专利名称：晶片的干燥方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶片的干燥方法。
技术背景半导体工艺制造中，为防止有水分附着在晶片上，通常需要在清洗 后对晶片进行干燥处理，以将清洗时所附着的水分完全去除。现有的晶片干燥方法主要有旋转干燥法及蒸汽干燥法。旋转干燥法 是通过旋转器将晶片高速旋转而利用离心力将水分甩除，而蒸汽干燥法是利用与水具有良好互溶性的异丙醇(IPA)的蒸汽使附着在晶片上的水 同IPA置换，从而将水分去除。其中，对于旋转干燥法， 一方面因其易污 染晶片；另一方面因其可能会使晶片带电，已不能满足要求日益严格的 半导体制造工艺的需要。因此，目前，主要是利用蒸汽干燥法对晶片进行干燥。但是，在一些工艺中，需要对表面带有光刻胶图形的晶片进行清洗 及干燥处理，此时要格外注意在该清洗及干燥过程中保持晶片表面光刻 胶图形的完整性。如，当以晶片表面的光刻胶图形为掩膜进行湿法腐蚀 后，还需要再以该光刻胶图形为掩膜进行其他的工艺处理时，需要先对 湿法腐蚀后的带光刻l交图形的晶片进行清洗和干燥处理，再以该光刻月交 图形为掩膜进行后续的工艺。此时需要注意在干燥过程中保持光刻胶图 形的完整性，以确保后续工艺的正常进行，这对器件的性能和成品率都 至关重要。图l为现有的去除上层材料后的器件剖面图，如图l所示，在衬底101 上具有下层材料层102和上层材料层103，在上层材料层103上利用光刻技 术形成了光刻胶图形104,并以该光刻胶图形104为掩膜利用干法刻蚀的 方法将表面材料层103刻蚀去除。在刻蚀去除表面材料层103的过程中， 在图形边缘及图形内产生了 一些聚合物105,为了在后续工艺中能顺利将未被光刻胶图形105保护的下层材料102去除，需要对晶片进行清洗干燥 处理，去除其上的聚合物105。图2为现有的清洗后的器件剖面图，如图2所示，在清洗后，图形边 缘及图形内的聚合物已去除干净，但光刻胶图形110却产生了较大的形 变。其原因在于采用IPA蒸汽对晶片进行干燥时，需要将IPA加热至70。C 左右，这一温度对于普通的晶片没有大的影响，但是，对于表面具有光 刻胶图形的晶片，由于这一温度下的IPA蒸汽对光刻胶有溶解作用，会导 致晶片表面的光刻胶图形发生如图2所示的形变，严重时甚至会在某些区 域出现光刻胶剥落的现象。因为该干燥处理后的晶片仍需要以该层光刻胶图形110为掩膜进行 后续处理，如干法刻蚀去除下层材料层102,这一光刻胶的变形或剥落， 会直接导致下层材料层102的刻蚀结果出现异常，即，在晶片表面形成的 刻蚀后图形也会发生相应变形，与预先设计的图形相比出现了偏差，结 果导致器件性能和生产成品率降低。申请号为01103084.4的中国专利申请，公开了一种晶片干燥方法，该 方法利用气化IPA装置，将未加热的气化IPA喷入干燥器中实现对晶片的 干燥，避免了热的IPA蒸汽对晶片表面光刻胶的损伤，但是该方法中需 要对干燥器进行改造，加入气化IPA的装置，不仅实现起来较为麻烦，还 增加了生产成本。另外，该气化IPA对晶片的干燥效果也不能与IPA蒸汽 的干燥效果相媲美，会出现干燥不完全的现象。发明内容本发明4是供一种晶片的干燥方法，以改善现有的晶片干燥方法中晶 片上的光刻胶图形易出现形变的现象。本发明提供一种晶片的干燥方法，包括步骤将晶片放置在片架上；将所述片架置于干燥器水槽内的去离子水中；向所述干燥器内通入氮气； 提升所述片架；
当所述片架提升至所述晶片完全露出水面后，保持片架静止，并且 继续通入氮气；
停止通入氮气，取出晶片。
其中，所述氮气的温度在80。C到150。C之间。
其中，所述晶片表面具有光刻胶图形。
其中，所述氮气的流量通常可以在50 L/min至200 L/min之间。
其中，所述片架的静止时间在600至700秒之间。
其中，当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，所通入的氮气 的流量在100 L/min至200 L/min之间。
其中，所述片架静止之前，所述水槽内的去离子水处于流动状态； 所述片架静止之后，排出所述水槽内的去离子水。
其中，所述通入氮气相对于晶片是平行向下通入的，和/或相对于 晶片是斜向下通入的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明的晶片的干燥方法，去掉了传统干燥工艺中加入热IPA蒸汽 的步骤，避免了热IPA蒸汽对晶片表面光刻胶的损伤，保持了光刻胶图 形的完整性。同时，为了保证仍能得到较好的干燥效果，本发明的晶片 干燥方法在晶片完全露出水面后，令片架保持一段时间的静止同时继续 通入氮气，以延长N2与晶片表面的接触时间，达到了较好的晶片干燥 效果。
图1为现有的去除上层材料后的器件剖面图； 图2为现有的清洗后的器件剖面图；图3为说明本发明的晶片干燥方法的流程图； 图4为本发明中将晶片放置于片架上时的示意图； 图5为本发明中将片架降入水槽中的示意图； 图6为本发明中片架浸于水槽中的示意图； 图7为本发明中提升片架的示意图； 图8为本发明中片架静止的示意图； 图9为本发明中水槽内的去离子水已排完的示意图； 图IO为本发明中由多个方向通入氮气的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明的处理方法可以;陂广泛地应用于各个领域中，并且可利用i午 多适当的材料制作，下面是通过具体的实施例来加以说明，当然本发明 并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替 换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时， 为了便于说明，表示结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，不应以 此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及 深度的三维空间尺寸。在半导体工艺制造中，当同 一层光刻胶图形需要被多次当作掩膜使 用时，常需要对表面带光刻胶图形的晶片进行干燥处理。例如，在光刻 形成光刻胶图形后，先以其为掩膜对晶片表面 一层的材料进行湿法腐蚀 或干法刻蚀，再利用同一光刻胶图形为掩膜，对晶片下一层材料进行离 子注入或干法刻蚀等操作。其中，为了确保后续的离子注入或刻蚀工艺 的正常进行，需要在第一次湿法腐蚀或干法刻蚀之后，加入晶片清洗及干燥的处理步骤，以去除晶片上残留的聚合物等物质，此时所进行的^ 片清洗及干燥处理就是针对表面带有光刻胶图形的晶片。传统的晶片干燥处理是由IPA蒸汽实现，该蒸汽的温度大约在70°C 左右，对于普通晶片的干燥，这一温度影响不大，但对于表面带有光刻 胶图形的晶片，这一温度下的IPA蒸汽的处理，往往会造成光刻胶图形 变形或剥落，导致后面需要以该光刻胶图形为掩膜完成的后续工艺的结 果出现异常。为解决带光刻胶图形的晶片在上述传统的晶片干燥方法中 易出现的光刻胶变形的问题，本发明提出了一种新的晶片干燥方法，该 方法不再使用热IPA蒸汽对晶片表面进行干燥处理，避免了热IPA蒸汽 对光刻胶的破坏，保持了光刻胶图形的完整；同时，为了确保干燥质量，采用了增加晶片与通入的氮气(N2)间的接触时间的方法，使得晶片在 N2流的作用下仍能够达到较好的干燥效果，确保了后面以光刻胶图形为 掩膜的后续工艺的正常进行。图3为说明本发明的晶片干燥方法的流程图，图4至图9为说明本 发明的晶片干燥方法的示意图，下面结合图3至图9对本发明的晶片干 燥方法进行详细的介绍。首先，将晶片放置在干燥器的片架上(S301),图4为本发明中将 晶片放置于片架上时的示意图，如图4所示，放入晶片时，将干燥器400 的盖打开，将晶片401放置在片架402上。该干燥器400内设置有水槽 405，该水槽405内有去离子水，其可被设置为处于静止或流动的状态。 水槽405的底部具有一个开口 403,用于注入或排出水槽内的去离子水， 在水槽外的干燥器底部还开有一排水口 404,用于排出干燥器内由水槽 溢出的去离子水。放好晶片后，关闭干燥器的盖，再将片架连同晶片降入干燥器内的 水槽中(S302)，图5为本发明中将片架降入水槽中的示意图，如图5 所示，此时的晶片401也随片架整个浸入了7JC槽中。此时，可以通过在水槽底部开口处注入去离子水，令水槽内的去离子水处于流动状态，以 保持晶片表面的洁净。在关上干燥器的盖后，向干燥器内通入氮气(S303 )，图6为本发 明中片架浸于水槽中的示意图，如图6所示，晶片401处于水槽405中， 且水槽405内的去离子水处于流动状态，通过干燥器400顶部的进气口 410向干燥器400内通入氮气，该氮气的流量可以设置在50 L/min至200 L/min之间，如为100 L/min,或150 L/min。虽然此时晶片尚浸在去离 子水中，但通入的氮气可以对干燥器400内的环境起到一定的净化作用， 如可以减少干燥器内的氧的含量，以防止其影响晶片的结构。本步的持 续时间可以在30至200秒之间，如为45秒、90秒等。然后，提升片架(S304)。图7为本发明中提升片架的示意图，如 图7所示，在保持水槽405内的去离子水处于流动状态的情况下，提升 片架402。其中，片架的整个提升过程可以设置为匀速进行的此时， 可以将片架的提升速度设置在1至10mm/s之间，如为6mm/s，相应地， 片架提升所需的时间也由提升距离和提升速度所确定，如可能需要50 至150秒等。另外，也可以将片架的提升速度设置为变速的，如可以设 置两种提升片架的速度在晶片还浸在水中时，将片架的提升速度设置 得较快，如为8mm/s,当晶片上沿到达水面时，再将片架的提升速度设 置得较低，如为4mm/s左右，以令晶片表面达到更好的清洁及干燥效果。注意到，在整个片架提升过程中， 一直保持着氮气的通入。为了达 到较好的干燥效果，当片架提升至晶片即将露出水面时，还可以加大通 入的氮气流量，将此时的氮气流量设置在150L/min至300 L/min之间， 如为200L/min。当片架升至晶片完全露出水面后，保持片架静止(S305)。图8为 本发明中片架静止的示意图，如图8所示，此时片架402已完全脱离了 水槽405内的去离子水，曝露在干燥器400的N2环境下。本发明中为了防止热IPA蒸汽对晶片表面光刻胶的破坏，去掉了传统干燥工艺中加 入热IPA蒸汽的步骤。为了保证仍能得到较好的晶片干燥效果，本发明 在晶片完全露出水面后，令片架保持了一段时间的静止，以延长N2与 晶片表面的接触时间。该段静止时间可以在300至1000秒之间，如为 400秒、600秒或800秒等。
另外，在片架提升完成后，处于静止状态时，可以利用水槽405内 的开口将水槽内的去离子水快速排出(S306)。图9为本发明中水槽内 的去离子水已排完的示意图，如图9所示，此时水槽405内的去离子水 已排完，片架仍静止于水槽405上空，在由干燥器400顶部的进气口 410 通入的氮气气流中进行干燥处理。
当晶片千燥后，就可以停止通入氮气，取出晶片(S307)，完成对 晶片的干燥处理。
为了提高晶片的干燥效果及效率，所通入的N2还可以经过加热处 理，例如可以将其温度加热至80。C到150。C之间，如120。C,在这一温 度范围内的N2流，既不会损伤到光刻胶，能保持光刻胶图形的完整性， 又能较快地达到较好的晶片千燥效果。
上述具体实施例中，在干燥器顶部位置设置了两个进气口，在本发 明的其他实施例中，还可以在干燥器顶部只设置一个进气口或设置更多 的进气口，也可以同时或仅在干燥器的上部边缘处设置多个进气口。另
外，设置在顶部和/或上部边缘处的各进气口通入N2的方向也可以不一
样，如有的进气口相对于晶片平行向下通入N2,有的相对于晶片是斜 向下地通入N2，且该斜向可以是左右方向和/或前后方向，以〗吏整个晶 片与N2流的接触更为均匀一致，干燥效果更好。图10为本发明中由多 个方向通入氮气的示意图，如图IO所示，在干燥器400的顶部，除了 具有平行于晶片向下吹入氮气的进气口 410,还有相对于晶片斜向下地 通入氮气的进气口 420。另夕卜，为了将本批晶片干燥后残留于干燥器内的杂物清洁去除，为 下批晶片的干燥作好准备，可以在取出晶片后，加入一步水槽自清洁步骤向干燥器的水槽内通入、排出去离子水，实现对该水槽的清洁处理。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明， 任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能 的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的 范围为准。
权利要求
1、一种晶片的干燥方法，其特征在于，包括步骤将晶片放置在片架上；将所述片架置于干燥器水槽内的去离子水中；向所述干燥器内通入氮气；提升所述片架；当所述片架提升至所述晶片完全露出水面后，保持片架静止，并且继续通入氮气；停止通入氮气，取出晶片。
2、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述氮气的温度 在80。C到150。C之间。
3、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述晶片表面具 有光刻胶图形。
4、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述氮气的流量 在50 L/min至200 L/min之间。
5、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述片架的静止 时间在600至700秒之间。
6、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于当所述片架提升 至所述晶片即将露出水面时，所通入的氮气的流量在100 L/min至200 L/min之间。
7、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述片架静止之 前，所述水冲曹内的去离子水处于流动状态。
8、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述片架静止之 后，排出所述水槽内的去离子水。
9、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述通入氮气相 对于晶片是平行向下通入的，和/或相对于晶片是斜向下通入的。
全文摘要
本发明公开了一种晶片的干燥方法，包括步骤将晶片放置在片架上；将所述片架置于干燥器水槽内的去离子水中；向所述干燥器内通入氮气；提升所述片架；当所述片架提升至所述晶片完全露出水面后，保持片架静止，并且继续通氮气；然后停止通入氮气，取出片架。本发明的晶片干燥方法在保持较好的晶片干燥效果的前提下，避免了热IPA蒸汽对晶片表面的光刻胶图形的损伤。
文档编号F26B3/02GK101329134SQ20071004213
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者代培刚, 戚东峰, 翟冬梅 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司