DE3687903T2 - Verfahren und Vorrichtung für Photolackverarbeitung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln eines Fotolackmaterials, das auf einem Halbleiter- Wafer aufgebracht ist, und insbesondere eine Methode und eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fotolackmaterials unter Verwendung von ultravioletter Beleuchtung.
• Bei der bekannten Behandlung eines Fotolackes unter Verwendung von ultravioletter Beleuchtung, wird das Belichten des Fotolackes mit ultravioletter Strahlung in einer Behandlung angewendet, in der ein Maskenmuster durch die Belichtung des auf dem Halbleiter-Wafer aufgebrachten Fotolackes gebildet wird, in einer vorherigen Reinigungsbehandlung, bei der organische, auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers haftende Schmutzstoffe gelöst und hinweggereinigt werden etc, und seit kurzem ist die Anwendung dieser Methode auf spezielle Behandlungen von Fotolacken, wie beispielsweise das Einbrennen von Fotolackmaterialien, von Interesse.
• Der Einbrennprozeß liegt zwischen einem Prozeß des Formens eines Fotolackmusters durch Aufbringen, Belichten und Entwickeln des Fotolackes und einem Prozeß des Durchführens von Ionenimplantationen, Plasmaätzen, etc. unter Verwendung des Fotolackmusters, und er ist ein Erhitzungsprozeß, der zur Verbesserung der Haftung des Fotolackes auf dem Halbleitersubstrat, der Hitzebeständigkeit, etc, durchgeführt wird. Studien wurden kürzlich über ein Verfahren durchgeführt, in dem ultraviolette Strahlen auf den Fotolack bevor oder während des Einbrennprozesses nach der Entwicklung einwirken, um die Hitzebeständigkeit und die Plasmabeständigkeit des Fotolackes durch den Einbrennprozeß in einer kürzeren Zeit zu verbessern.
• Wenn ein Licht mit einer hohen ultravioletten Intensität, wie beispielsweise das abstrahlende Licht einer mikrowellenangeregten elektrodenlosen Entladungslampe mit einer hohen ultravioletten Strahlungseffizienz, auf den Fotolack einwirkt, um die Behandlung zu beschleunigen, wird wie auch immer, ein Gas aus dem Fotolack erzeugt und dieses Gas verursacht die Bildung von Blasen, Deformationen des Fotolackmusters und Deformationen des Fotolackfilms, wie beispielsweise das Abblättern, Reißen oder Aufrauhen desselben, so daß dadurch Störstellen des Halbleiterelementes verursacht werden.
• Es kann angenommen werden, daß die Erzeugung dieses Gases durch die schnelle fotochemische Reaktion der lichtsensitiven Radikale des Fotolackes, durch die fotochemische Reaktion von HMDS (Hexamethyldisilazine), das auf das Wafer zur vorläufigen Behandlung für die Aufbringung des Fotolackes, oder eines nicht reflektierenden Überzugs, etc. auf dem Fotolack aufgebracht ist, durch die fotochemische Reaktion eines Zusatzes zu dem Fotolack wie beispielsweise Farbstoffe, oder durch die fotochemische Reaktion des Lösungsmittels, welches in dem Fotolack verblieben ist, etc., verursacht wird.
• Diese fotochemischen Reaktionen werden durch ein Licht mit einer Wellenlänge von 300 nm bis 500 nm, und insbesondere durch ein Licht mit einer Wellenlänge in dem spektralen Empfindlichkeitsbereich des Fotolackes, bemerkenswert beschleunigt. Entsprechend kann beim Einsatz einer mikrowellenerregte elektrodenlose Entladungslampe, die diese Wellenlängenbereiche umfaßt, die Intensität des Lichtes nicht verstärkt werden. Mit anderen Worten, diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie keine Hochgeschwindigkeitsbehandlung erlaubt.
• Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen, eine Hochgeschwindigkeits- und effektive Behandlung des Fotolackes unter Verwendung von ultravioletter Strahlung vorzunehmen, wobei die Deformation des Fotolackes, die durch das Licht verursacht wird, welches von der mikrowellenangeregten elektrodenlosen Entladungslampe ausgestrahlt wird, vermieden wird.
• Ultraviolette Strahlen werden auf dem Fotolack unter Benutzung von Mitteln zum selektiven Unterbrechen oder Reduzieren aller oder Teile der Wellenlängen des spektralen Empfindlichkeitsbereich des Fotolackes aus dem abgestrahlten Licht angewendet, welches aus der mikrowellenangeregten elektrodenlosen Entladungslampe erhalten wird.
• Auf diesem Weg werden die fotochemischen Reaktionen, die die Entstehung von Gas aus dem Fotolack verursachen, unterdrückt und somit die Deformation des Fotolackes verhindert, selbst wenn eine mikrowellenangeregte elektrodenlose Entladungslampe eingesetzt wird, die in dem Wellenlängenbereich, welches die destruktiven Einflüsse auf den Fotolack zeigt, zusammen mit ultravioletten Strahlen, die effektiv im Verbessern des Hitzewiderstandes und Plasmaätzwiderstandes des Fotolackes sind, kräftig Licht abstrahlt, da das Licht in dem Wellenlängenbereich, der die destruktiven Einflüsse aufweist, nicht auf den Fotolack eingestrahlt wird, oder da die Intensität von diesem Licht entsprechend schwach ist, selbst wenn es angewendet wird.
• Überdies enthält das Licht, welches auf dem Fotolack angewendet wird, immer noch eine starke ultraviolette Komponente, welche effektiv den Hitzewiderstand und den Plasmaätzwiderstand des Fotoresistes verbessert, selbst wenn die Wellenlängen in den spektralen Empfindlichkeitsbereichen des Fotolackes unterdrückt oder reduziert sind.
• Entsprechend wird ein Verfahren erzielt, welches eine schnelle und effektive Behandlung des Fotolackes ermöglicht.
• Weitere Gegenstände und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in den begleitenden Zeichnungen illustriert ist und die einen Teil der Beschreibung darstellen.
• Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fotolackes zur Erklärung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Behandlung eines Fotolackes gemäß dieser Erfindung. Fig. 2 zeigt einen weiteren Apparat zur Behandlung eines Fotolackes zur Erklärung einer weiteren Ausführungsform. Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Strahlungsspektrums einer elektrodenlosen Entladungslampe, die in dieser Erfindung eingesetzt wird. Fig. 4 zeigt ein Beispiel der spektralen Durchlässigkeitscharakteristik der in dieser Erfindung eingesetzten Filter.
• Die Erfindung wird konkret im folgenden auf der Basis der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben werden.
• Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Behandlung eines Fotolackes zur Erklärung einer Ausführungsform des Verfahrens zur Behandlung eines Fotolackes entsprechend dieser Erfindung.
• Ein Muster eines Fotolackes 4 wird auf einem Halbleiter-Wafer 5 ausgebildet, der auf einem Träger 6 plaziert ist. Der Träger 6 wird durch eine Heizung 10 geheizt, die mit einem Netzteil durch einen Heizungsbleidraht 9 verbunden ist, oder wird durch Kühlwasser heruntergekühlt, welches durch einen Kühlkreis 11 fließt. Die Temperatur des Halbleiter-Wafers 5 wird durch diesen Heizungs- und Kühlungsmechanismus kontrolliert. Weiterhin ist der Träger 6 mit Vakuumadsorptionslöchern 7 versehen, die mit einer Vakuumpumpe mittels einem Verbindungskreislauf 8 verbundenen sind, und deren Funktion es ist, den Halbleiter-Wafer 5 auf dem Träger 6 in engen Kontakt mit diesem durch Vakuumadsorption zu halten. Ein Teil der ultravioletten Bestrahlungsvorrichtung besteht aus einer elektrodenlosen Entladungslampe 1, einem Magnetron 20, einem Netzteil 21, einem Wellenleiter 22, einem Hohlraumresonator 23 mit einem lichtreflektierenden, inseitig angebrachten Spiegel, der in der Figur nicht dargestellt ist, einem Filter 3, usw.
• Das Magnetron 20, das mit Leistung durch das Netzteil 21 versorgt wird, oszilliert mit einer Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz. Die derartig generierte Mikrowelle wird dem Hohlraumresonator 23 zugeführt und bildet ein starkes mikrowellenmagnetisches Feld in dem Hohlraumresonator 23. Durch dieses starke mikrowellenmagnetische Feld wird das Gas in der elektrodenlosen Entladungslampe 1 angeregt, so daß es ein Licht abstrahlt, welches ultraviolettes Licht enthält.
• Für das Gas, welches in die elektrodenlose Entladungslampe 1 eingefüllt ist, wird ein Edelgas, wie beispielsweise Argon verwendet, und es ist bekannt, daß der Zusatz einer kleinen Menge von Quecksilber den Effekt der Abstrahlung einer starken ultravioletten Strahlung hervorruft. Eine elektrodenlose Entladungslampe, die ein intensives Licht mit einer Wellenlänge von 220 nm bis 230 nm abstrahlt, ist in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI KOHO in Japan) 59-87751 (U.S. Application No. 433,069) offenbart, und diese Lampe kann gut verwendet werden, allerdings beträgt der Wellenlängenbereich des ultravioletten Lichtes 220 nm bis 300 nm, der in der Verbesserung der Hitzebeständigkeit und Plasmaätzbeständigkeit des Fotolackes effektiv ist, und daher wird eine elektrodenlose Entladungslampe, die ein intensives Licht in diesem Bereich abstrahlt, bevorzugt. Daher wird eine brauchbare elektrodenlose Entladungslampe, die ein intensives Licht in dem Bereich von 220 nm bis 300 nm abstrahlt, dadurch erreicht, daß mehr Quecksilber beigefügt wird als in der im vorangegangenen erwähnten japanischen, nicht examinierten Patentpublikation offenbart wurde.
• Das abgestrahlte Licht der elektrodenlosen Entladungslampe 1 passiert den Filter 3 usw. und wird auf den Fotolack 4 eingestrahlt. Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Strahlungsspektrum der in dieser Ausführungsform eingesetzten elektrodenlosen Entladungslampe 1. Für den Filter 3 wird ein Filter zur Unterdrückung oder Reduzierung des Lichts in dem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 500 nm verwendet, welches der Wellenlängenbereich ist, der die Wellenlängen der spektralen Empfindlichkeitsregion des Fotolackes umfaßt, und daher kann die Behandlung des Fotolackes unter Verwendung von ultraviolettem Licht effektiv durchgeführt werden.
• Es empfiehlt sich, einen Filter zu verwenden, der durch das Ausbilden eines Multilayer-Bedampfungsfilms auf einer Glasplatte hergestellt wurde, um die Charakteristik des Unterdrückens und Reduzierens des Lichtes in dem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 500 nm zu erhalten. Die bevorzugte Glasplatte für einen derartigen Filter besteht aus Quarzglas, das eine große Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen der Wellenlängen von 300 nm oder darunter hat, die effektiv für die Verbesserung der Hitzebeständigkeit und der Plasmaätzbeständigkeit des Fotolackes sind.
• Beim Gebrauch dieser Vorrichtung wird das abgestrahlte Licht von der elektrodenlosen Entladungslampe auf eine Probe eingestrahlt, die durch den Gebrauch von HPR-1182, OFPR-800, OFPR- 5000 und TSMR-8800 als Fotolack präpariert wurde, und wobei HMDS als Lösungsmittel eingesetzt wurde, welches auf dem Wafer als Vorbehandlung für den Auftrag des Fotolackes angewendet wurde. Während Deformationen in jeder Probe von Fotolacken statt fanden, wenn der im vorangegangenen beschriebene Filter nicht eingesetzt wurde, traten keine Deformationen des Fotolackes auf wenn dieser Filter eingesetzt wurde, der das Licht zwischen 300 nm und 500 nm unterdrückt, und die Hitzebeständigkeit und Plasmaätzbeständigkeit des Fotolackes wurden verbessert.
• Eine elektrodenlose Entladungslampe mit einer Füllung aus Quecksilber und Argongas strahlt kräftig Licht von 312 nm, 365 nm, 405 nm und 436 nm. Wenn diese Lampe und ein Schmalbandfilter zum Unterdrücken dieser Lichte eingesetzt werden, treten Deformationen des Fotolackes ebenfalls nicht auf.
• Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der ein Spiegel als das Mittel zur Unterdrückung oder Reduzierung des strahlenden Lichtes in dem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 500 nm eingesetzt wird. Der hier eingesetzte Spiegel 12 hat eine Charakteristik der Reflexion des strahlenden Lichtes in dem Wellenlängenbereich unterhalb 300 nm und des Nichtreflektierens des strahlenden Lichtes von 300 nm bis 500 nm. Ein Spiegel, der durch die Beschichtung eines Multilayerfilms hergestellt wurde, ist ebenso als Spiegel mit der oben erwähnten Charakteristik einsetzbar. Derselbe Effekt, wie er in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erzielt wird, in der ein Filter eingesetzt ist, kann ebenfalls in der Vorrichtung, illustriert in Fig. 2, erreicht werden, in der der Spiegel mit der besagten Charakteristik verwendet wird. Wird ein konventioneller Spiegel anstelle des Spiegels mit der zuvor beschriebenen Charakteristik verwendet, der das ganze einstrahlende Licht der elektrodenlosen Entladungslampe reflektiert, so finden Deformationen in den im vorangegangenen erwähnten Proben des Fotolackes statt.
• In der im vorangegangenen erwähnten Ausführungsform wird die elektrodenlose Entladungslampe mit einer Füllung aus Quecksilber und Argongas benutzt, um die Strahlung von ultraviolettem Licht hoher Intensität zu ermöglichen. Das in dieser Lampe verwendete Gas ist nicht auf diese Füllung beschränkt. Eine Füllung bestehend aus Gas und einer kleinen Menge eines anderen Metalls als Quecksilber, beispielsweise in Form von Halogeniden, kann ebenso unter der Bedingung benutzt werden, daß die elektrodenlose Entladungslampe, die die Füllung enthält, ultraviolette Strahlen der beschriebenen Wellenlängen emittiert, und weiterhin kann eine Füllung, bestehend aus Quecksilber und einem anderen Edelgas als Argon, oder zusammengesetzte Gase, die andere Edelgase als Argon enthalten, ebenso eingesetzt werden.
• Ebenso ist die Frequenz der Mikrowelle nicht auf 2450 MHz limitiert, und es kann eine Mikrowelle mit einer anderen Frequenz unter der Bedingung verwendet werden, daß es das in der Lampe eingeschlossene Gas effizient anregt. Weiterhin kann ebenso eine Hochfrequenz verwendet werden, deren Wellenlänge größer als die der Mikrowelle ist.
• Zusätzlich zu der im vorangegangenen beschriebenen Ausführungsform wird der Filter und der Spiegel separat als Mittel zum Unterdrücken oder Reduzieren des Lichts verwendet, welches Wellenlängen in den spektralen Empfindlichkeitsbereichen des Fotolackes aufweist. Es ist eine Selbstverständlichkeit, daß eine Kombination von Filtern und Spiegeln verwendet werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Behandeln eines Fotolacks, der aufgebracht ist, um die thermische Stabilität des Fotolackfilms auf einem Halbleiter-Wafer zu erhohen und Strahlungslicht einschließlich Ultraviolettstrahlen ausgesetzt wird, welches die Schritte umfaßt:

Strahlungslicht von einer Mikrowellen-erregten elektrodenlosen Entladungslampe erhalten, gekennzeichnet durch die Schritte:

Selektiv alles oder einen Teil des Lichts im Bereich der Wellenlängen 300 bis 500 nm aus dem Strahlungslicht abzufangen oder zu reduzieren, welches in den Fotolacken im spektralen Ansprechbereich des Fotolackes Gasblasen erzeugt,

und den Fotolack dem im genannten Schritt erhaltenen Licht aussetzen.

2. Vorrichtung zum Behandeln eines Fotolacks (4), der auf einem Halbleiter-Wafer (5) aufgebracht wird und Strahlungslicht einschließlich Ultraviolettstrahlen ausgesetzt wird, mit

einer Mikrowellen-erregten elektrodenlosen Entladungslampe (1), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3; 12), um selektiv alles oder einen Teil des Lichts im Bereich der Wellenlängen 300 bis 500 nm aus dem Strahlungslicht abzufangen, welches in den Fotolacken im spektralen Ansprechbereich des Fotolackes Gasblasen erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung von einem Filter (3) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Filter (3) aus einem Filter besteht, der durch Ausbildung eines Vielschicht-Verdampfungsfilmes auf einer Glasplatte hergestellt wurde.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Glasplatte aus Silika-Glas besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung von einem Spiegel (12) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Spiegel ein Spiegel ist, der durch Aufdampfen eines Vielschicht-Filmes auf einer Platte gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung von einer Kombination eines Filters und eines Spiegels gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lampe (1) eine Füllung mit Quecksilber und einem Argon-Gas umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lampe (1) eine Füllung aus einem Gas und einer sehr kleinen Menge eines anderen Metalls als Quecksilber in Form eines Halogenids enthält.