СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОШАБЛОННЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2008 года по МПК G03F1/08 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к фотошаблонным заготовкам, предназначенным для получения шаблонов с последующей передачей рисунка микроизображения на полупроводниковую пластину при изготовлении интегральных схем.

Известен способ получения фотошаблонных заготовок (Электронная промышленность, 1980 г., №10-12, стр.100-102), связанный с механическом обработкой стекла, отмывкой, нанесением маскирующего слоя и слоя фоторезиста.

Недостатками этого метода являются: 1) применение агрессивных химических компонентов в процессе обработки, что приводит к нарушению поверхностного слоя стекла и, в свою очередь, требует дополнительных мер по устранению появившихся дефектов; 2) отсутствие регламентирующих параметров нанесения маскирующего слоя, что приводит к невоспроизводимости свойств этого слоя.

Наиболее близким является способ получения фотошаблонных заготовок (RU 2208920 от 20.07.2003 г.), включающий механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах органических кислот, обработку в нейтральной водной среде с последующим обезвоживанием, нанесение маскирующего и резиста.

Недостатком этого способа является отсутствие технологического процесса нанесения маскирующего слоя окисленного железа и граничные параметры его, вследствие чего наблюдается нестабильность как самого процесса, так и свойств маскирующего слоя.

Целью изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что получение фотошаблонных заготовок, включающее механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах химических реагентов при воздействии ультразвука, обработку в нейтральной водной среде, обезвоживание и сушку в парах изопропилового спирта, нанесение маскирующего слоя, нанесение фоторезиста и контроль, формируют слой окисленного железа методом пиролиза путем подачи паров пентакарбонила железа в потоке газа-носителя, содержащего окислитель, в качестве окислителя используют галоген, преимущественно хлор или бром; газообразный хлор используют в количестве 2-4 об.%, а пары брома в количестве 3-5 об.%, газообразный хлор может быть использован также для насыщения пентакарбонила железа при температуре 8-10°С в течение 10-14 мин до подачи его в реакционную камеру.

Сущность способа заключается в том, что галоген (хлор или бром) является сильным окислителем, но в отличие от кислорода его активность значительно выше, поскольку он способен встраиваться в пентакарбонильный комплекс с увеличением коордиционного числа атома железа с 6 до 8. При повышении температуры происходит разложение этого комплекса с выделением атомарного галогена, вследствие чего процесс окисления железа протекает более равномерно и полно, что способствует образованию бездефектных пленок окисленного железа.

Далее проводят контроль качества маскирующего слоя и отмывку его в растворах органических кислот согласно патенту RU 2208920, после чего наносят фоторезист методом центрефугирования.

Пример 1.

После проведения процесса механической обработки стеклянных пластин размером 127×127 мм, последовательной обработки в 0,7 мас.% водных растворах лимонной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 22±2 кГц, в деионизованной воде, в 0,7% растворе молочной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2кГц, в деионизованной воде, в 0,7% растворе уксусной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2кГц, в деионизованной воде и обезвоживания, и сушки в парах изопропилового спирта, пластины равномерно размещают на горизонтальной плите реакционной камеры в условиях электронной гигиены (чистота, влажность, температура), камеру герметизируют и нагревают до температуры 130°С. Затем к камере подсоединяют систему подачи предварительно очищенного пентакарбонила железа, устанавливают по ротаметру равномерный ток воздуха через барботер с жидким пентакарбонилом железа и через дополнительный ввод подают газообразный хлор в количестве 3 об.%. Образовавшаяся смесь поступает в реакционную камеру через распределительную гребенку. За счет разогрева металлической плиты нагреваются и стеклянные пластины. В зоне контакта газовой смеси с нагретой поверхностью пластины происходит разложение (пиролиз) пентакарбонила железа с одновременным окислением железа и осаждением окисленного железа на поверхности стеклянной пластины достаточно плотным и равномерным слоем. Наращивание маскирующего слоя продолжают в течение 5-7 мин и фиксируют специальным датчиком, встроенным в систему. По достижении требуемой оптической плотности (1,4 отн. ед. при 436 нм) процесс прекращают, проводят продувку системы воздухом, разгерметизируют реакционную камеру и выгружают стеклянные пластины с маскирующим слоем. Затем проводят контроль дефектности при 100^х увеличении, что соответствует наблюдению дефектов размером 1,0 мкм и более. Число дефектов на пластинах колеблется от 2 до 3, т.е. в среднем 0,03 деф./см². После проведения контроля маскирующего слоя пластины обрабатывают последовательно в 0,7% растворе молочной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2кГц, в деионизованной воде, в 0,7% растворе уксусной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2кГц, в деионизованной воде и обезвоживания, и сушки в парах изопропилового спирта. Операцию нанесения фоторезиста проводят в «чистой» комнате со следующими характеристиками: запыленность в помещении 1-2 пылинки, в боксе нанесения пыль отсутствует, температура в помещении 20-22°С, относительная влажность 45±5%. После фильтрации фоторезист выдерживают в течение суток в боксе нанесения фоторезиста, затем заправляют дозатор фоторезистом, который автоматически выдает необходимую порцию фоторезиста на пластину с маскирующим слоем, осуществляя дополнительную фильтрацию фоторезиста непосредственно перед нанесением. Нанесение проводят методом центрифугирования, толщина пленки 0,6-0,7 мкм. Далее пластины с фоторезистом в групповой таре помещают для сушки на 40 мин в термостат, в котором поддерживают температуру 90°С. После остывания пластин проводят операцию контрольной фотолитографии. Величина подтрава под пленку фоторезиста составила 0,1 мкм.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 проводят механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах и деионизованной воде, обезвоживание и сушку в парах изопропилового спирта, подготавливают реакционную камеру и нагревают ее до температуры 130°С. Далее пентакарбонил железа помещают в барботер, охлаждают его до температуры 9°С и пропускают ток газообразного хлора в газе-носителе в течение 12 мин, заканчивают процесс насыщения. После завершения процесса насыщения отсоединяют барботер и встраивают его в основную линию подачи паров пентакарбонила железа, устанавливают равномерный ток воздуха через барботер и образовавшуюся смесь подают в реакционную камеру, и заканчивают процесс, как это описано в примере 1.

Остальные примеры в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Из таблицы видно, что дефектность пластин, полученных по предлагаемому способу, составляет в среднем 0,03 деф./см², тогда как по прототипу 0,2 деф./см².

Таблица№№Газ-носительОкислительТемпература
процесса, °СДефектность, см^-2п/п НаименованиеМесто подачиКонцентрация, об. %Температура насыщения, °СВремя насыщения, ПКЖ, мин1.ВоздухХлорПосле барботера3--1300,032.ВоздухХлорПосле барботера2--1300,053.ВоздухХлорПосле барботера4--1300,054.ВоздухХлорПосле барботера1--1300,205.ВоздухХлорПосле барботера6--1300,186.ВоздухХлорВ барботер-9121300,057.ВоздухХлорВ барботер-8101300,108.ВоздухХлорВ барботер-10141300,129.ВоздухХлорВ барботер-771300,1410.ВоздухХлорВ барботер-12161300,1611.ВоздухБромПосле барботера4--1350,0612.ВоздухБромПосле барботера3  1350,1013.ВоздухБромПосле барботера5--1350,1214.ВоздухБромПосле барботера2--1350,1815.ВоздухБромПосле барботера6--1350,20ПрототипВоздухКислородДо барботера----0,20

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к фотошаблонным заготовкам, предназначенным для получения шаблонов с последующей передачей рисунка микроизображения на полупроводниковую пластину при изготовлении интегральных схем. Предлагается в процессе нанесения маскирующего слоя окиси железа окислительным пиролизом пентакарбонила железа в газ-носитель вводить окислитель в виде газообразного галогена, что стабилизирует процесс окисления и делает его более полным. Технический результат - получение менее дефектных маскирующих пленок и снижение температуры процесса. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения фотошаблонных заготовок, включающий механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах химических реагентов при воздействии ультразвука, обработку в нейтральной водной среде, обезвоживание и сушку в парах изопропилового спирта, нанесение маскирующего слоя, отмывку пластин, нанесение фоторезиста и контроль, отличающийся тем, что в качестве маскирующего слоя наносят методом пиролиза слой окисленного железа путем подачи паров пентакарбонила железа в потоке газа-носителя, содержащего окислитель, в качестве которого используют галоген.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогена используют газообразный хлор в количестве 2-4 об.%.3. Способ по 2, отличающийся тем, что до подачи паров пентакарбонила железа проводят его дополнительное насыщение газообразным хлором при температуре 8-10°С в течение 10-14 мин.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогена используют бром в количестве 3-5 об.%.