晶圆清洗方法及半导体器件制作方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆清洗方法及半导体器件制作方法，在同一清洗槽内，先采用酸洗混合溶液来对晶圆表面进行第一次清洗，以去除所述晶圆表面上的大部分光刻掩蔽层，仅剩余一些残余物，再采用漂洗混合溶液对所述晶圆的表面进行第二次清洗，以去除所述残余物，由此，可以一步清洗方式来替代现有的多种多步的清洗方式，简化去胶工艺，降低成本，缩短工艺周期，并避免造成去胶残留。且两次清洗之间具有换液冲洗时间，所述换液冲洗时间小于所述第一清洗的时间且大于所述第二清洗的时间，以提高第二清洗的效果。本发明专利技术的技术方案适用于硬掩膜层刻蚀、离子注入、栅极刻蚀、接触孔刻蚀、金属互连层等各种需要光刻掩膜的制程。

Wafer cleaning method and semiconductor device manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
晶圆清洗方法及半导体器件制作方法
本专利技术涉及半导体生产制造
，特别涉及一种晶圆清洗方法及半导体器件制作方法。
技术介绍
光刻技术是集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到半导体晶圆表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的关键尺寸逐渐缩小，对于图形精度和均匀性以及套准精度的要求越来越严格，半导体制造业对于关键层次的图形的关键尺寸的控制精度要求在3％～10％左右。在光刻尺寸精度、套准精度或光阻形貌超出容许范围时，半导体晶圆就必须进行光刻返工(rework)处理流程。返工的目的是去除光刻时的光刻掩蔽层，对半导体晶圆表面清理，使其具备第二次光刻的条件。目前现有的光刻去胶返工工艺，最常见采用的是先干法灰化去胶，然后再湿化学法去胶的方式，而且会根据不同类型/组合的光刻掩蔽层来选用不同的去胶流程(reworkflow)，其中采用的化学试剂有多种且需要转移处理室，即这些去胶流程均为多种多步的方式，工艺周期(processcycletime)较长，成本较高，而且其中的某些去胶流程去胶后的残留较多，由此导致后续还需要反复进行几次光刻返工，工艺周期变得更长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种晶圆清洗方法及半导体器件制作方法，能够采用一步清洗的湿法去胶方式去除光刻掩蔽层，避免造成去胶残留，降低成本，并缩短工艺周期。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种晶圆清洗方法，包括：提供一晶圆，所述晶圆上形成有待去除的光刻掩蔽层；在同一清洗槽中，利用酸洗混合溶液对所述晶圆表面进行第一清洗，以去除所述光刻掩蔽层；利用漂洗混合溶液对所述晶圆表面进行第二清洗，以清除所述第一清洗后的残余物，所述第一清洗和第二清洗之间具有换液冲洗的过程，所述换液冲洗的时间小于所述第一清洗的时间及所述第二清洗的时间，且所述第一清洗的时间与所述第二清洗的时间不同。可选地，所述酸洗混合溶液的温度为100℃～120℃，所述第一清洗的时间为3至5分钟。可选地，所述漂洗混合溶液的温度为70℃～90℃，所述第二清洗的时间为3至5分钟。可选地，所述换液冲洗的时间为2至3分钟。可选地，所述光刻掩蔽层包括抗反射层和光刻胶层的组合，或者，所述光刻掩蔽层包括抗反射层。可选地，所述抗反射层中的硅含量为40％以上。可选地，所述光刻掩蔽层还包括形成于所述晶圆的表面和所述抗反射层之间的旋涂碳层。可选地，采用所述酸洗混合溶液对所述晶圆进行第一清洗的步骤包括：第一阶段，使得向所述晶圆表面喷淋的所述酸洗混合溶液的温度从100℃逐渐升温到120℃；第二阶段，使得向所述晶圆表面喷淋的所述酸洗混合溶液的温度持续维持在120℃；以及，第三阶段，使得向所述晶圆表面喷淋的所述酸洗混合溶液的温度从120℃逐渐降低至100℃；采用所述漂洗混合溶液对所述晶圆进行第二清洗的步骤包括：第一阶段，使得向所述晶圆表面喷淋的所述漂洗混合溶液的温度维持在90℃；第二阶段，使得向所述晶圆表面喷淋的所述漂洗混合溶液的温度从90℃逐渐降低至70℃。可选地，在所述喷淋清洗的过程中，保持旋转所述晶圆。可选地，所述酸洗混合溶液包括硫酸与双氧水混合溶液，所述漂洗溶液包括氨水、双氧水和水混合溶液。可选地，所述硫酸与双氧水混合溶液中，硫酸和双氧水的体积比为20:1～至40:1。可选地，所述氨水、双氧水和水混合溶液中，氨水、双氧水和水的体积比为1:8:60至1:4:20。本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，包括本专利技术所述的晶圆清洗方法。可选地，所述光刻掩蔽层用于所述半导体器件的制作方法中的硬掩膜层刻蚀、离子注入、栅极刻蚀、接触孔刻蚀或金属互连层的制作。与现有技术相比，本专利技术的晶圆清洗方法及半导体器件制作方法，在同一清洗槽内，先采用酸洗混合溶液来对晶圆表面进行第一次清洗，以去除所述晶圆表面上的大部分光刻掩蔽层，仅剩余一些残余物，再采用漂洗混合溶液对所述晶圆的表面进行第二次清洗，以去除所述残余物，由此，可以一步清洗方式来替代现有的多种多步的清洗方式，简化去胶工艺，降低成本，缩短工艺周期，并避免造成去胶残留。且两次清洗之间具有换液冲洗的过程，所述换液冲洗的时间小于所述第一清洗的时间及所述第二清洗的时间，以提高第二清洗的效果。本专利技术的技术方案适用于硬掩膜层刻蚀、离子注入、栅极刻蚀、接触孔刻蚀、金属互连层等各种需要光刻掩膜的制程。附图说明图1A至图1C分别是现有的光刻掩蔽层的剖面结构示意图。图2A至2B是图1A和图1B所示的光刻掩蔽层的去除方法中的剖面结构示意图。图3A至3C是图1C所示的光刻掩蔽层的去除方法中的剖面结构示意图。图4是本专利技术具体实施例的晶圆清洗方法的流程示意图。图5是实现图4所示的晶圆清洗方法的湿法去胶系统的结构示意图。图6是应用图4所示的晶圆清洗方法去除图1A至图1C所示的光刻掩蔽层的示意图。其中，附图标记如下：10-待去胶的晶圆；100-晶圆；101-抗反射层；102-光刻胶层；103-旋涂碳层；104-二氧化硅；104a-残留的光刻掩蔽层的颗粒；200-清洗槽；200a-旋转承片台；201-硫酸溶液(98％)管路；202-第一双氧水管路；203-第一混合槽；204-第一喷嘴；205-氨水管路；206-超纯水管路；207-第二双氧水管路；208-第二混合槽；209-第二喷嘴。具体实施方式专利技术人研究发现，目前通常需要去除的光刻掩蔽层有三类：第一类光刻掩蔽层包括依次层叠在晶圆100上的抗反射层101(主要由Si、C、H、O组成)和光刻胶层102(主要由C、H、O组成)，如图1A所示；第二类光刻掩蔽层包括层叠在晶圆100上的抗反射层101，如图1B所示；第三类光刻掩蔽层包括依次层叠在晶圆100上的旋涂碳层103(主要由C、H、O组成)、抗反射层101和光刻胶层102。而针对图1A所示的第一类光刻掩蔽层和图1B所示的第二类光刻掩蔽层，现有的去胶返工工艺具体为：请参考图1A～1B和图2A，首先，采用大功率、大流量的氧气(O2)对晶圆100上的光刻掩蔽层进行灰化处理，使这两类光刻掩蔽层均转化为二氧化硅(SiO2)104；然后使用氨水(NH4OH)、双氧水(H2O2)和水(H2O)的混合溶液对晶圆100进行清洗，以去除灰化产生的二氧化硅104。当抗反射层101中的含硅量超过40％时，采用上述的胶返工工艺去胶后的效果如图2B所示，晶圆100表面上存有大量残留的光刻掩蔽层的颗粒104a，不能满足第二次光刻的条件，需要再进行至少一次的光刻返工，成本高，工艺周期长。而这针对图1C所示的第三类光刻掩蔽层，现有的去胶返工工艺具体为：首先，请参考图1C和图3A，在光刻胶层102上覆光刻胶稀释剂(resistreducedcoating，RRC)，通过所述光刻胶稀释剂溶解去除所述光刻胶层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括：/n提供一晶圆，所述晶圆上形成有待去除的光刻掩蔽层；/n在一清洗槽中，利用酸洗混合溶液对所述晶圆表面进行第一清洗，以去除所述光刻掩蔽层；/n在所述清洗槽中，利用漂洗混合溶液对所述晶圆表面进行第二清洗，以清除所述第一清洗后的残余物，所述第一清洗和第二清洗之间具有换液冲洗的过程，所述换液冲洗的时间小于所述第一清洗的时间及所述第二清洗的时间，且所述第一清洗的时间与所述第二清洗的时间不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶圆清洗方法，其特征在于，包括：
提供一晶圆，所述晶圆上形成有待去除的光刻掩蔽层；
在一清洗槽中，利用酸洗混合溶液对所述晶圆表面进行第一清洗，以去除所述光刻掩蔽层；
在所述清洗槽中，利用漂洗混合溶液对所述晶圆表面进行第二清洗，以清除所述第一清洗后的残余物，所述第一清洗和第二清洗之间具有换液冲洗的过程，所述换液冲洗的时间小于所述第一清洗的时间及所述第二清洗的时间，且所述第一清洗的时间与所述第二清洗的时间不同。


2.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述酸洗混合溶液的温度为100℃～120℃，所述第一清洗的时间为3至5分钟。


3.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述漂洗混合溶液的温度为70℃～90℃，所述第二清洗的时间为3至5分钟。


4.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述换液冲洗的时间为2至3分钟。


5.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述光刻掩蔽层包括抗反射层和光刻胶层的组合，或者，所述光刻掩蔽层包括抗反射层。


6.如权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述抗反射层中的硅含量为40％以上。


7.如权利要求5所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述光刻掩蔽层还包括形成于所述晶圆的表面和所述抗反射层之间的旋涂碳层。


8.如权利要求1所述的晶圆清洗方法，其特征在于，采用所述酸洗混合溶液对所述晶圆进行第一清洗的步骤包括：
第一阶段，使得向所...

【专利技术属性】
技术研发人员：章杏，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34