去除氮氧化矽膜的方法
2023-12-05 23:32:01 1
專利名稱：去除氮氧化矽膜的方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及去除控片上氮氧化矽膜的方法。
背景技術：
隨著集成電路的器件尺寸的逐漸縮小，尤其到深亞微米技術後，半導體制 造過程中對於圖形的精確性也不斷提高。由於光刻尺寸的縮小，在曝光過程中
由於各種介質的光反射係數的差異會導致光刻後圖形的偏差。抗反射層(ARC) 的應用可以減少或消除導致光刻膠不均勻感光的反射光，改善關鍵尺寸的控制 能力。由於氮氧化矽(SiON)膜在形成過程中可以通過調整各組分含量來控制 和調整光學參數值的特點，正逐漸成為更受重視的抗反射層材料，專利號為 200310108409的中國專利公開了以氮氧化矽膜作為抗反射層的方案。另外，由 於刻蝕氣體或液體對氮氧化矽膜的刻蝕速率比較慢，因此，通常在製作金屬連 線的過程中被用於作為刻蝕阻擋層。
隨著氮氧化矽膜的應用越來越廣泛，對於氮氧化矽膜的沉積工藝要求也不 斷提高。為了能在工藝中不斷監控氮氧化矽膜的質量，必須在晶圓上形成氮氧 化矽膜之前，先於控片上形成相同規格的氮氧化矽膜，檢測其是否符合要求。
然而，為了能使控片重複利用，在檢測完氮氧化矽膜的質量以後，需要將 氮氧化矽膜去除。現有去除控片上氮氧化矽膜的具體工藝步驟如圖l所示，執行 步驟S1，提供形成有氮氧化矽層的控片。所述控片為空白的晶圓。
執行步驟S2，用濃度為49%的氫氟酸溶液對氮氧化矽膜進行溼法刻蝕30秒 後，用氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗氮氧化矽膜5分鐘。其中，用濃度為49% 的氫氟酸溶液對氮氧化矽膜進行溼法刻蝕30秒後去除了部分氮氧化矽膜，然後 用氨水、雙氧水和水的混合溶液對氮氧化矽膜進行清洗5分鐘，去除剩餘氮氧化矽膜表面由於刻蝕產生的顆粒。
執行步驟S3，用濃度為49%的氫氟酸對剩餘的氮氣化矽膜進行溼法刻蝕20 秒後，用氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗氮氧化矽膜5分鐘。其中，在用濃度 為49%的氫氟酸對剩餘的氮氧化矽膜進行溼法刻蝕20秒後，氮氧化矽膜在控片上 仍有殘留。
執行步驟S4，用濃度為49%的氫氟酸對殘留的氮氧化矽膜進行溼法刻蝕10 秒後，用氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗控片5分鐘。對殘留的氮氧化矽膜進 行10秒的溼法刻蝕後，基本上完被清除；然後，用氨水、雙氧水和水的混合溶 液清洗控片5分鐘，對溼法刻蝕後殘留於控片上的氮氧化矽顆粒進行清洗去除。
然而，由於對控片上的氮氧化矽膜進行處理時，不是單片進行處理的，而 是五十多片的控片放在同 一酸槽中一起進行氮氧化矽膜的去除。用現有技術同 時去除這些控片上的氮氧化矽膜時，由於氮氧化矽膜與控片矽表面的結合能力 比較強，在用濃度為49%的氫氟酸進行去除時，不能將所有控片上的氮氧化矽膜 完全去除，即只有20%~30%的控片合格,表面的殘留顆粒小於100個，而70%~80% 的控片不合格，表面氮氧化矽顆粒殘留多於5000個(如圖2所示)。這樣使多數 控片不能重複利用，工藝成本提高。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種去除氮氧化矽膜的方法，防止控片表面氮氧 化矽殘留顆粒過多，導致工藝成本提高。
本發明提供一種去除氮氧化矽膜的方法，包括提供形成有氮氧化矽膜的 控片；用濃度為0.2%~0.5%的氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面；用磷酸去除氮氧化 矽膜；用濃度為45% 50%的氫氟酸去除殘留氮氧化矽膜；用包含氨水、雙氧水 和水的溶液清洗控片表面。
可選的，用濃度為0.2% 0.5%的氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面所用時間為8 分鐘 12分鐘。
4可選的，所述磷酸的濃度為55% 65%。用磷酸去除氮氧化矽膜所用時間為 20分鐘~40分鐘。
可選的，用濃度為45%~50%的氫氟酸去除殘留氮氧化矽膜所用時間為8秒 ~12秒。
可選的，氨水、雙氧水和水的比例為1: 1: 50。用氨水、雙氧水和水的混 合溶液清洗控片表面所用時間為4分鐘~7分鐘。
與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明先用濃度為0.2%~0.5%的 氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面，可以去除氮氧化矽膜表面因為曝露於空氣中而氧 化生成的原位氧化矽層；然後，用磷酸去除氮氧化矽膜，可以將所有控片上的 氮氧化矽膜幾乎完全去除，只殘留少許氮氧化矽膜，即氮氧化矽顆粒大概多於 100個而少於5000個；用濃度為45%~50%的氫氟酸去除殘留氮氧化石圭膜，將所 有控片表面殘留的氮氧化矽顆粒進一步去除，使殘留氮氧化矽顆粒接近100個； 用氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗控片表面，能進一步去除控片上的氮氧化 矽顆粒，使工藝線上的所有控片表面的氮氧化矽顆粒達到要求，少於100個， 這樣所有的控片都可以再次利用。用本發明的工藝方法使控片的利用率提高， 成本下降。
圖l是現有工藝去除控片上氮氧化矽膜的流程圖2是用現有工藝去除控片上氮氧化矽膜後控片上殘留氮氧化矽顆粒的效 果圖3是本發明去除控片上氮氧化矽膜的具體實施方式
流程圖； 圖4至圖7是本發明去除控片上氮氧化矽膜的實施例示意圖； 圖8是用本發明工藝去除控片上氮氧化矽膜後控片上殘留氮氧化矽顆粒的 效果圖。
具體實施例方式
為了提高控片的利用率，本發明通過改進工藝方法，使工藝線上的所有控
片表面的氮氧化矽顆粒數符合控片再利用的要求，少於100個。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
本發明提供了一種去除控片上氮氧化矽膜的方法，具體實施方式
如圖3所 示，執行步驟Sll，提供形成有氮氧化矽膜的控片。
參考圖4，所述控片100為一空晶圓。形成氮氧化石圭膜102的方法為化學氣 相沉積法，所述氮氧化矽膜102的厚度為500埃 4000埃。由於氮氧化矽膜102 暴露於空氣中，表面很容易被氧化，形成一層3埃 5埃的原位氧化矽層104。
執行步驟S12，用濃度為0.2%~0.5%的氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面。
參考圖5，由於氮氧化矽膜102的表面有原位氧化矽層104,因此，需要先 用濃度值為0.2%~0.5%的氬氟酸溶液將原位氧化矽層104去除，去除原位氧化 矽層104所用時間為8分鐘 12分鐘。其中，用濃度為0.2% 0.5%的氫氟酸溶液 去除原位氧化矽層104具體時間與氬氟酸溶液的濃度有關；作為一優化實施例， 如果用濃度值為0.25%的氫氟酸，清洗氮氧化矽膜102表面以去除原位氧化矽層 104，所用的時間為10分鐘。
執行步驟S13，用磷酸去除氮氧化矽膜。
如圖6所示，用濃度為55%~65%的磷酸溶液刻蝕氮氧化矽膜102至露出控 片100,用磷酸去除氮氧化矽膜102所用時間為20分鐘~40分鐘。用濃度為 55%~65%的磷酸溶液也不能完全去除氮氧化矽膜102,在工藝線上的所有控片 100表面仍殘留多於100個但少於5000個的氮氧化矽顆粒102a。
本實施例中，磷酸刻蝕氮氧化矽膜102的時間與磷酸的濃度有關，例如， 當磷酸的濃度為60%時，用該濃度的磷酸溶液去除氮氧化矽膜102所用時間為 30分鐘。
執行步驟S14，用濃度為45%~50%的氫氟酸去除殘留氮氧化矽膜。 執行步驟S15,用氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗控片表面。如圖7所示，先用濃度為45%~50%的氪氟酸將控片100表面殘留的大部分 氮氧化矽顆粒102a，使殘留的氮氧化矽顆粒102a的數目接近於100個，去除殘 留的氮氧化石圭顆粒102a所用時間為8秒~12秒。作為一個優選實施例，當用濃 度為49%的氬氟酸去除殘留的氮氧化矽顆粒102a所用時間為10秒。
然後，再用氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗控片100表面，進一步清除 殘留的氮氧化矽顆粒102a，使工藝線上的所有控片IOO表面的氮氧化矽顆粒102a 達到要求，少於100個。
本實施例中，氨水、雙氧水和水的比例為1: 1: 50。用氨水、雙氧水和水 的混合溶液清洗控片100表面所用時間為4分鐘 7分鐘，優選時間為5分鐘。
本實施例的方案使工藝線上的所有控片經過清洗符合要求，進而使控片的 利用率提高，成本下降。
圖8是用本發明工藝去除控片上氮氧化矽膜後控片上殘留氮氧化矽顆粒的 效果圖。如圖8所示，採用本發明的工藝方法先用濃度為0.2%~0.5%的氫氟 酸清洗氮氧化矽膜表面8分鐘~12分鐘，可以去除氮氧化矽膜表面因為曝露於空 氣中而氧化生成的原位氧化矽層；然後，用濃度為55%~65%的磷酸刻蝕氮氧化 矽膜，所用時間為20分鐘 40分鐘，可以將氮氧化矽膜幾乎完全去除，只殘留 少許氮氧化矽顆粒，即氮氧化矽顆粒大概多於100個而少於5000個；用濃度為 45%~50%的氬氟酸去除殘留氮氧化矽顆粒，所用時間為8秒 12秒，經過這一 步驟，能使工藝線上的所有控片表面殘留的氮氧化矽顆粒接近於IOO個；最後， 用比例為l: 1: 50的氨水、雙氧水和水的混合溶液清洗控片表面，進一步去除 控片上的氮氧化矽顆粒，使工藝線上的所有控片表面的氮氧化矽顆粒達到要求， 少於100個。用本發明的工藝方法使控片的利用率提高，成本下降。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領 域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此 本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，包括提供形成有氮氧化矽膜的控片；用濃度為0.2％～0.5％的氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面；用磷酸去除氮氧化矽膜；用濃度為45％～50％的氫氟酸去除殘留氮氧化矽膜；用包含氨水、雙氧水和水的溶液清洗控片表面。
2. 根據權利要求1所述去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，用濃度為 0.2%~0.5%的氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面所用時間為8分鐘~12分鐘。
3. 根據權利要求1所述去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，所述磷酸的濃度 為55% 65%。
4. 根據權利要求1或3所述去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，用磷酸去除 氮氧化矽膜所用時間為20分鐘~40分鐘。
5. 根據權利要求1所述去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，用濃度為45%~50% 的氫氟酸去除殘留氮氧化-圭膜所用時間為8秒 12秒。
6. 根據權利要求1所述去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，氨水、雙氧水和 水的比例為1: 1: 50。
7. 根據權利要求1或6所述去除氮氧化矽膜的方法，其特徵在於，用氨水、雙 氧水和水的混合溶液清洗控片表面所用時間為4分鐘~7分鐘。
全文摘要
本發明提出一種去除氮氧化矽膜的方法，包括提供形成有氮氧化矽膜的控片；用濃度為0.2％～0.5％的氫氟酸清洗氮氧化矽膜表面；用磷酸去除氮氧化矽膜；用濃度為45％～50％的氫氟酸去除殘留氮氧化矽膜；用包含氨水、雙氧水和水的溶液清洗控片表面。本發明提高了控片的利用率，降低了工藝成本。
文檔編號H01L21/00GK101656191SQ20081004188
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月19日 優先權日2008年8月19日
發明者軒 劉, 楊永剛 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司