ES2205440T3 - Procedimiento para la retirada en una sola operacion de un elemento resistente y una capa protectora de pared lateral. - Google Patents

Procedimiento para la retirada en una sola operacion de un elemento resistente y una capa protectora de pared lateral.

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Makoto Namikawa
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Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para eliminar conjuntamente el material aislante innecesario y la película protectora de las paredes laterales después del ataque químico en un proceso con protección de paredes laterales, haciendo posible simplificar el proceso para la preparación de semiconductores, etc. El procedimiento, de acuerdo con la presente invención, comprende eliminar el material aislante innecesario (3) que queda después del ataque en un procedimiento de protección de paredes laterales con una marca aislante (3) presente en el sustrato semiconductor (2) como una máscara, y una película protectora de las paredes laterales (4) depositada en las paredes laterales (22) de la marca, dicho procedimiento comprende los pasos de aplicar una hoja adhesiva sensible a la presión (1) a dicho sustrato (2), calentar la hoja adhesiva sensible a la presión (1) bajo presión de forma que el adhesivo sensible a la presión (11) se ponga en contacto con las paredes laterales (22) de la marca (4) y después pelar conjuntamente dicha hoja adhesiva sensible a la presión (1), el citado material aislante (3) y la citada película protectora de las paredes laterales (4) fuera del sustrato.

Description

Procedimiento para la retirada en una sola operación de un elemento resistente y una capa protectora de pared lateral.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la retirada de un elemento resistente innecesario depositado sobre un objeto tal como una plaquita semiconductora, y una película protectora de pared lateral que se ha depositado sobre la pared lateral del patrón durante el grabado en seco en una etapa de la formación de un patrón fino durante la preparación de semiconductores, circuitos, diversos cuadros de circuitos impresos, máscaras variadas, o marcos de plomo.
En el proceso de la preparación de semiconductores, se forma un patrón resistente, por ejemplo, sobre una plaquita de silicio. Con este patrón resistente a modo de máscara, el substrato se somete después a la inyección de iones de impureza, grabado en seco, etc. A continuación se retira el material resistente innecesario normalmente mediante un reductor a cenizas (aparato de carbonización). De este modo se forman elementos de circuito o cableado.
El referido grabado en seco se realiza preferiblemente con un proceso de protección de pared lateral para obtener la anisotropía en el grabado. En algún detalle, este proceso implica la incorporación de un gas formador de polímero (p. ej., un gas de halógeno carburado tal como CCl_{4} y CF_{4}) en un gas de grabación ionizado para grabar un objeto tal como un substrato semiconductor con un patrón resistente a modo de máscara, en donde se forma una capa protectora de un polímero sobre la pared lateral del patrón, haciendo posible efectuar un grabado anisótropo libre de un ataque lateral (véase Fig. 4)
Sin embargo, tal procedimiento de protección de pared lateral es desventajoso puesto que la retirada del elemento resistente mediante un reductor a cenizas después del grabado no puede venir acompañada de la retirada de la película protectora de la pared lateral citada, por lo que resulta necesario añadir una etapa independiente para la limpieza de la película protectora de la pared lateral después de las etapas anteriores. Por tanto, es posible que el procedimiento de protección de la pared lateral resulte desventajoso para el proceso de producción.
El documento US-A-5.466.325 da a conocer un procedimiento para la retirada de un patrón resistente formado sobre una pieza. El procedimiento comprende las etapas siguientes:
- aplicación de cinta adhesiva dotada de una capa adhesiva curable sensible a la presión que contiene un compuesto no volátil en la superficie superior de un patrón resistente formado sobre la pieza;
- transferencia y difusión del compuesto no volátil en el patrón resistente;
- aplicación de un tratamiento de curado al adhesivo; y
- desprendimiento de patrón resistente juntamente con la cinta adhesiva.
Bajo estas circunstancias, es el objetivo de la presente invención la retirada en una sola operación del material resistente innecesario y la película protectora de la pared lateral después del grabado en seco por el procedimiento de protección de pared lateral, con lo cual se simplifica el proceso para la preparación de semiconductores.
Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para la retirada en una sola operación del material resistente y de la película protectora de la pared lateral que comprende la retirada del material resistente innecesario que permanece después del grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral con un patrón resistente presentado sobre un objeto a modo de máscara y película protectora de pared lateral depositada sobre la pared lateral del patrón, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de aplicación sobre dicho objeto de una lámina adhesiva sensible a la presión, calentamiento de la lámina adhesiva sensible a la presión, bajo una presión de 10 atmósferas a una temperatura de 20ºC a 150ºC, con lo cual el adhesivo sensible a la presión entra en contacto con la pared lateral del patrón hasta su parte superior, y a continuación desprendimiento conjuntamente de dicha lámina adhesiva sensible a la presión, dicho material resistente y dicha película protectora de la pared lateral, de dicho objeto.
Se comprobó que la utilización del procedimiento según la presente invención que comprende la aplicación de una lámina adhesiva sensible a la presión sobre un objeto que ha sido sometido a grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral, y desprendimiento posterior del objeto de la lámina sensible a la presión hace posible retirar conjuntamente del mismo el material resistente y la película protectora de la pared lateral.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la retirada en una sola operación de un material resistente y la película protectora de la pared lateral que comprende la retirada del material resistente innecesario que permanece después del grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral con un patrón resistente presente sobre un objeto a modo de máscara y película protectora de la pared lateral depositada sobre la pared lateral del patrón, comprendiendo dicho procedimiento las etapas aplicación sobre el objeto de una a modo de lámina o de cinta adhesiva sensible a la presión, calentamiento bajo presión de la lámina adhesiva sensible a la presión con el fin de que la misma entre en contacto con la pared lateral del patrón hasta su parte superior, y desprendimiento posterior del objeto de la lámina adhesiva sensible a la presión, el material resistente y la película de protección de la pared lateral conjuntamente.
La Fig. 1 es una vista en sección que ilustra un ejemplo de una lámina sensible a la presión utilizada en la presente invención;
la Fig. 2 es un vista en sección que ilustra el procedimiento para la retirada conjunta del material resistente y la película de protección de la pared lateral según la presente invención;
la Fig. 3 es una vista en sección ampliada que ilustra la zona III de la Fig. 2; y
la Fig. 4 es una vista en sección que ilustra la forma en que se efectúa el grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral con un patrón resistente a modo de máscara.
A continuación se describen formas de realización de la presente invención en relación con las Figs. 1 a 4.
La Fig. 1 ilustra la estructura de una lámina adhesiva sensible a la presión utilizada en la presente invención.
En dicha Fig. 1 una lámina adhesiva sensible a la presión 1 presenta la forma de lámina o cinta, y comprende una película de substrato 10 de un espesor normalmente de 10 a 100 \mum formada de una sustancia plástica tal como el polietileno, el polipropileno o el tereftalato de polietileno y una película sensible a la presión 11 de un espesor normalmente de 10 a 200 \mum dispuesta sobre la misma. La referida capa adhesiva sensible a la presión 2 puede ser de tipo sin curado o de tipo con curado la cual se cura mediante energía actínica tal como el calor y las radiaciones ultravioleta, preferiblemente del tipo curado por radiaciones ultravioleta.
Como dicha capa adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiaciones ultravioleta se usa preferiblemente una que se obtiene por un procedimiento que comprende la mezcla de un polímero acrílico como polímero adhesivo sensible a la presión con un compuesto no volátil de bajo peso molecular, normalmente no superior a 10.000, que contiene uno o más dobles enlaces carbono-carbono polimerizables por molécula (en lo sucesivo referido como "compuesto curable") y un iniciador de fotopolimerización y también opcionalmente con un agente de entrecruzamiento tal como un compuesto polifuncional (p. ej., poliisocianato, poliepoxi, varias sales metálicas, quelato compuesto), un relleno tal como partículas de silicio, una resina adherente, un colorante, un resistente al envejecimiento, un inhibidor de polimerización u otros aditivos. El límite inferior normal del peso molecular de un tal compuesto curable es 100. Preferiblemente la fuerza del adhesivo sensible a la presión no debe ser inferior a 150 g/10 mm (normalmente de 200 a 1.000 g/10 mm de anchura) antes del curado por radiaciones ultravioleta y menos de 150 g/10 mm (normalmente de 10 a 100 g/10 mm de anchura) después del curado por radiaciones ultravioleta calculado en términos de fuerza de desprendimiento del adhesivo con un ángulo de 180º con respecto una plaquita de silicio.
Las cantidades de otros varios componentes con respecto a 100 partes en peso de polímero acrílico son las siguientes:
* Compuesto curable: normalmente de 5 a 300 partes en peso, preferiblemente de 20 a 200 partes en peso;
* Iniciador de fotopolimerización: normalmente de 0,1 a 15 partes en peso, preferiblemente de 0,5 a 10 partes en peso;
* Agente de entrecruzamiento: normalmente no más de 20 partes en peso, preferiblemente no más de 10 partes en peso;
* Otros aditivos distintos del compuesto curable y del iniciador de fotopolimerización: normalmente de 0,1 a 15 partes en peso en total.
Como polímero acrílico se utiliza preferiblemente un polímero con un peso molecular medio normalmente de 300.000 a 2.000.000 y formado de un homopolímero de alquiléster de ácido (meta)acrílico, o un copolímero del monómero anterior con un grupo carboxilo o monómeros conteniendo grupo hidroxilo, otros monómeros para modificación o similares. Ejemplos de compuestos curables incluyen tri(meta)acrilato de trimetilol propano, tri(meta)acrilato de tetrametilol metano, tetra(meta)acrilato de tetrametilol metano, (meta)acrilato de oligoéster, y oligómero basado en(meta)acrilato uretano. Ejemplos de iniciador de fotopolimerización incluyen benzoina, éter etílico de benzoina, dibencilo, éter de isopropil benzoína, benzofenona, cetona clorotioxantona de Michler, dodecil tioxantona, dimetil tioxantona, acetofenona dietil cetal, bencil dimetil ceatal, y \alpha-hidroxicicloexil fenil cetona.
La Fig. 2 ilustra un procedimiento para la separación del material resistente y película protectora de pared lateral de un objeto tal como un substrato semiconductor con una lámina adhesiva sensible a la presión que presenta la estructura referida anteriormente. La flecha P indica la dirección según la cual se separa del objeto la lámina adhesiva sensible a la presión. La Fig. 3 es un vista ampliada de la zona III de la Fig. 2.
Como se representa en la Fig. 4, por ejemplo, el material resistente referido anteriormente se aplica sobre toda la superficie de un substrato semiconductor 2 que comprende una capa metálica delgada de cableado 21 dispuesta sobre una plaquita de silicio 20, y sometida después a una proceso fotográfico ordinario para formar sobre la misma un patrón resistente predeterminado (imagen de película resistente) 3. La citada película protectora lateral es un capa de polímero protectora 4 depositada sobre la pared lateral 22 del patrón durante la formación de un circuito de cableado deseado que implica un grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral sobre la citada capa metálica delgada 21 con el patrón resistente 3 como máscara.
La disposición de la película de protección de la pared lateral 4 permite impedir la entrada del radical dentro de la pared lateral 22 durante el grabado en seco de la delgada capa metálica 21 con el gas de grabado ionizado 5 y por tanto la obtención de un grabado anisótropo libre del grabado lateral. Para la formación de dicha película protectora 4, el gas de grabado incluye normalmente un gas de formación de polímero incorporado en el mismo. Es necesario que dicho gas de formación de polímero pueda ser independiente y generado a partir del material que debe ser grabado tal como el propio fortoresistente. Para el conjunto de tal procedimiento de protección de pared lateral, es preferible normalmente la utilización de un procedimiento de grabado por plasma de microondas, que puede controlar independientemente la energía iónica y la formación del plasma. La operación de grabado puede realizarse según los procedimientos conocidos.
En la presente invención, como se representa en las Figs. 2 y 3, una lámina adhesiva sensible a la presión 1 se aplica sobre un substrato semiconductor 2. Durante este procedimiento, la lámina adhesiva sensible a la presión 1 se calienta bajo presión con lo cual la capa de adhesivo sensible a la presión 11 se plastifica para entrar totalmente en contacto con la pared lateral del patrón 22 hasta su parte superior. Estas condiciones pueden ser determinadas adecuadamente dependiendo de la forma en que el patrón resistente 3 se encuentre fijo al substrato, o del tipo de adhesivo sensible a la presión utilizado. Sin embargo, en general, es preferible que la lámina adhesiva sensible a la presión se caliente a una temperatura desde 20ºC hasta 150ºC de tal manera que el adhesivo sensible a la presión no se endurezca o sobresalga hacia la pared lateral en una gama de presiones tan amplia como la existente entre la presión manual y la ejercida con rodillos.
La lámina adhesiva sensible a la presión 1 que se ha aplicado al substrato, si es del tipo de curado por radiaciones ultravioleta, se irradia con dichas radiaciones hasta su curado, y a continuación se separa del substrato en la dirección indicada por la flecha P en la Fig. 2. De este modo, el material resistente (el patrón resistente) que existe sobre el substrato semiconductor 2 y la película protectora de la pared lateral 4 formada en la pared lateral 22 del patrón pueden separarse conjuntamente del substrato con la lámina adhesiva sensible a la presión 1. Por tanto, por la separación de la lámina adhesiva sensible la presión 1, pueden retirarse conjuntamente el material resistente y la película protectora de la pared lateral. En consecuencia, se evita la necesidad de añadir una etapa adicional de limpieza convencional, con lo que se puede simplificar drásticamente el procedimiento.
La presente invención se describe a continuación mediante los ejemplos siguientes. La expresión "partes" usada en lo sucesivo tiene el significado de "partes en peso".
Ejemplo de referencia 1
Sobre una plaquita de silicio que presentaba una fina capa metálica dispuesta en multicapa de cableado formada sobre la superficie de la misma se aplicó una lámina fotorresistente positiva que comprendía una resina novolaca cresol, un éster ácido sulfónico de diazida naftoquinona de compuesto polihidroxilo, y un lactato etílico. El material así recubierto fue expuesto a la luz y sometido después a un revelado para la formación de un patrón resistente sobre el mismo. A continuación, el material recubierto fue sometido a grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral con dicho patrón resistente como máscara para formar un patrón de cableado metálico.
Ejemplo 1
Se estableció una mezcla de monómero de 80 partes de acrilato de n-butilo, 15 partes de acrilato de etilo y 5 partes de ácido acrílico para sufrir una polimerización en solución con 150 partes de acetato de etilo y 0,1 partes de azobisisobutironitrilo a una temperatura de 60ºC en una corriente de nitrógeno durante durante 12 horas para obtener una solución A de polímero acrílico de un peso molecular medio de 560.000.
Se añadió después a la solución A un diacrilato de polietilén glicol, exacrilato de dipentaeritritol y triacrilato de trimetilol propano como compuestos curables en una proporción de 10 partes, 10 partes y 30 partes, respectivamente, sobre la base de 100 partes de polímero acrílico, diisocianato de difenilmetando como compuesto polifuncional en una proporción de 3 partes en peso sobre la base de 100 partes del polímero acrílico y \alphahidroxicicloexil fenil cetona como iniciador de fotopolimerización en una proporción de 3 partes sobre la base de 100 partes de plímero acrílico. El monómero se agitó después uniformemente para preparar una solución adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiaciones ultravioleta.
La solución adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiaciones ultravioleta así preparada se aplicó sobre una película de poliéster de un espesor de 50 \mum para obtener un espesor en seco de 45 \mum, y después se desecó a una temperatura de 130ºC durante 3 minutos para preparar una lámina adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiaciones ultravioleta. La lámina adhesiva sensible a la presión así preparada, presentó un resistencia a la separación del adhesivo en un ángulo de 180º de 235 g/10 mm de anchura antes del curado por radiaciones ultravioleta y de 13 g/10 mm después del curado por radiaciones ultravioleta, todas de ellas con respecto a una plaquita de silicio.
Subsiguientemente, sobre una plaquita de silicio con un patrón de cableado metálico, un material resistente (patrón resistente) y una película protectora de la pared lateral formada sobre la misma por el procedimiento del Ejemplo de Referencia 1, se adhirió por contacto la anterior lámina adhesiva sensible a la presión tipo de curado por radiaciones ultravioleta sobre una placa calentada a 130ºC. La lámina así obtenida se irradió después con radiaciones ultravioleta mediante una lámpara de mercurio de alta presión sobre una dosis de 1.000 mj/cm^{2} lo que determinó su curado. La lámina adhesiva sensible a la presión así curada se separó entonces del substrato. Como resultado, el material resistente y la película protectora de la pared lateral se retiraron conjuntamente con la lámina adhesiva sensible a la presión.
Después del procedimiento de separación que se ha descrito, la superficie y la sección de la plaquita de silicio fueron observadas microscopio fluorescente y por SEM (observación al microscopio con barrido electrónico), respectivamente. Como resultado, se confirmó que la película protectora de la pared lateral se había separado totalmente con el material resistente. En el Ejemplo 1, la aplicación de la lámina adhesiva sensible a la presión se efectuó también a una temperatura de 90ºC. También en este caso se retiró la película protectora de la pared lateral. Sin embargo, la observación de la sección de la plaquita bajo el SEM demostró que permanecía una parte de la lámina protectora de la pared lateral. De este modo se determinó que es preferible que la temperatura a la cual se aplica la lámina adhesiva sensible a la presión sea mayor de 90ºC para permitir una retirada total de la película protectora de la pared lateral como se efectuó en el Ejemplo 1.
Ejemplo 2
A la solución del polímero acrílico A obtenida en el Ejemplo 1 se añadieron un metacrilato de polietilén glicol y un triacrilato de trimetilol propano como compuestos curables en una proporción de 20 partes y 30 partes, respectivamente, sobre la base de 100 partes del polímero acrílico, diisocianato de tolileno como compuesto polifuncional en una proporción de 3 partes sobre la base de 100 partes de polímero acrílico y \alpha-hidroxicicloexil fenil cetona como iniciador de polimerización en una proporción de 5 partes sobre la base de 100 partes del polímero acrílico. La mezcla se agitó uniformemente para preparar una solución adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiación ultravioleta.
La solución adhesiva sensible a la presión así preparada se procesó después de la misma manera que en el ejemplo 1 para preparar una lámina adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiación ultravioleta. La lámina adhesiva sensible a la presión así preparada mostró una fuerza adhesiva de separación según ángulo de 180º de 538 g/10 mm de anchura antes del curado por la radiación ultravioleta y 12 g/10 mm de anchura después del curado por radiación ultravioleta, ambas con especto a la plaquita de silicio. Utilizando esta lámina adhesiva sensible a la presión del tipo de curado por radiación ultravioleta, el material resistente y la película protectora de la pared lateral fueron separados de la misma forma que en el Ejemplo 1. Como resultado, el material resistente y la película protectora de la pared lateral se retiraron conjuntamente con la lámina adhesiva sensible a la presión. La superficie y la sección de la plaquita de silicio fueron observadas bajo el microscopio fluorescente y por SEM (observación al microscopio con barrido electrónico), respectivamente. De este modo se confirmó que la película protectora de la pared lateral se había retirado completamente con el material resistente.
En estos ejemplos, la fuerza adhesiva de separación según ángulo de 180º, se midió de la forma siguiente.
Se aplicó a la plaquita de silicio la lámina adhesiva sensible a la presión en forma de una tira de 100 mm de longitud y 10 mm de anchura. La lámina adhesiva sensible a la presión se calentó a continuación a una temperatura de 130º durante 30 segundos. Como es necesario, la lámina fue irradiada desde el lado del substrato con radiaciones ultravioleta procedentes de una lámpara de vapor de mercurio a alta presión a un régimen de 1 J/cm^{2} con lo que se curó el adhesivo sensible a la presión. La lámina adhesiva sensible a la presión así tratada se midió con respecto a la fuerza de separación según un ángulo de 180º a un régimen de separación de 300 mm/min. La medición se efectuó a una temperatura de 23ºC y con una humedad relativa del 65%.
Ejemplo comparativo 1
La plaquita de silicio con un patrón de cableado metálico, un material resistente (patrón resistente) y una película protectora de pared lateral formada sobre la misma según el procedimiento del Ejemplo de Referencia 1 se sometió a reducción a cenizas mediante plasma de oxígeno. La superficie y la sección de la plaquita de silicio se observó bajo el microscopio fluorescente y por SEM (observación al microscopio con barrido electrónico), respectivamente. El resultado confirmó que el material resistente se había retirado. Sin embargo, la película protectora de la pared lateral permanecía en parte, lo que demostraba que es difícil separar la película protectora de la pared lateral conjuntamente con el material resistente.
Aplicabilidad industrial
Como se ha indicado anteriormente, la presente invención proporciona un procedimiento que comprende la aplicación de una lámina adhesiva sensible a la presión a un objeto después del grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral con un patrón resistente aplicado sobre el objeto a modo de máscara, y la consiguiente separación de la lámina adhesiva sensible a la presión, por el cual puede retirarse el material resistente innecesario conjuntamente con la película protectora de la pared lateral, lo que hace posible simplificar el proceso de preparación de semiconductores.

Claims (4)

1. Procedimiento para la retirada conjunta de material resistente y de una película protectora de pared lateral que comprende la retirada del material resistente innecesario que permanece después del grabado en seco por el procedimiento de protección de la pared lateral con un patrón resistente presente sobre el objeto a modo de máscara y la película protectora de la pared lateral depositada sobre la pared lateral del patrón, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: aplicación de una lámina adhesiva sensible a la presión sobre dicho objeto, calentamiento bajo presión de la lámina adhesiva sensible a la presión a una temperatura desde 20ºC hasta 150ºC de tal forma que la lámina adhesiva sensible a la presión entre en contacto con la pared lateral hasta su parte superior, y separación de dicho objeto de dicha lámina adhesiva sensible a la presión, dicho material resistente y dicha película protectora de pared lateral conjuntamente.
2. Procedimiento para la retirada conjunta de material resistente y de una película protectora de la pared lateral según la reivindicación 1, en el que dicho objeto es una plaquita de silicio, dicho adhesivo sensible a la presión es del tipo de curado por radiaciones ultravioleta, dicho procedimiento comprende las siguientes etapas: puesta de dicho adhesivo sensible a la presión en contacto con dicha plaquita de silicio, irradiación de dicho adhesivo sensible a la presión con radiaciones ultravioleta para proceder al curado de dicho adhesivo sensible a la presión y a continuación separación conjunta de dicha lámina adhesiva sensible a la presión con dicho material resistente y dicha película de protección lateral, presentando dicho adhesivo sensible a la presión una fuerza adherente contra la separación de no menos de 150 g/10 mm antes del curado por radiaciones ultravioleta y menos de 150 g/10 mm después del curado por radiaciones ultravioleta con respecto a la plaquita de silicio.
3. Procedimiento para la retirada conjunta de material resistente y de una película protectora de la pared lateral según la reivindicación 2, en el que dicho adhesivo sensible a la presión comprende un polímero acrílico, un compuesto molecular bajo no volátil de un peso molecular no superior a 10.000 y que contiene uno o más dobles enlaces carbono-carbono polimerizable por molécula, y un iniciador de fotopolimerización.
4. Procedimiento para la retirada conjunta de material resistente y de una película protectora de la pared lateral según la reivindicación 3, en el que dicho adhesivo sensible a la presión comprende un compuesto molecular bajo no volátil de un peso molecular no superior a 10.000 y que contiene uno o más dobles enlaces carbono-carbono polimerizable por molécula, y un iniciador de fotopolimerización incorporado al mismo en una proporción de 5 a 300 partes en peso y de 0,1 a 15 partes en peso, respectivamente, sobre la base de 100 partes en peso de dicho polímero acrílico.
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