JP2994556B2 - ホトレジスト剥離方法 - Google Patents
ホトレジスト剥離方法Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/42—Stripping or agents therefor
- G03F7/422—Stripping or agents therefor using liquids only
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
レジストを剥離するのに用いる溶剤に関する。
のステップに、ホトリソグラフィーを用いたマスキング
とエッチングによる基板上の導電体パターンの形成があ
る。このステップにおいては、金属層上に設けられたホ
トレジストの皮膜を、所望の導電体パターンが規定され
たマスクを通して化学線に選択露光させる。このホトレ
ジスト膜を現像し、導電体のエッチング領域を規定する
開口部を持つマスクを形成する。
多数の集積回路を一つのセラミック基板上に集め、ハイ
ブリッド集積回路と呼ばれるアセンブリを形成する方法
がある。ハイブリッド集積回路の基板上の金属導電体パ
ターンのパターニングにはホトレジストとして電気泳動
レジストを使用することが時として好ましい。電気泳動
レジストは通常有機薬品であり、普通はポリメチルメタ
クリレートをベースとしており、電気メッキ過程によっ
て金属皮膜上に堆積される。このようなレジストを使用
する利点は、ホトリソグラフィーの高精度と物理的な高
強度である。金属層のマスキングならびにエッチングに
より導電体パターンを形成したのち、この電気泳動マス
クはホトレジスト剥離溶剤を用いて剥離しなくてはなら
ない。
すなわち「剥離剤」は多くの異なる要件を満たすことが
必要である。現像した電気泳動レジストは、特にそれが
チタンの表面に被覆されている場合、剥離はとりわけ困
難である。チタン−銅−チタン金属層はハイブリッド集
積回路上の導電体としてしばしば使用されているため、
効果的な剥離は困難になっている。ジメチルスルホキシ
ドを担体とする水酸化テトラメチルアンモニウム五水和
物はこの目的に有効であることが知られており、またこ
の物質は、ホトレジスト剥離溶剤に求められるその他の
要求も満たすものである。が、残念ながらこれが持つ剥
離能力はかなり低い。すなわち縦横が11.4cmと
9.5cmの大きさの基板の処理を行なう場合、まるま
る1ガロン(3.6)の剥離剤を用いて、これが剥離力
を失うまでに処理できる基板の枚数はたったの140枚
なのである。剥離溶剤は、その剥離能力を向上すること
ができれば、はるかにより商業的に実用的なものとなる
であろう。
プロピレングリコールモノメチルエーテルを添加するこ
とにより、ジメチルスルホキシドに対する水酸化テトラ
メチルアンモニウム五水和物の溶解度が大きく向上す
る。これにより通常ジメチルスルホキシドに溶解する水
酸化テトラエチルアンモニウムの量が最大で2%であっ
たものが、12%にまで引き上げられ、それによって、
この溶液の持つホトレジスト剥離性能が強化される。特
に、ジプロピレンモノメチルエーテルの濃度が10から
30%の範囲にある時、高剥離率と大きく増加した剥離
能力の両方が得られる。例えば、剥離能力は1ガロンあ
たりの基板枚数で140枚から600枚へと大きく増加
する。
マー皮膜11が形成された、セラミック基板10からな
るハイブリッド集積回路の一部を示す。金属層12がこ
のポリマー皮膜の上に設けられ、その上がさらにホトレ
ジストの層13で覆われている。このホトレジスト13
は例えば電気メッキプロセスによって堆積された電気泳
動銅ホトレジストであり、一例をあげると、マサチュー
セッツ州、ニュートンにあるシプリー社から発売されて
いるシプリーXP8945(商標)として知られている
ポリメチルメタクリレートをベースとしたポリマーホト
レジストなどであってよい。
16を持つホトリソグラフ用マスク15が置かれる。ホ
トレジスト13はネガ型といわれるもので、露光されな
かった部分が最終的に現像によって除去されるものであ
る。したがって、矢印で示すように光が透過するマスク
15の透明部分が、金属層12の規定されるべき所望の
形に対応した形を持つようになっている。ホトレジスト
層13中で光に露光した部分は硬化し、それによって物
理的に硬質となり、現像に対する耐性を持つ。
化部分、つまり露光しなかった部分がホトレジストの現
像の工程の間に除去される。通常の現像剤は乳酸水溶液
からなる。現像された層13が、前記の金属層12を選
択的にエッチングするために用いられるマスクとなる。
つまり、金属層12のうちの露出した部分は公知の方法
で金属エッチャントと接触し、エッチングによって除去
されるが、他の部分のの金属層はそのまま残され、金属
層に開口部17が作られる。この金属層12の選択的エ
ッチングの後、硬化されたホトレジストマスク13が図
3に示すように好ましくは処理槽中で剥離される。
ド中に水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物を溶解
した、公知の剥離溶剤からなるものである。この剥離溶
剤は、金属層12の上部表面が硬化した電気泳動レジス
ト13に対し特に接着性のあるチタンである場合でも有
効である。さらに、この溶剤はポリマー11に対して比
較的反応性を持たず、したがってポリマー11を損傷し
ない。私が行なったすべての実験において、ポリマー層
11には1986年7月22日に付与されたスモールの
米国特許第4、601、974号に記載されている型の
トリアジンベースのポリマーを用いた。水酸化テトラメ
チルアンモニウム五水和物は、引火点、環境および健康
に対する危険特性を持つが、そのためホトレジスト剥離
溶剤としての用途に実用されている。
トラメチルアンモニウム五水和物の剥離溶剤としての問
題はその処理能力がかなり限られていることである。こ
のため、剥離溶剤1ガロンでは11.4cmx9.5c
mの大きさの基板がたった140枚しか処理できない。
本発明に従い、水酸化テトラメチルアンモミウムのジメ
チルスルホキシドにおける溶解性を強化する作用を持つ
ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを加えるこ
とにより、この剥離能力が飛躍的に増加することがわか
った。好ましくは十分なジプロピレングリコールモノメ
チルエーテルと水酸化テトラメチルアンモニウム五水和
物を前記の市販されている溶液に加え、溶液の約21%
がジプロピレングリコールモノメチルエーテルであり、
約9.7%が水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物
となるようにするべきである。このように添加すること
により、処理槽19の剥離能力は使用する剥離剤1ガロ
ンにつき基板枚数で140枚から600枚に増加する。
いる理由はジプロピレングリコールモノメチルエーテル
が共溶剤として作用し、それによりジメチルスルホキシ
ドにおける水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物の
溶解度が飛躍的に増加するためであると思われる。その
結果、そうでない場合に比較し、水酸化テトラメチルア
ンモニウム五水和物がより多く溶液に含まれ、硬化した
ホトレジストとの作用に関与することができる。本発明
は、しかし、私が実験により発見したことに基づくもの
であり、どのような特定の作用理論に限定されるもので
もない。私の実験によれば、大きな利益を得るために
は、さらにこの混合物の少なくとも10%がジプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルでなければならず、ま
た剥離率が下がるのを避けるためには、このジプロピレ
ングリコールモノメチルエーテル成分は30%以下でな
ければならないことが示されている。最も有効なジプロ
ピレングリコールモノメチルエーテルの範囲は前述の通
り、15から27%の範囲であり、好ましくは約21%
である。
ラメチルアンモニウム五水和物の量は使用するジプロピ
レングリコールモノメチルエーテルの量の関数である。
もし21%のジプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルが使用されるとこの溶液の約9.7%は水酸化テトラ
メチルアンモニウム五水和物となろう。もしこの溶液の
30%がジプロピレングリコールモノメチルエーテルで
あれば、約12%が水酸化テトラメチルアンモニウム五
水和物となろう。ジプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル成分が存在しなければ、ジメチルスルホキシドに
は約2%の水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物が
溶解するだけになるだろう。
タン、下部表面がチタンで中間部分が銅である、TCT
(チタン−銅−チタン)層と呼ばれるものを使用した。
硬化したホトレジスト13は、通常使用されるその他の
金属表面に比べて、チタンの表面に対し、より大きな付
着力を持つため、前述の私の同時係続出願のホトレジス
ト剥離剤は実用的でないことがわかった。
するための有効成分は水酸化テトラメチルアンモニウム
である。最も実用的な供給源としては水酸化テトラメチ
ルアンモニウム五水和物があり、これは重量で約50%
が水分である。注意していただきたいのは、純粋な水酸
化テトラメチルアンモニウムも上に述べたように使用す
ることができ、その場合重量による有効率は水酸化テト
ラメチルアンモニウム五水和物の2倍になる。つまり、
重量%で4%の水酸化テトラメチルアンモニウムの溶液
は約8%の水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物の
溶液と同じ剥離能力をもつということである。本発明を
用いなければ、この剥離剤は約1%の水酸化テトラメチ
ルアンモニウムしか含有できないが、本発明により、水
酸化テトラメチルアンモニウムの含有率は6%まで高め
られる。
品に用いられている特定の種類の電気泳動ホトレジスト
の剥離に用いられたが、その他の様々なホトレジストが
このホトレジストに化学的に十分近いものであり、それ
らに対してもこれまで述べた溶剤の剥離作用は有効であ
る。ポリマー11に記載されたもの以外にも様々な下部
ポリマーを使用することができ、またポリマー層を使用
しなくてもよい。本発明は選択的処理を行なう領域を規
定するためにホトリソグラフィーが用いられるすべての
場合に有用であり、ここで金属層12のエッチングとい
うのは単に一つの例にすぎない。本発明は特にチタン−
銅−チタンからなる金属層に対してとりわけ有効である
ものの、本発明はその他の金属層と共に使用することも
でき、あるいは金属層を使用しないホトリソグラフィー
に使用することもできる。
ングリコールモノメチルエーテルを添加することによ
り、ジメチルスルホキシドに対する水酸化テトラメチル
アンモニウム五水和物の溶解度を大きく向上させ、それ
によって、この溶液の持つホトレジスト剥離性能を強化
するものである。例えば、剥離能力は1ガロンあたりの
基板枚数で140枚から600枚に増加する。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 基板(10)の一部をホトレジスト皮膜
(13)で被覆するステップと、 前記ホトレジストを化学線で選択的に露光するステップ
と、 前記の化学線による選択的な露光にしたがって、前記ホ
トレジスト皮膜を現像するステップと、 前記基板の一部に選択的操作を行うために、現像された
ホトレジスト皮膜をマスクとして使用するステップと、 前記現像されたホトレジスト皮膜を水酸化テトラメチル
アンモニウムとジメチルスルホキシドからなる溶液にさ
らすことにより、該皮膜を剥離するステップとからなる
電子デバイスの製造方法において、 前記溶液にジプロピレングリコールモノメチルエーテル
を含有させ、 前記溶液における水酸化テトラメチルアンモニウムの溶
解度を、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルを
含有しないときよりも増加させることを特徴とする電子
デバイスの製造方法。 - 【請求項2】 前記ホトレジストは、電気泳動ホトレジ
ストであることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記基板は、固体上に金属皮膜(12)
をもつものからなり、前記ホトレジストは金属皮膜の上
に被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】 前記基板に対して行われる選択的操作
は、前記金属皮膜を選択的にエッチングするステップか
らなることを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記金属皮膜の上部表面は、チタンから
なることを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記溶液は、ジプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルを10〜30%含有することを特徴と
する請求項4に記載の方法。 - 【請求項7】 前記溶液は、ジプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルを10〜30%含有することを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記溶液は、ジプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルを15〜27%含有することを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 前記ホトレジストは、電気泳動ホトレジ
ストであり、金属層(12)の上に被覆されていること
を特徴とする請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】 前記金属層は、ポリマー層の上に被覆
され、 前記ポリマー層は、トリアジンベースのポリマーであ
り、 前記ホトレジストは、ポリメチルメタクリレート系ポリ
マーであることを特徴とする請求項9に記載の方法。
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-
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