Вакуумный фоторезист

 

Применение пигмента зеленоватоголубого флотацианинового у формулы: С1 г при содержании хлора 5% в качестве вакуумного фоторезиста,

„80„„1126581 СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АИТОРСНОФВ(СЗИДВТВ/ВСТВУ. Ci (21) 3549913/23-05 (22) 10.02.83 (46) 30.11.84 . Вюл. У 44 (72) А.И. Васильев, Е .И..Балабанов, Ю.И. Бунаков, А.В. Игнашева, А.В. Иващенко, Э;П. Колошкин, В.В. Титов и Я.И. Точицкий (53) 677:842. 346 ° 1(088 .8) (56) t. Forecast of VSLI Processing

- А HistoriaI Review of hte-First

Dry.-Processed ХС, T.. С. Репп, IREE Transactions on EIectron Divices,vol. ° ЕД-26, У 4, 1979, p ° 640643.

2. Венкатараман К. Химия синтетических красителей, т. 5, 1978, с. 217.

3,. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. М., "Химия", 1977, с. 433, 448-449. зщ) С 09 В 47/30 С 07 D 487/22 (54) ВАКУУМНЫЙ ФОТОРЕЗИСТ. (57) Применение пигмента зеленоватоголубого флотацианинового "У" форму-. при содержании хлора 53 в качестве вакуумного фотореэиста.

Изобретение отнооится к техноло". гии и материалам для микроэлектроники, в.частности к применению фталоцианинового пигмента в качестве вакуумного фоторезиста.

Известно применение фотополиме-. ризующихся и фотодеструктирующихся композиций на основе азидов в качестве фоторезистов при плазменной обработке (11 .

Недостатком известных фоторезистов является необходимость использования так называемых "мокрых" способов нанесения и/или проявления.

Пленку фоторезиста получают на защищаемой поверхности из раствора с последующими операциями фиксирования, задубливания, связанными с использованием органических или неорга нических растворителей; Это обстоятельство нарушает непрерывность единой вакуумной технологии производства полупроводниковых приборов, печатных плат и интегральных схем, что повышает вероятность возникновения дефектов в защитных покрытиях, ухудшая .ачество приборов. Так, прй производстве сверхбольших,интегральных схем высокой степени интеграции с,применением традиционных фоторезистов выход пригодных приборов составляет доли процента. Переход к субмикронным размерам элементов, диктуемый дальнейшим увеличением степени интеграции при производстве приборов в микроэлектронике, практически невозможен или вызывает огромные трудности при приме126581 2 в качестве .светочувствительного материала 123 .

Известно также применение металлофталоцианинов в качестве органических полупроводников (3) .

Известно применение пигмента зеленовато-голубого фталоцианинового "У" в качестве красящего агента в полиграфических красках и лако" красочных материалах <33 .

На основании известных примеров использования безметальные фталоцианины, в частности, пигмент зеленовато-голубой фталоцианиновый "У"„

15 не применяли по данному изобретению.

Целью изобретения является разра" ботка нового вакуумного фоторезиста, позволяющего повысить разрешающую способность при производстве

20 микроэлементов электронных схем, снизить дефектность слоя фоторезиста, а также упрощение технологии производства защитного слоя, позволяющее осуществить замкнутый вакуумный цикл производства интегральных схем.

Указанная цель достигается тем, что используют пигмент зеленоватоголубой фталоцианиновый "У" формулы:

ЗО

Известно применение ных фталоцианинов в безметальХ- форме нении традиционных фоторезистов, так как они не обеспечивают получения требуемого разрешения (1 мкм) и требуемой дефектности при разме— рах дефектов порядка 0,1 мкм. Это объясняется тем, что для получения рельефа с высоким разрешением толщина слоя фоторезиста должна быть сравнимой с размером элемента, т.е. бьггь менее 1 мкм, Получение подобных пленок из раствора очень сложно. Образование скрьггых изображений при использовании обычных фоторезистов требует значительных энергий 1 Дж/см2, и процесс образования скрытого изображения не носит порогавого характера, .что не позволяет разработать автоматизированный процесс производства.

40 нри содержании хлора 5% в качестве вакуумного фоторезиста.

Использование пигмента зеленова45 то-голубого фталоцианинового "У" в качестве фоторезиста позволяет осуществить сухое нанесение защитной пленки методом термического ис, парения в вакууме и сухое проявление в вакууме лазерным излучением без использования органических или неорганических растворителей, а также получить бездефектные пленки на поверхности различных подложек, обеспечить получение элементов интеграль ных схем с субмикронными размерами при вакуумной лазерной литографии, материал фоторезиста имеет порог по

3 11265 величине плотности мощности и плот- ности энергии лазерного излучения, устойчив к действию травящих фреоновых плазм и ионного облучения с энер гией ионов (10 эВ„и полностью ис-. паряется под деиствием лазерного из5 лучения.

Пример 1. Навеску пигмента зеленовато-голубого фталоцианинового "У" помещают в тигель-испари10 тель высоковакуумной установки, например ВУП-4. Рабочий объем системы откачивают до давления остаточных паров не более 10 мм рт.ст., после чего включают нагреватель и доводят температуру тигля до 400-420 С, 15 ,которую контролируют термопарой.

Пигмент испаряют и осаждают на защищаемой поверхности подложки, фор, мируя плотную зеркальную пленку толщиной от 0,1 до 1,5-.2 мкм. Время

20 .испарения определяют с учетом величины навески пигмента, требуемой толщины слоя, конструкции тигля-испарителя. Коэффициент отражения

25 пленки пигмента при толщине 0,50,6 мкм составляет 30% в области длин волн 630-690 нм. С помощью микроскопа и электронного микроскопа в полученных пленках не удалось обнаружить ни одного дефекта размером более 0„1 мкм на площади 10 см

Пример 2. Подложки с нанесенными пленками пигмента помещают в вакуумную, камеру, которую откачивают до остаточного давления не бо-1 лее 10 мм рт.ст. Те участки подложки, которые должны быть открыты при проявлении изображения, облучают излучением лазера через шаблон с помощью проекционной оптики. В результате поглощения энергии лазерного излучения пигментом происходит его локальный нагрев и испарение. Длины волн лазерного излучения, под действием которых происходит испарение пигмента, составляют

= 0,69 мкм, 0,63 мкм, 0,490,51 мкм, 0,34 мкм, 0,266 кмм. Испа" рение пигмента носит пороговый характер . Для излучения с длиной вол-,. 50 ны 3 = 0,69 мкм пороговая плотность мощности составляет 10" Вт/см, для = 0,49-0,51 мкм.10 Вт/см, для = 0,266 мкм. 104 — 10 Вт/см .

Пороговая плотность энергии испаре- 55 ния 0,05-0,1 Дж/см . Плотность энерZ гии полного испарения пленки пигмента зависит от толщины пленки

81 4 и при толщине 0 6-0 7 мкм составУ 9I ляет 1-1,2 Дж/см . Разрешение, получаемое при применении пигмента, зависит от качества проекционной оптики и позволяет получить элементы с субмикронными размерами при использовании лазерного излучения с дличой волны ф = 0,266 мкм. Для йроявления изображения не требуется дополнительных операций,. запись и проявление изображения осуществляют одновременно.

Пример 3. Подложки с нанесенными пленками пигмента помещают в в установку ионноплазменного трав-. ления, например, во фреоновой плазме со следующими параметрами: давление CFg 5 -10 4 — 10" мм рт.ст., ускоряющее напряжение 4 кВ, ток пучка 200 мА. Пленка пигмента не меняет своей толщины при действии плазмы в течение 50 мин, при начальной толщине пленки пигмента 0,6-0,7 мкм.

Пигмент устойчив к действию фреоновых плазм, Пример 4. Подложки с нанесенными пленками пигмента помещают в установку для ионного облучения.

Пленка пигмента в данном случае маскирует полупроводниковую подложку от облучения ионами В, Р, Аг+, при энергии пучка ионов до f50 кэВ и толщине пленки пигмента 0,60,7 мам. Пленка устойчива к действию ионного облучения с энергией ионов 10 эВ.

Пигмент полностью удаляют с поверхности подложки под действием кислородной плазмы.

Пленки пигмента не теряют своих свойств после пребывания в обеспыленной атмосфере воздуха при относительной влажности 50-60% и температуре 20-50 С в течение длительо ного времени.

Металлсодержащие фталоцианины не могут быть использованы в качест ве вакуумного фоторезиста, так как при нагреве в вакууме до 400500 С происходит частичный обмен

0 атома металла комплекса на атом материала подложки, при этом атом металла комплекса может диффундировать в подложку полупроводника.

Это приводит к неконтролируемому легированию полупроводниковой подложки, что вызывает брак. Кроме того, при удалении слоя вакуумного фоторезиста в кислородной плазме

1126581

Предложенный фоторезист

ФП-383

Показатели

Состав

Индивидуальное соединение

Композиция

Раствор

Порошок

Агрегатцре состояние

Способ получения за щитной пленки

Полив из раствора

Термическое испарение в вакууме

Толщина защитной пленки, мкм

О, 1-2

1,5-2

Разрешающая способность, мкм

0,5

2,0

Не требуется.

Проявление

Жидкий проявитель, задубливание и т.д.

Удаление слоя фоторезиста

В кислородной плазме

Практически отсутствует

Снятие в растворе е

0 1 см

Дефектность

Устойчивость к действию травящей фреоновой нлаз50 мин, толщина слоя постоянна (время травления слоя окиси кремния

20-30 мин) Нет

Возможность замкнутого цикла вакуумного производства интегр

Нет

Есть альных схем

ВЯИИПИ Заказ 8636/19 Тираж 633 Подписное

Фщпваа ШШ Ч3атект" гужгород, ул.Проектная, 4

5 за счет ркислительной деструкции молекуп фталоцианина, атом металла комплекса дает окисел, практически не испаряющийся в вакууме до 1000 С и отравляющий материал подложки. 5

В качестве вакуумного фотореэиста не может быть использован и не содержащий металл фталоцианин, так как процесс . его получения ведут через натриевый xcowmexC из натриевой соли иминоизоинцоленина, и даже при очень тщаФрдцйой очистке он содержит Щцй gôîÌûê. металлов . в виде нр,4+e9;. В .Фо же время к матери ". горезистов,.предъявля- 15 ют повышейные требования на мннимальное содержание щелочных металловне более 10 мол,X являющихся ядом для:мремниевьис подложек.Поэтому в качестве вакуумного фоторезис- 20 та возможно применение только пигмента зеленовато-.голубого фталоцианиновА о "У".

В таблице приведены сравнительные характеристики и показатели качества предложенного вакуумного фоторезиста позитивного фоторезиста маоки ФП-383.

Применение предложенного пигмента позволит сократить число опера- . ций в автоматизированном производстве интегральных схем в замкнутом вакуумном цикле с 100-200 до 20-50, снижается при этом процент брака.

Таким образом, применение пигмента зеленовато-голубого фталоцианинового "У" в качестве вакуумного. фоторезиста позволяет повысить разрешающую способность при производстве интегральных схем, снизить дефектность и упростить технологию, производства защитного слоя,.позволяет осуществить вакуумный цикл производства интегральных схем..