DE10049831B4 - 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 Mittels Download PDF

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Abstract

Photoresist-Strippermittel, welches eine Mischung aus Aceton, γ-Butyrolakton und einem Ester-Lösungsmittel umfasst, wobei
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.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Aus der US 5,268,260 A ist das Ablösen eines Photoresists in einer Lösung aus γ-Butyrolakton bekannt. Weiter ist daraus bekannt, zu der Lösung Propylenglykol-Monomethylacetat oder Aceton hinzu zu geben.
  • Aus der US 5,413,729 A ist es bekannt zum Ablösen von Beschichtungen von einem Substrat Essigsäureester zu verwenden.
  • Aus der US 5,173,392 A ist es bekannt, zum Ablösen eines Photoresists n-Butylacetat zu verwenden.
  • Aus der US 5,897,982 A und der US 5,885,755 A ist jeweils ein Photoresist-Entwicklungsverfahren bekannt, in dessen Verlauf mit photoresistbeschichtete und nachfolgend belichtete Halbleitersubstrate entwickelt werden, indem die Halbleitersubstrate in Rotation versetzt und mit Entwicklungsflüssigkeit beaufschlagt werden. Anschließend erfolgt ein Spülen der rotierenden Substrate mit Wasser.
  • 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.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • 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 6 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 Wafern 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, Isopropylacetat 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 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:
  • 1 eine Schnittdarstellung ist, welche die wesentlichen Teile einer herkömmlichen Sprühdüsen-Strippereinheit zeigt; und
  • 2 ein Flußdiagramm wiedergibt, das ein Verfahren zum Strippen oder Entfernen von Photoresistmaterial gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • 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 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 γ-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, Polypropylen-Glycol-Monomethyletheracetat.
  • 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-Strippermittel 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. Tabelle 1
    Bestandteil Auflösungsgeschwindigkeit in Å/sec (10–1 nm/s)
    i-line-Resistmat. DUV-Resistmat.
    SS880A7 UV III SEPR-402 SEPR-430S
    γ-Butyrolakton 15163 9180 8463 5600
    Aceton 15163 9180 5633 6743
    n-Butylacetat 2146 529 204 1388
  • Im Einzelnen wurde das Auflösungsvermögen für die wirksamen Komponenten γ-Butyrolakton 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. Tabelle 2
    Resistmaterial Anfängliche Dicke des Resistmat. Å (10–1 nm) Auflösungs-Geschw. Å/sec – (10–1 nm/s) Dicke des Resist-Mat. nach 1 s der Auflösung in Å (10–1 nm)
    DUV Resistmat. SEPR-402 7000 > 6800 0
    SEPR-430 8300 > 8300 0
    UV III 5500 > 5500 0
    i-line Resistmat. ip-2680 16000 > 16000 0
    ip-3300 12000 > 12000 0
    i-7010 32000 > 32000 0
    i-900 5000 > 5000 0
  • 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 Wärmebehandlungsprozess 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.
  • 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 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.
  • 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 1. Das Photoresist-Stippverfahren 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 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 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 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 (17)

  1. Photoresist-Strippermittel, welches eine Mischung aus Aceton, γ-Butyrolakton und einem Ester-Lösungsmittel umfasst, wobei 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.
  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: 8 bis 15 Gewichts% Aceton; 4 bis 7 Gewichts% γ-Butyrolakton; und 80 bis 90 Gewichts% Ester-Lösungsmittel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Mischung.
  5. Photoresist-Strippermittel nach Anspruch 1, welches weiter ein oberflächenaktives Mittel enthält.
  6. 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 niedriger Drehzahl, 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 hoher Drehzahl; und d) Spülen des Substrates mit reinem Wasser.
  7. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, welches nach dem Schritt b) weiter den Schritt eines Schleudertrocknens des Substrates umfaßt.
  8. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, welches nach dem Schritt c) weiter den Schritt des Schleudertrocknen des Substrates umfaßt.
  9. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, bei welchem in dem Schritt a) das Substrat mit einer Drehzahl von 1200 bis 1500 UpM. gedreht wird.
  10. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, bei welchem im Schritt c) das Substrat mit einer Drehzahl von 2000 bis 2500 UpM. gedreht wird.
  11. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt a) während einer Dauer von 10 bis 20 Sekunden durchgeführt wird.
  12. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt b) während einer Dauer von 20 bis 30 Sekunden durchgeführt wird.
  13. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt c) während einer Dauer von 10 bis 20 Sekunden durchgeführt wird.
  14. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, 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.
  15. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Photoresist-Strippermittel außerdem ein oberflächenaktives Mittel enthält.
  16. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, 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-monomethyletheracetat besteht.
  17. Photoresist-Strippverfahren nach Anspruch 6, 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.
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