CN107665810A - 一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，包括：将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡；将经过常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子放置于第二丙酮溶液中，并以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗；将经过第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡；将经过第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子放置于第四丙酮溶液中，并以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗，以去除镀金属半导体片子上纳米级尺寸的光刻胶。本发明解决了纳米级尺寸结构内的未曝光光刻胶残留的技术问题。

Description

一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法。

背景技术

近些年来，随着对微纳米光学关注度的不断提高，微纳米光学元件的制造也得到了突飞猛进的发展。剥离技术是在光刻胶经曝光、显影并沉积金属后，将未曝光的光刻胶去除的一种技术。以往传统的剥离工艺在对于大尺寸(微米级)的线宽，其未被曝光的光刻胶在常温下还是较容易去除的，但是当线宽小至纳米级时，传统的剥离工艺无法去除未曝光的光刻胶，会存在纳米级尺寸结构内的未曝光光刻胶残留。

发明内容

本发明实施例通过提供一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，解决了纳米级尺寸结构内的未曝光光刻胶残留的技术问题。

本发明实施例提供的一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，包括：

将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡；

将经过所述常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子放置于第二丙酮溶液中，并以第一功率超声波对容置于所述第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗；

将经过所述第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡；

将经过所述第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子放置于第四丙酮溶液中，并以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于所述第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗，以去除所述镀金属半导体片子上纳米级尺寸的光刻胶。

可选的，所述将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第一托架上；

通过所述第一托架将所述镀金属半导体片子浸入容置有所述常温的第一丙酮溶液的容器中进行浸泡，其中，在所述常温的第一丙酮溶液中浸泡的总时长为6～8小时。

可选的，所述以第一功率超声波对容置于所述第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第二托架上；

通过所述第二托架将经过所述常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子浸入容置有所述第二丙酮溶液的容器中；

将容置有所述镀金属半导体片子和所述第二丙酮溶液的容器置于超声波清洗机中；

所述超声波清洗机以所述第一功率超声波工作5～10分钟，以对所述镀金属半导体片子进行超声波清洗。

可选的，所述将经过所述第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第三托架上；

通过所述第三托架将经过所述第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子浸入容置有所述加热后的第三丙酮溶液的容器中进行浸泡，其中，在所述加热后的第三丙酮溶液中浸泡的总时长为10～30分钟。

可选的，所述以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于所述第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第四托架上；

通过所述第四托架将经过所述加热后的第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子浸入容置有所述第四丙酮溶液的容器中；

将容置有所述镀金属半导体片子和所述第四丙酮溶液的容器置于超声波清洗机中；

所述超声波清洗机以所述第二功率超声波工作10～15分钟，以对所述镀金属半导体片子进行超声波清洗。

可选的，所述镀金属半导体片子具体为：金属镀层与衬底之间有粘附层的镀金属半导体片子。

可选的，所述加热后的第三丙酮溶液的温度具体为70～90℃。

可选的，所述第一丙酮溶液的浓度、所述第二丙酮溶液的浓度、所述第三丙酮溶液的浓度和所述第四丙酮溶液的浓度均为大于或等于99.5％。

可选的，所述第一功率超声波的功率具体为5～15W，所述第二功率超声波的功率具体为80～90W。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡；在以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的过程，使镀金属半导体片子上大面积未曝光区域的光刻胶剥落，只残余了纳米尺寸内不易脱落的光刻胶，再进行加热后的丙酮溶液中进行浸泡，从而高温使丙酮溶液更容易进入到极小的未被曝光的光刻胶区域，最后进行以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的过程，从而高功率的超声玻璃使丙酮溶液能更顺利地对小尺寸结构内未曝光区域的光刻胶进行溶解，从而能够顺利去除掉纳米尺寸内的未曝光光刻胶，因此，实现了片子上纳米级尺寸未曝光区域的光刻胶的高效率、高质量的剥离，以低能源损耗对存在纳米级尺寸光刻胶的半导体上全部光刻胶剥离干净。

通过先在常温下进行了丙酮溶液中进行浸泡；以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗，以去除大面积上的未曝光区域的光刻胶，因此，能减少后续高温丙酮溶液浸泡和高功率超声清洗的时间，从而降低了能源损耗，降低了成本，并且对元件结构的损害很小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中纳米级尺寸半导体上光刻胶剥离方法的流程示意图；

图2为图1中步骤S1的示意图；

图3为图1中步骤S2的示意图；

图4为图1中步骤S3的示意图；

图5为图1中步骤S4的示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，解决了纳米级尺寸结构内的未曝光光刻胶残留的技术问题，总体思路为：

先以常温的丙酮溶液浸泡和低功率的超声波清洗，再进行高温的丙酮溶液浸泡和高功率的超声波清洗，从而以低能源损耗实现了对存在纳米级尺寸光刻胶的半导体上全部光刻胶清洗干净。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1～图5所示，本发明实施例提供的纳米级尺寸半导体上光刻胶剥离方法，包括如下步骤：

S1、将镀金属半导体片子1在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡；

S2、将经过常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子1放置于第二丙酮溶液中，并以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子1进行清洗；

S3、将经过第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子1在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡；

S4、将经过第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子1放置于第四丙酮溶液中，并以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子1进行清洗，以去除镀金属半导体片子1上纳米级尺寸的光刻胶。

需要说明的是，本实施例步骤S1～S4中的镀金属半导体片子1具体为通过电子束光刻、显影、磁控溅射或蒸发镀膜等半导体工艺制备的待剥离未曝光光刻胶的半成品，其中，镀金属半导体片子1由衬底、未曝光的光刻胶以及沉积的金属镀层构成，金属镀层与衬底之间有粘附层。并且待剥离的未曝光光刻胶中包含纳米级尺寸线宽的未曝光光刻胶，还可以同时具有纳米级尺寸线宽的未曝光光刻胶和大于纳米级尺寸线宽的未曝光光刻胶。

金属镀层可以是金、银；金属镀层与衬底之间有的粘附层可以为如钛或铬，待剥离的纳米结构尺寸的光刻胶可以是几十纳米至几百纳米。

下面，结合图1～图5对本实施例提供的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法进行更详细的描述：

首先，执行步骤S1:将镀金属半导体片子1在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡。

在一实施例中，参考图2，步骤S1包括：将镀金属半导体片子1固定在第一托架2上，通过第一托架2将镀金属半导体片子1浸入容置有常温的第一丙酮溶液的容器3中进行浸泡，其中，在常温的第一丙酮溶液中浸泡的总时长为6～8小时。

需要说明的是，常温为当前环境温度，并且不进行对当前环境温度进行控制。

在具体实施过程中，在常温的第一丙酮溶液中浸泡的总时长可以为6小时、6.5小时、7小时、7.5小时、8小时。

具体的，镀金属半导体片子1以侧立或倒立固定在第一托架2上。

在步骤S1之后，继续执行步骤S2：将经过常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子1放置于第二丙酮溶液中，并以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子1进行清洗。

在一实施例中，参考图3所示，步骤S2包括：将镀金属半导体片子1固定在第二托架4上；通过第二托架4将经过常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子1浸入容置有第二丙酮溶液的容器5中；将容置有镀金属半导体片子1和第二丙酮溶液的容器5置于超声波清洗机6中；超声波清洗机6以第一功率超声波工作5～10分钟，以对镀金属半导体片子1进行超声波清洗。

具体的，镀金属半导体片子1以侧立或倒立固定在第二托架4上。

在具体实施过程中，超声波清洗机6以第一功率超声波工作的时间可以为5分钟、或者6分钟、或者7分钟、或者8分钟、或者9分钟、或者10分钟。并且超声波清洗机器6中容置有去离子水。

具体的，结合步骤S1的任一实施方式，第一功率超声波的功率具体为5～15W。比如，第一功率超声波可以设置为5W、6W、7W、8W、9W、10W。

在具体实施过程中，第二丙酮溶液可以沿用步骤S1中所用的第一丙酮溶液，也可以为未使用过的干净的丙酮溶液。

通过如上步骤S1～S2，实现了在常温的丙酮溶液中进行浸泡能够使大面积未曝光区域的光刻胶容易剥落，在常温的丙酮溶液中浸泡之后再进行低功率的超声波剥离就能将大面积未曝光区域的光刻胶剥离干净，又减少了能耗。

接着，执行步骤S3：将经过第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子1在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡。

具体的，第三丙酮溶液可以沿用步骤S1中所用的第一丙酮溶液或步骤S2中所用的第二丙酮溶液，也可以为未使用过的干净丙酮溶液。

在具体实施过程中，加热后的第三丙酮溶液的温度具体为70～90℃。比如，可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃。

在一实施例中，参考图4所示，步骤S3包括：将镀金属半导体片子1固定在第三托架7上；通过第三托架7将经过第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子1浸入容置有加热后的第三丙酮溶液的容器8中进行浸泡，其中，在加热后的第三丙酮溶液中浸泡的总时长为10～30分钟。

具体的，镀金属半导体片子1以侧立或倒立固定在第三托架7上。

举例来讲，在加热后的第三丙酮溶液中浸泡的总时长为10分钟、或者15分钟、或者20分钟、或者25分钟、或者30分钟。

在步骤S3之后，接着执行步骤S4:将经过第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子1放置于第四丙酮溶液中，并以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子1进行清洗，以去除镀金属半导体片子1上纳米级尺寸的光刻胶。

具体的，第四丙酮溶液为未使用过的干净丙酮溶液。

在一实施例中，参考图5所示，步骤S4包括：将镀金属半导体片子1固定在第四托架9上；通过第四托架9将经过加热后的第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子1浸入容置有第四丙酮溶液的容器10中；将容置有镀金属半导体片子1和第四丙酮溶液的容器10置于超声波清洗机6中；超声波清洗机6以第二功率超声波工作10～15分钟，以对镀金属半导体片子1进行超声波清洗。

在具体实施过程中，超声波清洗机6以第二功率超声波工作的时长可以为10分钟、或者11分钟、或者12分钟、或者13分钟、或者14分钟、或者15分钟。

比如，在具体实施过程中，第二功率超声波可以设置为80W、85W、90W。

需要说明的是，第一托架2、第二托架4、第三托架7和第四托架9可以相同的托架，也可以为同一托架。步骤S1～S4中所用容器3、5、8、10可以为相同的烧杯或为同一烧杯。

需要说明的是，第一丙酮溶液的浓度、第二丙酮溶液的浓度、第三丙酮溶液的浓度和第四丙酮溶液的浓度均为大于或等于99.5％。

下面，给出本实施例的一个具体实例：

(1)通过电子束光刻、显影、磁控溅射或蒸发镀膜等半导体工艺制备一片待剥离光刻胶的镀金属半导体片子1；

(2)将镀金属半导体片子1侧立着固定在一托架上并放入装有常温的丙酮溶液的烧杯中浸泡6小时；

(3)将托架和镀金属半导体片子1再放入装有丙酮溶液的烧杯中，并放入超声波清洗机中用以功率10W的超声清洗10分钟，直至纳米尺寸光刻胶周围的大面积镀金属掉落；

(4)将托架和镀金属半导体片子1一同取出并放入装有丙酮溶液且加热至80℃的烧杯中浸泡15分钟；

(5)将托架和镀金属半导体片子1一同取出并放入一干净的装有丙酮溶液的烧杯中，将烧杯放入超声波清洗机中以功率90W的超声清洗10分钟，镀金属半导体片子1上纳米级尺寸的光刻胶脱落。

本发明提供的一个或多个实施例，至少具有如下技术效果或优点：

通过将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡；在以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的过程，使镀金属半导体片子上大面积未曝光区域的光刻胶剥落，只残余了纳米尺寸内不易脱落的光刻胶，再进行加热后的丙酮溶液中进行浸泡，从而高温使丙酮溶液更容易进入到极小的未被曝光的光刻胶区域，最后进行以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的过程，从而高功率的超声玻璃使丙酮溶液能更顺利地对小尺寸结构内未曝光区域的光刻胶进行溶解，从而能够顺利去除掉纳米尺寸内的未曝光光刻胶，因此，实现了片子上纳米级尺寸未曝光区域的光刻胶的高效率、高质量的剥离，以低能源损耗对存在纳米级尺寸光刻胶的半导体上全部光刻胶剥离干净。

通过先在常温下进行了丙酮溶液中进行浸泡；以第一功率超声波对容置于第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗，以去除大面积上的未曝光区域的光刻胶，因此，能减少后续高温丙酮溶液浸泡和高功率超声清洗的时间，从而降低了能源损耗，降低了成本。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，包括：

将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡；

将经过所述常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子放置于第二丙酮溶液中，并以第一功率超声波对容置于所述第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗；

将经过所述第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡；

将经过所述第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子放置于第四丙酮溶液中，并以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于所述第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗，以去除所述镀金属半导体片子上纳米级尺寸的光刻胶。

2.如权利要求1所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，所述将镀金属半导体片子在常温的第一丙酮溶液中进行浸泡的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第一托架上；

通过所述第一托架将所述镀金属半导体片子浸入容置有所述常温的第一丙酮溶液的容器中进行浸泡，其中，在所述常温的第一丙酮溶液中浸泡的总时长为6～8小时。

3.如权利要求2所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，所述以第一功率超声波对容置于所述第二丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第二托架上；

通过所述第二托架将经过所述常温的第一丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子浸入容置有所述第二丙酮溶液的容器中；

将容置有所述镀金属半导体片子和所述第二丙酮溶液的容器置于超声波清洗机中；

所述超声波清洗机以所述第一功率超声波工作5～10分钟，以对所述镀金属半导体片子进行超声波清洗。

4.如权利要求2所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，所述将经过所述第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子在加热后的第三丙酮溶液中进行浸泡的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第三托架上；

通过所述第三托架将经过所述第一功率超声波清结束后的镀金属半导体片子浸入容置有所述加热后的第三丙酮溶液的容器中进行浸泡，其中，在所述加热后的第三丙酮溶液中浸泡的总时长为10～30分钟。

5.如权利要求2所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，所述以大于第一功率超声波的第二功率超声波对容置于所述第四丙酮溶液中的镀金属半导体片子进行清洗的步骤，包括：

将所述镀金属半导体片子固定在第四托架上；

通过所述第四托架将经过所述加热后的第三丙酮溶液浸泡结束后的镀金属半导体片子浸入容置有所述第四丙酮溶液的容器中；

将容置有所述镀金属半导体片子和所述第四丙酮溶液的容器置于超声波清洗机中；

所述超声波清洗机以所述第二功率超声波工作10～15分钟，以对所述镀金属半导体片子进行超声波清洗。

6.如权利要求1-5中任一所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，所述镀金属半导体片子具体为：金属镀层与衬底之间有粘附层的镀金属半导体片子。

7.如权利要求1-5中任一所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于，所述加热后的第三丙酮溶液的温度具体为70～90℃。

8.如权利要求1-5中任一所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于：

所述第一丙酮溶液的浓度、所述第二丙酮溶液的浓度、所述第三丙酮溶液的浓度和所述第四丙酮溶液的浓度均为大于或等于99.5％。

9.如权利要求1-5中任一所述的半导体上纳米级尺寸光刻胶的剥离方法，其特征在于：

所述第一功率超声波的功率具体为5～15W；

所述第二功率超声波的功率具体为80～90W。