Способ формирования рельефных изображений

 

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, включающий ir ff/ff f VM. селективное экспонирование полимерных реэистных пленок рентгеновскими (или электронными лучами с дальнейшим их проявлением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемого рельефного изображения, проявление ос ьществляют путем облучения вакуумным ультрафиолетовым излучением. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что проявление осуществляют IB присутствии кислорода. МО K,V . по (О с: со ь 4,J /«Af« со О5 №0 № tM S.ff-f tff-t fui t

СОЮЗ COBETCHHX . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (50 4 G 03 Г 7 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C: (21) 3760307/24-10 (22) 22.06,84 (46) 07. 12,85. Бюл, Ф 45 (71) Институт общей физики АН СССР (72) К,А.Валиев, Л,В,Великов, С.Д,Душенков, О,В,Леонтьева, P,Х.Махмутов и А.М.Прохоров (53) 621..382.82 (088.8) (56) Патент США В 4397938, кл. С 83 С 5/00 ° 1983. (54)(57) 1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ

РЕЛЬЕФНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, включающий селективное экспонирование полимерных реэистных пленок рентгеновскими (или электронными лучами с дальней- шим их проявлением, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества получаемого рельефного изображения, проявление осу ществляют путем облучения вакуумным ультрафиолетовым излучением, 2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что проявление осуществляют в присутствии киСлорода.

1196796

Изобретение относится к способам формирования рельефных иэображений в полимерных материалах и может быть использовано в электронной промышленности, а также для регист- 5 рации рентгеновского и электронного излучения, Цель изобретения — повышение ка« чества получаемого изображения и з. упрощение процесса формирования рельефного. изображения.

Проявление вакуумным ультрафиолетом (ВУФ) полимерных резистных пленок основано на эффекте замедления скорости травления в ВУФ участков пленки, экспонированных рентгеновскими или электронными лучами, Замедление скорости травления (проявления) происходит за счет обра-. зования в полимере сшивок, количест- 2© во которых зависит от дозы экспонирования. В присутствии кислорода процесс проявления характеризуется лйнейной зависимостью скорости проявления (травления) от дозы экспонирования, так как в присутствии кислорода не происходит образования дополнительных сшивок молекул в полимерах под действием ВУФ, а наблюдается послойное стравливание 30 (проявление) полимерной пленки (пропорционально дозе ВУФ), Эффект наблюдается как для негативных, так и для позитивных резистов.

Если процесс проявления вести в вакууме, то он будет характеризоваться логарифмической зависимостью скорости проявления от дозы экспонирования. Таким образом, условия проведения процесса проявления (на 4О воздухе или -в вакууме) можно выбирать, исходя из поставленных перед экспериментатором задач.

На фиг,1 представлены зависимости скорости проявления ВУФ (Л 115- 45

20 нм) в атмосфере кислорода (на воздухе) от дозы экспонирования; на фиг.2 — схемы формирования рельеф. ных изображений с частичным (a) и полным (8) проявлением, S0

На фиг.1 обозначены: зависимость 1 - экспонирование мягким рентгеновским излучением (Л, 0 ° 83,0 нм) позитивного резиста — полиметилметакрилата (ПИИА); занусси- SS мость 2 — экспонирование мягким рентгеновским излучением (Д 0,83 ° 0 нм) негативного резиста — сополимера гляциднлметакрилата и этил-, акрилата (ГИА-ЭА); зависимость 3— экспонирование электронным лучом (энергия электронов Е = 20 кэВ) позитивного резиста — ПИМА; зависимость 4 — экспонирование электронным лучом (энергия электронов

Е 20 кэВ) негативного резиста—

ГМА ЭА.

Можно использовать и другие полимерные материалы для формирования рельефных изображений если возможно получение соответствующих калибровочных кривых проявления ВУФ.

Способ формирования рельефных изображений осуществляется следующим образом, Полимерную резистную пленку 5 селективно экспонируют .через шаблон 6 мягкими рентгеновскими или электронным лучами. Затем осуществляют проявление вакуумным ультрафиолетовым излучением в атмосфере кислорода, (фиг,2 о ) в течение времени, которое определяют по калибровочной кривой (фиг.1). Для каждого полимерного материала своя калибровочная кривая. Для формирования рельеф. ного изображения можно использовать резистные пленки, сформированные на подложке 7, В этом случае подложку покрывают слоем резиста (например, центрифугированием) и сушат.

Затем готовую резистную пленку, нанесенную на подложку, селективно экспонируют мягким рентгеном или электронами и проявляют ВУФ (фиг,2б), Селективное экспонирование электронами можно осуществлять без шаблона на электронно-лучевых установках с управляемым лучом, П .р и м е р 1, Полимерный резист ПМИА толщиной 1 мм экспонируют через шаблон с размерами окон

1х1 мкм мягким рентгеновским излучением (3. = 0,8 — 3,0 нм) ° Данный спектральный диапазон выделяют из спектра синхронного излучения алюминиевым фильтром толщиной 1,1 мкм, Доза экспонирования Д = 15 Дж/см .

Затем скрытое иэображение шаблона проявляют ВУФ (Л = 115-200 нм) в присутствии кислорода (на воздухе) в течение t= 100 мин (фиг,2 d ), В качестве источника мягкого рентгеновского излучения используют синхротрон с энергией электронов 577 МэВ и радиусом орбиты 2 м, В качестве

3 1 источника ВУФ используют водородную лампу с электрической мощностью 40 Вт с фильтром из MgFt. Полученное рельефное изображение наблюдают с помощью растрового электронного микроскопа.

Таким образом, получают негатив ное изображение шаблона с размерами, точно соответствующими размерам . окон шаблона ° Рельефное изображение имеет вертикальные стенки, т.е, уход геометрических размеров минимальный (b- 0,1 мкм), Точность воспроизведения рисунка не хуже 0,1 мкм (определяется с помощью растрового микроскопа), Пример 2. На кремниевую подложку наносят слой полимерного резиста IIMNA . толщиной 0,5 мкм и экспонируют через шаблон с размерами окон 10 1100 мкм мягким рентгеновским.излучением (Л =0,8-3,0 нм)

Данный спектральный диапазон выделяют из спектра синхротронного излучения алюминиевым фильтром толщиной 1,.1 мкм, Доза экспонирования

Д = 10 Дж/см . Затеи скрытое изоб1 ражение шаблона проявляют ВУФ (Л 1 15-200 нм) в атмосфере кислорода (на воздухе) в течение 40 мин (фиг,2 8 ). Источники излучения те же, что и в примере 1. .Таким образом, получают негативное изображение, точно соответствующее рисунку шаблона. Кроме того, получают рельефное изображение распределения интенсивности рентгеновского излучения при экспонировании через шаблон, Точность воспроизведения рисунка не хуже О,f мкм (определяется с помощью растрового электронного микроскопа). .Пример 3. На кремниевую подложку наносят слой полимерного (негативного) резиста ГМА-ЭА толщиной 0,8 мкм и экспонируют анало196796 1 гично примеру 2 ° Время, в течение которого проявляют скрытое иэображение, составляет 60 мин. Получают негативное изображение шаблона высокого качества и точно соответствующее рисунку шаблона (g 0, 1 мкм) .

Пример 4 ° На кремниевую подложку наносят слой полимерного (позитивного) резиста ПММА толщиной

t0 0,8 мкм и экспонируют через шаблон с размерами окон 50)(50 мкм электронами (энергия электронов Е=20 кэВ), А

Доза экспонирования Д 3 10 Кл/см

Затем скрытое изображение проявляют

15 аналогична примеру 2 в течение

60 мин, Экспонирование электронами провопят на установке ZRM-f2, Источ" ник ВУФ тот же, что и в примере 1.

Таким образом, получают. негативное изображение шаблона, точно соответствующее рисунку шаблона и высокого качества. Полученное иэображение наблюдают с помощью растрового микроскопа. Точность воспроизведения рисунка не хуже 0,1 мкм (определяется с помощью растрового электронного микроскопа) .

Пример 5 ° На кремниевую подложку наносят слой полимерного (негативного) резиста ГМА-ЭА толщиной

0,8 мкм и экспонируют аналогично примеру 4. Время проявления в ВУФ

t = 60 мин. Получают негативное изображение шаблона, точно соответствующее рисунку шаблона. Точность

35 воспроизведения рисунка не хуке

О, 1 мкм (определяется с помощью растрового электронного микроскопа).

Предлагаемый способ может быть

: использован для регистрации рентгеновского и электронного излучения, а такие во всех случаях, где требуется формирование рельефных иэображений высокого качества и точность получаемого рисунка.

1196796

Составитель А,Добрыдиев

Техред О.Неце

Корректор А.Обручар

Редактор А.Шандор

Заказ 7561/44 Тира к 447

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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