DE3314156A1

DE3314156A1 - Verfahren zur beschichtung scheibenfoermiger halbleitersubstrate mit photolack

Info

Publication number: DE3314156A1
Application number: DE19833314156
Authority: DE
Inventors: Louis Dipl.-Phys. Hermans; Werner Dipl.-Phys. Dr. Mohr; Reiner Dipl.-Ing. Sigusch (FH), 8000 München
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1983-04-19
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE3314156C2

Description

Verfahren zur Beschichtunc scheibenförmiqer Halbleiter-
substrate mit Photolack Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung scheibenförmiger Halbleitersubstrate mit Photolack, wobei eine Flachseite des Substrats zunächst vollständig mit Lack bedeckt wird.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen werden in Masken fixierte Strukturen auf photolithographischem Wege auf die Oberfläche von scheibenförmigen Halbleitersubstraten übertragen. Dabei müssen die Substrate wiederholt mit Photolack beschichtet werden. Üblicherweise verteilt man dazu den Lack durch Zentrifugalwirkung über die zu beschichtende eine Flachseite des schnell rotierenden Substrates. Bei der weiteren Behandlung der scheibenförmigen Substrate können nun Lackpartikel von der Randzone der beschichteten Flachseite und von der Stirnseite des Substrates leicht abplatzen. Sie können insbesondere auf die beschichtete Flachseite des Substrates gelangen und wirken dann dort bei den nachfolgenden Belichtungs-, Entwicklungs- und Atzprozessen maskierend. Außerdem kommt der Substratrand bei den nachfolgenden Prozessen in Berührung mit Vorrichtungsteilen, beispielsweise Transporthorden, Kalibrieranschlägen von Belichtungsanlagen oder Halteringen von Implantationsanlagen. Durch Ablagerung abgeplatzter Lacksplitter können diese Teile leicht verschmutzt werden, was wiederum eine Sekundärverschmutzung der Substratoberfläche durch Partikelverschleppung zur Folge hat.
Die Lacksplitter auf der Substratoberfläche und Ver- schmutzungen der Vorrichtungen führen aber zu einer Verminderung der Ausbeute bei den integrierten Schaltungen und anderen entsprechend hergestellten Halbleiterbauelementen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die durch abplatzende Lackteile auftretenden Störungen zu vermeiden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Lack nach der Beschichtung von einer ringförmigen Randzone der Flachseite und von der Stirnseite des Substrates wieder entfernt wird.
Die Breite der wieder vom Lack zum befreienden ringförmigen Randzone kann vorzugsweise etwa 1 bis 6 mm betragen. Bei einer lackfreien Randzone einer solchen Breite kann einerseits bei praktisch allen handelsüblichen Anlagen die Berührung von Vorrichtungsteilen mit der Lackschicht leicht vermieden werden. Andererseits wird die Ausnutzung der Substratoberfläche für die Bauelementherstellung nicht wesentlich beeinträchtigt.
Grundsätzlich kann die Breite der lackfreien Zone anlagen- und ebenenspezifisch variiert werden.
Bevorzugt wird der Lack von der Randzone unmittelbar nach der Beschichtung wieder entfernt, ohne daß das Halbleitersubstrat dabei aus der Beschichtungsvorrichtung herausgenommen wird. Besonders günstig ist es, wenn der Lack mittels eines auf die ringförmige Randzone gerichteten Lösungsmittelstrahls abgelöst wird. Indem man das Substrat unter dem Lösungsmittelstrahl rotieren läßt, können die abgelösten Lackteile durch die Fliehkraft vom Substrat weggeschleudert werden. Die Scheibe kann dabei auf dem sogenannten Belackungschuck in der Belackungsanlage verbleiben, d.h. auf der drehbaren Haltescheibe, auf der sie bereits während der Belackung, beispielsweise durch Ansaugen mittels Unterdrucks, festgehalten wird. Vorzugsweise wird der Lösungsmittelstrahl tangential in Drehrichtung auf die Randzone mit einer etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit aufgespritzt. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Lösungsmittelstrahl auf die Flachseite des Substrates unter einem Winkel von etwa 5 bis 150 auftrifft. Die Relativgeschwindigkeit wischen der Oberfläche der Randzone und dem flach in Drehrichtung tangential auftreffenden Lösungsmittelstrahl ist bei dieser Vorgehensweise etwa gleich Null, wodurch störendes Wegspritzen von Lösungsmitteltröpfchen auf die übrige Scheibenoberfläche vermieden und eine sehr gleichmäßige Breite der lackfreien Randzone erzielt wird.
Eine weitere, allerdings aufwendigere Möglichkeit zur Befreiung der Randzone von Lack besteht darin, daß man diesen mittels eines auf die Randzone gerichteten Laserstrahles verdampft, indem man beispielsweise das Substrat unter dem Laserstrahl rotieren läßt.
Ferner kann man den Photolack von der Randzone auch auf photolithographischem Weg durch Belichten, Entwickeln und anschließendes Ablösen entfernen.
Bei Verwendung eines Wafersteppers kann man die Randzone mit Hilfe eines sie überstreichenden Ultraviolett-Lichtstrahls in einem gesonderten Belichtungsvorgang belichten. Nach Zentrierung und Vorjustierung auf dem Vorjustierchuck des Repeaters kann dazu das Substrat unter dem Lichtstrahl nochmals um 3600 gedreht werden. Das Drehen des Substrates und das Öffnen und Schließen der Belichtungsblende können beispielsweise über den Rechner des Repeaters gesteuert werden. Als Lichtquelle kann man eine Lampe mit UV-Anteil mit entsprechender Optik oder einen Ultraviolett-Laser verwenden.
Bei Projektionsbelichtung, bei welcher die gesamte lackbeschichtete Flachseite des Substrates mittels einer Maske gleichzeitig belichtet wird, kann man gleichzeitig auch die Randzone belichten, wenn die Maske eine entsprechende Randzone aufweist. Zur Entfernung des Lackes von der Randzone ist dann kein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich.
Gegenüber der Entfernung des Lackes unmittelbar nach der Belichtung des Substrates hat die photolithographische Entfernung des Lackes allerdings den Nachteil, daß das Substrat bei den zum Entwickeln und Auflösen der Lackschicht erforderlichen Verfahrensschritten bereits Vorrichtungsteile berühren muß und schon dabei Lackteile abplatzen und zu Verunreinigungen führen können.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch näher erläutert werden: Eine mit Photo lack zu beschichtende Siliciumscheibe mit 10 cm Durchmesser wird zunächst auf den Belackungschuck einer Belackungsanlage aufgelegt und dort durch Saugwirkung festgehalten. Auf die Mitte der Siliciumscheibe wird dann die zur Belackung erforderliche Menge eines Photolackes, beispielsweise eines handelsüblichen Positivlackes, aufgebracht und anschließend die Scheibe mit 3000 Umdrehungen pro Minute 15 Sekunden lang rotieren gelassen, so daß sich der Lack gleichmäßig über die nach oben gerichtete Flachseite der Scheibe verbreitet. Als unerwünschter Nebeneffekt wird außerdem auch die Stirnseite der Scheibe mit Lack überzogen.
Etwa 5 mm über der Randzone der Scheibe ist eine Düse mit etwa 1 mm Durchmesser so angeordnet, daß ein durch die Düse gespritzter Lösungsmittelstrahl unter einem Winkel von etwa 10 Grad tangential in Drehrichtung auf die Randzone der nach oben gekehrten Flachseite der rotierenden Scheibe auftrifft. Der Lösungsmitteldruck wird so gewählt, daß der aus der Düse austretende Lösungsmittelstrahl mit einer Strömungsgeschwindigkeit auf die Randzone auftrifft, die etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entspricht. Bei einer Umdrehungszahl von 3000 Umdrehungen pro Minute und einem Scheibendurchmesser von 10 cm entspricht dies etwa einer Geschwindigkeit von 15,7 m/sec. Als Lösungsmittel wird vorzugsweise das im Lack selbst enthaltene Lösungsmittel verwendet, beispielsweise Dimethylformamid. Man läßt nun das Lösungsmittel etwa 1 bis 2 Sekunden lang auf die Randzone der rotierenden Scheibe auftreffen. Der Lack wird dabei durch das Lösungsmittel angelöst und durch die Fliehkraft von der etwa 2 bis 3 mm breiten ringförmigen Randzone der Scheibe weggeschleudert. Gleichzeitig werden auch Lackteile, die auf die Stirnseite der Scheibe geraten sind, weggeschleudert. Anschließend läßt man die Scheibe noch weitere 10 Sekunden lang zum Trocknen rotieren. Nach diesem Trocknungsvorgang ist die Randzone frei von Lösungsmittelresten.
Die beim Beschichten der Scheibe gewählte Umdrehung zahl kann im einzelnen vom speziell verwendeten Photolack abhängen. So wird man mit zunehmender Viskosität des Lackes die Umdrehungszahl erhöhen. Beim anschließenden Ablösen des Lacks von der Randzone ist dann darauf zu achten, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Halbleitersubstrates nicht so hoch wird, daß über der belackten Fläche des Substrates ein Unterdruck auftritt, der Lösungsmittelspritzer zur Substratmitte hin ansaugen kann. Dies kann man leicht dadurch vermeiden, daß man zum Ablösen des Lackes eine niedrigere Drehzahl wählt als zur Beschichtung der Scheibe mit Lack. Da auch mit zunehmendem Scheibendurchmesser die Umfangsgeschwindigkeit der Randzone ansteigt, kann es sich ferner empfehlen, bei Scheiben mit größerem Durchmesser die Drehzahl beim Ablösen des Lackes zu reduzieren.
11 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche ) Verfahren zur Beschichtung scheibenförmiger Halbleitersubstrate mit Photolack, wobei eine Flachseite des Substrates zunächst vollständig mit Lack bedeckt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack nach der Beschichtung von einer ringförmigen Randzone der Flachseite und von der Stirnseite des Substrates wieder entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der ringförmigen Randzone etwa 1 bis 6 mm beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack unmittelbar nach der Beschichtung entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Lack mittels eines auf die ringförmige Randzone gerichteten Lösungsmittelstrahls abgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Substrat unter dem Lösungsmittelstrahl rotieren gelassen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Lösungsmittelstrahl tangential in Drehrichtung auf die Randzone mit einer etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit aufgespritzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Lösungsmittelstrahl auf die Flachseite des Substrats unter einem Winkel von etwa 5 bis 150 auftrifft.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack mittels eines auf die Randzone gerichteten Laserstrahls verdampft wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack von der Randzone auf photolithographischem Weg durch Belichten, Entwickeln und Ablösen entfernt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Randzone mit Hilfe eines sie überstreichenden Ultraviolettlichtstrahls in einem gesondertem Belichtungsvorgang belichtet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Randzone zusammen mit der restlichen lackbeschichteten Flachseite des Substrats mittels einer eine entsprechende Randzone aufweisenden Maske belichtet wird.