Фотошаблон и способ его изготовления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сатстз Советских

Социалистических

Республик

201 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.05.81 (2! ) 3290318/18 21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень ттт 9

Кл.

4 21/3 12, Р 1/00

Гвеумретвекай кемктет

СССР йв илам изобретении и еткрмтий

К 62 1.382. (088.8) Дата опубликования описания 07.03.83

1 ъ ты

И К Мешковский, Г П Суслов Н Д, фэропоД -, и Е. Г. Фропкова

- "-" (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени институт точной механики и оптики (7!) Заявитель (54) ФОТОШАБЛОН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии микроэпектроники, в частности к технопогии иэготовпения фотошабпонов. . В производстве микросхем широко применяется фотолитография, важнейшим инструментом которой являются фотошабпоны. Создание фотошабпонов - трудоемкий процесс, от их эксплуатационных качеств зависит производительность труда и качество продукции.

Известен фотошабпон, содержащий 10 полированную прозрачную пластину с непрозрачными,дпя ультрафиолетового иэпучения участками, которые выступают над поверхностью подпожки прибпизитепьно на 0,1 мкм.

Недостатком такого фотошабпона является его малая раэрешаюшая способность.

Способ иэготовпения фотошабпона состоит иэ изготовления полированной прозрачной пластины, нанесения на поверхзо ность ппастины фоторезистивной пленки, получения рисунка на поверхности пластичы методом фотопитографии, нанесения по

2 рисунку пасты, непрозрачной дпя ультрафиопетового излуЧения, поспедуюшего вжигания этой пасты на глубину 2,5-3,0 мкм в прозрачную пластину 1. 1J.

Недостатком изготовпения такого фотошабпона является сложность контроля и управления высокотемпературным процессом вжигания пасты в пластину, а также невозможность получения высокой раэрешаюшей способности при вжигании пасты.

Наибопее бпиэким по технической сущности к предлагаемому является фотошабпон, содержаший полированную стекпянную пластину с непрозрачными дпя упьтрафиопетового излучения участками, распопоженными в объеме пластины.

Способ изготовпения данного фотошаб- пона ocHGBGB на формировании на поверхности стеклянной пластины зашитной маски из фоторезиста, химической обработке незашишенных участков пластины путем травления на глубину, равную топшине непрозрачных участков, заполнение впадин полученного рельефа непрозрачным дпя

3 10032 ультрафиолетового излучения материа(лом f2).

Недоств тком известного фотошаблона является его низкая разрешающая способность, обусловленная тем, что формирование рельефа в пластине путем травления приводит к разрушению фоторезиста и растравливанию элементов пластины.

Кроме того, фотошаблон обладает недостаточной износостойхостью из- м наличия !6 концентраторов напряжений, возникающих на границах контактирующих фаэ стекло наполнитель (непрозрачный для ультрафи- олетового излучения материал), а также иэ-эа образования неровностей в поверхности пластины при трввлеш1и.

Пель изобретения — повышение разрешающей способности и износостойкости конструкции.

01 4 лучение фотошвблонв с подавлением дифрвкции нв краю. Для этого подбирается травитель таким образом, что анизотропное выщелачивание уменьшается и пористость or края, дающего дифракцию, возрастает плавно по параболе. Тогда концентрация поглощающего контрастного материала возрастает по параболе и край контрастного элеМента практически не дает дифра кционных макси мумов, подобн о мягкой диафрагме. Все это приводит к равномерному распределению светового поля в фотошвблоне и повышению разрешающей способности при работе с толстыми слоями фотореэиств.

Повышенная износостойкость фотошаблона обусловлена высокой механической прочностью монолитного материала, т,е. химической связью фрагментов структуры стекла (Я-0-% связями), в также отсутствием нарушений поверхности стекла при формировании непрозрачных участков.

На фиг. 1 изображен предлагаемый фогтошаблон; на фиг. 2-4 — схема способа изготовления фотошаблона; нв фиг. 2— пластина из отожженного ликвировавшего силиквтного стекла; на фиг. 3 - выщелачиввние участков тонкого слоя стекла нв глубину 10-20 мкм действием кислоты через окна в маске иэ фотореэиств нв

I фиг. 4 - пластина с областями пористой структуры после. удаления маски иэ фотореэиста и защитного слоя, и заполнения их материалом, поглошающим ультрафиолетовое излучение.

Предлагаемый фотошаблон состоит из прозрачной стеклянной пластины 1 и непрозрачных дпя ультрафиолетового излучения участков в виде областей 2 пористой структуры, заполненных непрозрачным материалом. Пластина 1 покрыта с одной стороны защитным слоем 3, в с другой (рабочей) — защитной маской 4 из фоторезиста. Выщелвчивание участков 5 тонкого слоя стекла производится на глубину 10-20 мкм действием кислоты через окна в маске из фоторезиста.

26

Поставленная цель достигается тем, что в фотошвблоне, содержащем полированную стеклянную пластину с непрозрачными дпя ультрафиолетового излучения участками, расположенными в объеме пластины, пластина выполнена иэ ликвируюшего стекла с размерами областей химической неоднородности не более

100 3, а непрозрачные участки выполнены в виде обЛастей пористой структуЗО ры, заполненных материалом, поглощающим ультрафиопетовое излучение.

В способе изготовления фотошаблона, включающем формирование на рабочей пом верхности стеклянной пластины защитной маски иэ фоторезиств, химическую обра« ботку незащищенных участков пластины получение непрозрачных для ультрафиолетового излучения участков, удаление защитной маски, химическую обработку проводят путем вьпцелачиввния стекла нв глубину 10-20 мкм, в получение непрозрачных участков — путем пропитки полученных областей пористой структуры материалом, поглошающим ультрафиолетовое излучение.

Процесс выщелачивания отличается от процесса травления тем, что дпя выщелачивания возможно применение таких кислот, как масляная и винная, Процесс длится 10-100 с. При этом фоторезист не разрушается. Процесс выщелачивания обладает анизотропией: скорость выщелачивания в десятки раз выше по нормали к плоскости поверхности, поэтому точность. края оказывается существенно выше. Èoкажение края фотореэиста не хуже 0,1 М .

Кроме этого при введении контрастно= го поглошающего материала возможно по

Пример. Из ликвирующего натриевоборисиликатного стекла марки QB-1, состав которого Й в20:В20 .!иО = 7:

:23:70, изготавливаются заготовки в виде пластин толщиной 1-2 мкм, затем пластины отжигаются при температуре

530+5 С в течение 24 ч на воздухе, отожженные пластины шлифуются и полируются. Состав стекла определяет области химической неоднородности, Области химической неоднородности обладают рвзS 10032

1. Фотошаблон, содержаший полированную стеклянную пластину с непрозрачными для ультрафиолетового излучения частками, расположенными в объеме пластины, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения разрешаюшей способности и износостойкости фотошаблона, пластина выполнена нз ликвируюшего стекла с размерами областей химической неоднородности не более . 100 А, а.непрозрачные участки выполнены в виде областей порис3 той структуры, заполненных материалом, поглошаюшим ультрафиолетовое излучение..

2. Способ изготовления фотошаблона по п. 1, включающий формирование на рабочей поверхности стеклянной пластины защитной маски иэ фотореэиста, химическую обработку незашщценных участков пластины, получение непрозрачных для ультрафиолетового излучения участков, удаление зашитной маски, о т л и ч а1 ю ш и и с я тем, что химическую обработку проводят путем выщелачивания стекла на глубину 10-20 мкм, а получение непрозрачных участков путем JlpoIIH TKH полученных областей пористой структуры материалом, поглошаюшим ультрафиолетовое излучение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3743417, кл. 355-125, 1973.

2. Патент ФРГ ¹ 2708280, кл. Н 01L 21/31, 1978 (прототип), мерами менее 100 A. Больший размер этих областей приводит к значительному рассеянию излучения при экспозиции через фотошаблон, что снижает разрешаюшую способность фотошаблона. Подготовленные таким образом пластины покрыва ются с одной стороны эашитным полимерным слоем, например кислостойким лаком.

Йругая поверхность стеклянной пластины (рабочая) покрывается фоторезистивным 6 слоем. Методом фотолитографии в фоторезистивном слое формируется рисунок будушего шаблона, т. е. зашитная маска, через окна которой возможен доступ к поверхности стекла. Через образовавши- 15 еся окна проводится процесс кратковременного выщелачивания стекла путем погружения всей пластины в 3 н. раствор кислоты, например соляной. Возможно также вышелачивание стекла в растворах 20 солей или кипящей воде. Процесс вышелачивания ведут при комнатной температуре. При этом легкорастворимые натриевоборатные компоненты вымываются из стекла и образуется пористый слой, со- >5 стояший из Q1Q. Размеры пор составо ляют.менее 100 А, Комнатная температура вышелачивания стекла обеспечивает образование однородных по размерам пор в стекле. Опытным путем получено, что 30 оптимальная глубина, на которую необходимо вышелачивать .стекло, составляет

10-20 мкм. Большая глубина пористого слоя снижает разрешаюшую способность фотошаблона. Меньшая глубина снижает поглошение ультрафиолетового излучения.

Время вышелачивания выбирается, ucxoas из толшины пористого слоя.,Пля получения пористого слоя толщиной 10-20 мкм необходимо проводить вышелачивание в течение 3-4 мин. После вышелачивания пластину промывают в воде, сушат на воздухе, а далее удаляют защитный слой и маску иэ фотореэиста. В результате образуется пластина, содержащая необхо- димый рисунок в виде областей пористой структуры толшиной 10-20 мкм.

Для введения в образовавшиеся области пористой структуры поглошаюшего ультрафиолет материала осушествляют пропитку в насышенном растворе сахара с последуюшей его карбонизацией при температуре

280-400 С. После этого в порах обрао

01 Ь зуется черный непрозрачный слой, обеспечиваюший эффективное поглошение активного облучения при экспонировании через фотошаблон.

Таким образом, высокая разрешаюшая способность полученного фотошаблона обеспечивается малой толщиной (от 10 до

20 мкм) слоя, поглошаюшего актиничное излучение при экспозиции. Износоустойчивость такого шаблона возрастает примерно в 8-10 раз, так как поглошающий слой находится в объеме монолитного материала.

Предлагаемый способ изготовления фотошаблонов в отличие от известных позволяет упростить технологический процесс изготовления фотошаблонов, Ф ормула изобретения

Составитель О. Павлова

Редактор A. Власенко Техред М.Костик Корректор С, йекмар

Заказ 1577/38 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4