NL8203980A - Werkwijze voor de fotolithografische behandeling van een substraat. - Google Patents

Description

' . '· f \ * PHN 1047T 1 N.V. Philips' Gloeilanpenfabrieken te Eindhoven.

"Werkwijze voor de fotolithografische behandeling van een substraat".

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de fotolithografische behandeling van een substraat, waarbij een oppervlak van het substraat, tenminste waar het substraat uit een anorganisch materiaal bestaat, ter verbetering van de hechting van een aan te brengen fotolaklaag, 5 vttrdt behandeld met een organische siliciumverbinding.

Met behulp van fotolithograf ische behandelingen worden in de techniek na belichten en ontwikkelen van een aangebrachte fotolaklaag, bijvoorbeeld met de ontwikkelde fotolaklaag als etsmasker, in het substraat patronen geëtst of met behulp van de ontwikkelde fotolaklaag als 10 opbrengmasker een struktuur op het niet door de fotolaklaag bedekte deel van het oppervlak van het substraat door een z.g. lift-off proces opgebracht.

Een probleem bij fotolithograf ische behandelingen is vaak de hechting van de fotolaklaag op het substraat. Dit probleem is des te erns-15 tiger naarmate de te vervaardigen patronen en strukturen kleinere afmetingen hebben, bijvoorbeeld afmetingen van 1,5^,urn zoals deze in de moderne halfgeleiderindustrie gebruikelijk zijn geworden.

Ter verbetering van de hechting van de fotolaklaag, worden substraten vaak vooraf behandeld met z.g. primers, bijvoorbeeld een orga-20 nische siliciumverbinding, bijvoorbeeld een chloorsilaan. Silanen van dit type hydrolyseren echter gemakkelijk, vormen bij aanwezigheid van vocht polycondensatieprodukten, die zich ongelijkmatig over het oppervlak verdelen, waardoor de uiteindelijke patroondefinitie wordt verstoord en het polyoondensatieprodukt ode moeilijk weer homogeen van het oppervlak kan 25 worden verwijderd.

De gebruikelijke primers zijn bovendien giftig en conosief.

Met de uitvinding wordt onder meer beoogd de bovenbeschreven problematiek althans in belangrijke mate te vermijden.

De uitvinding berust onder andere cp het inzicht dat de invloed 30 van de hydrolyse van de organische siliciumverbinding op de procesgang geneutraliseerd kan worden door geschikte keuze van de substituenten van de organische siliciumverbinding.

De in de aanhef vermelde werkwijze wrdt volgens de uitvinding 8203980 J * PHN 10471 2 derhalve daardoor gekenmerkt, dat het substraat wordt behandeld met een oplossing die wordt verkregen door minder dan 30 gram 3-aminopropyltrial-koxysilaan met de formule

RjNHiCH^SKQRj)^ waarin 5 R.j = CH3 of C2H5 en R2 = H, een alkylgroep of (GH2)mNHR, waarin m = 1,2 of 3 en R = H of alkyl per liter water (¾) te lossen.

Op met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding behandelde oppervlakken blijken fotolaklagen goed te hechten zodat door foto-ets-10 en lift-off processen strukturen van kleine afmetingen, bijvoorbeeld 1,5^um, nauwkeurig en reproduceerbaar kunnen worden verkregen.

De als primer toegepaste oplossingen volgens de uitvinding zijn noch giftig noch conosief.

Bij hogere dan de genoemde concentraties warden geen goede re-15 sultaten verkregen.

Bij voorkeur wordt tenminste het 3-aminopropyltrial- koxysilaan in 1 1 water opgelost. Een dergelijke oplossing kan vele malen gebruikt worden, zelfs voor natte plakken.

Gunstige resultaten worden vooral verkregen wanneer het sutr 20 straat ter plaatse van het behandelde oppervlak een stof bevat behorende tot de groep bestaande uit siliciumdioxyde, siliciumnitride, aluminium, monokristallijn silicium, polykristallijn silicium, indiumoxyde, tinoxyde en glas.

Als alkoxysilaan wordt bij voorkeur N-(2-aminoethyl)-3-aminopro-25 pyltrialkoxysilaan of ongesubstitueerd 3-aminopropyltrialkoxysilaan gekozen. Met deze verbindingen worden bijzonder goede resultaten verkregen.

Tot nu toe toegepaste verbeteringsmiddelen voor fotolakhech-tingen (z.g. primers) hydrolyseren bij aanwezigheid van water en geven problemen door polycondensatie. De verbindingen die bij de werkwijze vol-30 gens de uitvinding vorden toegepast hydrolyseren ook onmiddellijk in de overmaat aan water tot de overeenkomstige silaantriolen en vertonen het verschijnsel van de polycondensatie hoogstens in zeer geringe mate en blijven althans gedurende vele maanden oplosbaar in water.

Deuitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een aantal 35 voorbeelden.

Een siliciumplak waarop zich een laagje siliciumdioxyde met een dikte van 0,2^,um bevindt wordt gereinigd in rokend salpeterzuur en af gespoeld met gedeioniseerd water.

8203980 r PHN 10471 3

Vervolgens vordt de plak bij een tenperatuur beneden 25°C tenminste 10 minuten ondergedcnpeld in een oplossing in water die gemaakt is door 2,5 tot 10 gram N-{2-aminoethyl) - 3-aminoprcpyltrimethoxysilaan in 1 1 water cp te lossen.

5 De plak wordt daarna afgespoeld met gedeioniseerd water geduren de 2 minuten, gedroogd en gedurende 30 minuten verwarmd op 200°C.

Op een gebruikelijke wijze wordt een positieve fotolaklaag van het diazochinontype aangebracht, bijvoorbeeld van HPR 204 van de firma Hunt of van AZ 1350 van de firma Shipley.

10 Door belichten via een masker en ontwikkelen wordt een patroon in de fotolaklaag gevormd, waarbij in geval van toepassing van de genoemde positieve fotolaklaag, op de belichte plaatsen de fotolak wordt weggenomen.

Op deze plaatsen wordt door nat-chemisch etsen in een fluorwater-15 stofzuur bevattend etsmiddel, zoals een met ammoniumfluoride gebufferde oplossing van fluorwaters tof zuur, het siliciumdioxyde verwijderd.

Hierna wordt de resterende fotolak verwijderd in aceton of in een zuurstof bevattend plasma.

De patroondef initie in de siliciumdioxydelaag is ongeveer 1,5^um 20 en wordt pp eenvoudige wijze bereikt.

In plaats van het genoemde silaan kan met hetzelfde resultaat 3-arninopropyltriethoxysilaan worden toegepast. In beide genoemde gevallen kunnen zowel de trimethoxy- als de triaethoxysilanen worden toegepast.

Ook kunnen de genoemde hechtlagen en de fotolakken aangebracht 25 worden pp een substraat waar dit bestaat uit polys ilicium en kan dit worden geëtst in een plasma met kools tof f luorradikalen.

Ook substraten die aan hun oppervlak uit siliciumnitride of een glassoort, bijvoorbeeld fosfor glas of aluminium bestaan kunnen op analoge wijze met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding worden behandeld 30 en met een analoog gunstig resultaat.

De uitvinding is niet beperkt tot de gegeven voorbeelden. Het zal de vakman duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding de beschreven werkwijze op velerlei wijze gevarieerd kan worden.

35 8203980

Claims (5)

1. Werkwijze voor de fotolithografische behandeling van een substraat, waarbij een oppervlak van het substraat tenminste waar het substraat uit een anorganisch materiaal bestaat, ter verbetering van de hechting van een aan te brengen fotolaklaag, wordt behandeld met een 5 organische siliciumverbinding, met het kenmerk, dat het substraat wordt behandeld met een oplossing die wordt verkregen door minder dan 30 gram 3-aminopropyltrialkoxys ilaan met de formule I^NH (CH2) 2^i (OR^) 2, waarin = CH^ of en R2 = H, een alkylgroep of (CH2)mNHR, waarin m~ 1,2 of 10 3 en R = H of alkyl per liter water op te lossen.

2. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies , met het kenmerk, dat tenminste 2,^y^$an het 3-aminopropyltr ialkoxys ilaan in 1 1 water wordt cpgelost.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat. als organische siliciumverbinding N-(2-aminoethyl)-3-aminoprcpyltrialkoxysi-laan wordt gekozen.

4. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat als organische siliciumverbinding ongesubstitueerd 3-aminoprcpyltrialkoxysi- 20 laan wordt gekozen. M

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het substraat ter plaatse van het behandelde oppervlak een stof bevat behorende tot de groep bestaande uit siliciumdioxyde, silicium-nitride, aluminium, monokristallijn silicium, polykristallijn silicium, 25 indiumoxyde, tinoxyde en glas. 1 35 8203980