Электронорезист Советский патент 1984 года по МПК G03F7/26 

Ф

Применение сйлатранов в качестве электррнорезиста при сухой электронолитографии.

SI

00

00

о о

Изобретение относится к электронной технике и может быть использо.вано в производстве интегральных схем.

Известно использование в качестве электронорезистов в методе сухой электронолитографии кремнийорганических соединений - алигоорганилсилсесквиоксанов. Метод сухой электронолитографии сводится к следующему: на подложку наносят с помощью вакуумного термического испарения чувствительный слой (органилсилсесквиоксан), облучают слой электронным лучом, удаляют необлученные участки слоя реиспарением в вакууме Cl3. .

Недостатком указанных веществ, используемых в качестве чувствительного слоя, является их крайняя труднодоступность и сложность получения продуктов достаточной чистоты. Это обусловлено особенностью процесса гидролиза, с помощью которого получаются данные летучие кремнийорганические вещества.

Цель изобретения - реализация метода сухой вакуумной электронолитографии с использованием легко доступных кремнийорганических соединений, что приводит к снижению стоимости процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве электроночувствительного материала при сухой ваку умной электронолитографии используют силатраны с общей формулой

RSi(OCH.2CH.j )j и, где R СН,, С Н.;

oCjHj,- сеснг; сН2 сн-, сн,

СНгСН2; и др, Силатраны являются широко доступными веществами, однако до настоящего времени не было известно их применение в качестве электроночувствительных материалов. Они получаются с высокими выходами (90100%) при взаимодействии триэтаноламина с соответствующими органилтриалкоксисиланами и полиорганилсилоксанами. В отличие от известных кремнийорганических материалов используемых в сухой электронолитографии (органилсилсесквиоксанов), они не требуют очистки вакуумной сублимацией, которая является сложной технологической стгшией в условиях промышленного производства.

Силатраны сублимируются в вакууме без разложения при умеренных температурах. Установлено, что эти вещества обладают способностью полимеризоваться под действием электронного обточения. При этом чувствительность к действию электронного облучения определяется характером о| ганического заместителя у

атома кремния (R) и понижается в ряду СН2 СН-СН2, ,CfCH2, СН, , CgHs- от до Ю Кл/см. Обнаруженные свойства силатранов позволяют использовать 5 их в качестве негативного электронорезиста в сухих способах электронолитографии .

Применение в качестве электронорезиста сЛипатранов позволяет осу0 ществить следующий процесс сухой электронолитографии. На предварительно очищенную .стандартным методом полупроводниковую, диэлектрическую или металлическую подложку на5 пыляют в вакууме йри давлениях

10 мм рт.ст. слой силатрана при 140-170°С в зависимости от состава исходного материала. Полученные сплошные пленки толщиной 0,20 0,3 мкм экспонируют в пучке электронов с использованием стандартного оборудования (Jeol - Т 200, ЭЛЛМС). В результате воздействия электронов на полученный таким образом слой

5 в нем формируется скрытое изображение за счет способности предлагаемых материалов полимеризоваться под воздействием электронного облучения.

Экспериментально установлено, что наиболее чувствительными к действию облучения являются слои на основе аллил- -и винилсилатранов. Изображение проявляют путем вакуумного термического реиспарения, для чего под5 ложку с пленкой выдерживают в том же вакууме в течение 10-15 мин |при 110-140с. При зтом не подверг;шиеся воздействию облучения участки чувствительного слоя реиспаряют0 ся с поверхности подложки.

В результате проведенных экспериментов установлено, что рельеф, полученный на пленках метил- и хлорметилсилатрана является более

5 контрастным. ,

Основным преимуществом изобретения является получение элементов субмикронных размеров с помощью электронолитографии без использовап ния дорогостоящих негативных вакуумных электронорезистов - олигоорганилсесквиоксанов.

Пример 1. Навеску 1 г ме тилсилатрана помещают в испаритель

5 и испаряют на кремниевые подложки диаметром 60 мм, обработанные стандартным способом, при давлении 10 мм рт.ст. и температуре 140с. Время напыления одной подложки .45 с.

0 Толщина пленки, определенная зллипсеметрически составляет 0,2 мкм.

Подложку с напыленной пленкой экспонируют на установке Jeol Т 200, ЭЛЛМС. Оптимальная доза об5 лучения составляет 10 Кл/см.

Полученное изображение проявляется вакуумным термическим реиспарением при давлении 10 мм рт.ст., температуре 120°С. Время полного проявления 14 мин. В результате на пленке получено изображение с минимальным размером элементов ),5 мкм.

Пример 2. Аналогично, г хлорметилсилатрана. Испарение на подложку происходит при 160с. Толщина пленки 0,3 мкм. Оптимальная доза облучения 10 Кл/см. Реиспарение при . Время полного проявления 12 мин.

Пример 3. Аналогично, г этилсилатрана. Испарение на подложку происходит при 40°С. Толщина пленки 0,2 мкм. Оптимальная доза облучения Кл/см. Реиспарение при . Время полного проявления 15 мин.

Пример 4. Аналогично, г этоксисилатрана. Испарение на подложку происходит при 70с. Толщина пленки 0,2 мкм. Оптимальная доза облучения Кл/см. Реиспарение при . Время полного проявления 10 мин.

Пример 5. Аналогично, 1 г винилсилатрана. Испарение на подложку происходит при . ,Толщина пленки 0,3 мкм. Оптимальная доза облучения Кл/см. Реиспарение при 20с. Время полного проявления 2 мин.

: Пример 6. Аналогично, 1 г аллилсилатрана. Испарение на подложку происходит при . Толщина пленки 0,3 мкм. Оптимальная доза облучения Кл/см. Реиспаг рение при 30°С. Время полного проявления 10 мин.

Пример Испарение на подэтинилсилатрана

ложку происходит при . Толщи0 -на пленки 0,2 мкм. Оптимальная доза облуче.ния 5 10 Кп/см. Реиспарение при 130°С. Время полного про явления 12 мин.

5 В настоящее время в качестве базового объекта - электронорезиста принят г1олиметилметакрилат, используемый в жидкостных способах электронолитографии, с чувствительностью

п к действию электронного облучения 1П-5 кл/см.

10Силатраны обладают следующими преимуществами перед полиметилметакрилатом:

5

более высокой чувствительностью, по сравнению с жидкостными резистами, к действию электронного облучения. Это позволяет сократить в 10-15 раз время облучения и машин0ное время дорогостоящего оборудовани.я;

все стадии литографии проводятся в вакууме без использования органических растворителей.