專利名稱：去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法。
背景技術(shù)：
光刻工藝是芯片制造技術(shù)中用得最頻繁、最關(guān)鍵的技術(shù)之一，凡是半導(dǎo)體器件、光電器件等，都需要用光刻工藝將所需器件的基本組成單元和線路的光掩模圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底表面的光刻膠圖形上。通常光刻的基本工藝包括涂膠、曝光和顯影等三大步驟。
顯影后掩模板圖形就被固定在光刻膠層上并準(zhǔn)備刻蝕。在刻蝕后圖案就會(huì)被永久地轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上的各膜層上，并且在刻蝕后，需要先用灰化的方法去除大部分的光刻膠，然后再用濕法刻蝕的方法去除殘留的光刻膠層，所述濕法刻蝕采用的硫酸和雙氧水混合溶液，如申請?zhí)枮閃02005/006410A1專利申請中公開的技術(shù)方案。 另外，刻蝕過程中，以光刻膠層為掩膜，刻蝕光刻膠層下方的膜層?？涛g工藝主要分為濕法和干法刻蝕，目前大規(guī)模集成電路的精細(xì)圖形主要采用干法刻蝕。在干法刻蝕中，刻蝕氣體會(huì)與光刻膠產(chǎn)生反應(yīng)，生成刻蝕反應(yīng)物顆粒，現(xiàn)有技術(shù)通常會(huì)采用氨水、雙氧水和水的混合溶液去除這些刻蝕反應(yīng)物顆粒。 圖1至圖4為金屬布線圖案制造工藝剖面圖說明現(xiàn)有技術(shù)去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法。如圖1所示，首先在形成有若干半導(dǎo)體器件(圖未顯示)的半導(dǎo)體襯底10上形成絕緣層12 ;接下來，在絕緣層12上形成腐蝕阻擋層14 ;接著利用例如化學(xué)汽相沉積法(CVD)在腐蝕阻擋層14的表面形成金屬層16 ;在金屬層16上沉積抗反射層18 (anti-reflection coating ;ARC);用旋涂法在抗反射層18上形成光刻膠層20，經(jīng)過曝光顯影工藝，在光刻膠層20上定義出金屬布線圖形。 如圖2所示，以光刻膠層20為掩膜，以干法刻蝕法刻蝕抗反射層18和金屬層16至露出腐蝕阻擋層14，形成金屬布線16a，由于在干法刻蝕中，刻蝕氣體會(huì)與光刻膠層20產(chǎn)生反應(yīng)，生成刻蝕反應(yīng)物顆粒22?；一ㄈコ饪棠z層20，灰化氣體不能完全將光刻膠層20去除，產(chǎn)生光刻膠層殘留20a。 如圖3所示，將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底10放入包含硫酸和雙氧水的反應(yīng)槽23中浸泡，濕法刻蝕以去除光刻膠層殘留20a。其中，硫酸與以雙氧水的比例為5 : l，浸泡時(shí)所需的溫度為125t:，刻蝕時(shí)間為5分鐘，但仍無法完全去除光刻膠層殘留20a ;然后將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底10從反應(yīng)槽23中取出，放入水槽中10分鐘，以去除濕法刻蝕時(shí)殘留于膜層表面的化學(xué)試劑。 如圖4所示，將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底10從水槽中取出后，放入包含氨水、雙氧水和水的反應(yīng)槽25中浸泡，即以濕法刻蝕法去除刻蝕反應(yīng)物顆粒22，由于刻蝕方式及條件影響，刻蝕反應(yīng)物顆粒22仍會(huì)有殘留。其中氨水、雙氧水和水的比例為1 : 2 : 50，浸泡時(shí)所需的溫度為35t:，所需時(shí)間為5分鐘。 現(xiàn)有在去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒時(shí)，由于是采用在酸槽中浸泡的方式，
3酸槽中的溶液是不斷再利用的，因此會(huì)對半導(dǎo)體襯底上的各膜層造成污染，且無法將光刻 膠殘留全部去除(見圖5)，刻蝕反應(yīng)物顆粒也會(huì)剩余(見圖6)，進(jìn)而影響后續(xù)形成的半導(dǎo) 體器件的電性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，防止光
刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒不能被完全去除。 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，包 括在半導(dǎo)體襯底上依次形成待刻蝕層和圖案化光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，刻蝕待刻 蝕層；灰化法去除光刻膠層；將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底放入溶液噴射循環(huán)池內(nèi)，用第一 溶液噴射去除光刻膠殘留，同時(shí)帶有光刻膠殘留的第一溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出；通 入第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒，同時(shí)帶有刻蝕反應(yīng)物顆粒的第二 溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出。 可選的，所述噴射循環(huán)池為FSI International廠商生產(chǎn)的型號(hào)為ZETA 300。
可選的，第一溶液噴射去除光刻膠殘留所需溫度為140°C 16(TC，所需時(shí)間為5 分鐘 7分鐘。所述第一溶液為硫酸和雙氧水的混合溶液。所述硫酸和雙氧水的比例為 6 ! 1。 可選的，第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒所需溫度為5(TC 7(TC，所需時(shí)間為5分鐘 7分鐘。所述第二溶液為氨水、雙氧水和水的混合溶液。所述氨 水、雙氧水和水的比例為1 :1:5。 可選的，通入第一溶液與通入第二溶液之間還包括步驟通入去離子水，以去除第 一溶液在待刻蝕層上產(chǎn)生的化學(xué)殘留，同時(shí)帶有化學(xué)殘留的去離子水從溶液噴射循環(huán)池內(nèi) 流出。去離子水去除化學(xué)殘留所用時(shí)間為9分鐘 12分鐘。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底放入溶液噴 射循環(huán)池內(nèi)，用噴射的方式能有效去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒。另外，在第一溶液去 除光刻膠殘留時(shí)，帶有光刻膠殘留的第一溶液同時(shí)從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出，而不被重復(fù) 利用，因此也就不會(huì)產(chǎn)生交叉污染的情況，保證光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒能被有效去 除，提高了半導(dǎo)體器件的性能。 進(jìn)一步，用第一溶液噴射去除光刻膠殘留的溫度為140°C 16(TC，第二溶液噴射 去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒的溫度為50°C 70°C。將去除光刻膠殘留和刻蝕 反應(yīng)物顆粒的溫度升高，能更有效得被去除，使后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的電性能提高。
再進(jìn)一步，將第一溶液硫酸和雙氧水的比例設(shè)置為6 : 1，第二溶液氨水、雙氧水
和水的比例設(shè)置為i :i:5。將去除光刻膠殘留和刻蝕反應(yīng)物顆粒的第一溶液和第二溶
液的濃度提高，能更有效得去除光刻膠殘留和刻蝕反應(yīng)物顆粒，使后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件 的電性能提高。


圖1至圖4是現(xiàn)有形成金屬布線過程中去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的示意 圖5和圖6是采用現(xiàn)有工藝去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒時(shí)，產(chǎn)生殘留的效 果圖； 圖7是本發(fā)明去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的具體實(shí)施方式
流程圖； 圖8至圖12是本發(fā)明形成金屬布線過程中去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的
示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底放入溶液噴射循環(huán)池內(nèi)，用噴射的方式能有效 去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒。另外，在第一溶液去除光刻膠殘留時(shí)，帶有光刻膠殘留 的第一溶液同時(shí)從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出，而不被重復(fù)利用，因此也就不會(huì)產(chǎn)生交叉污染 的情況，保證光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒能被有效去除，提高了半導(dǎo)體器件的性能。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。 圖7是本發(fā)明去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的具體實(shí)施方式
流程圖。如圖7
所示，執(zhí)行步驟S101，在半導(dǎo)體襯底上依次形成待刻蝕層和圖案化光刻膠層。 本實(shí)施方式中，在形成淺溝槽過程中，所述待刻蝕層可以是氧化硅層和氮化硅層
疊加。在形成金屬布線工藝中，所述待刻蝕層可以依次是抗反射層和金屬層的疊加。在形
成導(dǎo)電插塞工藝中，所述待刻蝕層可以依次是阻擋層氮化硅和絕緣層氧化硅。 執(zhí)行步驟S102，以光刻膠層為掩膜，刻蝕待刻蝕層。 刻蝕待刻蝕層的方法可以是干法刻蝕或濕法刻蝕，對于不同性質(zhì)的膜層采用不同 的刻蝕方法。 執(zhí)行步驟S103，灰化法去除光刻膠層。 將帶有光刻膠層的半導(dǎo)體襯底放入灰化爐內(nèi)，通入氧氣對光刻膠層進(jìn)行灰化去 除。 執(zhí)行步驟S104，將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底放入溶液噴射循環(huán)池內(nèi)，用第一溶液
噴射去除光刻膠殘留，同時(shí)帶有光刻膠殘留的第一溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出。 本實(shí)施方式中，所述噴射循環(huán)池為FSI International廠商生產(chǎn)的型號(hào)為ZETA
300。 本實(shí)施方式中，第一溶液噴射去除光刻膠殘留所需溫度為140°C 16(TC，所需時(shí) 間為5分鐘 7分鐘。所述第一溶液為硫酸和雙氧水的混合溶液。所述硫酸和雙氧水的比 例為6 : 1。 執(zhí)行步驟S105，通入第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒，同時(shí) 帶有刻蝕反應(yīng)物顆粒的第二溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出。 本實(shí)施方式中，第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒所需溫度為 50°C 7(TC，所需時(shí)間為5分鐘 7分鐘。所述第二溶液為氨水、雙氧水和水的混合溶液。
所述氨水、雙氧水和水的比例為i :i:5。 除本實(shí)施方式以外，將第一溶液抽出后，在通入第二溶液前還包括步驟通入去離 子水，以去除第一溶液在待刻蝕層上產(chǎn)生的化學(xué)殘留；然后再將去離子水抽出。其中，去離 子水去除化學(xué)殘留所用時(shí)間為9分鐘 12分鐘。
圖8至圖12是本發(fā)明形成金屬布線過程中去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的 示意圖。如圖8所示，首先在形成有若干半導(dǎo)體器件(圖未顯示)的半導(dǎo)體襯底100上用化 學(xué)氣相沉積法形成絕緣層102，所述絕緣層102的材料為氧化硅，用以器件間的絕緣隔離； 接下來，用化學(xué)氣相沉積法在絕緣層102上形成腐蝕阻擋層104，所述腐蝕阻擋層104的材 料為氮化硅，用以防止后刻蝕過程中，刻蝕氣體或溶液對其下方膜層的影響；接著利用例如 化學(xué)氣相沉積法(CVD)或電鍍法在腐蝕阻擋層104的表面形成金屬層106，所述金屬層106 的材料可以是銅、鋁或銅鋁合金等；在金屬層106上涂覆抗反射層108，用以在后續(xù)曝光過 程中，防止光線反射入光刻膠層中，改變光刻膠的性質(zhì)，而無法去除；用旋涂法在抗反射層 108上形成光刻膠層IIO，經(jīng)過曝光顯影工藝，在光刻膠層IIO上定義出金屬布線圖形。
如圖9所示，以光刻膠層110為掩膜，以干法刻蝕法刻蝕抗反射層108和金屬層 106至露出腐蝕阻擋層104，形成金屬布線106a，由于在干法刻蝕中，刻蝕氣體會(huì)與光刻膠 層IIO產(chǎn)生反應(yīng)，生成刻蝕反應(yīng)物顆粒112?；一ㄈコ饪棠z層IIO，灰化氣體不能完全 將光刻膠層110去除，因此會(huì)產(chǎn)生光刻膠層殘留110a。 如圖10所示，將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底100放入溶液噴射循環(huán)池114內(nèi)，通入
硫酸和雙氧水混合溶液115，用噴射的方式濕法刻蝕以去除光刻膠層殘留110a。同時(shí)帶有
光刻膠層殘留110a的硫酸和雙氧水混合溶液115從排出口 114a流出。 本實(shí)施例中，所述噴射循環(huán)池為FSI International廠商生產(chǎn)的型號(hào)為ZETA300。
其中裝置ZETA300中包含有一噴射柱，在噴射柱上開設(shè)有多個(gè)噴射口 ，其中噴射柱兩側(cè)放
置晶圓(即半導(dǎo)體襯底)，各噴射口與晶圓的角度為O。 20° ，溶液從噴射口噴出至半導(dǎo)
體襯底表面需要清洗的膜層上。 本實(shí)施例中，硫酸和雙氧水混合溶液115噴射去除光刻膠殘留110a所需溫度為 140°C 16(TC，所需時(shí)間為5分鐘 7分鐘。所述硫酸和雙氧水的比例為6 : 1。作為一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，硫酸和雙氧水混合溶液115噴射去除光刻膠殘留110a所需溫度為15(TC，所 需時(shí)間為5分鐘，硫酸和雙氧水的比例采用6 : 1。 如圖11所示，然后，再將去離子水116通入溶液噴射循環(huán)池114內(nèi)，將去離水116 向各膜層表面進(jìn)行噴射，以去除濕法刻蝕光刻膠層殘留110a時(shí)殘留于各膜層表面的化學(xué) 試劑。同時(shí)帶有化學(xué)試劑的去離子水116從排出口 114a流出。
0043] 本實(shí)施例中，去離子水116去除化學(xué)試劑殘留所用時(shí)間為9分鐘 12分鐘，優(yōu)選 IO分鐘。 如圖12所示，再向溶液噴射循環(huán)池114內(nèi)通入氨水、雙氧水和水混合溶液117，用 噴射方式濕法刻蝕去除刻蝕反應(yīng)物顆粒112。同時(shí)帶有刻蝕反應(yīng)物顆粒112的氨水、雙氧水 和水混合溶液117從排出口 114a流出。 本實(shí)施例中，氨水、雙氧水和水混合溶液117噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反 應(yīng)物顆粒112所需溫度為50°C 7(TC，所需時(shí)間為5分鐘 7分鐘。所述氨水、雙氧水和 水的比例為l :1:5。作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，氨水、雙氧水和水混合溶液117噴射去除刻 蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒112所需溫度為6(TC，所需時(shí)間為5分鐘，氨水、雙氧水和
水的比例為l:i:5。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)
人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)c
權(quán)利要求
一種去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成待刻蝕層和圖案化光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，刻蝕待刻蝕層；灰化法去除光刻膠層；將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底放入溶液噴射循環(huán)池內(nèi)，用第一溶液噴射去除光刻膠殘留，同時(shí)帶有光刻膠殘留的第一溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出；通入第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒，同時(shí)帶有刻蝕反應(yīng)物顆粒的第二溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，所述噴射循環(huán)池為FSI International廠商生產(chǎn)的型號(hào)為ZETA 300。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，第一溶液噴射去除光刻膠殘留所需溫度為140°C 16(TC，所需時(shí)間為5分鐘 7分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，所述第一溶液為硫酸和雙氧水的混合溶液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，所述硫酸和雙氧水的比例為6 : 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒所需溫度為50°C 7(TC，所需時(shí)間為5分鐘 7分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，所述第二溶液為氨水、雙氧水和水的混合溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，所述氨水、雙氧水和水的比例為i :i:5。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，通入第一溶液與通入第二溶液之間還包括步驟通入去離子水，以去除第一溶液在待刻蝕層上產(chǎn)生的化學(xué)殘留，同時(shí)帶有化學(xué)殘留的去離子水從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，其特征在于，去離子水去除化學(xué)殘留所用時(shí)間為9分鐘 12分鐘。
全文摘要
一種去除光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上依次形成待刻蝕層和圖案化光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，刻蝕待刻蝕層；灰化法去除光刻膠層；將帶有各膜層的半導(dǎo)體襯底放入溶液噴射循環(huán)池內(nèi)，用第一溶液噴射去除光刻膠殘留，同時(shí)帶有光刻膠殘留的第一溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出；通入第二溶液噴射去除刻蝕過程中殘留的刻蝕反應(yīng)物顆粒，同時(shí)帶有刻蝕反應(yīng)物顆粒的第二溶液從溶液噴射循環(huán)池內(nèi)流出。本發(fā)明保證光刻膠殘留及刻蝕反應(yīng)物顆粒能被有效去除，提高了半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號(hào)G03F7/42GK101727025SQ20081020211
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者劉煥新 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司