CS267575B1

CS267575B1 - Method of photoresist layers' surface treatment

Info

Publication number: CS267575B1
Application number: CS865918A
Authority: CS
Inventors: Milos Ing Rothbauer; Zdenek Ing Novotny
Original assignee: Rothbauer Milos; Novotny Zdenek
Priority date: 1986-08-07
Filing date: 1986-08-07
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS591886A1

Abstract

Řešení se týká způsobu úpravy povrchu fotoresistových vrstev, a sice v případech, kdy po suchém leptáni v atmosféře obsahujicí fluorované uhlovodíky následuje mokré leptáni a oplachování povrchu. Podstata řešeni je v tom, že po suchém leptáni se polovodičová deska s fotoresistovou maskou exponuje bučí v plazmatu kyslíkem nebo dusíkem nebo postupné v plazmatu obou plynů. Tímto způsobem se zabráni při následujicim mokrém leptáni a oplachu odlupováni a trháni tenké povrchové vrstvy fotoresistu nasycené fluorem, což je výhodné, protože zbytky zmíněné tenké vrstvy bývají příčinou horši adheze následně ukládané vrstvy, například kovové.The solution relates to the method of treatment the surface of the photoresist layers, namely in cases where after etching in atmosphere containing fluorinated hydrocarbons followed by wet etching and rinsing surface. The essence of the solution is in that, after dry etching, the semiconductor board with photoresist mask exposes beeches in plasma by oxygen or nitrogen or sequentially in plasma of both gases. This way Prevents subsequent etching and rinsing and tearing thin photoresist surface layers saturated with fluorine, which is advantageous because of the remainder of said thin layer the cause is worse adhesion subsequently deposited layers, for example metal.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy povrchu fotoresistových vrstev nesených polovodičovou deskou, a to v případech, kdy po suchém leptání povrchu v atmosféře obsahující fluorované uhlovodíky následuje mokré leptáni a oplachování.The present invention relates to a method of treating the surface of photoresist layers supported by a semiconductor wafer in cases where dry etching of the surface in an atmosphere containing fluorocarbons is followed by wet etching and rinsing.

V současnosti jsou známy různé technologie zpracování polovodičových součástek a integrovaných obvodů. Bejích základem je často tvarování tenkých vrstev dielektrických materiálů, kovů nebo i vlastního polovodičového materiálu pomocí světlocitlivého laku, tzv. fotoresistu. Pro tvarováni tenkých vrstev se obvykle používají dva způsoby. První způsob spočívá v leptání vrstev ve fotoresistové masce, druhý způsob spočivá v nánosu tenké vrstvy na fotoresietovou masku a následujícím odplavením nanesené tenké vrstvy i s fotoresistem, kde nanesená tenká vrstva, většinou kovová, zůstane na podkladu v místech, kde byly původně před nanesením výše uvedené tenké vrstvy otvory ve fotoresistu. Druhý způsob se někdy provádí tak, že se nejprve přes fotoresistovou masku proíéptá pod ní ležící vrstva a teprve potom se, jak již bylo uvedeno, nanáší dalši, většinou kovové, tenká vrstva, přičemž následuje již uvedené odplaveni horní vrstvy s fotoresistem. Pro leptáni vrstev přes fotoresistové masky podle právě uvedené modifikace druhého způsobu ss používá buB mokrých procesů s roztoky kyselin, zásad nebo jejich soli, anebo se použivá suchých procesů, tzv. suchého leptáni, e někdy se používá i kombinace obou procesů. Suché leptání se provádí v nízkoteplotním plazmatu reaktivního plynu generovaném vysokofrekvenčním polem s náhodným pohybem částic v pf-oudicim plynu nebo s urychlením částic elektrickým polem. Suché leptáni probíhá v atmosféře směsi fluorovaných uhlovodíků s kyslíkem nebo jen v atmosféře fluorovaných uhlovodíků. Uvedená atmosféra způsobuje na povrchu fotoresistové masky změny. Vytvoří se tenká povrchová vrstva nasycená fluorem, kde původní vazby C-H se mění na vazby C-F. Pokud se po suchém leptáni aplikuje mokré leptáni, dochází k odtrháváni tenké povrchové vrstvy, nasycené fluorem při předchozím suchém leptání, z povrchu fotoresistové masky. Vzhledem k velmi malé tloušíce tenké vrstvy nasycené fluorem nedojde k jejímu úplnému odplavení ani leptacím roztokem ani při vypíráni v deionizované vodě, ale roztrhané kusy této vrstvy zůstávají na povrchu fotoresistové masky i na povrchu otvorů. Potrhané kusy tenké povrchové vrstvy nasycené fluorem nejsou indikovány při vizuální kontrole, protože jsou těžko viditelné i pod mikroskopem, a způsobí v místech otvorů ve fotoresistové masce špatnou adhezi následně aplikovaných, např. kovových vrstev. V těchto případech po odplaveni kovu dojde k jeho odtrženi i v místech, kde by měl kovový motiv zůstat.Various technologies for processing semiconductor components and integrated circuits are currently known. The usual basis is often the shaping of thin layers of dielectric materials, metals or even the semiconductor material itself using a light-sensitive varnish, the so-called photoresist. Two methods are usually used to shape thin layers. The first method consists in etching the layers in a photoresist mask, the second method consists in applying a thin layer to the photoresist mask and then flushing the applied thin layer with the photoresist, where the applied thin layer, mostly metal, remains on the substrate where they were originally before thin layers of holes in the photoresist. The second method is sometimes carried out by first passing an underlying layer over the photoresist mask and only then, as already mentioned, applying another, mostly metallic, thin layer, followed by the already mentioned washing of the top layer with the photoresist. For etching layers through photoresist masks according to the just mentioned modification of the second method, ss uses either wet processes with solutions of acids, bases or their salts, or dry processes, so-called dry etching, are used, sometimes a combination of both processes is used. Dry etching is performed in a low temperature reactive gas plasma generated by a high frequency field with random movement of particles in the pf-gas or with acceleration of the particles by an electric field. Dry etching takes place in an atmosphere of a mixture of fluorocarbons with oxygen or only in an atmosphere of fluorocarbons. This atmosphere causes changes on the surface of the photoresist mask. A thin surface layer saturated with fluorine is formed, where the original C-H bonds change to C-F bonds. If wet etching is applied after dry etching, a thin surface layer, saturated with fluorine in the previous dry etching, is torn off from the surface of the photoresist mask. Due to the very small thickness of the thin layer saturated with fluorine, it will not be completely washed away either by the etching solution or by washing in deionized water, but torn pieces of this layer remain on the surface of the photoresist mask and on the surface of the holes. Torn pieces of a thin surface layer saturated with fluorine are not indicated during visual inspection, because they are difficult to see even under a microscope, and will cause poor adhesion of subsequently applied, e.g. metal layers, in the places of the holes in the photoresist mask. In these cases, after the metal is washed away, it is torn off even in places where the metal motif should remain.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem úpravy povrchu fotoresistových vrstev podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po suchém leptání se polovodičová deska s fotoresistovou maskou exponuje buB v plazmatu kyslíku nebo dusíku nebo postupně v plazmatu obou plynů .These disadvantages are eliminated by the method of surface treatment of photoresist layers according to the invention, the essence of which consists in that after dry etching the semiconductor plate with photoresist mask is exposed to buB in plasma of oxygen or nitrogen or successively in plasma of both gases.

Tím se dosáhne odstranění nasycené tenké povrchové vrstvy na fotoresistové masce, takže následně nedochází k ukládáni zbytků zmíněné fluorem nasycené tenké povrchové vrstvy na místech otvorů ve fotoresistorové masce a nezhoršuje se tedy adheze dalších vrstev k podkladu.This achieves the removal of the saturated thin surface layer on the photoresist mask, so that consequently no residues of said fluorine-saturated thin surface layer are deposited at the locations of the holes in the photoresistor mask and thus the adhesion of other layers to the substrate is not impaired.

Na přiloženém výkrese jsou v řezu znázorněny substráty s nanesenými vrstvami, postupně odlepíávanými. Na obr. 1 je polovodičová deska s dielektrickou vrstvou a t vrstvou fotoresistu s horním otvorem, na obr. 2 je situace z.obr. 1 po suchém odleptávání části dielektrické vrstvy s vytvořenou fluorem nasycenou tenkou povrchovou vrstvou,na obr. 3 Je situace dle obr. 2 po odstranění fluorem nasycené povrchové vrstvy a po mokrém leptáni s vytvořeným dolním otvorem v polovodičové desce, na obr. 4 Je situace dle obr. 3 po nanesení kovové vrstvy a na obr. 5 je situace dle obr. 4 po rozpuštění fotoresistové vrfctvy a jejím odplavení včetně jí nesené kovové vrstvy.The attached drawing shows a cross-section of substrates with applied layers, gradually peeled off. FIG. 1 is a semiconductor board with a dielectric layer and a photoresist layer with an upper hole; FIG. 2 is a situation in FIG. 1 after dry etching of a part of the dielectric layer with the formed fluorine-saturated thin surface layer, FIG. 3 is the situation according to FIG. Fig. 3 after the application of the metal layer and Fig. 5 shows the situation according to Fig. 4 after the dissolution of the photoresist layer and its washing away, including the metal layer carried by it.

Na obr. 1 je polovodičová deska 1, opatřena dielektrickou vrstvou 2, na níž je nanesena vrstva 3 fotoresistu s vytvořeným horním otvorem 7.In Fig. 1, a semiconductor board 1 is provided with a dielectric layer 2, on which a photoresist layer 3 with a formed upper hole 7 is applied.

Na obr. 2 je uspořádání z obr. _1 doplněno povrchovou vrstvou 4 na vrstvě 3. fotoresistu a současně Je vytvořen otvor v dielektrické vrstvě 3.In Fig. 2, the arrangement of Fig. 1 is complemented by a surface layer 4 on the photoresist layer 3, and at the same time an opening is formed in the dielectric layer 3.

CS 267 575 BlCS 267 575 Bl

- a.Na obr. 3 je v uspořádání z obr. 2 vytvořen dolní otvor 5 v polovodičové desce 1^.In Fig. 3, in the arrangement of Fig. 2, a lower hole 5 is formed in the semiconductor board 11.

Na obr. 4 je na uspořádání z obr. 3 nanesena kovová vrstva 5.In Fig. 4, a metal layer 5 is applied to the arrangement of Fig. 3.

Na obr. 5 je zobrazena výsledná struktura, kde na polovodičová desce 1 je nanesena dielektrická vrstva £ a koxrová vrstva 6.Fig. 5 shows the resulting structure, where a dielectric layer 6 and a coxr layer 6 are deposited on a semiconductor board 1.

Způsobem úpravy povrchu fotoresistové vrstvy podle vynálezu je například následující postup tvarování kovové vrstvy Ti Pd Au pro hradlo tranzistoru MESFE, a to leptáním přes dielektrickou vrstvu 2 a vrstvu 2 fotoresistu, Na polovodičovou desku 2 ³⁰ nanese dielektrická vrstva 2» na kterou se pak nanese vrstva 3 fotoresistu, ve které se některou z litografických technik vytvoří horní otvor 7. Následuje suché leptání dielektrické vrstvy 2. Přitom se vytvoří na povrchu vrstvy 2 fotoresistu fluorem nasycená tenká povrchová vrstva 4. Následuje odstraněni povrchové vrstvy 4 postupným působením plazmatem dusíku a kyslíku. Po odstranění povrchové vrstvy 4 následuje mokré leptáni, při kterém se vylěptá v polovodičové desce 2 dolní otvor 5. Dále se nanese ve vakuu kovová vrstva 6. Ponořením polovodičové desky 2 s vrstvami 2, 3 a 6 do vhodného rozpouštědla a působením ultrazvukového pole dojde k rozpuštění vrstvy 2 fotoresistu a odplavení kovové vrstvy 6 v místech, kde byla nanesena na vrstvu 3 fotoresistu. V místě dolního otvoru 5 kovová vrstva 6 v požadovaném tvaru zůstane.Method of modifying the surface of the photo-resist layer according to the invention is for example the following steps forming a metal layer of Ti, Pd Au for the gate of the transistor MESF, and etching through the dielectric layer 2 and the layer 2 of photoresist on the semiconductor wafer 2 ³⁰ deposited dielectric layer 2 »onto which is then applied a layer of 3 of the photoresist, in which an upper hole 7 is formed by one of the lithographic techniques. Dry etching of the dielectric layer 2 follows. After removing the surface layer 4, wet etching is followed, in which the lower hole 5 is etched out in the semiconductor board 2. Next, a metal layer 6 is applied in a vacuum. dissolving the photoresist layer 2 and washing away the metal layer 6 at the points where it was applied to the photoresist layer 3. At the location of the lower hole 5, the metal layer 6 remains in the desired shape.

Předmět vynálezu je využitelný- v oboru zpracovánipdlovodičových součástek, a to v případě, kdy je třeba odstranit fluorem nasycenou tenkou povrchovou vrstvu z povrchu fotoresistové masky.The subject of the invention is applicable to the processing of semiconductor components in the case where it is necessary to remove a fluorine-saturated thin surface layer from the surface of a photoresist mask.

Claims

A method of treating the surface of photoresist layers carried by a semiconductor wafer exposed to dry etching in an atmosphere containing fluorocarbons, followed by direct etching, characterized in that after dry etching, the semiconductor plate with the photoresist mask is exposed to either oxygen or nitrogen plasma or sequentially in both plasma. gases,