JP2008541158A - フォトレジスト層除去用組成物及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、フォトレジスト層を溶解又は軟化させる化学成分と水とを含有する化学的部分、砥粒である機械的部分を含むフォトレジスト層除去用組成物及びその使用方法を公開する。本発明の組成物及び本発明の使用方法を用いると、既存のフォトレジスト層クリーニングプロセスを2段階から1段階まで減少し、プロセスを簡略化させ、クリーニングプロセスの時間を短縮させ、コストを低減させることができる。本発明の組成物において、化学成分の毒性が低く、可燃性が低く、使用量が少なく、環境によりやさしく、且つ化学廃棄物の処理費用を減少する。
Description
本発明は、半導体の製造工程においてフォトレジスト層を除去するための組成物及びその使用方法に関する。
半導体素子の製造工程において、フォトレジスト層の塗布、露光及び現像は、素子のパターン形成にとって必要な工程である（図１に示す）。現像後、下地基板上にイオンを注入するフォトレジスト層を除去し、基板上にイオンを注入しないフォトレジスト層を残すことが必要である。イオンを注入した後、フォトレジスト層を除去することが必要で、そしてアニール工程を行う。今まで、半導体の製造産業において、ずっと２段階法を用いてこのフォトレジスト層膜を除去する。第１段階は、プラズマエッチングによりフォトレジスト層の大部分を除去し、そしてウエットエッチング/洗浄プロセスを利用して残ったフォトレジスト層を除去・洗浄する。エッチング工程において、非常に強いプラズマによるアッシュ化装置が必要となっている。第２段階は、化学活性の強い洗浄溶液が必要で、この洗浄溶液は通常燃えやすく且つ毒性が強く、プラズマエッチング工程において含フッ素化合物の使用が必要である。その後の洗浄/エッチングプロセスに通常使用される化学成分は、高濃度の有機溶剤とフッ素化合物である。洗浄/エッチングプロセスは加熱の雰囲気で行うことが必要であり、且つ作業時間が長い。それは、ドーピング工程において、イオンによる衝突したフォトレジスト層中の重合体が硬くなるので、その溶解性が低くなるため、処理時間が長くなる。例えば、特許ＵＳ６７７７３８０、特許ＵＳ６２７４５３７及び特許ＵＳ６６９２９０３などのいずれかが上述２段階プロセスを使用する。そして、既存の方法は、フォトレジスト層をきれいに除去することが保障できない場合がある。
つまり、このプロセスは、コストが高くて生産量が少なく、また環境及び残留に関する問題があるため、上述の問題に対して新規なフォトレジスト層のクリーニングプロセスを案出することが期待されている。
本発明は、上述の課題を解決するため、フォトレジスト層を溶解又は軟化させる化学成分と水とを含有する化学的部分及び砥粒である機械的部分を含むフォトレジスト層除去用組成物を提供することを目的としている。
その中では前記化学的部分は、さらに界面活性剤及び/又は抑制剤を含有してもいい。当該界面活性剤は、化学成分の洗浄効果の向上に寄与する。当該抑制剤は、下地基板の化学的又は機械的損耗、腐食及び点腐食を低下又は阻止することができる。イオン注入中、典型的な基板はケイ素基板で、ケイ素基板上に薄層の酸化層を成長させることもある。当該研磨パッドは平らな表面を有する任意のプラスチックシート又は異なる表面処理/溝のあるプラスチックシートで、十分のクリーニング溶液が研磨基板に分布することを確保するようにしている。下地基板には、ケイ素、二酸化ケイ素、イオンドープ二酸化ケイ素、低誘電率Kの材料及びアルミニウム又は銅のような金属などの基板が含まれる。
当該砥粒の濃度は４０％以下で、当該化学成分の濃度は１〜７０％で、当該界面活性剤の濃度は０．００１〜５％で、当該抑制剤の濃度は０．００５〜１０％で、残量は水である。上記の百分率は組成物の全体に占める重量百分率である。前記砥粒は無機及び/又は有機重合体の砥粒である。
当該無機砥粒は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化セリウム及び酸化ジルコニウムのうちの一種又は多種であることが好ましい。
当該無機砥粒は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化セリウム及び酸化ジルコニウムのうちの一種又は多種であることが好ましい。
当該有機重合体の砥粒は、この組成物に溶解しない高分子重合体の砥粒である。当該砥粒の平均粒径は、０．００５〜１．０μｍであることが好ましく、０．０２〜０．５μｍであることがより好ましい。
前記化学成分は酸化剤、有機溶剤又は無機溶解促進物質である。当該酸化剤は有機又は無機過酸化物のうちの一種又は多種で、過酸化水素、過酢酸、過ホウ酸、過酸化ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過マンガン酸カリウム、硝酸及び/又は硝酸塩であることが好ましい。当該有機溶剤は有機アミン、有機アルコール、有機アルコールアミン、有機エーテル及び/又は有機ケトンであることが好ましい。当該無機溶解促進物質はフォトレジスト層の溶解度を増加させることができる水溶性無機塩で、フォトレジスト層を転化又は溶解させることに寄与し、KOH、KNO3、K3PO4、K2SO4、NH4NO3、(NH4)2SO4、CsNO3、CsOH、KCl、CsCl、NH4Cl及び/又はしゅう酸アンモニウムなどの物質である。
当該水は、脱イオン水であることが好ましい。
当該化学的部分は、錯化剤、分散剤、触媒及びpH調整剤のうちの一種又は多種を含有してもいい。
また、本発明は、上述の組成物の使用方法を提供することを目的としている。その方法は以下の工程を含む。
１）研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、適切な圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる。
２）研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に本発明の組成物を散布し、研磨パッド及び/又はウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる。
この方法には、さらに研磨済みのウェハーを固定クランプから取出し、そして洗浄する洗浄工程を含んでもいい。脱イオン水だけでウェハーを洗浄してもいい。脱イオン水に添加剤を含有させるのは、より優れたクリーニング効果が実現できるので、好ましい。当該洗浄工程は、ウェハーを洗浄しながら、ウェハーを磨いてもいい。ウェハーの洗浄は、相同又は相異の研磨テーブルの上で相同又は相異の研磨パッドを用いてウェハー表面を緩衝することを指してもいい。
本発明の積極的な進歩と効果は以下の通りである。
１、本発明の組成物によりフォトレジスト層を除去すると、既存のフォトレジスト層クリーニングプロセスを2段階(プラズマエッチングとウエットエッチング)から1段階(化学的機械的研磨クリーニング)まで減少し、プロセスを簡略化させ、コストを低減させることができる。
２、当該組成物は毒性が低くて可燃性が低い化学物質を使用し、且つ化学成分の使用量を減少するので、環境によりやさしく、化学廃棄物の処理費用が減少する(特に化学成分の使用量が減少する)。
３、当該組成物を使用すると、クリーニングプロセスの時間を短縮し、最終的に生産量を向上させることができる。
４、当該組成物は、残留物をより徹底的に除去し、最終的に導電性能を向上させることができる。
以下、本発明の好適な実施例を例示し、本発明の技術方案を詳細に説明する。
実施例１
組成物の組成：１５０ｇの平均粒径８０ｎｍの二酸化ケイ素、１５００ｇのエタノールアミン及び１３５０ｇの脱イオン水。
組成物の組成：１５０ｇの平均粒径８０ｎｍの二酸化ケイ素、１５００ｇのエタノールアミン及び１３５０ｇの脱イオン水。
研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、３Ｐｓｉの圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる。研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に上述組成物を散布し、７５ｒｐｍの回転数で研磨パッドを、５５ｒｐｍの回転数でウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる。
実施例２
組成物の組成：１５０ｇの平均粒径５０ｎｍの二酸化チタン、１５００ｇのエタノールアミン及び１３５０ｇの脱イオン水。
組成物の組成：１５０ｇの平均粒径５０ｎｍの二酸化チタン、１５００ｇのエタノールアミン及び１３５０ｇの脱イオン水。
研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、３Ｐｓｉの圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる。研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に上述組成物を散布し、７５ｒｐｍの回転数で研磨パッドを、５５ｒｐｍの回転数でウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる。
実施例３
組成物の組成：１５０ｇの平均粒径１００ｎｍの二酸化ケイ素、３０ｇの過硫酸アンモニウム、１０００ｇのエタノール、３ｇの非イオン界面活性剤及び１８１７ｇの脱イオン水。
組成物の組成：１５０ｇの平均粒径１００ｎｍの二酸化ケイ素、３０ｇの過硫酸アンモニウム、１０００ｇのエタノール、３ｇの非イオン界面活性剤及び１８１７ｇの脱イオン水。
研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、２Ｐｓｉの圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる。研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に上述組成物を散布し、７５ｒｐｍの回転数で研磨パッドを、５５ｒｐｍの回転数でウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる。
実施例４
組成物の組成：１２００ｇの平均粒径５ｎｍの酸化アルミニウム、１５ｇの過硫酸アンモニウム、１５ｇのエチレンジアミン、０．０３ｇの非イオン界面活性剤、０．１５ｇのベンゾトリアゾール及び１７６９．８２ｇの脱イオン水。
組成物の組成：１２００ｇの平均粒径５ｎｍの酸化アルミニウム、１５ｇの過硫酸アンモニウム、１５ｇのエチレンジアミン、０．０３ｇの非イオン界面活性剤、０．１５ｇのベンゾトリアゾール及び１７６９．８２ｇの脱イオン水。
研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、１Ｐｓｉの圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる。研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に上述組成物を散布し、７５ｒｐｍの回転数で研磨パッドを、５５ｒｐｍの回転数でウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる。
実施例５
組成物の組成：１０ｇの平均粒径１０００ｎｍのポリウレタン砥粒、１８３０ｇのエチレンジアミン、１５０ｇの非イオン界面活性剤、２７０ｇの硝酸カリウム、３０ｇのトリアゾール及び７１０ｇの脱イオン水。
組成物の組成：１０ｇの平均粒径１０００ｎｍのポリウレタン砥粒、１８３０ｇのエチレンジアミン、１５０ｇの非イオン界面活性剤、２７０ｇの硝酸カリウム、３０ｇのトリアゾール及び７１０ｇの脱イオン水。
研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、３Ｐｓｉの圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる。研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に上述組成物を散布し、７５ｒｐｍの回転数で研磨パッドを、５５ｒｐｍの回転数でウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる。
Claims (16)
- フォトレジスト層を溶解又は軟化させる化学成分と水とを含有する化学的部分を含むフォトレジスト層除去用組成物であり、さらに砥粒である機械的部分を含むことを特徴とするフォトレジスト層除去用組成物。
- 化学的部分は、さらに界面活性剤及び/又は抑制剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 砥粒の濃度は４０％以下で、化学成分の濃度は１〜70％で、界面活性剤の濃度は０．００１〜５％で、抑制剤の濃度は０．００５〜１０％で、残量は水であることを特徴とする請求項２に記載の組成物。上記百分率は組成物の全体に占める重量百分率である。
- 砥粒は、無機及び/又は有機重合体の砥粒であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 無機砥粒は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化セリウム及び酸化ジルコニウムのうちの一種又は多種であることを特徴とする請求項４に記載の組成物。
- 有機重合体砥粒は、組成物に溶解しない高分子重合体砥粒であることを特徴とする請求項４に記載の組成物。
- 砥粒の平均粒径は、０．００５〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 砥粒の平均粒径は、０．０２〜０．５μｍであることを特徴とする請求項７に記載の組成物。
- 化学成分は酸化剤、有機溶剤又は無機溶解促進物質であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 有機溶媒は有機アミン、有機アルコール、有機アルコールアミン、有機エーテル及び/又は有機ケトンであることを特徴とする請求項９に記載の組成物。
- 無機溶解促進物質はフォトレジスト層の溶解度を増加させることができる水溶性無機塩であることを特徴とする請求項９に記載の組成物。
- 無機溶解促進物質は、KOH、KNO3、K3PO4、K2SO4、NH4NO3、(NH4)2SO4、CsNO3、CsOH、KCl、CsCl、NH4Cl及び/又はしゅう酸アンモニウムであることを特徴とする請求項９に記載の組成物。
- 酸化剤は、過酸化水素、過酢酸、過ホウ酸、過酸化ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過マンガン酸カリウム、硝酸及び/又は硝酸塩であることを特徴とする請求項９に記載の組成物。
- 水は、脱イオン水であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 化学的部分は、錯化剤、分散剤、触媒及びｐＨ調整剤のうちの一種又は多種を含有することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- １）研磨パッドを研磨テーブルの上に置き、ウェハーをウェハー固定クランプ内に設置し、適切な圧力を加える条件でウェハーを研磨パッドに接触させる工程と、
２）研磨パッド及びそれに接触するウェハーの上に請求項１〜１５のいずれかに記載の組成物を散布し、研磨パッド及び/又はウェハーを回転させ、フォトレジスト層を徹底的に除去するまで研磨パッドをウェハー表面に摩擦させる工程と、
を含む請求項１〜１５のいずれかに記載の組成物の使用方法。
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