去除光罩上的保護膜膠的方法
2023-12-02 15:28:36
專利名稱：去除光罩上的保護膜膠的方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件的製造領域，特別涉及一種去除光罩上的保護膜膠的方法。
背景技術：
在半導體器件的製程中，有一個步驟為光刻。光刻的本質就是將電路結構複製到 以後要進行刻蝕步驟及離子注入步驟的晶圓底層薄膜上。電路結構首先以1 4或者1 5 的比例將圖形形式製作在名為光罩的石英膜版上，紫外光通過該光罩將圖形轉移到晶圓的 光刻膠層上，進行顯影后，用後續的刻蝕步驟將圖形成像在晶圓底層薄膜上，或者用後續的 離子注入步驟完成晶圓底層薄膜的圖形區域可選擇的摻雜。在光刻步驟中，紫外光通過光罩將圖形轉移到晶圓襯底的光刻膠層。因此，就需要 在光罩上製作圖形。在製作圖形時，在透光的石英膜版上形成金屬鉻層；然後採用曝光方法 將圖形轉移到金屬鉻層上的光刻膠塗層上，通過刻蝕步驟在將光刻膠塗層圖形再次轉移到 金屬鉻層後就完成了石英膜版上形成圖形的步驟。由於金屬鉻層是不透光的，而石英膜版 是透光的，所以採用最終形成的圖形對晶圓襯底進行光刻時，就會將光罩上的圖形轉移到 晶圓襯底的光刻膠層了。為了在光刻過程中，在光罩上不存留灰塵和顆粒，需要在光罩上覆蓋保護膜，保護 膜由一個長方形的金屬框固定，金屬框通過保護膜膠粘在具有圖形的光罩上。如圖1所示， 圖1為現有技術具有保護膜的光罩的結構示意圖，包括光罩100以及在光罩上的保護膜 101，保護膜101的四周通過保護膜膠粘在光罩100上面向光刻機的透鏡一面的四周，由金 屬框固定，光罩100背向光刻機透鏡一面在後續被固定在光罩框內。光罩100由石英膜版 及已經具有圖形的金屬鉻層構成。目前，由於矽膠的穩定性、抗熱性以及抗腐蝕性，常常被用來作為保護膜膠使用。 在實際應用過程中，在光罩上的圖形區域，由於在多次曝光過程中結晶體的生長、或者在在 光罩保護膜表面落下灰塵和顆粒的原因，需要對光罩重新清洗，此時光罩保護膜就需要被 更換。在更換保護膜後，就需要去除光罩上的保護膜膠，然後再重新裝上新的保護膜重新使 用該光罩。目前去除光罩上的保護膜膠使用的方法就是採用硫酸(H2SO4)和雙氧水(H2O2)去 除，具體過程為將帶有保護膜膠的光罩浸在硫酸和雙氧水的混合溶液中，混合溶液溫度小 於80攝氏度。混合溶液反應後得到氧離子，氧化保護膜膠，如矽膠後，得到氧化保護膜膠殘 夜排出。由於這種去除過程採用浸沒光罩的方式，將去除的氧化保護膜膠殘液留在光罩上， 也就是將硫酸殘留的硫酸根離子和雙氧水殘留的氨根離子留在了光罩上，光罩經過長期的 生產曝光，會在光罩表面結晶，產生(NH4) 2S04結晶體，這會嚴重影響光罩的使用壽命，採用 該光罩進行光刻則會使曝光在晶圓上的圖形出現缺陷，影響後續在晶圓上的刻蝕步驟或者 用後續的離子注入步驟。為了克服上述問題，也提供了採用臭氧(O3)去除光罩上的保護膜膠，也就是將臭氧加入到超純水中後，使帶有保護膜膠的光罩浸入，臭氧釋放的氧離子對保護膜膠進行氧 化後，融入超純水中排出。但是，這種採用氧化的方法去除光罩上的矽膠，也很難去除乾淨， 為了去除乾淨，還會再次採用硫酸和雙氧水的混合溶液對光罩上的保護膜膠進行去除，這 又會在後續多次曝光過程中在光罩表面產生結晶體，嚴重影響光罩的使用壽命。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種去除光罩上的保護膜膠的方法，能夠在提高光罩使用 壽命的前提下乾淨去除光罩上的保護膜膠。為達到上述目的，本發明實施例的技術方案具體是這樣實現的一種去除光罩上的保護膜膠的方法，包括將留有保護膜膠的光罩放置在真空室內，在所述真空室內通入氧氣和水蒸氣的混 合氣體；在真空室內氧氣被電離為氧離子，水蒸氣被電離為氫離子和氫氧根離子，電離得 到的氧離子、氫離子和氫氧根離子與光罩的保護膜膠反應，去除光罩上的保護膜膠；在真空室內通入氮氣，攜帶反應後的殘餘氣體排除真空室。所述光罩放置在真空室中的基版上，所述基板被加熱。所述基板被加熱到小於等於100攝氏度。所述混合氣體中的氧氣和水蒸氣的比例為3 1。所述混合氣體中的氧氣的容量為170 190毫升每分鐘，水蒸氣的容量為50 70 毫克每分鐘。該方法還包括將臭氧加入到超純水中後，使帶有保護膜膠的光罩浸入，臭氧釋放的氧離子對保 護膜膠進行氧化後，融入超純水中排出。在所述光罩的圖形上罩上罩子。由上述技術方案可見，本發明採用幹法去除光罩上的保護膜膠，也就是將要去除 保護膜膠的光罩放置在真空室中，在真空室中通入氧氣和水蒸氣的混合氣體，氧氣在真空 室內被電離為氧離子，水蒸氣電離成氫離子與氫氧根離子，用產生的氧離子、氫離子和氫氧 根離子與光罩的保護膜膠充分反應，去除光罩上的保護膜膠，反應完成後，通入作為稀釋氣 體的氮氣，將反應後的氣體排除真空室外。這樣，就不會在光罩上殘留去除的氧化保護膜膠 殘液，在後續的曝光過程中，也不會生成結晶體，在提高光罩使用壽命的前提下乾淨去除光 罩上的保護膜膠。
圖1為現有技術具有保護膜的光罩的結構示意圖；圖2為本發明提供的去除光罩上的保護膜膠的方法流程圖；圖3為本發明提供的去除光罩上的保護膜膠的真空室結構剖面示意圖；圖4為本發明提供的去除光罩上的保護膜膠過程的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對 本發明作進一步詳細說明。從背景技術可以得知，無論採用哪一種去除光罩上的保護膜膠方法，其實就是採 用溼法對光罩的保護膜膠進行氧化後，去除。但是，在具體去除時，背景技術採用硫酸和雙 氧水的混合溶液，會將硫酸殘留的硫酸根離子和雙氧水殘留的氨根離子留在了光罩上，光 罩經過長期的生產曝光，會在光罩表面結晶，產生(NH4)2SO4結晶體，導致光罩的使用壽命降 低；而單純採用臭氧融入超純水去除又去除不乾淨，這是因為融入超純水的臭氧釋放氧離 子比較快速，導致無法完全和光罩上所有的保護膜膠反應完全，造成了去除不乾淨的情況。因此，本發明採用幹法去除光罩上的保護膜膠方法，過程為將要去除保護膜膠的 光罩放置在真空室中，在真空室中通入氧氣和水蒸氣的混合氣體，氧氣在真空室內被電離 為氧離子，水蒸氣電離成氫離子與氫氧根離子，用產生的氧離子、氫離子和氫氧根離子與光 罩的保護膜膠充分反應，去除光罩上的保護膜膠，反應完成後，通入作為稀釋氣體的氮氣， 將反應後的氣體排除真空室外。其中，通入的氧氣和水蒸氣在真空室中電離得到氧離子、氫 離子和氫氧根離子在與光罩的保護膜膠反應過程中，同時應用物理反應和化學反應，物理 反應為在電離得到氧離子、氫離子和氫氧根離子時，使氧離子、氫離子和氫氧根離子具有 設定電子伏特能量，這樣，這些具有能量的電離離子就可以撞擊光罩上的保護膜膠，從而去 除光罩上的保護膜膠；化學反應為電離得到氧離子、氫離子和氫氧根離子氧化光罩上的 保護膜膠後，得到氧化的保護膜膠，如氧化矽膠，從光罩上去除。這樣，就不會在光罩上殘留去除的氧化保護膜膠殘液，在後續的曝光過程中，也不 會生成結晶體，在提高光罩使用壽命的前提下乾淨去除光罩上的保護膜膠。在本發明中，為了使電離得到氧離子、氫離子和氫氧根離子和光罩充分反應，還可 以對真空室中的光罩加熱，採用的方式為將光罩放置在基板上，對基板進行加入，如加熱到 小於等於100攝氏度，比如50攝氏度或60攝氏度。在本發明中，當採用幹法去除完光罩上的保護膜膠後，還可以進一步採用臭氧去 除光罩上的保護膜膠，也就是將臭氧加入到超純水中後，使帶有保護膜膠的光罩浸入，臭氧 釋放的氧離子對保護膜膠進行氧化後，融入超純水中排出。這樣，就使得光罩上的保護膜膠 被完全去除，且不會在光罩上殘留會在後續多次曝光中生成結晶體的去除保護膜膠殘液。在本發明中，還可以在去除光罩的保護膜膠過程中，將光罩中的圖形採用玻璃罩 覆蓋，由於光罩的保護膜膠一般都存在於光罩的四周，而不存在在光罩圖形中，這樣，就可 以即去除掉了光罩上的保護膜膠，又不會對光罩圖形造成損傷。圖2為本發明提供的去除光罩上的保護膜膠的方法流程圖，其具體步驟為步驟201、將已經去除保護膜的，且留有保護膜膠的光罩放置在真空室中；步驟202、在真空室中通入氧氣和水蒸氣的混合氣體；在本步驟中，氧氣和水蒸氣的比例為3 1左右，為的是後續在電離過程中，多產 生些氧離子，比如，氧氣的容量為170 190毫升每分鐘，水蒸氣的容量為50 70毫克每 分鐘；真空室的壓力為9 11毫託；在本步驟中，放置在真空室內光罩也可以被加熱，採用的方式為將光罩放置在基板上，對基板進行加入，如加熱到小於等於100攝氏度；步驟203、在真空室具有電離體，將氧氣電離為氧離子，將水蒸氣電離為氫離子和 氫氧根離子，氧離子、氫離子和氫氧根離子與光罩的保護膜膠充分反應，去除光罩上的保護 膜膠；在該步驟中，電離出來的離子不僅可以氧化保護膜膠，還可以具有撞擊光罩上的 保護膜膠的離子能量，撞擊光罩上的保護膜膠後去除保護膜膠；步驟204、在真空室通入氮氣，攜帶反應後得到的殘餘氣體，排除真空室；在本步驟中，氮氣作為稀釋氣體，具有攜帶反應殘餘氣體的作用。圖3為本發明提供的去除光罩上的保護膜膠的真空室結構剖面示意圖，如圖所 示該真空室內包括放置留有保護膜膠的光罩的基板301，該基板301可以被加熱；該真空 室的上半部留通氣孔302，用於通入氧氣和水蒸氣的混合氣體，後續通入氮氣；該真空室的 下半部留有排氣孔303，用於將氮氣攜帶的反應後得到的殘餘氣體，排除真空室。該真空室上層具有圓形屋頂結構，該圓形屋頂具有電離體，在圓形屋頂和底層矩 形結構的連接處設置了通氣孔302，通過通氣孔302通入的氧氣和水蒸氣的混合氣體可以 被圓形屋頂中具有的電離體電離，得到氧離子、氫離子和氫氧根離子，充分和光罩的保護膜 膠反應。最後，在通氣孔302中通入氮氣，氮氣攜帶的反應後得到的殘餘氣體，通過排氣孔 303排除真空室。在本發明中，為了在使用真空室對光罩的保護膜膠去除時光罩圖形不會被損傷， 如圖4所示，圖4為本發明提供的去除光罩上的保護膜膠過程的結構示意圖，可以在光罩圖 形上覆蓋玻璃罩，這樣，被電離得到的氧離子、氫離子和氫氧根離子就不會撞擊光罩上的圖 形，而只是撞擊光罩四周的保護膜膠以及對光罩四周的保護膜膠進行氧化作用，去除光罩 的保護膜膠。當然，也可以採用其他材質的罩子，只要可以罩住光罩圖形即可。以上舉較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所 應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的 精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之 內。
權利要求
一種去除光罩上的保護膜膠的方法，包括將留有保護膜膠的光罩放置在真空室內，在所述真空室內通入氧氣和水蒸氣的混合氣體；在真空室內氧氣被電離為氧離子，水蒸氣被電離為氫離子和氫氧根離子，電離得到的氧離子、氫離子和氫氧根離子與光罩的保護膜膠反應，去除光罩上的保護膜膠；在真空室內通入氮氣，攜帶反應後的殘餘氣體排除真空室。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述光罩放置在真空室中的基版上，所述基 板被加熱。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述基板被加熱到小於等於100攝氏度。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述混合氣體中的氧氣和水蒸氣的比例為 3 I0
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述混合氣體中的氧氣的容量為170 190 毫升每分鐘，水蒸氣的容量為50 70毫克每分鐘。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法還包括將臭氧加入到超純水中後，使帶有保護膜膠的光罩浸入，臭氧釋放的氧離子對保護膜 膠進行氧化後，融入超純水中排出。
7.如權利要求1或6所述的方法，其特徵在於，在所述光罩的圖形上罩上罩子。
全文摘要
本發明公開了一種去除光罩上的保護膜膠的方法，包括將留有保護膜膠的光罩放置在真空室內，在所述真空室內通入氧氣和水蒸氣的混合氣體；在真空室內氧氣被電離為氧離子，水蒸氣被電離為氫離子和氫氧根離子，電離得到的氧離子、氫離子和氫氧根離子與光罩的保護膜膠反應，去除光罩上的保護膜膠；在真空室內通入氮氣，攜帶反應後的殘餘氣體排除真空室。本發明在提高光罩使用壽命的前提下乾淨去除光罩上的保護膜膠。
文檔編號H01L21/00GK101957554SQ20091005480
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者劉戈煒, 趙蓓 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司