DE4200038C2

DE4200038C2 - Verfahren zum Aushärten einer entwickelten Photolackschicht

Info

Publication number: DE4200038C2
Application number: DE19924200038
Authority: DE
Inventors: Shigeo Uoya; Eiichi Ishikawa; Toshifumi Suganaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1992-01-02
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2012-01-03
Also published as: DE4200038A1; JPH04313215A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Aushärten einer entwickelten Photolackschicht und insbesondere auf ein solches Verfahren, bei dem mit vermindertem Druck oder Vakuum gearbeitet wird, um eine Photolackschicht im Fabrikationsvorgang eines Halbleiters zu brennen.

In einem herkömmlichen Fabrikationsvorgang wird ein Halbleiterplättchen (Wafer) mit einer Resist- oder Abdeckmittellösung beschichtet oder bestrichen und ein Lösungsmittel durch Vorbrennen entfernt. Dann wird auf dem Wafer eine Resist- oder Photolackschicht durch Belichten sowie Entwickeln ausgebildet, woran sich ein Nachbrennen anschließt, um das Lösungsmittel und Wasser zu entfernen. Nach einem chemischen Naßätzen mittels dieser Resistschicht werden ein Nachbrennen, um eine Ätzlösung zu entfernen, und ein Trockenätzen ausgeführt, wonach die Resistschicht beseitigt wird.

Die beigefügte Fig. 2 zeigt zum Stand der Technik eine schematische Schnittdarstellung einer Brennvorrichtung mit einer Heizplatte zur üblichen Photolithographie. Ein Wafer 3 wird auf die Heizplatte 2, die auf einem Sockel 1 ruht, aufgebracht. Über der Heizplatte 2 ist eine Ofenhaube 4 angeordnet.

Bei der Brennvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird zuerst der mit einer Resistlösung bestrichene Wafer 3 auf die Heizplatte 2 gelegt, worauf durch Erhitzen des Wafers 3 das Lösungsmittel in der Resistlösung zum Verdampfen gebracht wird. Es ist allgemein bekannt daß in dem an das Entwickeln anschließenden Nachbrennvorgang die Resistschichtspannung pro Flächeneinheit aufgrund eines Schrumpfens bei 180°C, wie die beigefügte Fig. 3 zeigt, einen hohen Wert annimmt. Wenn ein chemisches Naßätzen ausgeführt wird, so steigt der Wert im Neben- oder Randätzen ebenfalls an, wie durch die schwarzen Punkte in Fig. 3 angegeben ist. Andererseits ist es notwendig, um das restliche Lösungsmittel zu entfernen, die Brenntemperatur auf 150°C oder höher anzuheben, um einen Wert für das restliche Lösungsmittel auf den Wert 1,0 oder niedriger (relativer Wert) zu bringen, wie durch die weißen Kreise in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß das erwähnte chemische Naßätzen durch gepufferte Fluorwasserstoffsäure mittels SiO₂-Ätzung bewirkt wird. Wenn der Wert im Neben- oder Randätzen vermindert wird, um die Spannung herabzusetzen, so ist das mit dem Entfernen des restlichen Lösungsmittels nicht vereinbar.

Die vorstehend geschilderte Brennvorrichtung ist mit den folgenden Nachteilen behaftet. Beim Brennvorgang nach der Ausbildung einer Resiststruktur steigt die Spannung in der Resist- oder Decklackschicht umso mehr an, je höher die Brenntemperatur wird, wie die Fig. 3 zeigt. Auch steigt, wenn ein Naßätzen durchgeführt wird, der Wert im Rand- oder Nebenätzen an, d. h. die Haftung zwischen der Resistschicht und dem Halbleiterplättchen wird geringer. Ferner tritt, wenn viel Lösungsmittel in der Resistschicht nach einem Brennen verbleibt, ein "Rückfließen" auf, wobei die Resistschicht wegfließt und ein Rand oder eine Kante dieser Schicht eine Neigung oder Schräge annimmt, so daß im nächsten Prozeß des Trockenätzens ein Schrumpfen erfolgt. Wenn die Brenntemperatur hoch ist, so wird eine niedermolekulare Substanz, deren Sublimationspunkt niedrig ist, in der Resistschicht sublimiert, und es werden Fremdstoffe erzeugt.

Ferner ist aus der EP 0 283 666 B1 ein Verfahren zum Aushärten einer Photolackschicht auf einem Halbleiterplättchen bekannt. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren wird die Photolackschicht durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht ausgehärtet, wobei der Aushärtvorgang durch Erwärmen des Halbleiterplättchens auf eine Temperatur oberhalb einer Fließtemperatur der Photolackschicht unterstützt wird.

Zusätzlich wird die Bestrahlungsdauer mit ultraviolettem Licht durch Absenken des Drucks (0.1-0.001 hPa), d. h. in den Bereich des Feinvakuums, in der Umgebung des Halbleiterplättchens vermindert.

Des weiteren ist aus der DE 38 37 348 A1 ein Verfahren zum Auswaschen von photopolymeren Druckplatten mittels Lösungsmitteln, Trocknen der Druckplatten und Rückgewinnung der Lösungsmittel bekannt. Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich um einen Trockenvorgang, der sich an das Auswaschen einer nicht bei der Belichtung der Druckplatte erhärteten Kunststoffschicht auf der Druckplatte anschließt. Die trockene Druckplatte ist nach dem Trocknen für ihre weitere Verwendung fertiggestellt.

Gegenüber diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zum gleichmäßigen Aushärten einer Photolackschicht eines Halbleiterplättchens bei großer Bildtreue zu schaffen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäß mit vermindertem Druck oder Vakuum arbeitenden Brennvorrichtung in einer Ausführungsform;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer herkömmlichen Brennvorrichtung;

Fig. 3 ein Diagramm, das verschiedene Kennwerte einer Resist schicht entsprechend der Brenntemperatur zeigt.

Gemäß Fig. 1 ist eine Heizplatte 2 auf einem Lagersockel 1 als eine Heizeinrichtung angeordnet, und auf dieser Heizplatte 2 wird ein Halbleiterplättchen (Wafer) 3 festgehalten. Dieser Wafer 3 ist mit einer Resistlösung bestrichen und in einem Lithographieprozeß belichtet sowie entwickelt worden, wodurch eine strukturierte Decklackschicht gebildet wird. Um den Wafer 3 luftdicht abzuschließen, wird über der Heizplatte 2 eine Ofen haube 4 vorgesehen. Die Umgebung des Wafers 3 wird von Normaldruck auf etwa 13 hPa mittels einer Absaugeeinrichtung, z. B. einer Vakuumpumpe, evakuiert.

Bei der obigen, mit vermindertem Druck oder Vakuum arbeitenden Brennvorrichtung wird nach dem Anbringen des Wafers 3 auf der Heizplatte 2 diese durch die Ofenhaube 4 luftdicht abgeschlossen. Anschließend wird die Brennbehandlung, während der Druck der Umgebung des Wafers 3 auf etwa 13 hPa abgesenkt gehalten wird, ausgeführt. Durch den obigen Vorgang wird das Lösungsmittel aus der Resistschicht entfernt, wodurch diese Schicht aushärtet. Weil das in der Resistschicht enthaltene Lösungsmittel effizient entfernt und die Brenntemperatur weiter als bei der herkömmlichen Vorrichtung abgesenkt werden kann, kann folglich, wie in Fig. 3 dargestellt ist, die Haftung zwischen der Resistschicht und dem Halbleiterplättchen verbessert werden. Darüber hinaus kann die durch den Einfluß des verbleibenden Lösungsmittels hervorgerufene Verschlechterung in der Hitzebeständigkeit der Resistschicht verhindert werden. Demzufolge kann ein Rückfließen unterbunden und ein präziseres Ätzen durchgeführt werden. Ferner kann das Auftreten einer Sublimation in der Resistschicht vermindert oder unterbunden werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Evakuierungsgrad von den Arten der Resistschichten (organische Schicht) oder der organischen Lösungsmittel abhängig ist. In dem oben genannten Druckbereich können als organische Schicht z. B. Novolakharz-Naphthochinondiazid (positiver Typ) und als organisches Lösungsmittel z. B. Ethylcellosolveacetat zur Anwendung kommen.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Wafer 3 auf der Heizplatte 2 angeordnet, jedoch kann der Wafer 3 auch in einem Nachbrennofen aufgenommen und die Resistschicht durch das Verdampfen eines Lösungsmittels ausgehärtet werden. Damit wird zur obigen Ausführungsform ein gleichartiger Effekt erzielt.

Eine erfindungsgemäß mit vermindertem Druck oder Vakuum arbeitende Brennvorrichtung besitzt eine die Umgebung eines mit einer Ofenhaube luftdicht abgeschlossenen Halbleiterwafers auf einen verminderten Druck oder auf Vakuum evakuierende Absaugeeinrichtung. Eine Brennbehandlung wird insbesondere bei einem Druck von 13 hPa ausgeführt. Ein Lösungsmittel in der Resistschicht kann wirksam entfernt und die Brenntemperatur im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen herabgesetzt werden. Dadurch können die Haftung zwischen der Resistschicht sowie dem Halbleiterplättchen verbessert und die durch den Einfluß des in der Resistschicht zurückbleibenden Lösungsmittels hervorgerufene Verschlechterung in der Hitzebeständigkeit verhindert werden. Ferner kann auch die Erzeugung von Sublimationsstoffen in der Resistschicht vermindert werden.

Claims

Verfahren zum Aushärten einer entwickelten Photolack schicht auf einem Halbleiterplättchen (3), das auf eine Heizeinrichtung (2) aufgelegt und nach Überstülpen einer Ofenhaube (4) von dieser luftdicht eingeschlossen wird, wonach der Druck der das Halbleiterplättchen (3) umgebenden Atmosphäre auf ca. 13 hPa abgesenkt wird und nachfolgend die Temperatur der Heizeinrichtung (2) für eine Brenn behandlung des Halbleiterplättchens (3) gesteigert wird, wobei die Maximaltemperatur der Brennbehandlung niedriger ist als die Maximaltemperatur für einen Brennvorgang bei Normaldruck.