CN103135370A - 一种光刻胶剥离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种光刻胶剥离方法，提供一晶片，所述晶片器件面涂覆光刻胶后光刻所述光刻胶形成光刻图案，应用于离子注入后的光刻图案，所述离子注入在所述光刻图案表面形成无定形碳层，该方法还包括，通过在湿法刻蚀时加热晶片，将晶片上的热量传递到与光刻图案反应的湿法刻蚀溶液中，激发湿法刻蚀溶液的反应离子的活性，从而能够完全去除离子注入后的光刻胶表面的无定形碳层以及其下方的光刻胶。本发明提出的光刻胶剥离方法解决了由于湿法刻蚀溶液温度无法高于输送其的塑料管道的耐热温度上限，而导致的无法完全去除光刻胶的问题，使光刻胶剥离更容易，同时节约了湿法刻蚀剥离光刻胶的时间。

Description

一种光刻胶剥离方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造方法，特别涉及一种光刻胶剥离方法。

背景技术

半导体工艺主要是指在晶片的器件面上制作半导体器件，半导体器件的主要结构包括：衬底、依次位于衬底上方的栅氧化层和栅极，以及栅极两侧的衬底中的源极和漏极。根据半导体器件各部分的制作需要会在晶片的器件面上有选择地进行离子注入，例如：形成栅氧化层和栅极之后，在漏极区域制作轻掺杂漏区或者在源极和漏极区域形成源漏极的步骤。具体地，首先，在晶片的器件面上涂覆一层光刻胶，然后经过曝光、显影等光刻工艺步骤在所述光刻胶上形成光刻图案。在后续的离子注入过程中，对于光刻图案下方的部分半导体起器件，例如栅极和栅氧化层，由于光刻图案的遮蔽，离子注入过程中产生的离子仅仅注入到光刻图案中而不会进入光刻图案下方的部分半导体器件中，并在光刻图案表面形成无定形碳层(amorphous carbon layer)；但是对于没有被光刻图案遮蔽的部分，例如源极和漏极区域，离子注入过程中产生的离子则会注入到半导体器件内部。在离子注入完成后，还需要去除经过离子注入的光刻图案，称为光刻胶(PR)剥离。传统的PR剥离方法是干法刻蚀和湿法刻蚀相结合以去除经过离子注入的光刻图案。如图1所示的现有技术传统的光刻胶剥离方法流程图，说明传统的光刻胶剥离方法流程图详细步骤。

步骤101、用氧气(O₂)对PR进行干法刻蚀；

本步骤中，PR是指经过离子注入的光刻图案，在用氧气对PR进行干法刻蚀的过程中，氧气与PR发生化学反应的过程称为灰化，灰化过程能够去除光刻图案表面的无定形碳层和无定形碳层下方的PR。

步骤102、湿法刻蚀完全去除PR；

本步骤中，由于步骤101已经去除了光刻图案表面的无定形碳层，所以湿法刻蚀能够完全去除残留的PR。

传统的PR剥离方法的问题在于，在步骤101的灰化过程中，氧气还会与没有被光刻图案遮蔽的部分半导体器件的表面发生化学反应生成二氧化硅，生成的二氧化硅在步骤102的湿法刻蚀过程中，会和灰化后的PR一样被去除，因此必然损伤没有被光刻图案遮蔽的部分半导体器件的表面材料。表面材料的去除导致表面掺杂离子的损失，影响产品的电性能。

为了克服传统的PR剥离方法的上述缺陷，现有技术提出了一种采用湿法刻蚀的PR剥离方法，该方法中的湿法刻蚀溶液可以是硫酸与双氧水混合溶液(sulfuric peroxide mixture，SPM)或者硫酸和含臭氧水的混合液(SOM)等能够去除光刻胶的溶液，对PR进行湿法刻蚀，从而剥离PR。下面结合如图2所示的现有技术中采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法流程图，说明现有技术中采用湿法刻蚀的光刻胶剥离的详细步骤。

步骤201、对湿法刻蚀溶液进行加热；

本步骤中，以SPM为例对现有技术进行说明。对SPM进行加热的设备是红外线加热器(IR heater)，透过塑料管道将加热后的SPM输送到晶片器件面进行湿法刻蚀。需要注意的是，因为高于180摄氏度的高温会损坏输送SPM的塑料管道，所以SPM的加热温度不能高于180摄氏度。

步骤202、用加热后的湿法刻蚀溶液湿法刻蚀去除PR；

本步骤中，塑料管道将加热后的SPM输送到晶片表面，对离子注入后的光刻图案进行湿法刻蚀，剥离PR。但是，在用不高于180摄氏度的SPM，对光刻图案表面的无定形碳层进行湿法刻蚀过程中，因为SPM的温度最高仅为180摄氏度，且喷洒在常温的晶片表面后SPM的温度会降得更低，所以必然导致SPM的反应活性物(radicals)数量下降，导致光刻图案表面的无定形碳层与衬底接触面积较大的情况下，无法完全去除无定形碳层和其下方的PR，例如，覆盖栅极的光刻图案与该栅极两侧衬底的接触面积较大，也就是说不能完全剥离PR，特别是在晶片边缘球状物去除(Edge Bead Removal，EBR)区域的PR。因此，采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法面临的问题是：由于塑料管道的耐热温度上限限制，输送的SPM的温度不能高于180摄氏度，对于常温下的晶片，用不高于180摄氏度的SPM进行湿法刻蚀无法完全去除所述晶片上经过离子注入后的光刻图案。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：采用湿法刻蚀进行光刻胶剥离过程中，无法完全去除离子注入后的光刻图案。

为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种光刻胶剥离方法，提供一具有光刻图案的晶片，所述光刻图案是对涂覆在所述晶片器件面的光刻胶进行光刻后形成，以所述光刻图案为遮蔽对所述晶片器件面进行离子注入后，该方法还包括：

加热所述晶片，将湿法刻蚀溶液喷洒在所述加热后晶片上得到加热后湿法刻蚀溶液，所述加热后湿法刻蚀溶液的温度大于输送湿法刻蚀溶液的塑料管道的耐热温度上限，用所述加热后湿法刻蚀溶液湿法刻蚀去除所述加热后晶片上的光刻图案，完成光刻胶剥离。

所述湿法刻蚀溶液是硫酸与双氧水混合溶液或者硫酸和含臭氧水的混合液。

所述加热是在所述晶片上方设置红外线灯管或者在所述晶片下方设置衬底加热器，或者两者同时进行。

所述加热后晶片的温度范围是25摄氏度到500摄氏度。

该方法进一步包括：

在将湿法刻蚀溶液喷洒在所述加热后晶片上之前，对所述湿法刻蚀溶液进行加热，所述湿法刻蚀溶液的温度范围是小于180摄氏度。

由上述的技术方案可见，本发明提供了一种光刻胶剥离方法，该方法解决了由于湿法刻蚀溶液温度无法高于输送其的塑料管道的耐热温度上限，而导致的无法完全去除光刻胶的问题，使光刻胶剥离更容易，同时节约了湿法刻蚀剥离光刻胶的时间。

附图说明

图1为现有技术传统的光刻胶剥离方法流程图；

图2为现有技术采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法流程图；

图3为本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法流程图；

图4～6为本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明提出了一种采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法，下面结合附图3～6对本发明的详细内容进行说明。

具体实施例一

下面以如图3所示的本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法流程图结合附图4～5所示的本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离的剖面结构示意图，详细说明本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离的详细步骤。

如图4所示，提供一晶片，所述晶片包括衬底401、栅氧化层402和栅极403，所述衬底401表面依次具有栅氧化层402和栅极403，在所述晶片的器件面涂覆光刻胶PR后，光刻所述光刻胶形成包围覆盖所述栅极403和栅氧化层402的光刻图案404，以所述光刻图案404为遮蔽对晶片器件面进行离子注入，在所述衬底401中形成轻掺杂漏区(图中未画出)或者源漏极405，所述离子注入在所述光刻图案404表面形成无定形碳层406。

步骤301、图3中本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法的步骤301的剖面结构示意图，如图5所示，对晶片进行加热507；

本步骤中，加热507的方法可以是在晶片上方设置红外线灯管(IR lamp)或者在晶片下方设置衬底加热器，也可以两者同时使用，加热507后晶片的温度范围是25到500摄氏度，例如，25摄氏度、200摄氏度或者500摄氏度。

步骤302、对湿法刻蚀溶液进行加热；

本步骤中，湿法刻蚀溶液可以是硫酸与双氧水混合溶液(sulfuric peroxidemixture，SPM)或者硫酸和含臭氧水的混合液(SOM)等能够去除光刻胶的溶液，本实施例以SPM为例对本发明进行说明。对SPM进行加热的设备是红外线加热器(IR heater)，透过塑料管道将加热后的SPM输送到晶片器件面进行湿法刻蚀。只要保证塑料管道中的SPM温度小于180摄氏度，不会损伤塑料管道即可。

需要注意的是，当步骤301中加热后的晶片温度大于180摄氏度时，本步骤也可以省略。也就是说本发明既可以在塑料管道的耐热温度上限内加热湿法刻蚀溶液后进行后续步骤303，也可以不对湿法刻蚀溶液进行加热而使用常温的湿法刻蚀溶液进行后续步骤303。

步骤303、图3中本发明采用湿法刻蚀的光刻胶剥离方法的步骤303的剖面结构示意图，如图6所示，将湿法刻蚀溶液喷洒在加热后的晶片上，得到大于输送湿法刻蚀溶液的塑料管道的耐热温度上限的加热后湿法刻蚀溶液，湿法刻蚀去除光刻图案404；

本实施例中湿法刻蚀溶液以加热后的SPM为例，透过塑料管道将加热后的SPM 608输送到加热后的晶片表面，对离子注入后的光刻图案404进行湿法刻蚀。相比现有技术中喷洒在常温的晶片表面的SPM 608，加热后的晶片为SPM 608提供了热量，随着SPM 608温度的升高，反应活性物的数量增加，即使在光刻图案404表面的无定形碳层406与衬底401接触面积较大的情况下，如图6所示的栅极403两侧衬底401表面接触的无定形碳层406，也能够保证将无定形碳层406和其下方的PR共同组成的光刻图案404完全去除，实现完全剥离PR。需要注意的是只要加热后湿法刻蚀溶液的温度大于输送湿法刻蚀溶液的塑料管道的耐热温度上限即可实现本发明。

本发明提出了一种光刻胶剥离方法，提供一晶片，所述晶片器件面涂覆光刻胶后光刻所述光刻胶形成光刻图案，应用于离子注入后的光刻图案，所述离子注入在所述光刻图案表面形成无定形碳层，该方法还包括，通过在湿法刻蚀时加热晶片，将晶片上的热量传递到与光刻图案反应的湿法刻蚀溶液中，激发湿法刻蚀溶液的反应离子的活性，从而能够完全去除离子注入后的光刻胶表面的无定形碳层以及其下方的光刻胶。本发明提出的光刻胶剥离方法解决了由于湿法刻蚀溶液温度无法高于输送其的塑料管道的耐热温度上限，而导致的无法完全去除光刻胶的问题，使光刻胶剥离更容易，同时节约了湿法刻蚀剥离光刻胶的时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种光刻胶剥离方法，提供一具有光刻图案的晶片，所述光刻图案是对涂覆在所述晶片器件面的光刻胶进行光刻后形成，以所述光刻图案为遮蔽对所述晶片器件面进行离子注入后，其特征在于，该方法还包括：

加热所述晶片，将湿法刻蚀溶液喷洒在所述加热后晶片上得到加热后湿法刻蚀溶液，所述加热后湿法刻蚀溶液的温度大于输送湿法刻蚀溶液的塑料管道的耐热温度上限，用所述加热后湿法刻蚀溶液湿法刻蚀去除所述加热后晶片上的光刻图案，完成光刻胶剥离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀溶液是硫酸与双氧水混合溶液或者硫酸和含臭氧水的混合液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热是在所述晶片上方设置红外线灯管或者在所述晶片下方设置衬底加热器，或者两者同时进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热后晶片的温度范围是25摄氏度到500摄氏度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

在将湿法刻蚀溶液喷洒在所述加热后晶片上之前，对所述湿法刻蚀溶液进行加热，所述湿法刻蚀溶液的温度范围是小于180摄氏度。

Images