CN101398637A - 一种光刻胶的去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光刻胶的去除方法，它包括：浓硫酸清洗液储存步骤、清洗液的臭氧的注入步骤，清洗液的加热步骤，清洗液喷洒步骤、最后的净化步骤，在清洗液加热步骤和清洗液喷洒步骤之间加入臭氧或臭氧和双氧水的双注入步骤。所述光刻胶去除方法，通过加热步骤之后的臭氧注入步骤在不影响清洗液的浓度的条件下，提高了清洗液的活性，显著提高了清洗液的使用寿命；通过加热步骤之后增加的臭氧和双氧水的双注入步骤，可显著提高喷洒前清洗液的活性，有效去除标准全湿法难以去除的光刻胶。

Description

一种光刻胶的去除方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺中的清洗制程，尤其涉及一种光刻胶的去除方法。

背景技术

在半导体制造前段工艺中，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需去除半导体衬底表面的光刻胶。在涂敷光刻胶制程中，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，需要经过多步烘烤步骤，例如旋涂光刻胶后的软考(SoftBake)、曝光后烘烤(Post Exposure Bake)、完成显影及冲洗后的硬烤(Hard Bake)等。在这些烘烤步骤之后，增加光刻胶粘附性和硬度的同时，也给去除光刻胶带来了困难。同时，在离子注入后或干法刻蚀时的等离子轰击后使得光刻胶薄层碳化，其碳化因离子注入的剂量、能量和种类或干法刻蚀的等离子轰击能量的不同而异。这些因素更增加了去除光刻胶的困难。

美国专利US6.630.406公开的干法等离子体刻蚀去除光刻胶的方法，它的费用较高，也容易造成光刻胶下材料的损伤。最后还是需要湿法清洗液进行清洗。目前，应用的光刻胶去除方法有灰化处理和全湿法。灰化处理会造成晶圆表面的氧化和无序化，会导致在灰化后清洗工艺中硅和氧化材料的损耗增加。

在现有的标准全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。

采用标准全湿法去光刻胶虽然有效减少半导体制程中硅材料的消耗总量，但是由于注入双氧水后硫酸的浓度急剧下降，使得清洗液使用寿命缩短，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。同时，标准全湿法工艺难以去除粘附得很顽固的光刻胶，例如重掺杂离子注入后的光刻胶或高能量高剂量离子注入后的光刻胶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻胶的去除方法，可解决清洗液寿命短的问题，可解决粘附得很顽固的光刻胶去除难的问题。

为了达到上述的目的，本发明的改进型的光刻胶的去除方法，包括浓硫酸清洗液储存步骤、清洗液的臭氧的注入步骤，清洗液的加热步骤，清洗液喷洒步骤、最后的净化步骤，在清洗液加热步骤和清洗液喷洒步骤之间加入清洗液的臭氧或臭氧和双氧水的双注入步骤。

在上述光刻胶的去除方法中，所述浓硫酸清洗液中溶解了臭氧并混有双氧水溶液。

在上述光刻胶的去除方法中，所述清洗液的加热步骤是在密封空间中进行的。

光刻胶的去除方法中，所述清洗液喷洒步骤之后可把清洗液回收，把回收的清洗液过滤后可作为硫酸溶液循环使用。所述过滤后的回收清洗液可通过注入硫酸溶液保持回收清洗液中硫酸浓度，作为浓硫酸清洗液。

光刻胶的去除方法中，所述的净化步骤包括先用含有氢氧化氨和双氧水的混合水溶液清洗半导体晶圆表面，然后用去离子水清洗半导体晶圆表面。

本发明光刻胶的去除方法，通过在清洗液加热步骤和清洗液喷洒步骤之间加入清洗液的臭氧或臭氧和双氧水注入步骤提高清洗液的活性，有效去除离子注入后或刻蚀后留在半导体衬底表面的光刻胶。如果在清洗液中只注入臭氧，可显著提高清洗液使用寿命；当采用臭氧和双氧水的双注入时，则可提高清洗液温度，有效增强清洗液活性，去除标准的全湿法工艺难以去除的光刻胶。

附图说明

通过以下实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体特征和优点。其中，附图为：

图1是去除光刻胶流程示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的光刻胶的去除方法作进一步的详细描述。

请参阅图1，本发明的一具体实施例的光刻胶去除方法包括浓硫酸清洗液储存步骤，清洗液的臭氧的注入步骤，清洗液的加热步骤，清洗液喷洒步骤及最后的净化步骤和在加热步骤和清洗液喷洒步骤之间的臭氧注入步骤。

浓硫酸清洗液，该清洗液通常溶解有臭氧和混有双氧水容液，储存在容器1中。

通过输送泵3和输送管道输送至臭氧混合装置5。臭氧通过混合装置5注入清洗液，并充分溶解到清洗液。经过过滤装置7过滤掉清洗液中杂质和污染物之后，经过输送管道8输送至流量控制器9进行控制。经过流量控制器9之后一部分清洗液会输送到回收管道22中，另一部分则通过输送管道输送至加热器11中进行加热。由温度传感器装置13对加热装置11中加热的清洗液温度进行监控。

清洗液是在密封空间中进行加热的，在加热之后清洗液温度升高，氧化性增强，从而去除光刻胶的能力提高。清洗液由喷嘴19喷出之前，打开阀门15，并由流量计控制通过管道14臭氧的剂量，随着臭氧剂量的增大，清洗液的氧化性会得到一定程度的增强。

将需要清洗的半导体晶圆置于收集槽20中，通过喷嘴19清洗液喷到半导体表面光刻胶上，并与光刻胶反应，从而达到去除光刻胶的目的。将收集槽中的清洗液通过回收管道21、22进行回收。过滤装置23滤掉清洗液中光刻胶残渣以及其他污染物，输送到储存清洗液容器1中。

最后将反应后的晶圆取出，进行最后的净化步骤。先用含有氢氧化氨和双氧水的混合水溶液清洗晶圆表面，然后用去离子水清洗半导体晶圆表面。

在本实施例中，清洗的光刻胶为低能量，低剂量离子注入后的光刻胶。在加热步骤和喷洒步骤之间加入臭氧注入步骤，可有效解决因长的输送管道导致臭氧浓度的下降和加热步骤引起的臭氧浓度进一步下降的问题，补充臭氧浓度和提高清洗液氧化性同时，不会稀释清洗液，显著提高了清洗液使用寿命。但有些难以去除的光刻胶即使臭氧的剂量足够大也难以完全去除这种光刻胶，那么可以通过以下实施例方法有效去除。

请参阅图1，本发明的另一具体实施例也同样包括上述实施例中浓硫酸清洗液储存，清洗液的臭氧的注入步骤，清洗液的加热步骤，清洗液喷洒步骤、最后的净化步骤的这些步骤，在清洗液的加热步骤和清洗液喷洒步骤中加入臭氧和双氧水双注入步骤。

与上述实施例相同，清洗液储存在容器1中，经过输送泵3输送至臭氧混合装置5进行臭氧注入步骤，经过过滤装置7到达流量控制器9，一部分清洗液送入回收管道，则其他送入加热装置11进行加热。同样，清洗液加热步骤也是在密封容器进行的。在加热步骤和喷洒步骤之间，加入了臭氧和双氧水双注入步骤，该步骤通过同时打开控制阀门15和16，分别用流量计控制输入管道14臭氧臭氧剂量，用剂量泵控制流入管道17双氧水的剂量，以控制双氧水与浓硫酸配比。比较好的清洗效果的配比是H₂SO₄:O₄为4:1～7:1。然后配比好的清洗液通过喷嘴19喷洒到放置在收集槽20中半导体晶圆上，与晶圆表面光刻胶进行反应，最终达到去除表面光刻胶目的。

同样收集槽中清洗液可通过回收管道21、22和过滤装置23储存到容器1中。由于双氧水的注入会导致清洗液中硫酸浓度的下降，为保持清洗液中硫酸浓度在容器1中可注入硫酸。

同样，经清洗液清洗后的半导体晶圆采用与上述实施例相同的最后净化步骤。

本实施例中去除的光刻胶为高能量、高剂量离子注入后较难去除的光刻胶。采用本实施例光刻胶去除方法，在臭氧增强清洗液氧化性同时，双氧水提高清洗液的温度和进一步提高清洗液的氧化性，可有效去除标准全湿法中较难去除的光刻胶。

Claims (6)

1、一种光刻胶的去除方法，包括：浓硫酸清洗液储存步骤、清洗液的臭氧的注入步骤，清洗液的加热步骤、清洗液喷洒步骤及净化步骤，其特征在于：在清洗液加热步骤和清洗液喷洒步骤之间加入清洗液的臭氧注入或臭氧和双氧水的双注入步骤。

2、如权利要求1所述光刻胶的去除方法，其特征在于：所述浓硫酸清洗液中溶解了臭氧并混有双氧水溶液。

3、如权利要求1所述光刻胶的去除方法，其特征在于：所述清洗液的加热步骤是在密封空间中进行的。

4、如权利要求1所述光刻胶的去除方法，其特征在于：所述清洗液喷洒步骤之后可把清洗液回收，把回收的清洗液过滤后可作为硫酸溶液循环使用。

5、如权利要求4所述光刻胶的去除方法，其特征在于：所述过滤后的回收清洗液可通过注入硫酸溶液保持回收清洗液中硫酸浓度，作为浓硫酸清洗液。

6、如权利要求1所述光刻胶的去除方法，其特征在于：所述的净化步骤包括先用含有氢氧化氨和双氧水的混合水溶液清洗半导体晶圆表面，然后用去离子水清洗半导体晶圆表面。

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