一种光刻胶去除装置及其清洗方法与流程

本发明涉及一种光刻胶去除装置及其清洗方法，具体是指一种能有效清洗侧壁垫板的光刻胶去除装置及其清洗方法，属于等离子体处理领域。

背景技术：

在采用等离子体处理设备对晶圆表面进行加工的过程中，通过向真空反应腔室引入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该反应腔室施加射频能量，以解离反应气体生成等离子体，用来对放置于反应腔室内的晶圆表面进行刻蚀操作。在定义刻蚀图形时需要首先在晶圆上涂覆一层光刻胶，在等离子处理工艺完成后晶圆表面还覆盖有一层光刻胶层。因此在完成等离子体刻蚀操作之后，需要将晶圆转移至光刻胶去除装置内，用以剥离晶圆表面的光刻胶。

目前在光刻胶去除装置内，为了能够尽量减小等离子体中的电荷因加速运动而对晶圆器件结构造成轰击损坏，通常并不采用在光刻胶去除腔室内设置等离子发生装置，直接的在腔室内产生等离子体以去除晶圆表面的光刻胶，而是采用RPS(Remote Plasma Source，远程等离子体源)来去除晶圆表面的光刻胶。RPS方式是通过在光刻胶去除装置的腔室的上腔壁上设置开口，来自RPS的等离子体经过喷头向内通入等离子体，并经过设置在上腔壁下方的挡板过滤掉离子，只允许富含氧的中性自由基向下扩散，从而实现光刻胶的去除，并保护晶圆上的半导体器件。

在光刻胶去除装置的一个使用维护周期之内，需要不断的去除晶圆表面的光刻胶。在此过程中，会有一些光刻胶的残余反应物附着累积在腔室内，尤其是位于腔室侧壁的垫板上。而随着这些残余反应物不断的累积，可能会引起光刻胶去除装置的腔室内的物理反应和化学反应的条件漂移，从而影响光刻胶去除的速率和均匀性。

因此，为了使得能够始终维持光刻胶去除的速率和均匀性，原则上应该在每个使用维护周期之后，需要对光刻胶去除装置的腔室内进行清洗，以去除沉积下来的反应物。

但是，由于光刻胶去除装置的腔室内并没有直接的等离子体源，腔室顶部来自RPS的等离子体也被过滤掉，因此无法通过等离子体的物理轰击和化学反应对腔室内进行有效的处理和清洗，也并没有其他合理的可行方法能够将附着在强室内的反应物有效清除。因此，本发明提出一种光刻胶去除装置，其能够对腔室内进行反应物的有效清除。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光刻胶去除装置及其清洗方法，采用DBD等离子体进行腔内清洗，能完全清除其上沉积附着的光刻胶残余反应物，损伤极小，且有效提高光刻胶去除装置的稳定性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种光刻胶去除装置，包含：光刻胶去除腔室；所述光刻胶去除腔室内的顶部设有喷头，向光刻胶去除腔室内引入清洁气体；沿着所述光刻胶去除腔室的侧壁内侧覆盖设置垫板；所述垫板内嵌入设置电极线圈；其中，所述的电极线圈上施加有高压射频电源，在垫板表面形成DBD等离子体，以对光刻胶去除腔室内部，尤其对垫板表面进行等离子体清洗；且所述的高压射频电源的输出电压的幅值为1kV～10kV，频率为1kHz～1MHz。

所述的清洁气体采用氧气。

所述的电极线圈采用金属材料制成，沿垫板的圆周方向设置，呈环状。

所述的光刻胶去除腔室的侧壁以及对应位置的垫板上设置有晶圆传片口，用于晶圆的移入移出。

在本发明的一个优选实施例中，所述的垫板内嵌入设置两个通过电路连接的电极线圈，分别位于晶圆传片口的上方和下方，其中一个电极线圈连接高压射频电源，另一个电极线圈接地，形成放电回路。

在本发明的另一个优选实施例中，所述的垫板内嵌入设置两组通过电路连接的电极组件，分别位于晶圆传片口的上方和下方，其中一组电极组件连接高压射频电源，另一组电极组件接地，形成放电回路。

每组电极组件均包含多个并联连接的电极线圈，均匀分布的嵌入设置在垫板内。

所述的喷头与光刻胶去除腔室上方的远程等离子源相连通。

所述的喷头与待处理晶圆之间还设置一过滤装置，以过滤清洁气体中的离子。

本发明还提供一种光刻胶去除装置的清洗方法，采用上述的光刻胶去除装置实现，在晶圆结束光刻胶去除工艺并移出光刻胶去除腔室后进行，清洗整个光刻胶去除腔室内部，包含：接通高压射频电源，施加高压射频电源至垫板内的电极线圈，对光刻胶去除腔室内顶部喷头引入的清洁气体进行激发，在垫板表面形成DBD等离子体，以对光刻胶去除腔室的内部，尤其对垫板表面进行等离子体清洗。

综上所述，本发明提供的光刻胶去除装置及其清洗方法，具有以下优点和有益效果：

1、通过对埋设在垫板内的电极施加高压射频电源，以在垫板表面形成DBD等离子体，对光刻胶去除腔室内部，尤其是垫板表面达到局部增强的清洗效果。

2、由于所形成的DBD等离子体会产生大量化学活性粒子或基团，因此其对光刻胶去除腔室内部，尤其是垫板表面进行的是化学清洗，损伤极小。

附图说明

图1是本发明中的光刻胶去除装置的结构示意图；

图2是本发明中的垫板及线圈的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，为本发明提供的光刻胶去除装置，包含光刻胶去除腔室1，其由位于顶端的上腔壁，位于底端的下腔壁，以及连接在上腔壁和下腔壁之间的侧壁构成，形成内部反应空间，用于放置晶圆以进行光刻胶去除，并在一个使用维护周期之后，对该光刻胶去除腔室1内部进行清洗。

在所述的光刻胶去除腔室1顶部的上腔壁的下表面设有喷头，用于将进行清洗的清洁气体引入光刻胶去除腔室1内，并维持一定的流量。所述的喷头还与光刻胶去除腔室1上方的远程等离子源(RPS)连通，接收来自RPS的清洁气体的等离子体。该喷头下方与待处理晶圆之间还设置一过滤装置，用以过滤掉清洁气体中的离子，只允许富含自由基的清洁气体向下流向晶圆。其中，喷头和过滤装置可以是两个部件，也可以集成为一个部件。本实施例中，由于需要去除的光刻胶主要由碳构成，因此光刻胶的残余反应物也主要由碳构成，所以采用氧气作为清洁气体，能够有效清除残余反应物。

沿着所述的光刻胶去除腔室1的侧壁内侧覆盖设置垫板2，呈环状，采用耐等离子体腐蚀的绝缘材料(例如石英)制成，起到支撑以及保护侧壁的作用。

如图2所示，在所述的垫板2内嵌入设置金属制成的电极线圈3，沿垫板2的圆周方向设置，呈环状。在该电极线圈3上施加高压射频电源5，将垫板2作为介质阻挡层，在垫板2的内表面附近形成共面的介质阻挡放电(DBD，Dielectric barrier discharge)，使通入光刻胶去除腔室1内的清洁气体在垫板2表面形成DBD等离子体6(活性基团)，用以清除附着在垫板2表面的光刻胶残余反应物。由于将所述的电极线圈3设置在垫板2的内部，其外部包覆了制成垫板2的绝缘材料，从而确保电极线圈3不会直接暴露在DBD等离子体6内。

所述的高压射频电源5的输出电压的幅值为1kV～10kV，频率为1kHz～1MHz。本发明选择在电极线圈3上施加高压射频电源5且该高压射频电源的频率不超过1MHz的原因在于，频率过高的射频功率源会使得所产生的等离子体密度较高，有持续鞘层存在，导致等离子体和位于电极线圈3外部的垫板2表面的相互作用包含离子的物理轰击和活性粒子或基团的化学反应，对垫板2表面的物理损伤较大。而本发明选择的高压射频电源的频率为kHz量级，产生的为非连续放电的等离子体，且等离子体密度较低，鞘层效应较弱，使等离子体和位于电极线圈3外部的垫板2表面的相互作用以活性粒子的化学反应为主，对垫板2表面的物理损伤极小。此外，本发明选用频率较低的高压电源的目的还在于：施加到电极线圈3上的功率源的频率较低，对应的波长相对较长，所产生的等离子体的对称性受射频馈入点的影响较小，所以不存在等离子体圆周分布对称性不佳的问题，使得位于电极线圈3外部的垫板2表面的清洗均匀性得以保证。

在所述的光刻胶去除腔室1的侧壁以及对应位置的垫板2上设置有用于晶圆移入移出的晶圆传片口4；当光刻胶去除腔室1内的晶圆完成光刻胶去除之后，打开该晶圆传片口4，进而可通过机械手将晶圆由晶圆传片口4处移出。然后关闭晶圆传片口4，就可利用本发明对光刻胶去除腔室1内部进行清洗。完成清洗后，再打开晶圆传片口4，将下一个待处理晶圆从晶圆传片口4移入光刻胶去除腔室1内。

在本发明的一个优选实施例中，如图1所示，在所述的垫板2内嵌入设置两个通过电路连接的电极线圈3，分别位于晶圆传片口4的上方和下方，其中一个电极线圈通过匹配电容7连接高压射频电源5，另一个电极线圈接地，形成放电回路，以使得晶圆传片口4上方和下方的DBD放电效果均匀，提高清洗效率。

在本发明的另一个优选实施例中，在所述的垫板2内嵌入设置两组通过电路连接的电极组件，分别位于晶圆传片口4的上方和下方，其中一组电极组件通过匹配电容7连接高压射频电源5，另一组电极组件接地，形成放电回路。每组电极组件均包含多个并联连接的电极线圈，均匀分布的嵌入设置在垫板2内，从而有效增加垫板2表面的DBD放电效果，并且使得放电均匀，大大提高清洗效率。

利用本发明所提供的光刻胶去除装置进行清洗工艺的方法，包含：接通高压射频电源5，施加高压射频电源5至垫板2内的电极线圈3，对光刻胶去除腔室1内顶部喷头引入的清洁气体进行激发，在垫板2表面形成DBD等离子体6，以对光刻胶去除腔室1的内部进行清洗，尤其是对垫板2的表面达到局部增强的清洗效果。

由于DBD等离子体6是在电压相对较高，频率相对较低的高压射频电源5的作用下产生的，因此其寿命较短，不能维持连续放电，空间传播距离有限，集中在垫板2的表面区域形成DBD等离子体6，尤其针对表面附着光刻胶反应物的垫板2进行清洗。由于DBD等离子体6具有非连续性的特点，因此其不能维持等离子体鞘层电压，但是却能产生大量化学活性粒子或基团，能对垫板2表面进行化学清洗，并且损伤极小。在高压射频电源5的电压幅值的取值范围内，当电压越大时，所产生的DBD等离子体6对垫板2以及腔室内部的清洗过程就会相对越快。

综上所述，本发明提供的光刻胶去除装置及其清洗方法，通过对嵌入设置在垫板内的电极线圈施加高压射频电源，在垫板表面形成DBD等离子体，达到清洗光刻胶去除腔室的目的，有效清除光刻胶残余反应物，并且对垫板的表面损伤极小。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。