[发明专利]用作等离子注入的掩蔽层的光刻胶的去除方法

说明书

技术领域

本发明属于光刻技术领域，涉及一种去光刻胶的方法，尤其涉及一种用作等离子注入的掩膜层的光刻胶的去除方法。 

背景技术

    光刻胶（Photoresist，或称为“光阻”）在半导体芯片制造领域被广泛用来构图。其中，在离子注入过程中，通常使用光刻胶来定义离子注入的区域，被光刻胶所覆盖的区域被掩蔽以阻止离子注入掺杂，因此，通常称作离子注入的掩蔽层。相比于采用二氧化硅、氮化硅等介质层作为离子注入的掩蔽层，光刻胶作为掩蔽层具有以下优点：（1）可以省去氧化、刻蚀等形成掩蔽层的工艺，工艺简单，成本低；（2）离子注入后在将胶去除可以实现等平面工艺；（3）采用等平面工艺制备的器件具有较高保密性，器件结构不易被窃取。

    然后，离子注入的过程中，注入的能量介于20KeV至1MeV之间，注入深度平均可达10nm~10μm，注入的剂量变化范围为1×10¹²离子/cm²至1×10¹⁸离子/cm²；离子注入后，离子注入有可能使光刻胶的表面一薄层光刻胶的性质被改变，也即，生成本领域技术人员通常所称的“硬壳”。光刻胶表面的硬壳是由于离子注入过程中在其表面发生“交联反应”而形成的碳化交联聚合物。在离子注入的剂量较大（剂量大于或等于1×10¹⁵离子/cm²）的情况下，“硬壳”的生成现象非常明显。

    图1所示为现有技术中因离子注入过程使用作掩蔽层的光刻胶表面产生“硬壳”层的结构示意图。

    通常地，在离子注入后需要去除用作掩蔽层的光刻胶，同时也必须去除“硬壳”（也即聚合物层）。在去除光刻胶的过程中，包括以下步骤：（a）等离子灰化（Plasma Ashing）处理；（b）SH溶液（硫酸与双氧水形成的溶液）湿法去胶；以及（c）1号（SC-1）液沸煮去除残胶（1号液为氨水、双氧水和去离子水混合形成的溶液）。

    以下图2和图3示出了等离子灰化处理过程中的“硬壳”变化过程。

    首先，为去除图1结构中的光刻胶以及“硬壳”，在等离子灰化处理过程中，通入氧气，形成氧等离子体去胶。但是，由于经过离子注入工艺过程后的光刻胶耐热性变差，在硅衬底温度达到一定温度后（例如150℃），“硬壳”就会产生高温变形，例如，开裂、褶皱等。图2所示为在等离子灰化过程中由于高温导致“硬壳”变形的结构示意图。

    然后，随着等离子灰化的不断进行，氧等离子可以从“硬壳”的开裂处钻入，将“硬壳”层之下的正常的光刻胶刻蚀掉。图3所示为在等离子灰化过程中“硬壳”之外的光刻胶被去除后的残余“硬壳”的结构示意图。残余的“硬壳”容易在等离子灰化过程的高温条件下固化，同时，“硬壳”之下光刻胶被去除后，在褶皱变形的地方，“硬壳”容易叠层在一起（例如，图3中所示的区域A）。

    图3所示的残余“硬壳”即使经过SH湿法去胶步骤也难以完全去除干净。因此，不可避免地需要使用以上所述的（c）步骤来完全去除“硬壳”。但是，（c）步骤的引入，不可避免地导致去胶工艺大大复杂。

发明内容

本发明的目的之一在于，有效去除光刻胶表面因等离子注入而形成的聚合物层、并简化光刻胶的去除工艺。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提供一种光刻胶的去除方法，该光刻胶用作等离子注入的掩蔽层，所述去除方法包括等离子灰化步骤；其中，在所述等离子灰化步骤中，在所通入的用于形成氧等离子体的气体中混合氟化碳气体以抑制所述氧等离子体复合生成O₂；并且设置等离子灰化处理过程的温度以避免所述光刻胶表面因等离子注入而形成的聚合物层产生变形。

按照本发明提供的光刻胶的去除方法的一优选实施例，其中，所述氟化碳气体选择为CF₄气体。

较佳地，用于形成氧等离子的气体为氧气，所述CF₄气体与该氧气之间的气体流量比范围为0.005：1至0.045：1。

较佳地，所述CF₄气体与氧气的总气体流量的范围为2500sccm至7500sccm。

按照本发明提供的光刻胶的去除方法的又一优选实施例，其中，所述等离子灰化处理过程的温度被设置在150℃以下。

优选地，通过设置加热装置的参数控制所述等离子灰化处理过程的温度。