СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОШАБЛОННЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2003 года по МПК H05K3/26 

Изобретение относится к электронике, а именно к фотошаблонным заготовкам (ФШЗ), предназначенным для формирования основного рисунка микроизображения интегральных схем (ИС) с последующим переносом его на полупроводниковую подложку.

Известен способ получения ФШЗ (Электронная промышленность 10-12, 1980, с. 100-102), связанный с механической обработкой стекла, отмывкой, нанесением маскирующего слоя и слоя резиста.

Недостатком этого способа является применение агрессивных химических компонентов в процессе обработки, что приводит к нарушению поверхностного слоя стекла и в свою очередь требует дополнительных мер для устранения этих дефектов.

Многоступенчатость процесса получения ФШЗ приводит к необоснованным технологическим потерям на каждой операции. В итоге выход годных существенно снижается.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки поверхности стеклянных пластин (ЕТО. 035.088. ТК1,984), включающий механическую обработку, обработку в растворах органических кислот с рКа=1,27 (щавелевая кислота) в растворе комплексообразующего соединения в виде этилендиаминтетрауксусной кислоты с добавкой щелочи, с последующей промывкой в нейтральной водной среде и обезвоживанием в изопропиловом спирте.

Недостатками этого способа являются:
1) применение органических кислот с высоким показателем кислотности рКа= 1,27 (щавелевая кислота), что приводит к интенсивному выщелачиванию (нарушению структуры) поверхности стекла, в составе которого содержится до 25-30% окислов щелочных и щелочноземельных элементов. Известно, что выщелачивание стекла наблюдается даже под воздействием нейтральной водной среды. Наличие кислот ускоряет этот процесс и приводит к нарушению однородности поверхности, что недопустимо для прецизионных оптических изделий;
2) вследствие интенсивного выщелачивания щелочная и щелочноземельная фаза стекла более глубоких слоев становится доступной к химическому воздействию и непрерывно поступает на поверхность, загрязняя ее;
3) регулирование упомянутых выше процессов трудноосуществимо ввиду их сложности и отсутствия кинетических данных. Эмпирический выбор параметров (концентраций) слишком неоднозначен и может дать лишь случайные результаты, воспроизвести которые часто затруднительно;
4) наличие комплексообразователя в виде динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в щелочной среде приводит к непрерывному связыванию и одновременному восполнению ионов щелочных и щелочноземельных элементов из массы стекла за счет непрерывного выщелачивания, и какой из этих процессов является доминирующим - установить также достаточно трудно, но в любом случае избавиться таким образом от критичных примесей щелочных и щелочноземельных элементов не удается, т.к. их концентрация на поверхности стеклянной пластины непрерывно восстанавливается за счет диффузии из более глубоких слоев стекла, как отмечалось выше.

Таким образом, полезное действие комплексообразователя практически сводится к нулю.

Целью изобретения является способ получения ФШЗ, лишенный недостатков прототипа, характеризующийся отсутствием агрессивных химических сред, травмирующих поверхность стеклянной пластины перед и после нанесения маскирующего слоя.

Цель достигается тем, что в водных растворах органических кислот используются слабые органические кислоты общей формулы

где R₁ - Н, ОН;
R₂ - Н,СН₃,СН₃СООН;
R₃ - Н, CH₂COOH,
при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:
Органическая кислота - 0,4-1,0
Вода - Остальное
Обработку проводили при температуре 50-60^oС последовательно в трех водных растворах органических кислот, причем показатель кислотности в первой ванне составляет рКа=3,12-3,13 (например, лимонная кислота), а кислотность последующих растворов снижается постепенно, и рКа для третьего раствора составляет 4,75, а ΔрКа от раствора к раствору равна 0,7-1,05. Таким образом обеспечивается постепенное снижение степени выщелачивания стекла и достигается требуемое качество поверхности. Воздействие водных растворов органических кислот усиливается воздействием ультразвуковых колебаний с рабочей частотой в первом растворе 20-25 кГц (более грубая отмывка) с увеличением ее до 40-45 кГц (более тонкое воздействие). Процесс проводится при температуре 50-60^oС, что также усиливает процесс обработки стекла.

При отмывке маскирующею слоя хрома также применяется более слабое воздействие, а именно водный раствор молочной кислоты при концентрации ее 0,4-1,0 мас.%. Далее проводится отмывка в нейтральной водной среде и обезвоживание в изопропиловом спирте с последующим нанесением фото- или электронорезиста.

Пример. Стеклянные пластины размером 127х127х3,0-0,5 мм в количестве 100 штук из натрий-кальциевого щелочного стекла (оконного состава), прошедшие стадии механической обработки, были помещены в специальные кассеты-держатели из нержавеющей стал, и подвергнуты обработке водным раствором, содержащем 0,7 мас.% лимонной кислоты (R₁ - ОН; R₂=R₃ - СН₂СООН, рКа=3,13) в течение 5 мин при температуре 55^oС и воздействии ультразвука с рабочей частотой (22±2) кГц. Затем пластины вместе с держателем переносили во вторую ванну, содержащую водный раствор молочной кислоты (R₁ - ОН; R₂ - СН₃; R₃ - Н, рКа=3,86, ΔрКа=0,73) концентрации 0,7 мас.% и выдерживали при вертикальном покачивании в течение 5 мин при температуре 55^oС и воздействии ультразвука с рабочей частотой (42±2) кГц. Далее держатель-кассету с пластинами переносили в третью ванну с водным раствором уксусной кислоты (R₁=R₂=R₃ - Н, рКа=4,73, ΔрКа= 0,89) концентрации 0,7 мас.% и выдерживали при вертикальном покачивании в течение 5 мин при 55^oС и воздействии ультразвука с рабочей частотой (42±2) кГц. Затем пластины обрабатывали в каскадной ванне с деионизованной водой в течение 5 мин при комнатной температуре и обезвоживали путем последовательного погружения в ванны с изопропиловым спиртом, причем в последней из них изопропиловый спирт находится в состоянии постоянного кипения. После охлаждения пластины контролировали на наличие основных дефектов: локальные загрязнения - 6 шт.; точки - 6 шт. Далее проводили операцию маскирования, и пластины обрабатывали водным раствором молочной кислоты (рКа=3,86) при концентрации 0,7 мас.% при комнатной температуре и ультразвуковом воздействии с рабочей частотой (42±2) кГц в течение 2-3 мин и подвергали контролю: локальная грязь - 1 шт.; проколы -1 шт. Далее обрабатывали пластины в каскадной ванне с деионизованной водой и обезвоживали в изопропиловом спирте с последующим нанесением фото- и электронорезиста.

Результаты экспериментов сведены в таблицу, и приведены данные для прототипа.

Изобретение относится к электронной промышленности, в частности к способам получения фотошаблонных заготовок (ФШЗ), одного из основных материалов микроэлектроники. Сущность способа заключается в использовании на стадии подготовки стеклянных пластин водных растворов органических кислот общей формулы

где R₁ - Н, ОН; R₂ - Н, СН₃, СН₂СООН; R₃ - Н, СН₂СООН, в определенной последовательности, начиная с кислоты с рКа=3,12-3,13 с увеличением этого показателя с градиентом ΔрКа=0,7-1,05 при температуре 50-60^oС и применении ультразвука с рабочей частотой 20-25 кГц с увеличением последней величины до 40-45 кГц. Концентрации водных растворов органических кислот составляют 0,4-1,0 мас. %. При отмывке маскированных пластин хрома используют водный раствор молочной кислоты при концентрациях 0,4-1,0 мас.% и применении УЗ с рабочей частотой 40-45 кГц в течение 2-3 мин. При обработке стеклянных поверхностей исключены агрессивные химические компоненты. Техническим результатом изобретения является отсутствие агрессивных химических сред, травмирующих поверхность стеклянной пластины перед и после нанесения маскирующего слоя. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения фотошаблонных заготовок (ФШЗ), включающий механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах органических кислот, обработку в нейтральной водной среде с последующим обезвоживанием, нанесение маскирующего слоя и резиста, отличающийся тем, что обработку проводят в водных растворах органических кислот с концентрацией 0,4-1,0 мас.% общей формулы

где R₁ - Н, ОН;
R₂ - Н, СН₃, СН₂СООН;
R₃ - Н, СН₂СООН,
причем обработку проводят последовательно в нескольких водных растворах органических кислот, в первом растворе используют органическую кислоту с показателем кислотности рКа = 3,12-3,13 с последующим увеличением рКа от раствора к раствору с ΔрКа = 0,7-1,05, с использованием ультразвука с рабочей частотой 20-25 кГц в первом растворе, с последующим увеличением частоты до 40-45 кГц при 50-60^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нанесении маскирующего слоя хрома фотошаблонные заготовки обрабатывают в водном растворе 0,4-1,0 мас.% молочной кислоты с использованием ультразвука с рабочей частотой 40-45 кГц в течение 2-3 мин.