Способ взрывной фотолитографии



Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии
Способ взрывной фотолитографии

 


Владельцы патента RU 2610843:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" (RU)

Изобретение относится к взрывной фотолитографической технологии и может быть использовано, когда получение рабочего рисунка из активного материала (металла или полупроводника) методами избирательного химического или плазмохимического травления через фоторезистную маску затруднено или нецелесообразно в связи с повышенной химической стойкостью к травлению активного материала. Предложен способ взрывной литографии, включающий нанесение на подложку слоя полимерного фоторезиста и его сушку, избирательное облучение слоя фоторезиста, получение путем проявления и сушки резистной маски с изображением, обратным по отношению к рабочему рисунку, нанесение в высокотемпературных условиях на всю поверхность подложки и сформированной на ней резистной маски слоя активного материала с последующим удалением резистной маски с нанесенным на нее слоем активного материала, путем растворения полимерного фоторезиста, расположенного под слоем активного материала, причем растворение полимерного фоторезиста сопровождается его набуханием и образованием рабочего рисунка из оставшегося нанесенного на поверхность подложки слоя активного материала. Для обеспечения высокотемпературной формостойкости и термостойкости резистной маски в исходный полимерный фоторезист, изготовленный из фенолформальдегидной смолы и производного ортонафтохинондиазида, вводят добавку полигидроксилсодержащего соединения, выбранного из глицерина и полиэтиленгликоля с молекулярной массой от 380 до 650 единиц, в количестве 1-11% от массы производного ортонафтохинондиазида. Технический результат - повышение эффективности взрывной фотолитографии за счет повышения ее технологичности. 2 з.п. ф-лы, 10 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к взрывной фотолитографической технологии, основанной на формировании из полимерного фоторезиста резистной маски, удаляемой со слоем активного материала сформированного на ней после нанесения слоя активного материала (металла или полупроводника) в высокотемпературных условиях по всей поверхности подложки с нанесенной резистной маской, путем растворения фоторезиста под слоем активного материала, сопровождаемого набуханием фоторезиста и образованием рабочего рисунка из активного материала на поверхности подложки, и может быть использовано, когда получение рабочего рисунка из активного материала методами избирательного химического или плазмохимического травления через фоторезистную маску затруднено или нецелесообразно в связи с повышенной химической стойкостью к травлению активного материала, такого, как золото, серебро, платина, тантал, ниобий и др., а также двуокись циркония, оксиды тантала, нитриды элементов, халькогенидные материалы и др.

Формирование резистной маски из полимерного фоторезиста во взрывной фотолитографии обеспечивает получение рабочего рисунка из активного материала в жестких по отношению к теплостойкости и формостойкости полимерного материала высокотемпературных условиях нанесения на его поверхность слоя из активного материала (металла или полупроводника), из вакуума или паровой фазы при температурах, больших 300°С.

При этом температура, до которой можно нагревать фоторезистную маску во взрывной фотолитографии, обычно не превышает температуру стеклования полимерной основы фоторезиста и температуру начала ее деструкции (обычно около 110-120°С в случае позитивных фоторезистов на основе новолачных смол и ортонафтохинондиазидных соединений в качестве светочувствительных веществ).

Решение изложенной актуальной проблемы было найдено в результате формирования резистной маски во взрывной фотолитографии при температуре выше 300°С из полиимидного фоторезиста с повышенной теплостойкостью (см. изобретение по патенту US №5006488, H01L 21/312, H01L 21/47, 1991, выбранное заявителем в качестве прототипа).

Способ взрывной фотолитографии - прототип, включающий нанесение на подложку слоя полимерного фоторезиста и его сушку, избирательное облучение слоя фоторезиста, получение путем проявления и сушки резистной маски с изображением, обратным по отношению к рабочему рисунку, нанесение в высокотемпературных условиях на всю поверхность подложки и сформированной на ней резистной маски слоя активного материала с последующим удалением резистной маски с нанесенным на нее слоем активного материала, путем растворения полимерного фоторезиста, расположенного под слоем активного материала с растворением полимерного фоторезиста, сопровождающимся его набуханием и образованием рабочего рисунка из оставшегося нанесенного на поверхность подложки слоя активного материала, характеризуется основным недостатком - низкой технологичностью полиимидного фоторезиста в связи с тем, что при высоких температурах полиимиды обычно становятся полностью нерастворимыми и, таким образом, их трудно удалять на стадии "взрыва" при использовании обычных для этих целей растворителей.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение эффективности взрывной фотолитографии за счет повышения ее технологичности в результате обеспечения высокотемпературной формостойкости и теплостойкости резистной маски, сформированной из обладающей высокой растворимостью фенолформальдегидной смолы, производного ортонафтохинондиазида и полигидроксилсодержащего соединения, выбранного из глицерина и полиэтиленгликоля с молекулярной массой от 380 до 650 единиц, в количестве 1-11% от массы производного ортонафтохинондиазида.

Для достижения указанного технического результата в способе взрывной фотолитографии, включающем нанесение на подложку слоя полимерного фоторезиста и его сушку, избирательное облучение слоя фоторезиста, получение путем проявления и сушки резистной маски с изображением, обратным по отношению к рабочему рисунку, нанесение в высокотемпературных условиях на всю поверхность подложки и сформированной на ней резистной маски слоя активного материала с последующим удалением резистной маски с нанесенным на нее слоем активного материала, путем растворения полимерного фоторезиста, расположенного под слоем активного материала, причем растворение полимерного фоторезиста сопровождается его набуханием и образованием рабочего рисунка из оставшегося нанесенного на поверхность подложки слоя активного материала, для обеспечения высокотемпературной формостойкости и термостойкости резистной маски в исходный полимерный фоторезист, изготовленный из фенолформальдегидной смолы и производного ортонафтохинондиазида, вводят добавку полигидроксилсодержащего соединения, выбранного из глицерина и полиэтиленгликоля с молекулярной массой от 380 до 650 единиц, в количестве 1-11% от массы призводного ортонафтохинондиазида.

В частных уточняющих случаях использования предлагаемого способа:

а) на подложку полупроводникового прибора методом центрифугирования наносят слой фоторезиста, состоящего из новолачной смолы, ортонафтохинондиазидного соединения и глицерина в количестве 10% от массы ортонафтохинондиазидного соединения, нанесенный слой сушат при 70-80°С и затем облучают через кварцевый фотошаблон ультрафиолетовым светом с дозой 90 мДж⋅см-2, после чего подложку с полученной резистной маской обрабатывают в 0,26 молярном водном растворе гидроксида тетраметиламмония и сушат при 120°С, затем на всю поверхность подложки с указанной маской наносят слой серебра методом вакуумного испарения при 230°С, после чего подложку с указанной маской и нанесенным слоем серебра помещают в органический растворитель, типа N,N-диметилформамида, в котором резистную маску, расположенную под слоем серебра, и указанный слой серебра удаляют путем растворения фоторезистной маски, сопровождаемого ее набуханием, с образованием рабочего рисунка из нанесенного на поверхность подложки слоя серебра;

б) на подложку полупроводникового прибора методом центрифугирования наносят слой фоторезиста, состоящего из новолачной смолы и ортонафтохинондиазидного соединения с добавкой глицерина в количестве 6% от массы ортонафтохинондиазидного соединения, нанесенный слой сушат при 70-80°С и затем облучают через кварцевый фотошаблон ультрафиолетовым светом с дозой не менее 40 мДж⋅см-2, после чего подложку с полученной резистной маской обрабатывают в 0,26 молярном водном растворе гидроксида тетраметиламмония и сушат при 120°С, затем на всю поверхность подложки с указанной маской наносят методом вакуумного испарения при 350°С слой диоксида циркония, после чего подложку с указанной маской и нанесенным слоем диоксида циркония помещают в органический растворитель, типа N,N-диметилформамида, в котором резистную маску, расположенную под слоем диоксида циркония, и указанный слой диоксида циркония удаляют путем растворения фоторезистной маски, сопровождаемого ее набуханием, с образованием рабочего рисунка из оставшегося на поверхности подложки слоя диоксида циркония.

Ниже приведены примеры реализации заявленного изобретения.

Описанные примеры иллюстрируют способы реализации изобретения, но не исчерпывают его.

Пример 1. Получение рабочего рисунка из серебра предлагаемым способом.

На первой стадии с поверхности кремниевых фотолитографических пластин - подложек удаляется поверхностный слой окисленного кремния. Для этого используется обработка пластин - подложек в растворе на основе плавиковой кислоты и аммиачной воды, состоящем из HF:NH4OH:H2O (6:20:20 об.ч.). Травление осуществляется в течение 1 мин. Затем кремниевые пластины промывают дистиллированной водой и выдерживают в парах изопропилового спирта в течение 10 мин. Окончательно пластины обрабатывают ацетоном.

В фоторезистную композицию, состоящую из новолачной смолы и ортонафтохинондиазидного соединения, вводят полигидроксилсодержащее соединение в количестве от 1 до 11% от массы фоторезиста. Полиэтиленгликоль M 380-420 (ПЭГ-400) добавили 5% к 5 мл фоторезиста S1813. Полиэтиленгликоль M 570-630 (ПЭГ-600) добавили 5% в 5 мл фоторезиста S1813. Глицерина вводят в количестве 10%, добавляют к 5 мл фоторезиста S1813.

Слои фоторезистов формировались при помощи центрифуги SAWATEC SM-160-13T. Скорость вращения центрифуги при нанесении составляла 1500 об/мин, а ускорение - 1000 рад./с. Время нанесения - 30 с.

Пластины со сформированным слоем фоторезиста сушили в конвекционном шкафу при 65-70°С в течение 40 мин. Толщина сформированных резистных слоев контролировалась при помощи спектроскопического эллипсометра PhE-102 фирмы Microphotonicslnc.

Для проведения экспонирования УФ светом использовалась установка ЭМ-5026 М1, снабженная светофильтром с максимумом пропускания 400 нм. Время экспонирования 35 с. Примерная доза энергии 90 мД⋅см-2. Экспонирование проводили контактным способом с вакуумным прижимом.

Образцы обрабатывали в проявителе MF-319. Время проявления проэкспонированной области фоторезиста S1813 от 30 с до 1 мин.

После проявления образцы сушили сжатым воздухом 15-20 с.

Линейные размеры сформированных элементов измерялись на микроскопе Leica DM400M с программным обеспечением ImageScopeColor. Определялось изменение размеров элементов рисунка, сформированного при помощи метода контактной литографии, по сравнению с размерами элементов топологии на фотошаблоне.

Нанесение на поверхность пластин-подложек пленки серебра осуществлялось на установке УВМ-2-М1 методом термического испарения навески серебра при режимах: 230°С при времени проведения процесса напыления 90 мин. Толщины пленок составили 40 нм.

«Взрыв» (набухание и растворение фоторезиста под слоем) слоя серебра осуществлялся в N,N-диметилформамиде при температуре 150°С. Время полного растворения резиста (с образованием рисунка из слоя серебра) приведено в таблицах 1-3.

Линейные размеры сформированных элементов измеряли на микроскопе LeicaPM400M с программным обеспечением ImageScopeColor (Lite). Уход (изменение) размеров элементов рисунка в слое серебра составило величину, приведенную в таблице 4.

Пример 2. Получение рабочего рисунка из диоксида циркония предлагаемым способом.

На первой стадии с поверхности кремниевых фотолитографических пластин-подложек удаляется поверхностный слой окисленного кремния. Для этого используется обработка пластин - подложек в травителе на основе плавиковой кислоты и аммиачной воды, состоящем из HF:NH4OH:H2O (6:20:20 об.ч.). Травление осуществляется в течение 1 мин. Затем кремниевые пластины - подложки промывают дистиллированной водой и выдерживают в парах изопропилового спирта в течение 10 мин. Окончательно пластины обрабатывают ацетоном.

В фоторезистную композицию, состоящую из новолачной смолы и ортонафтохинондиазидного соединения, вводят от 1% и 11% полигидроксисодержащего соединения, указанного в таблицах 5-10.

Слои фоторезистов формировались при помощи центрифуги SAWATEC SM-160-13T. Скорость вращения центрифуги при нанесении составляла 1500 об/мин, а ускорение - 1000 рад./с-1. Время нанесения составляло 30 с.

Пластины со сформированным слоем резиста сушили в конвекционном шкафу при 70-80°С в течение 40 мин. Толщина сформированных резистных слоев контролировалась при помощи спектроскопического эллипсометра PhE-102 фирмы Microphotonics Inc.

Для проведения экспонирования УФ светом использовалась установка ЭМ-5026 М1. Использовался светофильтр с максимумом пропускания 265-360 нм. Время экспонирования 35 с. Примерная доза энергии 90 мД/см2. Экспонирование проводили контактным способом с вакуумным прижимом.

Образцы обрабатывали в проявителе MF-319. Время проявления проэкспонированной области фоторезиста S1813 от 60 с до 1 мин.

После проявления образцы сушили сжатым воздухом 20 с.

Линейные размеры сформированных элементов измеряли на микроскопе LeicaDM400M с программным обеспечением ImageScopeColor. Измерялось изменение размеров элементов рисунка, сформированного при помощи метода контактной литографии, по сравнению с размерами элементов топологии на фотошаблоне.

Нанесение пленки (слоя) диоксида циркония осуществляли на установке 2g1-2g2-eb4-th1. В качестве газовой среды использована смесь, состоящая из 50% аргона и 50% кислорода. Остаточное давление 1×10-6 мм ртутного столба. Рабочее давление 1,8×10-2 мм ртутного столба. При напылении диоксида циркония происходил нагрев подложки с фоторезистом до 350°С при времени прогрева 42 мин.

Толщина пленки (слоя) диоксида циркония составила 40 нм. Измерение толщины пленки диоксида циркония осуществлялось на спектроскопическом эллипсометре PhE-102 фирмы Micro Photonics Inc.

«Взрыв» (набухание фоторезиста) пленки (слоя) диоксида циркония осуществляют в N,N-диметилформамиде при температуре 150°С. Время полного растворения резиста составило величину, приведенную в таблицах 5-7.

Линейные размеры сформированных элементов измеряли на микроскопе LeicaPM400M с программным обеспечением ImageScopeColor (Lite). Уход размеров элементов топологии пленки диоксида циркония составил величину, приведенную в таблицах 8-10.

Таким образом, доказано получение методом взрывной фотолитографии элементов изображения из активных материалов при незначительных величинах изменения их размеров при помощи заявляемого способа. Увеличение содержания полигидроксилсодержащего соединения более 11% не целесообразно, ввиду уменьшения чувствительности композиции из-за ее разбавления. Выход технологических параметров процесса литографии за интервалы, регламентируемые указанным способом, приводит к ухудшению достигаемого технического результата.

1. Способ взрывной фотолитографии, включающий нанесение на подложку слоя полимерного фоторезиста и его сушку, избирательное облучение слоя фоторезиста, получение путем проявления и сушки резистной маски с изображением, обратным по отношению к рабочему рисунку, нанесение в высокотемпературных условиях на всю поверхность подложки и сформированной на ней резистной маски слоя активного материала с последующим удалением резистной маски с нанесенным на нее слоем активного материала путем растворения полимерного фоторезиста, расположенного под слоем активного материала, причем растворение полимерного фоторезиста сопровождается его набуханием и образованием рабочего рисунка из оставшегося нанесенного на поверхность подложки слоя активного материала, отличающийся тем, что для обеспечения высокотемпературной формостойкости и термостойкости резистной маски в исходный полимерный фоторезист, изготовленный из фенолформальдегидной смолы и производного орто-нафтохинондиазида, вводят добавку полигидроксилсодержащего соединения, выбранного из глицерина и полиэтиленгликоля с молекулярной массой от 380 до 650 единиц, в количестве 1-11% от массы производного орто-нафтохинондиазида.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на подложку полупроводникового прибора методом центрифугирования наносят слой фоторезиста, состоящего из новолачной смолы, орто-нафтохинондиазидного соединения и глицерина в количестве 10% от массы орто-нафтохинондиазидного соединения, нанесенный слой сушат при 70-80°С и затем облучают через кварцевый фотошаблон ультрафиолетовым светом с дозой 90 мДж⋅см-2, после чего подложку с полученной резистной маской обрабатывают в 0,26 молярном водном растворе гидроксида тетраметиламмония и сушат при 120°С, затем на всю поверхность подложки с указанной маской наносят слой серебра методом вакуумного испарения при 230°С, после чего подложку с указанной маской и нанесенным слоем серебра помещают в органический растворитель типа N,N-диметилформамида, в котором резистную маску, расположенную под слоем серебра, и указанный слой серебра удаляют путем растворения фоторезистной маски, сопровождаемого ее набуханием, с образованием рабочего рисунка из нанесенного на поверхность подложки слоя серебра.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на подложку полупроводникового прибора методом центрифугирования наносят слой фоторезиста, состоящего из новолачной смолы и орто-нафтохинондиазидного соединения с добавкой глицерина в количестве 6% от массы орто-нафтохинондиазидного соединения, нанесенный слой сушат при 70-80°С и затем облучают через кварцевый фотошаблон ультрафиолетовым светом с дозой не менее 40 мДж⋅см-2, после чего подложку с полученной резистной маской обрабатывают в 0,26 молярном водном растворе гидроксида тетраметиламмония и сушат при 120°С, затем на всю поверхность подложки с указанной маской наносят методом вакуумного испарения при 350°С слой диоксида циркония, после чего подложку с указанной маской и нанесенным слоем диоксида циркония помещают в органический растворитель типа N,N-диметилформамида, в котором резистную маску, расположенную под слоем диоксида циркония, и указанный слой диоксида циркония удаляют путем растворения фоторезистной маски, сопровождаемого ее набуханием, с образованием рабочего рисунка из оставшегося на поверхности подложки слоя диоксида циркония.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам изготовления печатных плат и может быть использовано при изготовлении печатных плат для электронных схем и полупроводниковых приборов.

Изобретение относится к способам изготовления печатных плат (ПП) из фольгированных диэлектриков методами размерной электрохимической обработки. Технический результат - улучшение качества ПП, уменьшение времени их изготовления и увеличение размеров изготавливаемых ПП.
Изобретение относится к различным объектам электроники, а именно к изготовлению печатных плат (ПП), например, для светодиодов и источников питания, вообще силовых элементов.
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяющихся при конструировании радиоэлектронной аппаратуры для самолето- и космостроения.

Изобретение относится к способу изготовления многослойной печатной платы. .
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при изготовлении радиоэлектронной техники. .
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при изготовлении радиоэлектронной техники. .

Изобретение относится к технологии изготовления печатных плат и может быть использовано в электротехнической, радиотехнической, электронной промышленности и приборостроении при изготовлении двусторонних печатных плат.
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении печатных плат, в том числе и многослойных. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологии изготовления плат гибридных интегральных схем, и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности, приборостроении и вычислительной технике.

Изобретение относится к технологии изготовления приборов микро- и наноэлектроники. Предложен способ консервации твердотельной поверхности, включающий последовательно осуществляемые стадию предварительной подготовки поверхности к консервации и стадию нанесения консервирующего покрытия.

Изобретение относится к технологии обработки кремниевых монокристаллических пластин и может быть использовано для создания электронных структур на его основе. Способ электрической пассивации поверхности кремния тонкопленочным органическим покрытием из поликатионных молекул включает предварительную подготовку подложки для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, приготовление водного раствора поликатионных молекул, адсорбцию поликатионных молекул на подложку в течение 10-15 минут, промывку в деионизованной воде и сушку подложки с осажденным слоем в потоке сухого воздуха, при этом в качестве подложки использован монокристаллический кремний со слоем туннельно прозрачного диоксида кремния, с шероховатостью, меньшей или сравнимой с толщиной создаваемого покрытия, предварительную подготовку кремниевой подложки проводят путем ее кипячения при 75°C в течение 10-15 минут в растворе NH4OH/H2O2/H2O в объемном соотношении 1/1/4, для приготовления водного раствора поликатионных молекул использован полиэтиленимин, а во время адсорбции поликатионных молекул на подложку осуществляют освещение подложки со стороны раствора светом с интенсивностью в диапазоне 800-1000 лк, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции.

Группа изобретений относится к способам, предназначенным для изготовления полупроводниковых приборов на твердом теле с использованием светочувствительных составов, например фоторезистов, содержащих диазосоединения в качестве светочувствительных веществ, а именно к способам формирования фоторезистной маски позитивного типа, которые могут найти применение в области микроэлектроники для получения изделий при помощи технологических способов, включающих стадию фотолитографии.

Изобретение относится к оборудованию для электронной промышленности, а именно к оборудованию для нанесения фоторезиста на подложки методом центрифугирования. Технический результат - уменьшение времени изготовления и увеличение выхода годных изделий - достигается тем, что устройство для нанесения фоторезиста содержит защитный корпус с крышкой, держатель подложек, гайки, вал центрифуги.

Изобретение относится к технике полупроводникового производства и может быть использовано при нанесении фоторезиста на полупроводниковые пластины, а также другие подложки в процессе выполнения операций фотолитографии.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам нанесения фоторезиста на кремниевую подложку для проведения технологических процессов фотолитографии.
Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при создании современных полупроводниковых приборов и структур для микро- и наноэлектроники, в частности, при разработке наноразмерных приборов на основе кремния или структур Si/SiGe/Si с целью обеспечения проводимости тонких (субмикронных) полупроводниковых слоев.
Изобретение относится к технологии тонкопленочных приборов. .

Изобретение относится к чувствительным к излучению композициям с изменяющейся диэлектрической проницаемостью, обеспечивающим модель диэлектрической проницаемости, используемой в качестве изоляционных материалов или конденсатора для схемных плат.

Изобретение относится к полупроводниковому производству, в частности к процессам фотолитографии при нанесении фоторезиста на пластины, а также может использоваться при получении других полимерных покрытий центрифугированием.

Изобретение относится к технологии изготовления резистных масок в производстве микросхем, в частности изготовления резистных масок с расширенным диапазоном разрешения изображений.
Наверх