[发明专利]一种光刻金属剥离工艺显影工序

说明书

本发明公开一种光刻金属剥离工艺显影工序，包括如下步骤：1）将显影液喷嘴从圆片边缘移到圆片中心上方，移动时不喷涂；2）旋转圆片并喷显影液进行显影反应；3）继续喷显影液，并降低圆片转速，在圆片表面覆盖显影液后，停止喷涂，显影液喷嘴复位，并对显影副产物进行轻微扰动；4）将显影液喷嘴移到圆片中心上方，先喷显影液，然后提高圆片转速，并喷显影液；5）重复步骤3），显影反应结束；6）将去离子水喷嘴移到圆片中心上方，先喷水，然后提高圆片转速，并喷水清洗后停止喷水，去离子水喷嘴复位，在清洗最后阶段，降低圆片转速；7）提高圆片转速进行甩干。本发明具有减少高台阶处光刻胶屋檐下的光刻胶残留的优点。

技术领域

本发明涉及一种光刻金属剥离工艺显影工序。

背景技术

在制造半导体和电子部件中存在图形金属化的需求，部分是常规等离子刻蚀工艺难以处理的金属，例如铜、铬、金、铂等重金属。对于铜可以采用电镀和化学机械研磨的技术，其被广泛用于0.13微米以下的先进工艺。而部分分立器件、MEMS（Micro – Electro –Mechanical - System）器件等则广泛使用金属剥离（liftoff）技术。

金属剥离工艺是经过光刻后，保留光刻胶，直接通过金属沉积的方式在圆片表面形成金属层，然后用有机溶剂等剥离光刻胶。如图1的a-d所示，剥离第一光刻胶层1时，覆盖在第一光刻胶层1上的金属层3被同时剥离，而无光刻胶保护的衬底S上的金属层3得以保留。

若金属沉积在光刻胶侧壁，则会导致：光刻胶和金属难以剥离，侧壁沉积的金属和图形开口底部的金属互联，因此实际需要形成T型或悬垂型（overhang）的类似屋檐状图形，如图2所示。

金属剥离光刻图形有多种实现方法，其中成本最低、最简单的方法如图3的a-c所示：1. 涂布一层正性第一光刻胶层1；2. 不使用光刻掩模，对第一光刻胶层1完全曝光，曝光部分后续可被显影液完全溶解消除；3. 不显影，继续在第一光刻胶层1上涂布第二光刻胶层2；4. 使用光刻掩模曝光；5. 第二光刻胶层2的被曝光部分会被显影掉，而第一光刻胶层1虽然被完全曝光但被第二层光刻胶未曝光部分覆盖的光刻胶层1，基本不会被显影，只有对应光刻版开口部分会被显影，且由于被完全曝光，显影液会向内倾蚀，第一光刻胶层1被显影部分会多于第二光刻胶层2，形成屋檐结构。

实际的半导体器件在管芯不同位置具有台阶差，而一般的光刻胶涂布都会有平坦化效应，其最终生成的屋檐结构如图4所示：低台阶处的第一光刻胶层1厚度较厚，为显影去除光刻胶，且保证一定的屋檐宽度，需保证一定的显影时间，否则无法形成有效的金属剥离图形，造成光刻胶侧壁沉积金属，导致无法有效剥离金属或侧壁金属与图形开口处金属互联；高台阶处的第一光刻胶层1的厚度较薄，显影速度较快，单边的屋檐宽度m会远大于n，由于图形向内倾蚀过多，屋檐下显影后的副产物4过多，显影的清洗步骤无法有效去除，导致产品缺陷。

发明内容

为了解决上述因高台阶处的屋檐下显影后的副产物过多，显影的清洗步骤无法有效去除，而导致产品缺陷的问题，本发明提供一种光刻金属剥离工艺显影工序。

本发明所述光刻金属剥离工艺显影工序，包括如下步骤：

1）将显影液喷嘴从圆片边缘移到圆片中心上方，移动过程中不喷涂显影液；

2）旋转圆片，转速为800-1200转/分钟，同时喷涂显影液6-10秒，进行显影反应，部分显影副产物随显影液被带离圆片表面；

3）继续喷涂显影液，并将圆片转速降低到30-100转/分钟，喷涂时间为2-3秒，在圆片表面形成显影液覆盖后，停止显影液喷涂，显影液喷嘴回到圆片外初始位置，圆片继续转动，以对显影副产物进行轻微扰动，使其脱离衬底溶解在显影液中，轻微扰动状态下的显影时间为20秒以内；上述轻微扰动是指以30-100转/分钟旋转达到的振动效果；

4）将显影液喷嘴移到圆片中心上方，先喷涂显影液0.5-2秒，然后一边提高圆片转速到800-1200转/分钟，一边喷涂显影液6-10秒；

5）重复步骤3），显影反应结束；