CN106941078A - 一种改善金属层光阻返工工艺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善金属层光阻返工工艺的方法，包括以下步骤：提供一光刻后的晶圆，所述晶圆具有含有待去除的光阻层；进行第一次光阻灰化，所述第一次光阻灰化的温度小于250摄氏度；采用湿法清洗工艺进行清洗；进行第二次光阻灰化，所述第二次光阻灰化的温度小于250摄氏度。本发明所提供的方法可以有效的消除小丘缺陷又不会引起图案变形。

Description

一种改善金属层光阻返工工艺的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种改善金属层光阻返工工艺的方法。
背景技术
对于半导体后段金属光刻制程来说，去除光阻的常规方法有有两种，一种是高温光阻灰化加湿法光阻清洗，这种方法由于光阻的灰化温度较高，金属铝容易变形，从而金属层会产生小丘缺陷，影响芯片性能；另一种方法是降低光阻灰化温度，采用低温光阻灰化加湿法光阻清洗，但这种方法虽然改善了小丘缺陷，但是由于温度低导致光阻去除效率变差，在后续在重新涂布光阻时导致光阻的粘附性差，最终导致图案变形。
所以亟需一种新方法既能改善小丘缺陷又不会导致图案变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善金属层光阻返工工艺的方法，以解决现有的光阻去除后会产生小丘缺陷和图案变形的问题
为解决上述技术问题，本发明提供一种改善金属层光阻返工工艺的方法，包括以下步骤：
提供一光刻后的晶圆，所述晶圆具有含有待去除的光阻层；
进行第一次光阻灰化，所述第一次光阻灰化的温度小于250摄氏度；
采用湿法清洗工艺进行清洗；
进行第二次光阻灰化，所述第二次光阻灰化的温度小于250摄氏度。
可选的，所述第一次光阻灰化的温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
可选的，所述第二次光阻灰化的温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
可选的，采用将晶圆托起的方法使得温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
可选的，所述光刻后的晶圆的结构从下到上依次为基底、第一金属层、第一阻挡层、第二金属层、第二阻挡层和光阻层。
可选的，所述第一金属层为钛层，第二金属层为铝层，第一阻挡层和第二阻挡层皆为氮化钛层。
可选的，其特征在于，所述湿法清洗工艺所用的试剂为酸性混合溶液。
可选的，其特征在于，所述第一次光阻灰化的灰化气体为氧气和含氟气体的混合气体。
可选的，其特征在于，所述第二次光阻灰化的灰化气体为氧气和含氟气体的混合气体。
可选的，所述含氟气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。
在本发明提供的改善金属层光阻返工工艺的方法，采用较低的灰化温度，较低的灰化温度可以降低对金属的损伤，从而可以有效地消除小丘缺陷；但是较低的温度会使灰化的速率降低，导致第一次灰化时不能把光阻完全去除，从而导致光阻会有部分残留，后续进行重新涂布光阻时，因为残留的光阻会降低粘附性，最终导致光阻图案变形，影响后续的制程，而第二次光阻灰化的可以将第一次灰化过程中残留的光阻全部去除，这样就不会降低光阻重新涂布时的粘附性，也不会产生图案变形。所以本发明所提供的方法可以有效的消除小丘缺陷又不会引起图案变形。
附图说明
图1是后段光刻后的晶圆结构图；
图2是采用现有的灰化方法的ADI扫描图；
图3是对图2中异常点的SEM扫描图：
图4是采用本发明提供方法的ADI扫描图。
图中标号：1-光阻层；2-第二阻挡层；3-第二金属层；4-第一阻挡层；5-第一金属层；6-基底。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种改善金属层光阻返工工艺的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
现有的去除光阻的方法容易产生小丘缺陷和图案变形的问题，发明人经过长期的研究发现，研发出了一种新型的工艺，能够有效的改善上述问题。
一种改善金属层光阻返工工艺的方法，包括以下步骤：
S1：提供一光刻后的晶圆，所述晶圆具有含有待去除的光阻；
S2：进行第一次光阻灰化，所述第一次灰化的温度小于250摄氏度；
S3：采用湿法清洗工艺进行清洗；
S4：进行第二次光阻灰化，所述第二次灰化的温度小于250摄氏度。
所述光刻后的晶圆如图1所示，从下到上依次为基底6、第一金属层5、第一阻挡层4、第二金属层3、第二阻挡层2和光阻层1，其中所述所述第一金属层优选的为钛层，第二金属层优选的为铝层，第一阻挡层和第二阻挡层皆为氮化钛层，即所述晶圆的结构从下到上依次是基底6、钛5、氮化钛4、铝3、氮化钛2和光阻1，蚀刻完成后，对晶圆最上层表面的光阻进行第一次灰化，所述第一次灰化的温度小于250摄氏度，所述第一次灰化的气体可以为氧气和含氟气体的混合气体，利用射频功率源将氧气和含氟气体变为等离子体，所述氧气用于去除未反应的光阻，所述含氟气体用于去除光刻过程中产生的钛、氮、碳元素的聚合物。可以理解的是，上述膜层并不限于所举例子，例如，第一阻挡层和第二阻挡层还可以是氮化硅等，金属层也可以是其他材料，例如铜层等。
进行第一次灰化反应时，晶圆需要被送到灰化设备中，所述灰化设备含有加热针脚，所述加热针脚提供灰化所需的温度，一般灰化设备初始的温度大都大于250摄氏度，本发明采用利用加热针脚将晶圆托起的方式，来降低灰化反应的温度，最终使灰化时的温度小于250摄氏度，优选的，所述第一次灰化的温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
在第一次灰化工艺完之后，需要进行湿法清洗，所述湿法清洗采用酸性液体，例如双氧水和氢氟酸的混合液，去除第一次反应过程中产生的化合物以及杂质和污染物，所述污染物为附着在晶圆表面的尘埃颗粒。
湿法清洗完后，进行第二次灰化，所述第二次灰化的温度小于250摄氏度，所述第一次灰化的气体可以为氧气和含氟气体的混合气体，利用射频功率源将氧气和含氟气体变为等离子体，所述氧气用于去除未反应的光阻，所述含氟气体用于去除光刻过程中产生的钛、氮、碳元素的聚合物。所述第二次灰化的条件与第一次灰化一致。
进行第二次灰化反应时，晶圆需要被送到灰化设备中，所述灰化设备含有加热针脚，所述加热针脚提供灰化所需的温度，一般灰化设备初始的温度大都大于250度，本发明采用利用加热针脚将晶圆托起的方式，来降低灰化反应的温度，最终使灰化时的温度小于250摄氏度，所述第二次灰化的温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
本实施例中，所述的含氟气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。
本发明的所提供的方法采用的灰化温度较低，较低的灰化温度可以降低对阻挡层和金属层的损伤，从而可以有效地消除小丘缺陷。但是较低的温度会使灰化的速率降低，导致第一次灰化时不能把光阻完全去除，光阻会有部分残留，后续进行重新涂布光阻时，因为残留的光阻会降低粘附性，最终导致光阻图案变形，影响后续的制程，而第二次光阻灰化的可以将第一次灰化过程中残留的光阻全部去除，这样就不会降低光阻重新涂布时的粘附性，也不会产生图案变形。所以本发明所提供的方法可以有效的消除小丘缺陷又不会引起图案变形。
以下以一具体的实验数据说明本发明的有益效果。
图2是采用传统方法之后的ADI(AfterDeveloping Inspection显影后检查)电子扫描图，可以发现图2中两片晶圆有较多的异常点，图3是对图1中异常点的SEM(电子扫描显微镜)扫描图，图中画圈的部分就是图案变形现象，由此可见，异常点是由图案变形产生的。图4是采用本发明所提供的方法之后的ADI电子扫描图，可以发现图4中两片晶圆的异常点数量很少，基本上可认为没有(ADI扫描过程中，晶圆表面即使没有任何异常，也可能会扫描出一些的异常点，这些异常点属于可接受的范围之内，通常认为没有问题)。通过图2和图4的对比可发现，本发明所提供的方法扫描出来的异常点的数量要明显少于传统方法，可见本发明可以有效地消除小丘缺陷的同时又不会使图案变形，对于后续的光刻制程几乎没有影响，缺陷率很低。
综上所述，本发明所提供的改善金属层光阻返工工艺的方法，能够有效的消除小丘缺陷的同时又不产生图案变形。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一光刻后的晶圆，所述晶圆具有含有待去除的光阻层；
进行第一次光阻灰化，所述第一次光阻灰化的温度小于250摄氏度；
采用湿法清洗工艺进行清洗；
进行第二次光阻灰化，所述第二次光阻灰化的温度小于250摄氏度。
2.如权利要求1所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述第一次光阻灰化的温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
3.如权利要求1所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述第二次光阻灰化的温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
4.如权利要求2或3所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，采用将晶圆托起的方法使得温度大于100摄氏度小于250摄氏度。
5.如权利要求1所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述光刻后的晶圆的结构从下到上依次为基底、第一金属层、第一阻挡层、第二金属层、第二阻挡层和光阻层。
6.如权利要求5所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述第一金属层为钛层，第二金属层为铝层，第一阻挡层和第二阻挡层皆为氮化钛层。
7.如权利要求1所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述湿法清洗工艺所用的试剂为酸性混合溶液。
8.如权利要求1所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述第一次光阻灰化的灰化气体为氧气和含氟气体的混合气体。
9.如权利要求1所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述第二次光阻灰化的灰化气体为氧气和含氟气体的混合气体。
10.如权利要求8或9所述的一种改善金属层光阻返工工艺的方法，其特征在于，所述含氟气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。
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