專利名稱：光刻膠的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻膠的去除，特別是涉及一種能均勻去除光刻膠的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制造技術(shù)中，通常利用光刻工藝將掩模版上的掩模圖形轉(zhuǎn)移到位于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上的光刻膠層中。通常光刻的基本工藝包括涂膠、曝光及顯影等步驟。涂膠的目的是在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面建立薄而均勻、并沒有缺陷的光掩模層；曝光的目的是利用曝光光源將掩模圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠 層中；顯影是將光刻膠層中曝光或者未曝光的區(qū)域去除，從而在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面形成圖案化的光刻膠層。形成圖案化的光刻膠層之后，可以以圖案化的光刻膠層為掩模對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進行刻蝕，從而將掩模圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，進而在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成電路圖形。在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成電路圖形之后需將光刻膠層去除?，F(xiàn)有去除光刻膠層的方法是等離子體干法去膠將帶有光刻膠層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于等離子體處理腔室內(nèi)，向等離子體處理腔室內(nèi)通入灰化氣體，在上下兩個電極間的電場作用下灰化氣體被解離為等離子體，等離子體和光刻膠發(fā)生反應(yīng)，從而將光刻膠去除。然而，現(xiàn)有去除光刻膠的方法常常會存在光刻膠去除不均勻的問題，即不同位置處光刻膠的去除速率不相同，導(dǎo)致部分光刻膠還未被完全去除的情況下，另一部分光刻膠已經(jīng)被完全去除以致暴露出下方的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。進一步地研究還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有光刻膠的去除均勻性通常比較差。如果要保證半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的光刻膠沒有殘留，需繼續(xù)產(chǎn)生等離子體，這樣勢必會導(dǎo)致上方光刻膠已被去除的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)繼續(xù)暴露在等離子體環(huán)境中，以致半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面被損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是使待形成電路圖形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的光刻膠的去除更為均勻。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光刻膠的去除方法，包括(a)確定去除光刻膠所需的壓強范圍及電源功率范圍；(b)在所述壓強范圍內(nèi)選擇M個不同的壓強值，依次分別為第一壓強、第二壓強、……、第M-I壓強、第M壓強，M為大于I的整數(shù)，在所述電源功率范圍內(nèi)選擇N個不同的電源功率值，依次分別為第一電源功率、第二電源功率、……、第N-I電源功率、第N電源功率，N為大于I的整數(shù)，將所述M個不同的壓強值與所述N個不同的電源功率值兩兩進行組合從而獲得MXN個工藝參數(shù)組合；(C)將表面形成有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于等離子體處理腔室中，所述等離子體處理腔室內(nèi)設(shè)有呈相對設(shè)置的上電極、下電極，所述上電極或下電極與射頻電源電連接，以預(yù)設(shè)流量向所述等離子體處理腔室中通入含有氮氣的灰化氣體，控制等離子體處理腔室的壓強、并將電源功率供給至與所述射頻電源連接的上電極或下電極，在所述上電極與下電極之間產(chǎn)生等離子體以刻蝕光刻膠，所述壓強及電源功率符合所述MXN個工藝參數(shù)組合中的任意一個，刻蝕一段時間之后，停止去除光刻膠，測量若干位置處光刻膠的去除速率，以計算獲得光刻膠的第一去除均勻 性；(d)重復(fù)所述步驟(c) MXN-I次，確保MXN次進行所述步驟(C)時所采用的工藝參數(shù)組合互不相同，從而依次獲得光刻膠的第二去除均勻性、……、第MXN-I去除均勻性、第MXN去除均勻性；(e)比較獲得的所述第一去除均勻性、第二去除均勻性、......、第MXN-I去除均勻
性、第MXN去除均勻性，將最小去除均勻性所對應(yīng)的壓強及電源功率分別作為最佳壓強、最佳電源功率；(f)將表面形成有光刻膠的待形成電路圖形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于等離子體處理腔室中，向所述等離子體處理腔室中通入含有氮氣的灰化氣體，控制等離子體處理腔室的壓強為所述最佳壓強、并將所述最佳電源功率供給至與所述射頻電源連接的上電極或下電極，在所述上電極與下電極之間產(chǎn)生等離子體以去除光刻膠?？蛇x地，所述壓強范圍為IOmTorrlOOmTorr，所述電源功率范圍為大于0且不大于 1500W?？蛇x地，所述灰化氣體還包括氫氣?？蛇x地，所述氮氣的流量不大于IOOOsccm,所述氫氣的流量不大于1500sccm?？蛇x地，所述射頻電源的頻率為500KMZ 13. 56MHZ。可選地，所述第一去除均勻性、第二去除均勻性、......、第MXN-I去除均勻性及第
MXN去除均勻性的計算公式均為(最聞去除速率_最低去除速率)/ (2X去除速率平均值)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點在去除光刻膠的過程中，當壓強在特定壓強范圍內(nèi)變動和/或電源功率在特定電源功率范圍內(nèi)變動時，邊緣位置光刻膠的去除速率與中央位置光刻膠的去除速率之差會減小，使光刻膠的去除均勻性會有明顯改變，由此，可通過不斷調(diào)整壓強和/或電源功率來獲得多個光刻膠的去除均勻性，獲取最小光刻膠去除均勻性所對應(yīng)的壓強及電源功率，根據(jù)所獲得的壓強及電源功率來設(shè)置光刻膠的去除工藝條件，使得待形成電路圖形的半導(dǎo)體器件上的光刻膠去除更為均勻。


圖I是一種等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是壓強與光刻膠去除速率之間的關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式如前所述，現(xiàn)有去除光刻膠的方法常常會存在光刻膠去除不均勻的問題。經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致光刻膠去除不均勻的其中一個重要原因是與位于中央位置的光刻膠相比，位于邊緣位置的光刻膠去除速率較慢。因此，若要提高光刻膠的去除均勻性，需在控制位于邊緣位置的光刻膠去除速率的同時，還需同時控制位于中央?yún)^(qū)域的光刻膠去除速率，以使邊緣位置光刻膠的去除速率與中央位置光刻膠的去除速率之差不會過大。
發(fā)明人嘗試通過設(shè)計試驗(Design Of Experiment,簡稱DOE)來研究去除光刻膠的工藝參數(shù)與光刻膠去除均勻性之間的關(guān)系。在進行多次設(shè)計試驗的過程中發(fā)明人偶然得知，在初步選擇(此時不考慮光刻膠去除均勻性的問題)去除光刻膠所需的電源功率、灰化氣體流量、灰化氣體中各種氣體的流量之比及壓強的合適范圍之后

當保持電源功率、壓強及灰化氣體中各種氣體的流量之比不變，僅在選擇的灰化氣體流量范圍內(nèi)改變灰化氣體流量時，光刻膠的去除均勻性改變不明顯，光刻膠的去除均勻性很差，很難低于3%;當保持電源功率、壓強及灰化氣體流量不變，僅在選擇的灰化氣體中各種氣體的流量比范圍內(nèi)改變灰化氣體中各種氣體的流量之比時，光刻膠的去除均勻性改變不明顯，光刻膠去除均勻性很差，很難低于3% ；當保持電源功率、灰化氣體流量及灰化氣體中各種氣體的流量之比不變，僅在選擇的壓強范圍內(nèi)改變壓強時，邊緣位置光刻膠的去除速率與中央位置光刻膠的去除速率之差會減小，使光刻膠的去除均勻性改變較為明顯，進一步地，光刻膠的去除均勻性可低于3% ；當保持灰化氣體流量、灰化氣體中各種氣體的流量之比及壓強不變，僅在選擇的電源功率范圍內(nèi)改變電源功率時，邊緣位置光刻膠的去除速率與中央位置光刻膠的去除速率之差會減小，使光刻膠的去除均勻性改變較為明顯，進一步地，光刻膠的去除均勻性可低于3% ；當保持灰化氣體流量及灰化氣體中各種氣體的流量之比不變，僅在選擇的壓強范圍內(nèi)改變壓強及在選擇的電源功率范圍內(nèi)改變電源功率時，光刻膠的去除均勻性更佳。需說明的是，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)當在選擇的壓強范圍內(nèi)按照從小到大或從大到小的方式逐漸改變壓強時，光刻膠去除均勻性的變化趨勢并非類似于直線那樣逐漸增大或逐漸減小，其變化趨勢類似于波浪那樣，以逐漸增大、逐漸減小相互交替的方式變化；當在選擇的電源功率范圍內(nèi)按照從小到大或從大到小的方式逐漸改變電源功率時，光刻膠去除均勻性的變化趨勢也并非類似于直線那樣逐漸增大或逐漸減小，其變化趨勢類似于波浪那樣，以逐漸增大、逐漸減小相互交替的方式變化；當在選擇的壓強范圍及選擇的電源功率范圍內(nèi)按照從小到大或從大到小的方式逐漸改變壓強及電源功率時，光刻膠去除均勻性的變化趨勢也并非類似于直線那樣逐漸增大或逐漸減小，其變化趨勢類似于波浪那樣，以逐漸增大、逐漸減小相互交替的方式變化。據(jù)此，發(fā)明人提出了一種能均勻去除光刻膠的方法。下面結(jié)合附圖，通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的可實施方式的一部分，而不是其全部。根據(jù)這些實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下可獲得的所有其它實施方式，都屬于本發(fā)明的保護范圍。圖I是一種等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例中以電容耦合型等離子體處理裝置(Capacitively Coupled Plasmas,簡稱CCP)為例。如圖I所示,等離子體處理裝置100包括等離子體處理腔室110 ;設(shè)置在等離子體處理腔室110底壁上的支撐臺120，支撐臺120既用于支撐待處理半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130，還用作下電極；設(shè)置在支撐臺120上方的靜電吸盤(ESC) 140，靜電吸盤140不僅用于固定待處理半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130，還用于調(diào)節(jié)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的溫度；設(shè)置在等離子體處理腔室110頂壁上的噴淋頭150，噴淋頭150與支撐臺120呈相對設(shè)置，噴淋頭150中設(shè)有進氣孔151及多個與進氣孔151連通的氣孔152，噴淋頭150既用于向等離子體處理腔室110中通入反應(yīng)氣體，還用作上電極；設(shè)置在等離子體處理腔室110中的排氣孔160，排氣孔160與真空泵161連接，用以調(diào)節(jié)等離子體處理腔室110的真空度。在一個實施例中，上電極(即為噴淋頭150)及下電極(即為支撐臺120)中一個與射頻(RF)電源連接，另一個接地，以在上電極與下電極之間能產(chǎn)生電場。圖中下電極通過匹配器121電連接到射頻電源122，而上電極通過等離子體處理腔室110接地。

對在等離子體處理裝置100中去除光刻膠的過程作一下簡單介紹首先，將表面形成有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130置于靜電吸盤140上，利用真空泵161抽取等離子體處理腔室110中的氣體，使其保持在所需真空度；然后，對靜電吸盤140施加電壓使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130被緊緊吸附在靜電吸盤140上，與此同時，通過進氣孔151向等離子體反應(yīng)腔室110中通入灰化氣體直至等離子體處理腔室110達到所需壓強；然后，利用射頻電源122給下電極(即為支撐臺120)施加功率，這樣在上電極與下電極之間會產(chǎn)生電場，在電場的作用下，氣體被解離為等離子體，產(chǎn)生的等離子體可以與光刻膠發(fā)生反應(yīng)使光刻膠得以去除。如前所述，去除光刻膠的過程中，當壓強在特定壓強范圍內(nèi)變動和/或電源功率在特定電源功率范圍內(nèi)變動時，光刻膠的去除均勻性會有明顯改變。因此，可通過控制壓強和/或電源功率來改變光刻膠的去除均勻性。首先，確定去除光刻膠所需的壓強范圍及電源功率范圍?？衫帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的手段來獲得所述去除光刻膠所需的壓強范圍及電源功率范圍，在實際制程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)自己的經(jīng)驗來獲得所述去除光刻膠所需的壓強范圍及電源功率范圍。在本發(fā)明的一個實施例中，所述壓強范圍為IOmTorr 500mTorr，電源功率范圍為大于0且不大于1500W。優(yōu)選地，射頻電源的頻率為500KMZ 13. 56MHZ，如 2MHZ。具體地，確定去除光刻膠所需的壓強范圍的方法可為向等離子體處理腔室中通入灰化氣體直至達到某一壓強值，在等離子體處理腔室內(nèi)的上下兩電極之間產(chǎn)生等離子體，觀察等離子體的均勻性，若等離子體的均勻性符合要求則所采用的壓強符合要求，利用不同的壓強進行多次試驗之后可以獲得多個符合要求的壓強，所述多個符合要求的壓強即可構(gòu)成所述壓強范圍。具體地，確定去除光刻膠所需的電源功率范圍的方法可為光刻膠的去除速率主要受灰化氣體的流量及電源功率的影響，預(yù)先設(shè)定光刻膠所需的去除速率之后，首先確定灰化氣體的流量，灰化氣體的流量需在氣體流量計的量程之內(nèi)，調(diào)節(jié)電源功率，若光刻膠的去除速率在所需的去除速率之內(nèi)，則所采用的電源功率符合要求，利用不同的電源功率進行多次試驗之后可以獲得多個符合要求的電源功率，所述多個符合要求的電源功率即可構(gòu)成所述電源功率范圍。然后，將表面形成有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于上述等離子體處理腔室中，等離子體處理腔室內(nèi)設(shè)有呈相對設(shè)置的上電極、下電極，上電極或下電極與射頻電源電連接。在本實施例中，下電極與射頻電源電連接，上電極接地。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)只要是能作為支撐光刻膠的載體即可，不一定是待形成電路圖形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上的光刻膠可以是沒有經(jīng)過圖形化處理的光刻膠。在本實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是直徑為300mm的晶片，晶片的整個表面涂有光刻膠。然后，以預(yù)設(shè)流量向等離子體處理腔室中通入含有氮氣的灰化氣體，控制等離子體處理腔室的壓強為第一壓強、并將第一電源功率供給至與射頻電源連接的上電極或下電極，本實施例中，將第一電源功率供給至下電極，在上電極與下電極之間產(chǎn)生等離子體，在等離子體的作用下光刻膠會被去除，一段時間之后，停止去除光刻膠，測量若干位置處光刻膠的去除速率，以計算獲得光刻膠的第一去除均勻性。在本發(fā)明的一個實施例中，灰化氣體中除了包含氮氣之外還包括氫氣。去除光刻膠時氮氣的流量不大于lOOOsccm，氫氣的流量不大于1500sccm。所述第一壓強在所述壓強范圍內(nèi)，所述第一電源功率在所述電源功率范圍內(nèi)。如前所述，與位于中央位置的光刻膠相t匕，位于邊緣位置的光刻膠去除速率較慢，因此，為了能更為準確的反映光刻膠的去除均勻性，優(yōu)選地，所述若干位置均勻排布在晶片的直徑上。且所述若干 位置的數(shù)量越大，所獲得的光刻膠去除均勻性更為精確。在本實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是直徑為300mm的晶片且晶片的整個表面涂有光刻膠，可沿著晶片的直徑方向選取49個位置，49個位置從晶片的中心排布到晶片的邊緣。更進一步地，可使49個位置呈等間距排布。然后，將表面形成有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于上述等離子體處理腔室中，以所述預(yù)設(shè)流量向等離子體處理腔室中通入所述含有氮氣的灰化氣體，控制等離子體處理腔室的壓強為第二壓強、并將第二電源功率供給至與射頻電源連接的上電極或下電極，以改變光刻膠的去除均勻性，本實施例中，將第二電源功率供給至下電極，在上電極與下電極之間產(chǎn)生等離子體，在等離子體的作用下光刻膠會被去除，一段時間之后，停止去除光刻膠，測量所述若干位置處光刻膠的去除速率，以計算獲得光刻膠的第二去除均勻性。需說明的是，此步驟中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的光刻膠是重新形成的。所述第二壓強在所述壓強范圍內(nèi)，所述第二電源功率在所述電源功率范圍內(nèi)。所述第二壓強、第二電源功率不同時等于所述第一壓強、第一電源功率，換言之，所述第一壓強與所述第二壓強不相等，或者所述第二電源功率與所述第一電源功率不相等，或者所述第一壓強與所述第二壓強不相等且所述第二電源功率與所述第一電源功率不相等。需說明的是，獲得光刻膠第二去除均勻性時光刻膠上的若干位置需與獲得光刻膠第一去除均勻性時光刻膠上的若干位置相同。另外，獲得光刻膠第二去除均勻性時所采用的灰化氣體流量需與獲得光刻膠第一去除均勻性時所采用的灰化氣體流量相同，當灰化氣體至少包含兩種氣體時，所述灰化氣體流量是指各種灰化氣體的流量。當根據(jù)上述方法再獲得第三去除均勻性、第四去除均勻性、……第X (X為大于2的整數(shù))去除均勻性時，可找到最小的去除均勻性，且最小的去除均勻性很容易低于3%。由此可見，去除光刻膠時所采用的壓強和/或電源功率會對光刻膠的去除均勻性產(chǎn)生明顯影響。光刻膠的去除均勻性可利用多種計算方式獲得，在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一、第二去除均勻性的計算公式可為(最聞去除速率_最低去除速率)/ (2X去除速率平均值)。下面通過具體試驗數(shù)據(jù)及試驗圖來說明本發(fā)明的上述結(jié)論。以下表I至表5中，是利用氮氣及氫氣來去除直徑為300mm的晶片上的光刻膠，光刻膠覆蓋在晶片的整個表面上，沿著晶片的直徑方向選取49個位置，49個位置從晶片的中心排布到晶片的邊緣，且49個位置呈等間距排布，測量49個位置處的光刻膠去除速率，并按照前述方法獲得表中的去除均勻性。如表I所示，在兩次去除光刻膠的試驗中，保持壓強及電源功率不變，僅改變灰化氣體中氮氣及氫氣的流量(將氮氣的流量由250sccm調(diào)整至75sccm，將氫氣的流量由250sccm調(diào)整至75SCCm)，光刻膠的去除均勻性僅改變了 0. 2%，改變不明顯，且光刻膠的去除均勻性均高于3%。表I
權(quán)利要求
1.一種光刻膠的去除方法，其特征在于，包括 (a)確定去除光刻膠所需的壓強范圍及電源功率范圍； (b)在所述壓強范圍內(nèi)選擇M個不同的壓強值，依次分別為第一壓強、第二壓強、……、第M-I壓強、第M壓強，M為大于I的整數(shù)，在所述電源功率范圍內(nèi)選擇N個不同的電源功率值，依次分別為第一電源功率、第二電源功率、……、第N-I電源功率、第N電源功率，N為大于I的整數(shù)，將所述M個不同的壓強值與所述N個不同的電源功率值兩兩進行組合從而獲得MXN個工藝參數(shù)組合； (c)將表面形成有光刻膠的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于等離子體處理腔室中，所述等離子體處理腔室內(nèi)設(shè)有呈相對設(shè)置的上電極、下電極，所述上電極或下電極與射頻電源電連接，以預(yù)設(shè)流量向所述等離子體處理腔室中通入含有氮氣的灰化氣體，控制等離子體處理腔室的壓強、并將電源功率供給至與所述射頻電源連接的上電極或下電極，在所述上電極與下電極之間產(chǎn)生等離子體以刻蝕光刻膠，所述壓強及電源功率符合所述MXN個工藝參數(shù)組合中的任意一個，刻蝕一段時間之后，停止去除光刻膠，測量若干位置處光刻膠的去除速率，以計算獲得光刻膠的第一去除均勻性； (d)重復(fù)所述步驟(c)MXN-I次，確保MXN次進行所述步驟(c)時所采用的工藝參數(shù)組合互不相同，從而依次獲得光刻膠的第二去除均勻性、……、第MXN-I去除均勻性、第MXN去除均勻性； Ce)比較獲得的所述第一去除均勻性、第二去除均勻性、......、第MXN-I去除均勻性、第MXN去除均勻性，將最小去除均勻性所對應(yīng)的壓強及電源功率分別作為最佳壓強、最佳電源功率； (f)將表面形成有光刻膠的待形成電路圖形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于等離子體處理腔室中，向所述等離子體處理腔室中通入含有氮氣的灰化氣體，控制等離子體處理腔室的壓強為所述最佳壓強、并將所述最佳電源功率供給至與所述射頻電源連接的上電極或下電極，在所述上電極與下電極之間產(chǎn)生等離子體以去除光刻膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述壓強范圍為IOmTorf500mTorr，所述電源功率范圍為大于O且不大于1500W。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述灰化氣體還包括氫氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氮氣的流量不大于lOOOsccm，所述氫氣的流量不大于1500sccm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述射頻電源的頻率為500KMZ 13. 56MHZ。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一去除均勻性、第二去除均勻性、……、第MXN-I去除均勻性及第MXN去除均勻性的計算公式均為(最高去除速率-最低去除速率)/ (2X去除速率平均值)。
全文摘要
一種光刻膠的去除方法，所述方法利用在去除光刻膠的過程中，當壓強在特定壓強范圍內(nèi)變動和/或電源功率在特定電源功率范圍內(nèi)變動時，邊緣位置光刻膠的去除速率與中央位置光刻膠的去除速率之差會減小，使光刻膠的去除均勻性會有明顯改變的原理，通過不斷調(diào)整壓強和/或電源功率來獲得多個光刻膠的去除均勻性，獲取最小光刻膠去除均勻性所對應(yīng)的壓強及電源功率，根據(jù)所獲得的壓強及電源功率來設(shè)置光刻膠的去除工藝條件，使得待形成電路圖形的半導(dǎo)體器件上的光刻膠去除更為均勻。
文檔編號G03F7/42GK102768476SQ20121026237
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者李俊良 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司