干法去除光刻胶的方法与流程

干法去除光刻胶的方法
【技术领域】
1.本发明属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种干法去除光刻胶的方法。


背景技术：

2.光刻胶(photoresist)又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、x射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。光刻胶是一类具有光敏特性的高分子聚合物，在光照下其结构发生改性，可以被显影液剥离或者保留。
3.光刻胶通常用来作为从光刻掩膜版到晶圆表面的图形转移媒介以及被刻蚀区的阻挡层。一旦前项工艺完成，光刻胶在晶圆表面就不再有用，必须完全去除。
4.干法刻蚀是通过卤素(cl/f等)基等离子体对样品进行物理轰击或与样品表面被刻蚀物发生化学反应，达到刻蚀去除的目的。因此，在干法刻蚀的过程中，卤素基等离子体也会对光刻胶进行物理轰击，使得卤素基等离子体注入到光刻胶内部。当刻蚀结束后，样品在大气环境下，卤素等离子体会与光刻胶发生反应，形成“硬化”的光刻胶c
xhy
x(其中x代表卤素)，其中，光刻胶的化学性质发生改变，使得其难以通过传统灰化手段完全去除(如图1所述)。
5.常用的去除光刻胶的方法分为湿法和干法，其中，湿法去胶容易引进无机杂质，并且操作麻烦；干法去胶无需化学试剂，也不会引入杂质的污染，但为了去除“硬化”的光刻胶，需要提高等离子轰击的能量或增加灰化的时间，会对晶圆表面造成损伤。因此，如何提供一种既可完全去除干法刻蚀后的晶圆表面的光刻胶，且不会对晶圆表面造成损伤的去胶方法就成为一种客观需求。


技术实现要素：

6.本发明旨在解决上述问题，而提供一种既完全去除光刻胶，又可避免对晶圆表面造成损伤，且生产效率高的干法去除光刻胶的方法。
7.为实现本发明的目的，本发明提供了一种干法去除光刻胶的方法，该方法包括如下步骤：
8.a、将刻蚀后的待处理晶圆置于真空装置中，将温度升至150～250℃，通入氧源和氢源，使晶圆表面的光刻胶软化；
9.b、启动射频或微波源，继续通入氧源，使光刻胶灰化；
10.c、重复步骤a和步骤b，直至晶圆表面的光刻胶被完全去除。
11.进一步地，所述氧源为氧气或臭氧。
12.进一步地，所述氢源为nh3、ch4及h2/n2的一种或者多种的组合。
13.进一步地，步骤a中，所述真空压力为1000～1500mtorr。
14.进一步地，步骤a中，所述氧源的流量为300～800sccm，通入氧源的时间为50～100秒；所述氢源的流量为300～800sccm，通入氢源的时间为50～100秒。
15.进一步地，步骤b中，所述灰化的压力为600～1000mtorr。
16.进一步地，步骤b中，所述氧源的流量为300～800sccm，通入氧源的时间为40～100秒。
17.在一些实施例中，该干法去除光刻胶的方法，包括如下步骤：
18.a、将刻蚀后的待处理晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；
19.b、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化；
20.c、重复步骤a和步骤b，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。
21.在另一些实施例中，该干法去除光刻胶的方法，包括如下步骤：
22.a、将刻蚀后的待处理晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；
23.b、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化；
24.c、重复步骤a和步骤b n-1次，其中n为软化以及灰化处理的循环次数；
25.d、将真空装置的温度逐渐降至150℃，通入550sccm氧气100秒和550sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；
26.e、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入550sccm氧气，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。
27.优选地，该干法去除光刻胶的方法包括如下步骤：
28.a、将刻蚀后的待处理晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；
29.b、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化；
30.c、重复步骤a和b，并不断检测晶圆表面光刻胶的厚度，当其厚度小于或等于0.4μm时，执行步骤d；
31.d、将真空装置的温度逐渐降至150℃，然后再通入550sccm氧气100秒和550sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；
32.e、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入550sccm氧气，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。
33.本发明的有益效果为：本发明在灰化前引入预处理过程，在高温高压条件下，氧源和氢源分别生成o等离子和h等离子体，一方面，h等离子体可以与“硬化”的光刻胶c
xhy
x发生化学反应，将“硬化”的光刻胶c
xhy
x还原成碳氢化合物，同时产生易挥发的hx副产物，最终副产物通过真空装置排出；另一方面，o等离子和h等离子体生成h2o，h2o的溶解性可以物理吸附光刻胶表面尚未发生反应的卤素离子。因此，经过预处理后的光刻胶表面无c
xhy
x化合物和卤素离子。此时，引入灰化过程，利用氧源在射频或微波作用下电离成氧等离子体并与表面“软化”光刻胶发生化学反应，生成一氧化碳，二氧化碳和水等，并通过真空系统排出。因此，采用预处理-灰化的循环处理，最终实现光刻胶的完整去除。同时，该方法无需增加灰化的时间和功率，就可以实现光刻胶的完整去除。
34.【说明书附图】
35.图1是现有干法去胶的工艺流程图。
36.图2是本发明的干法去胶的工艺流程图。
37.图3是本发明实施例1的方法流程图。
38.图4是本发明实施例2刻蚀后待处理的晶圆表面结构示意图。
39.图5是本发明实施例2得到的晶圆表面结构示意图。
【具体实施方式】
40.下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
41.如图2所示，本技术的干法去除光刻胶的方法将刻蚀后晶圆先进行预处理，使晶圆表面的光刻胶软化，再进行灰化处理，使光刻胶转化为co、co2和h2o排出，可根据晶圆表面的光刻胶厚度进行多次软化及灰化循环处理，最终实现光刻胶被完整去除。
42.实施例1
43.如图3所示，本实施例的干法去除光刻胶的方法包括如下步骤：
44.s11、将刻蚀后的待处理晶圆置于真空装置中，通入氧源和氢源，使晶圆表面的光刻胶软化。
45.该步骤中，真空装置的压力为1000～1500mtorr，待处理的晶圆为通过cl基干法刻蚀的晶圆，其表面有光刻胶。
46.具体地，氧源为氧气或臭氧，其在高温高压下生成o等离子体。氢源为nh3、ch4及h2/n2的一种或者多种的组合，其在高温高压下生成h等离子体。h等离子体与“硬化”的光刻胶c
xhy
x发生化学反应，将“硬化”的光刻胶c
xhy
x还原成碳氢化合物，同时产生易挥发的hx副产物，副产物由真空装置排出。与此同时，o等离子体和h等离子体生成h2o，h2o的溶解性可以物理吸附光刻胶表面尚未发生反应的卤素离子。因此，经过一定时间的预处理后的光刻胶表面无光刻胶c
xhy
x和卤素离子。
47.本实施例考察了软化过程中温度、氧源和氢源的流量及处理时间对光刻胶去除效果的影响，实验表明，在其他条件不变的情况下，温度越高，光刻胶去除时间越短，然而，继续提高温度，会造成晶圆表面氧化，因此，本实施例选择的软化温度为150～250℃。在其他参数不变的情况下，随着氧源和氢源的浓度增加，会对去除效果有一定的改善，在相同的光刻胶厚度的前提下，去除次数可以适当降低。但是当等离子体浓度的增加，会引起刻蚀偏差的增加，导致物理轰击作用变强，从而会对样品表面造成一定程度的损伤。而氧源和氢源的浓度降低，则导致反应不够充分，光刻胶无法彻底去除。因此，本实施例中，氧源的流量为300～800sccm，通入时间为50～100秒，氢源的流量为300～800sccm，通入时间为50～100秒。
48.s12、启动射频或微波源，继续通入氧源，反应40～100秒，使光刻胶灰化。
49.该步骤中，灰化的参数：压力为600～1000mtorr，温度为150～250℃，氧源的流量为300～800sccm，通入氧源的时间为40～100秒。其中，氧源为氧气或臭氧。
50.经过步骤s11软化处理后，氧源在射频或微波源作用下电离成o等离子体，o等离子体与表面“软化”光刻胶发生化学反应，生成一氧化碳，二氧化碳和水等，并通过真空装置排出。
51.s13、重复步骤s11和步骤s12，直至晶圆表面的光刻胶被完全去除。
52.该步骤中，步骤s11和步骤s12的循环次数为n次，其中，n≥2。本实施例中，n的大小与光刻胶的厚度及刻蚀条件有关，表1示出了在其他参数不变的前提下，反应温度与n之间的关系。从表1可知，循环次数n与温度密切相关，当温度越高，循环次数越小。然而，从软化
温度对光刻胶去除效果的影响可知，反应温度也不能一直提高，这是因为，在o2的氛围下，高温更容易造成待处理的晶圆表面的氧化。因此需要根据待处理的晶圆的具体情况，选择合适的温度。本实施例中，将温度设置为150～250℃。
53.需要指出的是，相比于黏度较小的光刻胶，黏度越大的光刻胶，循环次数也应适当增加。
54.表1反应温度与n的关系
[0055][0056]
实施例2
[0057]
本实施例的干法去除光刻胶的方法包括如下步骤：
[0058]
s21、将经历过130s/300w的cl基干法刻蚀后的晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，该晶圆的光刻胶厚度为1μm(如图4所示)，将温度升至230℃，然后通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化。
[0059]
s22、启动微波源，将压力降至800mtorr，然后通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化。
[0060]
该步骤中，灰化压力比软化压力小，以使生成的一氧化碳、二氧化碳以及水的排出。氧气流量不变从而可避免氧气流量波动，且可较好的配合真空装置内的压力变小。灰化的时间以能够将软化的光刻胶完全灰化的时间进行设定。温度和软化相同，避免温度的变化对灰化操作造成影响。
[0061]
s23、重复步骤s21和s22两次，经检测，如图5所示，晶圆表面的光刻胶被完全去除。
[0062]
实施例3
[0063]
由于随着光刻胶的去除，露出的晶圆表面容易在灰化中造成损伤，因此在本实施例中，可对最后一次进行灰化的条件进行调整，具体的，本实施例的干法去除光刻胶的方法包括如下步骤：
[0064]
s31、将经历过130s/300w的cl基干法刻蚀后的晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，然后通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化。
[0065]
s32、启动微波源，将压力降至800mtorr，通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化。
[0066]
s33、重复步骤s31和s32 n-1次，其中n为本实施例中进行软化以及灰化处理的循环次数。
[0067]
s34、将真空装置的温度逐渐降至150℃，通入550sccm氧气100秒和550sccm nh3反应100秒，使晶圆表面的光刻胶软化。
[0068]
该步骤中，先将温度下降，再将氧气和nh3的浓度提高，从而可避免高温下氧气对晶圆表面进行氧化。
[0069]
s35、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入550sccm氧气，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。
[0070]
在本实施例中，由于真空装置内的温度为150℃，此时，等离子体基本不会对晶圆表面造成影响。因此，可基于光刻胶的去除效果选择延长步骤s35的灰化时间，直至晶圆表面的光刻胶被完全去除，此时无需再重复进行软化处理，从而提高生产效率。
[0071]
实施例4
[0072]
为了进一步的优化实施例3中的光刻胶的去除效果，本实施例基于晶圆表面的光刻胶的检测厚度作为最后一次软化以及灰化操作的检测标准。
[0073]
具体的，本实施例的干法去除光刻胶的方法包括步骤：
[0074]
s41、将经历过130s/300w的cl基干法刻蚀后的晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，然后通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化。
[0075]
s42、启动微波源，将压力降至800mtorr，通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化。
[0076]
s43、重复步骤s41和s42并不断检测晶圆表面的光刻胶厚度，当光刻胶的厚度小于或等于0.4um时，转到步骤s44。
[0077]
s44、将真空装置的温度逐渐降至150℃，通入550sccm氧气100秒和550sccm nh3反应100秒，使晶圆表面的光刻胶软化。
[0078]
s45、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入550sccm氧气，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。
[0079]
相对实施例3，本实施例的干法去除光刻胶方法基于晶圆表面的光刻胶厚度来判断是否进行最后一次软化以及灰化操作，使得最后一次的晶圆表面的光刻胶去除更加彻底，有效避免晶圆表面的光刻胶残留。
[0080]
本发明在灰化前引入预处理过程，在高温高压条件下，氧源和氢源分别生成o等离子和h等离子体，一方面，h等离子体可以与“硬化”的光刻胶c
xhy
x发生化学反应，将“硬化”的光刻胶c
xhy
x还原成碳氢化合物，同时产生易挥发的hx副产物，最终副产物通过真空装置排出；另一方面，o等离子和h等离子体生成h2o，h2o的溶解性可以物理吸附光刻胶表面尚未发生反应的卤素离子。因此，经过预处理后的光刻胶表面无c
xhy
x化合物和卤素离子。此时，引入灰化过程，利用氧源在射频或微波作用下电离成氧等离子体并与表面“软化”光刻胶发生化学反应，生成一氧化碳，二氧化碳和水等，并通过真空系统排出。因此，采用预处理-灰化的循环处理，最终实现光刻胶的完整去除。同时，该方法无需增加灰化的时间和功率，就可以实现光刻胶的完整去除。
[0081]
综上所述，本技术通过在灰化前引入预处理过程，不仅可完全将晶圆表面的光刻胶完全去除，还可降低等离子轰击的能量并降低灰化处理的时间，避免对晶圆表面造成损伤，提高生产效率。
[0082]
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各组分所做的若干推演、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种干法去除光刻胶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a、将刻蚀后的待处理晶圆置于真空装置中，将温度升至150～250℃，通入氧源和氢源，使晶圆表面的光刻胶软化；b、启动射频或微波源，继续通入氧源，使光刻胶灰化；c、重复步骤a和步骤b，直至晶圆表面的光刻胶被完全去除。2.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，所述氧源为氧气或臭氧。3.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，所述氢源为nh3、ch4及h2/n2的一种或者多种的组合。4.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，步骤a中，所述真空压力为1000～1500mtorr。5.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，步骤a中，所述氧源的流量为300～800sccm，通入氧源的时间为50～100秒；所述氢源的流量为300～800sccm，通入氢源的时间为50～100秒。6.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，步骤b中，所述灰化的压力为600～1000mtorr。7.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，步骤b中，所述氧源的流量为300～800sccm，通入氧源的时间为40～100秒。8.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a、将刻蚀后的待处理晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；b、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化；c、重复步骤a和步骤b，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。9.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a、将刻蚀后的待处理晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，通入500sccm氧气100秒和500sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；b、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化；c、重复步骤a和步骤b n-1次，其中n为软化以及灰化处理的循环次数；d、将真空装置的温度逐渐降至150℃，通入550sccm氧气100秒和550sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；e、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入550sccm氧气，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。10.如权利要求1所述的干法去除光刻胶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a、将刻蚀后的待处理晶圆置于压力为1300mtorr的真空装置中，将温度升至230℃，通入500sccm氧气100秒和500sccm nh3100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；b、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入500sccm氧气60秒，使光刻胶灰化；c、重复步骤a和b，并不断检测晶圆表面光刻胶的厚度，当其厚度小于或等于0.4μm时，执行步骤d；d、将真空装置的温度逐渐降至150℃，然后再通入550sccm氧气100秒和550sccm nh
3 100秒，使晶圆表面的光刻胶软化；
e、启动微波源，将压力降为800mtoor，继续通入550sccm氧气，直至检测到晶圆表面的光刻胶被完全去除。

技术总结
本发明公开了一种干法去除光刻胶的方法包括如下步骤：a、将刻蚀后的待处理晶圆置于真空装置中，将温度升至150～250℃，通入氧源和氢源，使晶圆表面的光刻胶软化；b、启动射频或微波源，继续通入氧源，使光刻胶灰化；c、重复步骤a和步骤b，直至晶圆表面的光刻胶被完全去除。本发明经过预处理后的光刻胶表面无C


技术研发人员：杨超 高吴昊 闫鹏
受保护的技术使用者：珠海镓未来科技有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/6