专利名称：晶片的干燥方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶片的干燥方法。
背景技术：
半导体工艺制造中，为防止有水分附着在晶片上，通常需要在清洗后对 晶片进行干燥处理，以将清洗时所附着的水分完全去除。
现有的晶片干燥方法主要有旋转干燥法及蒸气干燥法。旋转干燥法是通 过旋转器将晶片高速旋转而利用离心力将水分甩除，而蒸气干燥法是利用与
水具有良好互溶性的异丙醇(IPA)的蒸气使附着在晶片上的水同IPA置换， 从而将水分去除。其中，对于旋转千燥法， 一方面因其易污染晶片；另一方 面因其可能会使晶片带电，已不能满足要求日益严格的半导体制造工艺的需 要。因此，目前，主要是利用蒸气干燥法对晶片进行干燥。
IPA蒸气干燥方法需要对IPA进行加热，以利用其蒸气对晶片进行干燥处 理，其蒸气的温度大约在70。C左右，这一温度对于普通的晶片没有大的影响。 但是，当需要干燥的晶片表面具有光刻胶图形时，这一温度的IPA蒸气就有可 能导致晶片表面的光刻胶剥落或变形，直接影响到后面以光刻胶为掩膜的工 艺的正常进行，令晶片表面上形成的图形发生形变，与预先的设计不相符。 图1A和1B分别为利用现有的干燥处理方法处理前后的器件剖面示意图，图1A 为利用现有的干燥处理方法处理前的器件结构剖面图，如图1A所示，在晶片 101上覆盖有光刻胶102,该晶片上不需要用光刻胶保护的区域103上的光刻胶 已经光刻去除，此时，晶片上的光刻胶图形仍保持完好。图1B所示为利用现 有的干燥处理方法处理后的器件结构剖面图，如图1B所示，由于现有的千燥 方法中加入了热的IPA蒸气，对光刻胶的边缘可能会造成影响，结果在某些光 刻胶图形的边缘处可能会发生变形IIO，严重时甚至会导致某些区域的光刻胶 剥落，由于干燥处理后的晶片要以该层光刻胶图形为掩膜进行后续处理，通 常为刻蚀处理，这一光刻胶的变形或剥落，会使后面的刻蚀结果出现异常， 即，在晶片表面形成的刻蚀后图形也发生相应变形，与预先设计的图形不相 符，结果导致器件性能和生产成品率降低。
申请号为01103084.4的中国专利申请，公开了一种晶片干燥方法，该方法 利用 一气化异丙醇装置，将未加热的IPA喷入干燥器中以实现对晶片的干燥， 避免了热的IPA蒸气对晶片表面光刻胶的损伤，但是该方法为了弥补低温IPA 千燥效率低的问题，还向干燥器中通入了经过热交换器后的高温N2，而这一
热的N2流同样会因高温而损伤光刻胶，故而该干燥方法也不能解决表面带有 光刻胶图形的晶片的干燥问题。
在超大规模集成电路飞速发展的今天，器件的特征尺寸不断地缩小，集 成度不断地提高，对半导体制作工艺的要求已日益严格，尤其对于图形的精 密度提出了更高的期望，希望能将设计在光刻掩膜版上的图形准确地复制到 晶片表面上，以在晶片上制作形成预先设计的结构。采用长时间的IPA蒸气或 高温N2流对表面带有光刻胶图形的晶片进行干燥处理，可能会导致晶片表面 图形发生变形的问题显然需要尽力避免。希望能找出 一种新的晶片干燥方法， 该方法能够避免光刻胶在干燥处理过程中受损。
发明内容
本发明提供一种晶片的干燥方法，以改善现有晶片干燥方法中存在的光 刻胶图形的变形问题。
本发明提供的一种晶片的干燥方法，包括步骤
将晶片放置在干燥器的片架上；
将所述片架降入所述干燥器内的水槽中；
利用所述水槽中的去离子水对所述晶片进行沖洗；
将所述片架緩慢提升，同时向所述干燥器内通入氮气；
当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，利用所述水槽下的开口排 出去离子水；
停止通入氮气，取出晶片。
其中，所述氮气的温度在10。C到50。C之间。
其中，所述晶片表面具有光刻胶图形。
其中，所述氮气的流量在5sccm至20sccm之间，且所述氮气由干燥器顶 部中心位置通入。
其中，所述片架緩慢提升的速度在1至3mm/s之间。 其中，所述排出去离子水的时间在40至80秒之间。
其中，当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，还可以向所述干燥
器内通入5至15秒的异丙醇蒸气。
其中，所述沖洗的时间在10至60秒之间。 与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明的晶片干燥方法，减少了高温IPA蒸气的通入时间，因而减小了 光刻胶受损的可能性。同时利用緩慢提升晶片的方法，增加了晶片与自上而 下的N2流的接触时间，达到提高干燥效果的目的。本发明的晶片干燥方法可 以同时满足不破坏光刻胶图形和具有良好的干燥效果的要求。
本发明的晶片干燥方法，利用的是现有的IPA蒸气干燥设备，既不需要
购置新的设备，也不需要对现有设备进行改造，不会额外地增加生产成本。
本发明的晶片千燥方法，可以通过对现有干燥器的程序进行设置而实现， 操作简单方便。
图1A和1B分别为利用现有的干燥处理方法处理前后的器件剖面示意图； 图2A至2F为说明本发明晶片干燥方法的示意图； 图3为说明本发明晶片干燥方法的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
本发明的处理方法可#:广泛地应用到许多应用中，并且可利用许多适当 的材料制作，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于 该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在 本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为 了便于说明，表示设备或器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，不 应以此作为对本发明的限定，此外，在实际过程中，该设备或器件应包含长 度、宽度及深度的三维空间尺寸。
半导体工艺制作中，常需要对晶片进行清洗及干燥处理，通常的干燥处
理是由IPA蒸气实现，该蒸气的温度大约在70°C左右，对于普通晶片的千燥， 这一温度影响不大，但对于表面带有光刻胶图形的晶片，这一温度下的IPA
蒸气的较长时间的处理，往往会造成光刻胶图形变形或剥落，导致后面以光 刻胶图形为掩膜完成的工艺结果出现异常，转移到晶片表面的图形出现失真 现象，与设计图形不相符，制作出的器件在性能和成品率方面均有所下降。
在半导体工艺制造中，经常出现对表面带光刻胶图形的晶片进行干燥处 理的情况。如，当以晶片表面的光刻胶图形为掩膜进行湿法腐蚀后，还需要 再以该光刻胶图形为掩膜进行其他的工艺处理时，就需要对湿法腐蚀后的晶 片进行清洗和干燥处理。常见的一种情况是需要对晶片上由多层不同材料组 成的结构进行刻蚀处理时，为得到更好的刻蚀效果，先对其中某些层的材料 用湿法腐蚀进行处理，再对某些层的材料用干法刻蚀处理，此时， 一层光刻 胶图形就需要被多次当作掩膜使用，并且，为了防止湿法腐蚀后残留的化学 试剂对晶片的破坏，在进行湿法腐蚀后，还需要对晶片进行清洗干燥处理， 才能进行后续的干法刻蚀工艺，此时就需注意在干燥过程中要保持光刻胶图 形的完整性，以确保后面干法刻蚀工艺的正常进行。 一个典型的例子是在制
作NOR型闪存的工艺过程中，需要以光刻胶为掩膜对ONO结构(SiOrSiN -Si02)进行刻蚀处理，为达到更好的刻蚀图形边缘效果，通常需要采用先湿 法腐蚀表面Si02层，再干法刻蚀中间的SiN层，然后再湿法腐蚀下层的Si02 层的方法，可以看到，在这一ONO刻蚀过程中，需要以同一光刻胶图形为掩 膜进行多次刻蚀处理，因此，确保光刻胶图形的完整性对刻蚀的结果乃至器 件的性能和成品率都至关重要。
为解决传统晶片干燥方法中光刻胶图形变形的问题，本发明提出了 一种 新的晶片干燥方法，该方法大大缩短了热的IPA蒸气与晶片表面的接触时间， 减少了其对晶片表面光刻胶的影响，同时，为了确保干燥质量，采用了緩慢
提升晶片，增加晶片与通入的N2间的接触时间的方法，使得晶片能够在保持 室温的情况下，在较长时间N2流的作用下较为自然地被干燥，此时，晶片表 面的光刻胶图形会保持完整，也就确保了后面以光刻胶图形为掩膜的工艺的 正常进行。
图2A至2F为il明本发明晶片干燥方法的示意图，图3为说明本发明晶 片干燥方法的流程图，下面结合图2A至2F和图3对本发明的晶片干燥方法 进行详细介绍。
首先，将晶片放置在干燥器的片架上(S301)，图2A为将晶片放置于片
架上时的示意图，如图2A所示，》文入晶片时，将干燥器200的盖打开，将晶 片201放置在片架202上。该干燥器200内设置有水槽205，该水槽可用于沖 洗晶片的，其底部有一去离子水注入口 203,在水槽外的干燥器底部还开有一 排水口 204，用于排出千燥器内由水槽溢出的去离子水。
放好晶片后，关闭干燥器的盖，再将片架连同晶片降入干燥器内的水槽 中(S302)，图2B为将片架降入水槽中的示意图，如图2B所示，此时的晶片 201也随片架整个浸入了水槽中，利用水槽底部去离水的注入及顶部去离子水 的溢出对晶片进行沖洗(S303 )，本步冲洗可以进一步去除晶片表面粘附的残 留物，确保晶片表面的洁净度，冲洗的时间可以在10至60秒之间，如为30 秒、45秒等。
冲洗后就可以准备进入干燥处理阶段，为了防止热的IPA蒸气对晶片表 面光刻胶的破坏，本发明减少或去除了 IPA蒸气的加入时间，改为主要利用 由干燥器顶部向下吹N2的方法来干燥晶片，为了提高干燥效果，要适当延长 N2与晶片表面的接触时间，为此本发明的千燥方法中采用了两个措施， 一是 緩慢提升片架，即晶片，二是在晶片提升过程中，快速排去水槽中的水，这 两个措施都可以增加晶片表面直接曝露于从上向下流动的N2流中的时间，可 以实现在不加入或少加入热的IPA蒸气的情况下，对晶片4交好的干燥效果， 同时还对光刻胶没有破坏作用，能很好地保持晶片表面光刻胶图形的完整性。
冲洗后，先将片架緩慢"l是升，同时向干燥器内通入氮气(S304)，图2C 为片架开始提升时的示意图，如图2C所示，此时，晶片201仍处于水槽205 中，但水槽已停止去离子水的注入，水槽内只有因片架提升而引起的少许去 离子水溢出。在片架提升的同时，向干燥器内通入了氮气，氮气的流量可以 设置在5sccm至20sccm之间，如为10sccm。虽然此时晶片尚未露出水面， 但其可以对干燥器内的环境起到 一定的净化作用，并可以减少干燥器内的氧 含量，防止其影响晶片的结构。本实施例中，片架的整个提升过程是匀速进 行的，所以此时也很慢，将提升片架的时间设置在80至150秒之间，如IOO 秒，或者说将片架的提升速度设置在1至3mm/s之间，这比传统的5至10mm/s
的提升速度要慢得多，大大增加了千燥的N2与晶片表面的接触时间，提高了
晶片的干燥效杲。另外，在本发明的其它实施例中，还可以将片架的提升速 度设置为两种，在晶片还浸在水中时，其提升速度可以较快，如为5mm/s，
当晶片上沿到达水面时，再将片架的提升速度降低，如降至1.5mm/s左右， 这样，既可以节约一定的工艺时间，又可以确保干燥效果。
当片架提升至晶片即将露出水面时，利用水槽下的开口排出去离子水 (S305 ),图2D为片架提升至晶片即将露出水面时的示意图，如图2D所示， 当晶片升至即将露出水面时，开始通过水槽下的开口 230快速排水，本实施 例中，设置为只用40至80秒之间，如为60秒的时间排完水槽中的水，这与 传统中所用的250至300秒的时间相比要快得多。本步快速排水的作用与緩 慢提升片架的作用是类似的，都是为了增加晶片表面与N2流的接触时间，以 提高干燥效果。本实施例中是在片架提升至晶片即将露出水面时才开始快速 排水的，此时水槽内的水已较为平静，有利于利用水的表面张力使晶片表面
的残余的水分较少，另外，此时通入的自上而下的N2流也有助于表面张力，
使得晶片上残留的水分更少，有利于提高晶片的千燥效果。在本发明的其他 实施例中，也可以从开始提升片架时就开始快速排水，但因为在片架开始提 升时水槽才刚停止注入去离子水，水槽内部的水流还较为复杂，此时就开始 快速排水，会影响表面张力，令晶片的表面残留较多的水分，反而不利于晶 片的干燥。
传统的IPA蒸气干燥方法中，主要是利用IPA蒸气进行干燥的，其通入 的时间通常为400秒左右，而这么长时间的热IPA蒸气，对晶片表面的光刻 胶图形的损伤是4交大的。本发明中，为了减少热IPA蒸气对光刻胶图形的损 伤，减少甚至不再通入IPA蒸气，而主要利用N2流在室温下对晶片表面进行 干燥。如图2D所示，本实施例中，采用的是减少IPA蒸气通入时间的方法， 在晶片即将露出水面时，仍然由干燥器顶部的喷头220处通入了短时间的IPA 蒸气(S306)。通入时间可以设置在5至15秒，如为IO秒，这样，对于刚露 出水面的晶片， 一方面因其表面水分还较多，在这么短时间内与热IPA蒸气 的接触对光刻胶影响不大，另一方面，也可以利用IPA蒸气快速地将已露出 水面的晶片表面的水去除。注意这一通入IPA的时间一定不能过长，如果过 长，晶片顶端部分的水分已去除，而还要与热的IPA蒸气接触，就会大大增 加其表面光刻胶图形的损坏几率。
图2E为晶片已脱离水面，在干燥器顶部通入的自上而下的N2流内进行 干燥处理的示意图，该N2流有助于令晶片上残留的水分自然蒸发，对晶片的
快速干燥有利，同时也不会破坏晶片表面的光刻胶。
图2F为水槽内的水已排完，晶片在干燥器顶部通入的N2流内进行干燥 处理的示意图。当晶片干燥后，就可以停止通入氮气，取出晶片(S307)，完 成对晶片的干燥处理。
本实施例中所用的N2不需要经过加热处理，其温度一般在室温左右，在
本发明的其他实施例中，也可以对其进行一定的温度调节处理，如将其温度 调整至在10°C到50°C之间，但要保证其不能对光刻胶造成损伤。
本实施例中，只在干燥器顶部中心位置设置了一个N2入口，在本发明的 其他实施例中，还可以在干燥器顶部设置多个N2入口，如2至10个，以使 整个晶片与N2流的接触更为均匀一致，干燥效果更好。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和 修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1、一种晶片的干燥方法，包括步骤将晶片放置在干燥器的片架上；将所述片架降入所述干燥器内的水槽中；利用所述水槽中的去离子水对所述晶片进行冲洗；将所述片架缓慢提升，同时向所述干燥器内通入氮气；当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，利用所述水槽下的开口排出去离子水；停止通入氮气，取出晶片。
2、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述氮气的温度在10°C 到50。C之间。
3、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述晶片表面具有光刻 胶图形。
4、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述氮气的流量在5sccm 至20sccm之间。
5、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述氮气由干燥器顶部 中心位置通入。
6、 如权利要求l所述的干燥方法，其特征在于所述片架緩慢提升的速 度在1至3mm/s之间。
7、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述排出去离子水的时 间在40至80秒之间。
8、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于当所述片架提升至所述 晶片即将露出水面时，还向所述干燥器内通入5至15秒的异丙醇蒸气。
9、 如权利要求1所述的干燥方法，其特征在于所述冲洗的时间在10 至60秒之间。
全文摘要
本发明公开了一种晶片的干燥方法，包括步骤将晶片放置在干燥器的片架上；将所述片架降入所述干燥器内的水槽中；利用所述水槽中的去离子水对所述晶片进行冲洗；将所述片架缓慢提升，同时向所述干燥器内通入氮气；当所述片架提升至所述晶片即将露出水面时，利用所述水槽下的开口排出去离子水；停止通入氮气，取出晶片。本发明的晶片干燥方法，用于半导体制作领域，通过增加晶片与N<sub>2</sub>的接触时间，达到提高干燥效果的目的，可以同时满足不损伤晶片表面的光刻胶图形和具有良好的干燥效果的要求。
文档编号F26B5/00GK101191692SQ20061011883
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者吕宗龙 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司