专利名称：一种全湿法去胶的装置及方法
技术领域：
本发明涉及在半导体制造领域中去除晶圓表面的光刻胶领域，特另lj涉及 一种全湿法去胶的装置及方法。
背景技术：
在半导体制造技术中，需要多次重复去除晶圆表面的光刻胶这一步骤，
因此清洁、高效地去胶工艺十分重要。硫酸(H2S04)和双氧水(H202)的 混合物可以用来去除未经注入或小剂量注入离子的光刻胶。同样，灰化流程 在去胶过程中特经常被使用。在灰化流程中，晶圆衬底被加热，同时晶圓衬 底的掩模上的光刻胶暴露在氧等离子体或臭氧中反应，消除光刻胶。然而， 在去除大剂量离子注入的光刻胶时，目前的采用硫酸和双氧水的混合物或灰 化流程起到的作用有限。
因此，对于大剂量离子注入的光刻胶，现有技术采用干法去胶，采用干 法去胶的方法如图l所示，其具体步骤为
步骤IOI、采用灰化流程去除绝大部分的光刻胶；
步骤102、用疏酸和双氧水的混合物去除残留的光刻胶；
步骤103、用氨水和双氧水的混合物去除残留的硫并减少晶圆表面的微
粒o
这种去胶方法适用于同时对多片晶圓进行去光刻胶。然而，由于灰化流 程会导致晶圆衬底表面的氧化和结构错乱，并会增加去胶过程中使用混合物 药液的损失。因此，希望能够实现一种全湿法的应用石克酸和双氧水的混合物 进行去胶的流程，替代干法的灰化流程去除离子注入的光刻胶。这种方法适 用于每次对一片晶圆进行去光刻胶。在进行全湿法去胶过程中，需要使用药液槽，图2为该药液槽的剖视图， 包括 一空心封闭壳体100，该空心封闭壳体100顶部可拆卸，且空心封闭 壳体100顶部的中心位置具有一清洗液注入口 200。在该空心封闭壳体100内部，由外至内依次设有逐层嵌套的外夹层103、 中夹层102、以及内加层IOI。其中，外夹层103与空心封闭壳体100的外壁之间、中夹层102与外夹 层103之间、内夹层101与中夹层102之间均具有一定的间隙；且外夹层 103、中夹层102、以及内加层101顶部的中心位置也分别具有一直径相同 的开口，即图2中自上至下垂直排列的开口 203、开口 202、开口201。如图2所示的药液槽还包括一晶圓托盘20，其外径小于开口 203、开口 202、开口 201的直径，设置于空心壳体100内部的最下方的开口 201处， 晶圓托盘20和开口 201、开口 202、开口 203之间的间隙可以为35 ~ 50毫 米C mm ) <■这样，当需要去除晶圓21表面的光刻胶时，先将空心封闭壳体100顶 部打开，再将晶圆21放置于晶圆托盘20，然后将空心封闭壳体IOO顶部扣 接回原处，并控制一电机驱动晶圆托盘20带动晶圆21高速旋转。晶圓托盘20开始带动晶圓高速旋转后，将硫酸和双氧水混合物药液自 空心封闭壳体100顶部的清洗液注入口 200注入，晶圓21表面的光刻胶与 石克酸和双氧水混合物药液反应脱落后，随石克酸和双氧水混合物药液被旋转的 晶圓甩入至内夹层101与中夹层102之间的间隙内，该间隙用作硫酸和双氧 水混合物药液回收槽11 。注入硫酸和双氧水混合物药液一段时向后，控制另 一 电机驱动晶圆托盘 20带动晶圓21向上移动至开口 202处，且仍保持晶圓托盘20旋转。然后 将氨水和双氧水混合物药液自空心封闭壳体IOO顶部的清洗液注入口 200注 入，晶圆21表面上的微粒与氨水和双氧水反应脱落后，随氨水和双氧水混 合物药液被旋转的晶圆甩入至中夹层102与外夹层103之间的间隙内，该间 隙用作氨水和双氧水混合物药液回收槽12。4注入氨水和双氧水混合物药液一段时间后，控制上述的另 一 电机驱动晶圓托盘20带动晶圆21再向上移动至开口 203处，且仍保持晶圆托盘20旋 转。然后将去离子水自空心封闭壳体100顶部的清洗液注入口 200注入，对 晶圆21表面进行清洁及浸润，随去离子水被旋转的晶圆甩入至外夹层103 与空心封闭壳体100外壁之间的间隙内，该间隙用作去离子水回收槽13。当然，空心封闭壳体100的底部对应疏酸和双氧水混合物药液回收槽 11、氨水和双氧水混合物药液回收槽12、去离子水回收槽13的位置上可分 别设有一个或多个开口 ，以便于药液分别能够从空心封闭壳体100内排出。晶圆托盘20根据晶圓21的尺寸不同，所采用的尺寸也不同，当晶圆 21的直径为12英寸(inch)时，采用的晶圓托盘20的直径为330 ~ 350毫 米(mm);当晶圓21的直径为9inch时，采用的晶圆托盘20的直径为220 ~ 240mm。可以看出，现有技术中晶圓托盘20需要在回收槽11的开口处201、回 收槽12的开口处202及回收槽13的开口处203高速旋转，以将混合物药液 甩出，而不留出到内夹层101和空心封闭壳体100围成的区域中。以下结合图2所示的药液槽，说明采用全湿法去胶的方法，如图3所示， 其具体步骤为步骤301、将放置晶圓21的晶圓托盘20移动到回收槽11的开口 201 处，晶圓托盘20以300~ 700转数/分(rpm)在水平方向上旋转，在药液槽 中输入硫酸和双氧水的混合物，和晶圆21表面的光刻胶反应，去除残留在 晶圓21表面的光刻胶；由于晶圆4乇盘高速旋转，所以会在反应后将石克酸和双氧水的混合物甩入 回收槽11中回收，并使晶圓表面洁净。步骤302、将放置晶圓21的晶圓托盘20在垂直方向上移动到回收槽12 的开口 202处，晶圆托盘20继续在水平方向上旋转，在药液槽中输入氨水 和双氧水的混合物，和晶圆21表面反应，去除残留在晶圆21表面的石克并减 少晶圓表面的微粒；5在该步骤中，由于晶圆托盘高速旋转，所以会在反应后将氨水和双氧水的混合物甩入回收槽12中回收，并使晶圆表面洁净。步骤303、将放置晶圓21的晶圓托盘20在垂直方向上移动到回收槽13 的开口 203，晶圆托盘20继续在水平方向上旋转，在药液槽中输入去离子 水，对晶圆21表面进行清洗、浸润。在该步骤中，由于晶圓托盘高速旋转，所以会在反应后将离子水甩入回 收槽13中回收，并使晶圆表面洁净。这样，就完成了整个全湿法去胶的过程。这种方法虽然可以克服干法去 胶过程中的灰化流程所导致的晶圆表面的氧化和结构错乱、增加去胶过程中 使用混合物药液的损失的缺点。但是由于为了使混合物药液可以甩入回收槽 中，在去除光刻胶步骤中需要对放置晶圓的晶圆托盘高速旋转，会损坏在晶 圆表面所刻蚀出来的图案。如图4所示，图4为现有技术经过全湿法去胶后得到的晶圆示意图，可 以看出，晶圓表面上所刻蚀出来的图案被损坏了，也就是刻蚀出的晶圆栅极 被损坏了 。发明内容有鉴于此，本发明提供一种全湿法去胶的装置，该装置能够在不损坏晶 圆表面所刻蚀出的图案的基础上，去除光刻胶。本发明还提供一种全湿法去胶的方法，该方法能够在不损坏晶圆表面所 刻蚀出的图案的基础上，去除光刻胶。根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种全湿法去胶的装置，该装置包括放置晶圆(31)的晶圓托盘(30) 和回收槽(ll、 12、 13)，晶圆托盘(30)在回收槽(11、 12、 13)的开口 (201、 202、 203)移动，该装置还包括所述晶圆托盘(30)移动到回收槽(11 )的开口 201时，以0~ 100转/ 秒的速度旋转。所述晶圓托盘(30)和回收槽(11、 12、 13)的开口 (201、 202、 203 ) 之间的间隙为5~20毫米。所述晶圆(31)的直径为12英寸时，所述晶圆托盘(30)的直径为360 ~ 380毫米。所述晶圆(31)的直径为8英寸时，采用的晶圆托盘(30)的直径为 250- 270毫米。一种全湿法去胶的方法，包括放置在晶圆托盘上的晶圓依次与硫酸和双 氧水的混合物反应去除光刻胶、与氨水和双氧水的混合物反应去除晶圆表面 的微粒、与去离子水的混合物反应对晶圆表面清洗，该方法还包括在晶圓与硫酸和双氧水的混合物反应过程中，所述放置晶圆的晶圆托盘 以设定的限制速率旋转。所述设置的限制速率为0~ 100转/秒。所述晶圓托盘设置距回收混合物的回收槽的中间豁口的间隙为5 ~ 20毫米。从上述方案可以看出，在采用本发明提供的药液槽进行全湿法去胶过程 的去除光刻胶步骤中，放置晶圆的晶圆托盘以低速旋转或不旋转，从而在去 除光刻胶过程中不会对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏。在晶圓托盘不旋转 时为了更高效地回收混合物药液，本发明还扩大了晶圆托盘直径，使得晶圆 托盘和回收槽的开口处的间隙减小，利于混合物药液的回收。因此，本发明 提供的全湿法去胶装置及方法在不损坏晶圆表面所刻蚀出的图案基础上，完 成光刻胶去除。
图1为现有技术采用干法去胶的方法流程图；图2为现有技术进行全湿法去胶时所采用的装置示意图；图3为现有技术进行全湿法去胶的方法流程图；图4为现有技术经过全湿法去胶后得到的晶圆示意5为本发明进行全湿法去胶时所采用的装置示意图； 图6为本发明进行全湿法去胶的方法流程图；去胶反应中的对比一示意图；胶反应中的对比二示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举具体实施 例并参照附图，对本发明进行进一步详细的说明。由于在采用现有的全湿法去胶过程中，需要对放置晶圆的晶圓托盘高速 旋转，以达到将残留在晶圆表面上的混合物药液甩入回收槽中回收，而使得 晶圆表面洁净的目的。但是对放置晶圓的晶圓托盘高速旋转也会在去除光刻 胶步骤中对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏，尤其是对在晶圆表面上刻蚀得 到的突出的栅极图案损坏。因此，为了即保证在全湿法去胶过程中对残留在晶圆表面上的混合物药 液的回收，又保证不会对晶圆表面所刻蚀得到的图案损坏，本发明重新设置 了药液槽，在该药液槽中，扩大了晶圓托盘直径，使得晶圆托盘和回收槽的 豁口处的间隙减小，利于混合物药液的回收。在采用本发明提供的药液槽进 行全湿法去胶过程的去除光刻胶步骤中，放置晶圆的晶圆托盘以低速旋转或 不旋转，从而不会对晶圓表面所刻蚀得到的图案损坏。图5为本发明提供的全湿法去胶的装置，该装置在图2所示的基础上， 扩大了晶圆托盘20的直径，得到晶圆托盘30，使得晶圓托盘30和开口 201 、 开口 202、开口 203之间的间隙为5 ~ 20mm，防止由于晶圓托盘30在进行 去除光刻胶步骤时，低速旋转或不旋转时，无法将混合物药液流入回收槽 11中。这样，在采用硫酸和双氧水混合药液对晶圆31去光刻胶过程中，将晶圓托盘移动到回收槽11的开口 201处，晶圆托盘30开始带动晶圆31不旋 转或以300 ~ 700 rpm旋转后，将硫酸和双氧水混合物药液自空心封闭壳体 100顶部的清洗液注入口 200注入，晶圆31表面的光刻M^与碌u酸和双氧水 混合物药液反应脱落后，随石危酸和双氧水混合物药液留入至内夹层101与中 夹层102之间的间隙内，该间隙用作硫酸和双氧水混合物药液回收槽11 。在对晶圆表面的颗粒进行去除及对晶圆表面进行洁净、润洗步骤时，则 采用和现有技术图2所示的过程相同的技术。晶圓托盘30根据晶圓31的尺寸不同，所采用的尺寸也不同，当晶圓31的直径为12inch时，采用的晶圓托盘30的直径为360 ~ 380mm;当晶圓31的直径为8 inch时，采用的晶圆托盘30的直径为250 ~ 270mm。和现有技术相比，比现有技术中的放置同 一尺寸晶圓的晶圆托盘减小30mm左右。以下结合图5所示的药液槽，说明采用全湿法去胶的方法，如图6所示， 其具体步骤为步骤601、将放置晶圓31的晶圓托盘30移动到回收槽11的开口处201, 晶圓托盘30以0~ 100rpm在水平方向上旋转或不旋转，在药液槽中输入石克 酸和双氧水的混合物，和晶圆31表面的光刻胶反应，去除残留在晶圓31表 面的光刻胶；由于晶圓托盘31和回收槽11的开口处201间隙比專交小，所以经过反应 后的晶圆托盘上的混合物能够流入回收槽11回收。步骤602、将放置晶圆31的晶圆托盘30在垂直方向上移动到回收槽12 的开口 202,晶圆托盘30以300 ~ 700 rpm在水平方向上旋转，在药液槽中 输入氨水和双氧水的混合物，和晶圆31表面反应，去除残留在晶圆31表面 的硫并减少晶圆表面的微粒；在该步骤中，由于晶圆托盘31高速旋转，所以晶圆托盘上的混合物能 够流入回收槽12回收。步骤603、将放置晶圓31的晶圓托盘30在垂直方向上移动到回收槽13 的开口 203，晶圆托盘30以300- 700 rpm在水平方向上旋转，在药液槽中输入去离子水，对晶圆31表面进行清洗、浸润。
在该步骤中，由于晶圆托盘31高速旋转，所以晶圓托盘上的去离子水 能够流入回收槽13回收。
图6中每一反应步骤所采用的时间和现有技术中每一反应步骤所采用 的时间相同。
这样，就实现了本发明提供的全湿法去胶的过程。图7为本发明提供的
图，其中，去胶反应为采用硫酸和双氧水的混合物反应、采用氨水和双氧水 的混合物反应或采用去离子水反应。在图7中的上方，为已经经过刻蚀得到 图案的晶圆，其中，该晶圆包括硅基层和刻蚀得到的衬底(可以为栅极)， 晶圓表面为光刻胶，光刻胶上为混合物药液。在图7中的左下方，将刻蚀得 到的部分衬底放大后，得到现有技术中混合物药液和光刻胶的反应示意图， 可以看出，部分衬底上的光刻胶和混合物药液反应后，逐渐減小，但是由于 晶圆随着晶圓托盘的高速旋转，部分衬底也倾斜损坏了 ；在图7中的右下方， 将刻蚀得到的部分衬底放大后，得到本发明提供的方法中混合物药液和光刻 胶的反应示意图，可以看出，部分衬底上的光刻胶和混合物药液反应后，逐 渐减小，由于晶圆随着晶圆托盘不旋转或低速旋转，部分衬底也不会倾斜损 坏。
由于晶圓托盘在整个过程中，以低速旋转或不转，所以可以使得在去胶 反应过程中，晶圆表面上的混合物药液比较厚和均匀，在去光刻胶时反应充 分，去胶效果好，而现有技术由于高速旋转晶圆托盘，而导致晶圆表面上的 混合物比较薄和不均匀，在去光刻胶时反应不充分，去胶效果不好。如图8
胶反应中的对比二示意图，图8中的左边为采用现有技术进行去胶反应的示 意图，可以看出，在去除光刻胶步骤，由于晶圆托盘高速旋转，导致晶圓表 面上的混合物药液比较薄，晶圓表面经过刻蚀的图案之间，留有没有混合物 药液的部分，从而进一步导致图案之间的晶圆表面无法去胶；图8中的右边
10为采用本发明进行去胶反应的示意图，可以看出，在去除光刻胶步骤，由于 晶圆托盘不转或低速旋转，导致晶圆表面上的混合物药液比较厚，晶圆表面 经过刻蚀的图案之间，都充满混合物药液的部分，实现完整去胶。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本
发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本
发明的保护范围之内。
1权利要求
1、一种全湿法去胶的装置，该装置包括放置晶圆(31)的晶圆托盘(30)和回收槽(11、12、13)，晶圆托盘(30)在回收槽(11、12、13)的开口(201、202、203)移动，其特征在于，该装置还包括所述晶圆托盘(30)移动到回收槽(11)的开口201时，以0～100转/秒的速度旋转。
2、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述晶圆托盘(30)和回 收槽(11、 12、 13)的开口 (201、 202、 203 )之间的间隙为5~20毫米。
3、 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述晶圆(31)的直径为 12英寸时，所述晶圆托盘(30)的直径为360~ 380毫米。
4、 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述晶圆(31)的直径为 8英寸时，采用的晶圓托盘(30)的直径为250~270毫米。
5、 一种全湿法去胶的方法，包括放置在晶圆托盘上的晶圓依次与硫酸 和双氧水的混合物反应去除光刻胶、与氨水和双氧水的混合物反应去除晶圆 表面的微粒、与去离子水的混合物反应对晶圓表面清洗，其特征在于，该方 法还包括在晶圆与疏酸和双氧水的混合物反应过程中，所述放置晶圆的晶圆托盘 以设定的限制速率旋转。
6、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设置的限制速率为0~ 100转/秒。
7、 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述晶圓托盘设置距回收 混合物的回收槽的中间害谷口的间隙为5 ~ 20毫米。
全文摘要
本发明公开了一种全湿法去胶的装置及方法，其中，该方法为包括放置在晶圆托盘上的晶圆依次与硫酸和双氧水的混合物反应去除光刻胶、与氨水和双氧水的混合物反应去除晶圆表面的微粒、与去离子水的混合物反应对晶圆表面清洗，该方法还包括在晶圆与硫酸和双氧水的混合物反应过程中，所述放置晶圆的晶圆托盘以设定的限制速率旋转。本发明提供的装置及方法可以在不损坏晶圆表面所刻蚀出的图案的基础上，去除光刻胶。
文档编号G03F7/42GK101673062SQ20081022211
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者何有丰, 刘佑铭, 朴松源 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司