Способ формирования маски

ОП ИСАНИ Союз Советских Социалистических Республик61) ополнительный к патенту 22) Заявлено 18.12.74 (21) 2087702/ 23) Приоритет (32) 19,12,73 Н 0 0 осударственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(45) Дата опубликования описанияОч. О;. Авторыизобретения Иностран йн М. Мореау и Чин Н.г (без гражданства Иностранная фирма фИнтернэшнл Бизнесс Машинз Корпо) СПОС РМИРОВАНИЯ МАСКИ Изобретение относится к формированию масок, при котором чувствительный к излучению слой резиста избирательно подвергается облучению радиацией и затем избирательно растворяется, образуя рисунок маски, Изобретение может быть использовано при изготовлении электрометрических схем и их элементов.Известен способ формирования маски, например, при изготовлении рисунка микросхем, включающий нанесение на подложку слоя фото. резиста на основе полимерного материала, селективное экспонирование его радиационным лучом с последующим проявлением путем удаления экспонированных участков слоя фоторезиста в растворителе 11.Однако при этом способе формирования масок недостаточна точность их геометрических размеров.Цель изобретения - повышение точности геометрических размеров маски.Достигается это тем, что в известном способе формирования маски, включающем нанесение на подложку слоя фоторезиста на основе полимерного материала, селективное экспонирование его радиационным лучом с последующим проявлением путем удаления экспонированных участков слоя фоторезиста в растворителе, после нанесения первого слоя фоторезиста на подложку наносят по крайней мере один дополнительный слой фоторсзиста, об.ладающий меньшей скоростью удаления в рис.творителе, чем первый слой фоторезиста, причем в качестве полимерного материала обонх слоев фоторезиста используют полиметил крилат; диапазон молекулярных весов мерного материала первого слоя фоторезн составляет 500 - 100000, а дополнительно, слоя - 20000 - 10000000.1 О Предлагается структура высокой чувствительности из слоев резиста, которая включает многочисленные нодслои резиста, нанесенные на подложку. Каждый подслой резиста содержит полимер, способный распадаться нод воздействием радиации, и каждый последующий 1. подслой резиста имеет более низкую скоростьрастворимости в проявителе резиста, чем нодслой резиста, сверх которого он наложен. Образуется резистная маска посредствомоблучения структуры из подслоев резиста в соответствии с рисунком, радиацией высокой энергии, а затем производится проявление оолученных участков нодслоя, чтобы открыть подложку, обрабатывая нодслои растворителем, который предпочтительно растворяет облучен ный участок нодслоя,604513Другой особенностью изобретения являетсято, что на защитной маске и подложке создается слой из другого вещества, при которомучасток слоя, находящийся в соприкосновениис подложкой, оказывается отделенным от участков слоя, покрывающих резист. Необлученный 5слой резиста и сверхлежащий слой вешестваудаляются с помошью обработки растворяющим отделителем для резиста так, чтобы оставить только ту часть слоя из вещества, которая образована непосредственно на подложке.На фиг. 1 дан участок подложки, поперечное сечение (а - д), иллюстрируюший осушествление известного способа получения фоторезиста; на фиг. 2 - участок подложки, поперечное сечение (а - г), иллюстрирующий осуществление предлагаемого способа получениямногослойного фоторезиста,При осуществлении предлагаемого способаприемлемы такие резисты, которые распадаются под воздействием радиации высокой энергии при дозировочных уровнях приблизительновыше, чем 1 Х 10- кулон/см и которые обычно применяют в позитивных системах резистапри облучении высокой энергией. Резисты включают в себя, например, полимеры группы винила, такие, как низшие алкиловые эфирыметакриловой кислоты, н-бутилметакрилат,трет-бутилметакрилат, диазосенсибилизированные новолаковые смолы.Многочисленные слои фоторезиста можносоставлять из одного и того же полимераили различных полимеров при условии, чтонижние слои растворяются быстрее в проявляюшем растворе, чем сверхлежаший слой, приэтом диапазон молекулярных весов полимерного материала первого слоя фоторезиста составляет 500 в 1000, а дополнительногослоя - 20000 - 10000000.Облучение производится радиацией высокой энергии такой, как рентгеновские лучи,ядерная радиация, электронный луч и т. и.Наиболее целесообразным способом облученияявляется использование электронного луча.Проявление осушествляется таким проявителем, который растворяет облученные участкислоя, например, органический растворитель илисмесь, если применяются полимеры акриловойгруппы, и щелочной проявитель,;сли используется фоторезист на основе диазосенсибилизированной новолаковой смолы фенолформальдегида.После проявления слои фоторезиста можнопросушить при температуре, которая улучшаетадгезию, приблизительно от 100 до 150 С.Далее даны примеры, иллюстрирующие повышение чувствительности, которое можно по- Олучить предлагаемым способом.Пример 1. Чувствительность и профиль струк.туры из одного слоя,Слой полиметилметакрилататолшиной25000 А (гп = 82400, гп = 41560) нанесенна несколько кремниевых пластин, чтобы полу 55чить пленку 1 фоторезиста на кремниевой пластине 2 (см. фиг. 1 а). Пленку фоторезистапредварительно просушивают при 160 С в воздушной среде в течение 1 час. Каждый образец подвергают облучению дозами в пределах бо 94от 1 Х 10кулон/см до 300 Х 10 б кулон/см, применяя электронный луч диаметром в 1 микрон, дающий энергию в 25 кВ для облучения участка 3 каждой пленки (см. фиг. 1 б). Образцы проявляют в течение от 1 до 60 мин в метилизобутилкетоне (МИБК) при 21 С. На каждой стадии проявления измеряют толшину остающейся пленки фоторезиста. Облученная пленка растворяется со скоростью 8, равной 2400 А в 1 мин при уровне дозы в 50 Х Х 10 6 кулон/см, в то время, как необлученная пленка растворяется со скоростью Я, = 600 А в 1 мин. Окончательная толщина проявленного резиста составляет 25000 А мин 6600 А или 18000 А при проявлении в течение 1 мин. Чувствительность резиста определяется как отношение Я к Яо для различных доз, Минимальная чувствительность для рабочего контроля составляет 2,0. Таким образом, доза для получени требуемой чувствительности в 2,0 будет 20 Х 10 кулон/см. Поперечное сечение проявленной пластины исследуют при помощи электронного микроскопа со сканированием и получают увеличенную в 6000 раз фотографию. Как показано на фиг. 1 в, в пленке отмечен наклонный приблизительно в 45 профиль резиста, На верхний слой 1 фоторезиста и открытую часть подложки 2 наносят способом вакуумного испарения алюминиевый слой 4 толшиной в 10000 А (см. фиг. 1 и 2). Алюминированную пленку погружают в теплый ацетон при 50 С для того, чтобы растворить слой 1 фоторезиста и снять часть алюминиевого слоя, который был образован непосредственно на поверхности пластины 2. Снятие алюминиевого слоя не удается, очевидно потому, что алюминий покрывал наклонный край 5 резистивного слоя так, что ацетон не мог воздействовать на резистивный слой 1 и удалить его.Для сравнения результатов, которые можно получить фименением предлагаемого способа, с результатами способа, описанного в примере 1, используют двойной слой полиметилметакрилатаПрииер 2. На пластину 6 наносят слой 7 полиметилметакрилата толщиной в 14000 А с молекулярным весом в таких же пределах, как в примере 1 (см. фиг. 2). Слой 7 предварительно .просушивают приблизительно при 160 С в течение 1 часа. На слой 7 наносят второй слой 8, содержащий пленку из полиметилметакрилата, толщиной 7000 А, но с более высоким молекулярным весом (гп, 750,450; п 1= 246.190), Двойную пленку предварительно просушивают в течение 1 часа при 160 С и затем подвергают облучению сканирующим электронным лучом, диаметром 1 микрон, энергией в 25 кВ при дозе 7,5 Х 106 кулон/см. В результате получают облученный участок 9 в слояхи 8, как показано на фиг. 2 б, Скорость растворимости (8,) необлученного верхнего полимерного слоя определяют в 75 А в мин. Двойную пленку фоторезиста проявляют приблизительно 50 мин в проявителе из метилизобутилкетона при температуре около 21 С. Необлученные5 10 15 20 25 30 Формула изобретения 35 40 45 50 55 еучастки слоя теряют около 3750 А за время проявления. Окончательную толщину оставшейся , двойной пленки определяют в 17250 А. Как показывает фотография поперечного сечения проявленных резистных слоев, сделанная электронным микроскопом со сканированием с увеличением в 7000 раз, получают подрезанный проявлением профиль фоторезиста (см. фиг, 1 в). Проявленную резистную пленку алюминируют способом вакуумного осаждения, получив слой 10 алюминия толщиной в 10000 А. Слой фоторезиста и сверхлежаший слой алюминия снимают, как показано на фиг. 2 г и д, при помоши растворения в теп лом ацетоне при 50 С, Отношение толщины фоторезиста к толщине металла составляет 1,7 к 1. Определяют, что разрешающая способность изображения из алюминиевых полос представляет собой отношение ширины к высоте около 13 к 10 т. е. 13000 А ширина изображения и 10000 А высота), Минимальное расстояние между алюминиевыми полосами, которое можно получить, составляет около половины окончательной толщины фоторезиста или около 8500 А. Минимальная доза, необходимая для осуществления съема способом фоторезиста из двух слоев и слоем алюминия, толшиной в 10000 А, составляет всего одну шестую дозы, требующейся для однослойной пленки.Причер 3. Использование смешанных полимерных слоев.а. Один слой из политретичного бутилметакрилата, Пленку из политретичного бутилметакрилата, толщиной в 20000 А (гп - 104100; гп - 52500) наносят на кремниевую пластину. Пленку предварительно просушивают при температуре около 160 С в течение 1 часа, Затем пленку облучают, применяя 1 микронный электронный луч в 25 КЧ, дозами от 1 Х 10до 300 Х 10кулон/см При дозе в 25 Х 10 кулон/см достигнута чувствительность с отношением Ю, (4 к 1) к проявлению в метилизобутилкетоне при 21 С, Скорость проявления Ь, 1500 А в минуту на 8 облученного участка. После проявления толщина оставшейся пленки резиста составляет 15.000 А. Максимальная толщина алюминия, которую можно снять, применяя ацетон при 40 С, составляет 4500 А.б, Пленку из политретичного бутилметакрилата толщиной 15000 А наносят на кремниевую пластину и предварительно просушивают при температуре около 160 С приблизительно в течение часа. Затем наносят второй слой фоторезиста из полиметилметакрилата (молекулярный вес гп, = 750450, гп = 246190) толщиной около 3000 А просушивают нанесением слоя при температуре 160 С приблизительно в течение часа. Слои фоторезиста подвергают облучению 1 микронным электронным лучом, применяя энергию в 25 кБ и дозы от 1 Х 10 до 300 Х 10 кулон/см . При дозе в 7 Х 10 кулон/см и проявлении в течение 20 мин в метилизобутилкетоне при 21 С толщина оставшегося слоя фоторезиста составляет 16500 А. 11 ленку алюминируют способом вакуумного осаждения и получают слой алюминия в 10000 А. Участок алюминиевого слоя, покрывавший оставшийся после проявления слой резиста, успешно снимают вместе со слоем резиста вымачиванием в теплом ацетоне при 40 С. Затем чувствительность резиста повышают снижением уровня требуемой дозировки с 25 Х 10 кулон/см до 8 Х 10 кулон/ см. Величина отношения толщины слоя резис 2та к толщине слоя металла, требуемая для осуществления успешного съема, снижена приблизительно с 3 до 1,6.Предлагаемый способ создает требуемый профиль.Чувствительность резиста повышается благодаря тому, что время проявления, требуемое для составной многослойной структуры резиста, приблизительно равно времени, требуемому для проявления верхнего слоя. Благодаря защите, создаваемой верхним слоем, толщина нижних слоев резиста не уменьшается во время проявления. Таким образом, в действительности, отношение чувствительности Ь/50 близко к отношению скорости растворимости Я облучен- ного нижнего слоя с более низким молекулярным весом к скорости растворимости Янеоблученного верхнего слоя. 1. Способ формирования маски, например, при изготовлении рисунка микросхем, включающий нанесение на подложку слоя фоторезиста на основе полимерного материала, селективное экспонирование его радиационным лучом с последующим проявлением путем удаления экспонированных участков слоя фоторезиста в растворителе, от,гггчаюгчийся тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров маски, после нанесения первого слоя фоторезиста на подложку наносят по край. ней мере один дополнительный слой фоторезиста, обладающий меньшей скоростью удаления в растворителе, чем первый слой фоторезиста,2. Способ по п. 1. отличающийся тем, что в качестве полимерного материала обоих слоев фоторезиста используют полиметилметакрилат,3. Способ по и. 1, от,гачаюигийся тем, что диапазон молекулярных весов полимерного материала первого слоя фоторезиста составляет 500 в 1000, а дополнительного слоя 20000 - 10000000.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3535137, кл. 117 - 8, 20.10.70.604519 р В иг. Составитель П. Лягниехред О. Луговая Корректор А. Гри ираж 992 Подписное ССР ЦНИИПИ Г 13035,илиал П Редактор Е. ГончЗаказ 1940/5 а рст вен ногоделам изо Москва, Ж П Патент омитета Совета М плетений и открыт 5, Раушская наб г. Ужгород, ул. инисгров Сийд. 4/5Проектная, 4