专利名称：光刻胶膜去除方法及其所用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机物覆膜去除方法，确切地说，本发明涉及在半导体器件等光刻过程所用的有机高分子化合物的光刻胶膜的去除方法以及该方法所用的装置。
背景技术：
光刻材料一般在半导体器件如集成电路、晶体管、液晶器件、二极管等的制造过程中被用到用于形成细微图案的光刻工序和／或用于形成电极图形的后续蚀刻步骤中。
例如，在按照所需图形在半导体衬底上如硅衬底(它尤其是被称为硅晶片)上形成氧化硅层的场合中，首先在衬底表面上形成氧化硅层并在清净化之后将适于形成期望图形的光刻材料涂覆到氧化硅层上以便形成光刻胶覆膜。接着，具有对应于期望图形的图案的光掩模被安放在光刻胶膜上并接受光线照射曝光，随后通过显影而获得了具有期望图形的光刻胶膜。随后，在蚀刻步骤中，根据所得到的光刻图形而去掉氧化硅层。最后，在去掉剩下的光刻胶膜之后，通过清理衬底表面而形成了期望的氧化膜图形。
在上述蚀刻步骤中，作为去除形成期望图形所不需要的部分光刻胶膜的方法地已知有以下方法(1)采用氧等离子体的方法；及(2)采用各种氧化剂的方法。
在采用氧等离子体的方法(1)中，氧气一般在真空和高电压状态下被注入光刻胶膜中，从而产生了氧等离子体。接着，光刻胶膜通过与氧等离子体反应而被分解、去掉。但是，在方法(1)中存在需要昂贵的氧等离子体发生器以及存在因在等离子体中存在带电粒子而损坏带电子元件的晶片的潜在可能性等问题。
作为使用各种氧化剂来分解、除去光刻胶膜的方法(2)的一个例子，例如我们知道了一种将热浓硫酸或热浓硫酸与过氧化氢的混合物用作氧化剂的方法。
但当使用热浓硫酸时，存在着象需要将浓硫酸加热到150℃这样的极度危险的缺点。
另一方面，当使用热浓硫酸与过氧化氢的混合物时，按照以下步骤释放出具有氧化和分解作用的物质。首先，往加热到140℃附近的热硫酸中添加过氧化氢。此时，根据反应式过氧硫酸(H2SO5；通常也被称为卡罗酸)和氧原子(O)就产生了。有机光刻胶膜可以因过氧化酸和氧原子的强氧化性而被氧化转变成无机物。无机物通过与热浓硫酸反应而分解并接着从衬底表面上被剥离除去。
但是，如以上反应式(1)、(2)所示，在该方法(2)中存在这样的问题，即由于硫酸媒质在每次将过氧化氢加入热浓硫酸中时因产生水而被稀释，混合后的热浓硫酸浓度随时间推移而降低。方法(2)还具有这样的缺点，其中包括与上述方法(1)一样的极其危险性，即在高温下使用浓硫酸以及当混合热浓硫酸与过氧化氢时产生的放热，而且必须设置昂贵的产生强烈通风效果的排气系统以便在清洁厂房中实现该方法，等等。
作为不是热浓硫酸地被用于分解光刻胶膜的另一种氧化剂，人们研制出了水难溶溶液以便只去除光刻胶膜，例如由体积百分比为70％的二甲基亚砜和体积百分比为30％的单乙醇胺构成的106#溶液。但是，这样的氧化剂是有问题的，这些问题包括其氧化性低于热浓硫酸并且难于处理不溶于水的废溶液。
为克服与上述方法(1)、(2)有关的问题，有人已经提出了一种将热硫酸与臭氧的混合物用作氧化剂地去除光刻胶膜的方法(特开昭57-180132等)。特开昭57-180132所记载的方法是通过使含臭氧气体在热硫酸中发泡来分解并去除被覆在衬底或绝缘层上的有机物质(即光刻胶膜)或无机物质的方法。该文献还披露了一种该方法所用的清洗装置(在图8中示出了该装置的横截面图)。
图8所示的清洗装置配备了一个装有被加热到约110℃的热浓硫酸5’的且被安放在加热器11上的石英容器6’’、一个具有许多喷射孔3’的石英管120。通过设置在石英容器6’’外的进气管111输入的原料气(通常是氧气)在臭氧发生器1中被转化成含臭氧气体。含臭氧气体接着经石英管120被注入在石英容器6’’中的热浓硫酸5’中，从而与硫酸反应并由此产生了过氧硫酸和氧原子。通过利用过氧硫酸和氧的强氧化性来氧化光刻胶膜，被浸泡在热浓硫酸中的衬底8(被装在衬底片盒9中)表面上的光刻胶膜被除掉了。
以上公报所述方法的特点是，硫酸浓度因在光刻胶膜分解过程中没有产生水而没有变化，因此，可以降低硫酸更换频率。但是该方法具有这样的问题，即由于工作需要使用大量硫酸，所以原材料成本太高。另外，以上公开文献所述的方法和装置因在高温下使用强酸而于传统方法一样地具有很大的工作危险性。另外，它们需要很强的通风条件，这是因为氧化剂因使含臭氧气体发泡而汽化。
因此，本发明的目的是提供一种更快速去除光刻胶膜的方法，它可以减少原材料用量并降低换气设备成本并可以利于环境，本发明还要提供该方法所用的装置以便克服在现有技术已知的去除光刻胶膜方法及其所用传统装置中出现的上述问题。
用语定义如本文所述，“含臭氧气体”是指含氧气和特定量臭氧的混合气。以后，尽管“密闭系统”按热力学定义属于开放系统，但它是指所注入的气体和液体以及在本发明的去除光刻胶膜步骤中产生的气体或蒸汽等不会按照其原本形态被释放或飞溅到系统外部的系统。
发明概述根据本发明的第一方面，提供了一种去除覆在衬底表面上的光刻胶膜的方法，它包括以下步骤在密闭系统中，使带有光刻胶膜的衬底表面接触光刻胶膜去除溶液；在光刻胶膜去除溶液的液面附近臭氧以气相和／或混入液相的状态存在；改变衬底表面与溶液液面之间的相对位置以便从衬底上除去光刻胶膜或使之分解；其特征在于，在其中衬底底边从位于溶液液面上方的一个位置到其中衬底顶边位于溶液液面下方的另一个位置之间的范围内，连续或断续地改变相对位置。
本发明方法中所用的光刻胶膜去除溶液可以是能够根据需要地溶解定量臭氧的溶液并可以选自例如纯水、酸性水溶液、碱性水溶液或有机溶剂。根据本发明的方法，臭氧和光刻胶膜去除溶液被同时或分别送入密闭系统中。或者，通过在光刻胶膜去除溶液中混入臭氧来同时供应臭氧和光刻胶膜去除溶液。
在本发明的方法中，可以通过以下方式来控制衬底表面与光刻胶膜去除液面之间的相对位置，即(1)通过移动衬底本身；或者(2)通过改变光刻胶膜去除溶液液面的水平高度。
上述移动和改变可以连续或断续地进行。
根据本发明的方法，可以按照通过将定量臭氧加入其中地制成的混合相形式来使用光刻胶膜去除溶液。也可以将超声波振荡加入密闭系统中。
本发明的另一个方法还包括连续或断续地向覆有光刻胶膜的衬底表面供应含臭氧气体和雾状光刻胶膜去除溶液。在此方法中，可以通过使用其中加入臭氧的光刻胶膜去除溶液而同时供应臭氧和光刻胶膜去除溶液。
根据本发明的方法，可以回收并处理该系统已用过的光刻胶膜去除溶液以便重新使用。
根据本发明的第二方面，提供了一种被用于这样的去除覆在衬底表面上的光刻胶膜的方法的、从衬底上除去光刻胶膜的装置，该光刻胶膜去除装置包括位于密闭容器内部的用于加入光刻胶膜去除溶液的反应槽、具有将臭氧喷入光刻胶膜去除溶液中的喷射孔的臭氧输送管、安放并固定具有光刻胶膜表面的衬底以使衬底与上述溶液接触的衬底片盒、用于移动衬底片盒的盒架装置和用于回收并处理臭氧和／或光刻胶膜去除溶液的处理容器。根据本发明的装置，臭氧和光刻胶膜去除溶液被同时或分送入反应槽。
在本发明的装置中，在其中衬底底边位于溶液液面上方的一个位置和其中衬底顶边位于溶液液面下方的另一个位置之间的范围内，通过连续或断续地移动盒架装置或通过连续或断续地控制把光刻胶膜去除溶液送入反应槽并从反应槽中排出光刻胶膜去除溶液来随意改变所述相对位置。
在本发明的装置中，在供应和排放光刻胶膜去除溶液的情况下，反应槽可以具有用于改变光刻胶膜去除溶液液面的水平高度的自动操作阀。
本发明的装置还可包括超声波发生器。在这种情况下，最好按照以含臭氧的混合相方式供应该装置所用的去除溶液，其中溶液不合气泡。
本发明还提供一种用于去除光刻胶膜的装置，它包括用于固定在其表面上覆有光刻胶膜的衬底的衬底片盒、臭氧输送管、用于输送光刻胶膜去除溶液的输液管和用于回收处理臭氧和／或光刻胶膜去除溶液的处理容器。通过输液管输送的光刻胶膜去除溶液可以成液态或雾态，而臭氧和／或光刻胶膜去除溶液是同时或断续地输送的。反应槽具有用于重新使用或排出光刻胶膜去除溶液和／或臭氧的装置。
图面简介
图1示意地示出了表示与第一实施例有关的本发明的光刻胶膜去除装置的横截面。
图2概念性地示出了表示在本发明的光刻胶膜去除方法中的光刻胶膜工艺的视图。
图3表示在本发明的光刻胶膜去除方法中，相对于去除光刻胶膜所用时间，衬底表面与光刻胶膜去除溶液液面之间相对位置的概念图。
图4示意地示出了与第二实施例有关的本发明的光刻胶膜去除装置的横截面图。
图5示意地示出了与第三实施例有关的本发明的光刻胶膜去除装置的横截面图。
图6示意地示出了与第四实施例有关的本发明的光刻胶膜去除装置的横截面图。
图7示意地示出了与第五实施例有关的本发明的光刻胶膜去除装置的横截面图。
图8示意地示出了现有技术所述的光刻胶膜去除装置的横截面图。
本发明的最佳实施方案以下将通过优选实施例来具体描述本发明的方法和该方法所用的装置。但应该注意的是，本发明不局限于这些实施例，对本领域普通技术人员是显而易见的各种修改和改动也在本发明的范围内。
第一实施例作为本发明的第二方面，第一实施例涉及采用光刻胶膜去除装置(图1的A1)来去除光刻胶膜的方法。
在该应用场合中，要除去的光刻胶膜是指由含有机高分子化合物的光刻材料构成的膜(其中光刻材料被用在制造半导体器件的工艺中)、也包括其表面经高浓度原子掺杂而经过改性的膜或其表面在蚀刻过程中被覆上无机物膜。
上述表面带光刻胶膜的衬底例如可以包括硅晶片、液晶显示器用玻璃衬底、被用于制造印刷电路板的玻璃强化型环氧树脂衬底等，但它不特定地局限于此，只要它是任何半导体器件制造常用衬底材料就行。
装置图1所示的本发明装置(A1)大致如以下所述地工作。首先，主要含氧气的原料气经过臭氧输送管111送入，从而在臭氧发生器1中被臭氧化成至少占原料气的5摩尔％并最好为5摩尔％-100摩尔％。在本说明书中，含臭氧的气体以下将被简称为“含臭氧气体”。
含臭氧气体中的臭氧含量可以根据要处理的衬底的尺寸以及所用光刻胶膜类型而改变。被送入臭氧发生器1的一定数量的含氧气体可以根据含臭氧气体中的所需臭氧含量而改变。
所得到的含臭氧气体在喷射器2中与经泵4送入的光刻胶膜去除溶液混合，从而制备出了含臭氧的光刻胶膜去除溶液5。该溶液5经输液管114被送入安放在密闭容器7内的反应槽6。
本发明的装置(A1)具有装在喷射器2上游以防止水分进入臭氧发生器1中的单向阀113，水分进入臭氧发生器将明显减少所产生的臭氧量。更优选地，通过配置气体量探测器来控制供给臭氧发生器1的气体量，从而在没有供应原料气时关闭单向阀113。
本发明可用的光刻胶膜去除溶液可以选自纯水、酸性水溶液如硫酸、盐酸、硝酸、醋酸和过氧化氢等碱性水溶液如氢氧化铵，有机溶剂如包括丙酮等的酮和包括异丙醇等的醇类或者它们的混合物。尽管从废水处理等角度出发，纯水是最适用的，但当希望提高光刻胶膜去除速度时，或当要去除高浓度掺杂改性膜或附在衬底表面上的脏物时，都可以按照需要地使用上述除纯水外的任何溶剂或其混合物。
在含有本发明装置(A1)所用的含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液中的臭氧含量处于饱和状态，并且它在20℃下最好为10ppm-200ppm。所述含量可以通过控制含臭氧气体所含臭氧的数量来调整。
含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的剩余部分从反应槽6中溢出(图1的箭头51)并被回收在密闭容器7中，并随后通过过滤器41被回收再循环使用。
处理后不需要的含臭氧气体通过臭氧输出管131被送往臭氧废气处理器13中以便还原造氧并接着被排放到大气中。
因此，由于去除光刻胶膜是在密闭容器中进行的，所以本发明的装置可能不会向大气释放出有害气体，而同时不需要大规模的通风设备。本发明的装置还可以减少原料费用，因为所用溶液可在工作后被回收使用。
当本发明的装置(A1)被用来处理其表面覆有光刻胶膜衬底8时，衬底8在预定方向上被固定在衬底片盒9中。在衬底片盒9中，可以设置固定机构(如槽)，从而要同时处理的所需要数量的衬底可以被相互平行地固定住，衬底之间相互间隔一个适当距离。衬底片盒9可以在密闭容器7中通过使其上固定着衬底片盒9的衬底片盒架装置10移动而上、下移动。
上、下移动衬底片盒9最好是使衬底表面大致垂直于光刻胶膜去除溶液液面地进行的。但在本发明中，这样的角度特定地不局限于此，只要衬底表面可以有效地接触光刻胶膜去除溶液液面就行。
在图1中，由实线表示的衬底8、衬底片盒9和衬底片盒架装置10，它们示出了通过衬底片盒架装置10使衬底移动到最上位置(即其中衬底底边位于液面上方的位置)时的状态，而用虚线示出了其中使衬底移动到最下位置(即衬底顶边位于液面下方)时的状态。根据本发明，要处理的衬底经过至少一次运动，每次运动都由从最上位置最下位置再到最上位置的移动构成。衬底可以连续或不连续地(即断续地)移动。
去除光刻胶膜的工艺以下将结合图2的概念图来具体描述根据包括垂直移动衬底的本发明方法的光刻胶膜去除工艺。
在图2中，在其表面上覆有光刻胶膜81的衬底8从其底端起有近一半的表面被浸泡在含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5中。当纯水被用作光刻胶膜去除溶液并且含臭氧气体被加入纯水中以便获得在20℃下含50ppm臭氧的混合物时，通过氧化分解而在混合物中去除光刻胶膜的速度大约为0．04微米／分-0．08微米／分。
在含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5中，在衬底8表面上的光刻胶膜被溶液5覆盖，结果臭氧扩散速度降低。因此，被溶液5覆盖的光刻胶膜81虽被一定程度地分解而产生了在胶膜中形成的小分子量有机化合物分子，但接着氧化并不能有效地进行。另一方面，在靠近含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的液面与大气之间的气-液界面82的区域内(即在液面上方约1厘米范围的区域内)，存在着高浓度的臭氧并可以将所述臭氧供给被溶液5覆盖住的光刻胶膜81，因此光刻胶膜可以在此区域内比在溶液中接触更多的臭氧。在靠近气-液界面82的地方，光刻胶膜81可以以比上述速度快几倍的速度被氧化分解。
另外，当在空气中使含臭氧气泡(图2的52)爆裂时，这使包围气泡的含臭氧纯水附着在衬底上。本发明人已发现，当覆在衬底上的含臭氧纯水即含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液因重力下流时，它还具有洗掉在胶膜中形成的轻有机化合物分子的作用(即清洗作用)。
在其中使衬底8本身移动的该实施例的装置(A1)中，当使衬底8向上移动离开含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5时，衬底匀速地(最好以1厘米／分-100厘米／分)离开Hmin位置而移向Hmax(区域I)，如图3(a)所示。这使得在气-液界面附近发生的光刻胶膜去除作用对整个衬底起作用。
运动可以连续或断续地进行。就是说，衬底可以连续地匀速移动，或者它可以按照预定时间间隔每次移动一段衬底表面与溶液液面之间的相对位置(最好为每0．5分钟-10分钟移动1厘米-10厘米)。
当衬底8在装置(A1)中向下移动而浸泡在含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5中时，它可以比上移运动更快速地移动(例如以至少10厘米／分的速度，最好为10厘米／分-1000厘米／分)，在图3(a)的区域Ⅱ中。当衬底8在较高的速度下浸泡到溶液中时，它可能在光刻胶膜81和溶液5液面之间造成摩擦力，由此可使具有比较大的分子量的光刻胶膜片剥离或溶解到溶液中。
接着，在存在或溶解在含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5中的具有较大分子量的光刻胶膜片可在溶液中被氧化或分解，或者它可以在密闭容器7中被回收并接着被收集在过滤器41上。当加热器件被安装在过滤器41上时，剩余的光刻胶膜可以被更有效地分解掉，因此，可以降低更换含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的频率。
在此实施例中，衬底可以如上所述地上、下移动至少一次。
在本发明方法的结尾阶段内，当衬底在含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5中被快速抬高时，光刻胶膜可以轻松地剥离并由此可以更有效地进行后续的衬底清理步骤(图3(a)的区域Ⅲ)。
根据本发明的方法和装置，衬底的移动可以如图3(b)所示不连续地(间歇地)进行。例如，使衬底停留在含臭氧气体中0．5分钟-2分钟，然后将衬底浸泡在含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液中10秒-1分钟。衬底从空气进入溶液的移动在残留在衬底表面上的溶液干燥后进行特别有效。
根据本发明，当该方法可以包括在衬底8上、下运动过程中快速、垂直地移动衬底的步骤时，它可以使光刻胶膜更易于剥落并因此可以提高胶膜去除速度。
尽管光刻胶膜去除的速度可因工艺所用光刻材料以及此实施例中的胶膜处理方式而改变，但光刻胶膜去除速度据测为0．1微米／分-5微米／分。这样的速度证明，与现有技术已知的方法相比，本发明的方法可以效率高几倍地改善光刻胶膜去除工艺。
第二实施例以上的第一实施例示出了移动衬底本身以便改变衬底表面与溶液液面之间的相对位置的方法和装置。但是，本发明也提供了另一种可改变光刻胶膜去除溶液液面以便控制相对位置的方法和装置。图4示出了能够改变溶液液面以控制相对位置的装置。
图4所示的装置(A2)具有基本地与图1所示装置(A1)相似的结构(即，原料气是含氧气体并可以使用第一实施例所述的任何光刻胶膜去除溶液)。但是，在第二实施例的装置(A2)中，没有必要利用衬底片盒架装置10在密闭容器7中垂直移动衬底8。为密闭容器7中的反应槽6配备了自动操作阀61以便控制含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的液面。自动操作阀61可被安装在反应槽6的任何侧壁或底壁中。
利用自动操作阀61来改变含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的液面的速度可以与通过以上第一实施例所述的用衬底片盒架装置10移动衬底8的速度相似。如果需要，可以连续或断续地改变液面。
最好通过参照以上与图3有关的说明来控制含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的液面调整速度。
第三实施例除了以上第一实施例、第二实施例所述的方法和装置外，本发明还提供了一种不同的方法和装置，它还包括超声波发生器并通过所述超声波发生器对含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液和衬底施加超声波振荡，以便提高处理能力。
图5示出了第三实施例所用的光刻胶膜去除装置(A3)的例子，其中，除了以下具体描述的部件和功能外，大多数部件与第一实施例所述的部件相同。
第三实施例的装置(A3)所用的超声波发生器71可以是现有技术已知的装置。在图5中，超声波发生器71靠近密闭容器7的底壁，但不局限于这种结构。只要超声波振荡可以有效地作用于含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5和衬底8就行了，超声波发生器71例如也可安装在反应槽的底壁上。
在图5中，原料气(即含氧气体，在图5中没有画出来)经臭氧输送管111并通过鼓风机116被送往臭氧发生器1。其一部分已经臭氧化的气体被送往薄膜型溶解模件21并与通过泵4送入的溶液混合而获得了含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液。通过输液管114输送该溶液并从喷射孔3将它们喷入在密闭容器7中的反应槽6。未溶解在溶液5中的多余气体循环通过鼓风机116和臭氧发生器1以便再次被送往薄膜型溶解模件21。当循环气体含一定水分时，在臭氧发生器1中的臭氧产生效率可能随时间推移而降低。在第三实施例中，由于冷却减湿器115被安装在鼓风机116和臭氧发生器1中以便除去水分，所以可以防止在臭氧发生器1中的臭氧发生率随时间推移而降低。
衬底8可以完全浸泡在盛有含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的反应槽6中。当超声波发生器71工作时，超声波振荡到达含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5和衬底8。振荡使由覆盖在衬底8上的光刻胶膜的溶液5构成的液膜破裂。由此，光刻胶膜接触含有含臭氧气体的光刻胶膜去除溶液5的机会可以增大，因此，可以明显提高光刻胶膜去除速度。
第四实施例第四实施例描述了一种分别供应臭氧气体和光刻胶膜去除溶液的方法并描述了一种用于该方法的装置(A4)。
图6示出了光刻胶膜去除装置(A4)，它在密闭容器7中配备有盛有光刻胶膜去除溶液31的反应槽6、用于垂直移动衬底8的衬底片盒架移动装置10、用于分别从外界把光刻胶膜去除溶液31和含臭氧气体110送入密闭容器中的进料管112、117。由于含臭氧气体110不与光刻胶膜去除溶液31混合，而是直接从臭氧发生器1中经臭氧输送管112而被送入密闭容器7中，所以可以高浓度地供应臭氧。在该装置(A4)中。不必循环光刻胶膜去除溶液31，从而可以通过输液管117输送所需量的光刻胶膜去除溶液31。除了以下具体描述的部件和功能外，装置的大多数部件与第一实施例所述的部件相同。
在第四实施例中，首先，衬底8被完全浸泡在溶液31中。接着，衬底8被完全提出溶液31而接触与溶液31分别输送的含臭氧气体110。这造成在光刻胶膜表面上形成溶液膜层。因此，含臭氧气体可以轻松地渗入光刻胶膜并且可以进一步提高光刻胶膜去除速度。
第四实施例所用的光刻胶膜去除溶液31的例子可以是第一实施例所述的任何一种光刻胶膜去除溶液，从易于在光刻胶膜表面上形成溶液膜层及易蒸发的角度考虑，最好为异丙醇。
在第四实施例中，可以用现有技术常用的加热器件(图6的11)加热光刻胶膜去除溶液以便提高光刻胶膜分解速度并加速在衬底表面上的溶液膜层的蒸发速度。由于安装了加热器件，所以在可以更有效地分解其分子量因分解或剥落而降低的衬底表面上的剩余光刻胶膜的同时，还降低了更换溶液的频率。在这种情况下，光刻胶膜去除溶液31可以被加热到不高于100℃的任意温度。
第五实施例第五实施例的特点在于，分别连续或断续地供应含臭氧气体和雾状光刻胶膜去除溶液。
在第五实施例中，可以使用图7所示的光刻胶膜去除装置(A5)。该装置(A5)包括给密闭容器7输送含臭氧气体110的臭氧输送管112、输送雾状光刻胶膜去除溶液的输液管117(例如，图7的31表示雾状光刻胶膜去除溶液)、用于喷射雾状清洗液的喷液嘴300(例如，图7的31’表示雾状清洗液)和用于回收并处理多余含臭氧气体110和／或已经用过的光刻胶膜去除溶液31及清洗液31’的处理装置51、13。用适当机构(未示出)将衬底8固定在密闭容器7中。
在用装置(A5)去除光刻胶膜的过程中，首先，衬底8被固定在密闭容器7中。接着，通过加湿器301而从输液管117中喷射出光刻胶膜去除溶液31。第五实施例所用的光刻胶膜去除溶液31可以与以上第一实施例所述的相同。也可以连续或断续地喷射溶液。可以根据要处理的衬底大小和光刻胶膜厚度来改变要喷射的溶液量。
在喷射溶液的同时、之前或之后，在臭氧发生器1中产生的含臭氧气体110经臭氧输送管112被送入密闭容器7。
已被送入的雾状光刻胶膜去除溶液31在衬底表面的光刻胶膜上形成了一层薄液膜。光刻胶膜随后通过与密闭容器7中的臭氧反应而被氧化、分解或剥落，接着，已分解或剥落的低分子量的且仍留在光刻胶膜中的光刻胶成分溶解在液膜层中。
当氧化分解成分溶解在液膜层中时，含臭氧气体分解溶于液膜层中的光刻胶成分而被消耗，从而无法充分地接触衬底上的光刻胶膜。因此，衬底表面最好可以通过每隔一段时间就用喷液嘴300作为清洗液地向衬底8喷射其成分与光刻胶膜去除溶液31一样的溶液或纯水的方式进行清洗。最好其间隔期与衬底8移动时间间隔相同地进行断续喷射(例如，每过0．5分钟-2分钟就喷射10秒-1分钟)。
接着，以上述喷射溶液、通过接触臭氧而氧化分解在衬底上的光刻胶膜、清洗衬底为一次过程，通过重复数次上述过程可以更快速地完成去除光刻胶膜。
多余的含臭氧气体110和已在上述工艺中用过的光刻胶膜去除溶液31和清洗液31’，可以用处理容器151或臭氧废气处理器13回收和／或处理，然后丢弃或重新使用。为了提高处理效率，可以给处理容器151配备加热器件11如已知的加热器。
根据第一实施例-第五实施例的所有装置和方法是在进一步考虑到处理废液和废气的情况下完成的，因此，仍然可以很快速地进行光刻胶膜去除。
发明效果根据本发明的方法，臭氧接触光刻胶膜去除溶液的频率可以通过改变要处理衬底表面与溶液液面之间的相对位置而得到提高，因此，可以提高光刻胶膜的分解去除速度。
本发明所用的光刻胶膜去除溶液属于已知类型的溶剂，它选自纯水、酸性水溶液、碱性水溶液和有机溶剂，只要它能溶解臭氧就行。在本发明中，臭氧和光刻胶膜去除溶液可以通过将臭氧加入光刻胶膜去除溶液的方式而同时输送，因此，可以进一步提高光刻胶膜的分解去除速度。由于也可以分别输送臭氧和光刻胶膜去除溶液，所以可以很容易地控制原材料的成本。
根据本发明，相对位置的改变可以通过在其中衬底底边位于溶液液面上方的一个位置和其中衬底顶边位于溶液液面下方的另一个位置之间的范围内使衬底上、下移动而实现，或者通过改变液面水平高度来实现。这使得均匀地去除在整个衬底表面上的光刻胶膜成为可能。
通过对密闭系统施加超声波振荡，可以进一步提高分解去膜速度。
在本发明的方法及其所用装置中，当以蒸汽态或雾态地使用光刻膜去除溶液时，也可以通过接触高浓度的臭氧来加速光刻胶膜中的成分的分子量减小。接着，可以用雾状光刻胶膜去除溶液清洗掉光刻胶膜。因此，提高了光刻胶膜的氧化剥落速度。
在本发明的装置中，因为可以安装用于回收处理多余臭氧和／或光刻胶膜去除溶液以便用后要丢弃或重新使用的处理容器，所以光刻胶膜去除工艺所用的原材料量可以实现最小化。
另外，由于本发明的装置还配备了能够在排放前将多余的臭氧和／或光刻胶膜去除溶液转化成无害气体或溶液的处理容器，所以不会引发对环境的不利影响。另外，由于本发明的装置是在密闭系统中工作的，所以即使当使用蒸汽或雾态材料时，有毒的气体或蒸汽也将不会被释放到大气中。
权利要求
1．一种去除覆在衬底表面上的光刻胶膜的方法，它包括在密闭系统中，使带有光刻胶膜的衬底表面接触光刻胶膜去除溶液；在光刻胶膜去除溶液的液面附近使臭氧以气相和／或混入溶液的状态存在；改变衬底表面与溶液液面之间的相对位置以便从衬底上除去光刻胶膜或使之分解；其特征在于，在其中衬底底边位于溶液液面上方的一个位置和其中衬底顶边位于溶液液面下方的另一个位置之间的范围内，连续或断续地改变相对位置。
2．如权利要求1所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，光刻胶膜去除溶液选自纯水、酸性水溶液、碱性水溶液和有机溶剂，臭氧和光刻胶膜去除溶液被同时或分别送入密闭系统中。
3．如权利要求2所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，在光刻胶膜去除溶液中混入臭氧地同时供应臭氧和光刻胶膜去除溶液。
4．如权利要求1所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，通过移动衬底来控制相对位置的改变。
5．如权利要求1所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，通过改变光刻胶膜去除溶液液面的水平高度来控制相对位置的改变。
6．如权利要求1所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，光刻胶膜去除溶液含臭氧并对密闭系统施加超声波振荡。
7．一种光刻胶膜去除方法，它包括在密闭系统内连续或断续地给覆有光刻胶膜的衬底的表面输送如权利要求2所述的臭氧和光刻胶膜去除溶液，其特征在于，以雾状连续或断续地供应光刻胶膜去除溶液。
8．如权利要求7所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，通过把臭氧混入光刻胶膜去除溶液中的方式，同时输送光刻胶膜去除溶液与臭氧。
9．如权利要求1所述的光刻胶膜去除方法，其特征在于，回收光刻胶膜去除溶液并接着进行调整以便重新使用。
10．一种如权利要求1所述方法所用的从衬底上除去光刻胶膜装置，包括在密闭容器中用于盛放光刻胶膜去除溶液的反应槽、具有将臭氧喷入光刻胶膜去除溶液中的喷射孔的臭氧输送管、使衬底接触光刻胶膜液面地安放并固定的衬底片盒、移动衬底片盒的盒架装置和回收并处理臭氧和／或光刻胶膜去除溶液的处理容器，其中，臭氧和光刻胶膜去除溶液被同时或分别送入反应槽中。
11．如权利要求10所述的光刻胶膜去除装置，其特征在于，在其中衬底底边位于溶液液面上方的一个位置和其中衬底顶边位于溶液液面下方的另一个位置之间的范围内，通过连续或断续地移动盒架装置来随意改变相对位置。
12．如权利要求10所述的光刻胶膜去除装置，其特征在于，反应槽具有用于改变光刻胶膜去除溶液液面的水平高度的自动操作阀。
13．如权利要求10所述的光刻胶膜去除装置，其特征在于，使用含有臭氧的光刻胶膜去除溶液，其中该装置包括超声波发生器。
14．如权利要求10所述的光刻胶膜去除装置，其特征在于，该处理容器具有重新使用或排放光刻胶膜去除溶液和／或臭氧的装置。
15．一种光刻胶膜去除装置，为权利要求7所述方法所用，包括位于密闭容器内部的固定表面覆有光刻胶膜的衬底的衬底片盒、臭氧输送管、输送光刻胶膜去除溶液的输液管和回收并处理臭氧和／或光刻胶膜去除溶液的处理槽，其中通过输液管成液态或雾态地输送光刻胶膜去除溶液，同时连续或断续地输送臭氧和／或光刻胶膜去除溶液。
全文摘要
提供了在减少材料消耗并降低通风设施成本的同时高效率且对环境无害地去除光刻胶膜的方法及其装置。去除覆在衬底表面上的光刻胶膜的方法包括:在密闭系统中,使带有光刻胶膜的衬底表面接触光刻胶膜去除溶液;在光刻胶膜去除溶液的液面附近使臭氧以气相和/或混入溶液的状态存在;改变衬底表面与溶液液面之间的相对位置以便从衬底上除去光刻胶膜或使之分解;其中,在衬底底边从位于溶液液面上方的一个位置到衬底顶边位于溶液液面下方的另一个位置之间的范围内,连续或断续地改变相对位置。用于上述方法的装置。
文档编号H01L21/00GK1291347SQ99803006
公开日2001年4月11日 申请日期1999年11月12日 优先权日1998年11月12日
发明者大家泉, 野田清治, 宫本诚, 葛本昌树, 大森雅司, 片冈辰雄 申请人:三菱电机株式会社, 岛田理化工业株式会社