TWI656414B - 去除光阻層的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種去除光阻層的方法，包含以下步驟：首先，提供一光阻層，該光阻層表面具有一硬殼結構，接著對該光阻層進行一加熱步驟，在該加熱步驟之後，對該光阻層進行一電漿步驟，以去除該光阻層。

Description

去除光阻層的方法

本發明係有關於半導體製程領域，尤其是關於一種有效去除具有硬殼表面的光阻層的方法。

在一般的半導體製程中，微影蝕刻是相當常見的技術之一。微影蝕刻技術大致上包含在基底上形成一光阻層，接著經由曝光步驟將光罩上的圖案轉移至光阻層，然後再經由顯影步驟，去除部分的光阻層，以形成圖案化光阻層。

當圖案化光阻層形成後，可將其當作遮罩層，並進行蝕刻步驟，以蝕刻位於圖案化遮罩層底下的材料層。接著，需要將光阻層去除，通常去除光阻層的方法包括乾蝕刻例如為電漿，或是濕蝕刻例如為各種有機溶劑等方法。

但是，若半導體製程中，常伴隨著離子佈植步驟，在經過離子佈植步驟之後，光阻層將會變得難以去除，原因在於進行離子佈植步驟時，離子會穿過光阻層，使得光阻層的表面材料產生化學鍵結，進而形成一硬殼層，其中上述化學鍵結的反應，可能是表面材料由H-C-H鍵轉換為C-C-C鍵，上述的硬殼層單純使用乾蝕刻或是濕蝕刻，將難以完全去除乾淨，影響後續製程。

本發明提供一種去除光阻層的方法，包含以下步驟：首先，提供一光阻層，該光阻層表面具有一硬殼結構，接著對該光阻層進行一加熱步驟，在該加熱步驟之後，對該光阻層進行一電漿步驟，以去除該光阻層。

本發明提供一種去除光阻層的方法，可更加有效地去除光阻層，避免光阻層殘留於基底上，影響後續半導體製程的良率。

10‧‧‧基板

12‧‧‧光阻層

14‧‧‧硬殼層

14’‧‧‧裂化硬殼層

16‧‧‧加熱板

P1‧‧‧離子佈植步驟

P2‧‧‧加熱步驟

P3‧‧‧蝕刻步驟

第1~3圖繪示本發明去除光阻層方法的示意圖。

為解決產生硬殼後的光阻層難以去除的問題，本發明申請人提出一種去除光阻層的方法，請參考第1~3圖，第1~3圖繪示本發明去除光阻層方法的示意圖。首先，如第1圖所示，一基板10上形成有一光阻層12，且經由一離子佈植步驟P1之後，光阻層12表面形成有一硬殼層14，基板10例如為一矽基底，光阻層12例如為一感光聚合物、樹脂等。其中上述離子佈植步驟P1所摻雜的離子可包括磷、氮、砷、銻、碳、鍺、硼、鎵、銦等，但不限於此。經過離子佈植步驟P1之後，光阻層12表面的H-C-H鍵可能會轉換成較強的C-C-C鍵，此外在前置的蝕刻過程中，可能也在光阻層12表面形成部分聚合物，因此不容易用一般的乾蝕刻或是濕蝕刻去除。此外，申請人發現，當光阻層12的厚度較厚時，尤其是厚度大於1000奈米時，將會更加地增加去除光阻層的難度，本發明中，光阻層12的厚度較佳大於700奈米，但是依照基底的材質不同，對應的光阻層的厚度將有可能有所調整。

接著，如第2圖所示，對光阻層12以及硬殼層14進行一加熱步 驟P2，上述加熱步驟P2使用的熱源溫度較佳介於攝氏240度~260度之間，但不限於此。較佳而言，加熱步驟P2是以一頂針下降(pin down)的方式進行，也就是說，提供一加熱板16，設定其溫度介於攝氏240度~260度，接著將基板10移至加熱板上，並且直接接觸上述的加熱板16，加熱時間較佳介於40~80秒。申請人發現，在基板10直接接觸加熱板16的過程中，位於基板上的光阻層12將會些微膨脹，連帶擠壓表面的硬殼層14，硬殼層14受到擠壓與溫度的影響後，會產生裂化情形，變成裂化硬殼層14’，上述裂化硬殼層14’比起未經由加熱步驟P2處理的硬殼層14，更容易被後續的蝕刻步驟去除。值得注意的是，在加熱步驟P2之後，僅是表面的硬殼層14受到溫度影響而產生裂化，但是因為在此步驟中尚未通入任何電漿或其他蝕刻劑，因此在加熱步驟P2結束時，光阻層12仍未被去除。另外，在本實施例中，進行加熱步驟P2過程中，所通入的氣體為氧氣，但不限於此，可以依照需求而通入其他氣體，如氮氣、氫氣等。

如第3圖所示，在加熱步驟P2進行之後，再經由一蝕刻步驟P3，將光阻層12以及裂化硬殼層14’同時去除。值得注意的是，蝕刻步驟P3進行中，頂針會先上升，執行時間約60秒後，然後頂針再次下降，執行時間約150秒。蝕刻步驟P3的進行時間點，係在加熱步驟P2之後，換句話說，是等加熱步驟P2進行完成，並且降溫後才執行，蝕刻步驟P3開始時，將溫度降至低於攝氏250度，而在蝕刻步驟P3的執行過程中，溫度逐漸提高，最後溫度將會高於攝氏250度。在實際製程中，可以在同一反應室進行臨場(in-situ)去除，或是在不同反應室中進行非臨場(ex-situ)去除，都屬於本發明涵蓋範圍內。以本實施例為例，蝕刻步驟P3是一電漿步驟，也就是在一反應室中通入電漿，將光阻層12連同裂化硬殼層14’去除，但是本發明不限於此，蝕刻步驟P3除了電漿步驟之外，在其他實施例中也可能為濕蝕刻步驟，例如丙酮、硫酸/雙氧水等溶劑都是常用的蝕刻劑。此外，在本實施例中，進行蝕刻步驟 P3過程中，所通入的氣體為氧氣。但不限於此，可以依照需求而通入其他氣體，如氮氣、氫氣等。

比起單純以蝕刻步驟(例如氧電漿為例)去除具有硬殼層的光阻層，本發明依序使用加熱步驟與蝕刻步驟，更能有效地去除具有硬殼層的光阻層。本發明申請人發現當光阻層的厚度大於1000奈米以上時，若產生硬殼層時，光阻層較不容易用一般的蝕刻方式將光阻層去除乾淨。因此本發明的光阻層厚度大約在1000奈米以上。除上述流程步驟之外，本發明申請人還經過多次不同實驗，嘗試以其他步驟流程處理，以提高具有硬殼層表面的光阻層的清除效率，其實驗的組別包括(以下各組別中，光阻層的厚度皆大於1000奈米)：(1)不進行頂針下降的加熱步驟，單純提高電漿步驟的時間，本實驗過程中以增加40秒為例；(2)不進行頂針下降加熱步驟，單純在電漿步驟中更額外通入氮氣與氫氣；(3)不進行任何電漿步驟，僅單純以頂針下降進行加熱步驟；(4)以濕蝕刻溶劑(例如為ACTCMIS，主成分為胺)浸泡後，再進行加熱的灰化步驟(以電漿解離氧氣進行光阻移除步驟，溫度約攝氏250度)，最後再以溶劑(例如為EKC，主成分為胲)進行蝕刻。經過實驗之後，發現上述各種不同條件實驗之下，其移除光阻層的效果都不如本發明所提供依序使用加熱步驟與蝕刻步驟(電漿步驟)來得更好，也就是在蝕刻步驟後，仍會有部分的光阻層殘留於基底上。因此本發明提供一種去除光阻層的方法，可更加有效地去除光阻層，避免光阻層殘留於基底上，影響後續半導體製程的良率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (12)

1. 一種去除光阻層的方法，包含：提供一光阻層，該光阻層表面具有一硬殼結構；對該光阻層進行一加熱步驟；在該加熱步驟之後，對該光阻層進行一降溫步驟，而後再進行一第二加熱步驟，並同時對該光阻層進行一電漿步驟，以去除該光阻層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該加熱步驟的時間介於40秒~80秒。
3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該光阻層的厚度超過1000奈米。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該硬殼結構主要包含聚合物。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中更包含一基板，且該光阻層位於該基板上。
6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中該加熱步驟中，該基板直接接觸一熱源。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該熱源為一加熱板。
8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該基板位於該加熱板上。
9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該加熱步驟的溫度介於240度~260度之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該加熱步驟與該電漿步驟於不同時間執行。
11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該加熱步驟之後，該硬殼結構產生裂化。
12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該加熱步驟與該電漿步驟執行過程中，通入的一氣體中包含有氧氣。