TW507268B - Dry-type photoresist stripping for preventing substrate from peeling - Google Patents

Description

507268 五、發明說明（1) 發明領域： 本發明與一種半導體製程有關，特別是在微影製程之 乾式去除光阻的過程，避免基材剝落的發明。 發明背景： 光阻是光學微影（Photolithography)程序中不可或缺 的材料，也是整個積體電路製程最重要的關鍵之一。一般 光阻主要由樹脂（R e s i n )、感光劑（S e n s i t i z e r )和溶劑 (Sol vent)等三種不同成份所混合而成，其中樹脂的功能 是做為黏和劑（B i n d e r )，感光劑是一種光活性 (Photoactivity)極強的化合物，其與樹脂在光阻内的含 量通常相當，兩者一起溶入溶劑裡，使混合好的光阻能以 液態的形式存在，以方便塗佈在晶圓上。 微影就是利用光阻在感光後與未感光前，對驗性溶液 的溶解度差別（Differential Solubility)，來進行光罩 的圖樣轉換（Pattern Transfer)。在半導體製程中，當薄 膜ί儿積元畢之後’晶片在進行餘刻或是以離子植入法進行 摻雜（D 〇 p i n g )前，都必須經過微影步驟，以便在晶片的表 面覆蓋一層轉移光罩的正光阻。而微影製程從覆蓋光阻到 顯影等步驟流程，可分為去水烘烤、塗底、上光阻、軟 烤、曝光、曝光後烘烤、顯影和硬烤。經過上述流程後的

507268 五、發明說明（2) 光阻，接以執行下一製程，如離子植入，當所述之製程也 完成告一段落，光阻的利用便已結束，即可以將光阻從晶 片的表面去除。 在半導體工業上，積體電路的製程中，光阻的使用動 辄達25次之多，因此光阻去除（Photo resist strip)的效 果便成為非常重要的關鍵，它不但影響到產品的良率，更 影響到製程的時間。目前清除光阻的方法主要有乾式去光 阻法和濕式法去光阻法，而乾式去除光阻法在半導體業界 已廣泛的應用在1 # m以下的製程上，如蝕刻製程後、離子 佈植製程後等，且該法去除光阻的能力甚佳，並減少失濕 式法去光阻法的使用。 所謂乾式去除光阻法，就是以電漿（P 1 a s m a )的方式來 進行光阻去除。藉著電漿内二次電子（Secondary Electrons)的激發，我們可以在電漿内獲得許多各種不同 的帶電離子、原子團（Radicals)、分子和粒子。反應氣體 以使用氧為例，激發後可以獲得一個充滿氧分子、離子和 粒子的氧電漿（Oxygen plasma)，而由於光阻是一種碳氫 化合物，將會被氧電漿藉反應性的蝕刻而剝除，形成氣態 的CO、C02與1120，而被電漿反應器的真空系統抽離。 接下來請參照圖一，如步驟1 0所示，在已完成前段製 程的晶圓上，並包含已微影、蝕刻之光阻層於複數個元件

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五、發明說明（3) 上，，接著進行離=佈植的製程。而離子佈植技術在積體 路製程中有極廣範圍的應用，舉凡N型井和p型井 E-B SRAM ESD、M0S之啟始電壓調整的製程、M〇s =^、 雜源極/没極（LDD)的製程與M〇s之源極/没極的 f J = 必須使用離子佈植法來進行。 矛苟 在圖-步驟12中，請參照圖二，其為具乾式去除光阻 能之Mattson儀器原理結構示意圖，包含反應氣體輸 、道100、氣體喷灑頭1〇1 、固定篩網、電漿1〇3、晶 圓1 04、加熱板1〇5和晶圓支撐腳1〇6。將圖一步驟10所述 之晶圓置入Mattson儀器基座中，將晶圓放置於支撐腳1〇6 上’並降下支撐腳106，並將加熱板105加熱至2 5 0 °C，進 行乾式去除光阻法，用電漿將光阻去除，反應時間約6 0秒 120秒，此時只通入〇2氣體，最後通入c2F6氣體，和〇2比約 為2 %〜〇 · 5 %，反應時間為約5秒〜4 0秒。 再將圖一步驟1 2中完成乾式去除光阻法的晶圓，於步 驟1 4進行後段製程，如薄膜沉積、離子佈植和金屬化等， 重覆步驟10〜步驟14，以完成完整之製程。 在乾式去除光卩且法中，溫度越高越有利光阻的去除， 但卻會產生較高之光阻和基材的表面熱應力；又晶圓上的 光阻因離子佈植後造成光阻的表面硬化，使得晶 〜S i基材產生剝落的現象’降低元件的良率。而將涵一夺

507268 五、發明說明（4) 驟1 2的晶圓經由KL A缺陷檢測儀進行掃瞄後，所得之結果 如圖三所不^該晶圓因基材剝落’呈現不完整之表面。 習知技藝中，若在圖一步驟1 2中，將步驟1 0的晶圓預 先置於同樣具乾式去除光阻法功能之Omega儀器，利用電 漿去除光阻後，再將該晶圓置入Matt son儀器進行後段電 漿去除光阻，進行兩階段式的乾式去除光阻法。雖然此法 可以獲得較乾淨的晶圓表面，但卻須要耗費較高的生產成 本和較久製程時間，對於製程的改善並無多大的幫助。 因此為了提昇產品的效能，對於半導體工業上，光阻 的使用及該去除過程，便成為製程上非常重要的一個關 鍵。 發明目的與概述： 本發明的主要目的，在於提供一種去除光阻之方法， 改善習知光阻去除所衍生之問題。 本發明的另一目的，在於提供一種乾式去除光阻之方 法，獲得較佳的光阻去除製程，縮短習知製程時間。 為能獲致上述諸項目的，本發明揭露一種形成積體電 路製程之乾式去除光阻的方法。首先在一已包含微影、蝕

507268 五、發明說明（5) 刻後之光阻層於複數個元件上，完成前段製程的的晶圓， 並接以離子佈植製程後，進行乾式去除光阻。 將晶圓置入Matt son乾式去除光阻儀器機台内，置於 支撐腳（P i η )上，將晶圓抬昇（P i n u p )約4 m m，即距離加熱 板約4 m m，而加熱板距離電漿發射源約1 5 m m，再將加熱板 加熱至2 5 0 °C ，此時測得晶圓的溫変約為1 6 5 t ，利用電漿 進行乾式去除光阻約40秒〜120秒後，再降下（Pi n down)晶 圓，進行另一階段的乾式去除光阻，此時的高溫能有效的 將光阻去除，反應時間約6 0秒〜1 2 0秒，此時只通入02氣 體，最後通入C2F6氣體，和02比約為2%〜0. 5%，反應時間為 約5秒〜4 0秒。 本發明的重點在於改變習知單一階段電漿乾式去除光 阻，在同一電漿乾式去除光阻儀中，將其乾式去除光阻製 程依溫度分成兩個階段，以降低光阻和基材的表面熱應 力，並避免因熱應力加上前段離子佈植製程造成光阻硬 化，產生基材的剝落。也避免為獲較佳光阻去除效果，而 使用兩種以上的乾式去除光阻儀，因而花費較長的製程時 發明詳細說明： 本發明與一半導體製程有關，特別是在微影製程之乾

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式去除光阻 如步驟4 0所 影、蝕刻製 佈植的製程 的過程，避 不？在已完 程後之光阻 免基材剝落 成前段製程 層於複數個 的發明。請 的晶圓上， 元件上，接 參照圖四， 並包含微 著進行離子 在圖四步驟42中，請參照圖二，其為具乾式去除 法功能之Mattson儀器原理結構示意圖，包含反應氣 入通道100、氣體喷灑頭1〇1、固定篩網1〇2、電漿1〇3體輪曰 圓104。、加熱板105和晶圓支撐腳1〇6。將圖四步驟4〇所述曰曰 之晶圓置入Mattson乾式去除光阻儀器機台内，置於 腳（P!n)上，將晶圓抬昇（Pin up)約3.5mm〜45mm，、較佳牙 4mm，即一晶圓距離加熱板約3· 5ram〜4· 5mm，較佳為4隨，如…、 圖五所示’而加熱板距離電漿發射源約14. 5mm〜15. 5mm， f佳為1 5 mm，再將加熱板加熱至2 5 〇艺，此時測得晶圓的 溫度約為165 °C ，利用電漿進行乾式去除光阻約40秒〜120 秒，較佳為80秒。 接著參照圖四步驟44，降下（Pi n down)晶圓，如圖六 示’進行另一階段的乾式去除光阻，反應時間約6 0秒 —=秒’此時只通入〇2氣體，最後通入C2F6氣體，和〇2比約 _ %〜Q。· 5% ’反應時間為約5秒〜40秒。並將加熱板1 05加熱 5 〇 C ’進行乾式去除光阻法將光阻去除，此時的高溫 月=有效的將光阻去除。而將圖四步驟44的晶圓經由KLA缺 &檢測儀進行掃瞄後，所得之結果如圖七所示，該晶圓經

507268 五、發明說明（7) 本發明之實施例後，呈現較完整且光亮之表面。 再將圖四步驟44中完成乾式去除光阻法的晶圓，於步 驟4 6進行後段製程，如薄膜沉積、離子佈植和金屬化等， 重覆步驟40〜步驟46，以完成完整之製程。 本發明改變習知單一階段電漿乾式去除光阻，在同一 電漿乾式去除光阻儀中，將其乾式去除光阻製程依溫度分 成兩個階段，以降低光阻和基材的表面熱應力，並避免因 熱應力加上之前段離子佈植製程造成光阻硬化，產生α - S i基材的剝落。根據熱膨脹係數公式：

/3 = 1 /V(> V// T)P /3為熱膨脹係數，V為體積，Τ為溫度，因此Δν α ΔΤ α σ，σ為熱應力。如果設晶圓在去除光阻前溫度為30 °C，經過習知單一乾式去除光阻製程，加熱至2 5 0 °C之熱 應力經計算後為σ。在本發明之實施例中，依溫度分程兩 階段，將晶圓P i n u ρ和P i n d 〇 w η，第一階段P i n u ρ，晶圓 溫度為 165 C ’ ^5 1 = 0.61 (7 ，第二階段Pin down ’ 晶 圓溫度為 2 5 0 〇C，σ 165 ^ -250 1= 〇 · 3 8 σ 〇 總括本發明所揭露之電漿乾式去除光阻方法，具有下 列的優點： 1. 本發明在同一電漿乾式去除光阻儀中，將該乾式去除 光阻製程依溫度分成兩個階段，以降低光阻和基材的表面

第10頁 507268 五、發明說明（8) 熱應力，並避免因熱應力加上之前段離子佈植製程造成之 光阻硬化，產生α-Si基材的剝落，能有效的提昇良率。 2. 本發明而不須使用兩種以上的乾式去除光阻儀，以獲 較佳光阻去除效果，能有效的降低製程時間，並節省生產 支出。 本發明雖以一較佳實例闡明如上，然其並非用以限定 本發明精神與發明實體，僅止於此一實施例爾。對熟悉此 領域技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍内所作之修 改，均應包含在下述之申請專利範圍内。

507268 圖式簡單說明 圖一、習知乾式去除光阻流程圖。 圖二、Mattson乾式去除光阻儀之結構示意圖。 圖三、習知乾式去除光阻製程經K L A缺陷檢測儀掃瞄後的 晶圓頂視圖。 圖四、本發明之乾式去除光阻流程圖。 圖五、將晶圓Pin up之示意圖。 圖六、將晶圓Pin down之示意圖。 圖七、本發明之乾式去除光阻製程經KLA缺陷檢測儀掃瞄 後的晶圓頂視圖。

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Claims (1)

1. MT7268 六、申請專利範圍 1 · 一種乾式去除光阻法 a •提供已完成前段微影 上的晶圓； b·進行離子佈植的製程 c·進行乾式去除光阻法 d·進行後段製程； 其中’该乾式去除光阻法之步 上進行光阻去除。 外年（月1 :修正 該方法包含： 蝕刻製程之光阻層於複數個元件 以及 可依溫度分成兩階段以 2 ·如申明專利範圍第丨項之乾式 光阻法所使用之儀哭示先阻法，該乾式去除 之用之儀為為Matts〇n乾式去除光阻儀。 3·如申請專利範圍第1項之队 光阻法’依溫度區分成兩階^ ’該乾式去除 二階段為相對高溫。 弟 &段為相對低溫，第 4·如申請專利範圍第3項之 光阻法之第一階段溫声、:。牙、光阻法，該乾式去除 約為240 t：〜260 °C。又、、、#、、、 5 C〜175 t，第二階段溫度 5·如申請專利範圍第3 光阻法之第一階段、、w # 式去除光阻法，該乾式去除 V。 度約為，第二階段溫度約為25〇 第13頁 507268

   言亥乾式去除 六、申請專利範圍 6·如申請專利範圍第3項之乾式去 光阻法之階段溫度可依製程兩除光阻法， 而要做調整 7. 一種在—Mattson乾式去除光阻傜由，_ 的方法，其特徵在於藉由a :進行乾式去除光阻 温度，其中該晶圓和該“=離來控制晶圓 控制。 的抬昇⑺n up)或下降(ριη —η)來错曰曰圓支撑腳⑺η) up)約 up)約 為3.5申-:4專5二。圍第7項之方法’該晶圓括昇(Pin 9·如申請專利範圍絮 _ a ^ 為4mm。 *7員之方法’ a亥曰曰圓抬昇(ριη 1 0 ·如申請專利範園楚 闺弟7項之方法’该晶圓私置〈Ρ Ί· η η η Λ rrc 離可依製程需要而調整。 laM口幵（Pm up)距

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