光刻胶的去胶方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种的光刻胶的去胶方法。
背景技术
随着半导体技术的发展，氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO，铟氧化物In2O3和锡氧化物SnO2的混合物)因其具有高电导率、高透射率、较好地高温稳定性以及制备和膜层刻蚀工艺简单等优点，被广泛应用于光电器件中。而铝(Al)因其具有低电阻率，低成本，易刻蚀等优点被广泛应用于薄膜晶体管连线，例如生长ITO膜层的衬底。随着移动终端的发展，对器件的性能要求越来越高，从而对器件制造过程中的工艺要求也越来越高。铝基氧化铟锡膜层(包括下层的铝膜层和上层的氧化铟锡膜层，Al-ITO膜层)干法刻蚀相对于湿法刻蚀，具有各向异性好，特征尺寸精确控制等优点，被应用于液晶显示面板领域。
Al-ITO膜层刻蚀过程中，刻蚀Al膜层产生的含Al副产物，部分挥发被抽离腔室，少部分沉积在Al侧壁。刻蚀ITO膜层产生的含In和/或Sn的副产物，一部分被抽离腔室，一部分沉积到Al-ITO侧壁以及光刻胶(photoresist，简称PR)的侧壁和表面。带图形的Al-ITO膜层通过干法刻蚀后，需要进行干法去胶工艺，然后再进行湿法清洗。
现有技术中，通常应用Al膜层刻蚀后的去胶工艺，在金属去胶腔室进行Al-ITO膜层刻蚀后的去胶过程。Al膜层的去胶工艺过程主要包括两步，一是使用氧气(O2)去除残留PR成分，另一步是使用离化的水蒸汽(H2O)与Al膜层的侧壁反应产生钝化层，保护Al侧壁免受腐蚀。但是Al和ITO刻蚀沉积物的成分和类型不同，应用Al膜层刻蚀后的去胶工艺只能去除PR及与氧气反应能够生成挥发性物质的刻蚀副产物，而无法去除刻蚀ITO膜层产生的含In和/或Sn的副产物(不挥发)，且其覆盖在PR表面阻碍了去胶工艺中PR与O2的灰化过程，使得去胶完成后仍然有较多的残留物，尤其是晶片中心位置，去胶效果较差。并且在采用H2O与Al膜层反应产生钝化层时，H2O电离的等离子体与ITO膜层的表面反应，对ITO膜层造成一定的损伤，导致ITO膜层的表面粗糙。由上可知，目前的这种去胶工艺严重影响了器件的良率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种的光刻胶的去胶方法，其用于去除晶圆刻蚀后残留的光刻胶和刻蚀过程中沉积在晶圆表面的副产物。
为实现本发明的目的而提供一种光刻胶的去胶方法，包括：
传输步骤，将完成刻蚀工艺后的晶圆传入去胶腔室，所述晶圆的表面残留有光刻胶；
准备步骤，向所述去胶腔室通入辅助气体，同时对所述去胶腔室进行抽气使所述去胶腔室处于第一预设压力，流经所述去胶腔室的辅助气体携带附着在所述光刻胶上的刻蚀副产物排出所述去胶腔室；
去胶步骤，向所述去胶腔室通入工艺气体，激发所述工艺气体形成等离子体，以刻蚀所述光刻胶；
循环执行所述准备步骤和所述去胶步骤，以去除所述光刻胶和所述刻蚀副产物。
可选地，所述晶圆的表面有铝膜层，所述铝膜层上有氧化铟锡膜层，所述光刻胶在所述氧化铟锡膜层上。
可选地，所述循环执行所述准备步骤和所述去胶步骤之后，还包括：
钝化步骤，向所述去胶腔室内通入水蒸气，所述水蒸气与所述铝膜层反应，在所述铝膜层表面生成钝化层。
可选地，在所述钝化步骤中，向所述去胶腔室内通入水蒸气，并使所述去胶腔室的压力达到第二预设压力，且在不启辉的状态下使所述水蒸气与所述铝膜层反应，以在所述铝膜层表面生成所述钝化层时不刻蚀所述氧化铟锡膜层。
可选地，所述辅助气体和所述工艺气体均包括氧气。
可选地，所述第二预设压力大于所述第一预设压力，所述第一预设压力的取值范围为500-1000mT，所述第二预设压力的取值范围为1000-2000mT。
可选地，在所述去胶步骤中，所述去胶腔室内的压力为500-1000mT，所述第一预设压力是所述去胶步骤中所述胶腔室内的压力的25％～75％。
可选地，所述传输步骤还包括：
对所述晶圆进行加热，使其达到预设温度。
可选地，所述预设温度的取值范围为200℃～300℃。
可选地，在所述传输步骤中，将所述晶圆顶升在顶针上，通过热辐射对所述晶圆进行加热。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的光刻胶的去胶方法，不仅包括去胶步骤，还包括准备步骤，且在准备步骤中一边向去胶腔室内通入辅助气体，一边采用抽气泵进行对去胶腔室进行抽气，以形成流动的气体，从而可以通过在去胶腔室内流动的辅助气体携带附着在光刻胶上的刻蚀副产物一同排出去胶腔室，以避免抽离晶圆表面的不挥发性刻蚀副产物再次吸附在晶圆表面，从而去除晶圆表面的附着在光刻胶上的不挥发性刻蚀副产物。且准备步骤中去除附着在光刻胶上的刻蚀副产物，可看做是为下述去胶步骤做准备，可以更有利于残留光刻胶的去除，从而更有利于保证晶圆的洁净程度。另外，通过循环执行上述准备步骤和去胶步骤，能够去除绝大部分甚至全部的刻蚀副产物及残留光刻胶。
附图说明
图1为本申请实施例提供的光刻胶的去胶方法流程示意图；
图2为本申请优选实施例提供的光刻胶的去胶方法流程示意图；
图3为采用本申请实施例提供的光刻胶的去胶方法获得的晶圆的去胶效果图；
图4为采用现有的光刻胶的去胶方法获得的晶圆的去胶效果图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
下面结合附图以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
在半导体制备过程中，与刻蚀相关的制程及顺序通常为：晶圆刻蚀-干法去胶-湿法清洗。其中，晶圆刻蚀主要为了保证刻蚀后的微观形貌；干法去胶主要为了去除残留光刻胶和刻蚀副产物(根据工艺需要还可以对刻蚀表面进行钝化)，湿法清洗是为了去除干法去胶后残留的光刻胶和刻蚀副产物。本申请实施例主要提供一种光刻胶的去胶方法，该去胶方法可以(但不限于)用于上述干法去胶制程，以去除晶圆经刻蚀工艺后残留的光刻胶和刻蚀副产物，尤其适用于刻蚀过程中产生不挥发性副产物，且该不挥发性副产物覆盖在残留的光刻胶表面的情况。应用本申请提供的去胶方法，不仅可以去除残留的光刻胶，还可以去除覆盖在残留的光刻胶表面的不挥发性副产物，以保证晶圆的洁净程度。
请参阅图1，为本申请实施例提供的光刻胶的去胶方法的流程示意图，该去胶方法包括以下步骤：
传输步骤S1，将完成刻蚀工艺后的晶圆传入去胶腔室，晶圆的表面残留有光刻胶。
在本实施例中，通常情况下，晶圆在刻蚀腔室完成刻蚀后其表面会残留有光刻胶，可以通过真空传输系统将完成刻蚀工艺后的晶圆传入去胶腔室，以进行去胶工艺，去除晶圆表面残留的光刻胶。需要说明的是，上述去胶腔室可以为现有任意的能够进行干法去胶的去胶腔室，本实施例对其具体结构不做具体限制，例如其可以为用于金属铝膜层刻蚀后进行干法去胶的金属去胶腔室。
于本申请一具体实施方式中，该传输步骤S1还可以包括以下处理：对晶圆进行加热，使其达到预设温度。
在本实施例中，为加速去胶反应，也为便于反应产物的挥发，去胶腔室及晶圆托盘的温度通常较高，晶圆自真空传输系统传入去胶腔室后，由于瞬时温差会产生内应力，而在进行去除刻蚀残留物的工艺操作之前先对晶圆进行加热，使其温度与托盘温度相当后，再将晶圆放置于托盘上，便可消除由于瞬时温差在晶圆内部产生的应力集中，避免对晶圆质量(如电性能、光学性能)造成不良影响，甚至裂片等。且在对晶圆进行加热时可进行缓慢加热，以免晶圆温度升温过快导致内部应力集中，致使晶圆翘曲等。
其中，预设温度可根据具体的去胶步骤S3中的反应温度，并参考加热设备的负荷功率进行设定。优选地，预设温度的取值范围可以为200℃～300℃，以在加热设备的负荷功率内尽可能地保证反应速度。
具体地，传输步骤S1可以进一步包括以下处理：将晶圆放置于多个可升降的顶针上，多个顶针垂直穿设于托盘，多个顶针将晶圆顶起，并通过去胶腔室内的热辐射对晶圆进行加热，且顶针下降可以将晶圆放置于托盘上。如此，通过顶针将晶圆顶起，并利用去胶腔室的热辐射对晶圆进行缓慢加热，使晶圆各处的温度较为均匀，可以避免晶圆与托盘直接接触，导致接触晶圆的局部温度过高产生内应力，甚至对晶圆表面质量造成不良影响等。
准备步骤S2，向去胶腔室通入辅助气体，同时对去胶腔室进行抽气使去胶腔室处于第一预设压力，流经去胶腔室的辅助气体携带附着在光刻胶上的刻蚀副产物排出去胶腔室。
在本实施例中，可以一边向去胶腔室内通入辅助气体，一边采用抽气泵进行对去胶腔室进行抽气，以形成流动的气体，并可以通过控制抽气泵的阀门开启大小来控制去胶腔室内的压力，以使该去胶腔室处于第一预设压力，从而便于将晶圆表面的不挥发性副产物抽离晶圆表面。通过在去胶腔室内流动的辅助气体携带附着在光刻胶上的刻蚀副产物一同排出去胶腔室，可以避免被抽离晶圆表面的刻蚀性副产物再次吸附在晶圆表面，继而造成二次污染。且去除晶圆表面的刻蚀副产物，尤其是去除覆盖在残留光刻胶上的不挥发性副产物，可看做是为下述去胶步骤S3做准备，可以更有利于残留光刻胶的去除，从而更有利于提高晶圆的洁净程度。
去胶步骤S3，向去胶腔室通入工艺气体，激发工艺气体形成等离子体，以刻蚀光刻胶。
其中，工艺气体可以与辅助气体相同，则本去胶步骤S3可以保持准备步骤S2中的通入气体的量，然后通过减小抽气泵的阀门开启大小以提高去胶腔室内的压力，以便在开启激励电源后，激发工艺气体电离、启辉，形成等离子体，也便于离化的活性气体离子向晶圆运动，并与残留光刻胶反应生成可挥发性的物质(二氧化碳和水)，以去除残留光刻胶。需要说明的是，本实施例并不以此为限，工艺气体也可以与辅助气体不同，可以先暂停通入辅助气体，也可以在准备步骤S2的基础上，再通入工艺气体，只要能通入工艺气体并使其与残留光刻胶进行反应，以刻蚀残留光刻胶即可。
为了保证能够去除绝大部分甚至全部的附着在光刻胶上的刻蚀副产物及残留光刻胶，可以循环执行上述准备步骤S2和去胶步骤S3，直至完全去除晶圆表面的残留光刻胶和刻蚀副产物。
于本申请的另一具体实施方式中，上述晶圆的表面可以有铝膜层和设置在铝膜层上的氧化铟锡膜层；则去胶步骤S3中，可以刻蚀氧化铟锡膜层上的残留光刻胶。
在本实施例中，表面具有铝膜层和氧化铟锡膜层的晶圆在进行刻蚀时，通常是通过等离子体轰击膜层表面从而对膜层进行刻蚀，这会导致刻蚀过程中溅射出较多的ITO副产物覆盖在光刻胶的表面，其中ITO副产物是不挥发性副产物，其也不与工艺气体反应，在去胶步骤S3中，还会阻碍被覆盖的光刻胶的刻蚀。而应用本申请提供的该去胶方法，去胶腔室内流动的辅助气体会携带附着在光刻胶上的刻蚀副产物一同排出去胶腔室，便可有效去除晶圆表面的该不挥发性的ITO副产物及残留的光刻胶。
需要说明的是，本实施例并不限于只应用在包括铝膜层和氧化铟锡膜层的晶圆的干法去胶制程，只要是晶圆刻蚀过程产生不挥发性副产物的晶圆的干法去胶制程均可应用本去胶方法。
优选地，辅助气体和工艺气体可以相同，且可以包括氧气。设置辅助气体和工艺气体相同，在准备步骤S2和去胶步骤S3两个步骤之间切换时，无需再进行气体切换(只需通过抽气泵的调节腔室内的压力即可)，不仅可提高工艺效率，缩短工艺周期，还可增强工艺气体的稳定性，进而保障工艺结果的稳定性。工艺气体采用氧气，其与光刻胶(通常是含碳和氢的聚合物，CxHy)反应，仅生成可挥发性的二氧化碳和水，易于排出去胶腔室，且氧气不与ITO及ITO的刻蚀副产物反应，可避免引入杂质离子，避免对晶圆的表面质量造成不良影响。另外，氧气可与下层的铝膜层发生钝化反应，对铝膜层起到一定的保护作用。进一步地，工艺气体还可以包括少量氮气，氮气可与铝发生钝化反应，进一步对铝膜层(尤其侧壁)进行保护。
于本申请的另一具体实施方式中，对于包括铝膜层的晶圆，可以在循环执行准备步骤S2和去胶步骤S3，且已完全去除残留光刻胶和刻蚀副产物之后，进行钝化步骤，该钝化步骤可以包括以下处理：向去胶腔室内通入水蒸气，以通过水蒸气与铝膜层反应，在铝膜层表面生成钝化层，从而对铝膜层，尤其是铝膜层的侧壁进行保护，可以防止铝膜层在后续湿法清洗制程中被腐蚀。需要说明的是，本实施例可不限于应用在包括铝膜层的晶圆，其可适用于任何包括需要进行钝化保护的金属膜层的晶圆。
进一步地，钝化步骤可以包括以下处理：向去胶腔室内通入水蒸气，并提高去胶腔室的压力，使去胶腔室的压力达到第二预设压力，且在不启辉的状态下使水蒸气与铝膜层进行反应，以在未刻蚀氧化铟锡膜层的前提下在铝膜层表面生成钝化层。
在本实施例中，可以参照准备步骤S2，一边向去胶腔室内通入水蒸气，一边进行抽气，以形成规律流动的水蒸气，流动的水蒸气一方面可以带走晶圆表面残留的刻蚀副产物；另一方面可与铝膜层(尤其是铝膜层的侧壁)反应生成致密的氧化铝(Al2O3)膜层和氢气(H2)，H2可随流动的水蒸气排出去胶腔室，致密的氧化铝膜层可对铝膜层进行保护。且本实施例中，水蒸气与铝膜层在不启辉的状态下进行反应，可以避免水蒸气与ITO(InxSnyO3)反应，以在未刻蚀ITO膜层的前提下在铝膜层表面生成钝化层，从而避免损伤ITO膜层。
理论上，腔室压力越高，离子运动速度越大，则刻蚀速率也越大，但腔室压力过高不利于气体循环，也会反作用于刻蚀速率，且综合考虑抽气泵的工作性能、能耗及腔室压力对刻蚀速率的影响等，具体地，去胶腔室的压力取值范围可以为500mT-2000mT(毫托)，准备步骤S2中的第一预设压力可以为500mT-1000mT，以便于辅助气体携带附着在光刻胶上的刻蚀副产物一同排出去胶腔室。钝化步骤中的第二预设压力的取值范围可以为1000mT-2000mT，以加快钝化反应。为了能够进一步去除不挥发性副产物，预设压力可以为去胶步骤S2中去胶腔室内的压力的25％～75％，优选地，去胶步骤S3中去胶腔室内的压力可以为500mT-1000mT，准备步骤S2中的第一预设压力可以为600mT。
需要说明的是，本实施例并不以此为限，第一预设压力的取值只要能将不挥发性副产物抽离去胶腔室即可，去胶步骤S2中的腔室压力时只要能够进行相关的去胶工艺即可。
本申请各工艺步骤的工艺参数及其取值范围可如下表所示(以包括铝膜层和氧化铟锡膜层的晶圆，循环执行准备步骤和去胶步骤10次为例)。
需要说明的是，上述工艺参数及其取值范围可根据机台型号在一定的范围内进行设定。在机台硬件的参数设定范围一定的情况下，可针对不同类型的晶圆，对具体的工艺时间和循环次数进行调整。
基于上述各工艺步骤的工艺参数及其取值范围，请参考图2，本申请优选实施例如下：
晶圆(包括铝膜层和氧化铟锡膜层)在刻蚀腔室完成刻蚀工艺后，晶圆表面通常具有残留的刻蚀副产物，可以通过真空传输系统将晶圆传入去胶腔室，以对晶圆进行去胶工艺。去胶腔室及晶圆托盘的温度均处于200-300℃，为防止晶圆与托盘接触瞬时温差较大对晶圆质量造成不良影响，晶圆进入去胶腔室后可先进行加热，加热时腔室压力取值范围为5000mT-8000mT。为了防止晶圆加热过快，加热时可通过三个顶针将晶圆顶起，利用去胶腔室内的高温热气对晶圆进行缓慢加热，即通过高温热气向晶圆辐射或者说传递热量。其中，高温热气可以为高温氧气，氧气的流量可以为2000sccm-4000sccm(标况毫升每分)，热时间可以在10s-40s。在传输步骤S1结束后，晶圆随着顶针下降落在晶圆托盘里，然后是准备步骤S2，在此步骤通入氧气和氮气，并进行抽气，通过在去胶腔室内外流动的气体携带不挥发性ITO副产物排出去胶腔室，以实现ITO副产物的去除，也为去胶步骤S3做准备，本步骤中腔室压力取值范围为500mT-1000mT，氧气的流量可参照加热过程，氮气的流量可以为400sccm-500sccm，本步骤的工艺时间可以为5s-20s。然后开启上电极功率进行去胶步骤S3，以去除残留的光刻胶，本步骤中上电极功率的取值范围可以为1000W-3000W，腔室压力的取值范围可以为1000mT-2000mT，氧气的流量可参照加热过程，氮气的流量可以为400sccm-500sccm，本步骤的工艺时间可以为20s-40s。接下来，准备步骤S2和去胶步骤S3两步可循环进行1-20次。最后进行钝化步骤，该步骤关闭上电极功率，在不启辉的前提下采用水蒸汽对铝膜层进行钝化，本步骤中，在腔室压力可在去胶步骤S3的基础上增加500mT，水蒸气的流量可以为2000sccm，本步骤的工艺时间可以为5s-60s。然后将晶圆移出去胶腔室，并降温1-8分钟，以进行冷却，冷却结束后可进入后续制程。
本实施例还针对采用本优选实施例的去胶方法和现有的去胶方法得到的晶圆进行了去胶效果对比试验，通过光学显微镜观察，采用本实施例的去胶方法和采用现有的去胶方法所得到的晶圆的去胶效果图，分别如图3和图4所示。由图3和图4可明确得出：使用现有的去胶方法不仅无法将Al-ITO刻蚀后的PR和刻蚀副产物去除干净，还可能对上层的ITO膜层有所损伤；而使用本申请提供的去胶方法，不仅对PR和刻蚀副产物的去除效果较好，还不会损伤上层的ITO膜层，得到的晶圆的形貌较为清晰，表面质量较好。
如上，本申请提供的去胶方法，不仅包括去胶步骤S3，还包括准备步骤S2，且在准备步骤S2中一边向去胶腔室内通入辅助气体，一边采用抽气泵对去胶腔室进行抽气，以形成流动的气体，通过在去胶腔室内流动的辅助气体携带附着在光刻胶上的刻蚀副产物一同排出去胶腔室，可以避免抽离晶圆表面的不挥发性副产物再次吸附在晶圆表面，从而去除晶圆表面的附着在光刻胶上的刻蚀副产物。且准备步骤S2中去除附着在光刻胶上的刻蚀副产物，可看做是为下述去胶步骤S3做准备，可以更有利于残留光刻胶的去除，从而更有利于保证晶圆的洁净程度。另外，通过循环执行上述准备步骤S2和去胶步骤S3，能够去除绝大部分甚至全部的刻蚀副产物及残留光刻胶。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本申请的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
