Способ получения негативной маски

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕГАТИВНОЙ МАСКИ, включающий нанесение полимеркой пленки на подложку, ее экспонирование путем облучения потоfcoM частиц, обработку полимерной пленки в среде Мономера и проявление изображения, отлячающ и и с я тем, что, с целью улуч .шения технологических характеристик процесса, обработку полимерной проводят в парах Мономерного винилсилана общей формулы (CN CN) Halk, где R - алкил Hal-Cl,Br n « 0-2 m 1-3 k 1-3 n+m+k 4, a проявление изображения осуществляют JB кислородной плазме. 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что в качестве материала полимерной пленки используют виниловые полимеры. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что полимерную пленку наносят на подложку полимеризацией из газовой фазы. 4.Способ по П.1, отличающий с я тем, что обработку полимерной пленки в парах мономерного винилсилана проводят при давлении (Л его паров в пределах от О,1 мм рт.ст, до давления насыщенных паров при температуре, не превышающей температуры стеклования в течение 1-10 ч. 5.Способ по П.1, отличающий с я тем, что после обработки . в парах мономерного винилсилана подложку вцдерживают во влажной атсо мосфере в течение 1-10 ч. IsD м . 0

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТРНЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„1132746 A

yg 4 Н 01 Ь 21/312, G 03 F 7/26-

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471005/24-21 (22) 15.07.82 (46) 23.08.88. Бюл. У 31 (72). М.К.Берестенко, Ю.С.Боков, А.Е.Бочканов, В.Н.Носов, А.В.Федоров

А.И.Шевченко и В.А.Сиедин (53) 621.382.002 (088.8) (56) I.Vac. Sci.. Technology, 1981, У 19, У 4, р. 872-880.

Патент Франции У 2389922, кл. С 03 С 1/68, 1977. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕГАТИВНОЙ МАСКИ, включающий нанесение полимерной пленки на подложку, ее экспонирование путем облучения потоком частиц,- обработку полимерной пленки в среде мономера и проявление иэображения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улуч,шения технологических характеристик процесса, обработку полимерной плен ки проводят в парах Мономерного винилсилана общей формулы

R„Si (CN = CN<) Haik, где R - алкил Hei.-Ñ1,Вг и 0-2

m= 1-3

k = 1-3

n+m+k = 4, а проявление изображения осуществляют в кислородной плазме.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве материала полимерной пленки используют виниловые полимеры.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и™ ч а ю шийся тем, что полимерную пленку наносят на подложку полимеризацией из газовой фазы.

4. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку полимерной пленки в парах мономерного винилсилана проводят при давлении

его паров в пределах от О, 1 мм рт.ст, до давления насыщенных паров при температуре, не превышающей температуры стеклования в течение 1-10 ч.

5. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что после обработки в парах мономерного винилсилана подложку выдерживают во влажной ат" мосфере в течение 1-10 ч.

4б

1 11327

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при получении негативных защитных масок способом электроно- -и, рентгенолитографии.

Известен способ получения негативной маски на поверхности подложки, включающий нанесение центрифугированием из жидкой композиции, содержа- 10 щей в качестве полимера 90 частей е поли-2,3-дихлорпропил-1-акрилата и в качестве мономера 10 частей бисакрилоксибутил-тетраметилдисилоксана, пленки толщиной 1,5 мкм, экспонирование полученной пленки рентгеновским излучением по заданному рисунку с образованием на облученных участках химических связей за счет полимеризации, нагрев экспонированной подложки в вакууме для удаления летучих компонентов и обработку в кислородной плазме.

При реализации данного способа после обработки подложки в кислородной плазме, когда резист с неэкспонированных участков удаляется полностью, на экспонированных участках остается защитный слой толщиной

370 нм. Такое усиление первоначально->О

ro рельефа достигается за счет того, что неэкспонированные участки, кото" рые состоят из исходного алифатического полимера, удаляются быстрее, г чем экспонированные, которые, наряду у5 с исходным полимером, содержат кремнийорганические полимеры и сополимеры.

Недостатком данного способа является присутствие в композиции жидкого !О мономера, что не позволяет осуществить получение негативной маски в едином технологическом цикле сухим способом

Наиболее близким по технической 45 сущности к изобретению является способ получения негативной маски, включающий нанесение полимерной пленки на подложку, ее экспонирование путем облучения потоком частиц, обра- 50 ботку полимерной пленки в среде мономера и проявление в жидком проявителе, причем в качестве полимеров используют полиметилметакрилат, полиэфиры,. полисилоксаны, целлюлозу и ее производные, а мономеры выбирают из следующей группы: акриловая кислота, акрилонитрил, дивинилбензон, этиленгликольдиакрилат. Однако в данном случае обработка полимерной пленки производится в растворе, а проявление осуществляется также в растворителях. Поэтому указанный способ обладает рядом плохих технологических характеристик, присущих жидким способам литографии, а именно: недостаточное разрешение из-за набухания резистов при проявлении, загрязнение образцов растворителями и присутствующими в них примесями, огнеопасность и вредность, а также высокая стоимость применяемых раство; ритеяей.

Целью изобретения является улучшение технологических характеристик процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения негативной маски, включающей нанесение полимерной пленки на подложку, ее экспонирование путем облучения потоком частиц, обработку пленки в среде мономера и проявление изображения, обработку полимерной пленки проводят в парах мономерного ви нилсилана общей формулы

R„Si (СН = СН ), На11с, где К вЂ” алкил На1 — С1, Br

n = 0-2

m = 1-3

k= 1-3

n+m+k = 4, а проявление изображения осуществляют в кислородной плазме, а качестве материала полимерной пленки используют виниловые полимеры, полимерную пленку наносят на подложку полимеризацией из газовой фазы, обработку полимерной пленки в парах мономерного винилсилана проводят при давлении его паров в пределах от О, 1 мм рт.ст. до давления насыщенных паров при температуре, не превышающей температуру стеклования в течение

1-10 ч, а после обработки в парах мономерного винилсилана подложку выдерживают ва влажной атмосфере в течение 1-10 ч.

Сущность изобретения заключается в том, что на экспонированных участках образуются радикалы, к которым осуществляют пострадиационную прививку из газовой фазы указанного мономерного виннлсилана. В результате облученные участки содержат в

1132746

15

30

4(3 своей структуре кремний, что резко уменьшает скорость их травления в кислородной плазме, по сравнению с неэкспойированными участками.

Укаэанные пределы значений п,ш, k выбраны из следующих соображений: условие n+m+k =, 4 продиктовано четырехвалентностью кремния, ш должно быть не менее 1 для обеспечения содержания винильных групп, способных к полимеризации. С другой стороны, m должно быть не больше 3, так как в противном случае молекула мономера не сможет содержать галогена.

Из аналогичных соображений выбраны пределы 1с 1-3. Поскольку мини« мальное значение ш 1, то минимальное значение m+k = 2 и значит, максимальное значение и будет 4-2=2.

Существенным является наличие способной к полимеризации винильной группы и наличие способной к гидролизу связи кремний-галоген.

Указанный процесс пострадиационной прививки винилсилана к экспонированным участкам полимерной пленки зависит от продолжительности процесса прививки, давления паров виннлси-. лана в камере и температуры подложки. Все эти три параметра взаимосвязаны, так как процесс прививки обусловлен диффузией мономера в полимернчю пленку. Поэтому для успешного проведения прививки можно компенсировать один параметр за счет другого."

Оптимальными условиями являются следующие: давление мономерного винилсилана в пределах от О, 1 Торр до давления насыщенных паров, температура подложки не выше температурц стеклования полимера и продолжительность прививки 1-10 ч.

При давлении мономера менее O l

Торр при продолжительности прививки .-менее 1 ч толщина маски получается недостаточной, так что выход за эти пределы практически нецелесообразен. Процесс пострадиационной графт-полимеризации практически saвершается в течение 10 ч, поэтому увеличение продолжительности не дает существенного выигрьппа.

В предложенном способе, в отличие от известных, применяемая полимерная пленка не содержит летучих компонентов, не требует обработки в жидких мономерах и проявления в жидком растворителе.

На фиг. 1-4 показана схема получения негативной маски согласно изобретению.

На фиг. 1 изображена первая стадияформирование полимерной пленки, содержащей молекулы полимера (Р). Полимер может не быть резистом или даже представлять собой позитивный резист, но применение его в данном процессе обеспечивает получение негативного изображения. На фиг. 2— показана стадия экспонирования пленки электронным лучом или рентгеновским излучением. При этом в экспонированных участках образуются макрорадикалы, которые на рисунке показаны точками. На фиг. 3 i изображена подложка с пленкой экспонированного полимера после обработки в вакуумном . объеме, где подложка выдерживалась в течение 1-10 ч при температуре

20-120 С в парах алкилвинилсилана, а затем во влажной атмосфере. Последняя операция обеспечивает образование связей Si-О-Si êîòîðûå более устойчивы при плазменном травлении.

Однако и без этой операции получается сополимер, достаточно стойкий к кислородной плазме. На фиг. 4 — по. казана полученная негативная маска после обработки в кислородной плазме. При этом кремнийорганические соединения превращаются в двуокись кремния, которая защищает нижележащие слои. На неэкспонированных участках кремнийорганические соединения отсутствуют, и удаление слоя идет полностью. Остаточная толщина защит ной пленки после полного удаления неэкспонированных участков может достигать 607. от первоначальной толщины полимерной пленки.

Пример 1. На подложку крем45 ния диаметром 60 мм с напыпением слоем ванадия толщиной 0,08 мкм наносят методом центрнфугирования (из раствора в метилэтилкетоне) слой полиметилметакрилата толщиной

5р 0,54 мкм. Электронным лучом (ускоряющее напряжение 20 кВ) экспонируют серию линий шириной 2 мкм так, что для отдельных серий экспозиция составляет 0,96 10, 4,8 -10 ;

55 2,4 10, 1,2.10; 6 10; 3-10

1,5 ° 10 Кл/си . Затем пластину устанавливают на нагреваемый столик в камере, камеру откачивают до 4

10 мм рт.ст. и создают в ней при

1132746

20 С давление насыщенного пара метилвинилдихлорсилана. Подложку потом нагревают до 60 С и выдерживают в укаэанной атмосфере в течение

3-х ч. После этой операции подложку помещают на 10 ч в атмосферу влажного воздуха. Затем подложку с полимерной пленкой обрабатывают в ВЧ-кислородной плазме при давлении 4 10 мм 10 рт.ст. и мощности разряда 450 Вт.

В результате полимерная пленка на неэкспонированньгх участках удалена полностью в течение 5 мин, а на экспонированных участках остается защит 16 ный слой, толщина которого зависит от дозы (при дозе 10 Кл/см толщина составляла 0,31 мкм).

Через полученную маску проведен процесс травления ванадия во Фреоно" 20 вой плазме. Пленка ванадия толщиной

0,08 была полностью стравлена на неэкспонированных участках без трав ления ванадия на экспонированных участках для серий с экспозициями

1,2-10 Кл/см и выше.

Пример 2. Выполняют аналогично примеру 1, но пленку полиметилметакрилата наносят из газовой фазы следующим образом: обрабатываемую пластину помещают в камеру в кварцевым окошком и вакуумируют до, 10" мм рт.ст., затем напускают метилметакрилат до давления 25 мм рт.ст.35 и метилэтилкетон до 0,5 мм рт.ст.

После этого пластину, находящуюся в парах мономера, освещают через кварцевое окошко Уф-светом от лампы

ДРКСШ-500, расположенной на расстоя" нии 50 см от пластины. Через 5 ч процесс заканчивают, при этом на подложке образуется пленка толщиной

0,2 мкм.

Полученную пленку экспонируют, об- 46 рабатывают и проявляют в кислородной плазме, как описано в примере 1.

После этого на участках пластины, проэкспонированных дозой 10 Кл/см и выше, остается контактная негатив- 60 ная маска толщиной 0,05 мкм.

Пример 3. Выполняют аналогично примеру t наносят слой толщиной 0 5 мкм из полигексенсульфона, а проэкспонированную подложку выдерживают при 60 С в парах метилвинилдихлорсилана при давлении 40 мм рт.ст. в течение 2 ч. После травления в кислородной плазме на участках, проэкспонированных дозами 6 10 Кл/см

2 и выше, получают негативную маску толщиной 0,2 мкм, Пример 4. Выполняют аналогично примеру 3, но подложку выдерживают в парах метилвинилдихлорсилана, . при давлении 0,1 мм рт.ст. и темпео ратуре 25 С в течение 10 ч на участках,проэкспонированных дозами

6 .10 Кл/см и выше,-получают защит ную маску толщиной 0,08 мкм.

Пример 5. Выполняют аналогично примеру 3, но подложку выдерживают в парах мономера при давлении

10 мм рт.ст. в течение 1 ч. На участках, проэкспонированных дозами б -10 Кл/см и выше, получают защитную маску толщиной 0,15 мкм.

Пример 6 ° Выполняют аналогично примеру 3, но наносят слои толщиной 0,5 мкм из полибутенсульфона.

На участках, проэкспонированных дозами 3 -10 Кл/см и выше, получают негативную маску толщиной 0,2 мкм, Пример 7. Выполняют аналогично примеру 3, но обработку в парах мономера проводят при 115 С. Получают остаточную толщину покрытия

0,2 мкм, однако детали рисунка не разрешаются из-за оплавления полимера.

Таким образом, способ обладает улучшенными технологическими характеристиками за счет исключения стадий, связанных с использованием жидких растворителей, а именно: позволяет избежать загрязнения образцов растворителями и присутствующими в них примесями, исключает ухудшающее разрешение набухания резистов и применение дорогих, огнеопасных и вредных растворителей.

l 132746

Редактор Н.Сильнягина Техред N.Моргентал Корректор А.Тяско

Тираж 74б Подписное

ВНИИПИ Го ;дарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303$, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 4407

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4