DE3314156C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung scheiben­ förmiger Halbleitersubstrate mit Photolack nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen werden in Masken fixierte Strukturen auf photolitho­ graphischem Wege auf die Oberfläche von scheibenförmigen Halb­ leitersubstraten übertragen. Dabei müssen die Substrate wieder­ holt mit Photolack beschichtet werden. Üblicherweise verteilt man dazu den Lack durch Zentrifugalwirkung über die zu beschich­ tende 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 Sub­ strates gelangen und wirken dann dort bei den nachfolgenden Be­ lichtungs-, Entwicklungs- und Ätzprozessen maskierend. Außerdem kommt der Substratrand bei den nachfolgenden Prozessen in Be­ rührung mit Vorrichtungsteilen, beispielsweise Transporthorden, Kalibrieranschlägen von Belichtungsanlagen oder Halteringen von Implantationsanlagen. Durch Ablagerung abgeplatzter Lacksplit­ ter können diese Teile leicht verschmutzt werden, was wiederum eine Sekundärverschmutzung der Substratoberfläche durch Parti­ kelverschleppung zur Folge hat. Die Lacksplitter auf der Sub­ stratoberfläche und Verschmutzungen der Vorrichtungen führen aber zu einer Verminderung der Ausbeute bei den integrierten Schaltungen und anderen entsprechend hergestellten Halbleiter­ bauelementen.

In der EP-PS 00 00 262 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, wodurch Photolack in der oben beschriebenen Weise durch Zentrifugalwirkung auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht wird. Dabei ist es nachteilig, daß sich am Substratrand ein Lackwulst bilden kann. Um dies zu vermeiden, wird das Substrat auf einer Auflagescheibe durch eine Deckplatte gehalten, die eine den Substratrand abdeckende und den Lack ableitende Schnei­ de aufweist. Eine solche Maßnahme ist aufwendig, da das Sub­ strat auf der Auflagescheibe durch ein speziell geformtes Ele­ ment in Form der mit einer Schneide versehenen Deckplatte mon­ tiert werden muß.

Aus "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 19, No. 6, Nov. 1976, Seiten 2114 und 2115 ist es bekannt, zur Vermeidung des Rand­ wulstes den Lack mittels eines Gasstrahles, dem gegebenenfalls auch ein Lacklösungsmittel zugesetzt werden kann, vom Randbe­ reich des Substrats abzublasen. Ein solches Verfahren ist nicht zuverlässig, da die Lackentfernung mindestens von der Substrat- Stirnseite nicht sichergestellt ist. Es kann sogar eine deutli­ che Verschlechterung eintreten, da es möglich ist, daß der Lack auf die Stirnseite geblasen wird, was zu den oben bereits er­ läuterten Nachteilen führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem eine siche­ re Lackentfernung von Flach- und Stirnseite des Substrats mög­ lich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprü­ chen.

Wird der Lack erfindungsgemäß mittels eines auf die ringförmige Randzone gerichteten Lösungsmittelstrahls abgelöst, indem man das Substrat unter dem Lösungsmittelstrahl rotieren läßt und die abgelösten Lackteile durch die Fliehkraft vom Substrat weg­ geschleudert werden, so kann die Scheibe dabei auf dem soge­ nannten Belackungschuck in der Belackungsanlage verbleiben, d. h. auf der dreh­ baren Haltescheibe, auf der sie bereits während der Belackung, beispielsweise durch Ansaugen mittels Unter­ drucks, festgehalten wird. Vorzugsweise wird der Lösungsmittelstrahl tangential in Drehrichtung auf die Randzone mit einer etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit aufge­ spritzt. Dabei hat es sich als besonders günstig er­ wiesen, wenn der Lösungsmittelstrahl auf die Flachseite des Substrates unter einem Winkel von etwa 5 bis 15° auftrifft. Die Relativgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche der Randzone und dem flach in Drehrichtung tangential auftreffenden Lösungsmittelstrahl ist bei dieser Vorgehensweise etwa gleich Null, wodurch stören­ des Wegspritzen von Lösungsmitteltröpfchen auf die übri­ ge Scheibenoberfläche vermieden und eine sehr gleich­ mäßige Breite der lackfreien Randzone erzielt wird.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch näher erläutert werden: Eine mit Photolack zu beschichtende Siliciumscheibe mit 10 cm Durchmesser wird zunächst auf den Belackungschuck einer Belackungsanlage aufgelegt und dort durch Saug­ wirkung festgehalten. Auf die Mitte der Siliciumscheibe wird dann die zur Belackung erforderliche Menge eines Photolackes, beispielsweise eines handelsüblichen Posi­ tivlackes, 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 Stirn­ seite 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 Umfangsge­ schwindigkeit der Randzone entspricht. Bei einer Um­ drehungszahl 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 ring­ förmigen Randzone der Scheibe weggeschleudert. Gleich­ zeitig 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 Umdrehungs­ zahl kann im einzelnen vom speziell verwendeten Photo­ lack abhängen. So wird man mit zunehmender Viskosität des Lackes die Umdrehungszahl erhöhen. Beim anschließen­ den Ablösen des Lacks von der Randzone ist dann darauf zu achten, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Halb­ leitersubstrates nicht so hoch wird, daß über der be­ lackten Fläche des Substrates ein Unterdruck auftritt, der Lösungsmittelspritzer zur Substratmitte hin an­ saugen 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 Umfangsge­ schwindigkeit der Randzone ansteigt, kann es sich ferner empfehlen, bei Scheiben mit größerem Durchmesser die Drehzahl beim Ablösen des Lackes zu reduzieren.

Claims (5)

1. Verfahren zur Beschichtung scheibenförmiger Halbleitersubstrate mit Photolack, bei dem eine Flachseite des Substrates zunächst vollständig mit Lack bedeckt wird und bei dem der Lack nach der Beschichtung von einer ringförmigen Randzone des Substrates dadurch entfernt wird, daß auf die Randzone des rotierenden Substrates ein den Lack ablösender Strahl gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als den Lack ablösender Strahl ein Lösungsmittelstrahl verwendet wird, daß der Lösungsmittelstrahl so auf die Randzone des Substrates gerichtet wird, daß der Lack auch von der Stirnseite des Substra­ tes abgelöst wird und daß die Rotationsgeschwindigkeit des Substrates so gewählt wird, daß der angelöste Lack durch die Fliehkraft von der ringförmigen Randzone des Substrates weggeschleudert wird und über der belackten Fläche des Substrates kein Unterdruck auftreten kann der Lösungsmittelspritzer zur Substratmitte saugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ringförmigen Randzone 1 bis 6 mm beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack unmittelbar nach der Beschichtung entfernt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungs­ mittelstrahl tangential in Drehrichtung auf die Randzone mit einer etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entsprechen­ den Strömungsgeschwindigkeit aufgespritzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungs­ mittelstrahl auf die Flachseite des Substrats unter einem Winkel von 5 bis 15° auftrifft.