去除光刻膠層的方法
2023-08-10 13:03:56 2
專利名稱：去除光刻膠層的方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種去除光刻膠層的方法。
背景技術：
半導體器件的形成過程中，通常利用光刻工藝將掩模板上的掩膜圖形轉移到半導體器件表面的光刻膠層中，再將掩膜圖形通過刻蝕工藝轉移到半導體器件中，或者以所述光刻膠層為掩膜對半導體器件進行離子注入，最後再將光刻膠層去除。現有技術中，去除光刻膠層的方法包括請參考圖1，提供基底100，所述基底100表面形成有光刻膠層101 ;以所述光刻膠層101為掩膜向所述基底100內注入離子105，所述光刻膠層101中包括離子105 ；·
請參考圖2，待注入完所述離子105後，採用灰化工藝去除部分所述光刻膠層101 ；採用硫酸(H2SO4)和雙氧水(H2O2)的混合溶液去除剩餘的光刻膠層101。然而，現有技術的光刻膠層去除的不夠徹底，影響了形成半導體器件的後續工藝。在「US6627588B1」的美國專利中，也公開了一種採用脂肪醇(aliphatic alcohol)去除光刻膠層的方法，此種方法的工藝條件複雜，對設備的要求高。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種能夠徹底去除光刻膠層的方法。為解決上述問題，本發明提供了一種去除光刻膠層的方法，包括提供包含矽原子的基底；所述基底表面形成有光刻膠層，所述光刻膠層內至少包括摻雜尚子和娃原子；採用溼法刻蝕工藝去除所述光刻膠層，所述溼法刻蝕工藝採用的化學試劑至少包括去除摻雜離子的第一試劑和去除矽原子和/或矽的氧化物的第二試劑。可選地，所述摻雜離子包括Ge、P、As、P、N、F離子中的一種或多種組合；所述第一試劑為臭氧水；所述第二試劑為氫氟酸。可選地，所述溼法刻蝕工藝的步驟包括採用臭氧水去除部分包含摻雜離子的光刻膠層；再採用氫氟酸去除光刻膠層中的矽原子和/或矽的氧化物；最後採用臭氧水去除剩餘的包含摻雜離子的光刻膠層。可選地，所述採用氫氟酸去除光刻膠層中的矽原子和/或矽的氧化物，再採用臭氧水去除剩餘的包含摻雜離子的光刻膠層的步驟可以執行一次或多次。可選地，在採用臭氧水去除部分包含摻雜離子的光刻膠層之前，採用灰化工藝去除部分光刻膠層。可選地，所述灰化工藝採用的氣體包括02為和H2，其中，所述O2的流量為I 8L/min ;所述N2和H2的流量為O. 8 I. 2L/min。可選地，所述臭氧水去除所述包含摻雜離子的光刻膠層時，臭氧水的濃度為20 50ppm，溼法刻蝕的溫度為20 35°C，溼法刻蝕的時間為O. 5 2min。
可選地，所述氫氟酸中HF H2O的比例為I : 300 I : 500，所述氫氟酸去除所述娃原子和/或娃的氧化物的時間為5 15S。與現有技術相比，本發明的實施例具有以下優點本發明實施例的去除光刻膠層的方法，所述溼法刻蝕工藝採用的化學試劑至少包括第一試劑和第二試劑，所述第一試劑用以去除包含有摻雜離子的光刻膠層，所述第二試劑用以去除光刻膠層中的矽原子和/或矽的氧化物。本發明實施例的光刻膠層去除的比較徹底。進一步的，本發明實施例的第一試劑為臭氧水，所述第一試劑不僅可以去除包含有摻雜離子的光刻膠層，還可以將光刻膠層中的矽原子氧化形成二氧化矽；本發明實施例 的第二試劑為稀釋的氫氟酸，例如HF H2O的比例為I : 300 I : 500的氫氟酸，可以將光刻膠層中的矽原子和/或矽原子氧化形成的二氧化矽予以去除。本發明實施例的去除光刻膠層的方法能夠簡單有效的徹底去除基底表面的光刻膠層。更進一步的，本發明實施例的去除光刻膠層的方法，首先採用灰化工藝去除部分光刻膠層；然後採用第一試劑去除剩餘的部分包含有摻雜離子的光刻膠層，同時第一試劑將剩餘的光刻膠層中的矽原子氧化成二氧化矽；再採用第二試劑去除光刻膠層中的二氧化矽；最後再採用第一試劑將殘留的包含有摻雜離子的光刻膠層徹底去除。本發明實施例的去除光刻膠層的方法簡單有效，且光刻膠層去除徹底。
圖I 圖2是現有技術的去除光刻膠層的方法的剖面結構示意圖；圖3是本發明實施例的去除光刻膠層的方法的流程示意圖；圖4 圖8是本發明實施例的去除光刻膠層的方法的剖面結構示意圖。
具體實施例方式正如背景技術所述，現有技術的去除光刻膠層的方法去除光刻膠層不徹底。請繼續參考圖I 圖2，發明人經過研究後發現，現有技術中以光刻膠層105為掩膜向基底100注入離子105,—方面，向所述基底100注入離子時,離子105轟擊光刻膠層101使所述光刻膠層101變硬；另一方面，向所述基底100注入離子時，一部分離子105在停留在光刻膠層101中；再一方面，向所述基底100注入離子時，基底100中的一部分矽原子在離子105的轟擊下，不可避免的飛濺到光刻膠層101中；並且，在刻蝕所述光刻膠層101形成離子注入窗口時，刻蝕氣體與基底100或光刻膠層反應產生的部分副產物也會殘留在光刻膠層。上述這些因素都會影響光刻膠層101的去除。發明人經過研究後發現，首先採用灰化工藝去除大部分的光刻膠層，然後採用包括H2SO4和H2O2的化學試劑去除剩餘的光刻膠層的效果不太理想，即使在溫度高於150°C的條件下，採用包括H2SO4和H2O2的化學試劑去除剩餘的光刻膠層；或者採用包括H2SO4和臭氧(O3)的化學試劑去除剩餘的光刻膠層的效果也不太理想。經過進一步研究，發明人發現，上述化學試劑中臭氧的氧化性較強，可以將大部分的光刻膠層和停留在光刻膠層中的摻雜離子氧化後去除，然而，臭氧也會將光刻膠層中的矽原子氧化成二氧化矽(SiO2)，所述二氧化矽的質地較硬，會在還未去除的光刻膠表面形成硬殼，阻擋光刻膠層的去除；發明人研究後發現，稀釋的氫氟酸(HF)可以去除二氧化矽，因此可以用在去除光刻膠層的工藝中。為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。請參考圖3，本發明實施例的去除光刻膠層的方法，包括步驟S201，提供基底；所述基底表面形成有光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜對所述基底進行摻雜； 步驟S203，待所述摻雜結束後，採用灰化工藝去除大部分的所述光刻膠層；步驟S205，採用臭氧水去除剩餘的光刻膠層及摻雜時停留在剩餘的光刻膠層中的摻雜離子；採用稀釋的氫氟酸去除所述剩餘的光刻膠層中的其他物質。圖4 圖8是本發明實施例的去除光刻膠層的方法的剖面結構示意圖。請參考圖4，提供基底300 ;所述基底300表面形成有光刻膠層301 ；以所述光刻膠層301為掩膜對所述基底300進行摻雜。所述基底300用於為後續工藝的提供平臺。所述基底300的材料為半導體材料，例如矽。所述光刻膠層301用於作為後續摻雜工藝的掩膜；所述光刻膠層301包括開口306,所述開口 306用於後續作為摻雜離子的注入窗口 ；所述光刻膠層301的材料包括感光樹脂、增感劑等。所述摻雜包括輕摻雜和重摻雜。其中,注入劑量大於lE15/cm2的摻雜工藝為重摻雜。在本發明的實施例中，以所述光刻膠層301為掩膜，對所述基底300依次進行輕摻雜和重摻雜，所述摻雜工藝中的摻雜離子305包括Ge、P、As、N和F離子等。所述摻雜的具體步驟包括在能量為30kev的情況下，所述基底300內注入劑量為5E14/cm2的Ge離子；在能量為20kev的情況下，所述基底300內注入劑量為8E13/cm2的P離子；在能量為20kev的情況下，所述基底300內注入劑量為3. 5E15/cm2的As離子；在能量為4kev的情況下，所述基底300內注入劑量為2E15/cm2的P離子；在能量為Ikev的情況下，所述基底300內注入劑量為4E15/cm2的N離子；在能量為8kev的情況下，所述基底300內注入劑量為4E15/cm2的F離子。待所述摻雜結束後，所述開口 306正下方的所述基底300中摻雜有摻雜離子305。所述光刻膠層301在離子的轟擊下變硬，並且，摻雜時一部分摻雜離子305，例如一部分Ge、P、As、N和F離子停留在光刻膠層中。發明人還發現，在對基底300進行摻雜時，所述基底300中的一部分矽原子307在摻雜離子305的轟擊下，不可避免的飛濺到光刻膠層301中。需要說明的是，在本發明的其他實施例中，所述摻雜工藝中的摻雜離子還可以為Ge、P、As、N和F離子等的一種或多種組合；且在刻蝕所述光刻膠層301形成開口 306時，刻蝕氣體與基底300或光刻膠層301反應產生的部分副產物也會殘留在光刻膠層301。請參考圖5，待所述摻雜結束後，採用灰化工藝去除大部分的所述光刻膠層301。為節省去除光刻膠層301的工藝時間，可以先採用灰化工藝去除大部分的光刻膠層。所述灰化工藝的步驟包括將帶有光刻膠層301的基底300置於去膠機(未圖示)內，在射頻電壓的能量的作用下，灰化氣體被解離成等離子氣體，所述等離子體和光刻膠層301發生反應，去除了大部分的光刻膠層301，但所述基底300表面仍然殘留有小部分的光刻膠層301，所述小部分的光刻膠層301會影響的半導體工藝，並影響形成的半導體器件的性倉泛。
在本發明的實施例中，所述灰化工藝中通入的灰化氣體包括02、隊和!12。其中O2的流量為I 8L/min，N2和H2的流量為O. 8 I. 2L/min。所述灰化工藝後基底300表面還殘留一部分光刻膠層301，殘留的所述光刻膠層301中包含有摻雜離子305和矽原子307。需要說明的是，在本發明的其他實施例中，也可以不採取灰化工藝，直接採用至少包括第一試劑和第二試劑的溼法刻蝕工藝去除所述光刻膠層。請參考圖6 圖8，採用臭氧水去除剩餘的光刻膠層301及摻雜時停留在所述剩餘的光刻膠層301中的摻雜離子；採用稀釋的氫氟酸去除所述剩餘的光刻膠層中的其他物質。發明人發現，剩餘的光刻膠層301內主要包括有一些摻雜離子305以及摻雜過程中從基底飛濺到光刻膠層301中的矽原子307。本發明的實施例中，所述其他物質至少包括矽原子和/或矽的氧化物。經過研究後，發明人發現，可以採用至少包括第一試劑和第二試劑的溼法刻蝕工藝去除所述剩餘的光刻膠層301。其中，所述第一試劑為臭氧水，用於去除剩餘的光刻膠層301及摻雜時停留在所述剩餘的光刻膠層301中的摻雜離子，並將所述剩餘的光刻膠層301中的矽原子307氧化成二氧化矽309 ;所述第二試劑為稀釋的氫氟酸，用於去除光刻膠層301中的二氧化矽309。在本發明的實施例中，所述去除剩餘的光刻膠層301的步驟包括首先，請參考圖6，採用臭氧水去除所述剩餘的光刻膠層301及摻雜在所述剩餘的光刻膠層301內的摻雜離子305。由於臭氧水的氧化性強，一方面，所述臭氧水可以將剩餘的光刻膠層301及停留在剩餘的光刻膠層301中的摻雜離子305氧化成氣體或易溶於水的物質再去除，且為了避免引入新的雜質，通常採用去離子水來清洗所述光刻膠層；另一方面，所述臭氧水還會將飛濺到剩餘的光刻膠層301中的矽原子氧化成二氧化矽309，由於所述二氧化矽309的質地較硬，會使得還未被去除的光刻膠層的表層變得更硬，阻擋後續光刻膠層的去除。因此，通常情況下，第一次採用臭氧水並不能將剩餘的光刻膠層301完全去除，所述基底300表面還會有極少部分的光刻膠層301殘留。在本發明的實施例中，所述採用臭氧水去除所述剩餘的光刻膠層301及摻雜在所述剩餘的光刻膠層301內的摻雜離子305的工藝條件為臭氧水的濃度為20 50ppm，溼法刻蝕的溫度為20 35°C，溼法刻蝕的時間為O. 5 2min。然後，請參考圖7，採用稀釋的氫氟酸作為化學試劑來去除剩餘的光刻膠層301中的其他物質。所述其他物質至少包括被臭氧水氧化後形成的二氧化矽。在本發明的實施例中，發明人發現，在室溫條件下，採用HF H2O的比例為I : 300 I : 500的氫氟酸，在所述剩餘的光刻膠層301表面作用5 15S時，即去除所述矽原子和/或矽的氧化物的時間為5 15s時，既可以有效的去除光刻膠層301中的矽原子和/或二氧化矽，又不會對基底300造成損傷。需要說明的是，在本發明的其他實施例中，所述稀釋的氫氟酸還可以用於去除刻蝕氣體與基底300或光刻膠層301反應產生的部分副產物。最後，請參考圖8，再採用臭氧水徹底去除剩餘的光刻膠層301。在採用氫氟酸去除光刻膠層中的二氧化矽後，基底300表面可能還殘留有極小部分的光刻膠層301，為了徹底去除殘留的極小部分的光刻膠層301，可以再次採用濃度為20 50ppm的臭氧水，在溫度為20 35°C的條件下，溼法刻蝕所述極小部分的光刻膠層O. 5 2min，並在溼法刻蝕結束後採用去離子水衝洗所述基底300表面，所述基底300表面殘留的光刻膠層被徹底去除。需要說明的是，為徹底去除基底300表面的光刻膠層，還可以根據實際需要，重複採用稀釋的氫氟酸去除光刻膠層301中的其他雜質，例如二氧化矽，然後採用臭氧水去除剩餘的光刻膠層301，直至徹底去除基底300表面的光刻膠層301為止。綜上，本發明實施例的去除光刻膠層的方法，所述溼法刻蝕工藝採用的化學試劑至少包括第一試劑和第二試劑，所述第一試劑用以去除包含有摻雜離子的光刻膠層，所述第二試劑用以去除光刻膠層中的矽原子和/或矽的氧化物。本發明實施例的光刻膠層去除 的比較徹底。進一步的，本發明實施例的第一試劑為臭氧水，所述第一試劑不僅可以去除包含有摻雜離子的光刻膠層，還可以將光刻膠層中的矽原子氧化形成二氧化矽；本發明實施例的第二試劑為稀釋的氫氟酸，例如HF H2O的比例為I : 300 I : 500的氫氟酸，可以將光刻膠層中的矽原子和/或矽原子氧化形成的二氧化矽予以去除。本發明實施例的去除光刻膠層的方法能夠簡單有效的徹底去除基底表面的光刻膠層。更進一步的，本發明實施例的去除光刻膠層的方法，首先採用灰化工藝去除部分光刻膠層；然後採用第一試劑去除剩餘的部分包含有摻雜離子的光刻膠層，同時第一試劑將剩餘的光刻膠層中的矽原子氧化成二氧化矽；再採用第二試劑去除光刻膠層中的二氧化矽；最後再採用第一試劑將殘留的包含有摻雜離子的光刻膠層徹底去除。本發明實施例的去除光刻膠層的方法簡單有效，且光刻膠層去除徹底。本發明的實施例雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明的實施例，任何本領域技術人員在不脫離本發明實施例的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明實施例的技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明實施例的技術方案的內容，依據本發明實施例的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明實施例的技術方案的保護範圍。
權利要求
1.一種去除光刻膠層的方法，包括 提供包含矽原子的基底；所述基底表面形成有光刻膠層，所述光刻膠層內至少包括摻雜離子和矽原子； 其特徵在於，還包括 採用溼法刻蝕工藝去除所述光刻膠層，所述溼法刻蝕工藝採用的化學試劑至少包括去除摻雜離子的第一試劑、去除矽原子和/或矽的氧化物的第二試劑。
2.如權利要求I所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，所述摻雜離子包括Ge、P、As、P、N、F離子中的一種或多種組合；所述第一試劑為臭氧水；所述第二試劑為氫氟酸。
3.如權利要求2所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，所述溼法刻蝕工藝的步驟包括採用臭氧水去除部分包含摻雜離子的光刻膠層；再採用氫氟酸去除光刻膠層中的矽原子和/或矽的氧化物；最後採用臭氧水去除剩餘的包含摻雜離子的光刻膠層。
4.如權利要求3所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，所述採用氫氟酸去除光刻膠層中的矽原子和/或矽的氧化物，再採用臭氧水去除剩餘的包含摻雜離子的光刻膠層的步驟可以執行一次或多次。
5.如權利要求3所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，在採用臭氧水去除部分包含摻雜離子的光刻膠層之前，採用灰化工藝去除部分光刻膠層。
6.如權利要求5所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，所述灰化工藝採用的氣體包括02、N2和H2，其中，所述O2的流量為I 8L/min ;所述N2和H2的流量為O. 8 I. 2L/min0
7.如權利要求2所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，所述臭氧水去除所述包含摻雜離子的光刻膠層時，臭氧水的濃度為20 50ppm，溼法刻蝕的溫度為20 35°C，溼法刻蝕的時間為O. 5 2min。
8.如權利要求2所述的去除光刻膠層的方法，其特徵在於，所述氫氟酸中HF H2O的比例為I : 300 I : 500，所述氫氟酸去除所述矽原子和/或矽的氧化物的時間為5 15S。
全文摘要
一種去除光刻膠層的方法，包括提供包含矽原子的基底；所述基底表面形成有光刻膠層，所述光刻膠層內至少包括摻雜離子和矽原子；採用溼法刻蝕工藝去除所述光刻膠層，所述溼法刻蝕工藝採用的化學試劑至少包括去除摻雜離子的第一試劑、去除矽原子和/或矽的氧化物的第二試劑。本發明實施例的去除光刻膠層的方法簡單有效，光刻膠層去除的徹底。
文檔編號G03F7/42GK102902169SQ201110216810
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者劉煥新, 何永根 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司