Способ формирования фоторезистивной маски

 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники. Цель изобретения - повышение плазмостойкости маски (М). Фоторезистивную М после проявления обрабатывают в плазме смеси фторсодержащего газа и 20 - 40 об. % кислорода при давлении 60 - 100 Па и удельной мощности ВЧ-разряда 0,1-0,3 Вт/см² . Затем осуществляют термообработку М. В результате плазменной обработки происходит анизотропное удаление приповерхностного слоя М и на боковых поверхностях. Образуется защитный слой большей толщины, чем на фронтальной поверхности. За счет снижения внутренних напряжений в М после термообработки поверхность М не искажается, уменьшается разнотолщинность М и повышается ее плазмостойкость.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники. Цель изобретения - повышение плазмостойкости маски. Плазменная обработка фоторезистивной маски при плотности мощности 0,1-0,3 Вт/см² и давлении 60-100 Па обеспечивает минимальное воздействие ВЧ-разряда смеси фторсодержащего газа и кислорода на слой фоторезиста, за счет чего достигается минимальная толщина и плотность сшивок в поверхностном слое фоторезиста. В результате при последующей термообработке не происходит полная релаксация и выравнивание внутренних напряжений в объеме слоя фоторезиста, выражающиеся в изменении формы поверхности маски, приобретении маской рисунка типа муара с перепадом высот 0,2-0,3 мкм и существенном уменьшении защитных свойств маски на ступеньках, где она имеет пониженную толщину. При удельной мощности ВЧ-разряда менее 0,1 Вт/см² в течение длительного времени не происходит образование оболочки достаточной жесткости, противостоящей силе поверхностного натяжения при смачивании и растекании фоторезиста при температуре выше температуры размещения. При содержании кислорода в смеси менее 20% с увеличением мощности ВЧ-разряда происходит интенсивное образование фторсодержащих радикалов и их прививка к основным полимерным цепям фоторезиста с образованием на фронтальной поверхности фоторезистивной маски оболочки из плотного карбофторированного слоя. При плотности мощности 0,3 Вт/см² в течение 40 с толщина оболочки достигает 200 нм, что приводит к появлению муара после термообработки. При содержании кислорода в смеси более 40% происходит интенсивное удаление фоторезистивной маски и жесткая оболочка на ней не формируется. Плазменная обработки фоторезистивной маски при заявленных режимах обеспечивает за счет инициирующего вклада ионной бомбардировки и УФ-излучения плазмы преимущественное и постоянное анизотропное удаление верхнего поверхностного слоя фоторезистивной маски. Боковые же поверхности маски, подвергаясь воздействию только активированного и атомарного кислорода и фторрадикалов, практически не травятся и процесс поверхностной сополимеризации и прививки фторрадикалов идет на них в более мягких условиях, чем на фронтальной поверхности, подтвержденной ионной бомбардировке. В результате на боковых поверхностях фоторезистивной маски формируется оболочка большей толщины, чем на фронтальной поверхности, образуя структуру типа коробочки с относительно жесткими стенками, закрытой сверху тонкой ( ≈ 50 нм) перепонкой, заполненной вязкой полимерной массой фоторезиста. Увеличение времени обработки почти на два порядка не приводит к заметному изменению структуры поверхностного слоя фоторезистивной маски, что говорит о насыщающем характере зависимости толщины защитной оболочки от мощности энергетического воздействия и газового состава плазмы. При последующей термообработке при температуре 180-210^оС в течение 20-60 мин происходит сополимеризация компонент фоторезиста и, поскольку и боковые и фронтальные слои несут минимальные напряжения, то даже при растекании маски ее поверхность не искажается, муар отсутствует и сохраняется форма стенок маски, что способствует повышению ее плазмостойкости. Кроме того, открытые участки подложки в окнах маски в процессе плазменной обработки подвергаются эффективной очистке, полностью исключающей неравномерное травление подложки в окнах маски. П р и м е р 1. На кремниевую подложку, имеющую рельеф с перепадом высот до 1,0 мкм, покрытую слоем сплава алюминия с 1% кремния толщиной 1,2 мкм, наносят слой фоторезиста ФП-051 МК толщиной 1,2 мкм. Затем осуществляют экспонирование слоя фоторезиста и проявление рисунка с размерами элементов 1,5-2,5 мкм. После этого осуществляют обработку подложек в диодном реакторе установки "Плазма-НД-125" в плазме смеси 20% кислорода и 80% тетрафторида метана при частоте 440 кГц, давлении 60 Па и удельной мощности ВЧ-разряда 0,1 Вт/см², в течение 90 с. Затем приводят термообработку фоторезиста на воздухе при температуре 200^оС в течение 20-60 мин. В результате получена безмуарная фоторезистивная маска, полностью сохраняющая первоначальный (после проявления) рисунок и профиль, позволяющая через нее осуществить плазмохимическое травление слоя сплава алюминия с кремнием при плотности мощности 1,5 Вт/см² в течение 200 с при температуре подложки 98^оС в потоке тетрахлорида углерода на установке "Плазма-125 ПМ". П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, однако на подложку нанесен слой двуокиси кремния толщиной 1,0 мкм, плазменную обработку проводят в смеси 40% кислорода и 60% гексафторида серы при давлении 100 Па и удельной ВЧ-мощности 0,3 Вт/см². Последующую термообработку фоторезиста проводят при 210^оС в течение 20-60 мин. В результате получена безмуарная маска, полностью сохраняющая первоначальный рисунок и профиль и позволяющая через нее провести плазмохимическое травление слоя двуокиси кремния при плотности мощности 5-6 Вт/см² в течение 70 с при температуре подложки 65^оС в потоке С₃F₈ (хладона-218) на установке "Плазма-125 ПМ". (56) Авторское свидетельство СССР N 1561722, кл. G 03 F 7/26, Н 01 С 21/312, 1987. Заявка Японии N 63-27024, кл. Н 01 L 21/302, опубл. 04.02.88.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОРЕЗИСТИВНОЙ МАСКИ, включающий нанесение на подложку слоя фоторезиста, его селективное экспонирование, проявление, сушку, обработку в плазме ВЧ-разряда смеси фторсодержащего газа и кислорода и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения плазмостойкости маски, обработку в плазме осуществляют при содержании кислорода в смеси в количестве 20 - 40 об. % , давлении 60 - 100 Па и удельной мощности ВЧ-разряда 0,1 - 0,3 Вт/см².