Состав для проявления позитивных фоторезистов Советский патент 1990 года по МПК H05K3/06 G03C5/30 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано на операциях фотолитографии в микроэлектронике, радиотехнике, полиграфии и других отраслях промышленности.

Для позитивных фоторезистов известен органический проявитель, включающий моноэтаноламин, триэтаноламин, гликоль и вояу в следующем соотношении ингредиентов, об.%:

Моноэтаноламин 15-18 Триэтаноламин 5-7 Гликоль32-40

ВодаОстальное

Однако органический проявитель имеет малую скорость проявления 0,020,028 мкм/с и недостаточную чистоту

СУ проявленного поля (75-80%).

о;

В проявителе нельзя увеличить скоарость проявления, так как при увелис а чении концентрации проявляющих реагентов моноэтаноламина и триэтаноламина увеличивается скорость разрушения необлученных участков фоторезиста и уменьшается разрещающая способ- ность фотолитографии.

Кррме того, органический проявитель содержит большое количество ток-; сичных органических веществ (более 52%), экологически вреден имеет большую вязкость, плохо смьшается с пластин и не может применяться на современных автоматизированных лини фотолитографии. Эти недостатки затрудняют исполь зование органического проявителя в технологии изготовления БИС с размерами элементов менее 3 мкм, и он фактически не используется в про мышленном производстве. Наиболее близким к изобретению является состав для проявления позитивных фоторезистов, содержащий неорганическую щелочь, соль щелочного металла и воду. По описанной методике расчета в щелочной проявитель вводят соль щелочного металла с целью увеличения скррости проявления за счет увеличения ионной силы раствора. Проявитель с такими ингредиентами имеет недостаточную скорость проявле ния 0,04-0,05 мкм/с и при проявлении оставляет на поверхности проявленных структур частички фоторезиста (загрязнение 20-30% проявленных структур), имеет повышенную концентрацию щелочи 0,6-0,9%, При увеличении скорости проявле|ния за счет увеличения концентрации щелочи или соли щелочного металла увеличивается скорость разрушения необлученных участков фоторезиста. Это приводит к уменьшению коэффициента контрастности проявления, избирательности проявителя, уменьшению разрешающей способности фотолитографии, зшеличению пористости маскирующей пленки фоторезиста, а также к ухудшению чистоты проявленного поля за счет увеличения количества частиц фоторезиста в объеме проявителя. Изза приведенных выше недостатков проявитель не находит широкого применения в отечественной технологии фотолитографии. Цель изобретения - увеличение ско рости проявления и улучшение чистоты проявленного изображения. Цель достигается тем, что состав для проявления позитивных фоторезистов, содержащий неорганическую щелоч соль, щелочного металла и воду, допол нительно содержит органи«еский растворитель и поверхностно-активное вещество при следующем содержании компонентов, мас,%:. Неорганическая щелочь .0,08-0,6 Соль щелочного металла0,2-2,0 Органический раств оритель J,О-10 ПАВ0,01-0,05 ВодаОстальное, а в качестве органического растворителя использован этиловый или изопропиловый.спирт. Данный состав имеет по сравнению с известным меньшую концентрацию щелочи, что приводит к увеличению скорости проявления за счет введенного растворителя, при введении которого меняется механизм проявления. Введение в проявитель растворителя пленкообразующего компонента оптимальной концентрации приводит к увеличению скорости проявления без увеличения концентрации щелочи. С добавлением органического растворителя в проявителе можно уменьшить концентрацию щелочи, что значительно уменьшает скорость разрушения необлученных участков фоторезиста без уменьшения скорости проявления. Таким образом, повьш1ается избирательность данного состава - его коэффициент контрастности. При этом повьш1аются устойчивость размера проявляемого изображения, разрешающая способность фотолитографии, уменьшаются пористость пленки фоторезиста, коррозия алюминиевой разводки интегральных схем. Точность воспроизведения темного элемента фотокопии в данном составе высококонтрастного проявителя 0-(+0,3) мкм практически устраняет влияние дифракционных .явлений на разрешающую способность фотолитогра- Фии, При проявлении пленки фоторезиста в ограниченном объеме проявителя появляется множество взвешенных частичек фоторезиста, которые за счет электростатических сил и механического налипания закрепляются на проявленном поле и не удаляются при последующей промывке в воде, Наличие в составе проявителя поверхностно-активного вещества (ПАВ) с органическим растворителем уменьшает силы сцепления частиц с поверхностью подложки, которые затем полностью удаляются с проявленного поля при промывке в воде. Наличие растворителя усиливает действие ПАВ в растворе (сенергетический эффект)./

кой прочности пленки фотс резиста, уменьшения его налипания на фотошаблон при контактной фотолитографии, позволяет исключить операцию дубления фоторезиста при травлении большинства материалов как плазмохимическим, так и химическим методом. Слабая растворимость необлученного фоторезиста в данном составе практически устраняет пористость пленки, приобретаемую во время операции проявления. Введение растворителя позволяет значительно снизить (в 2-3 раза) содержание щелочи в проявителе, что в несколько десятков раз снижает скорость коррозии алюминиевой разводки интегральных схем в проявителе, повышает надежность изделий. В случае необходимости проявителю можно придать ингибирующие свойства к материалу подложки путем добавления соответствующего ПАВ, например, для алюминия - эстанола. В зависимости от соотношения компонентов в проявителе коэффициент контрастности проявления может быть доведен до 500 ед. и более. Рекомендуется в производстве интегральных схем применять для приготовления проявителя химические реактивы: КОН, КС1, как наиболее дешевые и хорошо смываемые с поверхности подложки после проявления, в качестве растворителя нетоксичные .органические растворители, например этиловый или изопропиловьтй спирт.

Наличие в составе проявителя ПАВ и растворителя обеспечивает устранение прилипания к поверхности проявленных структур механических частиц, взвешенных в проявителе, а также частиц фоторезиста, образующихся цри проявлении, способствует полному удалению их с поверхности подложки при промывке в воде. Это обеспечивает улучшение чистоты изображения проявленных структур в 1,5-2 раза.

Таким образом, испытания предложенного состава проявителя обеспечив ают:

высокую скорость проявления при малых концентрациях щелочи;

уменьшение количества дефектов на проявленном изображении в А-5 раз;

полную работоспособность и пригодность его к внедрению в широких масштабах;

вы.сокую эффективность при внедрении его в производство БИС;

повьшенив разрешающей способности фотолитографии;

уменьшение пористости маскирующей пленки фоторезиста.

Кроме того, состав для проявления обладает низкой стоимостью; нетоксичностью; хорошо смьшается водой; повышает удобства в работе, а также обеспечивает автоматизацию процесса проявления.

0,7 0,8