CN102902169A

CN102902169A - 去除光刻胶层的方法

Info

Publication number: CN102902169A
Application number: CN2011102168107A
Authority: CN
Inventors: 刘焕新; 何永根
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-30

Abstract

一种去除光刻胶层的方法，包括：提供包含硅原子的基底；所述基底表面形成有光刻胶层，所述光刻胶层内至少包括掺杂离子和硅原子；采用湿法刻蚀工艺去除所述光刻胶层，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂至少包括去除掺杂离子的第一试剂、去除硅原子和/或硅的氧化物的第二试剂。本发明实施例的去除光刻胶层的方法简单有效，光刻胶层去除的彻底。

Description

去除光刻胶层的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种去除光刻胶层的方法。

背景技术

半导体器件的形成过程中，通常利用光刻工艺将掩模板上的掩膜图形转移到半导体器件表面的光刻胶层中，再将掩膜图形通过刻蚀工艺转移到半导体器件中，或者以所述光刻胶层为掩膜对半导体器件进行离子注入，最后再将光刻胶层去除。

现有技术中，去除光刻胶层的方法包括：

请参考图1，提供基底100，所述基底100表面形成有光刻胶层101；以所述光刻胶层101为掩膜向所述基底100内注入离子105，所述光刻胶层101中包括离子105；

请参考图2，待注入完所述离子105后，采用灰化工艺去除部分所述光刻胶层101；采用硫酸(H₂SO₄)和双氧水(H₂O₂)的混合溶液去除剩余的光刻胶层101。

然而，现有技术的光刻胶层去除的不够彻底，影响了形成半导体器件的后续工艺。

在“US6627588B1”的美国专利中，也公开了一种采用脂肪醇(aliphaticalcohol)去除光刻胶层的方法，此种方法的工艺条件复杂，对设备的要求高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种能够彻底去除光刻胶层的方法。

为解决上述问题，本发明提供了一种去除光刻胶层的方法，包括：

提供包含硅原子的基底；所述基底表面形成有光刻胶层，所述光刻胶层内至少包括掺杂离子和硅原子；

采用湿法刻蚀工艺去除所述光刻胶层，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂至少包括去除掺杂离子的第一试剂和去除硅原子和/或硅的氧化物的第二试剂。

可选地，所述掺杂离子包括Ge、P、As、P、N、F离子中的一种或多种组合；所述第一试剂为臭氧水；所述第二试剂为氢氟酸。

可选地，所述湿法刻蚀工艺的步骤包括：采用臭氧水去除部分包含掺杂离子的光刻胶层；再采用氢氟酸去除光刻胶层中的硅原子和/或硅的氧化物；最后采用臭氧水去除剩余的包含掺杂离子的光刻胶层。

可选地，所述采用氢氟酸去除光刻胶层中的硅原子和/或硅的氧化物，再采用臭氧水去除剩余的包含掺杂离子的光刻胶层的步骤可以执行一次或多次。

可选地，在采用臭氧水去除部分包含掺杂离子的光刻胶层之前，采用灰化工艺去除部分光刻胶层。

可选地，所述灰化工艺采用的气体包括O₂、N₂和H₂，其中，所述O₂的流量为1～8L/min；所述N₂和H₂的流量为0.8～1.2L/min。

可选地，所述臭氧水去除所述包含掺杂离子的光刻胶层时，臭氧水的浓度为20～50ppm，湿法刻蚀的温度为20～35℃，湿法刻蚀的时间为0.5～2min。

可选地，所述氢氟酸中HF∶H₂O的比例为1∶300～1∶500，所述氢氟酸去除所述硅原子和/或硅的氧化物的时间为5～15S。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：

本发明实施例的去除光刻胶层的方法，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂至少包括第一试剂和第二试剂，所述第一试剂用以去除包含有掺杂离子的光刻胶层，所述第二试剂用以去除光刻胶层中的硅原子和/或硅的氧化物。本发明实施例的光刻胶层去除的比较彻底。

进一步的，本发明实施例的第一试剂为臭氧水，所述第一试剂不仅可以去除包含有掺杂离子的光刻胶层，还可以将光刻胶层中的硅原子氧化形成二氧化硅；本发明实施例的第二试剂为稀释的氢氟酸，例如HF∶H₂O的比例为1∶300～1∶500的氢氟酸，可以将光刻胶层中的硅原子和/或硅原子氧化形成的二氧化硅予以去除。本发明实施例的去除光刻胶层的方法能够简单有效的彻底去除基底表面的光刻胶层。

更进一步的，本发明实施例的去除光刻胶层的方法，首先采用灰化工艺去除部分光刻胶层；然后采用第一试剂去除剩余的部分包含有掺杂离子的光刻胶层，同时第一试剂将剩余的光刻胶层中的硅原子氧化成二氧化硅；再采用第二试剂去除光刻胶层中的二氧化硅；最后再采用第一试剂将残留的包含有掺杂离子的光刻胶层彻底去除。本发明实施例的去除光刻胶层的方法简单有效，且光刻胶层去除彻底。

附图说明

图1～图2是现有技术的去除光刻胶层的方法的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例的去除光刻胶层的方法的流程示意图；

图4～图8是本发明实施例的去除光刻胶层的方法的剖面结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术的去除光刻胶层的方法去除光刻胶层不彻底。请继续参考图1～图2，发明人经过研究后发现，现有技术中以光刻胶层105为掩膜向基底100注入离子105，一方面，向所述基底100注入离子时，离子105轰击光刻胶层101使所述光刻胶层101变硬；另一方面，向所述基底100注入离子时，一部分离子105在停留在光刻胶层101中；再一方面，向所述基底100注入离子时，基底100中的一部分硅原子在离子105的轰击下，不可避免的飞溅到光刻胶层101中；并且，在刻蚀所述光刻胶层101形成离子注入窗口时，刻蚀气体与基底100或光刻胶层反应产生的部分副产物也会残留在光刻胶层。上述这些因素都会影响光刻胶层101的去除。

发明人经过研究后发现，首先采用灰化工艺去除大部分的光刻胶层，然后采用包括H₂SO₄和H₂O₂的化学试剂去除剩余的光刻胶层的效果不太理想，即使在温度高于150℃的条件下，采用包括H₂SO₄和H₂O₂的化学试剂去除剩余的光刻胶层；或者采用包括H₂SO₄和臭氧(O₃)的化学试剂去除剩余的光刻胶层的效果也不太理想。

经过进一步研究，发明人发现，上述化学试剂中臭氧的氧化性较强，可以将大部分的光刻胶层和停留在光刻胶层中的掺杂离子氧化后去除，然而，臭氧也会将光刻胶层中的硅原子氧化成二氧化硅(SiO₂)，所述二氧化硅的质地较硬，会在还未去除的光刻胶表面形成硬壳，阻挡光刻胶层的去除；发明人研究后发现，稀释的氢氟酸(HF)可以去除二氧化硅，因此可以用在去除光刻胶层的工艺中。

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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图3，本发明实施例的去除光刻胶层的方法，包括：

步骤S201，提供基底；所述基底表面形成有光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜对所述基底进行掺杂；

步骤S203，待所述掺杂结束后，采用灰化工艺去除大部分的所述光刻胶层；

步骤S205，采用臭氧水去除剩余的光刻胶层及掺杂时停留在剩余的光刻胶层中的掺杂离子；采用稀释的氢氟酸去除所述剩余的光刻胶层中的其他物质。

请参考图4，提供基底300；所述基底300表面形成有光刻胶层301；以所述光刻胶层301为掩膜对所述基底300进行掺杂。

所述基底300用于为后续工艺的提供平台。所述基底300的材料为半导体材料，例如硅。

所述光刻胶层301用于作为后续掺杂工艺的掩膜；所述光刻胶层301包括开口306，所述开口306用于后续作为掺杂离子的注入窗口；所述光刻胶层301的材料包括感光树脂、增感剂等。

所述掺杂包括轻掺杂和重掺杂。其中，注入剂量大于1E15/cm²的掺杂工艺为重掺杂。在本发明的实施例中，以所述光刻胶层301为掩膜，对所述基底300依次进行轻掺杂和重掺杂，所述掺杂工艺中的掺杂离子305包括Ge、P、As、N和F离子等。所述掺杂的具体步骤包括：在能量为30kev的情况下，所述基底300内注入剂量为5E14/cm²的Ge离子；在能量为20kev的情况下，所述基底300内注入剂量为8E13/cm²的P离子；在能量为20kev的情况下，所述基底300内注入剂量为3.5E15/cm²的As离子；在能量为4kev的情况下，所述基底300内注入剂量为2E15/cm²的P离子；在能量为1kev的情况下，所述基底300内注入剂量为4E15/cm²的N离子；在能量为8kev的情况下，所述基底300内注入剂量为4E15/cm²的F离子。

待所述掺杂结束后，所述开口306正下方的所述基底300中掺杂有掺杂离子305。所述光刻胶层301在离子的轰击下变硬，并且，掺杂时一部分掺杂离子305，例如一部分Ge、P、As、N和F离子停留在光刻胶层中。发明人还发现，在对基底300进行掺杂时，所述基底300中的一部分硅原子307在掺杂离子305的轰击下，不可避免的飞溅到光刻胶层301中。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述掺杂工艺中的掺杂离子还可以为Ge、P、As、N和F离子等的一种或多种组合；且在刻蚀所述光刻胶层301形成开口306时，刻蚀气体与基底300或光刻胶层301反应产生的部分副产物也会残留在光刻胶层301。

请参考图5，待所述掺杂结束后，采用灰化工艺去除大部分的所述光刻胶层301。

为节省去除光刻胶层301的工艺时间，可以先采用灰化工艺去除大部分的光刻胶层。所述灰化工艺的步骤包括：将带有光刻胶层301的基底300置于去胶机(未图示)内，在射频电压的能量的作用下，灰化气体被解离成等离子气体，所述等离子体和光刻胶层301发生反应，去除了大部分的光刻胶层301，但所述基底300表面仍然残留有小部分的光刻胶层301，所述小部分的光刻胶层301会影响的半导体工艺，并影响形成的半导体器件的性能。

在本发明的实施例中，所述灰化工艺中通入的灰化气体包括O₂、N₂和H₂。其中O₂的流量为1～8L/min，N₂和H₂的流量为0.8～1.2L/min。所述灰化工艺后基底300表面还残留一部分光刻胶层301，残留的所述光刻胶层301中包含有掺杂离子305和硅原子307。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以不采取灰化工艺，直接采用至少包括第一试剂和第二试剂的湿法刻蚀工艺去除所述光刻胶层。

请参考图6～图8，采用臭氧水去除剩余的光刻胶层301及掺杂时停留在所述剩余的光刻胶层301中的掺杂离子；采用稀释的氢氟酸去除所述剩余的光刻胶层中的其他物质。

发明人发现，剩余的光刻胶层301内主要包括有一些掺杂离子305以及掺杂过程中从基底飞溅到光刻胶层301中的硅原子307。本发明的实施例中，所述其他物质至少包括硅原子和/或硅的氧化物。经过研究后，发明人发现，可以采用至少包括第一试剂和第二试剂的湿法刻蚀工艺去除所述剩余的光刻胶层301。其中，所述第一试剂为臭氧水，用于去除剩余的光刻胶层301及掺杂时停留在所述剩余的光刻胶层301中的掺杂离子，并将所述剩余的光刻胶层301中的硅原子307氧化成二氧化硅309；所述第二试剂为稀释的氢氟酸，用于去除光刻胶层301中的二氧化硅309。

在本发明的实施例中，所述去除剩余的光刻胶层301的步骤包括：

首先，请参考图6，采用臭氧水去除所述剩余的光刻胶层301及掺杂在所述剩余的光刻胶层301内的掺杂离子305。由于臭氧水的氧化性强，一方面，所述臭氧水可以将剩余的光刻胶层301及停留在剩余的光刻胶层301中的掺杂离子305氧化成气体或易溶于水的物质再去除，且为了避免引入新的杂质，通常采用去离子水来清洗所述光刻胶层；另一方面，所述臭氧水还会将飞溅到剩余的光刻胶层301中的硅原子氧化成二氧化硅309，由于所述二氧化硅309的质地较硬，会使得还未被去除的光刻胶层的表层变得更硬，阻挡后续光刻胶层的去除。因此，通常情况下，第一次采用臭氧水并不能将剩余的光刻胶层301完全去除，所述基底300表面还会有极少部分的光刻胶层301残留。

在本发明的实施例中，所述采用臭氧水去除所述剩余的光刻胶层301及掺杂在所述剩余的光刻胶层301内的掺杂离子305的工艺条件为：臭氧水的浓度为20～50ppm，湿法刻蚀的温度为20～35℃，湿法刻蚀的时间为0.5～2min。

然后，请参考图7，采用稀释的氢氟酸作为化学试剂来去除剩余的光刻胶层301中的其他物质。所述其他物质至少包括被臭氧水氧化后形成的二氧化硅。在本发明的实施例中，发明人发现，在室温条件下，采用HF∶H₂O的比例为1∶300～1∶500的氢氟酸，在所述剩余的光刻胶层301表面作用5～15S时，即去除所述硅原子和/或硅的氧化物的时间为5～15s时，既可以有效的去除光刻胶层301中的硅原子和/或二氧化硅，又不会对基底300造成损伤。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述稀释的氢氟酸还可以用于去除刻蚀气体与基底300或光刻胶层301反应产生的部分副产物。

最后，请参考图8，再采用臭氧水彻底去除剩余的光刻胶层301。在采用氢氟酸去除光刻胶层中的二氧化硅后，基底300表面可能还残留有极小部分的光刻胶层301，为了彻底去除残留的极小部分的光刻胶层301，可以再次采用浓度为20～50ppm的臭氧水，在温度为20～35℃的条件下，湿法刻蚀所述极小部分的光刻胶层0.5～2min，并在湿法刻蚀结束后采用去离子水冲洗所述基底300表面，所述基底300表面残留的光刻胶层被彻底去除。

需要说明的是，为彻底去除基底300表面的光刻胶层，还可以根据实际需要，重复采用稀释的氢氟酸去除光刻胶层301中的其他杂质，例如二氧化硅，然后采用臭氧水去除剩余的光刻胶层301，直至彻底去除基底300表面的光刻胶层301为止。

综上，本发明实施例的去除光刻胶层的方法，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂至少包括第一试剂和第二试剂，所述第一试剂用以去除包含有掺杂离子的光刻胶层，所述第二试剂用以去除光刻胶层中的硅原子和/或硅的氧化物。本发明实施例的光刻胶层去除的比较彻底。

本发明的实施例虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明的实施例，任何本领域技术人员在不脱离本发明实施例的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明实施例的技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明实施例的技术方案的内容，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明实施例的技术方案的保护范围。

Claims

1.一种去除光刻胶层的方法，包括：

其特征在于，还包括：

采用湿法刻蚀工艺去除所述光刻胶层，所述湿法刻蚀工艺采用的化学试剂至少包括去除掺杂离子的第一试剂、去除硅原子和/或硅的氧化物的第二试剂。

2.如权利要求1所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，所述掺杂离子包括Ge、P、As、P、N、F离子中的一种或多种组合；所述第一试剂为臭氧水；所述第二试剂为氢氟酸。

3.如权利要求2所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀工艺的步骤包括：采用臭氧水去除部分包含掺杂离子的光刻胶层；再采用氢氟酸去除光刻胶层中的硅原子和/或硅的氧化物；最后采用臭氧水去除剩余的包含掺杂离子的光刻胶层。

4.如权利要求3所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，所述采用氢氟酸去除光刻胶层中的硅原子和/或硅的氧化物，再采用臭氧水去除剩余的包含掺杂离子的光刻胶层的步骤可以执行一次或多次。

5.如权利要求3所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，在采用臭氧水去除部分包含掺杂离子的光刻胶层之前，采用灰化工艺去除部分光刻胶层。

6.如权利要求5所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，所述灰化工艺采用的气体包括O₂、N₂和H₂，其中，所述O₂的流量为1～8L/min；所述N₂和H₂的流量为0.8～1.2L/min。

7.如权利要求2所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，所述臭氧水去除所述包含掺杂离子的光刻胶层时，臭氧水的浓度为20～50ppm，湿法刻蚀的温度为20～35℃，湿法刻蚀的时间为0.5～2min。

8.如权利要求2所述的去除光刻胶层的方法，其特征在于，所述氢氟酸中HF∶H₂O的比例为1∶300～1∶500，所述氢氟酸去除所述硅原子和/或硅的氧化物的时间为5～15S。