Способ литографии

 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении высокоразрешающих шаблонов для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа. На подложку испарением в вакууме наносят пленку халькогенидного стеклообразного полупроводника (ХСП) системы AsxS 100-х. где 41 X 45,толщиной 0.1-0.3 мкм и слой Zn. Соотношение толщин пленки ХСП и слоя Zn выбирают в пределах 5-60. Экспонирование проводят при температуре подложки 60-80°С в течение времени, определяемого предложенным расчетным выражением . Использование неорганического резиста ХСП-Zn предложенного состава за счет имеющей место регулируемой светочувствительности позволяет проводить все подготовительные операции на свету без ухудшения параметров формируемых структур . (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 03 F 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4175814/21 (22) 06.01 87 (46) 15.10.91. Бюл. ¹ 38 (71) Физико-технический институт им.

А,Ф.Иоффе (72) Г.Е.Бедельбаева, А.B.Колобов, В.M.Ëþбин, И.В.Любина (SU), К,Петков (BG) и

А.С.Седых (SU) (53) 621.382.002(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1026564; кл. G 03 F 1/00, 1980, Appl. Phys. Lett. k 36, № 1, 1980, р. 107109, (54) СПОСОБ ЛИТОГРАФИИ (57) Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении высокоразрешающих шаблонов для

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении высокоразрешающих шаблонов для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа еа счет регулируемой светочувствительности маскирующей структуры, Экспериментально установлена температурная зависимость скорости растворения цинка в халькогенидном стеклообразном полупроводнике (ХСП) системы As-S (с энергией активации 1 зВ). При комнатной температуре скорость растворения цинка пренебрежимо мала, что обеспечивает возможность длительного пребывания структуры на свету во,, SU,, 1473568 А1 полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, Цель изобретения — расширение технологических возможностей способа. На подложку испарением в вакууме наносят пленку халькогенидного стеклообразного полупроводника (ХСП) системы

As>S>oo-х, где 41 х =45,толщиной 0,1-0,3 мкм и слой Zn. Соотношение толщин пленки

ХСП и слоя Zn выбирают в пределах 5 — 60.

Экспонирование проводят при температуре подложки 60 — 80 С в течение времени. определяемого предложенным расчетным выражением. Использование неорганического реэиста ХСП-Zn предложенного состава за счет имеющей место регулируемой светочувствительности позволяет проводить все подготовительные операции на свету беэ ухудшения параметров формируемых структур. время подготовительных операций беэ какого-либо ухудшения параметров. На время экспонирования температура структуры повышается до обеспечения необходимой чувствительности. После облучения структура охлаждается, светочувствительность исчезает и последующие операции также можно проводить на свету.

Для обеспечения регулируемой светочувствительности в качестве ХСП использован материал AsxS>oo-x при 41 х 45 толщиной 0,1< d! = 0,3 мкм. При использовании таких составов при толщинах, удовлетворяющих условию 0.1< d! 50.3 мкм,обеспечивается селективность травления облученных и необлученных участков и реализуется возможность проведения литографического процесса.

1473568

При х < 41 существенно понижается светочувствительность вследствие уменьшения скорости фоторастворения цинка в

ХСП, что не обеспечивает получение селективного травления, При х > 45 наблюдается склонность к кристаллизации, что приводит к снижению разрешаю-",ей способности и светочувствительности, При d>< 0,1 мкм в пленке ХСП образуются микропоры, что на обеспечивает селективность травления.

При dt > 0,3 мкм суЩественно портитсЯ разрешающая способность, Также обнаружено, что использование в качестве металлического слоя цинка обеси ечи вает ра гул иоуемую светочувствительность, lспользование других металлов регулируемую светочувствительность Не дает. Экспериментальна установлено, что для реализации данного фo roлитогpафическcro процесса с целью обеспечения селективности травления соотношение толщин пленки

ХСП и слоя цинка должно находиться в пределах 5 — 60. При таком соотношении толщин

ОбеспачиваетсЯ необходимая длЯ проведе ния литографического процесса селективность травления облученных и необлученных участков.

При соотношении толшины менве 5 фотостимулированное изменение скорости растворения Области ХСП, легированной цинком, крайн» мало.:то не обеспечивает реализаци:о фотолитографичаского процесса, При соотношан ii4 голщин более GG время, необходимое для растворения цинка в

ХСП, очень велико -" эа это время проходит темновая диффузия, что резко ухудшает селективность травленил, Для реализации данн:;o литографического процесса BiêcëñHèpoâaíèe проводят при температуре 60-80"С в течение времени to Определяемого из выражения

60P/ IT <;о < 500 P IT, где — Интенсивность эксг!ОнируKIL" епо с88ТВ, Вт/см ; Т вЂ” температура подложки, " С; P — коэффициент, сэ Вт f рад/c iи

При 1 < 60 C сущес венно уменьшаетсЯ скорость фоторастворения цинка в ХСП, что ориводит к снижению светочувствительноCти.

-г- 80oc „. „; О,„фф оказывается существенным влияние термической оиффузиу цинка, что приводит у снижению светочувствительности литографического г;роцесса.

Эксп ни" Овзние в течение времени

60/П = tо -00/IT обеспечивает селективность травления облученных и необлученных участков, что позволяет реализовать литографический процесс.

При tp< 60Р/IT селективность травления не обеспечивается, так как очень мала скорость растворения цинка.

При to > 500P /IT селективность травления не обеспечивается вследствие наличие темновой диффузии, 10 Пример 1. На подложку методом термического испарения в вакууме 2-3 10

-з

Па наносилась пл8нка As45S55 тОлщинОЙ 0,3 мкм на вакуумной установке типа АВП-0,5, Вещество As45S55 получено из исходных ма15 териалов S-ОСЧ 16-5 и As-ОСЧ 21 — 5 в лабораторных условиях. В качестве испарителя использовалась танталовая лодочка толщиной 0,2 мм, длина лодочки 4 см, высота 0,5 см, Подложка помещалась на стеклянном

20 стакане над испарителем на расстоянии 20 см от лодочки. Через испаритель пропускался ток 18А, Вещество As45S55 напылялось в течение времени Т=2,5 мин, При этом толщина пленки составила 0,3 мкм. Контроль за

25 толщиной пленки осуществлялся с помощью кварцевого измерителя толщины

KYiT-1, HB пленку AS45S55 наносилсЯ слОЙ цинка —о.л.щиной 0,02 мкм на той >хе вакуумной

30 установка. Подложка помещалась на стеклянном сТВКВН8 над испарителем на рассто янии 15 см от лодочки. Цинк помещался в лодочка в виде гранул. Через испаритель пропуск :лся ток 12 А. При этом образовы35 вался слой цинка толщиной d=0,02 мкм. Толщина слоя цинка измерялась s процессе напыления с помощью кварцевого измерителя толщины КИТ-1.

Полученная после напыления структура

40 была извлечена из вакуумной установки на свет (комнатный). При комнатном освещении структура была приведена в тесный контакт с массой, обеспечивающей получение требуе;ого литографического изображения.

45 Затем структура была нагрета до 80" С и было проведено экспонирование. В качестве источника света использовался проектор

"Свитязь", Расстояние от проектора до экспонируемой структуры составляло 15 см.

50 Экспонирование данной системы проводилось в течение времени ti = 60 с. В результате экспонирования на данной струк1уре образуются участки ХСП, легированные и нелегированные цинком.

55 Непрореагировавший слой металла удаляют в 0,5% растворе ИМОз в течение 10 с, а травление проводится в травителе состава: диме1илформамид -- 99,5% и этилендиамин (ЭДА} — 0,5 Я,.

1473568

60 /И Т «о с 500// Т, где I — интенсивность экспонирующего света, Вт/см:

Т вЂ” температура подложки при экспонировании

Р— коэффициент, с Вт град/см . г

Формула изобретения

Способ литографии, включающий последовательное нанесение на подложку в вакууме пле:;ки неорганического резиста их

Составитель А.Хохлов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Н.Коган

Корректор M. Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 4593 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Полученное литографическое изображение характеризуется разрешающей способностью <3000 линlмм. Светочувствител ьность была установлена за счет терморегулируемости на уровне 10 см /Дж. 5

По методике, подобной описанной в примере, были реализованы литографические процессы при различных режимах, которые показали, что использование предложенного сггособа позволяет проводить 10 все подготовительные операции при комнатном освещении, При этом параметры полученных литографических структур не ухудшаются по сравнению с прототипом.

Пример 2. Приготовление литографи- 15 ческой структуры, ее экспонирование и удаление непрореагировавшего слоя металла проводились так же, как в примере 1, Травление проводилось в плазме СРд. халькогенидного стеклообразного проводника и слоя металла, формирование скрытого изображения путем селективного экспонирования и проявление скрытого изображения, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей способа, в качестве халькогенидного стеклообразного полупроводника используют материал состава AsxS100-х. где

41 x 45 толщиной 0,1 — 0,3 мкм, а в качестве металла — цинк при соотношении толщин, пленки полупроводника и слоя цинка

5 — 60, причем экспонирование проводят при температуре подложки 60 — 80 С в течение времени t<, определяемого иэ выражения