、藉由旋轉該轉子5而由晶圓W潑離該化學藥劑的 步驟（圖4中所示之S2步驟）、自晶圓W洗清該化學藥劑的步 驟（圖4中所示之S3步驟），以及乾燥該晶圓W(圖4中所示之 S4步驟）可都在氧化環境下執行，在此情況之下，可簡化 本方法。 該氧化薄層7 8可在喷灑純水至該晶圓W上之前形成。 例如，在喷灑純水至該晶圓W上之前及藉由旋轉該轉子5而 由晶圓W潑離該化學藥劑之後，可在氧化環境之下，而且 不需旋轉該晶圓W而可形成該氧化薄層7 8。 該氧化薄層78可在惰性氣體環境之下藉由執行聚合物 去除步驟而形成，以及在氧化環境之下藉由執行將化學藥 劑潑離該晶圓W的步驟而形成。然而，藉由化學藥劑而去 除聚合物層7 6的步驟執行5至1 0分鐘，由晶圓W潑離該化學 藥劑的步驟執行3 0秒鐘，以及自晶圓W洗清該化學藥劑的
* 第28頁 1261307 五、發明說明（22) 分鐘。因此，即使當執行將化學藥劑潑離 U、。驟時1氧化環境導入該第二封閉空間30之 #右將二二一30秒鐘之中良好的形成該氧化薄層78。這表 4 ^子樂悧潑離該晶圓w的步驟之後，係不矸能防止 姑被腐I虫。 該晶二良步成該氧化薄層78 ’可另將化學藥:1潑離 長 ' 、 、長。然而，由於本方法的時間亦被延 圓w將被過分的乾J將化學藥劑潑離該晶b的步驟中該晶 上以及即使在下一们。主因此’微粒很可能附著於該晶 此結果將減低該的步驟中亦無法被良好的洗清。 離該ΐ:的若以執行將化學藥劑潑 . 琢則大篁的灰塵將產生於馬達3及/哎棘 =，，因二?刚設備1中的環境。在 丄：學藥劑而去除聚合物層76的步驟之時間 ，二匕學藥劑而去除聚合物層76的步上長二 乳氣體導入該第二封閉空間30之中，而不需要延含 學樂劑而去除聚合物層76的步驟以 、=由化 圓w的步驟，即可形成具有足夠厚度的氧化于薄糸48發離门該晶 此，可防止由於過度的乾燥而產生的微粒黏著曰 因。 之上，以及防止於馬達3及/或轉軸4中鹿。/晶圓W 要降低生產量。 及塵’而不需
第29頁 1261307 五、發明說明（23) 此外，當執行藉由化學藥劑而去除聚合物層7 6的步驟 時，由於該新鮮的化學藥劑反覆的供應入該第二封閉空間 3 0之中，因此可防止微粒黏著於該晶圓W之上，因此，在 去除聚合物層7 6的步驟中，較合適形成氧化薄層7 8。 藉由旋轉該轉子5而由晶圓W潑離該化學藥劑的步驟可 被省略，在此狀況中，可用純水將該化學藥劑自晶圓W洗 清，以及結果，產生的溶劑可能溶解鋁，而組成該鋁層7 3 的鋁並不與該種溶劑相接觸，亦即因此不會被溶入該溶劑 之中。
由前述之本發明所獲得的優點係於上文中敘述。 依照本發明，一層氧化薄層係形成於已#刻之金屬層 的側壁之表面上。因此，金屬並不會溶入用作洗清化學藥 劑之純水中。此外，此氧化薄層增加基板表面對於由化學 藥劑以及純水所組成之溶液的抗性。再者，本發明防止在 化學藥劑洗清步驟中形成污染物質。因此，本發明可防止 金屬層變薄，以及進一步防止溶解的金屬黏附於基板上而 成為污染物質。
再者，在不需延長時間下，可形成一層氧化薄層，其 中係將基板旋轉以將化學藥劑潑離。以此確保無生產量的 減少，以及避免微粒黏著於基板上並避免灰塵由旋轉基板 的馬達中產生。
第30頁 1261307 圖式簡早說明 五、【圖式之簡單說明】 圖1係一剖面圖，依照本發明的較佳實施例，顯示在 一半導體裝置的製造中的一種聚合物的去除設備。 圖2係圖1中所示之設備的另一剖面圖。 圖3係顯示圖1中，沿線I I I - I I I的剖面圖。 圖4係聚合物去除方法的流程圖，該方法係實施於圖1 至圖3中所示的設備中。 圖5 A至圖5 F係一剖面圖，顯示一基板以及形成於其上 Φ 的複數層。 元件符號說明： 1〜聚合物的去除設傷 2〜支撐壁 3〜馬達 4〜旋轉軸 5〜轉子 5 a〜圓盤 5b〜圓盤 6〜罩殼 7〜外部腔室 7a〜垂直壁 7b〜垂直壁 7 c〜筒狀壁 8〜内部腔室
第31頁 1261307 圖式簡單說明 8 c〜筒狀壁 10〜支撐架 1 1〜鈕 1 5〜密封墊 2 0〜第一封閉空間 2 1〜喷嘴 2 2〜喷嘴開孔 24〜第一導管 2 5〜純水源 2 6〜選擇閥 3 0〜第二封閉空間 3 1〜喷嘴 3 2〜喷嘴開孔 34〜第二導管 3 5〜化學藥劑源 3 6〜選擇閥 41〜第一液體排出孔 42〜第二液體排出孔 43〜第一液體排出導管 44〜第二液體排出導管 45〜第一氣體排出孔 46〜第二氣體排出孔 47〜第一氣體排出導管 48〜第二氣體排出導管
1261307 圖式簡單說明 5 1〜第一開孔 5 2〜第二開孔 5 3〜惰性氣體導管 5 3 a〜加熱器 54〜惰性氣體源 5 5〜質量流量控制器 56〜氧氣體導管 5 6 a〜加熱器 5 7〜氧氣體源 58〜質量流量控制器 56〜含氧氣體導管 6 1〜惰性氣體導管 6 1 a〜加熱器 63〜質量流量控制器 66〜惰性氣體導管 72a〜第一阻障層 72b〜第二阻障層 7 3〜銘層 7 4〜光阻層 7 5〜蝕刻部 7 6〜聚合物層 W〜石夕晶圓
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Claims (1)
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六、申請專利範圍 1 · 一種聚合物去除方法，該聚合物係黏著於— 之金屬層的側壁上，該已蝕刻之金屬層係形於一已餘刻 上，該方法包括： ；一基板之 、a)藉由提供化學藥劑至該基板之一表 合物；以及 上而溶解該聚 (b) 清； 藉由提供純水至該基板之一表面i，將該化學藥劑洗 其中至少該步驟（a)的一部份係於氧化環境下執/一 2·如申請專利範圍第1項之聚合物去除方=，其:二。 步驟（a)以及該步驟（b)係於氧化環境之下執行。’、该 ▲ 3·如申請專利範圍第1項之聚合物去除方法，复 =步驟（a)的開始或其中間直至該步驟（b) /於由 環境之下執行。 係於虱化 ^ 4 ·如申睛專利範圍第1項之聚合物去除方法，其中今 乳化環境係建立在該聚合物被化學藥劑溶解之〃 f 側壁出現之時。 段且主j该 5·如申請專利範圍第1項之聚合物去除方法，進一步 包括一步驟（c)，該步驟（c)係藉由離心力的效應，而旋/轉 該基板以將該化學藥劑潑離該基板，該步驟（c)係於該+ 驟（a)以及该步驟（^ )之間執行。 , 6·如申請專利範圍第5項之聚合物去除方法，其 步驟（c)係於氧化環境之下執行。 7.如申請專利範圍第丨項之聚合物去除方法，進一步 包括一步驟（d)，該步驟（d)係乾燥該基板，該步驟（d)S
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1 7. —種聚合物的去除設備，該聚合物係黏著於一已 餘刻之金屬層的側壁上，該已蝕刻之金屬層係形成於一爲 板之上，該設備包括： 土 (a) —基板支撐器，其支撐至少一基板； …（b) 一外部腔室，其相對於該基板支撐器係可移動於 一第一位置以及一第二位置之間，其中在該第一位置中該 ^部腔室係在該基板支撐器周圍定義出一第一封閉空間， 以及其中在該第二位置中該外部腔室係遠離該基板支撐器 以暴露該基板支撐器於環境之下； 、^ ( c ) 一内部腔室，其位於該外部腔室的内部以及相對 於違基板支撐器以及該外部腔室係可移動於一第一位置以 =二第二位置之間，其中在該第一位置中該外部腔室係在 :基板支撐器周圍定義出一第二封閉空間，以及其中在該 位置中该内部腔室係遠離該基板支撐器以暴露該基板 支撐器於環境之下； ^ . (d) 一化學藥劑源，包含化學藥劑，用以溶解該聚合 U) 一純，源，包含純水在其中；
^ 1 一二，，體源，包含含氧氣體在其中；以及 移t/; g py 1态，其控制該外部腔室以及該内部腔室 移動立：及§亥化學藥劑及該純水的流量； 其中该控制|i m 盥允畔兮入ϋ ^先將该内邛腔室保持在其第一位置1 劑至該基板的表面上括/ ”腔至Μ猎由供應邊化二 上並在乳化環境之下，將該聚合物公
第36頁 1261307 六、申請專利範圍 解，以及接著’將該内部腔室移動至 該外部腔室保持於該第一位置，以^第一位置，以及將 板的表面i ’將該化學藥劑自該基‘的：f T純水至該基 18.如申請專利範圍第17項之聚人、又 洗清。 中當該化學藥劑被洗、、@ ^ ^ ^ 的去除設備，其 該外部腔室。 市j W允卉该含虱氣體流入 1 9·如申請專利範圍第J 7項 中在開始溶解該聚合物或溶解該備，其 許該含氧氣體流入該内部腔室。 $ Π該控制器允 20.如中請專利範圍第17項之聚合 中在藉由該化學藥劑而、、&絃吁取a ^ +幻云除…又備，其 後，建立該氧化^合解繼物直至該側壁出現之 十=.二申/專利範圍第17項之聚合物的去除設備，I 中5亥基板支撐益係設計為繞著其軸線而旋轉，以藉由離、、 力的效應將該化學藥劑潑離該基板。 心 22·如申請專利範圍第21項之聚合物的去除設備，复 中當該基板支撐器旋轉時，該控制器允許該含氧氣〃 該内部腔室。 1入 23·如申請專利範圍第1 7項之聚合物的去除設備， :步包括一惰性氣體源，含有惰性氣體在其中，以及除 當該含氧氣體存在於該外部腔室及該内部腔室中時，其I 該控制器允許該惰性氣體流入該外部腔室及該内部腔言 中。 二 24·如申請專利範圍第1 7項之聚合物的去除設備，其
第37頁 1261307 六、申請專利範圍 中藉由供應該化學藥劑至該基板的表面之上並在氧化環境 之下，該控制器反覆的執行溶解該聚合物的程序，以及藉 由供應該純水至該基板的表面之上，而將該化學藥劑自該 基板的表面上洗清。 2 5.如申請專利範圍第1 7項之聚合物的去除設備，其 中該金屬層係一 I呂層。 2 6.如申請專利範圍第2 5項之聚合物的去除設備，其 中該鋁層係包含銅。
2 7.如申請專利範圍第1 7項之聚合物的去除設備，其 中一阻障層形成於該金屬層之上。 2 8.如申請專利範圍第1 7項之聚合物的去除設備，其 中該化學藥劑係含有氟化銨。
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