去除光掩模光刻胶的方法

摘要

本发明公开了一种去除光掩模光刻胶的方法，包括：将光掩模基片放在工艺腔内；用光刻胶去除液喷淋到光掩模基片上；将光掩模基片旋转；所述光刻胶去除液为臭氧溶于去离子水而得的臭氧去离子水；使前述的臭氧去离子水雾化并由一个喷嘴喷淋到光掩模基片上，将光刻胶分解为二氧化碳和水，从而脱离光掩模表面。本发明提供了一种安全的去除光掩模光刻胶的方法，该方法能解决困扰国际半导体行业的雾状缺陷问题，同时可以大幅度减少光掩模半导体生产工艺中硫酸和过氧化氢的排放，达到节能减排和环保的成效。

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除有机物覆膜的方法，特别涉及一种去除半导体光掩模光刻胶的 方法，属于半导体清洗技术领域。

背景技术

“光掩模”是集成电路芯片制造中用于批量印刷电路的模版。通过光刻工艺，将光 掩模上的电路图案大批量印刷到硅晶圆上。因此光掩模上的任何缺陷都会对芯片的成品 率造成很大的影响。

在传统光掩模生产流程中清洗工艺用SPM，即98％的硫酸和30％的过氧化氢的混 合物，SPM能将光掩模上的光刻胶氧化为水和二氧化碳，这个流程可以去除部分硫酸根， 但是存在以下的缺陷：(1)残留的硫酸根会在光掩模使用过程中产生结晶而造成雾状缺 陷，产生大量的芯片次品，每年由于这个问题导致工业界的浪费高达10亿美元。雾状 缺陷是一种已困扰半导体业界长达十年以上的光掩模污染问题，半导体制造商们至今还 未能提出良好的解决方案。光掩模的基材为石英玻璃，而在光掩模制造和处理过程中， 由于硫酸的使用，造成光掩模表层残留有硫酸根离子，而硫酸根离子与空气中的铵根等 阳离子结合形成硫酸铵等晶体，随着晶体的缓慢长大，当其尺寸与光掩模上电路线宽尺 寸相当时，就形成我们所说的雾状缺陷问题。(2)导致铬的流失，从而产生放反射层的 缺失和光掩模关键尺寸的改变。(3)浓硫酸和过氧化氢有很强的腐蚀性，会影响人类的 健康，并带来环境污染的问题。(4)硫酸和过氧化氢的残留很难过滤，带来小颗粒的增 加，使后续清洗困难。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种安全的去除光掩模光刻胶的方法，该方法 能解决困扰国际半导体行业的雾状缺陷问题，同时可以大幅度减少光掩模半导体生产工 艺中硫酸和过氧化氢的排放，达到节能减排和环保的成效。

实现本发明目的的技术方案是一种去除光掩模光刻胶的方法，包括：将光掩模基片 放在工艺腔内；用光刻胶去除液喷淋到光掩模基片上；将光掩模基片旋转；所述光刻胶 去除液为臭氧溶于去离子水而得的臭氧去离子水；使前述的臭氧去离子水雾化并由一个 喷嘴喷淋到光掩模基片上，将光刻胶分解为二氧化碳和水，从而脱离光掩模表面。

去除光刻胶的工艺反应时间为：0.5～15min。

所述光刻胶去除液为臭氧与氮气溶于去离子水而得的臭氧去离子水。

臭氧与氮气的比率为：100％∶0～10％∶90％；臭氧与氮气的压力为：0.3～3bar。

由另一个喷嘴引入热蒸汽喷淋到光掩模基片上，以加速光刻胶去除液对光刻胶的分 解速度。

所述蒸汽的温度为105～200℃。

所述喷淋雾化的臭氧去离子水的喷嘴与喷淋热蒸汽的喷嘴整合在工艺腔的一个工 艺臂上，所喷淋出的臭氧去离子水雾状气柱与蒸汽气柱交叉相遇在光掩模基片表面。

所述臭氧在去离子水中的浓度为：5～90ppm；所述臭氧去离子水的流速为：30～ 300ml/min。

去除光刻胶后再用清洗液清洗光掩模基片上的残留颗粒；所述清洗液为标准一号洗 液、臭氧去离子水、热的去离子水的混合液，由设置在工艺腔上的另一个工艺臂上的喷 嘴喷淋到光掩模基片上。

所述工艺腔为开放式工艺腔。

采用了上述技术方案后，本发明带来了以下的有益效果：(1)本发明中的臭氧经过 加热或紫外光加热生成氧分子和氧原子，氧原子与去离子水中的水反应，产生起清洁作 用的氢氧自由基，氢氧自由基与光刻胶这类有机物反应，最终使光刻胶分解为二氧化碳 和水，从而脱离光掩模基片表面，整个过程为真正的无硫工艺，不仅安全环保，而且从 根本上解决了硫酸根残留引起的雾状缺陷。同时，单片光掩模基片的旋转，加上适度的 臭氧去离子水的喷水速度，使光掩模基片上形成了一个薄的界面层，这使得光刻胶去除 工艺更加高效。

(2)本发明的光刻胶去除液的形成有两种方式，一是含臭氧的去离子水直接喷淋 到光掩模，一是用臭氧和氮气的混和气体雾化含臭氧的去离子水喷淋到光掩模，针对不 同的光刻胶可以采用不同的方式以达到最佳去胶效果。

(3)本发明在用光刻胶去除液对光刻胶进行剥离的同时，还引入了高温的热蒸汽， 这使得所有的化学反应在在高温下进行，从而能够产生更高浓度的氢氧自由基和更快的 反应速率。

(4)本发明的光刻胶去除液与热蒸汽分别由一个喷嘴喷淋，而这两个喷嘴又整合 在工艺腔的同一个工艺臂上，并设计了喷嘴喷淋的角度，使得两个喷嘴喷出的气柱交叉 相遇在光掩模基片上，这种设计避免了臭氧水的在线加热造成臭氧溶解度下降的问题， 使得臭氧的利用效率最高。

(5)本发明采用的工艺腔上设置有两个工艺臂，一个用于去除光刻胶，一个用于 后续的残留颗粒清洗，结构紧凑，能够一次性完成对光掩模的彻底清洗。

(6)本发明采用的工艺腔为开放式的工艺腔，保证了工艺腔体有均匀的垂直气流， 避免因扰流造成的颗粒二次污染。

具体实施方式

(实施例1)

本实施例的去除光掩模光刻胶的方法为：

将光掩模基片放在开放式的工艺腔内；

臭氧溶于去离子水而得的臭氧去离子水作为光刻胶去除液，臭氧在去离子水中的浓 度为：5～90ppm；

将光掩模基片旋转；

使臭氧去离子水雾化并由一个喷嘴喷淋到光掩模基片上，臭氧去离子水的流速为： 30～300ml/min，从而在旋转的光掩模基片上形成一个薄的反应层，在这个反应层内， 将光刻胶分解为二氧化碳和水，从而脱离光掩模表面；

去除光刻胶的工艺反应时间为：0.5～15min。

上述工艺的基本反应基理如下：

O₃→O₂+(O)；

(O)+H₂O→2·OH；

·OH+RH→R·+H₂O；

R·+O₂→RO₂·；

RO₂·+RH→ROOH+R·；

ROOH→CO₂+H₂O。

其中，R代表有机基团，RH即各种光刻胶，比如PBS、ZEP、IP、FEP、NEP等。 第一步的反应条件是加热或者紫外光照射。

去除光刻胶后再用清洗液清洗光掩模基片上的残留颗粒；清洗液为标准一号洗液、 臭氧去离子水、热的去离子水的混合液，由设置在工艺腔上的另一个工艺臂上的喷嘴喷 淋到光掩模基片上。标准一号洗液是氨水、过氧化氢和水的混合物。

(实施例2)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：光刻胶去除液为臭氧与氮气溶于去 离子水而得的臭氧去离子水。臭氧与氮气的比率为：100％∶0～10％∶90％；臭氧与氮 气的压力为：0.3～3bar。

(实施例3)

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：由另一个喷嘴引入热蒸汽喷淋到光 掩模基片上，以加速光刻胶去除液对光刻胶的分解速度。蒸汽的温度为105～200℃。

喷淋雾化的臭氧去离子水的喷嘴与喷淋热蒸汽的喷嘴整合在工艺腔的一个工艺臂 上，所喷淋出的臭氧去离子水雾状气柱与蒸汽气柱交叉相遇在光掩模基片表面。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细 说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。