專利名稱：用作等離子注入的掩蔽層的光刻膠的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光刻技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種去光刻膠的方法，尤其涉及一種用作等離子注入的掩膜層的光刻膠的去除方法。
背景技術(shù)：
光刻膠(Photoresist，或稱為“光阻”)在半導(dǎo)體芯片制造領(lǐng)域被廣泛用來構(gòu)圖。其中，在離子注入過程中，通常使用光刻膠來定義離子注入的區(qū)域，被光刻膠所覆蓋的區(qū)域被掩蔽以阻止離子注入摻雜，因此，通常稱作離子注入的掩蔽層。相比于采用二氧化硅、氮化硅等介質(zhì)層作為離子注入的掩蔽層，光刻膠作為掩蔽層具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)可以省去氧化、刻蝕等形成掩蔽層的工藝，工藝簡單，成本低；(2)離子注入后在將膠去除可以實(shí)現(xiàn)等平面工藝；(3)采用等平面工藝制備的器件具有較高保密性，器件結(jié)構(gòu)不易被竊取。然后，離子注入的過程中，注入的能量介于20KeV至IMeV之間，注入深度平均可達(dá)IOnnTlOMffl,注入的劑量變化范圍為IX IO12離子/cm2至IX IO18離子/cm2 ;離子注入后，離子注入有可能使光刻膠的表面一薄層光刻膠的性質(zhì)被改變，也即，生成本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所稱的“硬殼”。光刻膠表面的硬殼是由于離子注入過程中在其表面發(fā)生“交聯(lián)反應(yīng)”而形成的碳化交聯(lián)聚合物。在離子注入的劑量較大(劑量大于或等于I X IO15離子/cm2)的情況下，“硬殼”的生成現(xiàn)象非常明顯。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中因離子注入過程使用作掩蔽層的光刻膠表面產(chǎn)生“硬殼”層的結(jié)構(gòu)示意圖。通常地，在離子注入后需要去除用作掩蔽層的光刻膠，同時(shí)也必須去除“硬殼”(也即聚合物層)。在去除光刻膠的過程中，包括以下步驟:(a)等離子灰化(Plasma Ashing)處理；(b) SH溶液(硫酸與雙氧水形成的溶液)濕法去膠；以及(c) I號(hào)(SC-1)液沸煮去除殘膠(I號(hào)液為氨水、雙氧水和去離子水混合形成的溶液)。以下圖2和圖3示出了等離子灰化處理過程中的“硬殼”變化過程。首先，為去除圖1結(jié)構(gòu)中的光刻膠以及“硬殼”，在等離子灰化處理過程中，通入氧氣，形成氧等離子體去膠。但是，由于經(jīng)過離子注入工藝過程后的光刻膠耐熱性變差，在硅襯底溫度達(dá)到一定溫度后(例如150°C)，“硬殼”就會(huì)產(chǎn)生高溫變形，例如，開裂、褶皺等。圖2所示為在等離子灰化過程中由于高溫導(dǎo)致“硬殼”變形的結(jié)構(gòu)示意圖。然后，隨著等離子灰化的不斷進(jìn)行，氧等離子可以從“硬殼”的開裂處鉆入，將“硬殼”層之下的正常的光刻膠刻蝕掉。圖3所示為在等離子灰化過程中“硬殼”之外的光刻膠被去除后的殘余“硬殼”的結(jié)構(gòu)示意圖。殘余的“硬殼”容易在等離子灰化過程的高溫條件下固化，同時(shí)，“硬殼”之下光刻膠被去除后，在褶皺變形的地方，“硬殼”容易疊層在一起(例如，圖3中所示的區(qū)域A)。圖3所示的殘余“硬殼”即使經(jīng)過SH濕法去膠步驟也難以完全去除干凈。因此，不可避免地需要使用以上所述的(C)步驟來完全去除“硬殼”。但是，(C)步驟的引入，不可避免地導(dǎo)致去膠工藝大大復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于，有效去除光刻膠表面因等離子注入而形成的聚合物層、并簡化光刻膠的去除工藝。為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其它目的，本發(fā)明提供一種光刻膠的去除方法，該光刻膠用作等離子注入的掩蔽層，所述去除方法包括等離子灰化步驟；其中，在所述等離子灰化步驟中，在所通入的用于形成氧等離子體的氣體中混合氟化碳?xì)怏w以抑制所述氧等離子體復(fù)合生成O2;并且設(shè)置等離子灰化處理過程的溫度以避免所述光刻膠表面因等離子注入而形成的聚合物層產(chǎn)生變形。按照本發(fā)明提供的光刻膠的去除方法的一優(yōu)選實(shí)施例，其中，所述氟化碳?xì)怏w選擇為CF4氣體。較佳地，用于形成氧等離子的氣體為氧氣，所述CF4氣體與該氧氣之間的氣體流量比范圍為0.005:1至0.045:lo較佳地，所述CF4氣體與氧氣的總氣體流量的范圍為2500sccm至7500sccm。按照本發(fā)明提供的光刻膠的去除方法的又一優(yōu)選實(shí)施例，其中，所述等離子灰化處理過程的溫度被設(shè)置在150°C以下。優(yōu)選地，通過設(shè)置加熱裝置的參數(shù)控制所述等離子灰化處理過程的溫度。優(yōu)選地，所述加熱裝置為加熱燈，在大于或等于800瓦至小于或等于1600瓦之間范圍內(nèi)設(shè)置所述加熱燈的功率參數(shù)，在大于或等于30秒至小于或等于6分鐘之間范圍內(nèi)設(shè)置加熱燈的時(shí)間參數(shù)。在之前所述的去除方法實(shí)施例中，在所述等離子灰化步驟之后，所述去除方法還包括步驟:采用硫酸和雙氧水混合的溶液濕法去除殘余光刻膠。在之前所述的去除方法實(shí)施例中，所述等離子注入的劑量大于或等于I X IO15離子 / cm2。在之前所述的去除方法實(shí)施例中，所述聚合物為碳化交聯(lián)聚合物。本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過在等離子灰化過程中引入少許氟化碳?xì)怏w并控制等離子灰化過程在較低溫度小下進(jìn)行，可以有效地去除光刻膠表面因等離子注入而形成的聚合物層，并且，該等離子灰化過程相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)調(diào)整較小，效果明顯，能省去SC-1溶液沸煮去除殘余聚合物層的過程，光刻膠的去除工藝大大簡化，效率得到提高。


從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中因離子注入過程使用作掩蔽層的光刻膠表面產(chǎn)生“硬殼”層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是在等離子灰化過程中由于高溫導(dǎo)致“硬殼”變形的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是在等離子灰化過程中“硬殼”之外的光刻膠被去除后的殘余“硬殼”的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的光刻膠的去除方法流程示意圖。
圖5是等離子灰化處理過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個(gè)可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對(duì)本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。圖4所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的光刻膠的去除方法流程示意圖。在該實(shí)施例中，光刻膠用作離子注入的研磨層，在離子注入后，同樣地形成如圖4所示的類似的“硬殼”(也即因離子注入在光刻膠表面形成的聚合物層)，具體地，該“硬殼”可以為碳化交聯(lián)聚合物。在該去除方法中，包括等離子灰化步驟，通過對(duì)等離子灰化步驟的改進(jìn)，可以有效地去除“硬殼”，從而可以避免使用現(xiàn)有技術(shù)中的I號(hào)(SC-1)液沸煮去除殘膠步驟。具體地，結(jié)合圖4和圖5詳細(xì)說明本發(fā)明的光刻膠的去除方法過程。首先，步驟SI 10，準(zhǔn)備開始等離子灰化步驟。在該步驟中，將離子注入(例如，As、B、P等離子注入摻雜)后的晶圓置于等離子灰化裝置的腔體中，然后，關(guān)上腔體。在該實(shí)施例中，等離子灰化設(shè)備可以采用Novellus公司生產(chǎn)的型號(hào)為AURA-1000的等離子灰化設(shè)備，但是，這并不是限制性的。關(guān)上腔體后，抽真空準(zhǔn)備進(jìn)行等離子灰化處理。需要說明的是，光刻膠的具體材料不受本發(fā)明限制，在離子注入的情況下可能產(chǎn)生所述“硬殼”層的光刻膠材料均可以在本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)用。進(jìn)一步,步驟S120,腔體中通入氧氣，同時(shí)通入少許四氟化碳(CF4)。在該步驟中，通入氧氣以使灰化過程中生成O等離子體，O等離子體易于和光刻膠反應(yīng)生成CO2和H2O等易揮發(fā)性物質(zhì)，從而可以達(dá)到去除光刻膠的目的。但是，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，O等離子體活性較大，氧氣電離形成O等離子體后又會(huì)大量重新復(fù)合生成氧氣，這一特性會(huì)使其后的等離子灰化處理去膠效果大打折扣。通過大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在腔體中同時(shí)通入少許的CF4可以抑制O等離子體的重新復(fù)合，從而可以大大增強(qiáng)光刻膠的去除效果，去除速率大大加快，“硬殼”在該條件下也相對(duì)容易去除。在該實(shí)施例中，CF4氣體與氧氣之間的氣體流量比范圍可以為0.005:1至0.045:1，例如，0.025:1 ;CF4氣體與氧氣的總氣體流量的范圍為 2500sccm 至 7500sccm (stand-state cubic centimeter per minute,標(biāo)況毫升每分鐘)。需要理解的是，CF4在該等離子灰化過程中所起的作用并不僅限于CF4來實(shí)現(xiàn)，其它氟化碳?xì)怏w也可以實(shí)現(xiàn)基本相同的作用，例如，八氟化五碳(C5F8),同樣地，在通入氧氣時(shí)，通入少許C5F8。進(jìn)一步，步驟S130，設(shè)置腔體內(nèi)加熱裝置的參數(shù)以控制等離子灰化處理過程的溫度低于150°C。在該步驟中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，控制等離子灰化過程的去膠溫度，可以防止耐熱性變差的“硬殼”變形。因此，可以設(shè)置腔內(nèi)加熱裝置的參數(shù)，防止光刻膠表面的“硬殼”因高溫處理而產(chǎn)生開裂、褶皺等變形。優(yōu)選地，設(shè)置腔體內(nèi)加熱裝置的參數(shù)以控制等離子灰化處理過程的溫度低于150°C。具體地，加熱裝置可以為加熱燈等，在大于或等于800瓦至小于或等于1600瓦之間范圍內(nèi)設(shè)置加熱等的功率參數(shù)，并在大于或等于30秒至小于或等于6分鐘之間范圍內(nèi)設(shè)置加熱燈的時(shí)間參數(shù)；例如，設(shè)置加熱燈的功率為1200瓦，加熱時(shí)間為3分鐘。需要理解的是，步驟S120和步驟S130之間的順序關(guān)系并不受本發(fā)明實(shí)施例限制，在其它實(shí)施例中，也可以先執(zhí)行步驟S130再執(zhí)行步驟S120，也可以步驟S120和步驟S130同步地執(zhí)行，例如，同步地設(shè)置等離子灰化的氣體流量參數(shù)、加熱等的功率參數(shù)和時(shí)間參數(shù)。進(jìn)一步，步驟S140，進(jìn)行等離子灰化處理。在該步驟中，等離子灰化處理過程的溫度低于150°C，光刻膠的表面的“硬殼”基本不發(fā)生變形，并且CF4氣體引入，去除“硬殼”的效果變佳，因此，可以對(duì)光刻膠由外逐層剝除(包括“硬殼”)。圖5所示為等離子灰化處理過程的結(jié)構(gòu)示意圖。相比于現(xiàn)有技術(shù)的示意圖，保形良好的“硬殼”首先被等離子體灰化去除，實(shí)現(xiàn)逐層刻蝕。進(jìn)一步，步驟S150，SH濕法去膠。在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，在等離子灰化步驟后再進(jìn)一步進(jìn)行SH濕法去膠，這樣，有利于徹底清除晶圓上的殘余光刻膠。SH是指在雙氧水中加入一定濃度比例的硫酸所形成的溶液，其具體濃度比例不是限制性的。進(jìn)一步，步驟S160，清洗。例如，采用去離子水沖洗以進(jìn)一步去除晶圓上面的化學(xué)溶液，并脫水烘干。至此，本發(fā)明實(shí)施例的去除光刻膠方法基本結(jié)束。由此，通過等離子灰化步驟，可以有效去除由于離子注入(特別是劑量大于或等于I X IO15離子/cm2的離子注入)在光刻膠表面所產(chǎn)生的“硬殼”(聚合物層)，可以省去SC-1溶液的沸煮去膠步驟，去除光刻膠的方法得到大大簡化，工藝過程簡單，成本低。以上例子主要說明了本發(fā)明的光刻膠的去除方法。盡管只對(duì)其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種光刻膠的去除方法，所述光刻膠用作等離子注入的掩蔽層，所述去除方法包括等離子灰化步驟；其特征在于，在所述等離子灰化步驟中，在所通入的用于形成氧等離子體的氣體中混合氟化碳?xì)怏w以抑制所述氧等離子體復(fù)合生成O2;并且設(shè)置等離子灰化處理過程的溫度以避免所述光刻膠表面因等離子注入而形成的聚合物層產(chǎn)生變形。
2.按權(quán)利要求1所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述氟化碳?xì)怏w為CF4氣體。
3.按權(quán)利要求1或2所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，用于形成氧等離子的氣體為氧氣，所述CF4氣體與該氧氣之間的氣體流量比范圍為0.005:1至0.045:1。
4.按權(quán)利要求3所述的光刻膠的去除方法,其特征在于，所述CF4氣體與氧氣的總氣體流量的范圍為2500-7500標(biāo)況暈升每分鐘。
5.按權(quán)利要求1或2所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述等離子灰化處理過程的溫度被設(shè)置在150°C以下。
6.按權(quán)利要求5所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，通過設(shè)置加熱裝置的參數(shù)控制所述等離子灰化處理過程的溫度。
7.按權(quán)利要求6所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述加熱裝置為加熱燈，在大于或等于800瓦至小于或等于1600瓦之間范圍內(nèi)設(shè)置所述加熱燈的功率參數(shù)，在大于或等于30秒至小于或等于6分鐘之間范圍內(nèi)設(shè)置加熱燈的時(shí)間參數(shù)。
8.按權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，在所述等離子灰化步驟之后，所述去除方法還包括步驟:采用硫酸和雙氧水混合的溶液濕法去除殘余光刻膠。
9.按權(quán)利要求1或2所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述等離子注入的劑量大于或等于I X IO15離子/cm2。
10.按權(quán)利要求1或2所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述聚合物為碳化交聯(lián)聚合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用作等離子注入的掩蔽層的光刻膠的去除方法，屬于光刻技術(shù)領(lǐng)域。在該方法的所述等離子灰化步驟中，在所通入的用于形成氧等離子體的氣體中混合氟化碳?xì)怏w以抑制所述氧等離子體復(fù)合生成O2；并且設(shè)置等離子灰化處理過程的溫度以避免所述光刻膠表面因等離子注入而形成的聚合物層產(chǎn)生變形。該方法能有效地去除光刻膠表面因等離子注入而形成的聚合物層，光刻膠的去除工藝簡單、效率高。
文檔編號(hào)G03F7/42GK103092009SQ20111034963
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者曹亮, 史超, 湯佳杰 申請(qǐng)人:無錫華潤華晶微電子有限公司