专利名称：衬底的制造方法和制造设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及在诸如半导体器件制造工艺中的衬底制造方法和制造设备，利用处理液除去用粘接剂粘接到衬底上的光刻胶膜和聚合物层。
背景技术：
近年来，在半导体器件的制造工艺中，设计原则的小型化有了飞速进步。与此同时，考虑到半导体器件的高速工作，用低介电常数有机膜制作叫做低-K膜的层间绝缘膜，用低电阻率的Cu代替Al作为布线层材料。
已经用双镶嵌工艺形成Cu布线层，相邻的Cu布线层之间设置有层间绝缘膜。该双镶嵌工艺，例如，按以下顺序进行。在下面的双镶嵌结构中的已经形，按预定图形形成通孔。之后，除去通孔中的光刻胶膜和聚合物，形成牺牲层。一旦在层间绝缘膜上再形成有特定图形的光刻胶膜，并用光刻胶膜作掩模进行槽腐蚀。之后，除去通孔中的光刻胶膜和聚合物。之后腐蚀除去牺牲层和顶层，形成顶Cu布线和栓。
在干式抛光后，用湿清洁法除去所述的光刻胶和聚合物。其原因是，迄今为止，只用处理液进行湿式清洁处理还不可能完全除去光刻胶和聚合物。
但是，在构图处理后，在除去光刻胶的工艺步骤进行干式抛光时，会损害是层间绝缘膜的低k-膜，造成用Cu布线的集成技术中的各种问题。
发明内容
本发明的目的是，为解决上述的问题，提出除去光刻胶和聚合物而不损坏下层膜的方法和设备。
为实现上述目的，本发明提供一种衬底处理方法，包括制备衬底的步骤，衬底上粘附要除去的物质，要除去的物质包括光刻胶膜和聚合物层；按第一处理液在衬底表面流动的方式把第一处理液加到衬底表面，以改变物质状态的步骤；和按第二处理液在衬底表面流动的方式把第二处理液加到衬底表面，以溶解那些被第一处理液改变了状态的物质，并将它们从衬底上除去的步骤。
从衬底上除去的物质包括溅射的金属。这种情况下，在加第一处理液的步骤中，金属已被第一处理液氧化，在加第一处理液的步骤中，同时要避免衬底氧化。
按本发明的第二方案，提供衬底处理设备，它包括用于固定衬底的转盘；容纳转盘的限定处理空间的外壳；给衬底加第一处理液的加料装置，第一处理液有改变粘附在衬底上的要除去的物质的状态的能力，所述的物质包括光刻胶膜和聚合物；给衬底加第二处理液的加料装置，第二处理液有溶解和除去物质的能力。
要从衬底上除去的物质还包括溅射的金属。这种情况下，第一处理液还有氧化金属的能力。第二处理液还有溶解被一处理液氧化过的金属的能力。
制造设备最好还包括供给惰性气体的惰性气体供给器，以在处理空间内建立非氧化气氛。
通过以下结合附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述的、其他的目的、特征和优点将变得更清楚。
图1是晶片处理设备的剖视图，其中，内圆筒安装在外管上；图2是显示状态的制造设备的剖视图，其中，内圆筒安装在要除去的外圆筒的外部位置中；图3是沿图1中A-A线剖开的制造设备的剖视图；图4是图1所示制造设备的转换机构和转换机构附近的零部件的放大剖视图；图5是图1所示制造设备的密封机构和转换机构附近的零部件的放大剖视图；图6是显示制造设备的第一处理液供给机构的结构的示意图；图7(a)至(c)是连接到图6所示制造设备的第一处理液供给机构的循环管的过滤器的示意图；图8是图1所示制造设备的第一处理液供给机构的处理液槽的另一实例的剖视图；图9(a)至(d)是显示按本发明的制造方法制造半导体器件的制造工艺的实例的剖视图；图10是显示按本发明的制造方法制造半导体器件的制造工艺的另一实例的剖视图。
具体实施例方式
用按本发明的制造设备除去半导体晶片(以后简称晶片)W腐蚀处理后，在腐蚀工艺和金属溅射工艺中残余的光刻胶膜和聚合物。如图1至3所示，马达3经支撑件2a按马达的旋转轴4面向水平方向的方式固定在制造设备1的垂直支撑壁2上。旋转部件5附着到马达3的旋转轴4。管形外壳6从支撑壁按水平方向延伸并包围马达3和旋转轴4。外壳6支撑用于包围旋转部件5的第一外壳形成件7和第二外壳形成件8。
旋转部件5构成为固定多个(例如26片)垂直放置并按水平方向对准的晶片。马达3旋转转盘并同时夹紧多个晶片W。
第一外壳形成件7包括位于马达3附近的垂直壁7a，远离马达3的垂直壁7b和设在旋转部件5周围的外圆筒7c，以保证在旋转部件5与外圆筒之间有间隔。垂直壁7b的中心部分设有旋转轴4，它穿过垂直壁7b和密封垂直壁7b与旋转轴4之间的间隔的密封机构90(这在以后还会详细描述)。晶片W安装在旋转部件5上时，外圆筒6可以缩回到外壳6一侧。
第二外壳形成件8包括内圆筒8a，它的直径小于外圆筒7c的直径。内圆筒8a可以在图1所示的液体处理位置与图2所示的缩回位置之间转换。当内圆筒8a是在图1所示的外圆筒中的液体处理位置中时，处理空间由内圆筒8a和垂直壁7a和7b界定，换句话说，是由第二外壳形成件8界定。如图2所示，当内圆筒8a是在缩回位置中和外圆筒7c在液体处理位置中时，处理空间由第一外壳形成件7界定。处理空间由密封机构(没画)密封。
有很多喷射小孔21的两过喷嘴22(见图3)水平附着在界定处理空间20的外圆筒7c的上端部分。连接到喷嘴22的供给第一处理液的管子23经阀门24连接到第一处理液供给机构25。第一处理液从第一处理液供给机构25流过管子23，从喷嘴22的喷射孔21喷出。第一处理液有改变光刻胶膜和聚合物状态的能力，还能用于氧化诸如Cu颗粒的溅射金属。第一处理液主要用含诸如过氧化氢溶液的无机化学液构成。第一处理液有将光刻胶膜和聚合物层的表面层从疏水状态转换成亲水状态的功能。
有很多喷射小孔31的两过喷嘴32(见图3)水平附着在界定处理空间30的内圆筒8a的上端部分。连接到喷嘴22的供给第二处理液的管子33经阀门34连接到第二处理液供给机构35。第二处理液从第二处理液供给机构35流过管子33，从喷嘴32的喷射孔31喷出。第二处理液包含用于溶解和除去光刻胶膜、聚合物层和被第一处理液氧化了的金属的有机化学溶液。第二处理液含例如二甲基亚砜(DMSO)和胺溶液。
纯水和异丙醇(IPA)分别经管子23和33从喷嘴22和32喷出。管子41从纯水供应机构42伸出，管子41的支管41a和41b分别连接到管子23和33。管子45从异丙醇(IPA)供应机构46伸出，管子45的支管45a和45b分别连接到管子23和33。因此，分别由管子23和33供给的纯水从纯水供应机构42经过管子41流到管子41a和41b。分别由管子23和33供给的异丙醇(IPA)从异丙醇(IPA)供应机构46经过管子45流到管子45a和45b。阀门43，44，47和48分别设在41a，41b，45a和45b上。此外，阀门控制器49控制阀门24，34，43，44，47和48的开/关。用控制晶片W的整个处理工艺的处理控制器100控制阀门控制器49。
伸出件50从垂直壁7b的中心部分的外边伸出。两个抽气部件51和52连接到伸出件50。这些抽气部件51和52分别抽出处理空间20和30中的气体。两个抽气部件51和52用的闭合机构设在伸出件50的里边。
在垂直壁7b处，伸出件50的外边上设置两个N2气引入部件53a和53b，以给形成在内圆筒8a里边的处理空间30引人N2气(惰性气体)。供气管54a和54b分别连接到N2气引入部件53a和53b。N2气从N2气供应源55经供气管54a和54b和N2气引入部件53a和53b供给处理空间30。当然，也可以用在缩回位置中的内圆筒8a经N2气引入部件53a和53b给形成在外圆筒7c里边的处理空间20引人N2气。加热N2气用的加热器55a连接到N2气供应源55。
通过升高处理空间30的温度给它供给加热的N2气，可以增强处理液的溶解作用。每个供气管54a和54b设置流量控制器56a和56b。供气管58a和58b连接到N2气供应源55。供气管58a连接到设在垂直壁7a的中心区的转换机构80(这在以后还会说明)。供气管58b连接到设在垂直壁7a的中心区的密封机构90(这在以后还会说明)。每个供气管58a和58b设置流量控制器56a和56b和阀门60a和60b。惰性气体不限于N2气，可以是Ar气或其它惰性气体。
垂直壁7b的外部周围设置圆环61。圆环61的底部设置第一排料零件62，用它排放图2中画出的处理位置中用外圆筒7c限定的处理空间20中用的处理液，纯水或异丙醇(IPA)。排料管63连接到第一排料零件62。内圆筒8a的底部向马达62倾斜。内圆筒的底部8a设置第二排料零件64，当它设在图1中所示的位置中时，它位于内圆筒8a的垂直壁7a侧端。第二排料零件64从处理空间30排放所用的处理液，纯水或异丙醇(IPA)。排料管65连接到第二排料零件64，通过这些排料管63和65可以使排出的液体循环。
旋转部件5设置一对隔开放置的盘70a和70b；其端部牢固地固定到盘70a和70b的一对第一固定杆71a和71b和一对第二固定杆72a和72b；和一对支撑机构73a和73b，它们从底部支撑用固定杆71a，71b，72a和72b啮合的晶片W。每个固定杆71a，71b，72a和72b有多个齿(没画)，晶片W的边缘插入这些齿中。压力传感器连接到固定杆71a，71b，72a和72b中的一个。
支撑机构73a有设在盘70a里边的臂74a，移动支撑杆76a链接到臂74a和75a，并支撑晶片W。臂74a和75a分别设置平衡锤77a(只画出了盘70b一侧)，使每个盘位于平衡锤与对应的臂之间。按相同的形式构成支撑机构73a，它有支撑晶片W的移动支撑杆76b。
转换机构80分别设在支撑机构73a一侧和73b一侧。如图4所示，后者有转换部件81a。旋转转换部件81a可使平衡锤77a转动，它使臂75a转动支撑杆76b。按相同的方式构成前者，即，在支撑机构73b一侧上的转换机构，支撑杆76b按相同的方式转动。因此，可以通过两个转换机构80使晶片W在支撑状态与支撑松开状态之间转换。
如图4所示，转换部件81a安装在设在垂直壁7a中的开口82a中，开口82a的马达3一侧设置凸台83，其中形成穿过开口82a的通孔。转换部件81a插入凸台83的通孔中，使其只有小间隙84。转换部件81a末端与开口82a之间有间隙85。旋转圆筒86设在凸台83的马达3一侧上。转换部件81a链接到旋转圆筒86，并能由旋转圆筒86的移动而旋转。凸台83中形成环形通道87，上述的供气管58a连接到该通道87的一部分上。设在凸台83中的窄的环形通道88连接到通道87，并伸向处理空间20和30。该通道88连接到转换部件81a与垂直壁7a之间的间隙85，通过供气管58a供给N2气，N2气从通道87或间隔85经过通道88流进整个处理空间20或30。按该方式，供给N2气可以根据需要补充或调节处理空间30或20的气氛。
可以防止处理液留在转换部件81a与垂直壁7a之间的间隔85中。如果，处理液残留并干燥形成颗粒，会引起晶片污染。但是通过防止处理液残留在间隔85中就可以防止出现这种问题。
以下说明设在垂直壁7a中心区的密封机构90。图5显示出密封机构90及其周围区域的详细配置的放大剖视图，它是图1的简化图。
如图5所示，垂直壁7a的中心区设置中空的圆筒体91，它装入旋转轴4，圆筒体末端91a与旋转轴4之间设置小的间隙92，圆筒体91与旋转轴4之间设置允许旋转轴4在其上旋转的轴承93和密封圆筒体91与旋转轴4之间的间隔的液体密封件9。环形通道94设在圆筒体91与轴承93之间。为通道94供给N2气的供气管58a和从通道94排气的排气管58c连接到通道94。
通道94经间隙92连接到处理空间20和30。N2气从通道94经间隙92流人整个处理空间20或30。这样做，供给N2气不仅可以根据需要补充或调节处理空间20的气氛。而且，也可以防止处理液残留在环绕旋转轴4的间隙92中。
用马达控制器66控制转动旋转部件5的马达3，并将旋转部件5的转动速度调节到规定的转动速度。处理过程中，可以任意改变旋转部件5的速度，换句话说，晶片W可以重复转快或转慢。用上述的处理控制器100控制马达控制器66。
以下将说明第一处理液供给机构25。图6是第一处理液供给机构25的结构示意图。第一处理液供给机构25有容装第一处理液的处理液槽101。处理液槽101的里边形成容装新处理液的新处理液槽102，在处理液槽101的外边形成容装用过的处理液的循环处理液槽103。管子23的端部插入处理液槽101的里边形成的新处理液槽102，新处理液槽102中的新处理液从设在管子23上的处理液供给泵104经管子23和喷嘴22供给外圆筒7c中的处理空间20。处理液供给泵104下流边设置理解到管子106的转换阀门105。管子106插入处理液槽101的外边形成的处理液的循环处理液槽103。转换阀门105从管子23一边转换到管子106一边，循环处理液槽103中用过的处理液经管子106，管子23和喷嘴22供给外圆筒8a中的处理空间20。
新处理液供给管107插入处理液槽101的里边形成的新处理液槽102。新处理液供给管107与新处理液供给源108连接。新处理液供给泵109设在新处理液供给管107上。传感器(没画)检测新处理液槽102中的处理液的量。根据传感器的检测结果，新处理液从新处理液供给源108经新处理液供给泵109供给新处理液槽102，以使新处理液量保持在规定的范围内。
在107上设置开/关阀门110和转换阀门111，转换阀门111位于开/关阀门110的下流。转换阀门111连接到插入循环处理液槽103的管子112。通过该转换阀门111的转换，可以随时给循环处理液槽103供给新处理液。连接通道(没画)从新处理液槽102的上部到循环处理液槽103运行，使供给新处理液槽102的任何过多的处理液流入循环处理液槽103。
排料管63连接到所述的第一排料部件62，连结到转换阀门113。转换阀门113连接到插入处理液槽101的循环槽103中的管子114。通过转换阀门113的转换可以把流过管子114的用过的第一处理液收集或回收到循环槽103中。不收集处理液时，转换开关113转换到排料管63一侧，以排放处理液。此外，由于在转换阀门113下流一侧设置有一系列转换阀门(没画)，因此，可以分开配置流过排料管63的用过的纯水，异丙醇(IPA)或没收集的第一处理液。
在排料管63上的转换开关113的上流一侧设置浓度传感器115和过滤器116，过滤器116位于浓度传感器115的上流。处理晶片W的第一处理液的稳定性取决于处理液中的有效组分的浓度。因此，收集第一处理液时，在处理液流过排料管63时，用浓度传感器115检测用过的第一处理液的浓度。如果所述的浓度低于允许值，就应通过管子112给循环槽103加入新的第一处理液来调节所述的浓度。
当用过的第一处理液的有效组分的浓度低到不能用的程度时，则转换阀门转换到不收集的位置。外圆筒7c中的处理空间20中的最初处理后，排放高度污染的废水，无论所述的浓度如何，不收集处理后的废水。可以不设置浓度传感器115，而用定时调节所述的浓度，或者通过计算循环次数与浓度值之间的关系，也可以确定没收集的用过的第一处理液的配置。用处理控制器100进行全部这些控制。处理控制器100还能控制供给的新第一处理液的量和用过的第一处理液的循环量，以保持在循环槽103中的第一处理液的处理效率。该例中，当循环槽103中的液体的处理效率等于规定值以下时，控制器100设定收集量为零。换句话说，不回收用过的处理液。
过滤器116的主要功能是，除去混在排放液中的颗粒或其他固体物质，处理的结果是，除去光刻胶膜和有机层。过滤器可以用简单的过滤元件构成。但是，由于过滤掉的光刻胶膜和聚合物层可以形成较大的固体颗粒，因此，最好在上流边设置粗过滤元件117，在下流边设置细过滤元件118，如图7(a)所示。而且，如图7(b)所示，最好平行放置设计相同的过滤元件119(a)和119(b)。这就可能在维修更换一个过滤元件时，另一个过滤元件还在使用。参考数字120和121指示转换阀门。如图7(c)所示，也最好平行设置粗过滤元件117(a)和细过滤元件118(a)的组合件和结构相同的粗过滤元件117(b)和细过滤元件118(b)的组合件。这种情况下，可以获得与图7(a)和(b)所示结构同样的效果。
供给第二处理液的第二处理液供给机构35与上述的第一处理液供给机构25的构成完全相同，而且，同样用处理控制器100控制。因此，不再说明。
处理液槽可以构成为有双循环槽。如图8所示的处理液槽101’。该处理液槽101’有在最里边和该第一循环槽103a的外边上的新液槽102，而且在外边还设有第二循环槽103b。这种情况下，从循环管63上的转换阀门113伸出的管子114和插入第一循环槽103a的管子114a和插入第二循环槽103b的管子114b接合。用过的处理液可以通过转换阀门122的转换供给第一循环槽103a或第二循环槽103b。为了允许第一循环槽103a或第二循环槽103b中的处理液供给外圆筒7c中的处理空间20，管子106a和106b分别插入第一循环槽103a和第二循环槽103b。用这种类似处理液槽101’的结构，处理液可以从第一循环槽103a进行循环周期的第一半，从第二循环槽103b进行循环周期的第二半。这样可以减少第二循环槽103b中的处理液的污染，而且，能任意减少所用新处理液总量。
以下描述用上述处理设备处理衬底。像第一实施例一样，用已构图的光刻胶膜，即，光刻胶掩模在用有低介电常数的有机材料构成的低k-膜173中，形成达到下边的Cu布线层的通孔后，进行液体处理。
说明液体处理前，参见图9描述通孔腐蚀处理步骤。首先，如图9(a)所示，在镶嵌结构170里边的Cu布线层171上，形成用作绝缘层的停止层172和低K-膜173。之后，在低k-膜173的顶上形成光刻胶膜174。用光刻技术把布线图形转移到光刻胶膜174上。
以下，如图9(b)所示，用腐蚀气体的等离子体用光刻胶膜174作掩模形成通孔175。这时，由于有腐蚀气体的组分，在通孔175的内壁上形成聚合物层176。之后，在腐蚀时，聚合物层176作为保护层，因此，能进行高度的各向异性腐蚀。
随着腐蚀进行到Cu布线层，如图9(c)所示，Cu是溅射的，生成的Cu颗粒177附着到聚合物层176的外边。腐蚀到Cu布线层后进行过腐蚀，再在Cu颗粒177的外边上形成聚合物层176，如图9(d)所示。换句话说，Cu颗粒177俘获在聚合物层176的里边。
图9(d)所示的状态下，将用处理设备1处理晶片W。正如以下要说明的，经过该处理，光刻胶膜174，聚合物层176和Cu颗粒177全部除去。
该处理过程中，首先，用图中没画的运输装置，用收回到外壳6上的外圆筒7c和内圆筒8a，用支撑臂从下面支撑放在旋转部件上的多个晶片W。这时，用上述的压力传感器检测晶片W上受到的压力，以避免晶片W损坏。外圆筒7c设置到旋转部件5的外边，形成密封处理空间，如图2所示。
之后，晶片W随着马达3驱动旋转部件5的转动而转动时，从喷嘴22喷射出其主要组分为诸如过氧化氢的氧化剂的无机溶液制成的第一处理液。结果，第一处理液加到晶片W上。之后，改变光刻胶膜174和聚合物层176的状态，形成处理液容易渗透的裂纹，而且氧化溅射的Cu颗粒117。此外，光刻胶膜174和聚合物层的表面从疏水状态变成亲水状态。这时，溅射的Cu颗粒177因其中所含杂质的影响而高度反应，只有溅射的Cu颗粒177选择氧化，而下层Cu布线层171不氧化。
用第一处理液的处理期间，在旋转部件5按1至500rpm的速度低速首先旋转的几十秒钟，喷射第一处理液。使第一处理液喷在晶片W上。这种情况下，根据处理液的粘度，控制旋转部件5的旋转速度，使第一处理液均匀分布。第一处理液分散后，旋转部件5的旋转速度升高到100至3000rpm的高速度，提高了反应度。考虑到反应度，最好在低旋转速度与高旋转速度之间反复变化。
第一处理空间20中的气氛是空气。但是，为了完全避免Cu布线层171氧化，最好从供气源55给第一处理空间20输入N2气，以在第一处理空间20中建立惰性气体气氛。
处理中用的第一处理液通过排料部件62排放到排料管63，并收集到处理液槽101的循环槽103中。按需要，在完成对第一处理液的处理时间与开始对第二处理液处理的时间中间，从新处理液源108给新处理液槽102供给新的第一处理液。之后，处理液槽102中过多的处理液供给循环槽103。
之后，收回到外壳6上的内圆筒8a移到外圆筒7c里边，如图1所示。因此，在内圆筒8a里边形成第二处理空间30，以进行对第二处理液的3处理。
这种状态下，按需要，用纯水或异丙醇(IPA)作淋洗液，在旋转放置在旋转部件上的晶片W的状态下，淋洗晶片W。纯水或异丙醇(IPA)加到晶片W上时，通过旋转部件5的高速旋转甩掉淋洗液，使晶片干燥。
这种淋洗处理后，给第二处理空间30中的晶片W加第二处理液。加第二处理液后，残留在第二处理空间30中的淋洗液立即与第二处理液混合，从第二处理空间30排除混合液。用淋洗液稀释第二处理液，在混合液收集到第二处理液供给机构35的处理液槽(以下叫做“第二处理液槽”)的情况下，第二处理液槽中的第二处理液的有效组分的浓度同样会下降。因此，在这种情况下，给装在第二处理液槽中的第二处理液加新的第二处理液。但是，这样做时，最好控制排放到槽中的由淋洗液与第二处理液的混合液构成的排放液的排放量，和加到第二处理液槽中的新第二处理液的量，以保持第二处理液的处理效率。
具体地说，根据加到第二处理槽的循环槽的新第二处理液的量，控制排放液的收集，使第二处理液槽的循环槽中的第二处理液的有效组分的浓度高于预定值。这种情况下，排放液的收集会引起循环槽中的处理液的处理能力下降到低于规定值。控制使收集量为零。换句话说，不收集淋洗液与第二处理液的混合液。
用第二处理液处理期间，为了防止Cu布线层171氧化，通常需要惰性气氛。而且在各级第二处理液前，从N2气供应源55给第二处理空间30供给惰性气体N2。以在处理空间30中建立惰性气体气氛。用第一处理液处理期间，给第一处理空间20供给N2气，连续供给N2气以保持惰性气体气氛。
这种状态下，马达3驱动旋转部件5旋转，而旋转部件5使晶片W旋转，从喷嘴32喷出包括二甲基亚砜(DMSO)和胺溶液的有机化学溶液的第二处理液加到晶片W上。由于加第二处理液使光刻胶膜174和聚合物层176和氧化铜颗粒全部溶解除去。
不用第一处理液而只简单的加第二处理液不够。因为，第二处理液不会渗透光刻胶膜174和聚合物层176，所以不会成功。但是，用该实施例，由于第一处理液改变了光刻胶膜174和聚合物层176的表面层的条件，在加第二处理液前，已形成裂纹，使第二处理液容易渗透这些膜层，因此能有效利用。
此外，用第二处理液很难溶解除去没氧化的Cu颗粒。但是，用第一处理液氧化了的Cu颗粒能用第二处理液溶解除去。
用第二处理液处理期间，首先第二处理液从喷嘴32喷出几十秒钟，这时，旋转部件5首先按1至500rpm的低转速旋转几十秒钟，在晶片W表面上分散第二处理液。这种情况下，根据第二处理液的粘度，控制旋转部件5的旋转速度，以均匀分散第二处理液，而且能均匀溶解光刻胶膜174和聚合物层176。为了使第二处理液均匀扩散，在第二处理液粘度高的情况下，旋转部件5在规定的速度范围内按高速旋转，如果第二处理液粘度低的情况下，旋转部件5在规定的速度范围内按低速旋转。
溶解光刻胶膜174和聚合物层17和Cu颗粒时，在晶片W的表面上存在反应过的第二处理液。处理液中的一新组分的浓度下降。处理液的反应能力下降。这种情况下，应停止加第二处理液，同时，从喷嘴32喷几十秒钟的加热N2气。旋转部件5的旋转速度应增大到100至3000rpm的高速度，该旋转速度比供给第二处理液时的旋转速度高。从晶片W的表面除去惰性气体产生的压力，旋转部件5旋转产生的离心力。这时，最好根据附着在晶片W表面上的反应后的第二处理液的粘度控制旋转部件的旋转速度。
按上述方式从晶片W的表面除去反应后的第二处理液后，再使旋转部件5的旋转速度应减小到1至500rpm的低速度，并从喷嘴32喷射第二处理液。重复供给第二处理液和晶片W低速旋转，晶片W高速旋转的步骤，以除去晶片W表面上的反应后的第二处理液，重复几次至几千次。可以在任何时间给晶片W表面供给高反应性的新的第二处理液，和有效除去光刻胶膜174、聚合物层178和Cu颗粒。
完成除去光刻胶膜174、聚合物层178和Cu附着颗粒的步骤后，从喷嘴32喷出纯水或异丙醇(IPA)，淋洗晶片W上的残留反应物。
处理中用过的第二处理液经第二排料部件64排放到排料管65，并收集在第二处理液槽的循环槽中。按需要，在用第二处理液完成处理的时间与用第一处理液开始处理的时间之间，给第二处理液槽的新的第二处理液槽加新的第二处理液。之后，从第二处理液槽过多的新处理液供给第二处理液槽的循环槽。
在用第一处理液和第二处理液进行了所述的处理后允许完成除去处理。最好重复几次用第一处理液和第二处理液进行的所述处理。换句话说，在某些情况下，用第一处理液和第二处理液的所述处理只进行一次，一次处理可能不够，但是这种处理重复多次就更有效。可以完全除去光刻胶膜174、聚合物层178和Cu颗粒。
这种情况下，在用第一处理液进行所述的处理后和用第二处理液进行所述的处理后前，进行淋洗处理。可以根据需要，旋转晶片W，给晶片W供给作为淋洗溶液的纯水或异丙醇(IPA)，同时，内圆筒处于收回位置。给晶片W供给的纯水或异丙醇(IPA)后，旋转部件5高速旋转，甩掉晶片W上的淋洗溶液，而进行干燥处理。
这种淋洗处理后，给第一处理空间20中的晶片W加第一处理液。加第一处理液后，残留在第一处理空间20中的淋洗液立即与第一处理液混合，从第一处理空间20排除混合液。淋洗液稀释第一处理液，在混合液收集到第一处理液槽101的情况下，第一处理液槽中的第一处理液的有效组分的浓度同样会下降。因此，在这种情况下，给装在第一处理液槽101中的第一处理液加新的第一处理液。但是，这样做时，最好控制收集到槽中的作为排放液的淋洗液与第二处理液的混合液的排放量，和加到第一处理液槽中的新第一处理液的量，以保持第一处理液的处理效率。具体地说，根据加到第一处理槽101的循环槽103的新第一处理液的量，控制排放液的收集，使循环槽103中的第一处理液的有效组分的浓度高于预定值。这种情况下，排放液的收集会引起循环槽103中的处理液的处理能力下降到低于规定值。控制使收集量为零。换句话说，不收集淋洗液与第一处理液的混合液。
完成了用第一和第二处理液的处理后，内圆筒8a从外圆筒7c的里边用到外壳6的外边，把晶片W设在外圆筒7c中形成的处理空间20中。这种状态下，用从喷嘴22喷出的纯水淋洗晶片W，最后，旋转部件5高速旋转，以使晶片W旋转干燥。
如上所述，通过用不同的处理液进行湿洗，不用干式研磨，就能完全除去光刻胶膜，聚合物层和Cu颗粒，而且，不会造成位于下面的低k膜的任何损坏。
图9所示的实施例中，形成通到位于下层的镶嵌结构的Cu布线层的通孔。但是，在某些情况下，通孔175只穿透到停止层172，如图10所示。这种情况下，由于通孔腐蚀不能达到Cu布线层171，所以，不能溅射Cu，而且，用处理液除去的物质只是光刻胶膜174和聚合物层176。当然，在本例中，可以用所述的处理设备1按相同的方式溶解和除去光刻胶膜174和聚合物层176。具体地说，用第一处理液改变了光刻胶膜174和聚合物层176的状态，使其容易被处理液渗透，因而，增强了第二处理液的溶解和除去效果，以将其除去。该处理过程中，由于不露出Cu布线层，所以，不必在惰性气氛中进行用处理液处理。因此，可以在空气中进行用处理。
本发明不限于上述的实施例，可以有各种变化。
例如，第一处理液和/或第二处理液不限于所述用实例，只要它们具有上述的特征或作用即可。
而且，上述的实施例中可以在两个不同的处理空间在进行所述的第一处理液和第二处理液的处理，以避免两种处理液混合。但是，用只有单个处理空间的处理设备就足够了。
只有单个处理空间的处理设备可以通过去掉内圆筒8a的方法构成，如图1和2所示。用这种只有单个处理空间的处理设备，由于在同一空间进行用第一处理液和第二处理液进行两种处理，所以，必需在两种处理之间进行淋洗处理，而且排除处理液与淋洗液的混合液。但是，在图1和2所示的设备中，排除和循环排除液的方法，要用相同的方式进行包括控制处理液的有效组分的浓度，淋洗处理的全部处理。
上述的实施例中，第一处理液和第二处理液的处理设备构成为可以进行双循环。但是，结构也可以用于循环任何一种处理液的循环。
供给处理液时，只要处理液能在晶片表面和待处理的衬底表面上流动即可，而上述实施例中所述的晶片旋转不是绝对必要的。此外，该处理不限于上述的成批处理。可以对单个晶片进行处理。粘附的金属颗粒不限于Cu颗粒。光刻胶膜和聚合物层的基础不限于低k-膜。
处理的物品不限于半导体晶片，处理可以用于液晶显示器(LCD)衬底，或其他衬底。
按本发明，用第一处理液改变光刻胶膜和聚合物层的表面，以随后允许第二处理液渗透，这就大大增强了第二处理液溶解和除去光刻胶膜和聚合物层的能力，可以将它们完全除去。
而且，即使溅射的金属附着在衬底上，只有这些溅射的金属被第一处理液氧化。此外，由于在非氧化气氛中供给第二处理液时，所以必要的金属层，例如，Cu布线层不会被氧化。而且，只有溅射的金属被溶解除去。因此，溅射的金属可以与光刻胶膜和聚合物层一起除去而不会损坏金属层。
权利要求
1，一种衬底处理方法，包括步骤制备衬底，其上附着要除去的物质，所述的物质包括光刻胶膜和聚合物层；用第一处理液流过衬底表面的方式给衬底加第一处理液，以改变物质的状态；和用第二处理液流过衬底表面的方式给衬底加第二处理液，以从衬底溶解除去已用第一处理液改变了状态的物质。
2，按权利要求1的衬底处理方法，其中，物质包括溅射的金属；在加第一处理液的步骤中用第一处理液氧化金属；和在加第二处理液时防止衬底氧化。
3，按权利要求2的衬底处理方法，其中，加第二处理液的步骤中，加第二处理液前，在放置有衬底的处理空间内建立惰性气体气氛，以避免衬底氧化。
4，按权利要求1的衬底处理方法，其中，在旋转衬底时喷射每种处理液来实施加第一和第二处理液的步骤。
5，按权利要求4的衬底处理方法，其中，在制备衬底的步骤中制备其上均附着有物质的多个衬底；和实施加第一和第二处理液的步骤时，用衬底夹固定衬底，使衬底垂直放置并按水平方向按行对准，并与衬底夹一起旋转。
6，按权利要求4的衬底处理方法，其中，实施加第一和第二处理液的步骤时，衬底的旋转速度分别在第一与第二旋转速度之间变化。
7.按权利要求1的衬底处理方法，还包括交替重复加第一和第二处理液的步骤。
8.按权利要求1的衬底处理方法，其中，第一处理液有改变光刻胶膜和聚合物层表面条件从疏水状态变成亲水状态的功能。
9.按权利要求1的衬底处理方法，还包括在加第一处理液的步骤之后和加第二处理液的步骤之前，给衬底加淋洗液淋洗衬底的步骤。
10，按权利要求1的衬底处理方法，还包括在加第一处理液的步骤之后和加第二处理液的步骤之前，干燥衬底的步骤。
11，按权利要求9的衬底处理方法，还包括以下步骤给衬底加第二处理液开始后，立即把有已加到衬底上的第一处理液和已加到衬底上的淋洗液的第一混合液收集到第二处理液槽中的步骤；和这样收集到的第一混合液与装在槽内的第二处理液混合，以形成第一混合液与装在槽内的第二处理液混合而成的第二混合液的步骤；其中，加第二处理液的步骤包括给衬底加第二混合液的步骤。
12，按权利要求11的衬底处理方法，还包括给槽内供给新的第二处理液的步骤，其中，控制要供给槽的新的第二处理液的量和/或要收集到槽内的第一混合液的量，以把第二混合液中包含的第二处理液的有效组分的浓度调节到规定的范围内。
13，按权利要求7的衬底处理方法，还包括以下步骤加第二处理液的步骤之前，和加第以处理液的步骤之后，给衬底加淋洗液对衬底淋洗的步骤；给衬底加第一处理液开始后，立即把有已加到衬底上的第一处理液和已加到衬底上的淋洗液的第一混合液收集到第一处理液槽中的步骤；和这样收集到的第一混合液与装在槽内的第一处理液混合，以形成第一混合液与装在槽内的第一处理液混合而成的第二混合液的步骤；其中，加第一处理液的步骤包括给衬底加第二混合液的步骤。
14，按权利要求13的衬底处理方法，还包括给槽内供给新的第一处理液的步骤，其中，控制要供给槽的新的第一处理液的量和/或要收集到槽内的第一混合液的量，以把第二混合液中包含的第一处理液的有效组分的浓度调节到规定的范围内。
15，一种衬底处理设备，包括旋转部件，用于固定衬底；限定处理空间的外壳，它容纳旋转部件；给衬底供给第一处理液的供料装置，第一处理液附着在测定上，第一处理液有改变要除去的物质的状态的能力，所述的物质包括光刻胶膜和聚合物层；给衬底供给第二处理液的供料装置，第二处理液有溶解除去的物质的能力。
16，按权利要求15的设备，其中，物质还包括溅射的金属，第一处理液还有氧化金属的能力，第二处理液还有溶解已由第一处理液氧化了的金属的能力。
17，按权利要求15的设备，还包括惰性气体输入器，用它供给惰性气体，以在处理空间内建立非氧化气氛。
18，按权利要求15的设备，还包括旋转部件的旋转速度的控制装置。
19，按权利要求15的设备，其中，外壳包括外壳构件，它里边限定第一处理空间；内壳构件，它里边限定第二处理空间；内壳构件在可以外壳构件里边的处理空间移出/移进；和第一处理液的供料装置，包括第一喷嘴，用它第一和第二处理空间之一喷入第一处理液，和第二处理液的供料装置，包括第二喷嘴，用它第一和第二处理空间中的另一处理空间喷入第二处理液。
20，按权利要求15的设备，其中，第一处理液的供料装置和第二处理液的供料装置中的至少一个包括处理液槽，用它储存第一或第二处理液；处理液回收管，用它把供给处理空间的第一或第二处理液回收到处理液槽；和浓度传感器，设置在处理液槽或处理液回收管，用它确定第一或第二处理液的有效组分的浓度。
21，按权利要求15的设备，其中，第一处理液的供料装置包括处理液槽，它储存第一处理液；处理液回收管，通过它把供给处理空间的第一处理液回收到处理液槽；和新处理液输入管，通过它把新的第一处理液加到处理液槽；控制器，它调节要回收到处理液槽的第一处理液的量和要加到处理液槽的新的第一处理液的量，以使处理液槽中的第一处理液保持对衬底的处理能力。
22，按权利要求15的设备，其中，第二处理液的供料装置包括处理液槽，它储存第二处理液；处理液回收管，通过它把供给处理空间的第二处理液回收到处理液槽；和新处理液输入管，通过它把新的第二处理液加到处理液槽；控制器，它调节要回收到处理液槽的第二处理液的量和要加到处理液槽的新的第二处理液的量，以使处理液槽中的第处理液保持对衬底的处理能力。
全文摘要
按本发明的方法能除去附着在半导体衬底上的光刻胶膜和聚合物层。给衬底加第一处理液，它通常包括氧化剂，如过氧化氢溶液，以改变光刻胶膜和聚合物层的状态。之后，给衬底加第二处理液，它通常包括二甲基亚砜和胺溶剂，因此，从衬底上溶解除去光刻胶膜和聚合物层。也能除去聚合物层中包含的溅射的Cu颗粒。
文档编号H01L21/302GK1438680SQ02151819
公开日2003年8月27日 申请日期2002年11月15日 优先权日2001年11月15日
发明者丹生谷贵行, 折居武彦, 森宏幸, 矢野洋, 中森光则 申请人:东京毅力科创株式会社