最後更新:2026年10月8日蝕刻蝕刻中國大陸:灰化

灰化(Ashing)是什麼

Ashing

灰化是在蝕刻或離子佈植結束後,以氧電漿去除已完成任務之光阻的製程。將屬於有機物的光阻氧化、分解為 CO₂、H₂O 等揮發性氣體後排出。又稱為光阻剝除(resist stripping),會搭配藥液濕式剝除,徹底去除殘留物。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

灰化(Ashing)是在蝕刻或佈植製程結束後,去除在微影製程中塗佈於晶圓上的光阻(感光性樹脂)的製程。以氧(O₂)電漿照射光阻,使屬於有機物的光阻氧化、燃燒,分解成 CO₂、H₂O 等揮發性氣體,再從腔體排出去除。又稱為「光阻剝除(Resist Stripping)」。

灰化的原理是:將 O₂(或 O₂/CF₄、N₂H₂ 等混合氣體)電漿化所產生的氧自由基(O・)與活性氧離子,與光阻(主要為酚醛樹脂、化學增幅型光阻等有機聚合物)反應,將碳骨架氧化並分解為 CO₂、H₂O。反應溫度約為150~300°C,透過調整電漿功率與溫度,將對金屬與絕緣膜的損傷降到最低。

灰化的方式有「下游灰化(遠端電漿)」與「原位灰化(in-situ)」。下游灰化將電漿產生腔體與處理腔體分開,只讓自由基(去除離子)照射晶圓,因此可降低元件損傷(電漿損傷)。去除離子佈植後的硬化光阻(改質光阻)時,高能量的原位灰化較為有效。

灰化與濕式剝除(SPM 處理:H₂SO₄+H₂O₂ 混合液)的區分使用很重要。灰化是乾式製程,環境負荷低,適合微細圖案,但對於經離子佈植而形成硬殼的光阻(表面硬化、交聯),有時無法完全去除。此時一般採用2步驟方式:灰化後再以濕式剝除(SPM)去除殘留物與金屬污染。

先進製程中灰化的課題,是對 Low-k 絕緣膜(介電常數<3.0)的電漿損傷。Low-k 膜(SiOC、SiOF 等)為多孔質結構,氧自由基會滲入並切斷 Si-CH₃ 鍵,使介電常數上升,即所謂「Low-k 損傷」。為防止此問題,會採用 H₂/N₂ 混合電漿(Forming gas 灰化)或低溫製程。主要灰化設備廠商為應用材料(Applied Materials,Radiance)、科林研發(Lam Research)與東京威力科創(TEL,Relius)。

灰化(Ashing)的常見問題

灰化與光阻剝除(stripping)是一樣的嗎?
廣義上目的相同,但一般而言,灰化是指以氧電漿進行的乾式去除,剝除則是指以藥液進行的濕式去除。實際製程中,標準做法是先以灰化去除大部分光阻,再以後續的藥液清洗去除殘留物與金屬污染,分兩階段進行。
為什麼使用氧電漿?
因為光阻是由碳、氫、氧構成的有機物,以氧自由基氧化後,可分解成 CO₂、CO、H₂O 等揮發性氣體,直接以真空排氣去除。優點是處理後不會留下固態殘留物。
灰化需要注意什麼?
氧電漿可能使底層薄膜氧化,或損傷 low-k 絕緣膜而使介電常數上升。此外,離子佈植後的高劑量光阻表面已硬化,不易去除,需要調校製程條件。

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