Способ формирования рельефных изображений Советский патент 1985 года по МПК G03F7/26 

Изобретение относится к способам формирования рельефных изображений в полимерных материалах и может быть использовано в электронной промышленности, а также для регистрации рентгеновского и электронного излучения.

Цель изобретения - повышение качества получаемого изображения и it упрощение процесса формирования рельефного изображения.

Проявление вакуумным ультрафиолетом (БУФ) полимерных резистных пленок основано на эффекте замедления скорости травления в ВУФ участков пленки, экспонированных рентгеновскими или электронными лучами. Замедление скорости травления (проявления) происходит за счет образования в полимере сшивок, количество которых зависит от дозы экспонирования. В присутствии кислорода процесс проявления характеризуется линейной зависимостью скорости проявления (травления) от дозы экспонирования, так как в присутствии кислорода не происходит образования дополнительньЬс сшивок молекул в .полимерах под действием ВУФ, а наблюдается послойное стравливание (проявление) полимерной пленки (пропорционально дозе ВУФ). Эффект наблюдается как для негативньпс, так и для позитивных резистов.

Если процесс проявления вести в вакууме, то он будет характеризоваться логарифмической зависимостью скорости проявления от дозы экспонирования. Таким образом, условия проведения процесса проявления (на или в йакууме) можно выбирать, исходя из поставленных перед экспериментатором задач.

На фиг.1 представлены зависимости скорости проявления ВУФ (Л 11520 нм) в атмосфере кислорода ( на воздухе) от дозы экспонирования; на фиг.2 - схемы формирования рельеных изображений с частичным () и полным (S) проявлением. .

На фиг.1 обозначены: зависимость 1 - экспонирование мягким : рентгеновским излучением (А 0,83,0 нм) позитивного резиста - полиметилметакрилата (ПММА); заврсимость 2 - экспонирование мягким рентгеновским излучением (Л 0, нм) негативного реэиста - сополимера гляцидилметакрилата и этилг акрилата (ГМА-ЭА); зависимость 3 экспонирование электронным лучом (энергия электронов Е 20 кэВ) позитивного резиста - ПММА; зависимость 4 - экспонирование электронным лучом (энергия электронов Е 20 кэВ) негативного резиста ША-ЭА.

Можно использовать и другие полимерные материалы для формирования рельефных изображений если возможно получение соответствующих калибровочных кривых проявления ВУФ

Способ формирования рельефных изображений осуществляется следующим образом.

Полимерную резистную пленку 5 селективно экспонируют .через шаблон мягкими рентгеновскими или электронным лучами. Затем осуществляют проявление вакуумным ультрафиолетовым излучением в атмосфере кислорода, (фиг,2й) в течение времени, которое определяют по калибровочной кривой (фиг.1). Для каждого полимерного материала своя калибровочная кривая. Для формирования рельефного изображения можно использовать резистныё пленки, сформированные на подложке 7. В этом случае подложку покрывают слоем реэиста (например, центрифугиро.ванием) и сушат Затем готовую резистную пленку, нанесенную на подложку, селективно экспонируют мягким рентгеном или электронами и проявляют ВУФ (фиг.2& Селективное экспонирование электронами можно осуществлять без шаблона на электронно-лучевых установках с управля-емым лучом.

П .р и м е р 1. Полимерный резист ПММА толщиной 1 мм экспонируют через шаблон с размерами окон 1X1 мкм мягким рентгеновским излучением (Л 0,8 - 3,0 нм) . Данный спектральный диапазон вьщеляют из спектра синхронного излучения алюминиевым фильтром толщиной 1,1 мкм. Доза экспонирования Д 15 Дж/см. Затем скрытое изображение шаблона проявляют ВУФ (л- 115-200 нм) в присутствии кислорода (на воздухе) в течение t 100 мин (фиг.2л). В качестве источника мягкого рентгеновского- излучения используют синротрон с энергией электронов 577 Мэ и радиусом орбиты 2 м. В качестве

J

источника ВУФ используют водородную лампу с электрической мощно.стью 40 В с фильтром из MgFj. Полученное рельефное изображение наблюдают с помощью растрового электронного микроскопа.

Таким образом, получают негативное изображение шаблона с размерами точно соответствуюпщми размерам окон шаблона. РельефноеИзображение имеет вертикальные стенки, т.е. уход геометрических размеров минимальный (,1 мкм). Точность воспроизведения рисунка не хуже 0,1 мк (определяется с помощью растрового микроскопа).

Пример2. На кремниевую подложку наносят слой полимерного резиста ПММА . толщиной 0,5 мкм и экспонируют через шаблон с размерами окон 10x100 мкм мягким рентгеновским излучением .(Л 0,8-3,0 нм) Данный спектральный диапазон вьщеляют из спектра синхротронного излучения алюминиевым фильтром толщиной 1 ,1 мкм, Доза экспонирования Д 10 Дж/см. Затем скрытое изображение шаблона проявляют ВУФ (л 115-200 нм) в атмосфере кислорода (на воздухе) в течение 40 мин (фиг.2&). Источники излучения те же, что и в примере 1.

Таким образом, получают негативное изображение, точно соответствующее рисунку шаблона. Кроме того, получают рельефное изображение распределения интенсивности рентгеновского излучения при экспонировании через шаблон. Точность воспроизведения рисунка не хуже 0,1 мкм (определяется с помощью растрового электронного микроскопа).

.П р и м е р 3. На кремниевую подложку наносят слой полимерного (негативного) резиста ГМА-ЭА толщиной 0,8 мкм и экспонируют анало96796

гично примеру 2. Время, в течение которого проявляют скрытое изображение, составляет 60 мин. Получают негативное изображение шаблона высокого качества и точно соответствующее рисунку шаблона ((,1 мкм).

Пример4. На кремниевую . подложку йаносят слой полимерного (позитивного) резиста ПММА толщиной

10 -0,8 мкм и экрпонируют через шаблон с размерами окон 50x50 мкм электронами (энергия электронов кэВ). Доза экспонирования Д , 3«10 Кл/см Затем скрытое изображение проявляют

IS аналогична примеру 2 в течение 60 мин. Экспонирование электронами проводят на установке ZRM-12. Источник ВУФ тот же, что и в примере 1. Таким образом, получают, негативное изображение шаблона, точно соответствующее рисунку шаблона и высокого качества. Полученное изображение наблюдают с помощью растрового микроскопа. Точность воспроизведения рисунка не хуже 0,1 мкм (определяется с помощью растрового электронного микроскопа).

П р и м е р 5, На кремниевую подложку наносят слой полимерного (не3Q гативного) резиста ГМА-ЭА толщиной 0,8 мкм и экспонируют аналогично примеру 4. Время проявления в ВУФ t 60 мин. Получают негативное изображение шаблона, точно соответствующее рисунку шаблона. Точность

35 воспроизведения рисунка не хуже 0,1 мкм (определяется с помощью растрового электронного микроскопа).

Предлагаемый способ может быть использован для регистрации рентгеновского и электронного излучения, а также во всех случаях, где требуется формирование рельефных изображений высокого качества и точность получаемого рисунка. I I I II РентгенI f f I () f I I I I I I I Узлектромл)

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, включающий ir ff/ff f VM. селективное экспонирование полимерных реэистных пленок рентгеновскими (или электронными лучами с дальнейшим их проявлением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемого рельефного изображения, проявление ос ьществляют путем облучения вакуумным ультрафиолетовым излучением. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что проявление осуществляют IB присутствии кислорода. МО K,V . по (О с: со ь 4,J /«Af« со О5 №0 № tM S.ff-f tff-t fui t

I i -t Mill

Bva

I I

Фиг. 2

1 i

ВУФ