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

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.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей состава за счет обеспечения возможности удаления пленок фоторезиста, задубленного при "мягких" режимах (t=110-140^oС в течение 30 мин) с поверхности пластин из кремния.

Изменение концентрации глицерина и алифатического амина по сравнению с прототипом в сторону уменьшения обусловлено необходимостью снижения процессов набухания и разрушения пленок фоторезиста на маскирующем покрытии, нанесенном на полупроводниковый материал, а также усиления растворяющих свойств воды с метилпирролидоном с тем, чтобы обеспечить высокое качество удаления фоторезиста и исключить подтравливание полупроводникового материала в окнах маскирующего покрытия. Действие раствора на систему фоторезист-подложка следует рассматривать, как сложный многостадийный процесс, который протекает на поверхности фоторезиста, на границе раздела фоторезист-маскирующая пленка, на открытых областях кремния. Основными параметрами, которые приходится учитывать во всех процессах, являются концентрация компонентов и температура раствора. Скорость растворения кремния в щелочном растворе в значительной степени определяется концентрацией щелочи в растворе. В качестве щелочи использован алифатический амин-моноэтаноламин. Уменьшение концентрации алифатического амина, являющегося органической щелочью, позволяет уменьшить реакционную способность состава по отношению к чистому кремнию, но при этом усиливается тенденция к протеканию только процесса удаления пленки фоторезиста за счет его растворения.

В качестве пленкообразующей основы позитивных фоторезистов применяются фенолформальдегидные смолы. Учитывая особенности строения полимеров, влияющие на их свойства при "мягких режимах" задубливания фоторезистов, не происходит образования сетчатой структуры. При воздействии растворителя на такие пленки происходит их растворение.

При выбранных количествах растворителя и воды глицерин в небольших количествах в достаточной степени увеличивает гидрофильность среды. Он также позволяет при меньших концентрациях алифатического амина сохранить раствор слабощелочным, влияя только на процесс растворения фоторезиста.

Таким образом, при данном количественном содержании компонентов найдено то соотношение скоростей протекающих реакций, при котором влияние раствора в целом на систему фоторезист-подложка лимитируется действием процесса растворения фоторезистивной пленки.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Для выявления состава на поверхность чистого кремния готовились композиции раствора с различным содержанием компонентов. Предлагаемый состав для удаления позитивного 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 поставленной цели полное удаление фоторезиста без подтравливания полупроводниковой подложки. В растворах обрабатывались пластины после фотогравировки, на которой вскрывались окна в маскирующей пленке, образующие области чистого кремния. На этих пластинах в качестве защитной пленки перед травлением были сформированы пленки фоторезиста типа ФП-051К, прошедшие термозадубливание при температуре в интервале 110-140^о в течение 30 мин. Обработка пластин проводилась в растворах при температуре 60 ± 5^оС по 10 мин. Затем пластины промывались деионизованной водой и сушились. Контролировалась поверхность пластин под микроскопом при увеличении 200^х.

Результаты испытаний растворов для удаления фоторезиста на качество процесса в зависимости от концентрации моноэтаноламина в нем, приведены в табл.1.

Таким образом, с уменьшением концентрации моноэтаноламина в составе раствора для удаления фоторезиста, содержащего воду, достигается отсутствие подтравливания кремния и появления дефектов на нем.

После обработки при невысоких температурах термозадубливания используемые в качестве пленкообразующей основы фоторезистов фенолформальдегидные смолы сохраняют способность растворяться в соответствующих полярных растворителях без усиления растворяющего эффекта среды. Это приводит к тому, что нецелесообразно вводить компоненты, входящие в предложенный состав для удаления фоторезиста в тех количествах, которые приведены в данном составе, что позволяет снизить концентрацию глицерина без ухудшения качества процесса удаления фоторезиста. Для установления наименьшей концентрации глицерина в составе для удаления пленки фоторезистов, задубленных в интервале температур 110-140^оС, были приготовлены растворы с содержанием меньших количеств глицерина. Пластины с пленками фоторезиста ФП-051К обрабатывали в растворах при температуре 60 ± 5^оС в течение 5 мин. Результаты испытаний приведены в табл. 2, и показано влияние концентрации глицерина в растворе на качество удаления фоторезиста.

Таким образом, анализируя дополнительные данные, для удаления пленок фоторезиста, прошедших термозадубливание при температуре до 140^оС, технологически целесообразно применять растворы с меньшим содержанием глицерина, а именно для пленок фоторезиста, задубленных при 110-130^оС, с концентрацией глицерина до об.1 в растворе; для пленок фоторезиста, задубленных при 140^оС, с концентрацией глицерина до об.2% в растворе.

Необходимо отметить, что составы и с меньшими концентрациями глицерина сохраняют свойства, которые проявляются при введении его как компонента, обладающего низким поверхностным натяжением, а это усиление процесса набухания и разрушения пленки.

Эффективность удаления пленок фоторезистов с температурами задубливания 110-140^оС в растворах с меньшим содержанием алифатического амина и глицерина также оценивали в зависимости от температуры раствора. Для этого готовили раствор со следующим содержанием компонентов, об. N-метил- α пирролидон 67,9 Глицерин 2 Моноэтаноламин 0,1 Вода 30
Пластины с различными режимами термодублирования выдерживали в ванночках с раствором до полного растворения пленки фоторезиста, оценивали полноту удаления пленки под микроскопом при увеличении 200^х.

Результаты приведены в табл.3.

Таким образом, дополнительные данные показали, что составы с меньшим содержанием глицерина и алифатического амина для удаления пленок фоторезиста с режимами термозадубливания 110-140^оС обладают необходимой растворяющей способностью и являются экономически более выгодными. Количественное содержание входящих в состав компонентов будет следующее, об: N-метил- α пирролидон 17-82 Глицерин 1-20 Алифатический амин 0,01-25 Вода 0,01-45
Учитывая степень задубленности фоторезиста и влияние предложенного состава на маскирующие слои полупроводниковых пластин, также предлагается расширить диапазон температур раствора от комнатной до 140^оС и выбирать рабочую температуру в данном интервале; временной диапазон обработки от 1 мин до 20 мин.

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. Новый состав содержит метилпирролидон, воду, глицерин и алифатический амин при следующем соотношении компонентов (об.%): метилпирролидон 17 - 82; глицерин 10 - 20; алифатический амин 0,01 - 25, вода остальное. Указанное соотношение компонентов состава обеспечивает возможность расширения эксплуатационных возможностей за счет усиления свойств растворителей воды и метилпирролидона. 3 табл.

СОСТАВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОЗИТИВНОГО ФОТОРЕЗИСТА, содержащий метилпирролидон, глицерин, алифатический амин и воду, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, он содержит указанные компоненты при следующем соотношении, об.

Метилпирролидон 17-82
Глицерин 1-20
Алифатический амин 0,01-25
Вода Остальное