光刻膠的去除方法

專利名稱：光刻膠的去除方法
技術領域：
本發明涉及集成 電路元件制造領域，尤其涉及一種半導體晶片制造中產生的光刻 膠的去除方法。
背景技術：
在半導體晶片(一般是硅片)的制程工藝中，為了保證工藝效果，晶片必需是清潔 無顆粒的。而在晶片的制程工藝中，對帶有光刻膠(Photo resist)圖案的圖型片刻蝕是 非常頻繁和重要的步驟，在對帶有光刻膠晶片的等離子體刻蝕后會形成的很多副產物，如 Si-Cl2-0/Si-Br2-0/CFx等物質。這些物質主要以光刻膠殘留的形式存在，會成為晶片圖形 表面甚至側壁的鈍化物，對晶片形成污染，進而影響下一步工藝的進行，甚至導致器件的最 終缺陷，使所述器件不能達到所設計的器件特性，無法正常工作。所以對晶片刻蝕后殘留的光刻膠的有效去除顯得十分重要，而且在保證完全有效 的去除這些殘留的光刻膠的同時，也要保證晶片襯底或者圖形的零損傷，增加清洗效率，降 低缺陷。在清洗晶片去除殘留的光刻膠等污染物的過程中，傳統的清洗方法是直接采用標 準的RCA濕法化學清洗。在標準的RCA濕法化學清洗工藝中，通常是分別采用如下的化學 液清洗去除相應的物質a)120°C&SPM(H2S04/H202，4: 1)去除金屬雜質有機物及光刻膠；b)約20°C的DHF(HF/H20，1 100)去除自然氧化物和金屬雜質；c)70-90°C 的 APM(NH40H/H202/UPW，1 1 5)去除顆粒和有機物污染；d)70_90°C的 HPM(HC1/H202/UPW，1 1 6)去除無機金屬離子。標準的RCA濕法化學清洗，清洗步驟多，清洗的周期長，單片的清洗流程需要大約 五十分鐘左右的時間才能完成。此外，標準的RCA濕法化學清洗，需要使用大量的強酸、強 堿和強氧化劑進行操作，這樣就對操作人員的安全造成隱患。為了提高清洗效率，現有技術中出現了先采用去膠機灰化工藝去除殘留的光刻 膠，再采用上述的RCA濕法化學清洗的方法來去除晶片表面的未去除完全的光刻膠及去除 光刻膠過程中產生的其他殘留物質。去膠機是氧原子與光刻膠在等離子體環境中發生反應 來去除光刻膠，因為光刻膠的主要成分是碳氫化合物，所以，氧原子很快與光刻膠發生反應 生成揮發的一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣等，然后被真空系統抽走。在去膠機灰化工藝去膠 中，對去膠機采用時間控制方法來控制晶片表面的光刻膠及殘留物質的去除。在實現本發明的過程中，發明人發現采用去膠機灰化工藝去膠后，再采用RCA濕 法化學清洗，雖然能夠提高清洗效率，但在RCA濕法化學清洗過程中，大量強酸、強堿和強 氧化劑的使用，還會對操作人員的安全造成隱患，并且可能造成對晶片本身的損傷。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種半導體晶片清洗方法，既能達到清洗目的、又能減小去除光刻膠時對晶片本身產生的損傷。 為解決上述技術問題，本發明半導體晶片清洗方法采用的技術方案為一種光刻膠的去除方法，包括將等離子體刻蝕后的晶片，采用灰化工藝去除所述晶片上的殘留光刻膠；用弱酸溶液對所述晶片進行清洗；用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗；用有機溶液對所述晶片進行浸泡處理。本發明提供的光刻膠的去除方法，將采用灰化工藝去除晶片上的殘留光刻膠與采 用有機溶液進行浸泡的簡單濕法清洗相結合，能夠縮短去除光刻膠的處理周期，提高清洗 效率，從采用灰化工藝去除殘留光刻膠到采用有機溶液對所述晶片進行浸泡處理，整個清 洗流程的時間僅需要十幾分鐘左右。此外，在采用灰化工藝去除晶片上的殘留光刻膠之后，首先用弱酸溶液對所述晶 片進行清洗，再用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗，之后用有機溶液進行浸泡處理， 避免了大量強酸、強堿和強氧化劑的使用，減小了去除光刻膠時對晶片本身產生的損傷，降 低了對操作人員所造成的安全造隱患。


圖1為本發明光刻膠的去除方法一實施例的流程圖；圖2為本發明光刻膠的去除方法實施例中氧等離子體的譜線強度隨時間變化的 趨勢圖；圖3為本發明光刻膠的去除方法實施例中進行氧等離子體去膠的晶片切片樣品 圖；圖4為本發明光刻膠的去除方法另一實施例的流程圖；圖5為本發明光刻膠的去除方法又一實施例的流程圖；圖6為本發明光刻膠的去除方法實施例中，將晶片用濃度為1-10%的氫氟酸溶液 清洗5-60秒時間并干燥后，用20-45°C的異丙醇溶液浸泡并清洗后的樣品圖。
具體實施例方式本發明旨在提供一種既能提高清洗效率、又減小去除光刻膠時對晶片本身產生的 損傷的光刻膠的去除方法，下面結合附圖及實施例對本發明做詳細說明。參考圖1所示，本發明實施例光刻膠的去除方法，包括步驟S10、將等離子體刻蝕后的晶片，采用灰化工藝去除所述晶片上的殘留光刻膠；其中，所述灰化工藝的主要過程為通過射頻(RF)能量分解氧分子而產生氧原 子，氧原子與殘留光刻膠發生反應生成揮發的一氧化碳、二氧化碳和水等主要生成物，反應 式如下e+02 — 20+eR*+0* — COorCO2這些生成物以氣態形式被真空系統抽走。S20、用氫氟酸溶液對所述晶片進行清洗；
在本發明實施例中，S20采用濃度為1-10%的氫氟酸溶液將所述晶片清洗5-60秒 時間，這樣能夠去除執行SlO時，在晶片表面產生的自然氧化層和部分聚合物。S30、用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗；用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗，能夠將氫氟酸殘留溶液稀釋、去除，減 小對晶片本身的損傷，并且避免殘留的氫氟酸溶液對后續的異丙醇溶液造成污染。優選地， 采用水 質要求達IOMΩ. cm以上的超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗。S40、用異丙醇溶液對所述晶片進行浸泡處理。用異丙醇溶液對所述晶片進行浸泡處理，能夠溶解晶片表面的有機殘留，提高晶 片在與氫氟酸反應后的憎水特性，有效減少顆粒雜質吸附。為了達到較好的清洗效果，優選 采用20-45°C的異丙醇溶液浸泡所述晶片。本發明光刻膠的去除方法，將采用灰化工藝去除晶片上的殘留光刻膠與采用異丙 醇溶液進行浸泡的簡單濕法清洗相結合，能夠縮短去除光刻膠的處理周期，提高清洗效率， 從采用灰化工藝去除殘留光刻膠到采用異丙醇溶液對所述晶片進行浸泡處理，整個清洗流 程的時間僅需要十幾分鐘左右。此外，在采用灰化工藝去除晶片上的殘留光刻膠之后，首先用氫氟酸溶液對所述 晶片進行清洗，再用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗，之后用異丙醇溶液進行浸泡 處理，避免了大量強酸、強堿和強氧化劑的使用，減小了去除光刻膠時對晶片本身產生的損 傷，降低了對操作人員所造成的安全造隱患。在本發明實施例的上述步驟SlO中，采用去膠機灰化工藝去除光刻膠。對去膠機的灰化工藝的控制可以采用傳統的時間控制方法，本實施例中優選采用 根據預定物質的譜線強度來對去膠機的灰化工藝進行控制，以達到更加準確地控制殘留光 刻膠去除的目的。在灰化工藝的過程中，當晶片上的殘留光刻膠較多時，預定物質與之充分反應，預 定物質的含量就會變得相對較低，相應地，預定物質的譜線強度也相對較低；反之，當晶片 上的殘留光刻膠較少時，預定物質與之反應較少，預定物質的含量就會相對較高，相應地， 預定物質的譜線強度也相對較高。進一步地，本發明實施例是采用原子發射光譜法，對灰化工藝過程中的氧等離子 體進行檢測，獲得所述氧等離子體的譜線，并通過監測所述氧等離子體的譜線強度，控制所 述灰化工藝對所述殘留光刻膠的去除。具體地講，是對灰化工藝過程中的氧等離子體的波長為615nm和/或777. 2nm的 譜線進行檢測。選用對等離子體的波長為615nm和/或777. 2nm的譜線進行檢測的目的在 于一方面在于通過對等離子體的波長進行檢測，能夠達很高的準確度；另一方面在于等 離子體的波長為615nm和777. 2nm的譜線的強度隨時間變化的趨勢明顯，便于觀察。圖2 為本實施例中進行等離子體的譜線強度隨時間變化的趨勢圖。圖3為本實施例中進行等離 子體去膠的晶片切片樣品圖。應當理解的是，本發明實施例是以對灰化工藝過程中的氧等離子體進行檢測為例 進行所說明的，但本發明并不限于此，也可以對灰化工藝過程中的氫離子或碳離子等進行 檢測。參考圖4所示，本發明另一個實施例是在上述實施例的基礎上，在所述用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗之后、用異丙醇溶液對所述晶片進行浸泡處理之前還包括 步驟S35、用氮氣對所述晶片進行吹掃 。在用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗之后，用氮氣對所述晶片進行吹掃的 好處在于一方面對所述晶片進行干燥，能夠更加有效地去除晶片表面的氫氟酸殘留溶液， 減小氫氟酸對晶片本身的損傷，避免殘留的氫氟酸溶液對后續的異丙醇溶液造成污染。另 一方面也能減少對超純水或去離子水的消耗。參看圖5所示，本發明又一實施例是在上述實施例的基礎上，在用異丙醇溶液對 所述晶片進行浸泡處理之后還包括步驟S50、用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗；該步驟中用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗，能夠去除清洗操作中的顆粒 污染，同時也能將異丙醇殘留溶液稀釋、去除。S60、采用大量氮氣對所述晶片進行吹掃，使晶片徹底干燥。在用異丙醇溶液對所述晶片進行浸泡處理之后，用超純水或去離子水對所述晶片 進行沖洗，并用大量氮氣對所述晶片進行吹掃，以便于對晶片進行后續處理。圖6所示為本發明實施例中，將晶片用濃度為1-10 %的氫氟酸溶液清洗5-60秒時 間并干燥后，用20-45°C的異丙醇溶液浸泡并清洗后的樣品圖。需要說明的是，本發明實施例中，并不限于上述兩種化學溶液即氫氟酸溶液和異 丙醇溶液的使用，也可以使用丙酮或其它與異丙醇化學特性類似的化學物質達到本技術方 案目的。此外，氫氟酸溶液和異丙醇溶液的濃度、溫度和時間根據晶片實際情況而定，包括 但不限于文中所記載的范圍。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵 蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種光刻膠的去除方法，其特征在于，包括以下步驟將等離子體刻蝕后的晶片，采用灰化工藝去除所述晶片上的殘留光刻膠；用弱酸溶液對所述晶片進行清洗；用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗；用有機(其他有機溶劑是否可以？可以使用丙酮代替異丙醇)溶液對所述晶片進行浸 泡處理。
2.根據權利要求1所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述弱酸溶液為氫氟酸溶液。
3.根據權利要求1所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述有機溶液為丙酮或者 異丙醇中的一種或者兩者的混合溶液。
4.根據權利要求1所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，在所述灰化工藝的過程中， 根據預定物質的譜線強度，控制所述灰化工藝對所述殘留光刻膠的去除。
5.根據權利要求4所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述根據預定物質的譜線 強度，控制所述灰化工藝對所述殘留光刻膠的去除具體為采用原子發射光譜法，對灰化工藝過程中的預定物質進行檢測，獲得所述預定物質的 譜線，并通過監測所述預定物質的譜線強度，控制所述灰化工藝對所述殘留光刻膠的去除。
6.根據權利要求5所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述采用原子發射光譜法， 對灰化工藝過程中的預定物質進行檢測具體為采用原子發射光譜法，對灰化工藝過程中的氧等離子體、氫等離子體或碳等離子體進 行檢測。
7.根據權利要求6所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述對灰化工藝過程中的 氧等離子體進行檢測具體為對灰化工藝過程中等離子體中波長為615nm和/或777. 2nm的譜線進行檢測。
8.根據權利要求2所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，所述氫氟酸溶液對所述晶 片進行清洗具體為用濃度1-10%的氫氟酸溶液將所述晶片清洗5秒-60秒時間。
9.根據權利要求1所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，在用超純水或去離子水對 所述晶片進行沖洗之后、用有機溶液對所述晶片進行浸泡處理之前還包括用氮氣對所述晶片進行吹掃。
10.根據權利要求1所述的光刻膠的去除方法，其特征在于，在所述用有機溶液對所述 晶片進行浸泡處理之后還包括用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗； 用氮氣對所述晶片進行吹掃。
全文摘要
本發明公開了一種光刻膠的去除方法，涉及集成電路元件制造領域，為解決現有技術去除光刻膠的操作周期較長，去除光刻膠的過程容易對晶片本身造成損傷的問題而發明。所述光刻膠的去除方法，包括將等離子體刻蝕后的晶片，采用灰化工藝去除所述晶片上的殘留光刻膠；用氫氟酸溶液對所述晶片進行清洗；用超純水或去離子水對所述晶片進行沖洗；用異丙醇溶液對所述晶片進行浸泡處理。本發明適用于去除半導體晶片制造過程中產生的光刻膠。
文檔編號H01L21/3105GK102082089SQ20091024161
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月27日 優先權日2009年11月27日
發明者楊峰, 譚宗良 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司