Фотошаблон и способ его изготовления

ОП ИСАН ИЗОБРЕТЕН Сатстз Советских 201 оцналистическ их РеспубликВТОРСКО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) Дополнительное к авт. свид-в 2) Заявлено 18.05.81 (21) 32 3 18/18-2 21/3 12,Р 1/00 присоединением заяв23 Приоритет Гееуааретвека 4 кемСССР публиковано 07,03,83. БДата опубликования описа юллетень М 9 я 07,03.83 в илам взобретек и еткрмтийизобретен инградский ордена Трудового Красноинститут точной механики и оптики о Знамени(54) фОТОШ Н И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВПЕНИ дпя ультрадуюшего вжи 2,5-3,0 мкм попаности Изобретение относится к технологии микроэпектроники, в частности к технопогии изготовления фотошабпонов. . В производстве микросхем широко применяется фотолитография, важнейшим инструментом которой являются фотошабпоны, Создание фотошабпонов - трудоемкий процесс, от их эксплуатационных качеств зависит производительность труда и качество продукции.Известен фотошабпон, содержащий 10 полированную прозрачную пластину с непрозрачными,дпя ультрафиолетового иэпучения участками, которые выступают над поверхностью подпожки прибпизитепьно на 0,1 мкм.15Недостатком такого фотошабпона является его малая раэрешаюшая способность.Способ иэготовпения фотошабпона состоит иэ изготовления полированной прозрачной пластины, нанесения на поверх 2 О ность ппастины фоторезистивной пленки, получения рисунка на поверхности пластичы методом фотопитографии, нанесения по 2рисунку пасты, непрозрачнойфиопетового излуЧения, послегания этой пасты на глубинув прозрачную пластину 1, 1.Недостатком изготовпения такого фотошабпона является сложность контроля иуправления высокотемпературным процессом вжигания пасты в пластину, а такженевозможность получения высокой разрешающей способности при вжигании пасты,Наиболее близким по технической сущности к предпагаемому является фотошабпон, содержаший полированную стекпянную пластину с непрозрачными дпя упьтрафиопетового изпучения участками, распопоженными в объеме пластины,Способ изготовпения данного фотошаб-основан на формировании на поверхстеклянной пластины зашитной маски из фоторезиста, химической обработкеашишенных участков пластины путемвпения на глубину, равную топшине непрозрачных участков, заполнение впадинп ученного рельефа непрозрачным дпя3 10032ультрефислетового излучения материа(лом 2 ),Недосте тком известного фотошаблонаявляется его низкая разрешающая способность, обусловленная тем, что формирование рельефе в пластине путем травления приводит к разрушению фоторезистаи растревпиванию элементов пластины,Кроме того, фотошеблон обладает недостаточной износостойхостыо из- за наличия 6концентраторов напряжений, возникающихна границах контактирующих фаэ стеклонапопнитель (непрозрачный для ультрафи-олетового излучения материел), а такжеиэ-эе образования неровностей в поверх Бности пластины при травлении.Пель изобретения - повышение разрешающей способности и износостойкостиконструкции. 01 алучение фотошвблонв с подавлением дифракции не краю, Для этого подбирается травитель таким образом, что анизотропное выщелечивание уменьшается и пористость от. края, дающего дифракцию, возрастает плавно по параболе. Тогда концентрация поглощающего контрастного материала возрастает по пврабопе и край контрастного элеМента практически не дает дифракционных максимумов, подобно мягкой диафрагме, Все это приводит к равномерному распределению светового поля в фотошебпоне и повышению разрешающей способности при работе с толстыми слоями фотореэиств,Повышенная износостойкость фотошаблона обусловлена высокой механической прочностью монолитного материала, т,е. химической связью фрагментов структуры стекле (Я-% связями), в также отсутствием нарушений поверхности стекла при формировании непрозрачных участков.На фиг. 1 изображен предлагаемый фо/тошабпон; на фиг, 2-4 - схема способа изготовления фотошаблона; не фиг. 2 - пластина из отожженного ликвировавшего силиквтного стекла; на фиг. 3 - выщелачиввние участков тонкого слоя стекла нв глубину 10-20 мкм действием кислоты через окна в маске иэ фотореэиств не 1фиг. 4 - пластина с областями пористой структуры после.удаления маски иэ фотореэиста и защитного слоя, и эвпопнения их материалом, поглошающим ультрафиолетовое излучение.Предлагаемый фотошабпон состоит из прозрачной стеклянной пластины 1 и непрозрачных дпя ультрафиолетового излучения участков в виде областей 2 пористой структуры, эапопненных непрозрачным материалом. Пластина 1 покрыта с одной стороны защитным слоем 3, в с другой (рабочей) - защитной маской 4 из фоторезиста. Выщелечивание участков 5 тонкого слоя стекла производится на глубину 10-20 мкм действием кислоты через окна в маске из фоторезиста. 26Поставленная цель достигается тем,что в фотошвблоне, содержащем полированную стеклянную пластину с непрозрачными для ультрафиолетового излученияучастками, расположенными в объемепластины, пластина выпопнена иэ ликвируюшего стекла с размерами областейхимической неоднородности не более100 3, е непрозрачные участки выполнены в виде обЛастей пористой структуЗОры, заполненных материалом, поглошающим ультрефиопетовЬе излучение,В способе изготовления фотошаблона,включающем формирование нв рабочей помверхности стеклянной пластины защитноймаски иэ фоторезиств, химическую обреботку незащищенных участков пластиныполучение непрозрачных дпя ультрафиопетового изпучения участков, удаление защитной маски, химическую обработку проводят путем вьпцепачивения стекпа не глубину 10-20 мкм, в попучение непрозрачных участков - путем пропитки полученных областей пористой структуры материалом, поглощающим ультрафиолетовоеизлучение.Процесс выщелачивания отличается отпроцесса травления тем, что дпя выщелачивания возможно применение таких кислот, квк масляная и винная, Процессдлится 10-100 с. При этом фоторезист ффне разрушается, Процесс выщелачиванияобладает анизотропией скорость выщелачивания в десятки раз выше по нормалик плоскости поверхности, поэтому точностькрая оказывается существенно выше, Ис- Ыкажение края фотореэиста не хуже 0,1 МКроме этого при введении контрастного поглощающегоматериала возможно по П р и м е р, Из ликвируюшего натриевоборисиликатного стекла марки ДВ, состав которого Н в 0;ВО"и 02 = 7: :23;70, изготавливаются заготовки в виде пластин толщиной 1-2 мкм, затем пластины отжигаются при температуре 530+5 С в течение 24 ч на воздухе, отожженные пластины шлифуются и полируются, Состав стекла опредепяет обпасти химической неоднородности, Области химической неоднородности обледеют рез5 10032 1. фотощаблон, содержащий полированную стеклянную пластину с непрозрачными для ультрафиолетового излучения частками, расположенными в объеме пластины,о т л и ч а ю ш и й с я тем что, с целью повышения разрешающей способностии износостойкости фотошаблона, пластинавыполнена из ликвируюшего стекла с размерами областей химической неоднородности не более. 100 А, а непрозрачныеучастки выполнены в виде областей пористой структуры, заполненных материалом,поглощающим ультрафиолетовое излучение2. Способ изготовления фотошаблонапо п, 1, включающий формирование на рабочей поверхности стеклянной пластинызащитной маски иэ фоторезиста, химическую обработку незашцщенных участковпластины, получение непрозрачных дляультрафиолетового излучения участков,удаление защитной маски, о т л и ч а 1ю ш и й с я тем, что химическую обработку проводят путем выщелачивания стекла на глубину 10-20 мкм, а получениенепрозрачных участков путем пропиткиполученных областей пористой структурыматериалом, поглошающим ультрафиолетовое излучение,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3743417,кл, 355-125, 1973,2, Патент фРГ % 2708280,кл. Н 01 Ь 21/31, 1978 (прототип),мерами менее 100 А. Больший размер этих областей приводит к значительному рассеянию излучения при экспозиции через фотошаблон, что снижает разрешающую способность фотошаблона. Подготовленные таким образом пластины покрываются с одной стороны защитным полимерным слоем, например кислостойким лаком, Йругая поверхность стеклянной пластины(рабочая) покрывается фоторезистивным 10 слоем, Методом фотолитографии в фоторезистивном слое формируется рисунок будущего шаблона, т. е. защитная маска, через окна которой возможен доступ к поверхности стекла, Через образовавши еся окна проводится процесс кратковременного выщелачивания стекла путем погружения всей пластины в 3 н, раствор кислоты, например соляной, Возможно также вышелачивание стекла в растворах 20 солей или кипящей воде. Процесс вышелачивания ведут при комнатной температуре. При этом легкорастворимые натриевоборатные компоненты вымываются из стекла и образуется пористый слой, со стоящий из 102. Размеры пор составоляют.менее 100 А, Комнатная температура выщелачивания стекла обеспечивает образование однородных по размерам пор в стекле, Опытным путем получено, что ЭО оптимальная глубина, на которую необходимо выщелачивать стекло, составляет 10-20 мкм. Большая глубина пористого слоя снижает разрешающую способность фотошаблона, Меньшая глубина снижает поглощение ультрафиолетового излучения, Время выщелачивания выбирается, исходя из толщины пористого слояпля получения пористого слоя толщиной 10-20 мкм необходимо проводить вышелачивание в течение 3-4 мин, После выщелачивания пластину промывают в воде, сушат на воздухе, а далее удаляют защитный слой и маску иэ фотореэиста. В результате образуется пластина, содержащая необхо димый рисунок в виде областей пористой структуры толщиной 10-20 мкм.Для введения в образовавшиеся области пористой структуры поглошающего ультрафиолет материала осуществляют пропитку в насыщенном растворе сахара с последующей его карбонизацией при температуре 280-400 С, После этого в порах обра- о 01 Ьзуется черный непрозрачный слой, обеспечивающий эффективное поглощение активного облучения при экспонировании через фотошаблон,Таким образом, высокая разрешающая способность полученного фотошаблона обеспечивается малой толщиной (от 10 до 20 мкм) слоя, поглошающего актиничное излучение при экспозиции. Износоустойчивость такого шаблона возрастает примерно в 8-10 раз, так как поглошающий слой находится в объеме монолитного материала,Предлагаемый способ изготовления фотошаблонов в отличие от известных позволяет упростить технологический процессизготовления фотошаблонов,ф ормула изобретения1003201 4 Ъя 4 Составитель О Вл ас енко Те хред М, КостРедакт П ного комит ений и откр наб., д. 4/5 аушс Филиал ППП Па род г, Уж, Пр Заказ 1577/38ВНИИП Тираж 701 1 Государств делам изобр Москва, )КПавловак Корректор С, Йекмар одписноеета СССытий