离子注入之后清除光抗蚀剂的方法技术

一种用来在暴露于离子注入工艺之后剥离光抗蚀剂层的方法。此方法包括使其上具有离子注入过的光抗蚀剂层的衬底经受紫外线曝光并随后用常规剥离工艺清除离子注入过的光抗蚀剂。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术涉及到从衬底剥离光抗蚀剂的工艺。更具体地说，本专利技术涉及到在执行离子注入工艺之后清除光抗蚀剂层的工艺。专利技术的背景集成电路的制造包括许多工艺。离子注入就是这样一种通常用于集成电路制造的工艺，其中，掺杂剂离子通过有机光抗蚀剂掩模被选择性地注入到半导体衬底的表面中。通常由溶剂浇注而成的有机光抗蚀剂掩模被光刻工艺图形化。一旦完成了离子注入工艺，通常就用剥离工艺清除掉光抗蚀剂掩模。但在离子注入过程中，掺杂剂离子与光抗蚀剂的表面发生反应，从而产生本
技术人员通常所称的“结壳部分”。得到的结壳部分相对地说是无孔的，因而随后难以用常规剥离工艺来加以清除。光抗蚀剂层中结壳的存在对离子注入之后的工艺有不利的影响。例如已经发现，结壳部分使陷落在光抗蚀剂层中的挥发性溶剂或低分子量聚合物在干法剥离工艺过程中晶片温度被升高时无法容易地逸出。结果，光抗蚀剂层的等离子体剥离可能在升高的温度下引起起泡或爆裂，这又引起产生缺陷和颗粒。术语“升高的温度”指的是高于注入工艺之前光抗蚀剂先前已经被烘焙或承受过的最高温度的温度。由于结壳部分的溶解性能要求与剥离剂接触更长时间，故采用常规湿法化学剥离剂来剥离离子注入过的光抗蚀剂需要更长的处理时间。而且，结壳部分的溶解性能不很均匀。 在本
中已经公开了各种各样的方法来从曾经暴露于离子注入工艺的衬底清除光抗蚀剂。例如，Fujimura等人在美国专利No.4938839中描述了一种方法，此方法在用包含氧的腐蚀气体的等离子体从衬底剥离被离子注入的图形化光抗蚀剂层时，采用对衬底进行冷却的方法。在剥离过程中对晶片进行冷却，降低了光抗蚀剂的剥离速率，从而导致更长的处理时间。还曾经尝试了多次和复杂的等离子体工艺步骤，但要求小心地监视，以便确定光抗蚀剂层结壳部分的清除。在Tseng等人的美国专利No.5811358中，专利技术人公开了一种3步骤方法，用来在大剂量离子注入之后剥离光抗蚀剂。首先，在低温(＜220℃)下，用氧和氮/氢等离子体来剥离离子注入过的光抗蚀剂的结壳部分，以便尽量减少或防止起泡和/或爆裂问题。然后，采用更高的温度(＞220℃)来清除剩下的光抗蚀剂。最后，在用氢氧化氨和过氧化氢清洗衬底，以便清除残留的沾污物和光抗蚀剂残余。这种多步骤工艺要求不同的组件和设备组，从而降低了晶片产率并提高了制造成本。Kuo等人在美国专利No.6024887中公开了一种借助于首先用氧和氟气体产生的第一等离子体暴露被离子注入过的抗蚀剂层来剥离被离子注入过的光抗蚀剂的工艺。不含氟的第二等离子体被用来剥离此离子注入过的光抗蚀剂。这也要求小心监视，以便确定结壳层的清除。考虑到现有技术，希望有一种简单的剥离工艺，以便在暴露于离子注入工艺之后清除光抗蚀剂掩模层。对离子注入过的光抗蚀剂的剥离工艺的监测要尽可能少，以适于高产率地加工，且适合于湿法和干法剥离工艺二者。专利技术的概述本专利技术克服了执行离子注入工艺之后清除光抗蚀剂层的现有技术问题。本专利技术的各个工艺都具有对其上具有离子注入过的光抗蚀剂层的衬底进行紫外线(UV)曝光的步骤。将衬底暴露于紫外线的步骤在离子注入之后，并在从衬底清除光抗蚀剂之前。随后用常规湿法或干法剥离工艺来剥离离子注入过的光抗蚀剂层。在干法剥离的情况下，本专利技术人意外地发现，现有技术中所述的起泡和/或爆裂问题被尽可能减小了，并且有利的是更高的温度能够被用于干法剥离工艺。在湿法剥离的情况下，清除效率得到了提高。本专利技术的用来清除离子注入过的光抗蚀剂的工艺包括将其上具有离子注入过的光抗蚀剂层的衬底暴露于足以使所述光抗蚀剂层可以被清除的紫外线辐射源并从衬底剥离此光抗蚀剂的步骤。此紫外线辐射源的辐射波长优选约为150-450nm。约为200-400hm更优选。衬底被曝光的紫外线能量剂量约为10mJ/cm2-100J/cm2。衬底表面处的曝光能量剂量最好至少为100J/cm2。衬底的曝光时间可以变化，依赖于紫外线曝光光源等因素。为了提高从衬底清除光抗蚀剂掩模的速率，可以在紫外线曝光过程中对衬底进行加热。在衬底被加热的情况下，所用的温度应该不高于光抗蚀剂层在暴露于紫外线步骤之前曾经被烘焙过的最高温度。此温度范围最好约为20℃-120℃。本专利技术的工艺能够在其中具有紫外线曝光源的分立的组件中实施，或在已经改造成具有紫外线曝光光源的与等离子体剥离工艺相同的室中实施。本专利技术的其它实施方案试图提供基本元素的特殊特点和结构变化。结合下列详细描述和附图，本专利技术的各个具体实施方案以及可能的变化和各个特点与优点将变得更容易理解。附图的简要说明附图说明图1是示意图，示出了根据本专利技术的从衬底清除离子注入过的光抗蚀剂的工艺的各个步骤；图2的曲线示出了由根据本专利技术处理的晶片以及在灰化之前不包括紫外线曝光的晶片的光抗蚀剂中的氢氧团功能性的光发射信号监测到的完成清除离子注入过的光抗蚀剂所需的时间；而图3的曲线示出了在同样条件下根据本专利技术处理的晶片和在灰化之前不包括紫外线曝光的晶片的被清除的离子注入光抗蚀剂的量。优选实施方案的详细描述本专利技术是关于一种在暴露于离子注入工艺之后剥离光抗蚀剂层的工艺。此工艺包括使其上具有离子注入过的光抗蚀剂的衬底承受紫外线辐射曝光，随后用常规剥离工艺清除离子注入过的光抗蚀剂。然后，与未曾暴露于紫外线的离子注入光抗蚀剂的情况相比，被选择的湿法或干法剥离工艺更迅速地突破光抗蚀剂层的结壳部分。结果，提高了被选择的剥离工艺的清除效率。于是，在更一般地称为灰化的干法剥离的情况下，本专利技术有利地避免了为清除离子注入过的光抗蚀剂层而在低温下延长灰化的必要。而且，本专利技术人已经发现，利用干法剥离，确切地说是在结壳灰化过程中，能够提高灰化过程所用的温度，导致更快速的产率，很少或没有起泡和/或爆裂。如上所述，本专利技术的工艺可适合于湿法和干法剥离工艺二者。现在参照图1，示出了根据本专利技术清除离子注入过的光抗蚀剂的工艺流程图。第一步骤(a)涉及到将光抗蚀剂涂覆到衬底上，通常分别表示为P和S。光抗蚀剂一般是用来将图象转移到下方衬底的有机光敏膜，且通常被浇注成液体涂层。例如用旋涂、浸入、辊涂、或其它常规技术，此液体光抗蚀剂涂层被涂覆到衬底。本专利技术通常可应用于g线、i线、DUV、193nm、以及157nm应用中所用的那些光抗蚀剂，且随后被暴露于离子注入工艺。这包括但不局限于由酚醛树脂、聚苯乙烯、丙烯酸酯、乙缩醛、缩酮、聚酰亚胺、环状烯烃等组成的光抗蚀剂树脂。根据本公开，对于本
的熟练人员来说，其它适当的光抗蚀剂树脂和材料是显而易见的。根据光抗蚀剂的化学性质和所选择的显影剂，此光抗蚀剂可以正性或负性的。光抗蚀剂被涂覆到通常用于涉及到用光抗蚀剂涂覆的工艺中使用衬底上，且随后暴露于离子注入。例如，此光抗蚀剂可以被涂覆在硅或二氧化硅晶片上，用来生产微处理器和其它集成电路元件。也可以采用铝-氧化铝、砷化镓、陶瓷、石英、或铜衬底。根据本公开，对于本
的技术人员来说，适合于用于本专利技术的其它衬底是显而易见的。如步骤(b)所示，在光抗蚀剂被涂覆到衬底上之后，用常规的光刻技术对光抗蚀剂P进行图形化。典型地说，本
的熟练人员会利用通过掩模激发辐射的方法来选择性地使光抗蚀剂层成像。这一曝光足以有效地激发光抗蚀剂层中的光敏组分，从而在曝光的与未被曝光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来清除离子注入过的光抗蚀剂（Ｐ）的方法，包括将其上具有离子注入过的光抗蚀剂层的衬底（Ｓ）暴露于足以使所述光抗蚀剂层可以被清除的紫外线光源，并从衬底剥离光抗蚀剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JS哈罗克，AF贝克内尔，P萨克蒂维尔，
申请(专利权)人：艾克塞利斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]