CN111308867A - 光刻胶剥离去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于半导体制造工艺中的光刻胶剥离去除方法，包括在半导体衬底上淀积介质层；旋涂光刻胶并曝光显影，形成光刻图形阻挡层；执行离子注入：采用氮氢混合气体执行等离子刻蚀，对光刻胶进行干法剥离；对衬底表面进行清洗。本发明采用氮氢混合气体能与第一光刻胶层和第二光刻胶层反应生成含氨挥发性化合物气体，能有效减少光刻胶残留。进而避免由于光刻胶残留造成对后续工艺的影响，提高产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于包括但不限于半导体生产工艺中光刻胶去除步骤的光刻胶剥离去除方法。
背景技术
光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料，是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的也称为光致抗蚀剂、光阻等，其作用是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶广泛应用于集成电路(IC)、封装(Packaging)、微机电系统(MEMS)、光电子器件光子器件(Optoelectronics/Photonics)、平板显示其(LED、LCD、OLED)和太阳能光伏(Solar PV)等领域。
在半导体制造领域，离子注入层光刻胶(参考图2)在经过高剂量或大分子量的源种注入后(参考图3)，会在光刻胶的外层形成一层硬壳(参考图4)本发明命名为第一光刻胶层。现有的离子注入层光刻胶在经过氧气灰化干法剥离时，由于等离子氧与光刻胶反应速率很高，会有一部分等离子氧先穿透第一光刻胶层到达第二光刻胶层，在与第二光刻胶层反应后在内部产生大量气体，第二层光刻胶膨胀(参考图5)，第一光刻胶层最终因承受不住内层巨大的气压而爆裂，爆裂的光刻胶有一定的概率掉落在临近的光刻胶上(参考图6)，导致此交叠的光刻胶不能被干法剥离干净。在经过后续批作业的湿法剥离后会产生残余物(参考图7)，这种残余物在覆盖一系列栅极堆栈薄膜之后会被增强呈现，传递到栅极成型工序时会对栅极图形产生严重的影响，即在栅极曝光图形成型之后形成埋层缺陷，在栅极刻蚀图形成型之后造成栅极断开或桥接，直接降低了产品良率。另外，在氧气灰化阶段，由于等离子氧可以穿透衬底表面上的氧化层到达衬底硅区，直接与硅反应产生二氧化硅，增加了硅损失，会影响器件阈值电压及漏电流，也会影响产品良率。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种用于包括但不限于半导体生产工艺中，能降低光刻胶去除残留物的光刻胶剥离去除方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的光刻胶剥离去除方法，包括以下步骤:
S1，在半导体衬底上淀积介质层；
可选择的，淀积介质层为二氧化硅薄膜。
可选的，进一步改进，淀积二氧化硅薄膜厚度范围为5埃～60埃。
S2，旋涂光刻胶并曝光显影，形成光刻图形阻挡层；
可选择的，旋涂光刻胶厚度范围为1000埃～10000埃。
S3，执行离子注入：
可选择的，离子注入剂量范围为1×1013cm-2～1×1016cm-2。
S4，采用氮氢混合气体执行等离子刻蚀，对光刻胶进行干法剥离；
如背景技术中所述，经过高剂量或大分子量的源种注入后，会在光刻胶的外层形成一层硬壳即为第一光刻胶层，第一光刻胶层包裹在第二光刻胶层外。
使氮氢混合气体与光刻胶反应生成含氨挥发性化合物气体，反应速率平稳，等离子体氮氢混合气体与第一光刻胶层、第二光刻胶层的反应速率相等。等离子体氮氢混合气体先剥离去除第一光刻胶层，参考图8所示。再逐步剥离去除第二光刻胶层，参考图9和图10所示。
可选的，等离子刻蚀气体是氮氢混合气体，氢氮混合比例范围为4:96～30:70。
S5，对衬底表面进行清洗。
可选择的，对硅片执行单片排序清洗。单片清洗时，清洗液喷淋到硅片正面，单片清洗工艺结束后残液被回收，下一面硅片清洗时再重新喷淋清洗液，清洗工艺结束后残液再被回收，如此重复。现有的多片硅片同时放置在一个清洗槽里清洗的批处理清洗工艺，在清洗过程中同批次不同硅片的反应残余物可能会污染其他硅片，或者上一批次硅片留在清洗槽的反应残余物可能会污染下一批次硅片。相比而言，单片清洗工艺避免了不同硅片之间相互污染，大大降低了产品缺陷，提高了产品良率。
可选择的，清洗液采用氧化硫磺混合物溶液和过氧化氨混合物溶液。
可选的，进一步改进，清洗液采用H2SO4:H2O2配比范围为6:1～4:1且温度范围为110℃～140℃的过氧化硫磺混合物溶液；
以及，NH4OH:H2O2:H2O配比为1:1.5:50且温度范围为30℃～70℃的过氧化氨混合物溶液。
本发明采用等离子体氮氢混合气体能与第一光刻胶层和第二光刻胶层反应生成含氨挥发性化合物气体，且与第一光刻胶层和第二光刻胶层反应速率相等能更高效的剥离去除光刻胶，能有效减少光刻胶残留。进而避免由于光刻胶残留造成对后续工艺的影响，提高产品良率。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的流程示意图。
图2是一现有技术光刻胶剥离去除示意图一，其显示衬底上形成介质层并旋图光刻胶。
图3是一现有技术光刻胶剥离去除示意图二，其离子注入步骤。
图4是一现有技术光刻胶剥离去除示意图三，其显示离子注入后光刻胶形成了第一光刻胶层和第二光刻胶层。
图5是一现有技术光刻胶剥离去除示意图四，其显示光刻胶膨胀。
图6是一现有技术光刻胶剥离去除示意图五，其显示光刻胶炸裂到临近光刻胶。
图7是一现有技术光刻胶剥离去除示意图六，其显示光刻胶去除残留。
图8是本发明光刻胶剥离去除示意图一，其显示首先剥离去除第一光刻胶层。
图9是本发明光刻胶剥离去除示意图二，其显示逐步剥离去除第二光刻胶层的中间过程。
图10是本发明光刻胶剥离去除示意图三，其显示完全去除光刻胶后的衬底。
图11是采用现有技术剥离去除光刻胶残留缺陷示意图。
图12是采用本发明剥离去除光刻胶残留缺陷示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
如图1所示，本发明提供的光刻胶剥离去除方法第一实施例，用于半导体制造工艺中，可应用于包括但不限于MOS、FinFET等所有现有技术中涉及光刻胶剥离去除的生产步骤，主要包括以下步骤:
S1，在半导体衬底上淀积介质层；
S2，旋涂光刻胶并曝光显影，形成光刻图形阻挡层；
S3，执行离子注入：
S4，采用氮氢混合气体执行等离子刻蚀，对光刻胶进行干法剥离；
S5，对衬底表面进行清洗。
本发明刻胶剥离去除方法第一实施例采用能与第一光刻胶层和第二光刻胶层反应生成含氨挥发性化合物气体，与第一光刻胶层和第二光刻胶层反应速率相等的等离子体氮氢混合气体能更高效的剥离去除光刻胶，有效降低光刻胶残留。进而避免由于光刻胶残留造成对后续工艺的影响，提高产品良率。参考图11和图12所示，在生产线上采用本发明的光刻胶剥离去除方法后，监控晶圆产品缺陷由585颗降低到32颗，证明本发明光刻胶剥离去除方法的大大的改善的产品缺陷，促进了产品良率的提升。
本发明提供的光刻胶剥离去除方法第二实施例，用于半导体制造工艺中，可应用于包括但不限于MOS、FinFET等所有现有技术中涉及光刻胶剥离去除的生产步骤，主要包括以下步骤:
S1，在半导体衬底上淀积一层二氧化硅薄膜作为介质层；
S2，旋涂光刻胶并曝光显影，形成光刻图形阻挡层；
S3，执行离子注入，离子注入剂量范围为1×1013cm-2～1×1016cm-2。
S4，采用氮氢混合气体执行等离子刻蚀，对光刻胶进行干法剥离，氢氮混合比例范围为4:96～30:70。
S5，对衬底表面进行清洗，清洗液采用氧化硫磺混合物溶液和过氧化氨混合物溶液。
本发明提供的光刻胶剥离去除方法第三实施例，用于半导体制造工艺中，可应用于包括但不限于MOS、FinFET等所有现有技术中涉及光刻胶剥离去除的生产步骤，主要包括以下步骤:
S1，在半导体衬底上淀积一层二氧化硅薄膜作为介质层；
S2，旋涂光刻胶并曝光显影，形成光刻图形阻挡层；
S3，执行离子注入，离子注入剂量范围为1×1013cm-2～1×1016cm-2。
S4，采用氮氢混合气体执行等离子刻蚀，对光刻胶进行干法剥离，氢氮混合比例范围为4:96～30:70。
S5，对硅片执行单片排序清洗，清洗液采用H2SO4:H2O2配比范围为6:1～4:1且温度范围为110℃～140℃的过氧化硫磺混合物溶液；
以及，NH4OH:H2O2:H2O配比为1:1.5:50且温度范围为30℃～70℃的过氧化氨混合物溶液。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光刻胶剥离去除方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1，在半导体衬底上淀积介质层；
S2，旋涂光刻胶并曝光显影，形成光刻图形阻挡层；
S3，执行离子注入：
S4，采用氮氢混合气体执行等离子刻蚀，对光刻胶进行干法剥离；
S5，对衬底表面进行清洗。
2.如权利要求1所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S1时，淀积介质层为二氧化硅薄膜。
3.如权利要求2所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S1时，二氧化硅薄膜厚度范围为5埃～60埃。
4.如权利要求1所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S2时，旋涂光刻胶厚度范围为1000埃～10000埃。
5.如权利要求1所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S3时，离子注入剂量范围为1×1013cm-2～1×1016cm-2。
6.如权利要求1所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S4时，氮氢混合气体与离子注入形成第一光刻胶层和第二光刻胶层的反应速率相等。
7.如权利要求1述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：氢氮混合比例范围为4:96～30:70。
8.如权利要求1所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S5时，对硅片执行单片排序清洗。
9.如权利要求8所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：实施步骤S5时，清洗液采用过氧化硫磺混合物溶液和过氧化氨混合物溶液。
10.如权利要求9所述的光刻胶剥离去除方法，其特征在于：清洗液采用H2SO4:H2O2配比范围为6:1～4:1且温度范围为110℃～140℃的过氧化硫磺混合物溶液；
以及，NH4OH:H2O2:H2O配比为1:1.5:50且温度范围为30℃～70℃的过氧化氨混合物溶液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200619 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |