專利名稱：半導體硅片的去膠工藝腔及去膠方法
技術領域：
本發明涉及集成電路工藝技術領域，具體涉及一種半導體硅片的去膠工藝腔及去膠方法。
背景技術：
伴隨集成電路制造工藝的不斷進步，半導體器件的體積正變得越來越小，這也導致了非常微小的顆粒也變得足以影響半導體器件的制造和性能，所以，硅片清洗工藝也變得越來越重要。
在所有的清洗步驟中，由于注入或刻蝕工藝使光刻膠表面形成一層被碳化的硬殼，很難通過常規的濕法清洗方式進行去除，因此去除刻蝕或者大劑量離子注入后的光刻膠剝離是最為困難的一個步驟。常用的方法是先使用氧等離子體對光刻膠進行處理，再使用濕法清洗工藝去除殘余光刻膠。對于130納米及以上的工藝帶，干法去膠和濕法清洗之間的時間間隔通常都會控制在一天之內，但隨著技術的進步，越來越多的新材料用于銅互聯工藝中介質層的構成，同原來的材料二氧化硅相比，這些新材料有著更好的電學性能，但同時也對去膠清洗技術帶來了更大的挑戰。對于22/32納米工藝帶，干法去膠以及濕法清洗的間隔時間必須保持在非常短的時間內。因此，將干法去膠和濕法清洗集成在同一臺主機上，可以將兩步工藝的間隔時間縮短到幾分鐘以內。
目前，將干法去膠和濕法清洗集成在同一個工藝腔內，可以進一步把兩步工藝的間隔時間縮短到秒級，但是由于濕法清洗工藝產生的水蒸氣將會對下一次的干法去膠產生干擾，因此，對應該設備的去膠工藝會對工藝效果產生負面影響。發明內容
本發明的目的在于提出一種半導體硅片的去膠工藝腔和去膠方法，以解決在同一個工藝腔內濕法清洗對干法去膠的負面影響。
為了實現上述目的，本發明提供一種半導體硅片的去膠工藝腔，所述工藝腔內部的一端具有升降平臺，所述工藝腔內部的另一端固定有一護罩，所述護罩和所述升降平臺可構成封閉式結構，所述升降平臺上方用于固定一硅片，所述護罩內具有等離子體發生裝置，所述工藝腔內部還具有一活動蓋板，所述活動蓋板可置于所述升降平臺的上方，所述活動蓋板能夠遮擋所述硅片，所述活動蓋板上具有一個或多個進口。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述等離子體發生裝置包括進氣管路、真空管路、廢氣管路以及線圈，所述線圈圍繞所述護罩內側壁設置，所述進氣管路、真空管路以及廢氣管路穿過所述護罩的側壁設置。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述護罩為金屬護罩。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，當所述活動蓋板位于所述硅片上方時，所述活動蓋板與硅片之間具有0. 5毫米至3毫米的距離。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述進口包括液體進口，所述液體進口連接有液體管路，通過所述液體進口的清洗液的壓力為5至50磅/平方英寸。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述活動蓋板還具有一個或多個氣體進口，所述氣體進口連接有氣體管路。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述升降平臺上設置有硅片支架用于固定所述硅片。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述硅片支架的內部分布有真空管路。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述升降平臺的直徑為10英寸至15 英寸。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述活動蓋板的材質為陶瓷，直徑為 10至15英寸，厚度為1至20毫米。
優選地，在所述半導體硅片的去膠工藝腔中，所述活動蓋板的邊緣向下彎曲，形成導流護罩。
本發明還提供了一種半導體硅片的去膠工藝腔的去膠方法，該去膠方法包括將硅片固定在工藝腔內的升降平臺上；上升所述升降平臺使其與工藝腔內的護罩形成封閉式結構；啟動所述護罩內的等離子體發生裝置，在所述封閉式結構內對所述硅片進行等離子體灰化工藝；完成所述等離子體灰化工藝后，下降所述升降平臺，將工藝腔內的活動蓋板移動到所述升降平臺的上方；清洗液通過所述活動蓋板上的進口流到所述硅片上，對所述硅片進行濕法清洗。
優選地，在所述半導體硅片的去膠方法中，通過外部機械手臂將所述硅片放置在所述升降平臺上，并通過升降平臺上設置的硅片支架的真空管路將所述硅片固定在工藝腔內的所述升降平臺上。
優選地，在所述半導體硅片的去膠方法中，所述等離子體發生裝置包括進氣管路、 真空管路、廢氣管路以及線圈，通過所述進氣管路和所述真空管路將所述封閉式結構內的壓力范圍調節到10毫托-2000毫托，向所述封閉式結構內通入氧氣，并向所述線圈輸入頻率至少為13. 56兆赫茲的信號，激發氧等離子體對所述硅片進行氧等離子體灰化工藝。
優選地，在所述半導體硅片的去膠方法中，所述活動蓋板還具有一個或多個氣體進口，所述氣體進口連接有氣體管路，將異丙醇蒸汽或氮氣通過所述氣體管路噴到所述硅片的表面。
優選地，在所述半導體硅片的去膠方法中，下降所述升降平臺，將工藝腔內的活動蓋板移動到所述升降平臺的上方，使所述活動蓋板與所述硅片之間具有0. 5毫米至3毫米的距離。
與現有技術相比，本發明提供的半導體硅片的去膠工藝腔，通過工藝腔內的升降平臺、護罩以及活動蓋板，將對硅片進行的等離子體灰化工藝和濕法清洗工藝設置在工藝腔內的不同空間，使等離子體灰化工藝不會受到濕法清洗工藝殘余水氣的影響，并且由于等離子體灰化工藝是在升降平臺和護罩構成的封閉式結構內進行的，能夠調節封閉式結構內的工藝條件使等離子體灰化工藝達到最優化。
本發明提供的半導體硅片的去膠方法，工藝腔內的升降平臺上升與護罩形成封閉式結構，在封閉式結構內對硅片進行等離子體灰化工藝，待等離子體灰化工藝完成后，將升降平臺下降，活動蓋板移動至升降平臺的上方，使硅片表面被封閉在活動蓋板和升降平臺形成的一個極小的空間內進行濕法清洗，因此，在本發明提供的半導體硅片的去膠方法下， 等離子體灰化工藝不會受到濕法清洗工藝殘余水氣的影響，保證了良好的工藝條件。
圖1所示為本發明較佳實施例的半導體硅片的去膠工藝腔結構剖面示意圖2所示為本發明較佳實施例的半導體硅片的去膠方法的步驟流程圖3所示為本發明較佳實施例的半導體硅片在進行等離子體灰化工藝時的工藝腔結構剖面示意圖4所示為本發明較佳實施例的半導體硅片在進行濕法清洗工藝時的工藝腔結構剖面示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的半導體硅片的去膠工藝腔及去膠方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參考圖1，圖1所示為本發明較佳實施例的半導體硅片的去膠工藝腔結構剖面示意圖。本發明提供一種半導體硅片的去膠工藝腔，所述工藝腔11內部的一端具有升降平臺12，所述工藝腔11內部的另一端固定有一護罩13，所述護罩13和所述升降平臺12可構成封閉式結構，所述升降平臺12上方用于固定一硅片14，所述護罩13內具有等離子體發生裝置，所述工藝腔11內部還具有一活動蓋板15，所述活動蓋板15可置于所述升降平臺12 的上方，所述活動蓋板能夠遮擋所述硅片，并且所述活動蓋板15上具有一個或多個進口。
在本實施例中，所述等離子體發生裝置包括進氣管路161、真空管路162、廢氣管路163以及線圈164，所述線圈164圍繞所述護罩13內側壁設置，所述進氣管路161、真空管路162以及廢氣管路163穿過所述護罩13的側壁設置。本領域的普通技術人員應該理解， 所述等離子體發生裝置不僅僅由上述元件組成，還可以由別的能夠產生等離子體的元件組成。進一步地，所述護罩13為金屬護罩。
進一步地，當所述活動蓋板15位于所述硅片14上方時，所述活動蓋板15與硅片 14之間具有0. 5毫米至3毫米的距離。在本實施例中，硅片14表面與活動蓋板15之間的間距為2毫米。所述活動蓋板15與硅片14之間所具有的極小的距離，使在整個清洗過程中硅片14表面都被封閉在一個極小的空間中，有效地防止工藝腔中的懸浮顆粒及水珠再次沾染到硅片14表面，同時還可以有效減少清洗液消耗。所述進口為液體進口，所述液體進口連接有液體管路17，通過所述液體進口的清洗液的壓力為5至50磅/平方英寸。在本實施例中，清洗液的壓力值為50磅/平方英寸。液體管路17提供清洗液，使清洗液通過所述液體進口噴灑到待清洗的硅片14表面，調節通過液體進口的清洗液的壓力，可以使清洗液在硅片14表面形成非常高的速度，從而減小邊界層厚度，提高清洗效果。
在本實施例中，所述活動蓋板15還具有一個或多個氣體進口，所述氣體進口連接有氣體管路18，氣體管路18提供高純氮氣或者異丙醇蒸汽，使其通過氣體進口噴灑到已經清洗完畢的硅片14表面，提供的高純氮氣或者異丙醇蒸汽能夠幫助硅片14快速干燥。
優選地，所述升降平臺12上設置有硅片支架(未圖示)用于固定所述硅片14。所述硅片支架的內部分布有真空管路，所述真空管路能提供真空環境，利用真空產生的吸附力固定硅片支架上的硅片14，這種固定硅片的方法既不損傷硅片14，又不占用空間。
優選地，所述活動蓋板15上設置有超聲波振蕩器，所述超聲波振蕩器的數量為一個至四個，在本實施例中，對應硅片14設置有兩個超聲波振蕩器，每個超聲波振蕩器的功率為到達硅片13表面0. 5至5瓦特每平方厘米，工作頻率為0. 2至3兆赫茲。本領域的普通技術人員應該理解，所述工藝腔內不僅僅局限于設置有超聲波振蕩器，還可以是其他可以產生超聲波的儀器。
進一步地，所述活動蓋板15的邊緣向下彎曲，形成導流護罩19，避免清洗液濺出活動蓋板15的邊緣，能夠更高效率地利用清洗液。所述工藝腔的排氣排水管道(未圖示) 設置在所述升降平臺12的下方。
具體地，工藝腔11包括工藝腔的進口 111以及工藝腔的出口 112，硅片14通過工藝腔的進口 111送入工藝腔11內，通過工藝腔的出口 112送出工藝腔11。
圖2所示為本發明較佳實施例的半導體硅片的去膠方法的步驟流程圖。參照圖2， 本發明實施例提供的半導體硅片的去膠方法，包括
S21、將硅片固定在工藝腔內的升降平臺上；
S22、上升所述升降平臺使其與工藝腔內的護罩形成封閉式結構；
S23、啟動所述護罩內的等離子體發生裝置，在所述封閉式結構內對所述硅片進行等離子體灰化工藝；
S24、完成所述等離子體灰化工藝后，下降所述升降平臺，將工藝腔內的活動蓋板移動到所述升降平臺的上方；
S25、清洗液通過所述活動蓋板上的進口流到所述硅片上，對所述硅片進行濕法清洗。
圖3所示為本發明較佳實施例的半導體硅片在進行等離子體灰化工藝時的工藝腔結構剖面示意圖。參照圖3，對硅片14首先進行等離子體灰化工藝，在本實施例中進行的是氧等離子體灰化工藝，具體地，通過外部機械手臂將所述硅片14通過工藝腔11的進口 111放置在所述升降平臺12上，并通過升降平臺12上設置的硅片支架的真空管路將所述硅片14固定在工藝腔11內的所述升降平臺12上。將升降平臺12上升至與金屬護罩形成一封閉式結構，而硅片14即處于封閉式結構的封閉式空間內，之后，通過所述進氣管路161和所述真空管路162將所述封閉式結構內的壓力范圍調節到10毫托2000毫托，向所述封閉式結構內通入氧氣，并向所述線圈164輸入頻率至少為13. 56兆赫茲的信號，該頻率信號激發氧等離子體對所述硅片14進行氧等離子體灰化工藝，在此工藝條件下產生的廢氣通過廢氣管路163排出封閉式結構。
在對硅片14進行完氧等離子體灰化工藝之后，對硅片14進行濕法清洗，圖4所示為本發明較佳實施例的半導體硅片在進行濕法清洗工藝時的工藝腔結構剖面示意圖。參照圖4，下降升降平臺12，并將工藝腔11內的活動蓋板15移動到升降平臺12的上方，所述升降平臺12的直徑為10英寸至15英寸，與所述升降平臺12對應的金屬護罩的直徑也為10 英寸至15英寸，所述活動蓋板15的材質為陶瓷，直徑為10至15英寸，厚度為1至20毫米，在本實施例中，所述升降平臺12的直徑為10英寸，而活動蓋板15的直徑為12英寸，本領域的普通技術人員應該理解，所述活動蓋板15的材質不僅僅局限為陶瓷，還可以是其他化學性能穩定，符合一定機械強度要求的材料。
在利用本發明的實施例提供的半導體硅片的去膠工藝腔進行清洗的時候，使硅片 14表面與活動蓋板15之間保持2毫米的間距，升降平臺12帶動硅片14開始旋轉，其最高轉速為500至3000轉每分鐘，較高的轉速有助于使清洗液在硅片14表面形成非常高的速度。在本實施例中，升降平臺12的轉速為2000轉每分鐘。清洗液以50磅/平方英寸的壓力通過活動蓋板15上的液體進口噴灑到硅片14表面，在啟動升降平臺12進行旋轉前， 打開超聲波振蕩器，使其產生的超聲波硅片進行輔助清洗，進而提高工藝效率；清洗液清洗完畢后，停止清洗液供應，改為純水沖洗。清洗完成后，停止噴灑純水，同時關閉超聲波振蕩器，氣體管路18提供高純氮氣或者異丙醇蒸汽，使其通過氣體進口噴灑到已經清洗完畢的硅片14表面，提供的高純氮氣或者異丙醇蒸汽能夠幫助硅片14快速干燥。硅片14干燥完成后，升降平臺12停止轉動并降下，外部機械臂通過工藝腔11的出口 112取出硅片14。
綜上所述，本發明提供的半導體硅片的去膠工藝腔以及去膠方法，通過工藝腔11 內的升降平臺12、護罩13以及活動蓋板15，將對硅片14進行的等離子體灰化工藝和濕法清洗工藝設置在工藝腔11內的不同空間，使等離子體灰化工藝不會受到濕法清洗工藝殘余水氣的影響，并且由于等離子體灰化工藝是在升降平臺12和護罩13構成的封閉式結構內進行的，能夠調節封閉式結構內的工藝條件使等離子體灰化工藝達到最優化。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述工藝腔內部的一端具有升降平臺， 所述工藝腔內部的另一端固定有一護罩，所述護罩和所述升降平臺可構成封閉式結構，所述升降平臺上方用于固定一硅片，所述護罩內具有等離子體發生裝置，所述工藝腔內部還具有一活動蓋板，所述活動蓋板可置于所述升降平臺的上方，所述活動蓋板能夠遮擋所述硅片，所述活動蓋板上具有一個或多個進口。
2.根據權利要求1所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述等離子體發生裝置包括進氣管路、真空管路、廢氣管路以及線圈，所述線圈圍繞所述護罩內側壁設置，所述進氣管路、真空管路以及廢氣管路穿過所述護罩的側壁設置。
3.根據權利要求1所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述護罩為金屬護罩。
4.根據權利要求1所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，當所述活動蓋板位于所述硅片上方時，所述活動蓋板與硅片之間具有0. 5毫米至3毫米的距離。
5.根據權利要求1所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述進口包括液體進口，所述液體進口連接有液體管路，通過所述液體進口的清洗液的壓力為5至50磅/平方英寸。
6.根據權利要求5所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述活動蓋板還具有一個或多個氣體進口，所述氣體進口連接有氣體管路。
7.根據權利要求1所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述升降平臺上設置有硅片支架用于固定所述硅片。
8.根據權利要求7所述的半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述硅片支架的內部分布有真空管路。
9.根據權利要求1至7中任一項的所述半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述升降平臺的直徑為10英寸至15英寸。
10.根據權利要求1至7中任一項的所述半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述活動蓋板的材質為陶瓷，直徑為10至15英寸，厚度為1至20毫米。
11.根據權利要求1至7中任一項的所述半導體硅片的去膠工藝腔，其特征在于，所述活動蓋板的邊緣向下彎曲，形成導流護罩。
12.一種利用權利要求1所述的半導體硅片的去膠工藝腔的去膠方法，其特征在于，包括將硅片固定在工藝腔內的升降平臺上； 上升所述升降平臺使其與工藝腔內的護罩形成封閉式結構；啟動所述護罩內的等離子體發生裝置，在所述封閉式結構內對所述硅片進行等離子體灰化工藝；完成所述等離子體灰化工藝后，下降所述升降平臺，將工藝腔內的活動蓋板移動到所述升降平臺的上方；清洗液通過所述活動蓋板上的進口流到所述硅片上，對所述硅片進行濕法清洗。
13.一種利用權利要求12所述的去膠方法，其特征在于，通過外部機械手臂將所述硅片放置在所述升降平臺上，并通過升降平臺上設置的硅片支架的真空管路將所述硅片固定在工藝腔內的所述升降平臺上。
14.一種利用權利要求12所述的去膠方法，其特征在于，所述等離子體發生裝置包括進氣管路、真空管路、廢氣管路以及線圈，通過所述進氣管路和所述真空管路將所述封閉式結構內的壓力范圍調節到10毫托-2000毫托，向所述封閉式結構內通入氧氣，并向所述線圈輸入頻率至少為13. 56兆赫茲的信號，激發氧等離子體對所述硅片進行氧等離子體灰化工藝。
15.一種利用權利要求12所述的去膠方法，其特征在于，所述活動蓋板還具有一個或多個氣體進口，所述氣體進口連接有氣體管路，將異丙醇蒸汽或氮氣通過所述氣體管路噴到所述硅片的表面。
16.一種利用權利要求12所述的去膠方法，其特征在于，下降所述升降平臺，將工藝腔內的活動蓋板移動到所述升降平臺的上方，使所述活動蓋板與所述硅片之間具有0. 5毫米至3毫米的距離。
全文摘要
本發明提供一種半導體硅片的去膠工藝腔，工藝腔內部的一端具有升降平臺，工藝腔內部的另一端固定有一護罩，護罩和升降平臺可構成封閉式結構，升降平臺上方用于固定一硅片，護罩內具有等離子體發生裝置，工藝腔內部還具有一活動蓋板，活動蓋板可置于升降平臺的上方，所述活動蓋板能夠遮擋所述硅片，活動蓋板上具有一個或多個進口。本發明還提供一種半導體硅片的去膠方法。本發明提供的半導體硅片的去膠工藝腔以及去膠方法，通過工藝腔內的升降平臺、護罩以及活動蓋板，將對硅片進行的等離子體灰化工藝和濕法清洗工藝設置在工藝腔內的不同空間，使等離子體灰化工藝不會受到濕法清洗工藝殘余水氣的影響。
文檔編號H01L21/67GK102496592SQ20111045840
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者張晨騁 申請人:上海集成電路研發中心有限公司