一种去除光致抗蚀剂的方法和设备.pdf

本发明提供一种去除光致抗蚀剂的方法，包括：涂布光致抗蚀剂对低温多晶硅进行沟道掺杂；利用大气等离子体处理装置，通入气体形成等离子体，对所述光致抗蚀剂进行灰化处理；去除有机残余物；以及利用剥离装置，对光致抗蚀剂进行剥离处理。本发明还提供一种去除光致抗蚀剂的设备。采用本发明的方法，可有效减少去除光致抗蚀剂的时间，简化工艺流程，提高生产效率，同时减少设备购置费用和维护费用，降低生产成本。

1.  一种去除光致抗蚀剂的方法，包括：
涂布光致抗蚀剂对低温多晶硅进行沟道掺杂；
利用大气等离子体处理装置，通入气体形成等离子体，对所述光致抗蚀剂 进行灰化处理；
去除有机残余物；以及
利用剥离装置，对光致抗蚀剂进行剥离处理。

2.  根据权利要求1的方法，其中所述大气等离子体处理装置包括上电极 和下电极，所述上电极的频率为13.56MHz，所述下电极的频率为3.2MHz。

3.  根据权利要求2的方法，其中所述上电极的RF功率设定在1000KW 以上，所述下电极的RF功率设定在500KW以上。

4.  根据权利要求3的方法，其中所述大气等离子体处理装置的工作气压 设定为10^-3～10^-2托。

5.  根据权利要求4的方法，其中进行灰化处理的时间为25～300秒。

6.  根据权利要求5的方法，其中进行灰化处理的时间为120～200秒。

7.  根据权利要求1至6中任一项的方法，其中所述气体为氢气和氧气的 混合气体。

8.  根据权利要求7的方法，所述氢气和氧气的混合气体中氢气的流量为 500sccm，氧气的流量为1000sccm。

9.  一种去除光致抗蚀剂的设备，包括用于形成等离子体并对光致抗蚀剂 进行灰化处理的大气等离子体处理装置以及用于对灰化后的光致抗蚀剂进行 剥离处理的剥离装置。

10.  根据权利要求9的设备，其中所述剥离装置包括剥离槽、异丙醇槽、 水洗槽和干燥槽。

一种去除光致抗蚀剂的方法和设备
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种去除光致抗蚀剂的方法和设备。
背景技术
在低温多晶硅(LTPS)的制造工艺中需要进行沟道掺杂，在沟道掺杂过程 中，由于光致抗蚀剂受到离子注入时高能量的影响，会引起化学性质的一些 改变，导致光致抗蚀剂剥离时难以去除。
在剥离之前通常需要对光致抗蚀剂进行灰化处理，以去除一定厚度的表 面变质的光致抗蚀剂。
灰化处理通常在干刻蚀装置中进行，在独立的密闭真空下通入少量气体 进行灰化。这样不仅增加一道工艺、使得工艺变得复杂，而且会占用干刻蚀 装置的产能、甚至需要增设腔室而导致设备购买费用的增加。此外，在干刻 蚀装置中进行灰化处理需要在真空环境下进行，达到规定的真空度需要较长 的时间，因而增加了完成工序的时间(通常处理加传送的时间超过2小时)， 降低了生产效率。
因此，需要一种能高效去除光致抗蚀剂的方法，简化灰化处理工艺，节 约达到规定的真空度所需的时间，从而提高生产效率并降低生产成本。
发明内容
一方面，本发明提供一种去除光致抗蚀剂的方法，包括：
涂布光致抗蚀剂对低温多晶硅进行沟道掺杂；
利用大气等离子体处理装置，通入气体形成等离子体，对所述光致抗蚀 剂进行灰化处理；
去除有机残余物；以及
利用剥离装置，对光致抗蚀剂进行剥离处理。
在本发明方法的一个优选实施方式中，所述大气等离子体处理装置包括 上电极和下电极，所述上电极的频率为13.56MHz，所述下电极的频率为 3.2MHz。
在本发明方法的另一个优选实施方式中，所述上电极的RF功率设定在 1000KW以上，所述下电极的RF功率设定在500KW以上。
在本发明方法的另一个优选实施方式中，所述大气等离子体处理装置的 工作气压设定为10^-3～10^-2托。
在本发明方法的另一个优选实施方式中，进行灰化处理的时间为25～300 秒。
在本发明方法的另一个优选实施方式中，进行灰化处理的时间为 120～200秒。
在本发明方法的另一个优选实施方式中，所述气体为氢气和氧气的混合 气体。
在本发明方法的另一个优选实施方式中，所述氢气和氧气的混合气体中 氢气的流量为500sccm，氧气的流量为1000sccm。
另一方面，本发明还提供一种去除光致抗蚀剂的设备，包括用于形成等 离子体并对光致抗蚀剂进行灰化处理的大气等离子体处理装置以及用于对 灰化后的光致抗蚀剂进行剥离处理的剥离装置。
在本发明设备的一个优选实施方式中，所述剥离装置包括剥离槽、异丙 醇槽、水洗槽和干燥槽。
采用本发明的方法，可有效减少去除光致抗蚀剂的时间，简化工艺流程， 提高生产效率，同时减少设备购置费用和维护费用，降低生产成本。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护 范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限 制本发明。
在本发明的一个优选实施方式中，提供一种去除光致抗蚀剂的方法，包 括：涂布光致抗蚀剂对低温多晶硅进行沟道掺杂；利用大气等离子体处理装 置，通入气体形成等离子体，对所述光致抗蚀剂进行灰化处理；去除有机残 余物；以及利用剥离装置，对光致抗蚀剂进行剥离处理。
在沟道掺杂过程中，由于光致抗蚀剂受到离子注入时高能量的影响，会 引起化学性质的一些改变，即光致抗蚀剂表面会发生变质。本发明的去除光 致抗蚀剂的方法先进行灰化处理，以去除一定厚度的表面变质的光致抗蚀 剂，之后再进行剥离处理，以去除余下的光致抗蚀剂。
在涂布光致抗蚀剂并进行曝光、显影的过程中，基板表面会留下有机残 余物，在灰化处理的同时可利用等离子体产生的例如氧自由基去除上述有机 残余物。
现有技术中利用干刻蚀装置进行灰化处理，存在处理时间长、工艺流程 复杂、装置购置费用和维护费用较高等问题，因此本发明的灰化处理利用大 气等离子体处理装置进行。
等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产 生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是 除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利 用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发 展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发 展提新的技术和工艺。
大气等离子体射流基本放电形式是介质阻挡放电，同时因为有快速气流 吹动，气流的存在可以进一步抑制放电过程中可能产生的放电通道过于集中 的问题，有利于产生一种稳定而均匀的放电形式；此外，气流的吹动可以把 放电空间产生的一些活性成分、激发态粒子、甚至荷电粒子导出放电空间区 域，这样就可以实现放电区域与工作区域的分离，使这种放电等离子体发生 器具有更大的实用性。
本发明方法所用的大气等离子体处理装置包括气体流量控制器、上电 极、下电极、等离子体喷口和传送带。
气体流量控制器用于控制气体的流量，使气体以预定的流量通入上电极 和下电极之间。
上电极和下电极分别连接一个RF(射频)电源，为形成稳定的等离子体， 通常将上电极的频率设定为13.56MHz，将下电极的频率设定为3.2MHz，通 过在上下电极施加一定的射频功率从而将通入的气体转变为等离子体，上电 极的射频功率设定为大于1000KW，下电极的射频功率设定为大于500KW。
等离子体喷口设置在下电极上，用于将等离子体状态的气体喷射到传送 带上方的基板上，从而进行灰化处理。
传送装置用于传送基板，并与剥离装置的传送装置相连，使得基板可以 不间断地通过大气等离子体处理装置和剥离装置。
为了提高清洁效果需提高等离子体系统的压力，本发明的大气等离子 体处理装置的工作压力即装置内部腔体的压力不低于10^-3托，优选为 10^-3～10^-2托，以此来获得更好的处理效果。
若能量供给顺利，任何种类的气体都可以形成大气等离子体，只是在限 定的能量的条件下，如何形成稳定的等离子体才是关键，此外还要考虑其它 必要性能，如亲水性等，以表现出的表面处理效果为基准，进而选定所用的 气体。
真空等离子体系统的许多气体中主要使用氩气(Ar)或氦气(He)等惰性气 体，其原因在于低电压/电力条件可以创造稳定的等离子体。大气压等离子体 跟真空系统等离子体拥有不一样的压力，所以气体的使用量很多，单纯使用 氩气(Ar)或氦气(He)会大幅提高成本。
在本发明中，用于形成大气等离子体的气体可选自氢气、氧气、氮气或 其任意组合，通常选用成本较低的氢气与氧气。
当所用的气体为氢气和氧气的混合气体时，其反应机理如下：加速等离 子体中的电子，使电子与氧气、氢气反应产生氧原子、臭氧及氢原子，如式 (1)～(3)。这些粒子的反应性非常强，与物体表面的有机分子碰撞即起反应， 并生成稳定的碳氢分子、碳氧分子或水分子，如式(4)、(5)。氧原子的反应性 比氢原子强，因此在大部份的清洁应用上会优先选择氧等离子体。
e^-+H₂→2H    (1)
e^-+O₂→2O    (2)
O+O₂→O₃     (3)
H(g)+CnH_2n+2(s)→CH₄(g)    (4)
O(g)+CnH_2n+2(s)→CO(g)+CH_xO_y(g)+H₂O(g)    (5)
另外，大气压等离子体工艺过程中同时会产生紫外光，结合上述化 学反应，具有良好的表面清洁效果。
在氢气和氧气的混合气体中，氢气的流量优选为500～1000sccm，氧气 的流量优选为1000～2000sccm，流量过低则不足以提供足够的等离子体。
本发明的方法还包括利用剥离装置，对灰化后的光致抗蚀剂进行剥离 处理，以完全去除光致抗蚀剂。
为了获得稳定良好的剥离效果，目前行业内主要使用溶剂系剥离液进行 剥离。由于溶剂系剥离液中一般含有铵的成份，而铵水解生成的OH-(碱离子) 会与栅极中的金属反应，造成金属腐蚀，影响产品质量，因此一般剥离工艺 在剥离单元之后通常都会使用异丙醇(IPA)进行剥离液的置换，以去除剥离后 玻璃基板表面残存的有机成分，并防止基板上的剥离液在水洗槽水解后与金 属反应造成的金属腐蚀。
本发明的剥离装置可包括剥离槽、异丙醇槽、水洗槽和干燥槽。剥离槽 用于提供剥离液，以去除光致抗蚀剂，其中所用的剥离液包含MEA与BDG； 异丙醇槽用于置换剥离液，以去除剥离后玻璃基板表面残存的有机成分；水 洗槽用于清洗玻璃基板，以去除残余的异丙醇；干燥槽用于干燥玻璃基板并 去除水分。
目前已知的去除光致抗蚀剂的工艺中，需先利用干刻蚀装置进行灰化， 然后将基板从干刻蚀装置中取出，再放入剥离装置中，这样会在多个腔室中 进行多次的取出和放入动作，工艺较为繁琐，同时利用干刻蚀装置的灰化需 在真空环境下进行，极大地延长了灰化处理的时间，且配备真空系统的购置 费用和维护费用较高。
本发明的方法采用大气等离子体处理装置替代干刻蚀装置进行灰化，且 中大气等离子体处理装置可与剥离装置相连接，利用同一传送装置使玻璃基 板连续地进行灰化和剥离处理，从而避免了腔室之间的人工转移，减少工艺 流程，改善工艺的连贯性，提高生产效率，同时本发明的方法不需要真空系 统，大大缩短了灰化处理的时间，且减少了设备购置费用和维护费用，降低 了生产成本。
除非另作限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
以下通过实施例对本发明作进一步地详细说明。
实施例
实施例1
采用化学气相沉积法在玻璃基板上形成氧化硅和氮化硅层叠结构的缓 冲层。
采用化学气相沉积法在缓冲层上形成非晶硅层。
利用准分子激光退火(ELA)将非晶硅层转变为多晶硅层，并对多晶硅层 进行图案化。
在图案化后的多晶硅层上涂布光致抗蚀剂，进行曝光、显影和沟道掺杂， 形成源极区和漏极区。
接着去除光致抗蚀剂，首先设定大气等离子体处理装置的参数，将上电 极的频率设定为13.56MHz，射频功率设定为1000W；将下电极的频率设定 为3.2MHz，射频功率设定为500W；同时将工作压力调整为10^-3托。
通过气体流量控制器向大气等离子体处理装置中通入500sccm的氢气和 1000sccm的氧气。
之后将基板放置于传送带上，缓慢地通过大气等离子体处理装置，进行 灰化处理，去除一定厚度的表面变质的光致抗蚀剂，同时去除基板上的有机 残余物，灰化处理的时间为120秒。
最后直接将基板传送进入剥离装置，依次通过剥离槽、异丙醇槽、水洗 槽和干燥槽，进行剥离处理，去除余下的光致抗蚀剂，从而完全去除光致抗 蚀剂。
实施例2
采用化学气相沉积法在玻璃基板上形成氧化硅和氮化硅层叠结构的缓 冲层。
采用化学气相沉积法在缓冲层上形成非晶硅层。
利用准分子激光退火(ELA)将非晶硅层转变为多晶硅层，并对多晶硅层 进行图案化。
在图案化后的多晶硅层上涂布光致抗蚀剂，进行曝光、显影和沟道掺杂， 形成源极区和漏极区。
接着去除光致抗蚀剂，首先设定大气等离子体处理装置的参数，将上电 极的频率设定为13.56MHz，射频功率设定为1000W；将下电极的频率设定 为3.2MHz，射频功率设定为500W；同时将工作压力调整为10^-2托。
通过气体流量控制器向大气等离子体处理装置中通入500sccm的氢气和 1000sccm的氧气。
之后将基板放置于传送带上，缓慢地通过大气等离子体处理装置，进行 灰化处理，去除一定厚度的表面变质的光致抗蚀剂，同时去除基板上的有机 残余物，灰化处理的时间为200秒。
最后直接将基板传送进入剥离装置，依次通过剥离槽、异丙醇槽、水洗 槽和干燥槽，进行剥离处理，去除余下的光致抗蚀剂，从而完全去除光致抗 蚀剂。
综上所述，采用本发明的方法，可有效减少去除光致抗蚀剂的时间，简 化工艺流程，提高生产效率，同时减少设备购置费用和维护费用，降低生产 成本。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性 的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不 限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。