TWI512788B - 處理基板的方法 - Google Patents

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Description

處理基板的方法
本發明係關於製造半導體的方法，特定而言，係關於一種移除基板上之光阻劑圖案之處理基板的方法。
一般而言，半導體元件可以由光刻製程、蝕刻製程、沈積製程及/或離子注入製程的單位製程製造。光刻製程是在基板上形成光阻劑圖案的製程。光阻劑圖案可以用作使基板有選擇地曝光的遮罩圖案。光阻劑圖案可於離子注入製程或蝕刻製程後利用諸如灰化的處理基板的方法移除。
但是，在離子注入製程中，在光阻劑圖案上會導致比蝕刻製程更多量的副產物。例如，在光阻劑圖案上導致導電性雜質層或氧化矽膜。但實際情況是，利用以往之處理基板的方法難以自光阻劑圖案上將導電性雜質層或氧化矽膜移除乾淨。
本發明要實現的技術課題在於提供一種能夠可靠地移除光阻劑圖案上之導電性雜質層或氧化矽膜之處理基板的方法。
本發明之實施例的處理基板的方法，作為移除基板上之光阻劑圖案的方法，該方法包括：第一表皮層移除步驟，向腔室內提供第一反應氣體及第二反應氣體，在比室溫高的第一溫度下，移除該光阻劑圖案上之第一表皮層；第二表皮層移除步驟，將該第一反應氣體或該第二反應氣體中之任一者提供至該腔室內，在比該第一溫度高的第二溫度下，移除該光阻劑圖案上之第二表皮層；以及光阻劑圖案移除步驟，持續向該腔室內供應該第二反應氣體，並在該第二溫度以上之第三溫度下，自該基板移除該光阻劑圖案。
根據本發明之一實施例，第一表皮層移除步驟可包括：副產物形成步驟，在不足該第一溫度的溫度下，使該第一反應氣體及該第二反應氣體與該第一表皮層反應，在該第二表皮層上形成副產物；以及副產物昇華步驟，將該基板加熱至第一溫度，使該副產物昇華。該第一溫度可為攝氏80度。該第一表皮層可包括氧化矽膜。
根據本發明之另一實施例，該第二溫度可為攝氏80度至攝氏140度。
根據本發明之一實施例，該第三溫度可為攝氏140度。
根據本發明之另一實施例，該第一反應氣體可包括氫氟酸、三氟化氮或六氟化硫。
根據本發明之一實施例，該第二反應氣體可包括氫氣或氨氣。
根據本發明之另一實施例，該第一表皮層移除步驟可以向該腔室內提供與該第一反應氣體混合的氮氣。
根據本發明之一實施例，該第二表皮層移除步驟可以提供與該第二反應氣體混合的氧氣。
根據本發明之實施例，可於比室溫高的第一溫度下，利用氟成份的第一反應氣體移除基板上之第一表皮層，在比第一溫度高的第二溫度下，利用氨氣或氫氣的第二反應氣體移除該第一表皮層下的第二表皮層，在比第二溫度高的第三溫度下，利用該第二反應氣體移除第二表皮層下的光阻劑圖案。第一表皮層可包括氧化矽膜。第一反應氣體的氟成份能夠使第一表皮層的氧化矽膜以比基板、第二表皮層及光阻劑圖案更高的選擇比移除。之後，第二表皮層及光阻劑圖案可藉由第二反應氣體而自基板上乾淨地移除。
因此，本發明之實施例的處理基板的方法能夠可靠地移除氧化矽膜。
100‧‧‧處理腔室
110‧‧‧加熱器
112‧‧‧基板
114‧‧‧光阻劑圖案
116‧‧‧第二表皮層
117‧‧‧副產物層
118‧‧‧第一表皮層
120‧‧‧升降銷
130‧‧‧擋板
131‧‧‧上部區域
132‧‧‧活化區域
133‧‧‧下部區域
134‧‧‧反應區域
140‧‧‧真空泵
150‧‧‧第一處理腔室
160‧‧‧第二處理腔室
200‧‧‧氣體供應部
210‧‧‧氣體供應部
220‧‧‧第一反應氣體供應部
230‧‧‧第二反應氣體供應部
240‧‧‧閥
300‧‧‧控制部
400‧‧‧基板移送模組
410‧‧‧晶圓傳送盒
500‧‧‧負載保護腔室
600‧‧‧移送腔室
610‧‧‧機械臂
S100‧‧‧步驟
S200‧‧‧步驟
S300‧‧‧步驟
S400‧‧‧步驟
S500‧‧‧步驟
S600‧‧‧步驟
圖1係示出用於說明本發明之處理基板的方法的基板處理裝置的圖。
圖2係示出本發明之實施例的處理基板的方法的流程圖。
圖3至圖7係示出根據圖2的處理基板的方法移除的光阻劑圖案、第二表皮層及第一表皮層的製程剖面圖。
圖8及圖9係概略地示出集群型的基板處理系統的圖。
本發明之實施例提供用於向熟習此項技術者更完整地說明本發明，以下實施例可以變形為多種不同形態，本發明之範圍並非限定於以下實施例。相反，此等實施例使本揭示案更充實、完整，提供用於向熟習此項技術者完整地傳遞本發明之思想。另外，附圖中各層之厚度或大小為了說明的便利性及明確性而予以誇飾。
於通篇說明書中，當提到諸如區域、半徑、距離等的一個構成元件與其他構成元件「連續」、「連接」或「聯結」時，可以解釋為，該一個構成元件直接與其他構成元件「連續」、「連接」或「聯結」接觸，或者存在介於其之間的另外的構成元件。相反，當提及一個構成元件與其他構成元件「直接連續」、「直接連接」或「直接聯結」時，解釋為不存在介於其之間的其他構成元件。相同的符號指稱相同的元件。如同在本說明書中使用的一樣，術語「及/或」包括相應列舉的項目中之任一者及一者以上之所有組合。
在本說明書中，第一、第二等術語用於說明多樣的構件、配件、區域、面積等，但此等構件、配件、區域、面積並非由此等術語所限定，此為不言而喻的。此等術語僅用於將一個構件、配件、區域、層或部分區別於其他區域、層或面積。因此，以下將詳述的第一構件、配件、區域、面積，在不超出本發明所指的情況下，可以指稱第二構件、配件、區域、面積。
另外，諸如「相鄰」或「鄰接」的相對性術語正如附 圖中圖示的一樣，在此可以用於記述某種元件的相對於其他元件的關係。相對性術語可以理解為，在附圖中描寫之方向的基礎上，進一步包括元件的其他方向。若元件朝向其他方向(相對於其他方向旋轉90度)，則在本說明書中使用的相對性說明可以按照此進行解釋。
本說明書中使用的術語用於說明特定實施例，而非用於限制本發明。如在本說明書中使用的一樣，只要語句中未明確指出，則單數形態也可包括複數的形態。另外，本說明書中使用的「包括(comprises/comprising)」，是特別確定提及的形狀、數字、步驟、動作、構件、元件及/或其組的存在，不排除一個以上之其他形狀、數字、動作、構件、元件及/或其組的存在或附加。
下面參照概略地圖示本發明之理想實施例的附圖，說明本發明之實施例。在附圖中，例如，根據製造技術及/或公差(tolerance)，預計圖示的形狀可能會有變形。因此，本發明之實施例不得解釋為限定於在本說明書中圖示的區域的特定形狀，例如，應包括製造上導致的形狀的變化。
圖1係示出用於說明本發明之處理基板的方法的基板處理裝置的圖。
如圖1所示，基板處理裝置可包括處理腔室(100)、氣體供應部(200)及控制部(300)。
處理腔室(100)提供相對於外部密閉的空間。真空泵(140)對處理腔室(100)內部的空氣進行泵送。處理腔室(100)可包括加熱器(110)、升降銷(120)及擋板(130)。加熱器(110) 可以加熱基板(112)。基板(112)可藉由升降銷(120)而裝載於加熱器(110)上。升降機(120)在卸載時可以使基板(112)自加熱器(110)升降。
擋板(130)可以將處理腔室(100)分隔成活化區域(132)及反應區域(134)。活化區域(132)是提供活性氣體、第一反應氣體及第二反應氣體的區域。活化區域(132)可以分為上部區域(131)及下部區域(133)。上部區域(131)是電漿發生區域。活性氣體、第一反應氣體及第二反應氣體藉由高頻電源在上部區域(131)形成電漿狀態。下部區域(133)為活性氣體、第一反應氣體或第二反應氣體的混合區域。反應區域(134)是基板(112)的處理區域。基板(112)可藉由活性氣體、第一反應氣體及第二反應氣體而得以灰化處理。
氣體供應部(200)可包括活性氣體供應部(210)、第一反應氣體供應部(220)、第二反應氣體供應部(230)。活性氣體可包括氮氣(N2 )或氧氣(O2 )。第一反應氣體可包括氫氟酸(HF)、三氟化氮(NF3 )、六氟化硫(SF6 )。第二反應氣體可包括氫氣(H2 )或氨氣(NH3 )。在自氣體供應部(200)連接到活化區域(132)的配管上可以配置有閥(240)。閥(240)可以根據控制部(300)的控制信號，調節氣體供應部(200)的氣體供應。控制部(300)可以對溫度傳感器(圖中未示出)的感知信號進行應答，控制加熱器(110)的溫度。
以下對利用如此構成的基板處理裝置的本發明之處理基板的方法進行說明。
圖2係示出本發明之實施例的處理基板的方法的流程 圖。
圖3至圖6係示出根據圖2之處理基板的方法而移除的光阻劑圖案(114)、第二表皮(crust)層(116)及第一表皮層(118)的製程剖面圖。
如圖1至圖3所示，將基板(112)裝載於加熱器(110)上(S100)。基板(112)可包括單晶矽基板。光阻劑圖案(114)是部分地截斷在基板(112)上進行離子注入的導電性雜質的掩膜。離子注入製程可於光阻劑圖案(114)上形成第二表皮層(116)及第一表皮層(118)。第一表皮層(118)可包括氧化矽膜或導電性雜質層。氧化矽膜可於離子注入製程中，藉由在基板(112)表面濺鍍的矽而生成。第一表皮層(118)可以具有約20Å的厚度。第二表皮層(116)可包括光阻劑圖案(114)最外側的碳化合物層。
如圖1、圖2及圖4所示，加熱器(110)將基板(112)加熱至第一溫度，氣體供應部(200)向處理腔室(100)內供應活性氣體、第一反應氣體及第二反應氣體(S200)。活性氣體可包括氮氣。第一反應氣體可包括氫氟酸(HF)、三氟化氮(NF3 )、六氟化硫(SF6 )。第二反應氣體可包括氫氣(H2 )或氨氣(NH3 )。第一表皮層(118)可包括氧化矽膜或導電性雜質層。第一反應氣體及第二反應氣體可以有選擇地與光阻劑圖案上之第一表皮層(118)反應。第一反應氣體及第二反應氣體可於活化區域(132)混合，在基板(112)上流動(flow)。活性氣體或第二反應氣體可以向上部區域(131)提供，第一反應氣體可以向上部區域(131)下方的下部區域(133)提 供。活性氣體、第一反應氣體及第二反應氣體可以向上部區域(131)提供，因電漿反應而混合後，在基板(112)上流動。此時，第一反應氣體及第二反應氣體完全不與第二表皮層(116)及光阻劑圖案(114)反應。因此，第一表皮層(118)可藉由第一反應氣體及第二反應氣體而變化成副產物層(117)。副產物層(117)可包括矽、氫、氮、氟及氧成份。此時，基板(112)可以自室溫加熱至不足80℃的第一溫度。
如圖1、圖2及圖5所示，加熱器(110)將基板(112)加熱至第一溫度以上，使副產物層(117)昇華(S300)。副產物層(117)可藉由熱能而自第一表皮層(116)濺鍍，利用反應後氣體移除。同樣地，反應後氣體可包括氫、氮、矽、氟及氧。反應後將氣體加熱至80℃以上後，可以自基板上將其移除。
如圖1、圖2及圖6所示，加熱器(110)將基板(112)加熱至第二溫度，氣體供應部(200)向處理腔室(100)內提供第一反應氣體或第二反應氣體中之任一者，以及活性氣體(S400)。就第二表皮層(116)而言，第一反應氣體或第二反應氣體可以移除第二表皮層(116)。基板(112)可藉由加熱器(110)而加熱至約130℃以下。
如圖1、圖2及圖7所示，加熱器(110)將基板(112)加熱至第三溫度以上，氣體供應部(200)向處理腔室(100)內提供活性氣體及第二反應氣體(S500)。第二反應氣體及活性氣體可以移除光阻劑圖案(114)。基板(112)可藉由加熱器(110)而加熱至約140℃以上。活性氣體可包括氧氣。第二 反應氣體可包括氨氣(NH3 )或氫氣(H2 )。當有第一表皮層(118)殘存時，光阻劑圖案(114)會無法藉由第二反應氣體而完全移除。如上所述，由於第一表皮層(118)藉由第一反應氣體而首先移除，因此，光阻劑圖案(114)可藉由第二反應氣體而自基板(112)上移除。
因此，本發明之實施例的處理基板的方法能夠乾淨地移除基板(112)上之諸如光阻劑圖案(114)的被處理物。
一般而言，第一表皮層(118)、第二表皮層(116)及光阻劑圖案(114)在約240℃左右的高溫下能夠一併移除，但是，會因第一表皮層(118)的殘存而導致灰化不良。在本發明之實施例中，第一表皮層(118)、第二表皮層(116)及光阻劑圖案(114)可於約140℃以下各不相同的溫度下依次移除。如上所述，第一表皮層(118)可於約80℃以下首先移除，然後，第二表皮層(116)及光阻劑圖案(114)可於約140℃以下移除。
此時，本發明之處理基板的方法可於一個處理腔室(100)內就地執行。另外，第一表皮層(118)與第二表皮層(116)可於多個處理腔室(100)中分別依次移除。第二表皮層(116)與光阻劑圖案(114)可於相同的處理腔室(100)內移除。
圖8及圖9是概略地顯示集群型(cluster type)基板處理系統的圖。
如圖3、圖8及圖9所示，基板處理系統可包括基板移送模組(EFEM：Equipment Front End module,400)、負載 保護腔室(500)、移送腔室(600)、第一處理腔室(150)及第二處理腔室(160)。
基板移送模組(400)在生產線(fabrication line)內，可以使晶圓傳送盒(FOUP：front opening unified pod,410)待機(standby)。晶圓傳送盒(410)可以使多個基板(112)一併移動。多個基板(112)可以自基板移送模組(400)逐個地取出至負載保護腔室(500)。
負載保護腔室(500)是緩衝移送腔室(600)的真空腔室。移送腔室(600)與負載保護腔室(500)、第一及第二處理腔室(150,160)共同連接。移送腔室(600)可包括傳遞基板(112)的機械臂(610)。
第一處理腔室(150)及第二處理腔室(160)具有與圖1的處理腔室(100)相同的結構。第一處理腔室(150)可以與負載保護腔室(500)相鄰配置。第一表皮層(118)可於第一處理腔室(150)中移除。第一處理腔室(150)可以向基板(112)提供第一反應氣體及活性氣體。
第二處理腔室(160)可以向基板(112)提供第二反應氣體及活性氣體。第二反應氣體及活性氣體可以移除第二表皮層(116)及光阻劑圖案(114)。第二處理腔室(160)可以與第一處理腔室(150)相鄰配置。第一表皮層(118)及第二表皮層(116)可於第一處理腔室(150)及第二處理腔室(160)中依次移除。因此，基板處理系統能夠提高生產率。
以上說明的本發明不限定於前述的實施例及附圖，在不超過本發明之技術思想的範圍內，能夠進行多種置換、 變形及變更，此為本發明熟習此項技術者不言而喻的。
S100‧‧‧步驟
S200‧‧‧步驟
S300‧‧‧步驟
S400‧‧‧步驟
S500‧‧‧步驟
S600‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種處理基板的方法，其用於移除基板上之光阻劑圖案，特徵在於包括：第一表皮層移除步驟，向腔室內提供第一反應氣體及第二反應氣體，在比室溫高的第一溫度下，移除該光阻劑圖案上之第一表皮層；第二表皮層移除步驟，將該第一反應氣體或該第二反應氣體中之任一者提供至該腔室內，在比該第一溫度高的第二溫度下，移除該光阻劑圖案上之第二表皮層；以及光阻劑圖案移除步驟，持續向該腔室內供應該第二反應氣體，並在該第二溫度以上之第三溫度下，自該基板移除該光阻劑圖案，其中，該第一表皮層移除步驟包括：副產物形成步驟，在不足該第一溫度的溫度下，使該第一反應氣體及該第二反應氣體與該第一表皮層反應，在該第二表皮層上形成副產物；以及副產物昇華步驟，將該基板加熱至第一溫度，使該副產物昇華。
  2. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第一溫度為攝氏80度。
  3. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第一表皮層包括氧化矽膜。
  4. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中， 該第二溫度為攝氏80度至攝氏140度。
  5. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第三溫度為攝氏140度。
  6. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第一反應氣體包括氫氟酸、三氟化氮或六氟化硫。
  7. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第二反應氣體包括氫氣或氨氣。
  8. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第一表皮層移除步驟向該腔室內提供與該第一反應氣體混合的氮氣。
  9. 如請求項1所記載之處理基板的方法，其中，該第二表皮層的移除步驟提供與該第二反應氣體混合的氧氣。
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