專利名稱：集成的半導(dǎo)體基片處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體基片處理系統(tǒng)，尤其涉及一種提供一個集成的腐蝕后和剝離前的清洗操作的改進(jìn)的基片處理裝置和方法，集成電路的制備要求在微小的芯片上的不同半導(dǎo)體器件之間形成互連的導(dǎo)電通道。這種導(dǎo)電通道可能由純金屬、金屬合金、金屬混合物或硅薄膜組成，如鋁、多晶硅或鎢的硅化物。在典型的處理中，需要刻圖形的一層首先被淀積到半導(dǎo)體基片上，然后光刻膠淀積在下面的淀積層頂部。圖形在光刻膠層上形成，產(chǎn)生的光刻膠掩模暴露并覆蓋下面的淀積層的某些區(qū)域。光刻膠掩模開口區(qū)域所暴露出的淀積材料，通常通過干法等離子體腐蝕技術(shù)除去。這種干法等離子體處理在等離子體腐蝕后，在光刻膠掩模和下面的淀積層上會留下殘留物。如果在金屬腐蝕后殘留在光刻膠上的殘留物沒有被除去，將產(chǎn)生下面的金屬被侵蝕或各種器件性能的問題。有很多方法用來除去殘留物以防止侵蝕，但沒有一種方法完全成功。
對侵蝕和殘留物問題的一種解決方法是在等離子體腐蝕后立即除去光刻膠?，F(xiàn)在許多基片處理系統(tǒng)已經(jīng)集成了腐蝕模塊和光刻膠剝離模塊，使得在腐蝕后基片可以直接傳輸?shù)絼冸x模塊以除去光刻膠，從而盡可能減少侵蝕的機(jī)會。但這種方法有一個明顯的缺點(diǎn)。因?yàn)槌ス饪棠z一般要用到氧氣等離子體，而腐蝕后留下的殘留物在等離子體中會轉(zhuǎn)化為不溶解的氧化物，從而導(dǎo)致不完全的光刻膠剝離，不完全的殘留物去除或需要加長剝離過程，所有這些都降低生產(chǎn)率或產(chǎn)量。
解決侵蝕和殘留物問題的另一種方法，是在溶劑中進(jìn)行剝離前清洗以除去水溶性殘留物，這種水溶性殘留物會在光刻膠剝離前侵蝕下面的金屬和產(chǎn)生其他不良的影響。但要進(jìn)行剝離前清洗，基片必須從腐蝕設(shè)備中取出，并用分離的設(shè)備清洗。基片在分離處理設(shè)備之間的傳送不僅增加了總的處理時間，而且增加接觸，因而增加基片沾污的機(jī)會。再者，用分離的設(shè)備進(jìn)行腐蝕、光刻膠剝離和清洗過程會明顯增加基片制造設(shè)施占用的空間。這樣，集成電路制造商面臨這樣的困境，要么不進(jìn)行清洗而冒侵蝕之險，要么拿下來清洗而冒由于增加的接觸而產(chǎn)生的潛在沾污和較低的產(chǎn)量的風(fēng)險。
于是，就有了對這樣一種基片處理系統(tǒng)的需求，這種系統(tǒng)可以在單一系統(tǒng)中，對基片進(jìn)行從干法等離子體腐蝕到濕法剝離前清洗的連續(xù)處理，以控制侵蝕并除去殘留物。
總體來說，本發(fā)明是指一個模塊，一個使得在腐蝕和剝離工藝之間可以進(jìn)行清洗操作的集成的基片處理系統(tǒng)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，半導(dǎo)體基片可以在單一系統(tǒng)中進(jìn)行干法腐蝕、濕法剝離前清洗、干法光刻膠剝離和濕法最終清洗的連續(xù)處理。
本發(fā)明提供一基片處理系統(tǒng)，通過光刻膠剝離前的清洗除去基片上的殘留物，以實(shí)現(xiàn)干法等離子體腐蝕后的侵蝕控制和殘留物去除。剝離前清洗不僅防止侵蝕，而且避免在光刻膠剝離期間殘留物氧化變成不溶解的氧化物。結(jié)果是光刻膠剝離所需的時間減少。再者，通過在與腐蝕過程相同系統(tǒng)中進(jìn)行剝離前清洗，本發(fā)明排除了對把基片從工藝線取出拿到分離的清洗臺的需求，因而增加了基片制造的成品率。另外，本發(fā)明減少了基片接觸的次數(shù)，這意味著減小了基片沾污的機(jī)會。本發(fā)明也排除了對擁有不同類型的設(shè)備以進(jìn)行腐蝕、剝離前清洗、光刻膠剝離和剝離后清洗的需求。取而代之的是單一緊湊的、小體積的系統(tǒng)，具有在單一系統(tǒng)中進(jìn)行包括剝離前清洗的多項處理功能，因而減少了對基片制造設(shè)施空間的需求。
從以下關(guān)于本發(fā)明、實(shí)施例、附圖和附加的權(quán)利要求的詳細(xì)描述，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和目標(biāo)將是顯而易見的。


圖1是部分設(shè)計好的基片處理系統(tǒng)的頂視圖。
圖2是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出在可鎖定的進(jìn)樣室的一基片。
圖3是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出在可鎖定的進(jìn)樣室的一基片，和在調(diào)整模塊中的一基片。
圖4是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出在可鎖定的進(jìn)樣室的一基片，和各在兩個腐蝕模塊中一基片。
圖5是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出原來在可鎖定的進(jìn)樣室的一基片已被傳送到調(diào)整模塊圖6是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出原來在腐蝕模塊的一基片已被傳送到剝離模塊，然后到清洗模塊圖7是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出原來在清洗模塊的一基片已被傳送回到剝離模塊圖8是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出原來在剝離模塊的一基片已被傳送到清洗模塊圖9是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出原來在清洗模塊的一基片已被傳送到退片盒圖10是圖1基片處理系統(tǒng)的頂視圖的簡圖，表示出原來在腐蝕模塊的一基片已被傳送到剝離模塊，以及原來在調(diào)整模塊的一基片已被傳送到腐蝕模塊。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。此系統(tǒng)包括一真空可鎖定的進(jìn)樣室16、一調(diào)整模塊18、兩個腐蝕模塊20和22、和一剝離模塊24，所有這些都通過可關(guān)閉的開口連接到中央真空室26，并通過計算機(jī)過程控制系統(tǒng)(未示出)操作?？涉i定的進(jìn)樣室16包含一內(nèi)置的盒倉，用于放置一基片盒(進(jìn)樣盒)。真空室26有一機(jī)械式基片操作系統(tǒng)38，用于把基片從一個模塊傳送到另一個模塊。剝離模塊24通過可關(guān)閉的開口27連接到大氣壓下機(jī)械式基片處理系統(tǒng)32，并依次連接到清洗模塊25和大氣壓盒模塊34(出樣模塊)。一例典型的清洗模塊所用的是Semitool Equinox的清洗系統(tǒng)。大氣壓下機(jī)械式基片處理系統(tǒng)32作用于承接處理完成后的基片的大氣壓盒模塊34。另外，第二個機(jī)械式基片處理系統(tǒng)32在剝離模塊24和清洗模塊25之間傳送基片。在清洗期間，清洗模塊25和機(jī)械操縱系統(tǒng)32被設(shè)計成保持剝離模塊24進(jìn)行剝離所要求的基片調(diào)整的角度。本發(fā)明的操作通過計算機(jī)系統(tǒng)自動和可編程地進(jìn)行。
圖2-10說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例一般的處理步驟。圖2展示了一基片裝在可鎖定的進(jìn)樣室16中的一真空盒倉上。一旦可鎖定的進(jìn)樣室16被抽到真空，位于可鎖定的進(jìn)樣室16和中央真空室26之間的門閥37就開啟，并提供一條通過中央機(jī)械手38到可鎖定的進(jìn)樣室16中的基片盒的途徑。中央機(jī)械手38傳送一基片(A)從可鎖定的進(jìn)樣室16到調(diào)整模塊18，在該處對基片進(jìn)行theta角調(diào)整，如圖3所示。此基片然后通過可關(guān)閉的開口40傳送到第一腐蝕模塊20進(jìn)行腐蝕。在第一個基片在模塊20中腐蝕的同時，中央機(jī)械手38從可鎖定的進(jìn)樣室16中的基片盒里拿起第二個基片(B)，并傳送到調(diào)整模塊18以對基片進(jìn)行theta角調(diào)整。一旦調(diào)整結(jié)束，基片(B)就被通過可關(guān)閉的開口42傳送到第二個腐蝕模塊22，如圖4所示。當(dāng)基片A和B還在各自的腐蝕模塊中時，中央機(jī)械手38從可鎖定的進(jìn)樣室16中的基片盒里拿起第三個基片(B)，并傳送到調(diào)整模塊18對基片進(jìn)行theta角調(diào)整，如圖5所示。
當(dāng)?shù)谝粋€基片(A)腐蝕完畢，，中央機(jī)械手38就通過可關(guān)閉的開口40移走此基片，并把它通過可關(guān)閉的開口44放進(jìn)剝離模塊24。在此時剝離模塊中沒進(jìn)行任何處理。一旦可關(guān)閉開口44關(guān)閉并密封好，剝離模塊24就放氣至大氣壓。在剝離模塊24放氣時，中央機(jī)械手38拿起在調(diào)整模塊的基片C，并通過可關(guān)閉的開口40把它傳送到第一個腐蝕模塊20。當(dāng)基片C在第一個腐蝕模塊20中腐蝕時，中央機(jī)械手38從基片盒中拿起第四個基片(D)，并傳送到調(diào)整模塊18作theta角調(diào)整。與此同時，一旦剝離模塊24放氣至大氣壓，位于大氣壓機(jī)械手32和剝離模塊24之間的的可關(guān)閉開口27開啟，可使大氣壓機(jī)械手32從剝離模塊24到清洗模塊25來傳送基片A，如圖6所示。基片A然后在清洗模塊25中經(jīng)歷腐蝕前清洗并甩干。一旦清洗和甩干完成，大氣壓機(jī)械手32就通過可開啟的開口27把基片A從清洗模塊25傳送回剝離模塊24，如圖7所示。開口27關(guān)閉后，剝離模塊24被抽到真空，采用氧氣等離子體剝離在基片上的光刻膠。一旦光刻膠剝離完成，剝離模塊24再次放氣至大氣壓。放氣完成后，大氣壓機(jī)械手32把基片通過可關(guān)閉的開口27從剝離模塊24傳送到清洗模塊25，以作最后的清洗和干燥，如圖8所示?；逑春透稍锖?，大氣壓機(jī)械手32把它傳送到出片盒34，如圖9所示。處理過程包括剝離前清洗、剝離和清洗，然后在第二腐蝕模塊22中對基片B重復(fù)，基片B由中央機(jī)械手38通過可關(guān)閉的開口42傳送并放在剝離模塊24中，如圖10所示。
雖然本發(fā)明是與具體實(shí)施例結(jié)合起來進(jìn)行描述的，但本發(fā)明并不僅限于這種實(shí)施例，而是在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)包含修改及等效的結(jié)構(gòu)。例如，實(shí)施例設(shè)計了兩個腐蝕模塊，但所獲得益處與腐蝕模塊的數(shù)量無關(guān)。
權(quán)利要求
1.一半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，包括a.一中央真空室；b.一可鎖定的真空進(jìn)樣室，具有至少一個可關(guān)閉的開口，并連接到所述的中央真空室；c.一腐蝕模塊，包括一反應(yīng)室及至少一個可關(guān)閉的開口，并連接到所述的中央真空室；d.一剝離模塊，包括一反應(yīng)室及至少一個可關(guān)閉的開口，并連接到所述的中央真空室；e.一清洗模塊，可連通到所述的剝離模塊；以及f.傳送裝置，用于傳送一半導(dǎo)體基片從所述的清洗模塊到所述的剝離模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包含第二個傳送裝置，用于在所述的可鎖定的進(jìn)樣室、所述的腐蝕模塊、所述的剝離模塊之間傳送半導(dǎo)體基片。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，其中所述的傳送裝置工作于大氣壓下。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，其中所述的剝離模塊進(jìn)一步包括一電阻加熱的基片吸盤。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，其中所述的清洗模塊包括噴射液體的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，其中所述的清洗模塊包括干燥所述的半導(dǎo)體基片的裝置。
7.一種用于在一基片處理裝置中處理一半導(dǎo)體基片的方法，包括下面的步驟a.在所述的裝置的腐蝕模塊中除去在所述的半導(dǎo)體基片上的材料；b.在所述的除去步驟后，在所述的裝置的清洗模塊中清洗所述的半導(dǎo)體基片；c.在所述的裝置的剝離模塊中除去在所述的半導(dǎo)體基片上的掩模材料。
8.如權(quán)利要求7所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，進(jìn)一步包括一在所述的掩模除去步驟后，在所述的裝置的清洗模塊中清洗所述的半導(dǎo)體基片的步驟。
9.如權(quán)利要求7所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的材料除去步驟、所述的清洗步驟和所述的掩模除去步驟是在用戶可編程計算裝置的控制下自動進(jìn)行的。
10.一種用于在一基片處理裝置中處理一半導(dǎo)體基片的方法，包括下面的步驟a.在掩模除去前，在所述的裝置的清洗模塊中清洗所述的半導(dǎo)體基片；b.通過一傳送裝置，從所述的清洗模塊傳送所述的基片到一剝離模塊；c.在所述的裝置的所述的剝離模塊中除去在所述的半導(dǎo)體基片上的光刻膠層。
11.如權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，進(jìn)一步包括一在所述的光刻膠除去步驟后，在所述的裝置的所述的清洗模塊中清洗所述的半導(dǎo)體基片的步驟。
12.如權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的傳送裝置用于傳送所述的基片從所述的剝離模塊到所述的清洗模塊。
13.如權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的傳送裝置用于傳送所述的基片從所述的清洗模塊到所述的剝離模塊。
14.如權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的傳送裝置在大氣壓下工作。
15.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的清洗模塊包含用各種溶液處理所述基片的裝置。
16.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的清洗模塊包含干燥所述半導(dǎo)體基片的機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求10所述的處理半導(dǎo)體基片的方法，其中所述的清洗步驟、所述的傳送步驟和所述的除去步驟是在用戶可編程計算裝置的控制下自動進(jìn)行的。
18.一半導(dǎo)體腐蝕處理系統(tǒng)，包括a.一真空室；b.一腐蝕模塊，可有選擇地與所述的真空室互通；c.一剝離模塊，可有選擇地與所述的真空室互通；d.一清洗模塊，可與所述的剝離模塊連通。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其適合操作半導(dǎo)體基片，所述的系統(tǒng)包括一傳送裝置，可以連續(xù)把一基片(1)從剝離模塊傳送到清洗模塊，使得此基片能被清洗；(2)從清洗模塊傳送回剝離模塊，使得光刻膠層能被除去。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述的傳送裝置可當(dāng)一光刻膠層被除去后進(jìn)一步連續(xù)傳送一基片從剝離模塊傳送到清洗模塊，在這里可對此基片再次清洗。
21.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述的系統(tǒng)由一集成的模塊化半導(dǎo)體腐蝕處理系統(tǒng)組成。
22.一種用于在基片腐蝕處理裝置中處理一半導(dǎo)體基片的方法，包括如下步驟a.在光刻膠層除去步驟之前清洗所述的半導(dǎo)體基片；b.除去在所述的半導(dǎo)體基片上的光刻膠層。
23.如權(quán)利要求22所述的用于處理半導(dǎo)體基片方法，進(jìn)一步包括一步驟c.在所述光刻膠層除去步驟之后接著清洗所述的半導(dǎo)體基片。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，包括在一集成的基片腐蝕處理裝置中進(jìn)行步驟(a)和步驟(b)。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，包括在一模塊化的基片腐蝕處理裝置中進(jìn)行步驟(a)和步驟(b)。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，包括在一集成的基片腐蝕處理裝置中進(jìn)行步驟(a)、步驟(b)和步驟(c)。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，包括在一模塊化的基片腐蝕處理裝置中進(jìn)行步驟(a)、步驟(b)和步驟(c)。
28.如在權(quán)利要求23所述的方法，其中步驟(a)和步驟(c)在同一清洗室里進(jìn)行。
全文摘要
一種改進(jìn)的裝置(16,18,20,22,24,25)和方法,提供了在腐蝕操作和剝離操作之間的一個整體的剝離前清洗操作。本發(fā)明用于在單一系統(tǒng)中進(jìn)行半導(dǎo)體基片(A)的干法腐蝕、濕法剝離前清洗、干法光刻膠剝離和濕法最后清洗的連續(xù)處理。
文檔編號H01L21/304GK1184556SQ96193829
公開日1998年6月10日 申請日期1996年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月10日
發(fā)明者斯蒂芬·P·德奧納勒斯 申請人:泰格爾公司