СОСТАВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОЗИТИВНОГО ФОТОРЕЗИСТА Советский патент 1995 года по МПК G03F7/42 H01L21/312 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано на завершающей стадии фотолитографии при удалении задубленного слоя фоторезиста с поверхности полупроводниковых пластин и фотошаблонных заготовок.

Удаление фоторезистивной пленки с подложки после травления является завершающей стадией фотолитографического процесса. От качества проведения этой операции зависит качество последующих технологических операций.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет повышения качества и скорости удаления фоторезиста, задубленного при температуре выше 150^оС.

Особенностью предлагаемого состава является совокупность воздействия вышеприведенных компонентов состава на слой фоторезиста, нанесенный на металл, диэлектрик и полупроводник.

Основной компонент состава растворитель N-метил-α -пирролидон. В результате диффузии он проникает в пленку фоторезиста и вызывает ее набухание. Факторами, определяющими скорость диффузии растворителя в пленку, являются температура и поверхностное натяжение. Повышение температуры растворителя, воздействующего на пленку, не только увеличивает сорбционную емкость пленки, но и оказывает большое влияние на течение всего процесса.

Влияние растворителя на пленку фоторезиста определялось при нескольких значениях температур, взятых из диапазона 60-140^оС. При последующем проведении работы учитывалась степень задубленности пленки фоторезиста. Этот диапазон предложен в качестве рабочего диапазона температур.

При введении глицерина в N-метил- α -пирролидон происходит усиление процессов набухания и разрушения пленки фоторезиста. Но наиболее эффективное действие глицерина проявляется при последующей промывке. Растворитель с глицерином смывается быстрее, при этом поверхность пластины приобретает гидрофильность, пластина удерживает тончайшую пленку воды, которая при стекании не собирается в капли. Это, в свою очередь, положительно сказывается при сушке пластин (исключено образование пятен).

Введение в эту композицию алифатического амина сообщает ей щелочную среду, которая усиливает разрушающее действие состава на фоторезистивную пленку, содержащую в качестве пленкообразователя фенолформальдегидные смолы новолачного и резольного типа. В совокупности данные три компонента при выбранном соотношении их концентраций обеспечивают полное удаление пленки фоторезиста, задубленной при температуре свыше 150^оС (160-170^оС).

При применении состава при температуре 60-80^оС присутствие воды в нем может составлять значительную долю. Наличие воды в составе снижает не только безопасность раствора и делает его более дешевым, но выполняет определенную функцию компонента, увеличивающего разрушающее действие состава на пленку фоторезиста.

Было установлено действие воды на пленки фоторезистор, задубленных при различных температурах.

Наличие воды влияет на процесс удаления пленки резиста, при этом меняется характер ее удаления. Для пленок, задубленных при температуре 150-170^оС, значительно преобладает процесс отслаивания пленки над растворением. Разрушенная пленка фоторезиста переходит в раствор в виде крупных частиц, и для растворения их в объеме требуется длительное время. Увеличение же температуры раствора от 80^оС и выше делает раствор, содержащий воду, менее технологичным, требуется частая корректировка концентрации воды в результате ее испарения, так как нарушение концентрации будет влиять на временные режимы обработки пластин. Присутствие же в растворе большого числа нерастворившихся частиц фоторезиста в конечном результате приводит к вторичному загрязнению поверхности пластин. Поэтому удаление пленок фоторезиста, прошедших высокотемпературное задубливание, проводить в растворе, содержащем воду, нерационально. Для пленок фоторезистов, задубленных до температуры 140^оС, процесс удаления протекает с разрушением пленки на очень мелкие частички, которые за время удаления (3-10 мин) растворяются. В этом случае раствор с содержанием воды экономически выгоден и значительно снижает пожароопасность и токсичность производства.

Предлагаемый состав для удаления фоторезиста готовился путем смешивания N-метил- α -пирролидона, глицерина, алифатического амина и воды в количественных соотношениях, определяемых условиями процесса термозадубливания. В качестве алифатического амина могут быть использованы: моноэтаноламин, диэтаноламин или триэтаноламин. Проведенные эксперименты показали равноценность их действия для достижения цели обеспечения полного удаления фоторезиста. Сравнительные данные приведены в табл.1.

Конкретный пример реализации состава для удаления фоторезиста показан на моноэтаноламине.

Как видно из табл.1, при выбранной концентрации алифатических аминов в растворе для полного удаления пленок фоторезиста необходимо различное время. При применении моноэтаноламина время наименьшее.

При составлении композиций для удаления пленок фоторезистов прежде всего учитывали один из важнейших факторов не взаимодействие с подложкой, на которую нанесен фоторезист. Испытания каждого компонента и состава в целом проводили на поверхностях кремния, окиси кремния, боро-фосфоро-силикатных стекол, алюминия, на которые методом центрифугирования наносили пленки фоторезистов. Для определения воздействия предлагаемого состава на пленку фоторезиста, задубленного при t 170^оС в течение 30 мин, испытания проводили при t 100^оС в течение 15 мин и оценивали под микроскопом при увеличении 200^х.

В результате эксперимента выявлено, что входящие в состав для удаления фоторезиста компоненты как отдельно, так и в совокупности не взаимодействуют с материалом подложки.

Оптимальными результатами по полноте удаления пленки фоторезиста, прошедшего высокотемпературную обработку, обладает состав, содержащий N-метил-α -пирролидон, глицерин и моноэтаноламин.

Количественный состав компонентов установлен экспериментальным путем, а результаты сравнительных испытаний приведены в табл.2. Определение количественного содержания каждого компонента в составе проводили на пленках фоторезиста ФП-25, нанесенного на полупроводниковые пластины центрифугированием. Толщина пленки составила 1,5 ± 0,15 мкм. Пленка проходила двойное задубливание в термошкафу при режиме: I задубл. 120 ± 20^оС II задубл. 170 ± 20^оС Время задубл. 30 ± 3мин
Удаление пленки фоторезиста проводили предлагаемым раствором при t 100^оС в течение 15 мин.

Анализ экспериментальных данных, приведенных в табл.2 показывает, что количественное содержание компонентов, входящих в композицию для удаления пленки фоторезиста ФП-25, прошедшего высокотемпературное задубливание, находится в интервалах, об. N-метил-α -пирролидон 60-70 Глицерин 14-17 Моноэтаноламин 17-25 Вода Остальное
Для обеспечения стабильности результатов и уменьшения продолжительности удаления пленки фоторезиста ФП-25 данную операцию проводили при температуре раствора 120-130^оС в течение 10 мин. Для этих условий выбраны составы с содержанием компонентов, об.

I раствор: N-метил-α -пирролидон 66 Глицерин 16 Моноэтаноламин 18
II раствор: N-метил-α -пирролидон 80 Глицерин 10 Моноэтаноламин 10
При контроле поверхности пластин, обработанных в растворах I и II, установлено, что достигается полное удаление фоторезистивной пленки ФП-25. Использовать раствор I с меньшим содержанием N-метил-α -пирролидона целесообразнее, так как он является более безопасным и экономически более выгодным.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано на завершающей стадии фотолитографии при удалении задубленного слоя фоторезиста с поверхности полупроводниковых пластин и фотошаблонных заготовок. Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет повышения качества и скорости удаления фоторезиста, задубленного при температуре выше 150°С - достигается за счет того, что состав для удаления позитивного фоторезиста, содержащий метилпирролидон и воду, дополнительно содержит глицерин и алифатический амин при следующем соотношении компонентов, об.%: метилпирролидон 17 - 82; глицерин 10 - 20; алифатический амин 2 - 25; вода - остальное. 2 табл.

СОСТАВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОЗИТИВНОГО ФОТОРЕЗИСТА, содержащий метилпирролидон и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса удаления, он дополнительно содержит глицерин и алифатический амин при следующем соотношении компонентов, об.

Метилпирролидон 17-82
Глицерин 10-20
Алифатический амин 2-25
Вода Остальное