去除光刻膠的方法與裝置的製作方法

2023-06-29 19:21:46 2

專利名稱：去除光刻膠的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及去除光刻膠的方法與裝置。
背景技術：
光刻膠是一種有機材料，在半導體器件製備過程中起到非常重要的作用。半導體 器件的內部構造通常是一種多層結構，每一層結構面上都有特定的圖案。採用感光膠通過 曝光、顯影和刻蝕等方式在每一層結構面上形成所需要的圖案。在進行後一層處理時，需要 將前一次使用後的光刻膠完全去除。如果不能將使用後的光刻膠去除乾淨，將會產生相應 的汙染，使器件最終失效。在光刻膠形成相應的圖案後，通常會進行高能量離子植入和等離子體刻蝕等工 序。這些高能離子的處理，會使光刻膠表面變硬，形成一個鈍化層，從而影響最終光刻膠的 去除。在傳統工藝中，廣泛採用的是氧等離子體氧化去除含有鈍化層的光刻膠。但是隨著 微電子加工技術的發展，特別是進入45納米以下線寬處理工藝時，氧等離子體去除光刻膠 的方法顯現出一些缺點，已經越來越不能滿足微電子器件加工的需要。例如氧等離子體在 去除光刻膠時，會與其下方的矽基體反應，造成矽損失。由於微電子器件的一些主要結構均 在基體矽表面形成，氧等離子體去膠所造成的矽損失，會破壞器件的結構，從而會使整個器 件失效。因此在45納米以下線寬微電子器件加工中，完全溼法去除光刻膠的方法得到越來 越多的採用。目前採用溼法去除光刻膠主要有兩種方法1、臭氧水溶液；2、硫酸與雙氧水混和 溶液。由於臭氧在水中溶解度較低，且濃度不穩定，因此較少得到真正應用。硫酸和雙氧 水的混和溶液早在50年代就已經被用在電子管的清洗中。硫酸與雙氧水混和會產生激烈 的反應熱，使得溶液的溫度上升到90°C以上。見如化學式H2S04+H202 — H2S05+H20,伴隨著 H2SO5的生成產生放熱反應，H2SO5具有非常強的氧化力，可以很輕易的將苯、酚等有機物分 解為CO2除去，這種激烈的有機物去除能力使硫酸與雙氧水的混和液可用來去除光刻膠。但 一般溫度下的硫酸與雙氧水的混和物無法除淨前述光刻膠表面的鈍化層。硫酸與雙氧水的 混和液對光刻膠的去除速率一般隨著溶液溫度的上升而增加，因此高溫的硫酸與雙氧水混 和液可以完全去除被離子鈍化的光刻膠層。硫酸與雙氧水混和是一個放熱反應過程，所放 出的熱量會將混和液從室溫加熱到約100°C。要想使硫酸與雙氧水的溫度超過100°C，一種 辦法是在混和液中加入水會使放熱反應過程繼續進行，通過混和的放熱過程進行加熱，使 混和藥液自身溫度上升，但是過多的水會使溶液的化學活性下降，從而影響對光刻膠的去 除效果。另外一種方法是對混和化學液進行外部加熱，但由於化學液的循環管路為了耐腐 蝕，一般都採用聚四氟塑料製成，這樣就限制了傳統外部直接加熱的方法。

發明內容
針對現有技術存在的上述問題，申請人提供了一種去除光刻膠的方法與裝置，能 除淨光刻膠及其表面的鈍化層。
本發明針對上述為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案本發明公開了一種去除光刻膠的方法，其包括如下步驟a.分別加熱硫酸、雙氧水達到60 90°C，同時加熱去離子水達到70 100°C b.將步驟a中所述的三種化學溶液混合，並等待其溫度達到120 170°C ；c.將步驟b所得的混合溶液進行微波加熱至200°C以上；d.將步驟c所得的高溫溶液噴灑至需要去除光刻膠的基體的表面。本發明同時公開了一種去除光刻膠的裝置，包括硫酸加熱單元、去離子水加熱單 元、雙氧水加熱單元，前述三個加熱單元連接同一個混合罐，混合罐連接微波加熱單元，微 波加熱單元連接除膠裝置，硫酸加熱單元以及雙氧水加熱單元為由加熱器、過濾器以及儲 罐構成的循環加熱系統。進一步地，微波加熱單元包括微波加熱管，微波加熱管為雙層結構，其內層管材質 為聚四氟塑料，外層管材質為不鏽鋼，外層管表面斜插微波導入管；去離子水加熱單元包括 一個加熱器，加熱器的進液口位置低於出液口，熱器為壓力容器；除膠裝置包括一個反應 腔，反應腔內安裝載片臺，載片臺連接轉軸。本發明的技術效果在於通過微波加熱得到200°C以上的硫酸與雙氧水的混合溶 液，能完全除淨光刻膠及其表面的鈍化層。


圖1為去除光刻膠裝置的整體結構示意圖；圖2為微波加熱管的結構示意圖；圖3為除膠裝置的結構示意圖。
具體實施例方式本發明包括一種去除光刻膠的方法，主要思路是製成200°C以上的硫酸與雙氧水 的混合溶液，該混合溶液能除淨基體上的光刻膠以及鈍化物。其具體步驟如下 一、首先選用硫酸溶液(濃度98%，)，雙氧水溶液(濃度35%)，以及去離子水，硫 酸溶液與雙氧水溶液的體積比為4 1，雙氧水溶液與去離子水的體積比為1 1 1 5 之間。別單獨加熱硫酸溶液、雙氧水溶液，使其溫度達到60°C以上，考慮到化學溶液的強 腐蝕性，加熱時採用的容器、循環管路等需要採用聚四氟塑料等耐腐蝕材質，通常這些材質 都不耐高溫，本發明將硫酸、雙氧水加熱溫度的上限定為90°C。與此同時，加熱去離子水溫 度達到70°C以上，為了方便以後的步驟，可採用壓力容器對去離子水進行加壓加熱，使其溫 度超過100°C。上述步驟中的加熱方法，由於對溫度要求不高，可以採用化學領域中公知的 普通加熱方法。二、將上述步驟1中得到的硫酸溶液、雙氧水溶液、去離子水混合，根據化學式 H2so4+H2O2 — H2S05+H20，硫酸溶液、雙氧水溶液產生放熱反應，去離子水能使放熱效果持續 進行，直至混合液溫度達到120°c以上。加熱時間一般為5 10秒。三、將步驟二中得到的混合溶液進行微波加熱，選用的加熱功率為2kw，使混合溶 液的溫度達到200°C以上。微波加熱是一種依靠物體吸收微波能將其轉換成熱能，使自身整體同時升溫的加熱方式。本發明微波加熱硫酸與雙氧水混和液，通過使溶液內部偶極分子 高頻往復運動產生內摩擦力而使溶液溫度升高，不須任何熱傳導過程就能使溶液內外部同 時加熱、同時升溫，加熱速度快且均勻。見表1、表2，表中給出了關於加熱溫度的具體實施例表 權利要求
去除光刻膠的方法，其特徵在於包括如下步驟a.分別加熱硫酸、雙氧水達到60～90℃，同時加熱去離子水達到70～100℃；b.將步驟a中所述的三種化學溶液混合，並等待其溫度達到120～170℃；c.將步驟b所得的混合溶液進行微波加熱至200℃以上；d.將步驟c所得的高溫溶液噴灑至需要去除光刻膠的基體的表面。
2.一種用於權利要求1所述方法的去除光刻膠的裝置，其特徵在於分別設置硫酸加熱 單元、去離子水加熱單元、雙氧水加熱單元，前述三個加熱單元連接同一個混合罐，所述混 合罐連接微波加熱單元，所述微波加熱單元連接除膠裝置，所述硫酸加熱單元以及雙氧水 加熱單元為由加熱器、過濾器以及儲罐構成的循環加熱系統。
3.根據權利要求2所述的去除光刻膠的裝置，其特徵在於所述微波加熱單元包括微波 加熱管，所述微波加熱管為雙層結構，其內層管材質為聚四氟塑料，外層管材質為不鏽鋼， 所述外層管表面斜插微波導入管。
4.根據權利要求2所述的去除光刻膠的裝置，其特徵在於所述去離子水加熱單元包括 一個加熱器，所述加熱器的進液口位置低於出液口，所述加熱器為壓力容器。
5.根據權利要求2所述的去除光刻膠的裝置，其特徵在於所述除膠裝置包括一個反應 腔，所述反應腔內安裝載片臺，所述載片臺連接轉軸。
全文摘要
本發明公開了去除光刻膠的方法及裝置，其優點是能除淨光刻膠及其表面的鈍化層，屬於半導體製造領域，其方法包括如下步驟a.分別加熱硫酸、雙氧水達到60～90℃，同時加熱去離子水達到70～100℃；b.將步驟a中所述的三種化學溶液混合，並等待其溫度達到120～170℃；c.將步驟b所得的混合溶液進行微波加熱至200℃以上；d.將步驟c所得的高溫溶液噴灑至需要去除光刻膠的基體的表面。前述裝置包括硫酸加熱單元、去離子水加熱單元、雙氧水加熱單元，三個加熱單元連接同一個混合罐，混合罐連接微波加熱單元，微波加熱單元連接除膠裝置，硫酸加熱單元以及雙氧水加熱單元為由加熱器、過濾器以及儲罐構成的循環加熱系統。
文檔編號G03F7/42GK101943868SQ201010242760
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者陳波 申請人:無錫科矽電子技術有限公司;陳波