Способ формирования маски Советский патент 1978 года по МПК H05K3/00 

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МАСКИ Другой особенностью изобретения является то, что на защитной маске и подложке создается слой из другого вещества, при котором участок слоя, находящийся в соприкосновении с подложкой, оказывается отделенным от участ ков слоя, покрывающих резист. Необлученный слой резиста и сверхлежащий слой вещества удаляются с помощью обработки растворяющим отделителем для резиста так, чтобы оставить только ту часть слоя из вещества, которая образована непосредственно на подложке. На фиг. 1 дан участок подложки, поперечное сечение (а-д), иллюстрирующий осуществление известного способа получения фоторезиста; на фиг. 2 - участок подложки, поперечное сечение (а-г), иллюстрирующий осуществление предлагаемого способа получения многослойного фоторезиста. При осуществлении предлагаемого способа приемлемы такие резисты, которые распадаются под воздействием радиации высокой энергии при дозировочных уровнях приблизительно выще, чем 1 X Ю кулон/см и которые обычно применяют в позитивных системах резиста при облучении высокой энергией. Резисты включают в себя, например, полимеры группы винила, такие, как низщие алкиловые эфиры метакриловой кислоты, н-бутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, диазосенсибилизированные новолаковые смолы. Многочисленные слои фоторезиста можно составлять из одного и того же полимера или различных полимеров при условии, что нижние слои растворяются быстрее в проявляющем растворе, чем сверхлежащий слой, при этом диапазон молекулярных весов полимерного материала первого слоя фоторезиста составляет 500-100000, а дополнительного слоя - 20000-10000000. Облучение производится радиацией высокой энергии такой, как рентгеновские лучи, ядерная радиация, электронный луч и т. п. Наиболее целесообразным способом облучения является использование электронного луча. Проявление осуществляется таким проявителем, который растворяет облученные участки слоя, например, органический растворитель или смесь, если применяются полимеры акриловой группы, и щелочной проявитель, сли используется фоторезист на основе диазосенсибилизированной новолаковой смолы фенолформальдегида. После проявления слои фоторезиста можно просущить при температуре, которая улучщает адгезию, приблизительно от 100 до Г50°С. Далее даны примеры, иллюстрирующие повыщение чувствительности, которое .можно получить предлагаемым способом. Пример 1. Чувствительность и,профиль струк туры из одного слоя. Слой полиметилметакрилата толщиной 25000 А (т, 82400, т„ 41560) нанесен на несколько кремниевых пластин, чтобы получить пленку 1 фоторезиста на кремниевой пластине 2 (см. фиг. 1 а). Пленку фоторезиста предварительно просущивают при 160°С в воздущной среде в течение 1 час. Каждый образец подвергают облучению дозами в пределах от 1 X 10-6 кулон/см 2 до 300 X Ш кулон/см применяя электронный луч диаметром в 1 микрон, дающий энергию в 25 кВ для облучения участка 3 каждой пленки (см. фиг. 1 б). Образцы проявляют в течение от 1 до 60 мин в метилизобутилкетоне (МИБК) при 21°С. На каждой стадии проявления измеряют толщину остающейся пленки фоторезиста. Облученная пленка растворяется со скоростью S, равной 2400 А в 1 мин при уровне дозы в 50 X X 10 кулон/см 2, в то время, как необлученная пленка растворяется со скоростью So 600 А в 1 мин. Окончательная толщина проявленного резиста составляет 25000 А мин 6600 А или 18000 А при проявлении в течение I мин. Чувствительность резиста определя ется как отнощение S к S о для различных доз. Минимальная чувствительность для рабочего контроля составляет 2,0. Таким образом, доза для получения требуемой чувствительности в 2,0 будет 20 X Ю кулон/см 2. Поперечное сечение проявленной пластины исследуют при помощи электронного микроскопа со сканированием и получают увеличенную в 6000 раз фотографию. Как показано на фиг. 1 в,, в пленке отмечен наклонный приблизительно в 45° профиль резиста. На верхний слой 1 фоторезиста и открытую часть подложки 2 наносят способом вакуумного испарения алюминиевый слой 4 толщиной в 10000 А (см. фиг. 1 и 2). Алюминированную пленку погружают в теплый ацетон при 50°С для того, чтобы растворить слой 1 фоторезиста и снять часть алюминиевого слоя, который был образован непосредственно на поверхности пластины 2. Снятие алюминиевого слоя не удается, очевидно потому, что алюминий покрывал наклонный край 5 резистивного слоя так, что ацетон не мог воздействовать на резистивный слой I и удалить его. Для сравнения результатов, которые можно получить Н |йменением предлагаемого способа, с результатами способа, описанного в примере 1, используют двойной слой полиметилметакрилата. Пример 2. На пластину 6 наносят слой 7 полиметилметакрилата толщиной в 14000 А с молекулярным весом в таких же пределах, как в примере I (см. фиг, 2). Слой 7 предварите чьно-..просущивают приблизительно при 160°С в течение 1 часа. На слой 7 наносят второй слой 8, содержащий пленку из поли.метилметакрилата, толщиной 7000 А, но с более высоким молекулярным весом (т 750.450; ш 246.190). Двойную пленку предварительно просущивают в течение 1 часа при 160°С и затем подвергают облучению сканирующим .электронным лучом, диаметром 1 микрон, энергией в 25 кВ при дозе 7,5 X 10 кулон/см 2. В результате получают облученный участок 9 в слоях 7 и 8, как показано ,на фиг. 2 б. Скорость растворимости (So) необлученного верхнего полимерного слоя определяют в 75 А в мин. Двойную пленку фоторезиста проявляют приблизительно 50 мин в проявителе из метилизобутилкетона при температуре около 21 °С. Необлученные участки слоя теряют около 3750 А за время проявления. Окончательную толщину оставшейся двойной пленки определяют в 17250 А. Как показывает фотография поперечного сечения проявленных резистных слоев, сделанная электронным микроскопом со сканированием с увеличением в 7000 раз, получают подрезанный проявлением профиль фоторезиста (см. фиг. 1 в). Проявленную резистную пленку алюминируют способом вакуумного осаждения, получив слой 10 алюминия толщиной в 10000 А. Слой фоторезиста и сверхлежащий слой алюминия снимают, как показано на фиг. 2 г и д, при помощи растворения в теп лом ацетоне при 50°С. Отнощение толщины фоторезиста к толщине металла составляет 1,7 к 1. Определяют, что разрещающая способность изображения из алюминиевых полос представляет собой отношение щирины к высоте около 1,3 к 1,0 (т. е. 13000 А щирина изображения и 10000 А высота). Минимальное расстояние между алюминиевыми полосами, которое можно получить, составляет около половины окончательной толщины фоторезиста или около 8500 А. Минимальная доза, необходимая для осуществления съема способом фоторезиста из двух слоев и слоем алюминия, толщиной в 10000 А, составляет всего одну щестую дозы, требующейся для однослойной пленки. Пример 3. Использование смешанных полимерных слоев. а.Один слой из политретичного бутилметакрилата. Пленку из политретичного бутилметакрилата, толщиной в 20000 А (т -104100; ГП;, -52500) наносят на кремниевую пластину. Пленку предварительно просущивают при температуре около 160°С в течение 1 часа. Затем пленку облучают, применяя 1 микронный электронный луч в 25 KV, дозами от 1 X lOS до 300 X Ю кулон/см 2. При дозе в 25 X 10 кулон/см 2 достигнута чувствительность с отношением S/So (4 к 1) к проявлению в метилизобутилкетоне при 21°С. Скорость проявления So 1500 А в минуту на S облученного участка. После.проявления толщина оставщейся пленки резиста составляет 15.000 А. Максимальная толщина алюминия, которую можно снять, применяя ацетон при 40°С, составляет 4500 А. б.Пленку из политретичного бутилметакрилата толщиной 15000 А наносят на кремниевую пластину и предварительно просушивают при температуре около 160°С приблизительно в течение часа. Затем наносят второй слой фоторезиста из полиметилметакрилата (молекулярный вес т„ 750450, т, 246190) толщиной около 3000 А просушивают нанесением слоя при температуре 160°С приблизительно в течение часа. Слои фоторезиста подвергают облучению 1 микронным электронным лучом, применяя энергию в 25 кВ и дозы от 1 X 10 до 300 X Ю- кулон/см 2. При дозе в 7 X 10 кулон/см2 и проявлении в течение 20 мин в метилизобутилкетоне при 21°С толщина оставшегося слоя фоторезиста составляет 16500 А. Пленку алюминируют способом вакуумного осаждения и получают слой алюминия в 10000 А. Участок алюминиевого слоя, покрывавший оставшийся после проявления слой резиста, успешно снимают в.месте со слоем резиста вымачиванием в теплом ацетоне при 40°С. Затем чувствительность резиста повышают снижением уровня требуемой дозировки с 25 X 10 кулон/см до 8 X 10 кулон/ см Величина отношения толщины.слоя резиста к толщине слоя металла, требуемая для осуществления успешного съема, снижена приблизительно с 3 до 1,6. Предлагаемый способ создает требуемый профиль. Чувствительность резиста повышается благодаря тому, что время проявления, требуемое для составной многослойной структуры резиста, приблизительно равно времени, требуемому для проявления верхнего слоя. Благодаря защите, создаваемой верхним слоем, толщина нижних слоев резиста не уменьшается во время проявления. Таким образом, в действительности, отношение чувствительности S/So близко к отношению ско,рости раствори.мости S облученного нижнего слоя с более низким молекулярным весом к скорости растворимости So необлученного верхнего слоя. Формула изобретения 1.Способ формирования маски, например, изготовлении рисунка микросхем, включающий нанесение на подложку слоя фоторезиста на основе полимерного материала, селективное экспонирование его. радиационным лучом с последуюшим проявлением путем удаления экспониров.анных участков слоя фоторезиста в растворителе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров маски, после нанесения первого слоя фоторезиста на подложку наносят по крайней мере один дополнительный слой фоторезиста, обладающий меньшей скоростью удаления в растворителе, чем первый слой фоторезиста. 2.Способ по п. L отличающийся тем, что в качестве полимерного материала обоих слоев фоторезиста используют поли.метилметакрилат. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что диапазон молекулярных весов полимерного материала первого слоя фоторезиста составляет 500-100000, а дополнительного слоя - 20000-10000000. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США Хд 3535137, кл. 117-8, 20.10.70.

а

, /

t 5 3