DE2726813A1

DE2726813A1 - Verfahren zur herstellung eines fotowiderstandes

Info

Publication number: DE2726813A1
Application number: DE19772726813
Authority: DE
Inventors: Henry Guenther Hughes; Jed V Keller
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1977-12-29
Also published as: JPS52155531A; JPS5712138B2; DE2726813C2

Description

Verfahren zur Herstellung eines Fotowiderstandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen oder Entwickeln eines Fotowiderstandes und bezieht sich insbesondere auf ein Trockenverfahren für die Halbleiterindustrie.
Während der Herstellung von Halbleitern werden verschiedene Fotowiderstandsschritte verwendet, um die einzelnen Fertigungsschritte auszuführen, welche dazu führen, eine integrierte Schaltung aufzubauen. Beispielsweise werden zur Herstellung einer typischen bipolaren integrierten Schaltung sieben Fotowiderstandsschritte verwendet, um erstens die eingegrabene oder verdeckte Schicht, zweitens die Jbergangsisolation, drittens die Basisdiffusion, viertens die Emitterdiffusion, fünftens die Kollektoranreicherungsdiffusion, sechstens die Metallisierungsöffnungen und siebtens das Metallisierungsmuster auszuführen. Wenn ein Metallisierungssystem in mehreren Ebenen verwendet wird, sind weitere Fotowiderstandsschritte notwendig. Jeder dieser sogenannten Fotowiderstandaschritte erfordert das Aufbringen eines Fotowiderstandes, seine Belichtung und seine Entwicklung, welche bei dem herkömmlichen Naßentwicklungsverfahren etwa 30 Minuten dauert. Tatsächlich wird noch mehr Zeit benötigt, wenn diejenige Zeit berücksichtigt wird, welche erforderlich ist, um die Scheiben nach dem Entwickeln des Fotowiderstandes in die entsprechende Behandlungsstation zu bringen. Es besteht daher bei der Halbleiterindustrie das Bedürfnis nach einem rascheren Entwicklungsvorgang und nach einem Vorgang, bei welchem weniger flüssige oder feuchte Lösungsmittel verwendet werden.
Nach dem Stand der Technik, wie er von Berridge et al. in dem IBM Disclosure Bulletin, Band 10, Nr. 8, Januar 1969, S. 1260 beschrieben ist, kann ein Sauerstoffplasma dazu verwendet werden, das restliche oder überflüssige Fotowiderstandsmaterial von einer Ilalbleiterscheibe zu entfernen, nachdem die entsprechende Fotowiderstandsmaske verwendet wurde. Somit lehrt der Stand der Technik, daß ein Fotowiderstandsmaterial von einer Haibleiterscheibe entfernt werden kann, während die Lehre sich jedoch nicht darauf erstreckt, in welcher Weise selektiv ein Eatternen zwischen dem belichteten und dem unbelichteten Fotowiderstandsaaterial durchgeführt werden könnte, wie es geaäß der Erfindung gewährleistet wird.
Der Erfindung liegt die s u f g a b e zugrunde, ein besonders rasches und wirksames Verfahren zu schaffen, mit welchem der Fotowiderstand entwickelt werden kann, welches insbesondere den Erfordernissen der Halbleiterindustrie angepaßt ist.
Insbesondere soll ein Trockenverfahren zum Entwickeln eines Fotowiderstandes geschaffen werden, welches für die Halbleiterindustrie besonders gut geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Fatentbegehren niedergelegten Merkmale.
Nach dem Grundgedanken der Erfindung zeichnet sich das erfindungsgeiäße Verfahren dadurch aus, daß der entscheidende Schritt einer folgenden Belichtung eines Fotowiderstandes oder einer Fotowiderstandaschicht auf einer Strahlung bei einer Behandlung durch eine Sauerstoffplas~aataosphäre basiert, wodurch das ungekreuzte verkettet Fotowiderstandspolyier entfernt wird.
während als bevorzugter Fotowiderstand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfehrens ein ethentisch ungesättigtes arosatisches Vinylaonouer derjenigen Art verwendet wird, wie sie durch die Firma Horison Research Corp., unter der Typenbezeichnung U-200 vertrieben wird, sei darauf hingewiesen, daß ein beliebiger positiver oder negativer Fotowiderstand bekanntor Art ebenso verwendet werden kann. Geeignete andere Beispiele solcher Fotowiderstände haben Zusaflensetzungen, welche auf der Basis von Polyvinylcinnamat, Polyisopron, naturlichen Lautschu#harzen, For@aldehydnovolak, Cinnamyliden oder Polyacrylester aufgebaut sind. Beispiele solcher Fotowiderstände sind EIMER, eine Verbindung auf der Basis eines natürlichen Kautschukharzes, KPR-2, eine Verbindung auf der Basis von Polyvinylcinnamat, KTFR, ein teilweise cyclisches Polymer von Isopren und KOR, eine Verbindung auf der Basis von Cinnamyliden oder Acrylester. Diese Fotowiderstände enthalten normalerweise geringe Mengen eines Fotoinitiators oder eines Fotosensibilisators, der unter der Einwirkung von ultraviolettem Licht zerfällt, um ein freies Radikal zu liefern, welches entweder die Polymerisation oder die Entpolymerisation auslöst.
Viele Fotoinitiatoren sind bekannt, und zwar auf der Basis von Aziden, Diazooxiden oder Thioazo-verbindungen.
Die oben genannten Verbindungen können in Form einer Schicht nach herkömmlichen Methoden auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht werden, welches mit einer Maske versehen werden soll, typischerweise mit einer Siliziumdioxidschicht darauf. Die Aufbringung des Fotowiderstandes in Form einer dünnen Schicht auf der Scheibe kann nach verschiedenen Methoden erfolgen, vorzugsweise geschieht dies jedoch nach der Rotationsmethode, wobei die Scheibe auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung aufgebracht wird, welche dann in Drehung versetzt wird, während mit Hilfe einer Tropfeinrichtung oder einer anderen geeigneten mechanischen Einrichtung der Fotowiderstand auf die Mitte der Scheibe aufgebracht wird. Durch die weitere Drehung der Scheibe wird das Fotowiderstandamaterial gleichförmig über die Oberfläche der Scheibe verteilt. Nach der Trocknung des Fotowiderstandes wird die Schicht der Strahlung einer geeigneten Wellenlänge ausgesetzt, oder es erzeugt ein Elektronenstrahl das gewünschte Muster darin. Die Scheibe ist dann dazu vorbereitet, einem Sauerstoffplasma ausgesetzt zu werden. Es kann entweder reiner Sauerstoff verwendet werden, oder der Sauerstoff kann mit Argon, Neon, Helium, Stickstoff oder Wasserdampf gemischt sein. In ähnlicher Weise können Mischungen solcher Gase mit Wasserstoff verwendet werden. Der Sauerstoff wird üblicherweise in einer kommerziell erhältlichen Plasmageneratoreinrichtung geliefert. Die Scheibe wird in dem Plasmagenerator eingebracht, und während die Einrichtung evakuiert wird, wird die Scheibe auf eine Temperatur von etwa 70 0C vorgeheizt. Der Druck innerhalb der Einrichtung wird unter 1 Torr. vermindert, und dann wird Sauerstoff eingelassen, während der HF-Generator eingeschaltet wird, um das Sauerstoffplasma zu erzeugen. Der Sauerstoffdruck kann vorzugsweise zwischen 0,05 und 10 Torr. liegen, und bei einer Energie von 100 Watt wird der Fotowiderstand vollständig in dem nicht-belichteten Bereich in etwa 3 Minuten entwickelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fotowiderstand U-200 auf einer Siliziumscheibe von etwa 7,6 cm (3 ") Durchmesser in Drehung versetzt, wobei auf der Siliziumscheibe eine Schicht aus Siliziumdioxid vorhanden ist. Die Scheibe wird mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen während einer Zeit von etwa 30 Sekunden gedreht, um den Fotowiderstand über die Scheibe zu verteilen. Die mit dem Fotowiderstand beschichtete Scheibe wird dann über etwa 10 Minuten bei Zimmertemperatur gehalten, um eine Verdampfung der noch in dem Fotowiderstand vorhandenen Lösungsmittel zu ermöglichen.
Die Scheibe wird dann unter einen Projektionsdrucker gebracht und vorzugsweise mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Die Scheibe wird dann wiederum über 2 Minuten bei Zimmertemperatur gehalten und schließlich über 1 Minute bei etwa 100 0C gebacken.
Die Scheibe wird dann in den Plasmagenerator gebracht und auf etwa 70 0C vorgeheizt. Die Kammer in einem Tegal-Aluminium reaktor wird über 2 Minuten evakuiert, um den Druck unter 1 Torr.
abzusenken. Es wird Sauerstoff eingelassen, um einen Druck in der Kammer von 0,1 bis 10 Torr. zu erzeugen, während eine Hochfrequenzstrahlung mit einer Energie von 100 Watt angewandt wird, um das Sauerstoffplasma zu erzeugen. Die Fotowiderstandsbeschichtung wird dann in etwa 3 Minuten vollständig entwickelt und anschließend nach einem herkömmlichen Verfahren weiterbehandelt, um die Halbleitereinrichtungen zu erzeugen.
ius der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß der Fotowiderstand zum Belichten und Entwickeln etwa 5 Minuten benötigt, und zwar im Gegensatz zu etwa einer halben Stunde, die bei eine. herkömmlichen Naßverfahren erforderlich ist.
Während nach den obigen Ausfurungen die Scheibe eine Siliziuidioxidschicht aufweist, dürfte offensichtlich sein, daß dasselbe Verfahren auch anwendbar ist, wenn die Behandlung auf ein Halbleiterrohiaterial angewandt wird oder auf einer Metallschicht auf der Halbleitermaterial und sonit auch anwendbar ist, um ein Muster bei Silizium oder einer iluminium.etallisierung herzustellen.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von mit einem Muster versehenen Substraten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Substrat mit einem Fotowiderstand beschichtet oder überzogen wird, daß die Beschichtung oder der Überzug aus dem Fotowiderstand einem Strahlungsmuster ausgesetzt wird und anschließend mit einem Plasma beaufschlagt wird, um vorgegebene Teile davon zu entfernen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma ein Sauerstoffplasma ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotowiderstand ein aromatisches Vinylmonomer ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe auf eine Temperatur von etwa 70 OC aufgeheizt wird, während sie unter einem Vakuum von 1 Torr. gehalten wird und bevor sie dem Sauerstoffplasma ausgesetzt wird.