TWI425324B - 可去除光阻層之組合物 - Google Patents

Description

可去除光阻層之組合物

本發明係關於一種在半導體製造過程中，用以去除光阻層之組合物及其使用方法。

請參閱圖一，圖一為先前技藝中，光阻層的塗敷、曝光、成像以及等離子刻蝕之流程示意圖。在半導體元件製造過程中，光阻層的塗敷、曝光以及成像可用來製造必要的元件圖案。在製圖技術結束時(即在光阻層的塗敷、成像、離子注入刻蝕後)，如圖一所示，在進行下一個技術步驟前，剩下的光阻材料需除去。在離子注入的摻雜過程中，由於離子轟擊使得光阻層聚合物變硬，因此光阻層會變得更難溶解，進而難以除去。目前，半導體製造工業一直使用等離子刻蝕和濕刻蝕二步驟除去光阻層，第一步利用等離子刻蝕除去光阻層的大部分，第二步的濕刻蝕步驟利用含高濃度以及通常含有毒性的化學成分的清潔組合物。清潔步驟需要花費很長的時間來完成，且通常需要升高溫度來輔助該反應。又因該二步驟需要二套不同的設備，所以成本較高。此外，現有技術方法有時並不能把所有的光阻層都清洗乾淨，會留下殘留物。

現有技術通常使用濃度相對較高的化學成分，如有機溶劑、極性溶劑和含氟化合物，例如Small EKC之美國專利公告第6,777,380號，Park Samsung之美國專利公告第6,274,537號以及Kanno等人之美國專利申請號第20040106531號。

由於上述先前技藝之成本高、產量低又涉及環境和光阻去除不乾淨等問題，因此，本發明之主要範疇在於提供一種可有效去除光阻層之組合物，以解決上述問題。

本發明之一範疇在於提供一種去除光阻層的組合物，其包含極性溶劑以及氧化劑。該光阻層通常含有機物及/或聚合物。該極性溶劑可軟化或溶解光阻層或光阻層中的有機物以及聚合物，該氧化劑可以氧化有機物以及聚合物，破壞原分子結構，進而達到溶解除去的效果。

本發明之組合物可進一步包含表面活性劑、抑制劑及/或載體。該抑制劑可降低或阻止底層襯底上由化學或機械方法所引起的損減、腐蝕和點腐蝕。在離子注入中，典型的襯底為矽襯底，有時候一薄層氧化層會沉積在矽襯底上。該拋光墊為具有平表面的任何塑膠片或不同表面處理/渠溝的塑膠片，以確保有足夠的清潔溶液分佈在拋光襯底上。底層襯底包含但不限於矽、二氧化矽、離子摻雜之二氧化矽、低介電常數k之材料以及金屬等襯底，如鋁或銅。較佳地，上述之載體可為水，但不以此為限。

上述之極性溶劑的濃度可為5%~80%，氧化劑的濃度可為0.01%~8%，表面活性劑的濃度可為0.001%~5%，抑制劑的濃度可為0.005%~10%，並且剩下之百分比例成分為載體，其中以上百分比均指佔整個組合物的質量百分比濃度。

上述之氧化劑為有機或無機過氧化物中的一種或數種，較佳地，氧化劑可為過氧化氫、過乙酸、過硼酸、過氧化鈉、過硫酸銨、高錳酸鉀、硝酸及/或硝酸鹽。

較佳地，上述之極性溶劑可為有機胺、有機醇、有機醇胺、有機醚及/或有機酮，其中有機醇較佳地可為鏈烷醇或多元醇。

上述之抑制劑可為一元或多元羧酸以及其鹽類、水溶性帶電離子有機材料、水溶性帶電離子聚合物材料及/或水溶性含氮聚合物材料。較佳地，含氮聚合物材料可為聚胺(如聚乙烯胺及其鹽 類)、醯胺(如聚醯胺-醯亞胺或聚醯胺)、多元胺及/或唑類。較佳地，唑類可為苯並三唑、苯並咪唑、三唑及/或其衍生物。

本發明之組合物可進一步包含絡合劑、分散劑、催化劑和pH調節劑中的一種或數種。

使用本發明之組合物去除光阻層時，可將待清潔的襯底浸泡在本發明的組合物中，直至光阻層徹底除去。較佳的使用方法為在室溫下或在加溫的環境下進行浸泡，加熱溫度不超過該組合物的沸點。另一種較佳的使用方法為在浸泡時，以機械振盪該襯底。另一種較佳的使用方法為用超聲波震盪處理上述之組合物。

使用本發明之組合物去除光阻層時，亦可將旋轉的襯底浸入本發明的組合物中，或將本發明的組合物施加於旋轉的襯底上。

本發明之另一範疇在於提供一種使用上述之組合物去除一晶片之一光阻層之方法。該方法包含下列步驟：(a)將拋光墊置於拋光平臺上，將晶片置於晶片固定夾內，在施加合適的壓力下，使晶片與拋光墊接觸；(b)施加本發明的組合物於拋光墊以及與其接觸的晶片上，旋轉拋光墊及/或晶片使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。

上述晶片拋光後，可以從固定夾內取出，清洗之。亦可以僅用去離子水清洗晶片，該去離子水也可以含有添加劑，以更好地除去晶片上殘餘的組合物以及拋光下來的物質。較佳地，清洗晶片時，可同時刷洗晶片。清洗晶片可以是指在同一或不同的拋光平臺上使用同一或不同的拋光墊。

因此，本發明之組合物具有下列功效：(1)該組合物使用毒性小、可燃性小的化學物質且減少化學成分的用量，使得其與環境更加友善、減少化學廢物處理的費用；(2)該組合物的使用方法縮短了清潔時間，從而提高產量；(3)將殘留物除去得更徹底，最終 提高導電性能；(4)採用本發明的拋光方法，成本也可降低。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述得到進一步的瞭解。

為達到上述有關本發明之範疇，所採用之技術手段及其餘功效，茲舉數個較佳實施例加以說明如下：

第一實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含20g之過硫酸銨、500g之乙二醇以及480g之去離子水。清洗時，先將被清洗的襯底放在一可封蓋的溶液槽內，添加上述組合物，將該組合物加溫至45℃，浸泡襯底5分鐘，取出，然後用去離子水沖洗。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

第二實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含40g之過氧化氫、500g之N-甲基-乙-吡咯烷酮以及460g之去離子水。清洗時，先將被清洗的襯底放在一可封蓋的溶液槽內，添加上述組合物，將該組合物加溫至45℃，浸泡襯底5分鐘，取出，然後用去離子水沖洗。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

第三實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含20g之過硫酸銨、500g之乙二醇、0.1g之非離子表面活性劑以及479.9g之去離子水。清洗時，先將被清洗的襯底放在一可封蓋的溶液槽內，添加上述組合物，將該組合物加溫至45℃，浸泡襯底5分鐘，取出，然後用去離子水沖洗。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

第四實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含40g之過氧化氫、500g之N-甲基-乙-吡咯烷酮、0.1g之非離子表面活性劑、1g之苯並三唑以及458.9g之去離子水。清洗時，先將被清洗的襯底放在一可封蓋的溶液槽內，添加上述組合物，將該組合物加溫至45℃，浸泡襯底5分鐘，取出，然後用去離子水沖洗。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

第五實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含0.1g之過乙酸、800g之N-甲基-乙-吡咯烷酮、0.01g之非離子表面活性劑、0.05g之苯並咪唑以及199.84g之去離子水。清洗時，先將待清洗的襯底浸入該組合物中，然後對該組合物施於超聲波震盪，該波振盪頻率為40兆Hz，5分鐘後取出襯底以去離子水清洗。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

第六實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含80g之高錳酸鉀、50g之丙酮、5g之非離子表面活性劑、50g之三唑以及815g之去離子水。清洗時，先將待清潔的襯底置於375轉/分鐘之旋轉盤上，將旋轉的襯底浸入上述組合物中，或將上述組合物施加於旋轉的襯底上，直至光阻層徹底除去。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

第七實施例：

於此實施例中，本發明之組合物包含80g之高錳酸鉀、50g之丙酮、50g之非離子表面活性劑、100g之三唑以及720g之去離子水。清洗時，先將拋光墊置於拋光平臺上，將晶片置於晶片 固定夾內，在施加3Psi壓力下，使晶片與拋光墊接觸；施加上述組合物於拋光墊以及與其接觸的晶片上，以每分鐘75轉的轉速旋轉拋光墊和每分鐘55轉的轉速旋轉晶片，使拋光墊摩擦晶片表面，直至徹底除去光阻層。藉此，即可完全去除襯底之光阻層。

相較於先前技藝，根據本發明之組合物，可達成下列功效：(1)該組合物使用毒性小、可燃性小的化學物質且減少化學成分的用量，使得其與環境更加友善、減少化學廢物處理的費用；(2)該組合物的使用方法縮短了清潔時間，從而提高產量；(3)將殘留物除去得更徹底，最終提高導電性能；(4)採用本發明的拋光方法，成本也可降低。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

圖一為先前技藝中，光阻層的塗敷、曝光、成像以及等離子刻蝕之流程示意圖。

Claims (24)

1. 一種去除光阻層的組合物(Composition)，用以去除一光阻層(Photoresist layer)，該組合物包含一極性溶劑(Polar solvent)以及一氧化劑(Oxidant)，其中該極性溶劑之濃度為5%~80%，該氧化劑之濃度為0.01%~8%，該氧化劑包含至少一種有機或無機過氧化物，該極性溶劑為有機胺、有機醇、有機醇胺、有機醚及/或有機酮。
2. 如申請專利範圍第1項所述之組合物，進一步包含一表面活性劑(Surface active agent)、一抑制劑(Inhibitor)及/或一載體(Carrier)。
3. 如申請專利範圍第2項所述之組合物，該表面活性劑之濃度為0.001%~5%，該抑制劑之濃度為0.005%~10%以及載體之濃度為剩下之百分比例，其中以上百分比均指佔該組合物之質量百分比濃度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之組合物，其中該氧化劑為過氧化氫、過乙酸、過硼酸、過氧化鈉、過硫酸銨、高錳酸鉀、硝酸及/或硝酸鹽。
5. 如申請專利範圍第1項所述之組合物，其中該有機醇為鏈烷醇或多元醇。
6. 如申請專利範圍第2項所述之組合物，其中該抑制劑為一元或多元羧酸以及其鹽、水溶性帶電離子有機材料、水溶性帶電離子聚合物材料及/或水溶性含氮聚合物材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之組合物，其中該含氮聚合物材料為 聚胺、醯胺、多元胺及/或唑類。
8. 如申請專利範圍第7項所述之組合物，其中該唑類為苯並三唑、苯並咪唑、三唑及/或其衍生物。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之組合物，進一步包含下列群組的至少其中之一：絡合劑、分散劑、催化劑以及pH調節劑。
10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之組合物，其中一待清潔之襯底浸泡於該組合物中，直至該光阻層徹底除去。
11. 如申請專利範圍第10項所述之組合物，其中該待清潔之襯底在室溫下或在加溫的環境下進行浸泡，加熱溫度不超過該組合物的沸點。
12. 如申請專利範圍第10項所述之組合物，其中在浸泡時，以機械振盪該襯底。
13. 如申請專利範圍第10項所述之組合物，其中用超聲波震盪處理該組合物。
14. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之組合物，其中將旋轉之一襯底浸入該組合物中，或將該組合物施加於旋轉之一襯底上，以去除該光阻層。
15. 一種使用一組合物去除一晶片之一光阻層之方法，該組合物包含一極性溶劑以及一氧化劑，該方法包含下列步驟：(a)將一拋光墊置於一拋光平臺上，將該晶片置於一晶片固定夾內，在施加合適的壓力下，使該晶片與該拋光墊接觸；以及(b)施加該組合物於該拋光墊以及與其接觸之該晶片上，旋轉該拋光墊及/或該晶片，致使該拋光墊摩擦該晶片表面，直 至徹底除去該光阻層，其中該極性溶劑之濃度為5%~80%，該氧化劑之濃度為0.01%~8%。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該組合物進一步包含一表面活性劑、一抑制劑及/或一載體。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，該表面活性劑之濃度為0.001%~5%，該抑制劑之濃度為0.005%~10%以及載體之濃度為剩下之百分比例，其中以上百分比均指佔該組合物之質量百分比濃度。
18. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該氧化劑包含至少一種有機或無機過氧化物。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該氧化劑為過氧化氫、過乙酸、過硼酸、過氧化鈉、過硫酸銨、高錳酸鉀、硝酸及/或硝酸鹽。
20. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該極性溶劑為有機胺、有機醇、有機醇胺、有機醚及/或有機酮。
21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該有機醇為鏈烷醇或多元醇。
22. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該抑制劑為一元或多元羧酸以及其鹽、水溶性帶電離子有機材料、水溶性帶電離子聚合物材料及/或水溶性含氮聚合物材料。
23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該含氮聚合物材料為聚胺、醯胺、多元胺及/或唑類。
24. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中該唑類為苯並三唑、苯並咪唑、三唑及/或其衍生物。