[其他]高反差正性光致抗蚀剂显影的方法

说明书

这个发明涉及正性光致抗蚀剂显影系统和对正性光致抗蚀剂层显影的改进方法，而特别是涉及在碱可溶性树脂-重氮酮光致抗蚀剂加工所利用的两步显影系统的改进，以增加显影光致抗蚀剂的反差。本发明的工艺包括使用双浴显影液系统，涂有正性光致抗蚀剂的衬底在上述系统里曝光、然后浸入“预浸”浴中，清洗，再后浸入双浴显影液系统的第二个浴中。

典型的正性光致抗蚀剂是溶解在有机溶剂中的酚醛清漆树脂和重氮萘醌磺酸脂组成的。通常抗蚀剂利用旋铸技术旋涂到硅片上，硅片可以有一层二氧化硅、铝、氮化硅、玻璃或一般用在集成电路制造中的其它材料的薄的涂层。

为了在硅片上产生各种电路元件，涂有薄层的硅片被通过提供图形的掩膜的光曝光。这图形通过浸液、喷洗或将一些显影液置放在硅片上而予以显影。在喷洗或搅拌显影液期间这硅片可以是静止的或旋转的，但通常由于硅片加速旋转到5000转/分，从而过量的显影液被旋抛出。

用于制备显影液组成的基本成分可以从用作这目的的已知的一般级别水溶性基础成分中选取，例如含有象氢氧化钠、氢氧化钾那样的金属氢氧化物，硅酸钠、碳酸钾和诸如此类物质。

在显影期间要使达到完全去掉衬底上已曝光的抗蚀剂层的条件下，而使在未曝光的抗蚀剂上有尽可能少的浸蚀这是人们所想望的。未曝光的抗蚀剂相对于曝光的抗蚀剂来说溶解率越低，反差就越高。高的反差使图形具有界线分明的垂直线壁，因而导致抗蚀剂涂层对掩摸尺寸的精细复制。

本发明可用于“卸下”（Lift    off）操作，这种操作简化了半导体制造工艺，用来将铝金属连接到正确位置。凹蚀抗蚀剂轮廓包括一多孔板，该板允许把铝蒸气沉积在由抗蚀剂薄膜经显影后开孔所确定的图形的衬底上。抗蚀剂上沉积的铝在该抗蚀剂被用适当的溶剂溶解掉时就被去掉。而留下的铝则被牢固地焊接到衬底的预定图形的连接点上。

“卸下”工艺在美国专利4，212.935中已作描述。按照那件专利所述，壁轮廓的控制是通过涂在硅片上的抗蚀剂在曝光后但在显影前的预浸到有机溶剂，例如氯苯中所达到的。由于健康、安全和环境利益关系使用有毒、可燃的有机溶剂是不理想的。本发明考虑采用含有少量含氟化物或羧化物的表面活性剂的含水溶液。这种水溶液从健康和安全观点来看比有机溶液好得多。

利用含水金属显影液的双浸法的意外的优点是它允许根据曝光情况控制从垂直到底衬的壁外廓。产生顶部较宽和底部较窄的外廓的能力是对使用“卸下”加工特别重要的。

在待批美国专利申请1983年6月17日申请的流水号为505.571和题目是“高反差光致抗蚀剂显影液”的申请案中，它揭示了在含水碱金属显影浴中加入含氟化合物的表面活性剂会具有高反差。在那种系统中，其是碱金属显影液的单一浸入显影，已可以观察到当对补充曝光的硅片作显影时，光致抗蚀剂的反差和感光度随浴的持续使用往往引起退化作用。因而显然就需要有光致抗蚀剂的反差和感光度在浴的使用期限内基本保持不变的、安全和有效的系统。

按照本发明，正性光致抗蚀剂金属离子（基液）显影液提供光致抗蚀剂产有高反差。所达到的反差系数大于5，通常超过7。高反差赋予光致抗蚀剂图形良好的线宽控制和工艺的宽容度。

大体上本发明属于新型的方法，其在双浴系统中利用金属离子显影液组分，该系统能提供高反差图形，并具有长的显影浴使用寿命，这样就会不明显地降低显影浴寿命。本发明的组成单元包括一个双浴系统，也就是（ⅰ）含有碱金属基液和氟化合物或羧化物的表面活性剂的预浸溶液，其浓度调整到並不是显影所必要的浓度，（ⅱ）含有调配到保证实质上完全显影的浓度的含水碱金属氢氧化物和可选择地用含氟化合物或羧化物的表面活性剂的显影溶液。

用本发明显影液的光致抗蚀剂是那些树脂增感剂组份，其曝光后的这些组成部分就变得比曝光前更加可溶。

用于这类正性光致抗蚀剂的适宜的增感剂是在分子邻近位置具有重氮和酮基团

2.958.599;3.046.110;3.046.114;

3.046.116;3.046.118;3.046.119;

3.046.121;3.046.122;3.046.123;

3.106.465;3.148.983;3.635.709;

3.711.285;4.174.222号中所描述的苯醌二叠氮基磺酸衍生物。用于正性光致抗蚀剂的典型感光化合物的实例示于表1。