基板处理方法

基板处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体制造方法。作为去除基板上的光阻剂图案的方法，该方法包括：第一表皮层去除步骤，向腔室内提供第一反应气体及第二反应气体，在比常温高的第一温度下，去除该光阻剂图案上的第一表皮层；第二表皮层去除步骤，将该第一反应气体或该第二反应气体中的任一者提供至该腔室内，在比该第一温度高的第二温度下，去除该光阻剂图案上的第二表皮层；以及光阻剂图案去除步骤，持续向该腔室内供应该第二反应气体，并在该第二温度以上的第三温度下，从该基板去除该光阻剂图案。
【专利说明】基板处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体的制造方法，尤其涉及一种去除基板上的光阻剂图案的基板处
理方法。
【背景技术】
[0002]一般而言，半导体元件可以由光刻制程、蚀刻制程、沉积制程和/或离子注入制程的单位制程制造。光刻制程是在基板上形成光阻剂图案的制程。光阻剂图案可以用作使基板有选择地曝光的掩膜图案。光阻剂图案可在离子注入制程或蚀刻制程后利用诸如灰化的基板处理方法去除。
[0003]但是，在离子注入制程中，在光阻剂图案上会导致比蚀刻制程更多量的副产物。例如，在光阻剂图案上导致导电性杂质层或氧化硅膜。但实际情况是，利用以往的基板处理方法难以从光致抗蚀剂图案上将导电性杂质层或氧化硅膜去除干净。

【发明内容】

[0004][要解决的技术课题]
[0005]本发明要实现的技术课题在于提供一种能够可靠地去除光阻剂图案上的导电性杂质层或氧化硅膜的基板处理方法。
[0006][解决课题的技术手段]
[0007]本发明实施例的基板处理方法，作为去除基板上的光阻剂图案的方法，该方法包括:第一表皮层去除步骤，向腔室内提供第一反应气体及第二反应气体，在比常温高的第一温度下，去除该光致抗蚀剂图案上的第一表皮层；第二表皮层去除步骤，将该第一反应气体或该第二反应气体中的任一者提供至该腔室内，在比该第一温度高的第二温度下，去除该光阻剂图案上的第二表皮层；以及光致抗蚀剂图案去除步骤，持续向该腔室内供应该第二反应气体，并在该第二温度以上的第三温度下，从该基板去除该光致抗蚀剂图案。
[0008]根据本发明的一实施例，第一表皮层去除步骤可包括:副产物形成步骤，在不足该第一温度的温度下，使该第一反应气体及该第二反应气体与该第一表皮层反应，在该第二表皮层上形成副产物；以及副产物升华步骤，将该基板加热至第一温度，使该副产物升华。该第一温度可为80度。该第一表皮层可包括氧化娃膜。
[0009]根据本发明的另一实施例，该第二温度可为摄氏80度至摄氏140度。
[0010]根据本发明的一实施例，该第三温度可为摄氏140度。
[0011]根据本发明的另一实施例，该第一反应气体可包括氢氟酸、三氟化氮或六氟化硫。
[0012]根据本发明的一实施例，该第二反应气体可包括氢气或氨气。
[0013]根据本发明的另一实施例，该第一表皮层去除步骤可以向该腔室内提供与该第一反应气体混合的氮气。
[0014]根据本发明的一实施例，该第二表皮层去除步骤可以提供与该第二反应气体混合的氧气。[0015][发明效果]
[0016]根据本发明的实施例，可于比常温高的第一温度下，利用氟成份的第一反应气体去除基板上的第一表皮层；在比第一温度高的第二温度下，利用氨气或氢气的第二反应气体去除该第一表皮层下的第二表皮层；在比第二温度高的第三温度下，利用该第二反应气体去除第二表皮层下的光阻剂图案。第一表皮层可包括氧化娃膜。第一反应气体的氟成份能够使第一表皮层的氧化硅膜以比基板、第二表皮层及光阻剂图案更高的选择比去除。之后，第二表皮层及光阻剂图案可通过第二反应气体从基板上被干净地去除。
[0017]因此，本发明实施例的基板处理方法能够可靠地去除氧化硅膜。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1为示出用于说明本发明的基板处理方法的基板处理装置的图。
[0019]图2为示出本发明实施例的基板处理方法的流程图。
[0020]图3至图7为示出根据图2的基板处理方法去除的光阻剂图案、第二表皮层及第一表皮层的制程剖面图。
[0021]图8及图9为概略地示出集群型的基板处理系统的图。
[0022]100 处理腔室
[0023]110 加热器
[0024]112 基板
[0025]114 光阻剂图案
[0026]116 第二表皮层
[0027]117 副产物层
[0028]118 第一表皮层
[0029]120 升降销
[0030]130 挡板
[0031]131 上部区域
[0032]132 活化区域
[0033]133 下部区域
[0034]134反应区域
[0035]140 真空泵
[0036]150 第一处理腔室
[0037]160 第二处理腔室
[0038]200 气体供应部
[0039]210 气体 供应部
[0040]220 第一反应气体供应部
[0041]230 第二反应气体供应部
[0042]240阀
[0043]300 控制部
[0044]400 基板移送模块
[0045]410晶圆传送盒[0046]500负载保护腔室
[0047]600移送腔室
[0048]610机械臂
[0049]SlOO步骤
[0050]S200步骤
[0051]S300步骤
[0052]S400步骤 [0053]S500步骤
[0054]S600步骤
【具体实施方式】
[0055]本发明的实施例是为了向在本领域具有通常知识的技术者对本发明进行更完整地说明而提供的，以下实施例可以变形为多种不同形态，本发明的范围并非限定于以下实施例。相反，这些实施例使本公开更充实、完整，为了向本领域技术人员完整地传递本发明的思想而被提供。另外，附图中各层的厚度或大小为了说明的便利性及明确性而予以夸饰。
[0056]在通篇说明书中，当提到诸如区域、半径、距离等的一个构成元件与其他构成元件以“连续”、“连接”或“联结”形式存在时，可以解释为，该一个构成元件直接与其他构成元件“连续”、“连接”或“联结”接触，或者存在介于其之间的另外的构成元件。相反，当提及一个构成元件与其他构成元件“直接连续”、“直接连接”或“直接联结”时，解释为不存在介于其之间的其他构成元件。相同的符号指示相同的元件。如同在本说明书中使用的一样，术语“和/或”包括相应列举的项目中的任一者及一者以上的所有组合。
[0057]在本说明书中，第一、第二等术语用于说明多样的构件、配件、区域、面积等，但这些构件、配件、区域、面积显然并非由这些术语所限定。这些术语仅用于将一个构件、配件、区域、层或部分区别于其他区域、层或面积。因此，以下将上述的第一构件、配件、区域、面积，在不超出本发明所指的情况下，可以指示第二构件、配件、区域、面积。
[0058]另外，诸如“相邻”或“邻接”的相对性术语正如附图中图示的一样，在此可以用于记述某种元件的相对于其他元件的关系。相对性术语可以理解为，在附图中描写的方向的基础上，进一步包括元件的其他方向。若元件朝向其他方向(相对于其他方向旋转90度)，则在本说明书中使用的相对性说明可以按照此进行解释。
[0059]本说明书中使用的术语用于说明特定实施例，而非用于限制本发明。如在本说明书中使用的一样，只要语句中未明确指出，则单数形态也可包括复数的形态。另外，本说明书中使用的“包括(comprises/comprising) ”,是特别确定提及的形状、数字、步骤、动作、构件、元件和/或其组的存在，不排除一个以上的其他形状、数字、动作、构件、元件和/或其组的存在或附加。
[0060]下面参照概略地图示本发明的理想实施例的附图，说明本发明的实施例。在附图中，例如，根据制造技术和/或公差(tolerance)，可预测图示的形状变形。因此，本发明的实施例不得解释为限定于在本说明书中图标的区域的特定形状，例如，应包括制造上导致的形状的变化。
[0061]图1为示出用于说明本发明的基板处理方法的基板处理装置的图。[0062]参考图1，基板处理装置可包括处理腔室100、气体供应部200及控制部300。
[0063]处理腔室100提供相对于外部密闭的空间。真空泵140对处理腔室100内部的空气进行泵送。处理腔室100可包括加热器110、升降销120及挡板130。加热器110可以加热基板112。基板112可通过升降销120而装载于加热器110上。升降机120在卸除时可以使基板112从加热器110进行升降。
[0064]挡板130可以将处理腔室100分隔成活化区域132及反应区域134。活化区域132是提供活性气体、第一反应气体及第二反应气体的区域。活化区域132可以分为上部区域131及下部区域133。上部区域131是电浆发生区域。活性气体、第一反应气体及第二反应气体通过高频电源在上部区域131形成电浆状态。下部区域133为活性气体、第一反应气体或第二反应气体的混合区域。反应区域134是基板112的处理区域。基板112可通过活性气体、第一反应气体及第二反应气体而得以灰化处理。
[0065]气体供应部200可包括活性气体供应部210、第一反应气体供应部220、第二反应气体供应部230。活性气体可包括氮气(N2)或氧气(O2)。第一反应气体可包括氢氟酸(HF)、三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)。第二反应气体可包括氢气(H2)或氨气(順3)。在从气体供应部200连接到活化区域132的配管上可以配置有阀240。阀240可以根据控制部300的控制信号，调节气体供应部200的气体供应。控制部300可以对温度传感器(图中未示出)的感知信号进行应答，控制加热器110的温度。
[0066]以下对利用如此构成的基板处理装置的本发明的基板处理方法进行说明。
[0067]图2为示出本发明的实施例的基板处理方法的流程图。
[0068]图3至图6为示出根据图2的基板处理方法而去除的光阻剂图案114、第二表皮(crust)层116及第一表皮层118的制程剖面图。
[0069]如图1至图3所示，将基板112装载于加热器110上(S100)。基板112可包括单晶硅基板。光阻剂图案114是部分地截断在基板112上进行离子注入的导电性杂质的掩膜。离子注入制程可在光阻剂图案114上形成第二表皮层116及第一表皮层118。第一表皮层118可包括氧化硅膜或导电性杂质层。氧化硅膜可于离子注入制程中，由在基板112表面溅镀的硅而生成。第一表皮层118可以具有约20 20A的厚度。第二表皮层116可包括光阻剂图案114最外侧的碳化合物层。
[0070]如图1、图2及图4所示，加热器110将基板112加热至第一温度，气体供应部200向处理腔室100内供应活性气体、第一反应气体及第二反应气体(S200)。活性气体可包括氮气。第一反应气体可包括氢氟酸(HF)、三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)。第二反应气体可包括氢气(H2)或氨气(NH3)。第一表皮层118可包括氧化娃膜或导电性杂质层。第一反应气体及第二反应气体可以有选择地与光阻剂图案上的第一表皮层118反应。第一反应气体及第二反应气体可在活化区域132混合，在基板112上流动(flow)。活性气体或第二反应气体可以向上部区域131提供，第一反应气体可以向上部区域131下方的下部区域133提供。活性气体、第一反应气体及第二反应气体可以向上部区域131提供，因电浆反应而混合后，在基板112上流动。此时，第一反应气体及第二反应气体完全不与第二表皮层116及光阻剂图案114反应。因此，第一表皮层118可通过第一反应气体及第二反应气体而变化成副产物层117。副产物层117可包括硅、氢、氮、氟及氧成份。此时，基板112可以从常温加热至不足80°C的第一温度。[0071 ] 如图1、图2及图5所示，加热器110将基板112加热至第一温度以上，使副产物层117升华(S300)。副产物层117可通过热能从第一表皮层116溅镀，利用反应后气体去除。同样地，反应后气体可包括氢、氮、硅、氟及氧。反应后将气体加热至80°C以上后，可以从基板上将其去除。
[0072]如图1、图2及图6所示，加热器110将基板112加热至第二温度，气体供应部200向处理腔室100内提供第一反应气体或第二反应气体中的任一者，以及活性气体(S400)。就第二表皮层116而言,第一反应气体或第二反应气体可以去除第二表皮层116。基板112由加热器110而加热至约130°C以下。
[0073]如图1、图2及图7所示，加热器110将基板112加热至第三温度以上，气体供应部200向处理腔室100内提供活性气体及第二反应气体(S500)。第二反应气体及活性气体可以去除光阻剂图案114。基板112可由加热器110而加热至约140°C以上。活性气体可包括氧气。第二反应气体可包括氨气(NH3)或氢气(H2)。当有第一表皮层118残存时，光阻剂图案114会无法通过第二反应气体而完全去除。如上所述，由于第一表皮层118通过第一反应气体而首先去除，因此，光阻剂图案114可通过第二反应气体而从基板112上去除。
[0074]因此，本发明的实施例的基板处理方法能够干净地去除基板112上的诸如光阻剂图案114的被处理物。
[0075]—般而言,第一表皮层118、第二表皮层116及光阻剂图案114在约240°C左右的高温下能够一并去除，但是，会因第一表皮层118的残存而导致灰化不良。在本发明的实施例中，第一表皮层118、第二表皮层116及光阻剂图案114可在约140°C以下的不同的温度下依次去除。如上所述，第一表皮层118可于约80°C以下首先去除，然后，第二表皮层116及光阻剂图案114可在约140°C以下去除。
[0076]此时,本发明的基板处理方法可在一个处理腔室100内就地执行。另外,第一表皮层118与第二表皮层116可于多个处理腔室100中分别依次去除。第二表皮层116与光阻剂图案114可在相同的处理腔室100内去除。
[0077]图8及图9是概略地显示集群型(cluster type)基板处理系统的图。
[0078]如图3、图8及图9所示，基板处理系统可包括基板移送模块(EFEM:EquipmentFront End module, 400)、负载保护腔室500、移送腔室600、第一处理腔室150及第二处理腔室160。
[0079]基板移送模块400在生产线(fabrication line)内，可以使晶圆传送盒(FOUP: front opening unified pod, 410)待机(standby)。晶圆传送盒 410 可以使多个基板112 —并移动。多个基板112可以从基板移送模块400逐个地取出至负载保护腔室500。
[0080]负载保护腔室500是缓冲移送腔室600的真空腔室。移送腔室600与负载保护腔室500、第一及第二处理腔室150，160共同连接。移送腔室600可包括传递基板112的机械臂 610。
[0081]第一处理腔室150及第二处理腔室160具有与图1的处理腔室100相同的结构。第一处理腔室150可以与负载保护腔室500相邻配置。第一表皮层118可于第一处理腔室150中去除。第一处理腔室150可以向基板112提供第一反应气体及活性气体。
[0082]第二处理腔室160可以向基板112提供第二反应气体及活性气体。第二反应气体及活性气体可以去除第二表皮层116及光阻剂图案114。第二处理腔室160可以与第一处理腔室150相邻配置。第一表皮层118及第二表皮层116可于第一处理腔室150及第二处理腔室160中依次去除。因此，基板处理系统能够提高生产率。
[0083]以上说明的本发明不限定于前述的实施例及附图，在不超过本发明的技术思想的范围内，能够进行多种置换、变形及变更，此为本发明所属【技术领域】的具有通常知识的技术人员不言而喻的。
【权利要求】
1.一种用于去除基板上的光阻剂图案的基板处理方法，包括: 第一表皮层去除步骤，向腔室内提供第一反应气体及第二反应气体，在比常温高的第一温度下，去除所述光阻剂图案上的第一表皮层； 第二表皮层去除步骤，将所述第一反应气体或所述第二反应气体中的任一者提供至所述腔室内，在比所述第一温度高的第二温度下，去除所述光阻剂图案上的第二表皮层；以及光阻剂图案去除步骤，持续向所述腔室内供应所述第二反应气体，并在所述第二温度以上的第三温度下，从所述基板去除所述光阻剂图案。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 第一表皮层去除步骤包括: 副产物形成步骤，在不足所述第一温度的温度下，使所述一反应气体及所述第二反应气体与所述第一表皮层反应，在所述第二表皮层上形成副产物；以及副产物升华步骤，将所述基板加热至第一温度，使所述副产物升华。
3.如权利要求2所述的基板处理方法，其中， 所述第一温度为摄氏80度。
4.如权利要求2所记载的基板处理方法，其中， 所述第一表皮层包括氧化娃膜。
5.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 所述第二温度为摄氏80度至摄氏140度。
6.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 所述第三温度为摄氏140度。
7.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 所述第一反应气体包括氢氟酸、三氟化氮或六氟化硫。
8.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 所述第二反应气体包括氢气或氨气。
9.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 所述第一表皮层去除步骤向所述腔室内提供与所述第一反应气体混合的氮气。
10.如权利要求1所述的基板处理方法，其中， 所述第二表皮层的去除步骤提供与所述第二反应气体混合的氧气。
【文档编号】G03F7/42GK103676501SQ201310362359
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】李畅源 申请人:Psk有限公司