NL8001561A - Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting met behulp van een maskerpatroon. - Google Patents

Description

' ƒ t t PHN 9715 1

N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN

"Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting met behulp van een maskerpatroon".

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting, waarbij op een substraat een positieve fotolaklaag van het diazidetype wordt aangebracht, de fotolaklaag plaatselijk met ultra-5 violette stralen wordt bestraald en vervolgens uit de bestraalde fotolaklaag een maskerpatroon wordt verkregen en waarbij een etsstap met behulp van een plasma wordt uitgevoerd .

Een dergelijke werkwijze wordt bijvoorbeeld veel-10 vuldig toegepast bij de vervaardiging van halfgeleiderin-richtingen. Daarbij worden op een gebruikelijke wijze met ultraviolette stralen bestraalde delen van de fotolaklaag met een geschikte alkalische ontwikkelaar verwijderd en het verkregen positieve maskerpatroon toegepast bij-15 voorbeeld als etsmasker voor het etsen van het door het masker gemaskeerde substraat.

Het etsen kan worden uitgevoerd met behulp van een plasma, waarbij de substraten zich in het plasma bevinden of in een gasstroom, die door het plasma wordt gevoerd.

20 Bij het etsen met behulp van een plasma doet zich het probleem voor dat het maskerpatroon vaak met een ten opzichte van het substraat niet te verwaarlozen etssnelheid wordt weggenomen, waardoor de definitie van het te etsen patroon verslechtert.

25 Met de uitvinding wordt onder meer beoogd het ge noemde probleem althans in belangrijke mate te vermijden.

Zij berust onder andere op het inzicht dat positieve foto-lak van het diazidetype een behandeling kan worden gege-„ .. ven waardoor dit materiaal beter bestand wordt gemaakt 30 tegen de inwerking van een plasma.

Volgens de uitvinding wordt de in de aanhef vermelde werkwijze derhalve daardoor gekenmerkt, dat met behulp van ultraviolette stralen in het golflengtegebied van 330- 80 0 1 5 61 I * PHN 9715 2 450 nm delen van de positieve fotolaklaag minder reaktief worden gemaakt ten opzichte van een plasma en dat onder gebruikmaking van deze delen de etsstap met behulp van een plasma wordt uitgevoerd.

5 De etssnelheid in een plasma van een door ultra violette stralen minder reaktief gemaakte fotolaklaag is aanzienlijk geringer dan die van een onbestraalde fotolaklaag waardoor aan de minder reaktieve delen grenzende gebieden selektiever geëtst kunnen worden, waardoor de defini-^ tie van het te etsen patroon belangrijk beter wordt dan bij onbestraalde fotolaklagen van het diazidetype.

Bij een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding worden na een eerste behandeling met ultraviolette stralen de bestraalde delen in een vloeibare 15 ontwikkelaar ontwikkeld waarbij het maskerpatroon wordt verkregen en wordt vervolgens bij een tweede behandeling met ultraviolette stralen in het genoemde golflengtegebied het maskerpatroon bestraald en minder reaktief gemaakt, waarna bij de etsstap het substraat met het maskerpatroon wordt geëtst. De etssnelheid van de fotolaklaag kan dalen tot bijvoorbeeld 20% van de etssnelheid van een onbestraalde fotolaklaag .

Het ontwikkelen kan in dit geval in een gebruikelijke alkalische oplossing plaatsvinden.

25 Bij voorkeur wordt het maskerpatroon thermisch uitgehard nè de tweede behandeling met ultraviolette stralen en vóór de etsstap. Hierdoor wordt de hechting van de bestraalde fotolaklaag op het substraat verbeterd.

Bij een andere voorkeursuitvoering van de werkwij-^ ze volgens de uitvindng worden onbestraalde delen van de positieve fotolaklaag bij de etsstap met behulp van een plasma verwijderd en het maskerpatroon in negatieve vorm verkregen.

Het negatieve maskerpatroon in de positieve foto- oc laklaag heeft een goede patroondefinitie. Deze werkwijze is bijzonder eenvoudig en wordt geheel langs droge weg uitgevoerd.

800 1 5 61 * / PHN 9715 3

Bij voorkeur wordt na het bestralen en vóór de ets-stap de fotolaklaag thermisch uitgehard.

Vervolgens wordt bij voorkeur het substraat met het maskerpatroon met behulp van een plasma geëtst. Bij 5 deze uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding kan in êén etsproces zowel de fotolaklaag worden ontwikkeld als het substraat met het maskerpatroon worden geëtst.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen bijvoorbeeld halfgeleiderinrichtingen worden vervaar-10 digd, maar bijvoorbeeld ook maskers ter vervaardiging van halfgeleiderinrichtingen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enige uitvoeringsvoorbeelden en van bijgaande tekening.

In de tekening stelt figuur 1 schematisch een 15 doorsnede voor van een deel van een inrichting in een stadium van vervaardiging met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, stelt figuur 2 schematisch een doorsnede voor van een deel van een inrichting in een volgend stadium van 20 vervaardiging met behulp van een eerste variant van de werkwijze volgens de uitvinding en stelt figuur 3 schematisch een doorsnede voor van een inrichting in een volgend stadium van vervaardiging met behulp van een tweede variant van de werkwijze volgens de 25 uitvinding.

Bij een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting, bijvoorbeeld een halfgeleiderinrichting, wordt op een substraat 1 een positieve fotolaklaag 2 van het diazide-type aangebracht. De fotolaklaag 2 wordt plaatselijk met ul-30 traviolette, bij voorbeeld via een masker 3 invallende, stralen 4 bestraald. In volgende fasen van de vervaardiging wordt uit de bestraalde fotolaklaag een maskerpatroon 5,6 verkregen en met behulp van een plasma een etsstap uitgevoerd (zie de figuren ).

35 Volgens de uitvinding worden met behulp van ultra violette stralen in het golflengtegebied van 330-450 nm delen van de positieve fotolaklaag minder reaktief gemaakt ten opzichte van een plasma en wordt onder gebruikmaing van deze 800 1 5 61 * PHN 9715 4 delen de etsstap met behulp van een plasma uitgevoerd.

Bij een eerste variant van de werkwijze volgens de uitvinding worden na een eerste bestraling met ultraviolette stralen de bestraalde delen in een vloeibare ontwikkelaar 5 ontwikkeld waarbij het maskerpatroon 6 wordt verkregen.

Vervolgens wordt bij een tweede bestraling met ultraviolette stralen in het genoemde golflengtegebied het maskerpatroon 6 bestraald en minder reaktief gemaakt, waarna bij de etsstap het substraat 1 met behulp van het masker- 10 patroon 6 wordt geëtst.

Bij een tweede variant van de werkwijze volgens de uitvinding worden bij de etsstap met behulp van een plasma onbestraalde delen van de positieve fotolaklaag 2 verwijderd en wordt het maskerpatroon 5 ten opzichte van het mas-15 ker 3 in negatieve vorm verkregen.

Een drietal positieve fotolaklagen van het diazi-detype van verschillende samenstelling en herkomst zijn onderzocht.

De resultaten verkregen met deze fotolakraaterialen on vertoonden geen grote verschillen.

De door ons onderzochte fotolak verkrijgbaar bij de firma Shipley onder de aanduiding AZ 135QH bevat een polymeer van het cresol-formaldehyde type en een diazochinon- verbinding.

25

De bij die genoemde firma Shipley onder de aanduiding AZ 111S verkrijgbare en door ons onderzochte fotolak bevat een diazochinonverbinding gebonden aan een cresol-formaldehyde polymer.

De bij de firma Hunt onder de aanduiding HPR 204 30 verkrijgbare en door ons onderzochte fotolak bevat, behalve een polymeer van het cresol-formaldelyde type en een diazochinonverbinding, een homogeniseermiddel op polyether-basis.

Voorbeeld I

oc

Op een schijf van silicium met een diameter van 7,5 tot 10 cm. die op een in de siliciumtechnologie gebruikelijke wijze is voorbehandeld, bevindt zich een laag, bijvoorbeeld bestaande uit polysilicium, die door etsen van 60Ö15 61 PHN 9715 5 een patroon voorzien moet v/orden.

De schijf en de laag vormen tezamen het substraat 1. De niet te etsen delen 7 van het substraatoppervlak worden afgeschermd met de genoemde fotolak HPR 204, met een 5 laagdikte liggend tussen 1,0 en 1,5 ^um. De fotolaklaag is op een gebruikelijke wijze aangebracht door spinnen, drogen, bestralen en ontwikkelen, dit laatste in een alkalische oplossing.

Het bestralen vindt plaats in het golflengtege-10 bied van 330-450 nm.

Na spoelen en drogen van de gemaskeerde substraten wordt het maskerpatroon bestraald met stralen in het golflengtegebied tussen 330 en 450 nm tot minimaal de ef~ de energie als bij de eerstgenoemde bes traling - is toegepast 15 en aldus minder reaktief gemaakt ten opzicnte van een plasma.

Bij voorbeeld wordt daarna het maskerpatroon thermisch uitgehard door verwarming gedurende 5 minuten bij 125°C in een infraroodoven.

Vervolgens wordt het substraat of een aantal op 20 dezelfde wijze behandelde substraten in een aluminium- tunnel van een buisvormige reaktor geplaatst.

De reaktor is voorzien van uitwendige elektroden en via een aanpassingsnetwerk aangesloten op een RF-gene- rator met een frequentie van bijvoorbeeld 13,56 MHz en 25 een regelbaar vermogen tussen bijvoorbeeld 0 en 1.000 W.

Nadat de reaktor is geevacueerd tot een druk beneden 0,1 Torr, wordt een etsgasmengsel binnengelaten tot een druk tussen 0,1 en 1 Torr.

De volumestroom van het etsgasmengsel ligt tussen 30 200 en 300 sccm. De temperatuur in de reaktor bedraagt ca. 85° C. Wordt als etsgasmengsel 90 vol% tetrafluormethaan en 10 vol% zuurstof binnengelaten met een volumestroom van 300 sccm, dan blijft bij een RF-vermogen van 50W de ets- snelneid van de polysiliciumlaag konstant op 500 8/min ver-35 geleken met het geval waarbij een maskerpatroon 6 tussen ontwikkelen en een warmtebehandeling geen tweede bestra-lingsbehandeling heeft ondergaan.

Bij de bovengenoemde vergelijking in behandelingen 800 1 5 61 PHN 9715 6 blijkt echter dat de etssnelheid van de fotolak HPR 204 daalt met een faktor 4 van 230 naar 60 8/min bij de werkwijze volgens de uitvinding.

Voorbeeld II

5 De omstandigheden in dit voorbeeld zijn dezelfde als die beschreven in voorbeeld I met het verschil dat een etsgasmengsel wordt toegepast met 65 vol?ó tetrafluormethaan en 35 vol?i kooldioxyde.

De etssnelheid van polysilicium is dezelfde als ^ die welke verkregen wordt wanneer het maskerpatroon 6 geen bestralingsbehandeling ondergaat, namelijk 140 8/min, de etssnelheid van de fotolak daalt een faktor 4%, namelijk van 180 naar 40 8/min bij de werkwijze volgens de uitvinding.

Voorbeeld III

15 De omstandigheden in dit voorbeeld zijn dezelfde als die beschreven in voorbeeld I met het verschil dat als fotolak wordt toegepast AZ 1350 H.

De etssnelheid van polysilicium is dezelfde als die welke wordt verkregen wanneer het maskerpatroon 6 geen bestralingsbehandeling ondergaat, namelijk 500 8/min. De etssnelheid van de fotolak daalt een faktor ca. 3, namelijk van 110 naar 40 8/min bij de werkwijze volgens de uitvinding.

Voorbeeld IV

oc

De omstandigheden in dit voorbeeld zijn dezelfde als die beschreven in voorbeeld I met het verschil dat als fotolak wordt toegepast AZ111S.

De etssnelheid van polysilicium is dezelfde als die welke wordt verkregen wanneer het maskerpatroon 6 geen 30 bestralingsbehandeling ondergaat, namelijk 500 8/min. De etssnelheid van de fotolak daalt een faktor 4, namelijk van 40 naar 10 8/min bij de werkwijze volgens de uitvinding.

Voorbeeld V

In dit voorbeeld wordt op een substraat van sili- qc cium met een diameter van 7,5 tot 10 cm op een gebruikelijke wijze een laag aangebracht van de fotolak HPR 204.

De laag wordt volgens een patroon bestraald en met ultraviolette stralen in het golflengtegebied van 330-450 nm.

800 1 5 61 PHN 9715 7

Bij voorbeeld wordt na het bestralen en vöór de etsstap de fotolak thermiscn uitgehard door verwarming gedurende 5 minuten bij 125 °C.

Vervolgens wordt het substraat of een aantal op δ dezelfde wijze behandelde substraten in een aluminiumtunnel van een buisvormige reaktor geplaatst als in Voorbeeld I is beschreven.

Als gas wordt zuurstof toegepast, de etsdruk bedraagt 2 Torr, de etstemperatuur 170°C en het vermogen 200 W. ^ Het verschil in etssnelheid tussen bestraalde en onbestraalde delen bedraagt 100 R/min, waardoor bijvoorbeeld gedurende 10 minuten etsen stappen van 0,1 ^um tussen bestraalde en onbestraalde delen ontstaan.

Op deze wijze kan door etsen, c.q. droog ontwik-15 kelen, onbestraalde delen worden verwijderd en het masker-patroon 5 in negatieve vorm worden verkregen. Vervolgens kan het substraat met het maskerpatroon met behulp van een plasma worden geëtst.

Voorbeeld VI

De omstandigheden in dit voorbeeld zijn gelijk aan die in voorbeeld V met dit verschil dat het gasmengsel bestaat uit 70 vol% tetrafluormethaan en 30 vol,°i kooldio-xyde, de druk in de etsreaktor 0,8 Torr, de etstemperatuur 120° C en het vermogen 100 W bedraagt.

25 Het verschil in etssnelheid tussen onbestraalde en bestraalde delen bedraagt 130 8/min. In een etstijd van 10 minuten ontstaan etsstappen van 0,13 ^um in de fotolak-laag.

De werkwijze volgens de uitvinding is uiteraard 20 niet beperkt tot de gegeven voorbeelden. Binnen het raam van de uitvinding zijn vele variaties mogelijk.

De werkwijze volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld worden toegepast in verscheidene achtereenvolgende stadia van vervaardiging van een inrichting, bijvoorbeeld voor het 35 maken van openingen in een diffusiemasker en van een be- dradingspatroon van een halfgeleiderinrichting en in het algemeen van inrichtingen waarbij nauwkeurige en reproduceerbare definitie van patronen een vereiste is, bijvoorbeeld in 80 0 1 5 61 PHN 9715 8 magnetische geheugens.

In plaats van een buisvormige reaktor kunnen ook andere reaktortypen, bijvoorbeeld een doosvormigereaktor, de zogenaamde pancake-reaktor , worden toegepast.

5 Andere frequenties voor het genereren van het plasma dan de hierboven aangegevene kunnen worden toegepast.

10 15 20 25 30 35 800 1 5 61

Claims (6)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting, waarbij op een substraat een positieve fotolaklaag van het diazidetype wordt aangebracht, de fotolaklaag plaatselijk met ultraviolette stralen wordt bestraald en ver- 5 volgens uit de bestraalde fotolaklaag een maskerpatroon wordt verkregen en waarbij een etsstap met behulp van een plasma wordt uitgevoerd, met het kenmerk, dat met behulp van ultraviolette stralen in het golflengtegebied van 330-450 nm delen van de positieve fotolaklaag minder reaktief wor-10 den gemaakt ten opzichte van een plasma en dat onder gebruikmaking van deze delen de etsstap met behuip van een plasma wordt uitgevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat na een eerste behandeling met ultraviolette stralen de 15 bestraalde delen in een vloeibare ontwikkelaar worden ontwikkeld waarbij het maskerpatroon wordt verkregen en vervolgens bij een tweede behandeling met ultraviolette stralen in het genoemde golflengtegebied het maskerpatroon wordt bestraald en minder reaktief gemaakt, waarna bij de etsstap 20 het substraat met behulp van het maskerpatroon wordt geëtst.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat nê de tweede behandeling met ultraviolette stralen en vóór de etsstap het maskerpatroon thermisch wordt uitgehard.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 25 dat bij de etsstap met behulp van een plasma onbestraalde delen van de positieve fotolaklaag worden verwijderd en het maskerpatroon in negatieve vorm wordt verkregen.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat na het bestralen en vóór de etsstap de fotolaklaag 30 thermisch wordt uitgehard.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat vervolgens het substraat met het maskerpatroon met behulp van een plasma wordt geëtst. 35 80 0 1 5 61