DE10049831A1 - Photoresist-Strippermittel und Verfahren zum Strippen von Photoresistaufträgen unter Verwendung des Mittels - Google Patents
Photoresist-Strippermittel und Verfahren zum Strippen von Photoresistaufträgen unter Verwendung des MittelsInfo
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Abstract
Es werden ein Photoresist-Strippermittel und ein Verfahren zum Entfernen von Photoresistmaterial bzw. ein Photoresist-Strippverfahren unter Verwendung des genannten Mittels vorgeschlagen. Das Photoresist-Strippermittel wird von einer Mischung aus Aceton, gamma-Butyrolakton und Ester-Lösungsmittel gebildet. Das Photoresist-Strippverfahren umfaßt das Aufsprühen eines Photoresist-Strippermittels aus einer Mischung von Aceton, gamma-Butyrolakton und Ester-Lösungsmittel auf ein Substrat bei Rotierenlassen des Substrates mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit, so daß das Photoresistmaterial von dem Substrat entfernt wird. Die Rotation des Substrates wird für eine kurze Zeitdauer angehalten und das Photoresist-Strippermittel wird über das Substrat gesprüht, während sich dieses mit verhältnismäßig hoher Drehzahl dreht. Dann wird das Substrat mit reinem Wasser abgespült.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photoresist-Strippermittel zur Verwendung
bei der Entfernung von Photoresistmaterial von einem Substrat, beispielsweise einem
Siliziumplättchen oder einem Siliziumwafer, sowie ein Verfahren zum Entfernen von
Photoresistmaterial unter Verwendung des genannten Mittels.
Bei der Herstellung von Halbleitergeräten, beispielsweise integrierten Schaltungen
(IC) oder von hochintegrierten Schaltungen (LSI) oder von
Flüssigkristallanzeigegeräten (LCD) findet Photoresistmaterial umfangreiche.
Verwendung als Maskenbeschichtungsmaterial. Bei einem gebräuchlichen Verfahren
zur Herstellung von integrierten Schaltungen durch Photolithographie mit einem
Photoresistmaterial wird dieses gleichmäßig auf einer leitfähigen Metallschicht oder
einer dielektrischen Schicht abgelagert, die auf einem Substrat gebildet wurde, so daß
darauf eine Photoresistschicht entsteht. Daraufhin wird das Lösungsmittel, das in der
Photoresistschicht vorhanden ist, durch einen schonenden Backprozeß oder
Erhitzungsprozeß verdampft, so daß sich die Photoresistschicht stabilisiert. Nach dem
schonenden Erhitzen wird die Photoresistschicht einer UV-Strahlung,
Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen und dergleichen ausgesetzt und dann einem
Entwicklungsvorgang unterzogen, um ein Photoresistmuster auf dem Substrat zu
erzeugen. Darauf folgend wird die leitfähige Metallschicht oder die dielektrische
Schicht selektiv unter Verwendung des Photoresistmusters als Maske geätzt, um
feingliedrige Schaltungsmuster zu bilden. Dann wird das nicht mehr benötigte
Resistmaterial durch ein Entfernungsmittel oder ein Strippermittel entfernt.
Bei dem photolithographischen Verfahren muß nicht mehr benötigtes
Resistmaterial von den Rändern oder der Rückseite des Wafers nach dem schonenden
Backprozeß oder Erwärmungsprozeß entfernt werden. Das nicht benötigte
Photoresistmaterial, das an dem Rand oder der Rückseite des Wafers verbleibt,
verursacht Defekte während eines darauffolgenden Ätzens oder eines
Ionenimplantationsvorganges, wodurch die Ausbeute herabgesetzt wird. Zur Entfernung
solchen nicht gebrauchten Photoresistmaterials verwendet man im Allgemeinen ein
Strippermittel, das ein organisches Lösungsmittel enthält.
Andererseits muß für die Überarbeitung von Wafer, welche aus dem
photolithographischen Prozeß als schadhafte Wafers herausgenommen werden, oder
welche beliebig für einen bestimmten Test abgezweigt werden, das Photoresistmaterial,
das auf der Oberfläche des Wafers aufgetragen wurde, unter Verwendung eines
Strippermittels entfernt werden.
Wenn das Photoresistmuster, das durch den Entwicklungsvorgang erhalten wurde,
einer Erhitzung nach der Belichtung (PEB) bei hoher Temperatur, einer
Ionenimplantation und einer DUV-Bestrahlung unterzogen wird, so wird das
Photoresistmuster gehärtet und wird durch Vernetzung widerstandsfähiger gegenüber
einem organischem Lösungsmittel gemacht.
Bei der Entfernung des gehärteten Photoresistmaterials hat man herkömmlich ein
Lösungsmittel verwendet, das halogenierte Kohlenwasserstoffe und Phenol-
Kohlenwasserstoffe enthielt. Die Verwendung solcher Arten von Lösungsmitteln ist
jedoch ungünstig, da sie gefährliche Arbeitsbedingungen verursacht und
Umweltprobleme durch das Abfallmaterial schafft.
Es können auch saure oder alkalische Strippermittel zur Entfernung des
ausgehärteten Photoresistmaterials verwendet werden. Das saure oder alkalische
Strippermittel kann jedoch ein darunterliegendes Metall auf dem Substrat korrodieren,
wobei es sich bei dem Metall um eine Aluminiumschicht (Al) oder eine Metallschicht
handeln kann, welche Kupfer (Cu) oder Wolfram (W) enthält. Dies kann die
Möglichkeiten der Bildung mikrominiaturisierter Verbindungsleitermuster
einschränken.
Wenn ein gebräuchliches organisches Lösungsmittel als Photoresist-Strippermittel
verwendet wird, so muß ein organisches Lösungsmittel, beispielsweise
Isopropylalkohol, als Spüllösung eingesetzt werden. Der Spülvorgang wird daher
kompliziert und die Sicherheit bei den Arbeitsvorgängen wird zu einem Problem.
Einige herkömmliche Chemikalien oder Lösungsmittel zur Verwendung als
Photoresist-Strippermittel haben eine sehr niedrige Lösungsrate auf dem ausgehärteten
Photoresistmaterial oder verursachen auf ihm eine unvollständige Auflösung. Solche
Photoresistreste aus dem Entfernungsvorgang werden während der nachfolgenden
Schritte nicht vollständig entfernt und beeinflussen nachteilig die Zuverlässigkeit eines
Gerätes bezüglich der elektrischen Eigenschaften.
Es besteht daher Bedarf an einem Photoresist-Strippermittel, das das ausgehärtete
Photoresistmaterial von dem Substrat vollständig und rasch entfernen kann, ohne daß
Beschädigungen oder Verunreinigungen am Substrat verursacht werden.
Weil sich die Integrationsdichte von Halbleitergeräten erhöht, wird die
Herstellung der Halbleitergeräte bei Bedarf an feinen Leitermustern kompliziert. Weiter
kann für Halbleitergeräte für ein GBit und darüber eine Musterdimension mit einer
Konstruktionsgröße von 0,2 µm oder weniger nicht mit einer herkömmlichen
Resistschicht erzielt werden, die gegenüber Licht von einem KrF-Eximer-Laser
(248 nm) empfindlich ist. Aus diesem Grunde wurde eine neue photolithographische
Technik eingeführt, die einen ArF-Eximer-Laser (193 nm) als Belichtungslichtquelle
verwendet.
Es besteht daher Bedarf an einem Photoresist-Strippermittel, das unabhängig von
der Polarität des Photoresistmaterials für eine Vielzahl von Photoresistmaterialien
einsetzbar ist, einschließlich herkömmlicher Photoresistmaterialien, beispielsweise i-
Line-Resistmaterial und G-line-Resistmaterial, welche als Hauptkomponente Kresol-
Novolak-Harz enthalten, sowie chemisch verstärkter Resistmaterialien, die gegenüber
einem Eximer-Laser oder einer DUV-Belichtungslichtquelle empfindlich sind, wobei
das Photoresist-Strippermittel auch eine hohe Lösungsfähigkeit gegenüber diesen
Photoresistmaterialien aufweist.
Zur Lösung der obigen Probleme wird erfindungsgemäß ein Photoresist-
Strippermittel mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. ein Photoresist-Strippverfahren
mit den Merkmalen von Anspruch 7 angegeben.
Als vornehmliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Photoresist-Strippermittels anzugeben, das wirksam und rasch Photoresistmaterial
entfernt, mit dem ein Substrat beschichtet ist, unabhängig von der Art und der Polarität
des Photoresistmaterials.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Photoresist-
Strippermittels, das effektiv und sicher Photoresistmaterial, mit welchem ein Substrat
beschichtet ist, und welches entweder ausgehärtet oder nicht ausgehärtet ist, zu
entfernen vermag, ohne daß eine Beschädigung oder Verunreinigung an einer
darunterliegenden Schicht verursacht wird.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Photoresist-
Strippermittels, daß hochwirksam Photoresistmaterial von einem Wafer während eines
Spülschrittes von dem Rand und der Rückseite des Wafers oder während einer
Überarbeitung an Wafem entfernen kann, welche Defekte aufwiesen oder welche zuvor
für Testzwecke verwendet wurden.
Gemäß einem vierten Ziel der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von
Photoresistmaterial angegeben, durch welches Photoresistmaterial wirksam von einem
Substrat entfernt werden kann, ohne daß es notwendig ist, einen zusätzlichen
Spülvorgang mit einem organischem Lösungsmittel nach dem Strippen oder Entfernen
des Photoresistmaterials einzuführen.
Zum Erreichen der vorstehend angegebenen Ziele ist also erfindungsgemäß
vorgesehen, daß ein Photoresist-Strippermittel eine Mischung aus Aceton,
γ-Butyrolakton und einem Ester-Lösungsmittel enthält.
Vorzugsweise enthält das Ester-Lösungsmittel einen Essigsäureester. Das Ester-
Lösungsmittel enthält ebenfalls vorzugsweise mindestens einen Stoff, der aus der
Gruppe gewählt ist, die aus n-Butylacetat, Amylacetat, Ethylacetoacetat, lsopropylacetat
und Polypropylen-Glycol-Monomethyläther-Acetat besteht.
Bevorzugtermassen enthält die Mischung des Photoresist-Strippermittels im
Einzelnen folgendes:
3-35 Gewichts-% Aceton; 2-13 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und 55-95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung. Noch mehr zu bevorzugen ist, wenn die Mischung des Photoresist-Strippermittels folgendes enthält: 8-15 Gewichts-% Aceton; 4-7 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und 80-90 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
3-35 Gewichts-% Aceton; 2-13 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und 55-95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung. Noch mehr zu bevorzugen ist, wenn die Mischung des Photoresist-Strippermittels folgendes enthält: 8-15 Gewichts-% Aceton; 4-7 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und 80-90 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
Vorzugsweise enthält das Photoresist-Strippermittel weiter ein oberflächenaktives
Mittel.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen
von Photoresistmaterial geschaffen, das vorsieht, daß ein Photoresist-Strippermittel, das
eine Mischung aus Aceton, γ-Butyrolakton und einem Ester-Lösungsmittel enthält, über
einem Substrat aufgesprüht wird, während das Substrat mit verhältnismäßig niedriger
Geschwindigkeit rotiert, so daß das Photoresistmaterial von dem Substrat entfernt oder
gestrippt wird. Die Rotation des Substrates wird für eine kurze Zeitdauer angehalten und
das Photoresist-Strippermittel wird über das Substrat dann gesprüht, während sich das
Substrat mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit dreht. Hiernach wird das
Substrat mit reinem Wasser abgespült.
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren zum Entfernen von Photoresistmaterial nach
dem Schritt des Anhaltens der Rotation des Substrats für eine kurze Zeitdauer den
weiteren Schritt des Trockenschleuderns des Substrates.
Bevorzugtermaßen umfaßt das Verfahren zum Entfernen von Photoresistmaterial
nach dem Aufsprühen des Photoresist-Strippermittels auf die Oberfläche bei Rotation
des Substrates mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit weiter den Schritt des
Trockenschleuderns des Substrates.
Das Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung vermag wirksam
verschiedene Photoresistmaterialien bei Raumtemperatur zu entfernen. Auch hat
Photoresist-Strippermittel eine große Auflösungsgeschwindigkeit und ist sehr flüchtig
und bleibt nicht auf der Oberfläche des Wafers nach dem Schritt des Entfernens oder
Strippens. Zusätzlich kann mit dem angegebenen Verfahren zum Entfernen von
Photoresistmaterial mit dem Photoresist-Strippermittel nicht benötigtes
Photoresistmaterial von der Oberfläche des Wafers vollständig entfernt werden und wird
lediglich in einem einfachen Spülvorgang mit Wasser entfernt, wodurch das
Gesamtverfahren vereinfacht wird.
Die oben dargelegten Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Einzelnen unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen noch deutlicher, wobei:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung ist, welche die wesentlichen Teile einer
herkömmlichen Sprühdüsen-Strippereinheit zeigt; und
Fig. 2 ein Flußdiagramm wiedergibt, das ein Verfahren zum Strippen oder
Entfernen von Photoresistmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
Die vorliegende Erfindung sieht ein auf einem organischen Lösungsmittel
basierendes Photoresist-Strippermittel vor. Das Photoresist-Strippermittel gemäß der
vorliegenden Erfindung, welches eine Mischung aus Aceton, γ-Butyrolakton und einem
Ester-Lösungsmittel ist, läßt sich wirksam auf verschiedene Arten von 1
Photoresistmaterial bei Raumtemperatur (im Bereich von 20-40°C) anwenden.
Jeder Bestandteil oder jede Komponente des Photoresist-Strippermittels nach der
vorliegenden Erfindung kann als Strippermittel wirksam werden.
γ-Butyrolakton, das als Lösungsmittel für synthetisches Harz bekannt ist, hat
einen hohen Entzündungspunkt und ist als Lösungsmittel verhältnismäßig stabil. Die
Sicherheit von γ-Butyrolakton wird durch Ergebnisse verdeutlicht, die ein Hauttest und
ein 3-Monats-Einnahmetest lieferten, und welche ergaben, daß auf den menschlichen
Körper keine giftige Wirkung ausgeübt wird. Einige physikalische Eigenschaften von
g-Butyrolakton sind folgende: spezifisches Gewicht von 1,128, Siedepunkt von 204°C,
Entzündungspunkt bei 98°C nahe Vakuumdruck und 457°C bei atmosphärischem
Druck, sowie Viskosität von 1,70 cP bei 25°C.
Aceton ist in Äther löslich und weithin als Lösungsmittel für Harz, Kautschuk,
Kunststoff, Pigment, sowie als Auflösungsmittel für Acetylen bekannt. Einige
physikalische Eigenschaften von Aceton sind die folgenden: spezifisches Gewicht von
0,792, Siedepunkt von 56,5°C, Entzündungspunkt von -15°C nahe Vakuumdruck und
von 465°C bei atmosphärischem Druck sowie eine Viskosität von 0,337 cP bei 25°C.
Das Photoresist-Strippermittel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
Essigsäureester als organisches Lösungsmittel.
Die Ester-Lösungsmittel, welche für das Photoresist-Strippermittel nach der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen n-Butylacetat,
Amylacetat, Ethylacetoacetat, Isopropylacetat, Polypropyien-Glycol-Monomethyl
etheracetat.
Vorzugsweise enthält das Photoresist-Strippermittel gemäß der vorliegenden
Erfindung folgendes: 3-35 Gewichts-% Aceton, wobei der bevorzugte Bereich 8-15
Gewichts-% sind; 2-13 Gewichts-% γ-Butyrolakton, wobei der bevorzugte Bereich 4-7
Gewichts-% sind; und 55-95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, wobei der bevorzugte
Bereich 80-90 Gewichts-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels.
Das Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung kann weiter bei
Bedarf eine Hilfskomponente enthalten, beispielsweise ein oberflächenaktives Mittel.
Die Erfinder haben herausgefunden, daß die synergetischen Wirkungen jeder
Komponente des Strippermittels eine ausgedehnte Verwendung des Photoresist-
Strippermittel für beliebige Arten von Photoresistmittel ermöglichen und daß vielerlei
Photoresistmaterialien aufgrund der hohen Auflösungsraten des Mittels rasch entfernt
werden können.
Mit anderen Worten, das Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden
Erfindung kann effektiv Photoresistmaterial aus einer Vielzahl von organischen
Polymeren von dem Substrat entfernen. Die Photoresistmaterialien, die aus organischen
Polymeren gebildet sind, lassen sich grundsätzlich in zwei Arten einteilen, nämlich
negativ arbeitende Photoresistmaterialien und positiv arbeitende Photoresistmaterialien.
Je nach der verwendeten Strahlungsquelle werden diese negativ und positiv arbeitenden
Photoresistmaterialien in G-Linien-Resistmaterialien, i-Linien-Resistmaterialien,
unteres-Ultraviolett-Resistmaterialien (DUV-Resistmaterialien), Elektronenstrahl-
Resistmaterialien, Röntgenstrahl-Resistmaterialien und Ionenstrahl-Resistmaterialien
klassifiziert. Das Photoresist-Stripperniittel nach der vorliegenden Erfindung kann
effektiv die oben aufgeführten Photoresistmaterialien entfernen.
Auf dem Gebiet der Lithographie muß die Zusammensetzung der Schicht, die sich
unter der aus organischem Polymer gebildeten Photoresistschicht befindet, bei der
Auswahl eines geeigneten Strippermittels in Betracht gezogen werden. Das Photoresist-
Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung läßt sich anwenden, selbst wenn die
darunterliegende Schicht aus einer Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist, und
zusätzlich, wenn die darunterliegende Schicht aus einem gebräuchlichen Material
besteht, beispielsweise eine Siliziumschicht, eine Siliziumoxidschicht, eine
Siliziumnitridschicht oder eine Polysiliziumschicht ist. Das Photoresist-Strippermittel
nach der vorliegenden Erfindung kann effektiv das Photoresistmaterial entfernen, ohne
daß eine Beschädigung oder Verunreinigung an einer solchen darunterliegenden Schicht
verursacht wird.
Das Auflösungsvermögen von Komponenten, die für das Photoresist-
Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, wurde
jeweils gesondert mit Bezug auf verschiedene Photoresistmaterialien gemessen. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Im Einzelnen wurde das Auflösungsvermägen für die wirksamen Komponenten
γ-Butyxolakton und Aceton des Photoresist-Strippermittels nach der vorliegenden
Erfindung geprüft. Die Resistmaterialien, die für den Versuch verwendet wurden, waren
ein I-Linien-Resistmaterial, das als Material mit der Bezeichnung SS880A7 (Smimoto
Co., Japan) auf dem Markt ist, und drei DUV Resistmaterialien, die als UV III (Shipley
Company Inc., Japan), SEPR-402 (ShinEtsu Co. Japan) und SEPR-430S (ShinEtsu Co.,
Japan) auf dem Markt sind. Zusätzlich wurde n-Butylacetat, das ein typisches
organisches Lösungsmittel ist, das für die Photoresistmittel nach der vorliegenden
Erfindung zur Verfügung steht, demselben Test unterzogen.
Für die Prüfung des Auflösungsvermögens wurde jedes Photoresistmaterial auf
einen Siliziumwafer in ausreichender Dicke aufgebracht, um Proben vorzubereiten (bei
einer Wafer-Rotationsgeschwindigkeit von 2000 UpM für 30 Sekunden). Die erhaltenen
Proben wurden einer schonenden Wärmebehandlung bei 160°C für 3 Minuten
unterzogen und γ-Butyrolakton, Aceton und n-Butylacetat wurden auf je eine Probe zur
Einwirkung gebracht. Die Auflösungsgeschwindigkeiten für die Komponenten wurden
bei 25°C unter Verwendung eines Auflösungsratenmessers (DRM) gemessen. Die
Temperatur von 25°C wurde während des gesamten Meßvorganges aufrecht erhalten.
Die Ergebnisse von Tabelle 1 zeigen, daß jede der geprüften Komponenten ein
Auflösungsvermögen gegenüber sämtlichen Resistmaterialien aufweist, die für den Test
verwendet wurden. Sämtliche geprüften Komponenten für das Photoresist-
Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung zeigen verhältnismäßig höhere
Auflösungsraten gegenüber dem i-Linien-Resistmaterial als gegenüber den DUV-
Resistmaterialien.
Es sei in Beachtung der Ergebnisse aus Tabelle 1 festgestellt, daß jede
Komponente mit einem Auflösungsvermögen bezüglich der verschiedenen
Photoresistmaterialien zu einem Synergieeffekt bei der Entfernung von
Photoresistmaterial von einem Wafer beiträgt, wenn die betreffende Komponente sich in
dem Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung befindet. Der
Synergieeffekt jeder Komponente in dem Photoresist-Strippermittel ist durch Tabelle 2
deutlich gemacht.
Tabelle 2 zeigt das Auflösungsvermögen eines bestimmten Photoresist-
Strippermittels nach der vorliegenden Erfindung gegenüber verschiedenen
Photoresistmaterialien. Das spezielle Photoresist-Strippermittel, welches geprüft wurde,
war eine Mischung von 5 Gewichts-% γ-Butyrolakton, 10 Gewichts-% Aceton und 85
Gewichts-% n-Butylacetat, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
Die für die Prüfung des Auflösungsvermögens des Photoresist-Strippermittels
verwendeten Resistmaterialien waren DUV-Resistmaterialien, die als SEPR-402
(ShinEtsu Co. Japan), SEPR-430 (ShinEtsu Co., Japan) und UV III (Shipley Company
Inc., Japan) auf dem Markt sind, und i-Linien-Resistmaterialien, die als ip-2680 (Tokyo
Ohka Kogyo Co., Japan), ip-3300 (Tokyo Ohka Kogyo Co., Japan), i-7010 (Mitsubishi
Denki Co., Japan) und i-900 (Dong-gin Chemicals Co., Korea) auf dem Markt sind.
Für die Prüfung des Auflösungsvermögens des Photoresist-Strippermittels wurde
jedes Resistmaterial auf einen Siliziumwafer in ausreichender Dicke (bei einer Wafer-
Rotationsgeschwindigkeit von 2000 UpM während 30 Sekunden) aufgetragen, um
Proben vorzubereiten. Die erhaltenen Proben wurden einer schonenden
Wärmebehandlung bei 160°C während 3 Minuten unterzogen und das Photoresist-
Strippermittel wurde auf jeden der Wafer bei 25°C unter Verwendung eines
Sprühdüsenverfahrens aufgesprüht. Dann wurden die Auflösungsgeschwindigkeiten des
Photoresist-Strippermittels bezüglich der verschiedenen Resistmaterialien unter
Verwendung eines Auflösungsratenmessers (DRM) gemessen. Die Temperatur von
25°C wurde des gesamten Messvorgangs aufrecht erhalten.
Tabelle 2 zeigt, daß sämtliche geprüften Resistmaterialien innerhalb von einer
Sekunde von dem Photoresist-Strippermittel vollständig aufgelöst werden. Dieses
Ergebnis zeigt, daß die Mischung von Strippermittelkomponenten synergetische Effekte
hinsichtlich der Entfernung von Photoresistmaterial von einem Wafer aufweist.
Das Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung kann zur
Entfernung von Photoresistmaterialien verwendet werden, welche an der Oberfläche
von Wafern anhaften oder auf die Oberfläche aufgebracht sind, wobei diese Wafer aus
einem photolithographischen Verfahren aufgrund von Fehlerhaftigkeit herausgenommen
wurden oder nach belieben für einen Test bezüglich der Verfahrensdurchführung
herausgenommen wurden, was das Wiedereinspeisen der Wafer ermöglicht.
Das Photoresist-Strippermittel nach der Erfindung kann wirksam zur Entfernung
unnötigen Photoresistmaterials von dem Rand oder der Rückseite eines Wafers nach
dem schonenden Wärmehehandlungsprozess eingesetzt werden.
Außerdem ist das Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung
auch für das Entfernen eines ausgehärteten Photoresistmusters wirksam, welches
zurückbleibt, nachdem es als Ätzmaske zur Mustererzeugung in der darunterliegenden
Schicht durch Photolithograpie verwendet worden ist.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Entfernung von Photoresistmaterial unter
Verwendung des Photoresist-Strippermittels nach der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist einen Schnittansicht, welche die Hauptteile einer gebräuchlichen
Sprühdüsen-Strippereinheit erkennen läßt, welche zur Durchführung des Photoresist-
Strippverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung steht.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen, enthält die Strippeinheit 100 eine Ablaufschüssel 10.
Ein Schleuderaufnahme- oder ein Spannfutter 12 zur Unterstützung eines darauf
gesetzten Wafers W ist in der Ablaufschüssel 10 installiert. Die Schleuderaufnahme 12
ist mittels eines Motors 14 in Umdrehung versetzbar. Eine Düse 22 ist annähernd über
dem Zentrum der Schleuderaufnahme 12 angeordnet, um das Photoresist-Strippermittel
über die Düse 22 auf den Wafer W aufzubringen oder aufzusprühen, welcher an der
Schleuderaufnahme 12 befestigt ist.
Außerdem enthält die Strippeinheit 100 eine Randspüldüse 24 zum Aufsprühen
einer Randspüllösung auf den Wafer W, sowie eine Rückseiten-Spüldüse 26 zum
Aufsprühen einer Rückseiten-Spüllösung auf den Wafer W.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugten
Ausführungsform eines Verfahrens zum Entfernen nicht gebrauchten
Photoresistmaterials von einem Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung unter
Verwendung der Strippeinheit 100 nach Fig. 1. Das Photoresist-Strippverfahren nach
der vorliegenden Erfindung, welches nun beschrieben wird, dient zur Entfernung des
Photoresist-Maskenmusters von einem Wafer, welches als Ätzmaske verwendet worden
ist, um die darunterliegende Schicht während eines photolithographischen Verfahrens
mit einem Muster zu versehen. Das Photoresist-Strippverfahren kann auch in einer
Wiederaufbereitung von Wafern eingesetzt werden, welche nach dem
photolithographischen Verfahren aufgrund von Defekten ausgeschieden wurden oder
welche für einen Test bezüglich des Verfahrensablaufes abgezweigt wurden.
Das Photoresist-Strippverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen
Schritt 110 für das Strippen oder Entfernen von Photoresistmaterial bei niedriger
Drehgeschwindigkeit, einen Schritt 120 für das Strippen oder Entfernen von
Photoresistmaterial bei hoher Drehgeschwindigkeit sowie einen Spülschritt S6. Im
Einzelnen wird in dem Schritt 110 ein Substrat, beispielsweise der Siliziumwafer W,
welcher mit Photoresistmaterial beschichtet ist, in die Schleuderaufnahme 12 der
Strippeinheit 100 von Fig. 1 gesetzt. Dann wird ein Photoresist-Strippermittel mittels
der Düse 22 für etwa 10 bis 20 Sekunden über den Wafer W gesprüht, während der
Wafer W mit verhältnismäßig niedriger Drehzahl von etwa 1200 bis 1500 UpM
(Teilschritt S1) gedreht wird. Da sich der Wafer auf der Schleuderaufnahme 12 dreht,
wird hier das Photoresist-Strippermittel gleichförmig durch Zentrifugalkraft über den
Wafer W verteilt.
Das erfindungsgemäße Photoresist-Strippermittel, wie es zuvor beschrieben
wurde, ist für den Photoresist-Stripp-Prozess verwendbar. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird das Photoresist-Strippermittel, nämlich eine Mischung von
γ-Butyrolakton, Aceton und n-Butylacetat, bei Raumtemperatur zur Einwirkung
gebracht. Beispielsweise enthält das im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete
Photoresist-Strippermittel 5 Gewichts-% γ-Butyrolakton, 10 Gewichts-% Aceton und 85
Gewichts-% n-Butylacetat, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
Dann wird die Drehung der Schleuderaufnahme 12 für etwa 20 bis 30 Sekunden
angehalten (Teilschritt S2). In dem Teilschritt S2 wird das Photoresistmaterial auf dem
Wafer W durch das Photoresist-Strippermittel aufgelöst. Darauffolgend wird die
Schleuderaufnahme 12 mit höherer Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt, so daß der
Wafer eine Schleudertrocknung erfährt (Teilschritt S3).
Zum Entfernen des Photoresistrestes von dem Wafer W wird der mit hoher
Drehgeschwindigkeit ausgeführte Stripperschritt 120 durchgeführt. Im Einzelnen wird
das Photoresist-Strippermittel gemäß der vorliegenden Erfindung gleichförmig auf den
Wafer W über die Düse 22 für etwa 10 bis 20 Sekunden aufgesprüht, während der
Wafer mit einer relativ hohen Drehzahl von beispielsweise etwa 2000 bis 2500 UpM
gedreht wird (Teilschritt S4). Darauf folgend wird die Schleuderaufnahme 12 mit einer
höheren Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt, so daß der Wafer durch Schleudern
getrocknet wird (Teilschritt S5).
Nach dem Stripp-Schritt 120 mit hoher Drehzahl wird der Wafer mit reinem
Wasser in einem Spülschritt abgespült, um alle organischen Substanzen von dem
Wafer W zu entfernen (Teilschritt S6).
Dann wird die Schleuderaufnahme 12 mit einer höheren Geschwindigkeit in
Umdrehung versetzt, um den Wafer W zur Trocknung zu schleudern, so daß das reine
Wasser, das für den Spülvorgang S6 verwendet wurde, vollständig entfernt wird (Schritt
S7).
Sämtliche der obengenannten Schritte S1 bis S7 können bei Raumtemperatur
durchgeführt werden.
Das Photoresist-Strippverfahren nach der vorliegenden Erfindung umfaßt zwei
Stufen eines Stripp-Prozesses, d. h., den Schritt 110 mit Drehung bei niedriger Drehzahl
und den Schritt 120 mit Drehung bei hoher Drehzahl. Somit kann unnötiges
Photoresistmaterial vollständig von dem Wafer W entfernt werden. Auch ist das
Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung in hohem Maße flüchtig, so
daß nahezu kein Strippermittel nach der Entfernung des nicht mehr gebrauchten
Photoresistmaterials auf dem Wafer W verbleibt. Der Spülvorgang S6 mit reinem
Wasser, der nach dem Strippvorgang durchgeführt wird, reicht dazu aus, die
verbleibende organische Substanz von der Oberfläche des Wafers W zu entfernen, ohne
daß die Notwendigkeit besteht, eine Spülung mit einem organischen Lösungsmittel,
beispielsweise Isopropylalkohol (IPA) durchzuführen. Der Spülschritt S6 ist ein
einfacher Schritt innerhalb des Photoresist-Strippverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Das Photoresist-Strippermittel nach der vorliegenden Erfindung kann als Wafer-
Randspülmittel unter Verwendung der Rand-Spülsprühdüse 24 der Strippeinheit 100
von Fig. 1 verwendet werden. In diesem Falle wird das Photoresist-Strippermittel nach
der vorliegenden Erfindung auf den Rand des Wafers W durch die Randspülungs-
Sprühdüse 24 gesprüht. Dies hat zur Folge, daß das verbleibende Photoresistmaterial
gleichförmig von dem Rand des Wafers W entfernt wird, wenn es in Kontakt mit dem
Strippermittel kommt, das über die Randspülungs-Sprühdüse 24 verteilt wird, so daß die
Oberfläche des Wafers W glatt wird.
Andererseits kann das Photoresist-Strippermittel nach der Erfindung auch als
Mittel zur Spülung der Waferrückseite unter Verwendung der Rückseitenspülungs-
Sprühdüse 26 der Strippeinheit 100 von Fig. 1 verwendet werden. Wie bei dem
Verfahrensschritt der Abspülung des Randes können Photoresistmaterialreste
gleichförmig auch von der Rückseite des Wafers W entfernt werden, so daß eine glatte
Oberfläche zurückbleibt, die frei von organischen Lösungsmitteln ist.
Wie oben beschrieben wurde ist das Photoresist-Strippermittel nach der
vorliegenden Erfindung wirkungsvoll bei Raumtemperatur bezüglich vielerlei
Photoresistmaterialien verwendbar. Das Photoresist-Strippermittel hat eine hohe
Auflösungsgeschwindigkeit und ist stark flüchtig und daher bleibt das Photoresist-
Strippermittel kaum auf der Waferoberfläche. Das Photoresist-Strippermittel gemäß der
vorliegenden Erfindung kann effektiv bei einem Photoresistmasken-
Entfernungsvorgang, einem Wiederaufarbeitungsvorgang, einem Vorgang der Spülung
des Randes eines Wafers und bei einem Vorgang der Spülung der Rückseite eines
Wafers und dergleichen eingesetzt werden.
Das Photoresist-Strippverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann nicht mehr
gebrauchtes Photoresistmaterial vollständig von einem Wafer entfernen, wobei zwei
Schritte eines Strippvorganges vorgesehen sind, nämlich ein Strippschritt bei niedriger
Drehgeschwindigkeit und ein Strippschritt bei hoher Drehgeschwindigkeit. Zusätzlich
bedarf das hier angegebene Photoresist-Strippverfahren nicht der Hinzunahme eines
Schrittes der Spülung mit einem organischen Lösungsmittel. Für das erfindungsgemäße
Photoresist-Strippverfahren genügt die Verwendung reinen Wassers zum Abspülen der
organischen Substanzen von der Waferoberfläche. Das Gesamtverfahren kann daher im
Vergleich zu einem herkömmlichen Strippverfahren vereinfacht werden, das einen
Spülschritt mit einem organischen Lösungsmittel vorsieht.
Während die vorliegende Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf
bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für den
Fachmann, daß verschiedene Abwandlungen und Änderungen in der Form und in
Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne daß hierdurch die der Erfindung
zugrundeliegenden Gedanken, wie sie durch die anliegenden Ansprüche definiert sind,
verlassen werden.
Claims (18)
1. Photoresist-Strippermittel, welches eine Mischung aus Aceton, γ-Butyrolakton
und einem Ester-Lösungsmittel umfaßt.
2. Photoresist-Strippermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ester-Lösungsmittel Essigsäureester enthält.
3. Photoresist-Strippermittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ester-Lösungsmittel mindestens ein Lösungsmittel aus der Gruppe enthält, die aus
n-Butylacetat, Amylacetat, Ethylacetoacetat, Isopropylacetat und
Polypropylenglycol-monomethyletheracetat besteht.
4. Photoresist-Strippermittel nach Anspruch 1, bei welchem die Mischung folgendes
enthält:
3 bis 35 Gewichts-% Aceton;
2 bis 13 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
55 bis 95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
3 bis 35 Gewichts-% Aceton;
2 bis 13 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
55 bis 95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
5. Photoresist-Strippermittel nach Anspruch 1, bei welchem die Mischung folgendes
enthält:
8 bis 15 Gewichts-% Aceton;
4 bis 7 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
80 bis 90 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
8 bis 15 Gewichts-% Aceton;
4 bis 7 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
80 bis 90 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
6. Photoresist-Strippermittel nach Anspruch 1, welches weiter ein oberflächenaktives
Mittel enthält.
7. Photoresist-Strippverfahren mit folgenden Verfahrensschritten:
- a) Aufsprühen eines Photoresist-Strippermittels aus einer Mischung von Aceton, γ-Butyrolakton und einem Ester-Lösungsmittel, auf ein Substrat unter Rotierenlassen des Substrates bei verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit, so daß das Photoresistmaterial von dem Substrat entfernt wird;
- b) Anhalten der Rotation des Substrates für eine kurze Zeitdauer;
- c) Aufsprühen des Photoresist-Strippermittels auf das Substrat während eines Rotierenlassens des Substrates mit verhältnismäßig hoher Drehzahl; und
- d) Spülen des Substrates mit reinem Wasser.
8. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, welches nach dem Schritt b) weiter
den Schritt eines Schleudertrocknens des Substrates umfaßt.
9. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, welches nach dem Schritt c) weiter
den Schritt des Schleudertrocknens des Substrates umfaßt.
10. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem in dem Schritt a) das
Substrat mit einer Drehzahl von 1200 bis 1500 UpM gedreht wird.
11. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem im Schritt c) das
Substrat mit einer Drehzahl von 2000 bis 2500 UpM gedreht wird.
12. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem der Schritt a) während
einer Dauer von 10 bis 20 Sekunden durchgeführt wird.
13. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem der Schritt b) während
einer Dauer von 20 bis 30 Sekunden durchgeführt wird.
14. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem der Schritt c) während
einer Dauer von 10 bis 20 Sekunden durchgeführt wird.
15. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Photoresist-
Strippermittel folgendes enthält:
3 bis 35 Gewichts-% Aceton
2 bis 13 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
55 bis 95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
3 bis 35 Gewichts-% Aceton
2 bis 13 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
55 bis 95 Gewichts-% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
16. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Photoresist-
Strippermittel außerdem ein oberflächenaktives Mittel enthält.
17. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Ester-
Lösungsmittel, das in dem Photoresist-Strippermittel enthalten ist, mindestens
einen Ester enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus n-Butylacetat,
Amylacetat, Ethylacetoacetat, Isopropylacetat und Propylenglycol-monomethyl
etheracetat besteht.
18. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Mischung des
Photoresist-Strippermittel folgendes enthält:
8 bis 15 Gewichts-% Aceton;
4 bis 7 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
80 bis 90 Gewichts-% n-Butylacetat, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
8 bis 15 Gewichts-% Aceton;
4 bis 7 Gewichts-% γ-Butyrolakton; und
80 bis 90 Gewichts-% n-Butylacetat, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
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