Способ допроявления фоторезиста на пьезоэлектрических подложках


 


Владельцы патента RU 2416676:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "ЭЛПА" с опытным производством" (ОАО "НИИ "ЭЛПА") (RU)

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к микроэлектронике интегральных пьезоэлектрических устройств на поверхностных акустических волнах (фильтры, линии задержки и резонаторы), которые находят широкое применение в авионике и бортовых системах. Способ включает размещение подложек с нанесенным слоем фоторезиста в плазмохимическом реакторе и обработку слоя фоторезиста в кислородсодержащей среде, при этом подложки размещают в плазмохимическом реакторе на подложкодержателе, а допроявление фоторезиста проводят одновременно на всех размещенных подложках в плазме смеси кислорода и инертного газа, в которой в качестве инертного газа используют гелий или неон, или аргон, при этом содержание кислорода находится в пределах 5-15 об.%, а инертного газа - в пределах 85-95 об.%. при давлении в реакционной камере 80-150 Па, плотности ВЧ-мощности в пределах 0,02-0,04 Вт/см3 и времени обработки в пределах 40-300 с. Технический результат: увеличение производительности и выхода годных за счет повышения степени очистки при допроявлении фоторезиста на пьезоэлектрических подложках (кварц, ниобат и танталат лития и др.) путем введения в газовый разряд инертного газа. 1 табл.

 

Областью применения изобретения является микроэлектроника, а более конкретно - микроэлектроника интегральных пьезоэлектрических устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ) (фильтры, линии задержки и резонаторы), которые находят широкое применение в авионике и бортовых системах.

В технологии изготовления пьезоэлектрических изделий используют операции нанесения резиста и формирования изображения металла. Известно, что в результате сложного спирального движения резиста при его нанесении толщина его после нанесения имеет разброс не менее 6-20 нм. Вследствие локальных флуктуации таких параметров, как толщина резиста и концентрация проявителя, в результате нанесения и проявления резиста могут появиться искажения рисунка (остатки резиста в виде лучей, неровная нижняя кромка резиста). Все это вызывает необходимость введения в процесс изготовления операции допроявления резиста.

Известен способ допроявления фоторезиста, приведенный в патенте США №3930913 по классу 204/164 публ. 1976 г и принятый нами за аналог. В этом способе допроявление резиста проводят в плазме смеси (O2+N2).

Недостатками этого способа являются: во-первых, отсутствие чистоты обработки вследствие осаждения нелетучих полимеров и соединений(например, СН2N4 с температурой плавления 156°С), которые образуются при взаимодействии этой плазмы с удаляемой органикой, на обрабатываемой поверхности, а, во-вторых, задубливание фоторезиста вследствие чрезмерного нагрева и наличия мощного ультрафиолетового облучения при обработке в плазме смеси (N2+O2).

Известен способ допроявления фоторезиста, раскрытый в У.Маро. Микролитография. М., Мир, 1990, с.842 и принятый нами за прототип. В этом способе при допроявлении фоторезиста в плазме кислорода, подложки размещают на подложкодержателе, помещенном в плазмохимическом реакторе внутри перфорированного алюминиевого цилиндра. Недостатком этого способа является малая производительность вследствие потери ВЧ-мощнности и концентрации химически активных частиц (радикалов кислорода) за счет рекомбинации радикалов на металлической поверхности перфорированного цилиндра.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в увеличении производительности, и увеличение выхода годных за счет повышения степени очистки при допроявлении фоторезиста на пьезоэлектрических подложках (кварц, ниобат и танталат лития и др.) путем введения в газовый разряд инертного газа. Данный технический результат достигается в способе допроявления фоторезиста на пьезоэлектрических подложках, включающем размещение подложек с нанесенным слоем фоторезиста в плазмохимическом реакторе, обработку слоя фоторезиста в кислородсодержащей среде, причем подложки размещают в плазмохимическом реакторе на подложкодержателе, а допроявление фоторезиста проводят одновременно на всех размещенных подложках в плазме смеси кислорода и инертного газа, где в качестве инертного газа используют либо гелий, либо неон, либо аргон, при этом содержание кислорода находится в пределах 5-15 об.%, а инертного газа - в пределах 85-95 об.%. при давлении в реакционной камере 80-150 Па при плотности ВЧ-мощности в пределах 0,02-0,04 Вт/см3, и времени обработки в пределах 40-300 с. Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что пьезоэлектрические пластины размещают на подложкодержателе в плазмохимическом реакторе, а процесс допроявления проводят в плазме смеси кислорода и инертного газа, где в качестве инертного газа используют либо гелий, либо неон, либо аргон, при этом содержание кислорода находится в пределах 5-15 об.%, а инертного газа - в пределах 85-95 об.%. при давлении в реакционной камере 80-150 Па при плотности ВЧ-мощности в пределах 0,02-0,04 Вт/см3, и времени обработки в пределах 40-300 с.

Перечисленные отличительные признаки позволяют достичь указанного технического результата, заключающегося в увеличении производительности и выхода годных за счет повышения степени очистки при допроявлении фоторезиста. Размещение подложек в плазмохимическом реакторе на подложкодержателе позволяет увеличить производительность обработки до 2,5 раз по сравнению с аналогичными результатами, полученными с размещением пластин на подложкодержателе внутри перфорированного цилиндра в плазмохимическом реакторе. Увеличение производительности обработки происходит за счет того, что в плазмохимическом реакторе, свободном от перфорированного цилиндра, нет потерь ВЧ-мощнности и концентрации химически активных частиц (радикалов кислорода) за счет отсутствия рекомбинации радикалов на металлической поверхности перфорированного цилиндра. Повышение степени очистки при допроявлении фоторезиста происходит за счет введения в плазму инертного газа, что вызывает уменьшение парциальной концентрации углерод-кислородных радикалов, инициирующих радикальную полимеризацию. За счет этого происходит уменьшение влияния процесса осаждения полимера при допроявлении фоторезиста, что вызывает удаленияе гидрофильной полимерной пленки, что, в свою очередь, обеспечит резкое увеличение адгезии наносимого резиста и обеспечит высокое качество обработки и увеличение производительности и выхода годных фотолитографической операции вскрытия контактных окон резонаторов на ПАВ. В ходе этой обработки происходит уменьшение на 12-150 нм толщины слоя резиста, что составляет 2-12% от исходной толщины резиста.

Возможно, что процесс допроявления резиста в плазме происходит следующим образом. В плазме газовой смеси, содержащей кислород и инертный газ, происходит процесс удаления органики радикалами кислорода. Однако присутствие в смеси инертного газа в количествах в 7-20 раз больших, чем кислорода, пропорционально снижает вероятность образования радикалов RO и ROO (где R - углеводород). Вследствие гибели на атомах инертного газа радикалов RO и ROO, инициирующих образование нелетучих полимеров, образование этих полимеров газовой фазе также подавляется. Отсутствие в процессе такой обработки нелетучих полимеров на обрабатываемой поверхности и является причиной высокой чистоты процесса.

При содержании в газовой смеси кислорода менее 5 об.% скорость удаления резиста значительно уменьшается, а при содержании кислорода в смеси более 15 об.% происходит образование и осаждение нелетучих полимеров из плазмы. При проведении процесса допрояаления фоторезиста при плотности ВЧ-мощности менее 0,02 Вт/см3 производительность процесса недостаточна, а при плотности ВЧ-мощности более 0,04 Вт/см3 рост скорости обработки замедляется. При проведении процесса при полном давлении менее 80 Па производительность недостаточно большая, а при полном давлении более 150 Па происходит образование нелетучих полимеров. При проведении допроявления фоторезиста при размещении обрабатываемых пластин на подложкодержателе в плазмохимическом реакторе производительность процесса допроявления в среднем в 2.5 раза больше производительности, полученной при размещении пластин на подложкодержателе внутри перфорированного цилиндра в плазмохимическом реакторе.

Примеры реализации способа.

Пример 1

На поверхность кварцевых пластин наносили слой диазо-новолачного фоторезиста марки ФП-1М толщиной 600 нм. После проведения операций экспонирования, проявления и сушки фоторезиста при температуре 95-100°С на этих пластинах проводили процесс допроявления фоторезиста (см. пример 2 в таблице) в плазме смеси 8 об.% кислорода и 92 об.% гелия. Этот процесс проводили при плотности ВЧ-мощности 0,025 Вт/см, при полном давлении 120 Па и времени воздействия 110 с при размещениии обрабатываемых пластин в реакторе. При этом выход годных на операции взрывной фотолитографии на кварцевых пластинах составил 100%. Для сравнения, при проведении этой же обработки в плазме чистого кислорода (см. пример 1 таблицы) выход годных составлял 70%.

Пример 2

После проведения операций экспонирования, проявления и сушки фоторезиста при температуре в диапазоне 95-100°С на этих пластинах проводили процесс допроявления фоторезиста в плазме смеси 15 об.% кислорода и 85 об.% неона. Этот процесс проводили при плотности ВЧ-мощности 0,04 Вт/см3, при полном давлении 80 Па в течение 40 секунд.

Пример 3

После проведения операций экспонирования, проявления и сушки фоторезиста при температуре в диапазоне 95-100°С на этих пластинах проводили процесс допроявления фоторезиста в плазме смеси 5 об.% кислорода и 95 об.% аргона. Этот процесс проводили при плотности ВЧ-мощности 0,02 Вт/см3 при полном давлении 140 Па в течение 300 с.

В таблице приведены основные примеры реализации способа.

Зависимость выхода годных на операции обратной фотолитографии от параметров плазмы.
Состав травящего газа, об.% Плотность ВЧ-мощности, Вт/см3 Полное давление, Па Время обработки, с Выход годных на операции обратной фотолитографии, %
O2 Не Ne Ar
1 100 0 0 0 0,025 120 110 70
2 8 92 0 0 0,025 120 110 100
3 7 93 0 0 0,04 110 60 100
4 15 85 0 0 0,04 90 40 100
5 5 0 95 0 0,02 150 90 100
6 7 0 93 0 0,04 110 60 100
7 15 0 85 0 0,04 80 100 100
8 5 0 0 95 0,02 140 300 100
9 8 0 0 92 0,03 150 130 100
10 15 0 0 85 0,04 80 150 100

Способ допроявления фоторезиста на пьезоэлектрических подложках, включающий размещение подложек с нанесенным слоем фоторезиста в плазмохимическом реакторе и обработку слоя фоторезиста в кислородсодержащей среде, отличающийся тем, что подложки размещают в плазмохимическом реакторе на подложкодержателе, а допроявление фоторезиста проводят одновременно на всех размещенных подложках в плазме смеси кислорода и инертного газа, в которой в качестве инертного газа используют гелий, или неон, или аргон, при этом содержание кислорода находится в пределах 5-15 об.%, а инертного газа - в пределах 85-95 об.%. при давлении в реакционной камере 80-150 Па, плотности ВЧ-мощности в пределах 0,02-0,04 Вт/см3 и времени обработки в пределах 40-300 с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу освещения, по меньшей мере, одной среды для быстрого прототипирования (СБП), в котором указанное освещение осуществляют, по меньшей мере, двумя одновременно индивидуально модулируемыми световыми пучками (ИМСП), проецируемыми на указанную среду для быстрого прототипирования (СБП), и в котором указанную среду для быстрого прототипирования освещают световыми пучками (ИМСП), имеющими, по меньшей мере, два различных содержания длин волн (СДВ1, СДВ2).
Изобретение относится к способам допроявления фоторезистов и может быть использовано в области микроэлектроники интегральных пьезоэлектрических устройств на поверхностных акустических волнах (фильтры, линии задержки, резонаторы).
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к удалению резистивной маски с поверхности кремниевых пластин после фотолитографических операций.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к способам удаления слоя фоторезиста с поверхности кремниевых подложек методом плазмохимического травления.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике технологических процессов производства изделий микроэлектроники, в частности к контролю фотолитографических процессов с использованием газофазной химической модификации приповерхностного слоя пленок фоторезистов.

Изобретение относится к технике газофазной химической модификации приповерхностного слоя полимерных пленок, в частности фоторезистных, и может быть использовано на операциях контроля фотолитографических процессов, а также любых других пленок, прозрачных в видимой области спектра на отражающих подложках.

Изобретение относится к микролитографии как одной из важнейших стадий технологии микроэлектроники и предназначено для формирования резистных масок. .

Изобретение относится к технике полупроводникового производства и может быть использовано в фотолитографии, например, при определении момента окончания процесса проявления пленки фоторезиста.
Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при изготовлении рабочих лопаток турбин с монокристаллической структурой из жаропрочных литейных никелевых сплавов.
Изобретение относится к способам допроявления фоторезистов и может быть использовано в области микроэлектроники интегральных пьезоэлектрических устройств на поверхностных акустических волнах (фильтры, линии задержки, резонаторы).

Изобретение относится к способам получения тонких слоев материала ионной имплантацией и может быть использовано при модификации подложек из металлов, диэлектриков и полупроводников.

Изобретение относится к технологии нанесения легирующих материалов на поверхность металлических изделий и может быть использовано в машиностроении и металлургии для упрочнения рабочих поверхностей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам изготовления анодной фольги, которая может быть использована в твердых электролитических конденсаторах с электролитом из проводящего полимера.
Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к способу получения наночастиц металла на поверхности подложки. .

Изобретение относится к способам нанесения многослойных износостойких покрытий и может быть использовано в машиностроительной, автомобильной, горнодобывающей и нефтяной промышленности.
Изобретение относится к способам изготовления рабочего элемента горелок со сквозной пористостью и может быть использовано в установках для газовой, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, например при изготовлении нагревателей газа на газораспределительных станциях.

Изобретение относится к способам получения квазикристаллических материалов, в частности пленок состава Al-Pd-Re, Al-Fe-Cu, которые могут использоваться благодаря своим уникальным свойствам в подшипниках, применяться в качестве защитных покрытий в различных отраслях машиностроения, авиапромышленности и реакторостроения.

Изобретение относится к машине для нанесения покрытий на полотно и может найти применение при изготовлении гибких основ полотен с покрытием. .

Изобретение относится к установке для комбинированной ионно-плазменной обработки и может быть применено в машиностроении, преимущественно для ответственных деталей, например рабочих и направляющих лопаток турбомашин
Наверх