Способ изготовления фотошаблонов

 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники. Цель изобретения - повышение выхода годных фотошаблонов за счет улучшения адгезии электронорезистора (ЭР) на основе полиметилметакрилата к металлическому маскирующему покрытию (МП). На стеклянную или кварцевую подложку наносят слой МП (например, хрома) и слой ЭР. ЭР экспонируют электронным лучом, проявляют и задубливают в термостате. Затем подложку обрабатывают в СВЧ-поле с удельной мощностью 0,2 - 0,8 Вт/см² в течение 10 - 60 с. После этого осуществляют травление МП. Использование СВЧ-обработки после термообработки в термостате позволяет осуществить равномерный прогрев всего слоя ЭР, удалить оставшуюся часть растворителя и влаги, снять механические напряжения и тем самым повысить адгезию ЭР к МП. 1 табл.

Изобретение относится к технологии микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении фотошаблонов методом электронолитографии. Цель изобретения повышение выхода годных фотошаблонов за счет улучшения адгезии электронорезиста к металлическому маскирующему слою. Использование СВЧ-излучения при изготовлении фотошаблонов связано с особенностями распространения и поглощения этого излучения в различных материалах. Часть энергии переменного электрического поля СВЧ-излучения расходуется на нагрев являющегося диэлектриком электронорезиста. Поглощение СВЧ-энергии в проводящем маскирующем слое (например, хрома) обусловлено проникновением магнитного поля на некоторую глубину, что вызывает в поверхностном слое вихревые токи, разогревающие проводящий материал. Положительный эффект при этом достигается за счет повышения адгезии резиста к металлическому слою, металлического слоя к подложке, равномерного прогрева всего слоя резиста, снятия механических напряжений и направленного изменения структуры резиста. Дополнительная СВЧ-обработка необходима лишь при изготовлении фотошаблонов с использованием электронолитографии и электронорезистов на основе полиметилметакрилата, что связано с невысокой стойкостью таких резистов при травлении маскирующего металлического покрытия. Для других типов резистов (например, AZ 1415 и др.) характерна высокая адгезия к хромовому покрытию, и дополнительной СВЧ-обработки не требуется. Положительный эффект от дополнительной обработки в СВЧ-поле достигается только в диапазоне удельной мощности излучения 0,2-0,8 Вт/см² при длительности обработки 10-60 с. Снижение удельной мощности до ниже 0,2 Вт/см² даже при длительности обработки 5-10 мин лишь слабо изменяет свойства электронорезиста, его адгезию к слою металла, устойчивость при химических и плазмохимических обработках и, в конечном итоге, выход годных. Повышение удельной мощности СВЧ-обработки до выше 0,8 Вт/см² приводит к невоспроизводимым результатам и даже к получению отрицательного результата, т.е. к резкому снижению выхода годных (даже по сравнению со способом-прототипом). Такое повышение удельной мощности так же, как и увеличение длительности обработки до свыше 60 с, приводит к слишком большим и резким выделениям тепловой мощности в маскирующем металлическом слое, что вызывает высокие механические напряжения в системе за счет разных коэффициентов теплового расширения маскирующего покрытия и стеклянной или кварцевой заготовки. Это, в свою очередь, приводит к растрескиванию резистивного покрытия и даже к разрушению фотошаблона. Положительный результат дает только использование двухстадийной термообработки с удалением основных количеств растворителя и влаги традиционным методом и последующей обработкой в СВЧ-поле с удалением оставшейся части растворителя и следов влаги и воздействием на структуру электронорезиста и границу раздела электронорезист маскирующий слой хрома. П р и м е р. Изготовление эталонных фотошаблонов размером 102 х 102 мм² с шириной линий рисунка 1 мкм с хромовым маскирующим слоем, поверх которого нанесен позитивный электронорезист толщиной 0,4-0,5 мкм, проводили методом электронолитографии с использованием установки электронно-лучевого экспонирования ZBA. Полученные результаты приведены в таблице. Проявление экспонированного слоя проводили в смесях метилэтилкетона с толуолом или изопропиловым спиртом в зависимости от типа электронного резиста. Температура проявителя комнатная, типичное время проявления 40 с. Первую термообработку (сушку) проявленного резиста проводили в воздушном термостате при 110^оС в течение 30 мин. СВЧ-обработку шаблона проводили на установке "Электроника-502", модернизированной для обработки фотошаблонов. Пластины располагали перпендикулярно направленности поля при различных режимах обработки (см. таблицу). Травление маскирующего слоя хрома проводили в двух различных вариантах: при двухэтапном жидкостном химическом травлении (методика, принятая в отрасли в настоящее время) с использованием цериевого травителя (50 мг H₂SO₄, 150 г CeNO₃ и 750 мл Н₂О), на первом этапе удаляли основную часть хрома, а на втором оставшуюся часть (до полного удаления хрома на открытых участках), между двумя этапами травления шаблоны промывали в течение 2 мин в 2%-ном растворе соляной кислоты (примеры 1-4 в таблице); плазмохимическое одноэтапное травление хрома в смеси 10% CCl₄ и 90% О₂ на установке плазмохимического травления типа "Корона" с реактором диодного типа, частота 13,56 МГц, мощность 0,4 Вт/см² (примеры 5 и 6). Отмывку шаблона от электронорезиста проводили в горячем (50^оС) растворе диметилформамида. В таблице примеры 1-6 соответствуют предлагаемым режимам, примеры 7-10 соответствуют режимам, выходящим за рамки предлагаемых, примеры 11-12 соответствуют способу-прототипу, а пример 13 обработке в СВЧ-поле без предварительной термообработки. Из приведенных в таблице результатов видно, что использование изобретения обеспечивает увеличение процента выхода годных фотошаблонов за счет повышения качества топологического рисунка, экономию дорогостоящих кварцевых и стеклянных фотошаблонных заготовок, а также сокращение времени технологического цикла изготовления комплектов фотошаблонов.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ, включающий нанесение на подложку металлического маскирующего слоя, нанесение слоя электронорезиста на основе полиметилметакрилата, его сушку, экспонирование, проявление, термическое задубливание и селективное травление маскирующего слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных за счет улучшения адгезии электронорезиста к металлическому маскирующему слою, перед травлением проводят обработку подложки в СВЧ-поле с удельной мощностью 0,2 - 0,8 Вт/см² в течение 10 - 60 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1