[发明专利]使用改进的化学品来去除光致抗蚀剂的方法和设备

说明书

背景技术

本发明涉及包括对半导体衬底和晶片进行加工的衬底加工。

当通过例如光刻工艺来加工半导体晶片时，在晶片的表面上形成光致 抗蚀剂膜。使晶片的涂覆有抗蚀剂膜的表面进行曝光成为期望的图案。然 后，经曝光的晶片经历显影工艺以通过去除抗蚀剂的部分来使图案的图像 显现。取决于所使用的是正性抗蚀剂还是负性抗蚀剂，待去除的这些部分 可以是抗蚀剂暴露于光的部分或者是抗蚀剂不受光照的部分。

清洗设备可以用于去除抗蚀剂膜的不必要部分。清洗设备可以使用各 种喷射技术或浸没技术来去除该不必要部分。结果得到经图案化的抗蚀剂 掩模，该经图案化的抗蚀剂掩模可以用于多种后续的制造步骤。例如，一 个或更多个等离子体蚀刻步骤可以将抗蚀剂中的图案转移至下面的层。最 后，经图案化的抗蚀剂掩模或层需要从晶片被清洗或者去除以继续制造， 该制造可以包括另外的光刻步骤，并且因此可以重复抗蚀剂图案化、部分 去除和完全去除。

发明内容

用于去除抗蚀剂(包括针对先进封装应用去除相对厚的抗蚀剂)的常 规技术包括使用旋转碗状件系统(spinbowlsystem)或浸渍槽。在任一 设备中，去除涉及使用完全溶解抗蚀剂的化学品。完全溶解抗蚀剂是防止 抗蚀剂残留物再沉积以及防止抗蚀剂阻塞过滤器的常规技术。

常规的剥除(stripping)化学品和技术具有缺点。例如，完全溶解抗 蚀剂的常规化学品通过与抗蚀剂起化学反应来起作用。该反应会引起抗蚀 剂剥除化学品自身的化学变化，这会降低剥除效力。因此，包含完全溶解 化学品的浴受限于在浴变得无效并且需要被完全更换之前可以加工的晶 片数目。完全更换化学品浴可能是昂贵的。常规剥除化学品的另一缺点在 于这样的化学品是高毒性的。通常完全溶解抗蚀剂的剥除化学品包含相对 高浓度的四甲基氢氧化铵(TMAH)。TMAH经常与二甲基亚砜(DMSO) 结合以渗透入抗蚀剂聚合物。这样的化学品对工作人员造成危险并且使用 之后的处理是昂贵的。因此，期望具有不受限于化学品与光致抗蚀剂之间 的反应的抗蚀剂剥除设备和工艺。还期望使用较小毒性的“绿色”化学品或 相对较安全的化学品来替代有毒的化学品。

本文中所公开的技术包括在不使用高浓度的有毒化学物质并且在不 需要频繁的浴更换的情况下从衬底剥除抗蚀剂的方法和设备。技术包括使 用剥离(liftoff)抗蚀剂而未充分溶解抗蚀剂的化学品，配合使用机械搅 拌将所去除的抗蚀剂的片机械破碎成小颗粒。然后可以通过高速流动循环 来将抗蚀剂颗粒从晶片附近去除出加工槽。然后可以对循环流进行过滤以 从循环流体去除抗蚀剂颗粒并且将循环流体再引入到加工槽中。过滤系统 还可以在循环期间或循环停止时从过滤器去除颗粒。

一个实施方案包括从衬底去除抗蚀剂膜的方法。该方法可以包括在加 工槽中准备液浴。液浴包含剥离化学品，当该剥离化学品与给定的抗蚀剂 层流体接触时，该剥离化学品会降低给定的抗蚀剂层对给定的表面的粘附 性。在包含剥离化学品的液浴中设置有具有抗蚀剂膜的衬底。充分地物理 搅拌液浴使得抗蚀剂膜与衬底分离并且使抗蚀剂膜机械地破碎成抗蚀剂 颗粒，其中少于约10％的抗蚀剂膜溶解在液浴中。流中携带有抗蚀剂颗 粒的液浴流出加工槽。然后可以从液浴中过滤抗蚀剂颗粒使得液浴可以返 回至加工槽以便重复使用。

另一实施方案包括用于从衬底去除抗蚀剂膜的设备。该设备可以包括 多个部件。加工槽被配置成容纳液浴。多个衬底保持器被配置成将多个衬 底保持在加工槽内，使得在液浴充满加工槽的情况下所述多个衬底被浸 没。搅拌构件的阵列设置在加工槽内，其中每个搅拌构件包括剪切板。每 个剪切板设置成与相应的衬底保持器相邻，使得在多个衬底被保持在加工 槽内的情况下每个剪切板保持距相应衬底的表面预定的距离。搅拌构件的 阵列连接至搅拌机构，该搅拌机构被配置成使每个剪切板移动并且在所述 多个衬底的表面处产生湍流。连接的循环系统被配置成使液浴从加工槽中 的流体出口流动通过过滤系统，然后经由流体入口进入加工槽。过滤系统 可以包括两个或更多个流动路径，使得可以在不停止循环的情况下清洗过 滤器。

当然，为了清楚起见，已经提出本文中所描述的不同步骤的讨论顺序。 通常，可以以任意合适的顺序来执行这些步骤。另外，虽然可以在本公开 内容的不同位置处讨论本文中的每个不同的特征、技术、配置等，但是旨 在使每个构思可以彼此单独地执行或彼此结合执行。因此，可以以许多不 同的方式来实施以及考虑本发明。