Способ литографии Советский патент 1983 года по МПК H01L21/312 G03F7/26 

Изобретение относится к электрони ке и микроэлектронике, а именно к технологии литографии субмикронного разрешения. Извес-тен способ литографии, включакддий напыление на подложку слоя реэиста (октавинилсилсесквиоксана), его экспонирование электронным лучом проявление изображения путем термического нагрева подложки в вакууме 1 . Однако в указанном способе нет данных о режимах напыления чувствительного слоя и термического проявле ния, которыми определяется качество получаемого изображения. Наиболее близким по технической Сущности к изобретению является спо Соб электронолитографии, включамций йанесение на металлическую подложку чувствителького слоя кремнийорганического соединения методом вакуумного испарения, его экспонирование, проявление при 150-400С в вакууме, ионн.ое травление кислородом с послеДукЯ15ей обработкой серной и соляной кислотами 2, Недостатком данного способа явля .ется низкое качество получаемого изображения, так как процесс осуществляют при низкой температуре: ис |Парения (180°С)j а конденсацию чувс вительного слоя проводят на холодно подложке. Кроме того, высокая темпе ратура проявления (150-400°С} приводит к растрескиванию заполимеризо ванных участков слоя, ухудшаются маскирующие свойства чувствительных слоев при травлении (переносе пОЛучённого изображения на подложку) из -За образовавшихся микродефектов при растрескивании, а прогрев подложки до 150-400°С приводит к образованию рваных краев получаемого при проявл нии изображения, что обусловлено сокращением времени миграциипо поверхности подложки. Цель изобретения повышениеКачества получаемого изображения, Доставленная цель достигается: те что согласно способу литографии, эключаккцему нанесение на подложку чувствительного слэя кремнийорганического соединения методом вакуумно го испарения, его экспонирование и вакуумное термическое проявление, н несение чувствительного слоя проводят при температуре испарения 190200 С и при температуре подложки 35-45 С, а термическое проявление осуществляют путем нагрева подложки с чувствительным слоем до 125-135 С с ЛИ1-ШЙНОЙ скоростью подъема температуры 10-15°С/мин, причем вдоль по верхности подложки от ее краев к центру создают градиент температуры 0,5 - 1,0 С/мм. Времп полного проявлений изображения определяется исходной толщиной лоя и при толщине 1 мкм составляет 30 мин. Увеличение температуры испарения о 210°С приводит к образованию рыхлых слоев, а уменьщение до ких неравномерности и йесплошности. Уменьшение температуры подложки до 30-35 С приводит к увеличению шероховатости поверхностного рельефа, а повышение до 45-50 0 - к резкому снижению скорости конденсации (роста слоя) за счет упругого реиспарения. Уменьшение температуры проявления ДО и менее приводит к значительному увеличению времени проявления и неполномуиспарению отдельных частиц с заполимериэованных участков слоя . Процесс термического вакуумного проявления иэображ-ения .осуществляется в.таких условиях, при которых соблюдаются физические принципы вакуумного испарения, т.е. в условиях преимудестБвнной поверхностной миграции. Достичь такой ситуации равномерным нагревом невозможно, так как все точки поверхно гти будут иметь одинаковое значение эьгергии. Поэтому наличие направленного градиента температуры улучшает условия миграции испаряющихся молекул, Вопрос о направленности преимущественного градиента температуры решается .исходя из условий качества проявляемого изображения. Если градиент температуры будет направлен от Центра к периферии подложки, то миграция модекул будет напра.члена к центру, следовательно, будет проис ходить дополнительное загрязнение проявленного изображения за счет эф.фектов термической полимеризации либо кластерообразования в газовой фазе. В случае градиента температуры, направленного от периферии к центру, испарение оказывается свободным от указанных недостатков, так как испарение молекул, не участвующих в полимеризации, в первую очередь начинается с периферии подложки, при этом площадь исларения постепенно сужается, т.е. происходит как бы стягивание слоя в результате наиболее интенсивного испарения с монотонно уменьшающейся узкой периферийной образующей. При этом, указанный градиент температуры вдоль поверхности подложки 0,5 - i,0 C/MM является наилучшим для обеспечения высококачественного проявления изображения и. он определен экспериментально для всех типов и видов подложек. П р и м е р 1. На кремниевую под лохкку с тем.пературой 4 С диаметром 60 мм в вакууме 51СГ мм рх. ст. при температуре испарения 195i5 C напыляют чувствительный слой октави нилсилсесквиоксана толщиной 0,5 мкм Подложку со слоем помещают в электронно-лучевую установку ZRM-12, экс понируют при дозе 3«10 Кл/см Затем подложку устанавливают на плоский стол-нагреватель, который обеспечив ет градиент температуры от перифери к центру О,5°С/мм. Прижимным устрой ством подложку плотно поджимают к поверхности стола-нагревателя и помещают в вакуумную камеру с остаточным давлением 510 -мм рт.ст. В течение 10 мин стол-нагреватель выво дят на температуру 125°С {скорость подъема температуры 12°С/мм) и вьадер живают при этой температура 15 мин, затем охлаждают до комнатной температуры. Подложку извлекают из вакуумной камеры и полученное изображение визуально контролируют под микроскопом NU-2 при увеличении К 1000. Полученное изображение проявляется полностью, без вуали, с высокой четкостью края изображения, Заполимеризованные участки слоя сплошные, гладкие, без трещин, Пример2, На подложку из хромированного стекла К-8 размерами 70X70 мм в условиях примера 1 напыляют слой, октаметил-октавинилсилсесквиоксана 0,35 мкм. Экспонирование слоя проявляется на синхротроне ВЭП-3 при длине волны характеристического излучения 15-20 А и дозе 30 мДж/см . Так же, как ив примере 1, подлож ку устанавливают на стол-нагреватель обеспечивающий градиент температуры 1,0°С/мм, и помещают в вакуумную камеру для термического -проявления, В течение 15 мин. стол-нагреватель выводится, на температуру 135С (скорость подъема температуры 1 О С/минJ, выдерживают при зтой температуре 10 мин и охлаждают до комнатной температуры. Так же, как и в примере 1, контроль, качества проявленного изображения определяют визуально на микроскопе NU-2 при увеличении ЮОО, Полученное изображение проявляется полностью и высококачественно. Использование предлагаемого способа литографии обеспечивает по сравнению с существующими способами высокое качество получаемого изображения, что необходимо для возможности реализации сухого процесса литографии субмикронного разрешения. Это достигается за счет того, что исключается растрескивание заполимеризованных участков слоя путем создания более благоприятных процессов диффузии газовой составляющей через полимер, а также образование вуали и ор еолов вокруг проявляемого изображения, обеспечивается высококачественное проявление. Кроме того, данный процесс полностью сухой, т,е, исключаются жидкостные стадии, все операции проводятся в высоком вакууме, т,е, автоматически обеспечиваются сверхчисть:-условия проведения литографии, процесс проявления протекает на принципе молекулярного удаления незаполимеризованных участков пленки, а не жидкостном их растворении, что повышает качестзо получаемого изображения за счет более полного удаления вещества, воспроизводимо реализуется получение субмикронных линейных размеров элементов микросхем, значительно повышается производительность про цесса за счет уменьшения количества операций, а также решается проблема утилизации канцерогенных органических растворителей.

СПСХ:ОВ ЛИТОГРАФИИ включающий нанесение на подложку чувствительного слоя кремнийорганического соединения методом вакуумного испарения, его экспонирование м вакуумное термическое проявление, о т л ичаюЕцййс я тем, что, с целью по вышеНИН качества получаемого изображения, нанесение чувствительного слоя проводят при температуре испарения 19О-200°С и при температуре подложки 35-45С, а термическое прояд/;ение осуществляют путем нагрева подложки с чувствительным слоем до 125-135с с линейной скоростью подъема температуры 10-15 С/мин, причем вдольповерхности подложки от ее краев к центру создают градиент температуры 0,5 - 1,0С/мм,