DE10026029B4 - Verfahren zum Ablösen von Photoresistlacken - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Ablösen
der nichtfixierten Bereiche von Photoresistlacken auf Halbleiterbauelementen,
insbesondere Siliciumscheiben, wobei man Mischungen von polyfluorierten
Kohlenwasserstoffverbindungen mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen und
Alkoholen oder mit 1 bis 5 C-Atomen Ketonen mit 3 bis 5 C-Atomen
als Ablösemittel
einsetzt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ablösen von Photoresistlacken von Halbleiterbauelementen.
- Die Herstellung von Halbleiterbauelementen, als wichtigstem Beispiel für mikroelektronische, kommerziell genutzte Vorrichtungen, wird in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Bd. A13, Seiten 637 – 649 beschrieben. Insbesondere auf den Seiten 644 und 645 wird Aufbau und Herstellung eines integrierten Schaltkreises beschrieben. Ein integrierter Schaltkreis besteht aus einer dreidimensionalen Struktur elektrisch unterschiedlich leitfähiger Regionen auf der Oberfläche einer Siliciumscheibe. Zu ihrer Herstellung wird die Siliciumscheibe unter anderem mit einer Oberflächenschicht von Siliciumdioxid belegt, beispielsweise durch Oxidation des Siliciums oder durch Abscheidung von Siliciumdioxid nach dem chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren). Anschließend wird ein Muster zur Erzeugung der Schaltkreise von einer Maske via Photolack auf die Scheibe übertragen (Strukturierung). Der Photolack wird dabei nach dem Aufbringen durch die Maske belichtet und entwickelt. Nicht geschützte Bereiche der darunterliegenden Schicht können anschließend geätzt werden.
- Dabei gibt es verschiedene Klassen von Photolacken (ein Photolack wird auch "Photoresist" genannt), siehe bei Ullmann's, insbesondere die Seiten 637 – 642.
- Das Ätzen kann nach einem Trockenätzverfahren erfolgen, beispielsweise unter Verwendung eines Plasmas, das mit der Oberfläche des zu ätzenden Substrats flüchtige Produkte er zeugt, oder indem die Oberfläche "fortgesputtert" wird. Die Kombination beider Verfahren kann als "reaktives Ionenätzen" bezeichnet werden. Ein alternatives Verfahren ist das Naßätzen mit flüssigen Ätzmitteln. Informationen über das Ätzen und Ätzmittel findet sich in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Bd. A9, insbesondere Seiten 276 – 283. Beispielsweise wird erwähnt, daß Fluorwasserstoff als Ätzmittel verwendbar ist (Seite 277).
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Ablösen der nichtfixierten Bereiche von Photoresistlacken zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein kombiniertes Verfahren zum Ablösen der nichtfixierten Bereiche von Photoresistlacken und anschließendem oder simultanem Ätzen von Halbleiterbauelementen zur Verfügung zu stellen. Diese und weitere Aufgaben werden durch die folgende Erfindung gelöst.
- Das Verfahren zum Ablösen der nichtfixierten Bereiche von Photoresistlacken auf Halbleiterbauelementen, insbesondere Siliciumscheiben, sieht vor, daß man Mischungen von polyfluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen und Alkoholen mit 1 bis 5 C-Atomen oder Ketonen mit 3 bis 5 C-Atomen als Ablösemittel einsetzt. Das Verfahren kann natürlich allgemein auf Ablösung von Photoresistlacken angewendet werden.
- Der Begriff "polyfluoriert" im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß mindestens zwei, vorzugsweise minde– stens die Hälfte der Wasserstoffatome des entsprechenden Kohlenwasserstoffs durch Fluoratome ersetzt ist, aber nicht alle.
- Der Begriff "nichtfixierte Bereiche" ist folgendermaßen zu verstehen. Wie im o. a. Zitat von Ullmanns, Bd. A9 und A13, beschrieben, wird auf das Halbleiterbauelement, insbesondere die Siliciumscheibe, zunächst ein photoempfindlicher Lack aufgebracht. Positive Photolacke haben die Eigenschaft, daß der Lack zunächst auf der Siliciumscheibe fixiert ist; die belichteten Bereiche werden jedoch chemisch umgewandelt und können durch Lösungsmittel abgelöst werden. Dies sind die nichtfixierten Bereiche. Bei Negativlacken ist der Vorgang umgekehrt. Hier werden erst durch die Belichtung die belichteten Stellen auf dem Halbleiterbauelement fixiert. Die nicht belichteten Bereiche sind nicht fixiert und können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens abgelöst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Ablösung von Negativlacken, seien es Trockenfilmphotolacke oder Flüssigphotolocke.
- Bevorzugt sind polyfluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen mit 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Pentafluorpropane, Hexafluorpropane, Heptafluorpropane oder Pentafluorbutane. Natürlich sind auch Gemische einsetzbar. Besonders bevorzugt sind 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan, 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan und ganz besonders 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan (HFC-365mfc). Bevorzugte Alkohole sind solche mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen. Gewünschtenfalls können auch teilhalogenierte, insbesondere teilfluorierte Alkohole eingesetzt werden. Bevorzugt setzt man jedoch nichthalogenierte Alkohole ein. Als Keton wird Aceton bevorzugt eingesetzt.
- Bevorzugt ist der Alkohol oder das Keton in einer Menge von mindestens 20 Vol.-% im Gemisch aus polyfluoriertem Kohlenwasserstoff und Alkahol oder Keton enthalten. Obergrenze für Alkohol bzw. Keton sind 90 Vol.-%. Gute Ergebnisse wurden mit Mischungen von HFC-365mfe und Ethanol bzw. ganz besonders gute mit Aceton und Isopropanol erzielt. Das Ablösen wird vorzugsweise im Temperaturbereich von 10 bis 30 °C, insbesondere Raumtemperatur, durchgeführt.
- Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man entweder im Anschluß an das Ab löseverfahren oder sogar simultan die Ätzung des Halbleitersubstrats vornimmt.
- Will man das Ätzen erst im Anschluß an das Ablöseverfahren durchführen, setzt man Fluorwasserstoff zu und gewünschtenfalls Wasser. Alternativ kann man auch die Halbleiterbauelemente, die das Ablöseverfahren durchlaufen haben, in eine Ätzmittellösung tauchen, die den bereits für das Ablösen verwendeten polyfluorierten Kohlenwasserstoff und den entsprechenden Alkohol oder das entsprechende Keton enthalten und zusätzlich noch Fluorwasserstoff und gegebenenfalls Wasser. Vorteil ist hier, daß man für Ablösen und Ätzen nur eine Art von organischen Basisverbindungen (polyfluorierten Kohlenwasserstoff und Alkohol bzw. Keton) einsetzt. Alternativ kann man Ablösen und Atzen simultan durchführen. Man setzt dann ein Wirkstoffgemisch ein, welches eine polyfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, einen Alkohol oder mit 1 bis 5 c-Atomen ein Keton mit 3 bis 5 C-Atomen, Fluorwasserstoff und gegebenenfalls Wasser enthält. Vorzugsweise setzt man Wirkstoffgemische in solchen Konzentrationen ein, das homogene Lösungen vorliegen. Dies kann für jeweilige Gemische durch einfache Handversuche ermittelt werden. Als Basis verwendet man dann Gemische, die 20 bis 80 Vol.-% der polyfluorierten Kohlenwasserstoffverbindung und 80 bis 20 Vol.-% Alkohol oder Aceton enthalten. Dann setzt man Fluorwasserstoff zu, so daß im fertigen Gemisch 1 bis 30 Gew.-% HF, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-% enthalten ist. Gewünschtenfalls wird Wasser zugesetzt, seine Menge liegt zwischen 0 und 20 Gew.-% in der fertigen Mischung.
- Bereits mit einem Gehalt von 5 bis 7 Gew.-% Fluorwasserstoff werden sehr gute Ätzraten erzielt. Das Ätzen bzw. das simultane Ätzen wird ebenfalls im Temperaturbereich von 10 bis 30 °C durchgeführt.
- Nach dem Ablösen des Lackes (bzw. nach dem anschließenden Ätzen oder dem simultanen Ablösen/Ätzen) kann man die be handelten Halbleitersubstrate noch in einem Oberflächenbehandlungsmittel, beispielsweise Aceton, Trifluoraceton oder Ether eintauchen und dann trocknen. Dies vermeidet, daß sich auf der Oberfläche Tröpfchen bilden, die die Oberfläche beeinflussen können. Diese können auch mechanisch entfernt werden.
- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Ablöseverfahrens ist die hohe Ablösegeschwindigkeit, Umweltfreundlichkeit und, gewünschtenfalls, die Zeit- und Arbeitsersparnis beim simultanen Ablösen/Ätzen.
- Der Vorteil der nacheinander durchgeführten Ablöseverfahren und Ätzverfahren liegt insbesondere darin begründet, daß man gleiche Basissubstanzen verwendet. Der Vorteil des simultanen Ablösens/Ätzens liegt auf der Hand.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie in ihrem Umfang einzuschränken.
- Beispiel:
- Verwendung von HF-365mfc zur Entfernung von strukturiertem Photolack
- Eine Monitor-Siliciumscheibe (150 mm, p-Si, <100>) wurde vorgereinigt und es wurde Photolack (Negativlack) aufgebracht. Der Photolack wurde anschließend so behandelt, wie es in einem Lithographieprozeß üblich ist (inkl. Ausheizen bei 120 °C). Die Scheibe wurde in vier gleich große Teile gebrochen. Das HFC-365mfc-haltige Ablösemittel wurde in drei gleiche Teile in Bechergläsern verteilt. Die Eigenschaft, den auf der Scheibe befindlichen Photolack abzulösen, wurde optisch nach Eintauchen des jeweiligen Scheibenstückes für eine gewisse Zeitdauer beurteilt. Die Tabelle gibt die Beobachtungen wieder. Die Mischung von HFC-365mfc mit Isopropanol erweist sich für das Ablösen von Photolack als besonders gut.
- Tabelle: Ergebnisse des Versuches zum Entfernen von Photolack
Claims (7)
- Verfahren zum Ablösen der nichtfixierten Bereiche von Photoresistlacken auf Halbleiterbauelementen, insbesondere Siliciumscheiben, wobei man Mischungen von polyfluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen und Alkoholen oder mit 1 bis 5 C-Atomen Ketonen mit 3 bis 5 C-Atomen als Ablösemittel einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als polyfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung ein Pentafluorpropan, ein Hexafluorpropan, ein Heptafluorpropan oder ein Pentafluorbutan oder deren Gemische einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als polyfluorierte Kohlewasserstoffverbindung 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Alkohol mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Aceton einsetzt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Alkohol oder Aceton in einer Menge von 10 bis 70 Vol.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Vol.-% im Ablösemittel enthalten sind.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Negativlack behandelt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder im Anschluß an das Ablöseverfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 das Halbleiterbauelement ätzt, indem man dem Ablösemittel Fluorwasserstoff und gegebenenfalls Wasser zusetzt, oder indem man das Ätzen simultan mit dem Ablösen durchführt, indem man von einem Ablösemittel ausgeht, das zu sätzlich zu den polyfluorierten Kohlenwasserstoffen und dem Alkohol oder Keton auch Fluorwasserstoff und gegebenenfalls Wasser enthält.
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