JPH0212154A - 金属伝導層上のフオトレジスト層の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属伝導層上に設けられフッ素を含むプラ
ズマの作用でストレスを受けたフォトレジスト層の除去
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

マイクロエレクトロニクスにおける構造、特に導体路構
造の形成にはフォトレジストが使用される。これは感光
性の化合物であって、適当な光その他の放射で照射され
ると化学構造を変えて非照射レジスト表面とは異なる溶
解特性を示すようになる。マスクを通して照射すること
により既に潜像となっているフォトレジスト層の構造は
、適当な現像処理によりフォトレジスト層の溶解し易い
部分が溶解除去されて立体的に出現する。

このようにして作られたフォトレジスト構造はその下に
置かれた層の以後の構造化過程においてマスクとして使
用され、例えばフォトレジストで覆われていない層部分
が選択エツチングにより除去される。

構造化過程が終了するとフォトレジスト層を再除去しな
ければならない、しかしフォトレジストにはエツチング
過程中構造的ならびに化学的変化が生じているのでその
除去は困難である。この場合エツチング・プラズマの熱
的な要求と組成ならびに紫外線硬化が重要なファクタと
なる。フッ素を含むエツチング・プラズマ（例えばＣＦ
、又はＳＦ、）においては、フッ素基その他の反応性エ
ツチング・ガス破片（例えばｃＦｓ　、ＳＦ、、ＳＦｚ
　、ＣｏＦｘ　、ＳＯＦ！等）によるレジスト層表面の
部分的フッ素化又は過フッ素化の公算が大きい。

エツチング過程中止じた金属フッ化物は、フリーデル・
クラフッ（Ｐｒ１ｅｄｅｌ−Ｃｒａｆ　ｔ）触媒として
レジスト構造の付加的網状化に寄与する。

この外にリューイス（Ｌｅｗｉｓ）酸として作用する金
属フッ化物とフォトレジスト中の酸素位置（電子ドナー
）との付加体形成も考えられる。これによって有機樹脂
が無機成分を含むことになり、酸素プラズマ中では残渣
無しの除去は不可能となる。

最悪の場合には上記の変化によりレジスト構造は、エツ
チング後広く使用されているセロソルブ又はアセトン等
の溶剤に対して完全な耐性を示すようになる。

例えばＳＦ、をエツチング・ガスとするフッ素プラズマ
で処理されたフォトレジスト構造は、プラズマの作用を
受けた表面だけで上記の特性を示し、構造内部の樹脂は
良好な溶解性を保持する。

溶剤を拡散させるかあるいは外層を破断した後大部分の
樹脂を除去する。しかし内部樹脂層を選択溶解除去する
と樹脂膜が形成されるが、この樹脂膜は最初構造の縁端
だけに付着している。可溶性の内部層の抽出後この樹脂
膜は基板表面に沈降し、特に溶剤の蒸発後は基板の全面
に接着する。

この過程が終わると樹脂膜の残りは、強い付着力と有機
溶剤に対する不溶性に基づき湿化学除去は不可能となる
。

この種の問題は、特に大面積の樹脂構造（例えば導体路
構造の接続片）又は接着点と残りの樹脂表面との比が不
利な超微細構造において生ずる。

この場合部分的に溶解除去された樹脂膜はエッチされた
構造上に制御可能に重ね合わされてウェハー表面を汚染
するのに対して、微細構造では特に厚い樹脂膜が認めら
れる。これらの事実からプラズマエツチング後の従来の
樹脂層除去法は特にクリティカルである。アセトンによ
る層除去後（先行する酸素プラズマ前処理後においても
）エッチされた金属構造は多くの箇所において厚い樹脂
層で覆われている。特に微細に巻かれた樹脂構造の上縁
端では樹脂が部分的に破断され、その−半は樹脂で覆わ
れていない中間部分に向かって曲げられ、例えば続くイ
オンビーム・エツチングに際して所望されないマスクを
形成する。

無機成分を含むと予想されるこの種の樹脂の残りは付加
的な酸処理によって始めて酸素プラズマで酸化可能であ
り、それによって除去可能となる純有機相に移すことが
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、上記のようなストレスを受けたフォ
トレジスト層を除去する簡単迅速でありしかも徹底的な
方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するためこの発明は、次の工程段（ａ）
、Φ）、（Ｃ）、（切を含むフォトレジスト層除去方法
を提案する。

（ａ）　　金属伝導層構造上に除去すべきフォトレジス
ト層が設けられている基板を電流源に結合する。

（ｂ）１つの不活性電極を対向電極として接続する。

（Ｃ）　　不活性電極を一方の電極とし、基板又はその
金属構造を他方の電極としてアルカリ浴中で電気分解を
実施する。

（ｄ）　　！気分解を終わらせて基板を取り出し、完全
に脱塩した水で洗う。

〔作用効果〕

この発明の方法によれば、プラズマで強くストレスを受
けたフォトレジスト層も完全に又迅速に除去される。そ
の際アルカリ浴は容易に溶解する内部樹脂層に対する溶
剤として作用する。溶解が困難な外部層（樹脂膜）は金
属構造の表面に電解による水の分解によって発生したガ
ス泡（水素又は酸素）により機械的に除去される。樹脂
層の除去を発生したガスの強い還元作用又は酸化作用に
よって化学的に補強することも考えられる。

この発明の別の利点は所要時間が短いことである。１分
間の電気分解によって既にフォトレジスト構造が完全に
除去される。酸素プラズマ処理とそれに続くアセトン又
はセロソルブ中の湿化学層除去による従来方式に比べて
この発明による両方式は、プロパツール又は水を使用す
る洗滌過程を含めて約５０％の時間短縮（約２５分）が
達成される。

基板又はその上に置かれる金属構造は電気分解中陰極と
して接続するのが有利である。これによって逆接続の際
陽極酸化によって生ずる陽極においての物質除去を避け
ることができる。

電解液としてはカリウム又は水酸化ナトリウムの水溶液
が使用される。通常約５重量％の濃度で使用されるこの
アルカリ液はそれだけでフォトレジストの溶解を可能に
する。しかしアルカリ性又は塩基性の電解液の選定は上
記の物質に限定されるものではな（、他のアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の水酸化物のアルカリ液も好適で
ある。

別の利点は有機塩基を電解液として使用することによっ
て得られる。この塩基としては、フォトレジストに対し
て充分な溶解性を示しかつ電解液として安定であって陽
極又は陰極において酸化性又は還元性の変化を受けない
総ての塩基が選定回部である。このような有機塩基によ
り、層除去された基板又は電気および電子部品の寿命と
機能確実性を阻害するアルカリイオン汚染が避けられる
。

この目的に通った化合物は、アミンとアミノ化合物のク
ラスから多数のものを選定することができる。これらは
いずれも塩基性の強さを表すＰＫｓ値が大きいことを特
徴としている。

この発明による方法に採用されている方策はそれだけで
既にストレスを受けたフォトレジスト層の完全除去に充
分なものであるが、公知の層除去方法に補助手段として
組合わせることも考えられる６例えば電気分解による層
除去方法にはその前又はその後に実施される酸素プラズ
マ中の洗浄を組合わせることができる。処理過程の順序
を変え又処理時間相互の適合化により各種の層除去の問
題が解決される。

電解性単独ではなくこの発明の方法と公知方法とを組合
わせる場合には酸性の電解液の使用も可能であって、塩
基を排除する必要がある応用分野では重要となる。

〔実施例〕

図面を参照し実施例についてこの発明を更に詳細に説明
する。

図面は′ａ膜磁気ヘッドの層除去過程を含む製造工程の
種々の段階における断面を示す。

第１図において基板ｌ（ここでは炭化チタン・ウェハー
）の上に厚さ約４μ−の銅層２があり、侵食（例えば硫
化銅の形成）保護のため厚さ約５０ｎｍのパーマロイ層
３（鉄・ニッケル合金層）で覆われる。その上に厚さ約
１．７μ−のタンタル層４がある８例えばＨＰＲ２０６
のフォトレジスト層５が全面的に設けられ、公知方法に
よりマスクを通して紫外線照射され、最後に現像して構
造化される０図面には侵食されないで残っているタンタ
ル層４上に照射樹脂層の現像により形成されたフォトレ
ジスト構造５が示されている。続く工ッチング過程にお
いてこの構造５がタンタル層４の構造化に対するマスク
となる。その露出区域６では、フッ素イオンを含むプラ
ズマ（例えばＣＦ。

又はＳＦ−のエツチング・ガス）の衝撃により層４がそ
の下のパーマロイ層３に達するまで取り除かれている。

第２図はタンタル層４がフォトレジスト構造５に対応し
て構造化された状態を示す、ここでは区域６においてパ
ーマロイ層３の表面が露出している。

このエツチング過程において樹脂構造はフッ素を含むエ
ツチング破片との化学反応によりその特性が従来のアセ
トン又はセロソルブ等の樹脂除去剤を使用したときとは
異なったものとなり、有機溶剤によっても酸素プラズマ
中のエツチングによっても完全に除去されないものとな
る。従ってウェハーはその金属層（２，３又は４）を介
して定電流源の陽極に導電結合される。不活性電極例え
ば白金メツキされたチタン電極は陽極として接続され、
ＫＯＨ又はＮａＯＨ５％の層除去溶液に浸される。ここ
で回路が閉結され、ウェハーも同じく層除去溶液に浸さ
れる。アルカリ液は樹脂層５を溶解しその下のタンタル
構造の区域を露出させる。この区域ではパーマロイ層３
の既に露出した区域と同様に水の電解による強力な水素
ガス発生が起こる。直接金属表面に発生したガス泡はそ
こから離れて溶液中を上昇し、機械的に樹脂の解放を助
成する。これにより不溶性の外部樹脂膜も膨張し下の基
板への沈積と固着が阻止され、最後にタンタル層４から
完全に解放される。電解電流密度が約２０Ａ／ｄｎ（の
ときフォトレジスト構造５は約１分間で完全に除去され
る。ここでウェハーを浴から引き上げ完全に脱塩された
水で洗い、乾燥して次の工程段に移すことができる。

この発明の方法により従来の湿化学層除去法に比べて処
理時間の著しい短縮が達成される（例えば電解法で１分
に対して湿化学法で１５分）、この発明の方法はプラズ
マにより強いストレスを受けたフォトレジストを例えば
細い構造幅、狭い巻回、多数の縁端等の不利な構造の場
合にも完全に除去する。又不揮発性でありその上不燃性
の廉価な溶剤が使用される。その上簡単な構成で大きな
寸法の電気めっき装置で実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の方法の３つの段階にお
いての処理品の断面を示す。 １・・・基板 ２・・・ｗ４層 ３・・・パーマロイ層 ４・・・タンタル層 ５・・・フォトレジスト構造 ＩＧ　１ ＩＧ　２ ＩＧ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）次の工程段： （ａ）金属伝導層又は構造（４）上に除去すべきフォト
   レジスト層又は構造（５）を備える基板（１）を電流源
   に結びつける、 （ｂ）対向電極として不活性電極を接続する、 （ｃ）基板（１）と不活性電極を電極としてアルカリ浴
   中で電気分解を実施する、 （ｄ）電気分解を終わらせ、完全に脱塩した水で基板（
   １）を洗う、 が含まれていることを特徴とする金属伝導層上に設けら
   れフッ素を含むプラズマでストレスを受けたフォトレジ
   スト層の除去方法。 ２）アルカリ浴の電解液としてアルカリヒドロオキシ化
   合物の水溶液が使用されることを特徴とする請求項１記
   載の方法。 ３）アルカリヒドロキシ化合物の濃度が１ないし１０重
   量％に調整されることを特徴とする請求項２記載の方法
   。 ４）有機塩基が電解質として使用されることを特徴とす
   る請求項１記載の方法。 ５）電気分解による樹脂除去法に他の層除去法が組合わ
   されることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載
   の方法。 ６）アルカリ浴中の電気分解の前又は後に酸性の浴中の
   別の電気分解が実施されることを特徴とする請求項１な
   いし５の１つに記載の方法。 ７）電気分解が定電流源を使用して実施されることを特
   徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。 ８）基板（１）が陰極として接続されることを特徴とす
   る請求項１ないし７の１つに記載の方法。