CN101354542A - 光刻胶的去除方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻胶的去除方法，包括：提供硫酸溶液；向所述硫酸溶液中周期性注入双氧水，形成含有硫酸和双氧水的清洗液；将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，将该光刻胶去除。该方法能够延长清洗液的使用寿命。

Description

光刻胶的去除方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻胶的去除方法。

背景技术

在半导体集成电路制造中，通过光刻工艺在半导体衬底上旋涂光刻胶层，对光刻胶层曝光显影后定义出刻蚀或离子注入的区域，并在完成刻蚀或离子注入后，去除半导体衬底上的光刻胶。

常用的去除光刻胶的方法有干法等离子体刻蚀和湿法清洗。

专利号为US 6,630,406的美国专利公开了一种干法等离子体刻蚀去除光刻胶的方法。在干法等离子体刻蚀工艺中，产生等离子体的方法通过微波或射频等激励源作用于工作气体，例如氧气、氢气或含氟的气体，将该工作气体电离；并将半导体衬底上的光刻胶层暴露在等离子体气氛中，例如氧气等离子体中，通过等离子体气氛中的活性离子与光刻胶的反应、等离子体的轰击而将光刻胶去除；然而，采用干法等离子体刻蚀去除光刻胶层容易使光刻胶下的材料层受到损伤，且费用较高，此外，由于干法等离子体刻蚀往往无法将光刻胶去除干净，完成干法等离子体刻蚀后还不得不再次用湿法清洗液进行清洗。

湿法清洗中通过清洗液将半导体衬底表面的光刻胶去除，在湿法清洗中，通过将表面具有光刻胶的半导体衬底置于具有清洗液的容器中，或通过向光刻胶表面喷洒清洗液的方法去除光刻胶层。

在现有的一种湿法清洗去除光刻胶的方法中，将双氧水注入到硫酸溶液中，双氧水与硫酸发生放热反应形成高温的清洗液；将该清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶表面，所述清洗液与光刻胶反应将光刻胶去除；接着，用去离子水冲洗去除光刻胶后的半导体衬底的表面；上述方法可在具有批处理能力的设备中进行：将双氧水连续不断地与硫酸溶液混合，并将混合后的清洗液喷洒到依次进入所述设备的半导体衬底的光刻胶表面，将光刻胶去除；

然而，所述的方法中，在注入双氧水后硫酸的浓度急剧下降，使得形成的清洗液使用寿命(lifetime)缩短，清洗液与光刻胶反应后就作为废液直接排掉，使得成本升高。

发明内容

本发明提供一种光刻胶的去除方法，该方法能够延长清洗液的使用寿命。

本发明提供的一种光刻胶的去除方法，包括：

提供硫酸溶液；

向所述硫酸溶液中周期性的注入双氧水，形成含有硫酸和双氧水的清洗液；

将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，将该光刻胶去除。

可选的，该方法进一步包括：在将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上之前，向清洗液中通入臭氧气体。

可选的，向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为周期性的通入，且通入臭氧气气体与注入双氧水交替进行。

可选的，向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为连续性的通入。

可选的，该方法进一步包括：在通入臭氧气体之后、每一次注入双氧水之前对所述清洗液进行加热。

可选的，所述加热在密封空间中进行。

可选的，该方法进一步包括：

回收与光刻胶反应后的清洗液；

将回收的清洗液过滤后，作为硫酸溶液循环使用。

可选的，该方法进一步包括，向过滤后的清洗液中周期性的注入硫酸。

可选的，将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上的步骤中，清洗液的流量为800至2000ml/min。

可选的，完成将所述光刻胶去除的步骤后，用含有氢氧化氨和双氧水的混合水溶液清洗半导体衬底的表面，接着用去离子水清洗半导体衬底的表面。

本发明还提供一种光刻胶的去除方法，包括：

提供硫酸溶液；

向所述硫酸溶液中通入臭氧气体并周期性注入双氧水，形成含有硫酸、臭氧气体和双氧水的清洗液；

将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，将该光刻胶去除。

可选的，向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为周期性的通入，且通入臭氧气体与注入双氧水交替进行。

可选的，向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为连续性的通入。

可选的，该方法进一步包括：回收与光刻胶反应后的清洗液；将回收的清洗液过滤后，作为硫酸溶液循环使用。

与现有技术相比，上述的其中一个技术方案具有以下优点：

向含有硫酸的清洗液中周期性的注入双氧水，双氧水与硫酸发生放热反应可升高清洗液的温度，生成高温清洗液，提高清洗液的氧化性，进而提高去除光刻胶能力；采用周期性的多次注入双氧水，可减少注入双氧水的时间以及注入的双氧水的量，进而减缓或减轻双氧水对硫酸的稀释，使得清洗液与光刻胶反应后还可以再次回收利用，延长清洗液的使用寿命，节省成本；

此外，向清洗中通入臭氧气体可进一步提高清洗液的氧化性，并弥补由于注入的双氧水的量的减少对清洗液的氧化性的影响，提高去除光刻胶的能力和速度；

向循环使用的清洗液中周期性的通入硫酸，可弥补由于在清洗液的循环使用过程中，硫酸的消耗，使得硫酸的浓度基本不变，保证不同批次的半导体衬底上的光刻胶去除过程中，清洗液具有大致相同的浓度以及去除光刻胶的能力。

附图说明

图1为本发明的去除光刻胶的方法的实施例的流程图；

图2为本发明的去除光刻胶的方法的实施例的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在半导体集成电路工艺中，通过光刻工艺在半导体衬底表面旋涂光刻胶，定义出待刻蚀或离子注入的区域；刻蚀或离子注入完成后，半导体衬底表面的光刻胶需要被去除。本发明提供一种去除光刻胶层的方法。

在本发明的去除光刻胶的方法中，首先，提供硫酸溶液，该硫酸溶液作为去除光刻胶的清洗液；

接着，向所述硫酸溶液中周期性注入双氧水，形成含有硫酸和双氧水的清洗液；

向清洗液中周期性的注入双氧水，一方面双氧水与硫酸发生放热反应可升高清洗液的温度，生成高温清洗液，提高清洗液的氧化性，进而提高去除光刻胶能力；另一方面，采用周期性的多次注入双氧水，减少注入双氧水的时间，可减少注入的双氧水的量，进而减缓或减轻双氧水对硫酸的稀释，使得清洗液与光刻胶反应后还可以再次回收利用，延长清洗液的使用寿命，节省成本。

然后，将含有硫酸、双氧水和臭氧气体的清洗液喷洒半导体衬底的光刻胶上，将所述光刻胶去除。

将含有硫酸、双氧水和臭氧气体的清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，通过旋转半导体衬底，使得清洗液充分与光刻胶接触、反应，将该光刻胶去除。

下面对本发明的去除光刻胶的方法进行详细的描述。

图1为本发明的去除光刻胶的方法的实施例的流程图，图2为图1所示的去除光刻胶的方法的实施例的工艺流程示意图。

步骤S100，如图1所示的流程图，提供硫酸溶液；所述硫酸溶液为去除光刻胶层的清洗液；

如图2所示，容器10中具有硫酸溶液，硫酸的浓度可以为90％至98％。

步骤S110，如图1所示的流程图，向所述硫酸溶液中周期性的注入双氧水，形成含有硫酸和双氧水的清洗液；

在光刻工艺中，为增加光刻胶层对半导体衬底表面的粘附性和增大光刻胶的硬度，需经过多步烘烤工艺，例如旋涂光刻胶后的软烤(SoftBake)工艺、曝光后烘烤(Post Exposure Bake)工艺、完成显影及冲洗后的硬烤(Hard Bake)工艺等，通过烘烤工艺增加光刻胶硬度及光刻胶在半导体表面粘附性的同时，也给光刻胶的去除带来了困难；同时离子注入或干法刻蚀时的等离子轰击使得光刻胶层的表面碳化，更增加了去除光刻胶的难度；

由于光刻胶经过一系列的烘烤和等离子体轰击后，表层性质发生改变，产生碳化，向所述清洗液中通入向清洗液中周期性的注入双氧水，双氧水与硫酸发生放热反应可升高清洗液的温度，生成高温清洗液，提高清洗液的氧化性，进而提高去除光刻胶能力；

此外，采用周期性的多次注入双氧水，减少注入双氧水的时间，可减少注入的双氧水的量，进而减缓或减轻双氧水对硫酸的稀释，使得清洗液与光刻胶反应后还可以再次回收利用，延长清洗液的使用寿命，节省成本；

此外，可向所述清洗液中通入臭氧气体；可进一步增强清洗液的氧化性，并弥补由于双氧水的量减少对清洗液的氧化性的影响，提高去除光刻胶的能力和速度；

下面结合图2所示的工艺流程示意图进行详细说明。

如图2所示，一管路与容器10连接，该管路的另一端连接至输送泵12；通过所述输送泵12可将容器10中的清洗液抽出，然后通过与输送泵和混合装置14连接的管路将清洗液输送至混合装置14；所述混合装置14具有进气口(图未示)，通过所述进气口可向混合装置14中通入臭氧气体；所述混合装置14将通入其中的清洗液和臭氧气体混合，使臭氧气体溶解在清洗液中；

混合装置14通过流体连接管路15与加热装置18连接，在混合装置14和加热装置18之间的流体连接管路15上具有过滤装置16；其中，加热装置18可以对清洗液进行加热，使清洗液温度升高；过滤装置16对清洗液进行过滤，去除清洗液中的杂质或污染物颗粒；

在所述混合装置14和加热装置18之间的流体连接管路15上还设置有流量控制器17，该流量控制器17可调节清洗液的流量；此外，流量控制器17分流连接管路15中的部分清洗液，分流后的清洗液通过管路输运至回收管路25。

连接管路19连接喷头和加热装置18，在所述连接管路19上有温度传感器；连接管路19可将经加热装置18加热后的清洗液输运至喷头21，经喷头21喷出，温度传感器20可对清洗液进行温度检测。

在所述连接管路19上还具有开口(未示出)，通过所述开口可向连接管路19中通入其它气体或液体，例如可向所述连接管路19中通入双氧水。

在容器10中注入硫酸溶液，通过管路将容器10中的溶液输运至混合装置14；

向所述混合装置14通入臭氧气体，通过混合装置14使臭氧气体和清洗液充分接触，增大臭氧气体在清洗液中的溶解度，并使臭氧气体均匀的溶解在清洗液中。

通入臭氧气体的方式可以为连续通入或周期性通入；

若通入臭氧气体的方式为周期性的通入，通入臭氧气体的工艺与注入双氧水的工艺交替进行。

在其中的一个实施例中，通入混合装置14中的清洗液流量为800至2000ml/min，通入到混合装置14中的臭氧气体的流量为3至20ppm。

在混合装置14中，臭氧气体和清洗液充分接触，使臭氧气体较为均匀的溶解在清洗液中，形成含有硫酸和臭氧气体的清洗液；该清洗液通过混合装置14的出口排出，并通过流体连接管路15连接至过滤器16；过滤器16用于对清洗液进行过滤，除去清洗液中的杂质污染物；

接着，经过滤的清洗液通过流体连接管路15被输运至加热装置18中，通过加热装置18对清洗液进行加热；

清洗液被加热后温度升高，氧化性增强，从而增强其去除光刻胶的能力，所述加热在密闭的空间中进行，以减小或消除在加热清洗液过程中，臭氧气体从清洗液中挥发。

在其中的一个实施例中，所述加热装置18为热电偶，加热的温度为120至160度。

含有硫酸和臭氧的清洗液经过加热装置加热后温度升高，并经连接管路19输运至喷头21，同时经连接管路19的开口向所述管路19中周期性的注入双氧水，使得清洗液成为含有硫酸、臭氧气体和双氧水的溶液。

在清洗液中注入双氧水可提高清洗液的氧化性，提高清洗液去除光刻胶的能力；同时，双氧水通入至清洗液后发生放热反应，使得清洗液温度进一步升高，例如温度可升高至180至190度，进一步提高了清洗液去除光刻胶的能力，特别对于经等离子体轰击后表面具有碳化层的光刻胶具有较强的去除能力。

在其中的一个实施例中，注入连接管路19中的双氧水的流率和所述连接管路19中的清洗液的流率之比为2∶1至15∶1。

周期性的向连接管路19中注入双氧水，即按一定的频率多次向链接管路19中注入双氧水，减少每次注入的容量，还可以提高双氧水和连接管路19中的清洗液混合的均匀性，提高清洗液去除光刻胶的能力。

步骤S120，将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，将该光刻胶去除；

如图2所示，将双氧水通入连接管路19中，形成含有硫酸、臭氧气体以及双氧水的清洗液后，将该清洗液通过喷头喷洒到半导体衬底的光刻胶的表面，所述喷洒的流量为800至2000ml/min；

半导体衬底置于收集槽22中的支撑柱(未示出)上，该支撑柱可以旋转；在向光刻胶上喷洒清洗液的同时，支撑柱带动半导体衬底旋转，使得清洗液可较为均匀的涂覆在光刻胶的表面，与光刻胶充分接触，使清洗液与光刻胶反应而溶解，溶解后的含有光刻胶残渣以及反应后物质的清洗液通过半导体衬底的旋转而被甩出，从而将光刻胶从半导体衬底上去除。

步骤130，如图1所示的流程图，回收与光刻胶作用后的清洗液，将回收清洗液过滤后，作为硫酸溶液循环使用；

如图2所示，反应后的清洗液被收集槽22收集，然后通过与该收集槽22连接的管路24将反应后的清洗液输运至回收管路25，所述回收管路25连接至容器10，从而将反应后的清洗液输运至容器10，以进行循环再利用。

在回收管路25上具有过滤装置26，该过滤装置可将回收再利用的清洗液在传输至容器10之前进行过滤，过滤掉其中的光刻胶残渣、清洗液与光刻胶反应后的物质等污染物。

经过过滤后的清洗液被输运至容器10，然后再次经输送泵12和相应的管路后输送至混合装置14、过滤装置16、加热装置18，并经喷头喷洒到光刻胶上，进行再次利用；

在循环过程中，会向所述清洗液中通入臭氧气体以及并周期性的注入双氧水，弥补在清洗液在与光刻胶反应过程中臭氧与双氧水的消耗、以及弥补循环使用的清洗液在输运过程中臭氧气体或双氧水的蒸发损失，保证不同批次的半导体衬底上的光刻胶去除过程中，清洗液具有大致相同的浓度以及去除光刻胶的能力，从而保证尽可能的去除光刻胶层；

通过周期性的方式向清洗液中加入双氧水，延长清洗液使用寿命，使得清洗液可以循环使用，降低成本。

在另外的实施例中，可以向所述容器10中周期性的通入硫酸，由于在清洗液的循环使用过程中，硫酸会被消耗而浓度降低，同时由于清洗液不断的被稀释，清洗液中硫酸的浓度不断的减小，通过周期性的向容器10中通入硫酸，可使得硫酸的浓度基本不变。

步骤S140，如图1所示的流程图，用含有氢氧化铵和双氧水的混合水溶液清洗所述半导体衬底的表面；接着用去离子水清洗半导体衬底的表面；

通过氢氧化氨可进一步的对半导体表面进行清洗，去除半导体衬底表面的污染物，然后用去离子水清洗半导体衬底的表面，去除具有酸性或碱性的清洗液残留。

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。

Claims (14)

1、一种光刻胶的去除方法，其特征在于，包括：

提供硫酸溶液；

向所述硫酸溶液中周期性注入双氧水，形成含有硫酸和双氧水的清洗液；

将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，将该光刻胶去除。

2、如权利要求1所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，该方法进一步包括：在将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上之前，向清洗液中通入臭氧气体。

3、如权利要求2所述的光刻胶的去除方法，其特征在于：向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为周期性的通入，且通入臭氧气体与注入双氧水交替进行。

4、如权利要求2所述的光刻胶的去除方法，其特征在于：向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为连续性的通入。

5、如权利要求2所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，该方法进一步包括：在通入臭氧气体之后、每一次注入双氧水之前对所述清洗液进行加热。

6、如权利要求5所述的光刻胶的去除方法，其特征在于：所述加热在密封空间中进行。

7、如权利要求1至6中任一权利要求所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，该方法进一步包括：

回收与光刻胶反应后的清洗液；

将回收的清洗液过滤后，作为硫酸溶液循环使用。

8、如权利要求7所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，该方法进一步包括，向过滤后的清洗液中周期性的注入硫酸。

9、如权利要求1至6中任一权利要求所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上的步骤中，清洗液的流量为800至2000ml/min。

10、如权利要求1至6中任一权利要求所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，完成将所述光刻胶去除的步骤后，用含有氢氧化氨和双氧水的混合水溶液清洗半导体衬底的表面，接着用去离子水清洗半导体衬底的表面。

11、一种光刻胶的去除方法，其特征在于，包括：

提供硫酸溶液；

向所述硫酸溶液中通入臭氧气体并周期性注入双氧水，形成含有硫酸、臭氧气体和双氧水的清洗液；

将所述清洗液喷洒到半导体衬底的光刻胶上，将该光刻胶去除。

12、如权利要求11所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，包括：向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为周期性的通入，且通入臭氧气体与注入双氧水交替进行。

13、如权利要求11所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，包括：向清洗液中通入臭氧气体的步骤中，通入的方式为连续性的通入。

14、如权利要求11所述的光刻胶的去除方法，其特征在于，该方法进一步包括：

回收与光刻胶反应后的清洗液；

将回收的清洗液过滤后，作为硫酸溶液循环使用。

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