NL194997C

NL194997C - Werkwijze voor het verwijderen van fotolak, die is aangebracht op een oppervlak van een dragerlichaam voor elektronische elementen en inrichting voor het verwijderen van fotolak volgens de werkwijze.

Info

Publication number: NL194997C
Application number: NL8802587A
Authority: NL
Original assignee: Oramir Semiconductor Ltd
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 2003-04-24
Also published as: IL84255A0; FR2622134B1; FR2622352A1; NL8802587A; FR2622134A1; GB8824547D0; FR2622352B3; GB2211629B; IL84255A; DE3835636A1; GB2211629A; US5114834A

Description

1 194997

Werkwijze voor het verwijderen van fotolak, die is aangebracht op een oppervlak van een drager* lichaam voor elektronische elementen en inrichting voor het verwijderen van fotolak volgens de werkwijze 5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van fotolak die is aangebracht op een oppervlak van een plaatvormig dragerlichaam voor elektronische elementen, waarbij de fotolak aan het oppervlak van het dragerlichaam wordt blootgesteld aan een stralingsbundel van hoge energie. De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het verwijderen van fotolak van een oppervlak van een dragerlichaam volgens de werkwijze.

10 Een werkwijze en inrichting voor het verwijderen van fotolak van de in de aanhef beschreven soort zijn bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.414.059. Deze werkwijze en inrichting worden toegepast voor het vervaardigen van halfgeleiderinrichtingen, waarbij met behulp van een UV-laser een uit fotolak gevormd patroon gerealiseerd wordt door de fotolak af te dekken met een masker, en plaatselijk de fotolak te verwijderen doordat de UV-laser de fotolak plaatselijk belicht. Het verkregen patroon wordt toegepast om 15 plaatselijke elektronische elementen te vormen in het halfgeleiderlichaam.

Na toepassen van de bekende werkwijze blijft een patroon van fotolak achter op de halfgeleiderinrichting. Een probleem is het verwijderen van deze achterblijvende fotolak. Thans wordt dat patroon van achterblijvende fotolak verwijderd door nat chemisch etsen of met behulp van een plasma. Hierdoor wordt de fotolak niet altijd compleet verwijderd. Daarnaast kan schade ontstaan aan het dragerlichaam met de daarin 20 gevormde elektronische elementen.

De uitvinding beoogt te voorzien in een werkwijze en een inrichting voor het verwijderen van een op een oppervlak van een dragerlichaam aanwezige laag fotolak dan wel een uit de laag gevormde patroon van fotolak, waarbij de fotolak snel en doeltreffend volledig wordt verwijderd zonder de elektronische elementen te beschadigen.

25 Daartoe heeft een werkwijze voor het verwijderen van fotolak van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding het kenmerk dat de fotolak aan het oppervlak van het dragerlichaam blootgesteld wordt aan een stralingsbundel waarbij de vorm van de doorsnede van de stralingsbundel, die in contact komt met het dragerlichaam, uiteenloopt tussen praktisch lijnvorming tot een rechthoek, die een gedeelte of het geheel van het oppervlak van het dragerlichaam bedekt, waarbij de bundel over het gehele oppervlak 30 van het dragerlichaam strijkt. De inrichting voor het verwijderen van fotolak volgens deze werkwijze heeft volgens de uitvinding het kenmerk dat de inrichting verder omvat: middelen voor het concentreren van de stralingsbundel tot een doorsnede, die in hoofdzaak rechthoekig is en in hoofdzaak de breedte heeft van het dragerlichaam, middelen voor het richten van de stralingsbundel om in te werken op het oppervlak van het dragerlichaam, middelen om de stralingsbundel over het dragerlichaam te vegen, en instelmiddelen om de 35 stralingsbundel in te stellen om de vereiste energie per oppervlakte-eenheid van het dragerlichaam toe te passen.

Met behulp van genoemde maatregelen bleek een nagenoeg complete verwijdering van de fotolak mogelijk bij een korte behandelingstijd. De stralingsbundel van hoge energie kan een lichtbundel zijn.

Evenzo kan men stralingsbundels gebruiken van andere soorten elektromagnetische straling met een 40 geschikte energie per oppervlakte-eenheid.

De stralingsbundel van hoge energie kan toegepast worden in de vorm van korte pulsen, maar men kan ook een continue stralingsbron gebruiken.

Er werden goede resultaten verkregen onder toepassing van een nauwe langwerpige bundel meteen lengte, die ten minste die van één van de dimensies van het plaat bedroeg of die men in een aantal 45 stappen over het oppervlak van het plaatje liet strijken, zodat het plaa$e aan een schoonveegaftasting door een dergelijke bundel onderworpen werd; hierbij is de duur van de bestraling per oppervlakte-eenheid doelmatig om de fotolak volledig te verwijderen zonder enige ongewenste neveneffecten.

Er werden proeven uitgevoerd met stralingsbronnen van verschillende golflengten in het traject van 150 nm tot 11.000 nm. Met voordeel kan men gepulseerde lasers als energiebron toepassen met pulsen 50 van een duur in het traject van nanoseconden. De laserbundel kan in een inerte of in een chemisch reactieve atmosfeer worden toegepast. Als dergelijke korte pulsen gebruikt worden, wordt de lichtenergie geabsorbeerd door de fotolak, die zodoende verwijderd wordt, terwijl, aangezien de warmtegeleidendheid van de fotolak niet goed is, energieoverdracht naar de zich daaronder bevindende lagen beperkt wordt en er geen ongunstige neveneffecten optreden.

55 De dikte van de deklaag van fotolak ligt in het algemeen in de orde van ca. 1-10 pm en gewooniijk in het gebied van 2 pm. De toegepaste energie hangt af van de dikte van de fotolaklaag, de aard daarvan en ook van de golflengte van de toegepaste bundel en zijn absorptie door de fotolak.

4 194997 2

De vereiste energie ligt in het algemeen in de orde van 10 mü tot ca. 1000 mJ per cm2 en bij voorkeur tussen 50 mJ en 300 mJ per cm2 in het golflengtegebied van 150 nm tot 11.000 nm.

Met andere bundels dient een overeenkomstige energie per oppervlakte-eenheid te worden toegepast, waarbij één van de overwegingen is, dat de energie door de fotolak geabsorbeerd moet worden.

5 De werkwijze wordt uitgevoerd in een droge omgeving. Het dragerlichaam bevindt zich in de vrije atmosfeer of in een geschikte houder, waarin de atmosfeer geregeld kan worden. Als een inerte atmosfeer gewenst wordt, kan men een omgeving van een inert gas of gasmengsel toepassen. Als geschikte gassen zijn te noemen helium, argon, stikstof of dergelijke of mengsels van 2 of meer daarvan.

De werkwijze kan ook worden uitgevoerd in een reactieve atmosfeer, bijv. van zuurstof, ozon, zuurstof-10 verbindingen, tetrachloorkoolstofdamp, stikstof-trifluoride enz. Deze reactieve atmosfeer wordt vóór en/of tijdens of na de bestraling aangebracht. Het is mogelijk energie toe te passen op het te behandelen dragerlichaam door uitwendig koel witlicht of door een andere lichtbron, waardoor de energie, die door het strijken met energiebundel moet worden toegepast, verminderd wordt. De energiebundel kan gebruikt worden om over het oppervlak van het dragerlichaam te strijken of men kan het dragerlichaam t.o.v. de 15 bundel bewegen, teneinde het oppervlak van het dragerlichaam aan een doelmatige hoeveelheid energie per oppervlakte-eenheid bloot te stellen om fotolak te verwijderen.

Wanneer men bijv. een excimeerlaser gebruikt met een pulsduur van ca. 10 nanoseconden en met een pulsfrequentie van 100 Hz, wordt een dragerlichaam van 76,2 mm x 76,2 mm afgetast met een lichtbundel met een golflengte van 193 nm met een breedte van 0,5 mm met een lineaire strijksnelheid van ca.

20 7 mm/sec., zodat iedere vierkante centimeter van het oppervlak van het dragerlichaam bestreken wordt en aan een energie tussen 100 mJ/cm2 en 300 mJ/cm2 wordt blootgesteld. Bij inrichtingen voor de verwijdering van fotolak van een plaatje met elektronische ketenelementen door blootstelling van het oppervlak van het dragerlichaam aan een bundel van hoge energie is het van voordeel de bundel met geschikte middelen te concentreren tot een nauwe rechthoek of een andere geometrische vorm, waarvan de lengte zodanig is, dat 25 een bestrijken van de gehele lengte of breedte van het dragerlichaam, dat door de energiebundel schoongeveegd moet worden, gegarandeerd wordt.

Wanneer men een lichtbundel gebruikt, kan men gebruikelijke optische elementen toepassen om de lichtbundel tot een nauwe rechthoek te concentreren. Zoals vermeld, kan men een gepulseerde bundel of een continue gebruiken. De breedte van de lichtbundel ligt in het algemeen in de orde van 0,2 mm tot ca.

30 10 mm en het voorkeurstraject bedraagt 0,3 mm tot ca. 1 mm. De lengte van de bundel is in de orde van 10-200 mm of zonodig meer, waarbij het schoonvegen geschiedt in de strijkrichting van de straal, loodrecht op de lengte-afmeting van de bundel. Het gehele oppervlak van een dragerlichaam kan binnen ca. 5—100 seconden of meer worden bestreken, wat leidt tot een praktisch volledige verwijdering van fotolak.

35 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: figuur 1 een weergave van een deel van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze voor het verwijderen van een fotolakpatroon; figuur 2 een inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze; figuur 3 de verwijdering van een fotolakpatroon van het oppervlak van een schijfvormig dragerlichaam 40 voor elektronische elementen in een reactieve omgeving; figuur 4 een schema, dat de kritische parameters van de werkwijze voor het verwijderen van een fotolakpatroon toelicht.

Het principe van de inrichting wordt toegelicht aan de hand van figuur 1, waarin een lichtbron 11 een 45 lichtbundel 12 afgeeft, die door de optische lens 13 en spiegel 14 en lens 15 geconcentreerd wordt tot een langwerpige nauwe bundel bij 16, d.w.z. op het oppervlak van het dragerlichaam of plaatje 17. Er is een deel van het plaatje 17 weergegeven met fotolak of fotoresist 18, terwijl het andere deel, 19, reeds is schoongeveegd door de bundel 16 zodat de fotoresist verwijderd is. Men kan de bundel over het oppervlak van het plaatje laten strijken of men kan het plaatje t.o.v. de stationaire lichtbundel laten bewegen, als 50 aangegeven met de pijl 20. De beide bewegingen kunnen ook gecombineerd worden.

In figuur 2'is een inrichting weergegeven, welke een inrichting een huis 21 omvat, waarin een lichtbron 11 verschaft wordt, die een lichtbundel via optisch element 13 en spiegel 14 en lens 15 op het oppervlak van een plaatje 17 richt. Andere plaatjes worden vóór de verwijdering van fotoresist opgeslagen in de cassette 21, terwijl plaatjes na verwijdering van fotoresist aan de rechterzijde van de tekening worden 55 opgestapeld in stapel 22. De inrichting omvat middelen 23 voor het instellen van de parameters van het proces.

De werkwijze kan in een reactieve omgeving worden uitgevoerd. Het principe van een dergelijke

Claims

1. Werkwijze voor het verwijderen van fotolak die is aangebracht op een oppervlak van een plaatvormig dragerlichaam voor elektronische elementen, waarbij de fotolak aan het oppervlak van het dragerlichaam wordt blootgesteld aan een stralingsbundel van hoge energie, met het kenmerk, dat de fotolak aan het oppervlak van het dragerlichaam blootgesteld wordt aan een stralingsbundel waarbij de vorm van de doorsnede van de stralingsbundel, die in contact komt met het dragerlichaam, uiteenloopt tussen praktisch 55 lijnvorming tot een rechthoek, die een gedeelte of het geheel van het oppervlak van het dragerlichaam bedekt, waarbij de bundel over het volledige oppervlak van het dragerlichaam strijkt.

2. Werkwijze voor het verwijderen van fotolak volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bundel een 194997 4 praktisch rechthoekige dwarsdoorsnede heeft en de vorm heeft van een nauwe rechthoek, waar hij in interactie komt met het oppervlak van het plaatje en daar over het oppervlak van het plaatje strijkt.

3. Inrichting voor het verwijderen van fotolak van een oppervlak van een dragerlichaam voor elektronische elementen volgens een werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een bron voor een 5 stralingsbundel van hoge energie, met het kenmerk, dat de inrichting verder omvat: middelen voor het concentreren van de stralingsbundel tot een doorsnede, die in hoofdzaak rechthoekig is en in hoofdzaak de breedte heeft van het dragerlichaam, middelen voor het richten van de stralingsbundel om in te werken op het oppervlak van het dragerlichaam, middelen om de stralingsbundel over het dragerlichaam te vegen, en instelmiddelen om de stralingsbundel in te stellen om de vereiste energie per oppervlakte-eenheid van het 10 dragerlichaam toe te passen.

3 194997 werkwijze wordt toegelicht aan de hand van figuur 3, waarin licht, afkomstig van een lichtbron, wordt weergegeven door pijl 31 en waarin het optische element 32 gebruikt wordt om het licht te focusseren tot een langwerpige rechthoekige bundel 33, nadat het door de sluiter 34 is gelopen, welke bundel gericht wordt op het plaatje 35.

4. Inrichting voor het verwijderen van fotolak van een oppervlak van een dragerlichaam volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de instelmiddelen de middelen om de stralingsbundel over het dragerlichaam te vegen besturen.

5. Inrichting voor het verwijderen van fotolak van een oppervlak van een dragerlichaam volgens conclusie 3 15 of 4, met het kenmerk, dat de middelen voor het concentreren van de stralingsbundel ingericht zijn voor het concentreren van de stralingsbundel tot een in hoofdzaak lijnvormige doorsnede.

5 De werkwijze wordt uitgevoerd in een reactieve omgeving, waarbij de lichtbundel gebruikt wordt om reactieve materialen in gas- en dampvorm te dissociëren, waarbij de verkregen reactieve materialen interactie aangaan met de fotoresist en de ontledingsproducten uit de kamer verwijderd worden. Het plaatje kan t.o.v. de bundel bewogen worden of omgekeerd. De werkwijze kan ook op zodanige wijze worden uitgevoerd, dat reactieve stoffen aan de reactiekamer 10 worden toegevoerd vóór en/of tijdens en/of na de bestraling, wat de volledige verwijdering van de fotoresist bevordert. De kritische parameters van de werkwijze worden toegelicht aan de hand van figuur 4, die een schema is, dat energiedichtheid tegenover het effect op het plaatje/plaatjescomponenten toont. Zoals weergegeven, bestaan er duidelijk afzonderlijke gebieden. Gaande van links naar rechts ziet men, dat: de verwijdering van 15 fotoresist begint bij de energiedrempel 41, waarbij de energiedichtheid tot 42 geen nadelige effecten op het plaatje heeft. Het optimale traject van energiedichtheid per oppervlakte-eenheid voor een schone verwijdering van fotoresist ligt tussen 43 en 44, waarbij de helling van de lijn 45 hun aanwijzing is voor de verwijdering van de fotoresist. Bij een energiedichtheid van ten minste die, welke door 46 wordt aangegeven, begint schade aan het 20 plaatje als substraat en/of aan de elektronische componenten en wanneer de energie per oppervlakte-eenheid verder toeneemt, neemt de mate van schade toe, als aangegeven door de lijn 47. De op de X-as aangegeven energie kan die per puls van de lichtbundel zijn, maar hij kan ook de energie aangeven, die werd toegepast per oppervlakte-eenheid van het plaatje, wanneer dit wordt blootgesteld aan de energie-bundel. 25 Voorbeeld 1 Op een siliciumplaatje met een diameter van 50 mm bracht men een fotoresistlaag met een dikte van 1,8 pm aan. Na verdere verwerking moest deze verwijderd worden. De verwijdering werd uitgevoerd met behulp van een lichtbundel met een golflengte van 193 nm, waarbij de lichtbron een gepulseerde excimeer-30 laser was, die men met een pulssnelheid van 100 pulsen per seconde liet werken met een pulsduur van ca. 10 nanoseconden. De lichtbundel werd geconcentreerd tot de lengte van 75 mm bij 0,5 mm en men liet deze rechthoekige lichtbundel over het plaatje strijken. Het strijken werd uitgevoerd met een snelheid van 4 mm/sec. Zodoende werd iedere vierkante centimeter van het oppervlak van het plaatje blootgesteld aan een 35 energie van ca. 200 mJ/cm2 wat leidde tot volledige verwijdering van de fotoresist zonder nadelige effecten op het plaatje of de elektronische elementen op het plaatje. Voorbeeld 2 Een verwijdering van fotoresist werd uitgevoerd in een reactieve omgeving. In de proceskamer bracht men 40 het reactieve materiaal, zoals een zuurstof- of fluorverbinding. De reactieve species werd gevormd d.m.v. een excimeerlaser of door een uitwendige reactor. De combinatie van reactie van het reactieve materiaal en de laserbundel vergemakkelijkten de verwijdering van de fotoresist. Men gebruikte een laserbundel bij de golflengte van 193 en/of 248 nm met een flux van 50 tot 500 mJ/cm2, wat leidde tot een volledige verwijdering van fotoresist. Geschikte verbindingen voor de reactieve omgeving zijn van het NF3-type, SF,-type of 45 van het gefluoreerde koolwaterstoftype.

6. Inrichting voor het verwijderen van fotolak van een oppervlak van een dragerlichaam volgens conclusie 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de middelen voor het concentreren van de stralingsbundel ingericht zijn voor het concentreren van de stralingsbundel tot een stralingsbundel met een wig-vormige doorsnede waarbij de 20 stralingsbundel in contact komt met het dragerlichaam bij of dichtbij zijn top. Hierbij 4 bladen tekening