金属剥离工具和方法技术

在某些实施方案中，金属剥离工具包括：浸没槽，用于接收晶圆盒，在所述晶圆盒中带有晶圆，所述浸没槽包括内部堰；升降机构，能够在所述晶圆盒沉没在所述浸没槽中的流体内时抬升和降低所述晶圆盒；低压高速的主要喷洒器，用于剥去金属，所述主要喷洒器定位在所述浸没槽的相对两侧处，平行于所述晶圆表面平面；以及，次要喷洒器，用于压力平衡力，定位在所述浸没槽的底部处。晶圆提升插入件定位在所述浸没槽的底部处，以接收和周期性地提升所述盒内的晶圆。

【技术实现步骤摘要】

公开的是用于制造半导体器件的装置和方法；具体地，公开的是用于执行金属剥离（liftoff）工艺的装置和方法。
技术介绍
在半导体和电子部件的制造中，通常存在两种类型的蚀刻工艺，用于在衬底上形成金属层和结构。“减成法（subtractive）”或“回蚀刻”方法是首先将金属沉积在整个衬底表面上，随后接着将抗蚀掩模图案化在金属的顶部上，继而通过湿蚀刻或干蚀刻将不想要的区域中的金属选择性地移除。“加成法（additive）”或“剥离”方法是进行金属剥离，其中首先将抗蚀剂图案化在衬底表面上，随后接着通过溅射沉积或蒸发方法沉积金属。继而，在合适的溶剂中溶解牺牲抗蚀剂层，从而将在抗蚀剂的顶部上的金属剥离以及仅留下衬底上的抗蚀剂开口区域中的金属。该“剥离”技术允许很容易地创建包括不同金属层的金属图案，而在“回蚀刻”方法中选择性地移除所有的金属层并不总是简单易做的。
技术实现思路
微构造（microstructuring）技术中的剥离工具和工艺用来在衬底（通常是半导体晶圆）的表面上使用牺牲材料（通常是光致抗蚀剂）创建由目标材料制成的集成电路和其他微器件结构。所述结构的尺度可在从纳米尺度直到厘米尺度的范围内变化，但是通常具有微米尺寸。本专利技术的工具和方法用于从被加工的晶圆表面移除金属和/或其他层，以经由加成法工艺创建集成电路。待由所公开的金属剥离工具和方法加工的晶圆已被加工过以在牺牲模版层（例如，光致抗蚀剂）中创建相反的图案，所述牺牲模版层被沉积在晶圆（或其他衬底）的表面上。继而，蚀刻穿过牺牲层的开口，使得目标材料（尤其是金属）可被沉积在晶圆的表面上，位于那些待被创建最终图案的区域中。薄膜金属或薄层金属被沉积在晶圆的表面上，包括沉积在牺牲层和晶圆表面的暴露区域上。继而，所公开的工具和方法底切（undercut）牺牲材料（例如，溶剂中的光致抗蚀剂），且牺牲层顶部上的金属被剥离和移除。在剥离之后，薄层的金属仅以期望的图案留存在它与暴露的晶圆表面具有直接接触的区中。尽管所公开的是用于金属剥离和抗蚀剂剥去的装置和方法，但是为易于讨论，所述装置和方法主要关于金属剥离来讨论。在某些实施方案中，金属剥离工具包括：浸没槽，用于接收晶圆盒，在该晶圆盒中带有晶圆，该浸没槽包括内部堰；升降机构，能够在该晶圆盒沉没在浸没槽内的流体中时抬升和降低该晶圆盒；低压高速主要喷洒器，用于剥去金属，所述主要喷洒器定位在该浸没槽的相对两侧处，相对的侧壁垂直于当所述晶圆位于浸没槽内的晶圆盒中时由晶圆的表面所限定的平面；以及次要喷洒器，能够提供压力平衡力，所述次要喷洒器定位在该浸没槽的底部处。晶圆提升插入件定位在该浸没槽的底部处，以接收和周期性地提升该盒内的晶圆。在某些实施方案中，该金属剥离方法包括：将带有待被加工的晶圆的晶圆盒沉没在浸没槽内的流体中，该流体是用于移除或磨损在待被剥离的金属层下方的牺牲抗蚀剂层的液体溶剂。随着提升机构在浸没槽中降低该晶圆盒，靠近该浸没槽的底部的晶圆的边缘被周期性地插入到晶圆提升插入件的缝中。低压高速流体流从定位在该浸没槽的侧壁处的主要喷洒器在与晶圆表面平行的方向上喷洒，从而底切该抗蚀剂层，并且在该晶圆的整个表面上提供最大的金属剥去力。晶圆盒和晶圆在该浸没槽中被循环地抬升和降低并穿过来自该主要喷洒器的流体流，以提供完全的或基本上完全的金属剥离。流体从定位在该浸没槽的底部上的一个或多个流体喷射器被同时地和/或间歇地喷洒，以提供压力平衡力，该压力平衡力导致所剥去的金属的大部分向上移动至该浸没槽的顶部，并且从该内部堰流动至该外部堰。存在若干当前可用的金属剥离工具和方法来执行金属剥离工艺，但是现有的工具和方法中的每一个都具有问题，所述问题通过在本文中公开的工具和方法的实施方案来克服。现有的单个晶圆旋转工具在晶圆的上部表面处于水平位置且所喷洒的溶剂相对于晶圆表面处于垂直角度的情况下使用。该移除工艺方法要求在单独的工具或槽中的很长的浸泡步骤，以允许金属下方的抗蚀剂层软化，以及金属层开始起皱。对于朝下的喷洒力，为将金属剥去，起皱效应是必要的。这对于高产量工艺是低效的，并且在晶圆表面上留下许多金属毛刺（flag）。此外，溶剂使用量非常高，且由于被剥离的金属粘结至工艺槽的壁，金属回收是当使用这些工具和方法时是普遍的问题。将浸没与再循环的槽一起使用的现有的金属剥离工具和方法是可用的，但是在没有进一步加工和硬件的情况下，对于金属移除基本上是低效的。现有的浸没工具采用简单的浸泡，以及使流体在浸没槽中再循环。该工艺花费的时间过长，从而在考虑当前生产需求的情况下是没有效率的。因此，使用高速低压喷射器来帮助移除金属。考虑到在长距离时在液体中产生高速流体的困难性，辊组件用于旋转晶片，允许更高速的流动到达晶圆的整个表面。这些系统的问题是，一些晶圆具有平边（flat），使得辊组件是低效的，因为具有平边的晶圆不能被旋转。此外，多种晶圆尺寸不能够在该类型的系统中被加工，使得它们总体上不很合意。现有的浸没系统具有的问题还在于，由于剥离金属抓划永久金属层所造成的损坏。当剥离金属在湍流模式中被截获在工艺槽中时，剥离金属在流体流中变成碎屑。金属一旦被截获在湍流中，就在整个溶液中以高速循环，时而抓划永久金属层。此外，通过许多当前可用的系统，必须通过频繁地对系统进行排放来手动地将剥离金属的大部分清出工艺槽。这是不期望的，因为这总体上导致相当多的停机时间，以及较低的生产率。在这些排放循环期间，剥离的金属通常被截获在阀或泵中，导致对这些部件的损坏，进一步增大了成本且减少了正常运行时间。过滤器还经常堵塞，在一些情况下，工艺槽由于阻塞而不再排放。这为操作所述工具的维护人员造成了危险情况。当前公开的工具和方法的实施方案通过硬件和方法步骤的细致的设计组合解决了所述问题。晶圆的浸没、升降机构将晶圆表面移动经过主要喷洒器以移除金属、使用次要喷洒器来提供压力平衡力从而将剥离金属移动出浸没槽的金属剥离工艺区域，以及将堰结构包括在金属剥离工具中，以上各项的组合协同作用以提供金属剥离且同时从浸没槽移除被提升的金属使得完全或基本上完全执行金属剥离，基本上没有或者尽量减少:金属毛刺或耳状物、再沉积被剥去的金属或其他未完成的金属剥离，或者由于流体中的金属颗粒而对晶圆或晶圆上的金属图案造成损坏。流动速度和方向的平衡、喷洒器排序以及晶圆盒在浸没槽的流体中的抬升和降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属剥离方法，包括：a.将晶圆盒浸没在浸没槽内的工作流体中，该浸没槽具有相对的第一侧壁和第二侧壁以及底部；b.引导来自沿着所述浸没槽的至少一个侧壁定位的主要的流体喷洒器的工作流体流，使得该工作流体流流在该盒中的晶圆的表面上，同时该盒浸没在该工作流体中；c.在引导来自主要的流体喷洒器的工作流体流的同时，抬升和降低该晶圆盒以穿过所述主要的流体喷洒器；以及d.引导来自定位在该浸没槽的底部处的次要的流体喷洒器的工作流体流，使得工作流体流相对于该浸没槽的底部在朝上方向上。

【技术特征摘要】
2013.03.14 US 61/785,2331.一种金属剥离方法，包括：
a.将晶圆盒浸没在浸没槽内的工作流体中，该浸没槽具有相对的
第一侧壁和第二侧壁以及底部；
b.引导来自沿着所述浸没槽的至少一个侧壁定位的主要的流体喷
洒器的工作流体流，使得该工作流体流流在该盒中的晶圆的表面上，同
时该盒浸没在该工作流体中；
c.在引导来自主要的流体喷洒器的工作流体流的同时，抬升和降
低该晶圆盒以穿过所述主要的流体喷洒器；以及
d.引导来自定位在该浸没槽的底部处的次要的流体喷洒器的工作
流体流，使得工作流体流相对于该浸没槽的底部在朝上方向上。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将该晶圆盒间歇地降低到
被浸没的静态提升梳上，从而周期性地将所述晶圆从该盒的较低部分提
升，同时由所述主要的流体喷洒器和/或所述次要的流体喷洒器喷洒工
作流体流。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述主要的流体喷洒器和所
述次要的流体喷洒器从所述晶圆下方以及水平地从该浸没槽的仅一侧
同时地喷洒工作流体流、或者从该浸没槽的底部以及水平地从所述晶圆
的另一侧同时地喷洒工作流体流。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括定位在该浸没槽的第一侧
壁和第二侧壁处的主要喷洒器，从而在晶圆表面上喷射工作流体流，以
及其中当该晶圆盒在工作流体流中被抬升和降低时，该次要喷洒器和第
一侧壁的所述主要喷洒器同时地喷洒工作流体持续一个预定时间段，以
及之后，当该晶圆盒在工作流体流中被抬升和降低时，所述次要喷洒器
和第二侧壁的所述主要喷洒器同时地喷洒工作流体持续一个预定时间
段。
5.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述主要的流体喷洒器
的工作流体流基本上平行于所述晶圆的平面表面。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述工作流体被加热。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括所述浸没槽中的内部堰，
以及其中来自所述次要喷洒器的工作流体流迫使所述工作流体中的经

\t剥去的金属片流过所述内部堰。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括在外部堰中收集所述工作
流体和经剥去的金属片，继而将所述经剥去的金属片过滤出所述工作流
体，并且将所述工作流体再循环至所述浸没槽。
9.根据权利要求1所述的方法，其中当所述晶圆被加工时，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·泰斯，
申请(专利权)人：梅伊有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US