CN114815532A - 光刻胶去除方法及半导体器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光刻胶去除方法及半导体器件制造方法，涉及半导体器件制备技术领域。该光刻胶去除方法包括：将器件的光刻胶剥离，得到附着有残留光刻胶的器件；将附着有残留光刻胶的器件置于腔室内，再将腔室内的环境温度调节至第一温度，环境压力调节至第一压力，并向腔室内通入第一流量的含氢气体以软化器件的残留光刻胶；将腔室内的环境温度调高至第二温度，环境压力调高至第二压力，并向腔室内通入第二流量的含氢气体以去除残留光刻胶；第二流量小于第一流量。该光刻胶去除方法利用含氢气体先在较低的第一温度下软化残留光刻胶再在较高的第二温度下去除残留光刻胶，不仅可以提升处理速率，且可以防止器件因长时间处于高温环境而被损伤。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制备技术领域，尤其是涉及一种光刻胶去除方法及半导体器件制造方法。
背景技术
现有的半导体器件制备工艺通常如下：在衬底上涂覆光刻胶—曝光—光刻胶显影—干法/湿法刻蚀出掩膜图形—利用高压NMP(N-甲基吡咯烷酮，简写为NMP)剥离光刻胶—采用氨气等含氢气体去除残留光刻胶—在PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaperDeposition，等离子体增强化学气相沉积，简写为PECVD)设备内对去除光刻胶后的衬底镀膜。
在现有的半导体器件制备工艺中，采用高压NMP剥离光刻胶时，通常难以将光刻胶完全去除到位，为去除残留的光刻胶，在镀膜步骤前还需进行去除残留光刻胶步骤。但去除残留光刻胶步骤需在氨气等含氢气体环境内进行，此时环境温度持续保持在较高温度(不低于290℃)，因而器件会长时间持续处于高温环境中，导致器件易于因长时间的高温而损伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻胶去除方法和半导体器件制造方法，以缓解现有技术中存在的在现有的半导体器件制备工艺中，通常是采用含氢气体去除残留的光刻胶，但上述去除残留的光刻胶过程使得器件需长时间处于不低于290℃的高温环境中，从而导致器件易因长时间的高温而损伤的技术问题。
第一方面，本发明提供一种光刻胶去除方法，包括：
S1：将附着有光刻胶的器件上的光刻胶剥离，得到附着有残留光刻胶的器件；
S2：将附着有残留光刻胶的器件置于腔室内，再将所述腔室内的环境温度调节至第一温度，将所述腔室内的环境压力调节至第一压力，并向所述腔室内通入第一流量的含氢气体，以对所述器件上的残留光刻胶进行软化预处理；
S3：将所述腔室内的环境温度调高至第二温度，将所述腔室内的环境压力调高至第二压力，并向所述腔室内通入第二流量的含氢气体，以去除所述器件上的残留光刻胶；所述第二流量小于所述第一流量。
在可选的实施方式中，步骤S2的进行时间为第一时间，步骤S3进行的时间为第二时间；
所述第一时间小于所述第二时间。
在可选的实施方式中，所述第一时间为30-50s，所述第二时间为160-200s。
在可选的实施方式中，所述第一压力小于1400mTorr。
在可选的实施方式中，所述第一压力为700-1000mTorr，所述第二压力为1300-1500mTorr。
在可选的实施方式中，所述第一温度大于80℃且小于300℃。
在可选的实施方式中，所述第一温度为90-150℃，所述第二温度为305-395℃。
在可选的实施方式中，在步骤S2中，向所述腔室内通入第一流量的含氢气体的同时，向所述腔室内通入第三流量的载气；
在步骤S3中，向所述腔室内同时通入第二流量的含氢气体的同时，向所述腔室内通入第三流量的载气。
在可选的实施方式中，所述第一流量为40-60SCCM，所述第二流量为25-35SCCM，所述第三流量为800SCCM。
第二方面，本发明提供一种半导体器件制造方法，包括前述实施方式任一项所述的光刻胶去除方法，以及包括位于步骤S3后的步骤：
S4：利用所述腔室在已去除残留光刻胶的器件上镀膜。
本发明提供的光刻胶去除方法包括如下步骤，S1：将附着有光刻胶的器件上的光刻胶剥离，得到附着有残留光刻胶的器件；S2：将附着有残留光刻胶的器件置于腔室内，再将腔室内的环境温度调节至第一温度，将腔室内的环境压力调节至第一压力，并向腔室内通入第一流量的含氢气体，以对器件上的残留光刻胶进行软化预处理；S3：将腔室内的环境温度调节至高于第一温度的第二温度，将腔室内的环境压力调节至高于第一压力的第二压力，并向腔室内通入第二流量的含氢气体，以去除器件上的残留光刻胶；第二流量小于第一流量。本发明的光刻胶去除方法先进行步骤S1，经过步骤S1后，半导体器件等器件上的光刻胶被剥离但仍有残留。含氢气体是一种还原性气体，形成等离子体后的含氢气体可以用于去除残留光刻胶，因此在步骤S2中，结合第一温度和第一流量，含氢气体可以对器件上的残留光刻胶进行软化预处理，从而防止光刻胶硬化而难以在步骤S3中被去除。将光刻胶软化后，再进行步骤S3，在步骤S3中，腔室内的温度升高至第二温度，压力升高至第二压力，在第二温度和第二压力的高温高压环境下，含氢气体的去除残留光刻胶效果有效增强，又由于残留光刻胶已经被软化，因而此时残留光刻胶可以被快速、有效去除，进而可以提升光刻胶的去除效率和去除效果，从而缩短器件在高温环境中的停留时间，防止器件因长时间的高温而损伤。其中，腔室可以为PECVD设备的工作空间，也可以为ashing设备的工作空间，步骤S1、步骤S2和步骤S3均可以在腔室内进行，此时为分别实现步骤S1、步骤S2和步骤S3，可以对应步骤S1、步骤S2和步骤S3分别调整腔室内的通入气体、环境温度和反应时间。相较于现有技术，步骤S1、步骤S2和步骤S3均在腔室内进行时，不需将衬底在设备之间转移，器件也不会在转移过程中接触空气中的氧气，而在腔室内依次进行步骤S1、S2和步骤S3时，不仅可以有效提升光刻胶处理效率，且可以防止转移过程中空气中的氧气与器件1表面产生氧化还原反应。
与现有技术相比，本发明提供的光刻胶去除方法半导体器件制造方法通过对残留光刻胶先软化再去除，可以有效提升去除效果和去除效率，从而防止器件长时间处于高温环境而被损伤，其中，软化预处理的过程使得步骤S3中的含氢气体流量可以降低，从而可以防止器件在高温高压环境下因含氢气体的流量较大而损伤，进一步有效保证了产品良率。
本发明提供的半导体器件制造方法包括上述光刻胶去除方法，以及包括位于步骤S3后的步骤S4：在腔室内对已去除残留光刻胶的器件镀膜。本发明提供的半导体器件制造方法包括上述光刻胶去除方法，因而本发明提供的半导体器件制造方法与上述光刻胶去除方法具有相同的有益效果，并且，本发明提供的半导体器件制造方法还可以将对器件镀膜的步骤集成于步骤S2和步骤S3中使用的腔室内进行，进一步的提升半导体器件的制造效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的光刻胶去除方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的附着有光刻胶的器件的局部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的器件和残留光刻胶的局部结构示意图；
图4为本发明实施例提供的半导体器件制造方法的流程示意图。
图标：1-器件；2-光刻胶。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例：
如图1所示，本实施例提供的光刻胶去除方法包括：
步骤S1：将附着有光刻胶2的器件1上的光刻胶2剥离，得到附着有残留光刻胶的器件1；
步骤S2：将附着有残留光刻胶的器件1置于腔室内，再将腔室内的环境温度调节至第一温度，将腔室内的环境压力调节至第一压力，并向腔室内通入第一流量的含氢气体，以对器件1上的残留光刻胶2进行软化预处理；
步骤S3：将腔室内的环境温度调节至高于第一温度的第二温度，将腔室内的环境压力调节至高于第一压力的第二压力，并向腔室内通入第二流量的含氢气体，以去除器件1上的残留光刻胶2；第二流量小于第一流量。
本实施例的光刻胶去除方法先进行步骤S1，经过步骤S1后，如图2和图3所示，器件1上的光刻胶2被剥离但仍有残留，器件1可以为半导体器件。
其中，含氢气体在腔室内可以进行等离子反应而形成等离子体，由于含氢气体是一种还原性气体，形成等离子体后的含氢气体可以用于去除残留光刻胶2，因而在步骤S2中，结合第一温度和第一流量，含氢气体可以对器件1上的残留光刻胶进行软化预处理，从而防止光刻胶硬化而难以在步骤S3中被去除。将光刻胶软化后，再进行步骤S3，在步骤S3中，腔室内的温度升高至第二温度，压力升高至第二压力，在第二温度和第二压力的高温高压环境下，含氢气体的去除残留光刻胶效果有效增强，又由于残留光刻胶已经被软化，因而此时残留光刻胶可以被快速、有效去除，进而可以提升光刻胶的去除效率和去除效果，从而缩短器件1在高温环境中的停留时间，防止器件1因长时间的高温而损伤。
其中，腔室可以为PECVD设备的工作空间，也可以为ashing设备的工作空间，步骤S1、步骤S2和步骤S3均可以在腔室内进行，此时为分别实现步骤S1、步骤S2和步骤S3，可以对应步骤S1、步骤S2和步骤S3分别调整腔室内的通入气体、环境温度和反应时间。相较于现有技术，步骤S1、步骤S2和步骤S3均在腔室内进行时，不需将衬底在设备之间转移，器件也不会在转移过程中接触空气中的氧气，而在腔室内依次进行步骤S1、S2和步骤S3时，不仅可以有效提升光刻胶处理效率，且可以防止转移过程中空气中的氧气与器件表面产生氧化还原反应。
此外，在步骤S2的低温低压环境下采用较大流量(第一流量)的含氢气体，可以有效保证软化预处理的速率和效果，进而有效保证步骤S3中的光刻胶2去除效果。而在步骤S3的高温高压环境下采用较小流量(第二流量)的含氢气体，则可以防止高温高压环境下，器件1因含氢气体的流量较大而被损伤，进而提升产品良率。
与现有技术相比，本实施例提供的光刻胶去除方法通过对残留光刻胶先在较低的第一温度下软化残留光刻胶再在较高的第二温度下去除残留光刻胶，不仅可以提升处理速率，且可以防止器件1因长时间处于高温环境而被损伤。
此外，本实施例提供的半导体器件制造方法利用含氢气体对残留光刻胶2先软化再去除，可以有效提升去除效果和去除效率，且软化预处理的过程使得步骤S3中的含氢气体流量可以降低，从而可以防止器件1在高温高压环境下因含氢气体的流量较大而损伤，进一步有效保证了产品良率。
在本实施例中，步骤S2的进行时间为第一时间，步骤S3进行的时间为第二时间；第一时间小于第二时间。
由于步骤S2的软化光刻胶2过程所需时间较短，而步骤S3的去除残留光刻胶2所需时间较长，因而本实施例优选第一时间小于第二时间。
进一步的，第一时间为30-50s，第二时间为160-200s。
第一时间为30-50s时，可以使得步骤S2对残留光刻胶2的软化效果达到最佳，从而可以有效提升步骤S3中去除光刻胶2的效率。
第二时间为160-200s时，可以保证经过步骤S3后的器件1上的残留光刻胶2被有效去除，且可以防止去除光刻胶2后的器件1因长时间处于高温高压环境下而被损坏。
在本实施例中，第一压力小于1400mTorr。
腔室的正常工作压力通常为1400mTorr，若将第一压力设为不低于1400mTorr的压力值，则步骤S2无法对残留光刻胶2进行有效的软化预处理，而是会直接将器件1上的硬化残留光刻胶2去除。然而由于此时残留光刻胶2较为硬质，因而残留光刻胶2并不易于去除，去除效果和效率均较低，若采用升温升压和加大含氢气体流量的方式提升去除效率，又使得器件1易被损伤，从而会大幅降低产品良率。
因此，为保证步骤S2的软化预处理效果，本实施例优选第一压力小于1400mTorr。
进一步的，第一压力为700-1000mTorr，第二压力为1300-1500mTorr。
第一压力为700-1000mTorr时，步骤S2的软化预处理效果最佳；第二压力为1300-1500mTorr时，第二压力为1400mTorr左右，此时可以有效保证步骤S3对残留光刻胶2的去除效果。
在本实施例中，第一温度大于80℃且小于300℃。
第一温度大于80℃时，可以保证步骤S2对残留光刻胶2的软化处理过程的正常进行。而第一温度小于300℃，则可以在保证软化处理效果的前提下，防止温度过高而损伤器件1。
进一步的，第一温度为90-150℃，第二温度为305-395℃。
第一温度为90-150℃时，步骤S2对残留光刻胶2的软化效果可以达到最佳，从而极大提升步骤S3中去除光刻胶2的效率。
第二温度为305-395℃时，步骤S3对残留光刻胶2的去除效果也可以达到最佳，结合步骤S2的软化效果，此时步骤S3可以在较短的时间内即将残留光刻胶2有效去除。需要说明的是，相较于在恒定的300℃和1400mTorr的环境下持续通入含氢气体以直接去除较为硬质的光刻胶2，本实施例的步骤S2和步骤S3结合使用，可以在有效去除残留光刻胶2的前提下，有效避免器件1损伤。
进一步的，在步骤S2中，向腔室内通入第一流量的含氢气体的同时，向腔室内通入第三流量的载气；在步骤S3中，向腔室内同时通入第二流量的含氢气体的同时，向腔室内通入第三流量的载气。
载气用于稀释含氢气体以及作为含氢气体的载气，从而使得含氢气体可以均匀分布在腔室的腔体内，使得含氢气体的等离子反应更充分。
而步骤S2和步骤S3中均采用第三流量的载气，可以在保证步骤S2和步骤S3均能顺畅进行的前提下，简化操作过程。
含氢气体可以有多种选择，载气也可以有多种选择，本实施例优选含氢气体为氨气，载气为氮气。
在本实施例中，第一流量为40-60SCCM，第二流量为25-35SCCM，第三流量为800SCCM。
第一流量为40-60SCCM时，可以保证步骤S2中具有足量的含氢气体对残留光刻胶2进行快速且充分的软化预处理。若第一流量低于40SCCM，则起不到软化预处理效果，若第一流量高于60SCCM，则会因含氢气体浓度过高而损伤器件1。
第二流量为25-35SCCM时，则可以在保证步骤S3中具有足量的含氢气体对残留光刻胶2进行全面去除的前提下，防止含氢气体过多而损伤器件1。
由于步骤S3中腔室内采用的光刻胶2去除处理温度(第二温度)较高，而高温下含氢气体浓度高更易在去除光刻胶2时损伤器件1，因而为了避免上述问题，本实施例的步骤S3中的含氢气体流量为25-35SCCM。
可以看出，在步骤S3中，若含氢气体流量过大，则易增大高温下使用高比例含氢气体对器件1造成的损伤率；若含氢气体流量过低，则无法保证彻底去除光刻胶2，且随着时间的延长还会因长时间的高温环境对器件1造成损伤。因此本实施例优选第二流量为25-35SCCM。
第三流量为800SCCM时，不仅可以保证步骤S2中的含氢气体在腔室的腔体内进行充分的等离子反应，且可以保证步骤S23中的含氢气体在腔室的腔体内进行充分的等离子反应。
综上所述，本实施例的光刻胶去除方法具有如下优势：
1.步骤S2采用含氢气体对残留光刻胶2进行软化预处理，可以避免因光刻胶2变硬而无法在步骤S3中完全去除光刻胶2的情况，从而避免了残留的光刻胶2对器件1性能产生影响，同时可以减少步骤S3中对器件1造成的损伤；
2.步骤S2中的第一温度低于300℃，可以在防止光刻胶2硬化的同时减少步骤S2对器件1造成损伤；而步骤S3中的第二温度高于300℃，可以利用高温增强去除光刻胶2的速率和去除效果，进而缩短去除光刻胶2时间，避免长时间高温对器件1造成损伤；
3.步骤S2中的含氢气体的流量为40-60SCCM，该流量值可以保证对残留光刻胶2实现快速软化预处理；而步骤S3中的含氢气体的流量降低，可以确保高温下快速去除光刻胶2，同时可以避免器件1损伤。
4.步骤S2中的第一压力小于1400mTorr且含氢气体流量小，此时步骤S2中的含氢气体处于低压环境且含氢气体形成的等离子体中的氢游离基处于较低浓度，进而可以有效降低对器件1造成的更具方向性(各向异性)的离子轰击，减少或消除在步骤S3中对器件1的损伤；而步骤S3中的第二压力为1300-1500mTorr，此时步骤S3中的含氢气体处于高压环境且含氢气体流量较大，结合步骤S3的高温环境，可以确保在步骤S3中快速彻底去除光刻胶2，同时可以在步骤S3中避免高温长时间处理带来的器件1损伤。
如图4所示，本实施例还提供一种半导体器件制造方法，包括实施例一中的光刻胶去除方法，以及包括位于步骤S3后的步骤：
步骤S4：在腔室内对已去除残留光刻胶2的器件1镀膜。
本实施例提供的半导体器件制造方法包括上述光刻胶去除方法，因而本实施例提供的半导体器件制造方法与上述光刻胶去除方法能够解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。此外，本实施例提供的半导体器件制造方法还可以将步骤S4中的对器件1镀膜的过程集成于步骤S2和步骤S3中使用的腔室内进行，进而可以进一步的提升半导体器件的制造效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种光刻胶去除方法，其特征在于，包括：
S1：将附着有光刻胶(2)的器件(1)上的光刻胶(2)剥离，得到附着有残留光刻胶的器件(1)；
S2：将附着有残留光刻胶的器件(1)置于腔室内，再将所述腔室内的环境温度调节至第一温度，将所述腔室内的环境压力调节至第一压力，并向所述腔室内通入第一流量的含氢气体，以对所述器件(1)上的残留光刻胶(2)进行软化预处理；
S3：将所述腔室内的环境温度调高至第二温度，将所述腔室内的环境压力调高至第二压力，并向所述腔室内通入第二流量的含氢气体，以去除所述器件(1)上的残留光刻胶(2)；所述第二流量小于所述第一流量。
2.根据权利要求1所述的光刻胶去除方法，其特征在于，步骤S2的进行时间为第一时间，步骤S3进行的时间为第二时间；
所述第一时间小于所述第二时间。
3.根据权利要求2所述的光刻胶去除方法，其特征在于，所述第一时间为30-50s，所述第二时间为160-200s。
4.根据权利要求1所述的光刻胶去除方法，其特征在于，所述第一压力小于1400mTorr。
5.根据权利要求4所述的光刻胶去除方法，其特征在于，所述第一压力为700-1000mTorr，所述第二压力为1300-1500mTorr。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光刻胶去除方法，其特征在于，所述第一温度大于80℃且小于300℃。
7.根据权利要求1-5任一项所述的光刻胶去除方法，其特征在于，所述第一温度为90-150℃，所述第二温度为305-395℃。
8.根据权利要求7所述的光刻胶去除方法，其特征在于，在步骤S2中，向所述腔室内通入第一流量的含氢气体的同时，向所述腔室内通入第三流量的载气；
在步骤S3中，向所述腔室内同时通入第二流量的含氢气体的同时，向所述腔室内通入第三流量的载气。
9.根据权利要求8所述的光刻胶去除方法，其特征在于，所述第一流量为40-60SCCM，所述第二流量为25-35SCCM，所述第三流量为800SCCM。
10.一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光刻胶去除方法，以及包括位于步骤S3后的步骤：
S4：在所述腔室内对已去除残留光刻胶(2)的器件(1)镀膜。
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