Способ получения негативной маски

11327Изобретение относится к областимикроэлектроники и может быть использовано при получении негативных защитных масок способом электроно- и,рентгенолитографии.Известен способ получения негативной маски на поверхности подложки,включающий нанесение центрифугированием из жидкой композиции, содержащей в качестве полимера 90 частей1поли,3-дихлорпропил-акрилата ив качестве мономера 10 частей бисакрилоксибутил-тетраметилдисилоксана,пленки толщиной 1,5 мкм, экспонирование полученной пленки рентгеновским излучением по заданному рисункус образованием на облученных участках химических связей за счет полимеризации, нагрев экспонированнойподложки в вакууме для удаления летучих компонентов и обработку в кислородной плазме.При реализации данного способапосле обработки подложки в кислородной плазме, когда резист с неэкспонированных участков удаляется полностью, на экспонированных участкахостается защитный слой толщиной370 нм. Такое усиление первоначально го рельефа достигается за счет того,что неэкспонированные участки, кото"рые состоят из исходного алифатического полимера, удаляются быстрее,/ чем экспонированные, которые, наряду 35с исходным полимером, содержаткремнийорганические полимеры и сополимеры.Недостатком данного способа является присутствие в композиции жидкого Юмономера, что не позволяет осуществить получение негативной маски ведином технологическом цикле сухимспособом,Наиболее близким по технической 45сущности к изобретению является способ получения негативной маски, включающий нанесение полимерной пленкина подложку, ее экспонирование путем облучения потоком частиц, обработку полимерной пленки в среде мономера и проявление в жидком проявителе, причем в качестве полимеров используют полиметилметакрилат, полиэфиры,. полисилоксаны, целлюлозу и 55ее производные, а мономеры выбираютиз следующей группы: акриловая кислота, акрилонитрил, дивинилбензон,этиленгликольдиакрилат. Однако вданном случае обработка полимернойпленки производится в растворе, апроявление осуществляется также врастворителях. Поэтому указанныйспособ обладает рядом плохих технологических характеристик, присущихжидким способам литографии, а именно: недостаточное разрешение из-занабухания резистов при проявлении,загрязнение образцов растворителямии присутствующими в них примесями,огнеопасность и вредность, а такжевысокая стоимость применяемых раство;ритеяей.Целью изобретения является улучшение технологических характеристикпроцесса.Поставленная цель достигается тем,что в известном способе получениянегативной маски, включающей нанесение полимерной пленки на подложку,ее экспонирование путем облученияпотоком частиц, обработку пленкив среде мономера и проявление изображения, обработку полимерной пленки проводят в парах мономерного винилсилана общей формулыКЯ (СН = СН), На 11 с,где К - алкил На 1 " С 1, Вги = 0-2т = 1-31 с = 1-3п+ш+1 с = 4,а проявление изображения осуществляют в кислородной плазме, а качествематериала полимерной пленки используют виниловые полимеры, полимернуюпленку наносят на подложку полимеризацией из газовой фазы, обработкуполимерной пленки в парах мономерного винилсилана проводят при давлении его паров в пределах от О, 1 ммрт.ст. до давления насыщенных паровпри температуре, не превышающей температуру стеклования в течение1-10 ч, а после обработки в парах мономерного винилсилана подложку выдерживают ва влажной атмосфере втечение 1-10 ч,Сущность изобретения заключаетсяв том, что на экспонированных участках образуются радикалы, к которымосуществляют пострадиационную прививку из газовой фазы указанногомономерного виннлсилана. В результате облученные участки содержат в1132746 10 15 20 25 30 35 3своей структуре кремний, что резко уменьшает скорость их травления в кислородной плазме, по сравнению с неэкспойированными участками.Указанные пределы значений п,ш, Е выбраны из следующих соображений; условие и+а+1 =, 4 продиктовано четырехвалентностью кремния, ш должно быть не менее 1 для обеспечения содержания винильных групп, способных к полимеризации. С другой стороны, ш должно быть не больше 3, так как в противном случае молекула моно- мера не сможет содержать галогена.Из аналогичных соображений выбраны пределы 1 с = 1-3. Поскольку мини мальное значение ш1, то минимальное значение ш+1 с = 2 и значит, максимальное значение и будет 4-2=2. Существенным является наличие способной к полимеризации винильной группы и наличие способной к гидролизу связи кремний-гапоген.Указанный процесс пострадиационной прививки винилсилана к экспонированным участкам полимерной пленки зависит от продолжительности процесса прививки, давления паров виннлсилана в камере и температуры подложки. Все эти три параметра взаимосвязаны, так как процесс прививки обус" ловлен диффузией мономера в полимерную пленку. Поэтому для успешного проведения прививки можно компенсировать один параметр за счет другого.Оптимальными условиями являются следующие; давление мономерного винилсилана в пределах от О, 1 Торр до давления насыщенных паров, температура подложки не выше темпера- турц стеклования полимера и продолжительность прививки 1"10 ч.При давлении мономера менее 01 Торр при продолжительности прививкименее 1 ч толщина маски получается недостаточной, так что выход за эти пределы практически нецелесооб-. разен. Процесс пострадиационной графт-полимеризации практически завершается в течение 10 ч, поэтому увеличение продолжительности не дает существенного выигрьппа.В предложенном способе, в отличие от известных, применяемая полимерная пленка не содержит летучих компонентов, не требует обработки в жидких мономерах и проявления в жидкомрастворителе. На фиг, 1-4 показана схема получения негативной маски согласно изобретению.На фиг. 1 изображена первая стадия- формирование полимерной пленки, содержащей молекулы полимера (Р). Полимер может не быть резистом или даже представлять собой позитивный резист, но применение его в данном процессе обеспечивает получение негативного изображения. На фиг. 2 -показана стадия экспонирования пленки электронным лучом или рентгеновским излучением. При этом в экспонированных участках образуются макрорадикалы, которые на рисунке показаныточками. На фиг. 3изображенаподложка с пленкой экспонированногополимера после обработки в вакуумном .объеме, где подложка выдерживаласьв течение 1-10 ч при температуре20-120 С в парах алкилвинилсилана,а затем во влажной атмосфере. Последняя операция обеспечивает образование связей Яь-О-Я,.которые болееустойчивы при плазменном травлении.Однако и без этой операции получается сополимер, достаточно стойкий к кислородной плазме. На фиг. 4 - по казана полученная негативная маскапосле обработки в кислородной плазме. При этом кремнийорганическиесоединения превращаются в двуокись кремния, которая защищает нижележащие слои. На неэкспонированных участках кремнийорганические соединенияотсутствуют, и удаление слоя идетполностью. Остаточная толщиназащитной пленки после полного удаления неэкспонированных участков можетдостигать 607. от первоначальнойтолщины полимерной пленки.П р и м е р 1. На подложку кремд 5 ния диаметром 60 мм с напыпениемслоем ванадия толщиной 0,08 мкм наносят методом центрнфугирования(из раствора в метилэтилкетоне) слойполиметилметакрилата толщиной 50 0,54 мкм. Электронным лучом (ускоряющее напряжение 20 кВ) экспонируютсерию линий шириной 2 мкм так, чтодля отдельных серий экспозиция составляет 0,96 10 , 4,8 10 ;55 2,4 10, 1,210 ; 6 10 ; 3 10 ;1,510 Кл/см. Затем пластинуустанавливают на нагреваемый столикв камере, камеру откачивают доф10 мм рт.ст. и создают в ней при20 С давление насыщенного пара метилвинилдихлорсилана. Подложку потом нагревают до 60 С и выдерживают в укаэанной атмосфере в течение 3-х ч. После этой операции подложку помещают на 10 ч в атмосферу влажного воздуха. Затем подложку с полимерной пленкой обрабатывают в ВЧ-кислород" ной плазме при давлении 4 10 мм 1 О рт.ст. и мощности разряда 450 Вт. В результате полимерная пленка на неэкспонированных участках удалена полностью в течение 5 мин, а на экспонированных участках остается защит 1 б ный слой, толщина которого зависит от дозы при дозе 10 Кл/см толщина составляла 0,31 мкм).Через полученную маску проведен процесс травления ванадия во Фреоно" 2 О вой плазме. Пленка ванадия толщиной 0,08 была полностью стравлена на неэкспонированных участках без трав ления ванадия на экспонированных участках для серий с экспозициями 26 1,2 10- Кл/см и ьп.е. П р и м е р 2. Выполняют аналогично примеру 1, но пленку полиметилметакрилата наносят из газовойфазы следующим образом: обрабатываемую пластину помещают в камеру в кварцевым окошком и вакуумируют до,10" мм рт,ст затем напускают метилметакрилат до давления 25 мм рт.ст.ЗБи метилэтилкетон до 0,5 мм рт.ст.После этого пластину, находящуюся впарах мономерь, освещают через кварцевое окошко Уф-светом от лампыДРКСШ, расположенной на расстоя Онии 50 см от пластины. Через 5 чпроцесс заканчивают, при этом на подложке образуется пленка толщиной0,2 мкм.Полученную пленку экспонируют, обрабатывают и проявляют в кислородной плазме, как описано в примере 1.После этого на участках пластины,проэкспонированных дозой 10Кл/сми вьппе, остается контактная негатив- бОная маска толщиной 0,05 мкм. П р и м е р 3. Выполняют аналогично примеру 1, наносят слой толщиной 0,5 мкм из полигексенсульфона, а проэкспонированную подложку выдерживают при 60 С в парах метилвинилдихлорсилана при давлении 40 мм рт.ст, в течение 2 ч. После травления в кислородной плазме на участках, проэкспонированных дозами б 10 е Кл/см2 и вьпне, получают негативную маску толщиной 0,2 мкм.П р и м е р 4. Выполняют аналогично примеру 3, но подложку выдерживают в парах метилвинилдихлорсилана, при давлении 0,1 мм рт.ст, и темпеоратуре 25 С в течение 10 ч на участках,проэкспонированных дозами б 10 Кл/см и вьппе, получают защит ф ную маску толщиной 0,08 мкм.П р и м е р 5. Выполняют аналогично примеру 3, но подложку выдерживают в парах мономера при давлении 10 мм рт.ст, в течение 1 ч. На участках, проэкспонированных дозами 6 10Кл/см и вьппе, получают защитную маску толщиной 0,15 мкм.П р и м е р б. Выполняют аналогично примеру 3, но наносят слои толщиной 0,5 мкм из полибутенсульфона. На участках, проэкспонированных дозами 3 10 Кл/см и выше, получают негативную маску толщиной 0,2 мкм,П р и м е р 7. Выполняют аналогич. но примеру 3, но обработку в парах мономера проводят при 115 С. Получают остаточную толщину покрытия 0,2 мкм, однако детали рисунка не разрешаются из-за оплавления полимера.Таким образом, способ обладает улучшенными технологическими характеристиками за счет исключения стадий, связанных с использованием жидких растворителей, а именно: позволяет избежать загрязнения образ" цов растворителями и присутствующими в них примесями, исключает ухудшающее разрешение набухания резистов и применение дорогих, огнеопасных и вредных растворителей.