Шаблон для рентгенолитографии Советский патент 1981 года по МПК H01L21/312 

Изобретение относится к полупроводниковому производству и может быт использовано в микроэлектронике для получения посредством рентгенолитографии полупроводниковых структур с субмикронными размерами. Известен шаблон для рентгенолитог рафии, состоящий из тонкой прозрачной майларовой пленки, служащей в качестве мембраны, натянутой на под держивающем кольце. На пов ерхность пленки нанесен подслой хрома, улучшающий адгезию мембраны к слою поглотителя рентгеновского излучения, в качестве которого используют золото 11 . Однако шаблоны из полимерных материалов характеризуются недостаточ но равной поверхностью, низкой удел ной теплопроводностью, которая затрудняет отвод тепла, генерируемого поглощаемьши рентгеновскими лу чами, деформаций пленки вблизи закрепленных краев, ведущей к искажени рисунка, прозрачностью майларовой мембраны, значительно снижаивдейся вследствие наличия дополнительного слоя хрома. Наиболее близким к предлагаемс 1у по технической сущности является ша лон для рентгенолитографии, содержащий кремниевую подложку со сквозными окнами, на поверхности которой созданы слаболегированный п - и сильмолегированный п+слои. Поверх указанных слоев размещен слой окисла алюминия, образующий в сквозных окнах подложки мембрану (прозрачный для рентгеновского излучения), на который нанесен слой золота с подложек хрома, сформированный в соответствии с рисунком топологии и служащий поглотителем рентгеновского излучения. Кремниевые шаблоны обладают высокой прочностью и стабильностью размеров, имеет полнре соответствие термического расширения с термическим расширением кремниевой подложки 2. Недостатками данных шаблонов являются плохая адгезия золота к мембране, хрупкость, низкая оптическая прозрачность в пробельных местах, исключающая оптическое освещение, нетехнологичность вследствие сложности изготовления мембраны, наличия дополнительных операций, в частности операций нанесения подслоя хрома.

Цель изобретения повышение меанической прочности шаблона и тех- г ологичности его изготовления.

Поставленная цель достигается тем, то шаблон для рентгенолитографии, одержащий подложку со СКВОЗНЕЛМИ оками, прозрачный для рентгеновского злучения слой окисла алюминия, обраующий в сквозных окнах подложки ембрану, и слой поглотителя рентгеовского излучения, нанесенный на поверхность мембраны в соответствии с рисунком топологии, снабжен слоем алюминия, расположенным на поверхности подложки под слоем окисла алюминия и в теле мембраны под слоем поглотителя рентгеновского излучения.

На фиг.1 представлена подложка с повышенным слоем алюминия и слоем поглотителя золота на фиг.2 - заготовка шаблона со сквозными окнами в подложке и рисунком топологии в слое золота; на фиг.З - шаблон, разрез .

Шаблон для рентгенолитографии изготавливают следующим образом.

На подложку 1, например кремниеву вакуумным напылением наносят слой алюминия 2 толгдиной от 1 до 5 мкм, обеспечивающий прозрачность мембраны для рентгеновских лучей с А 8,3 X . Слой алюминия обеспечивает хороший теплоотвод при экспонировании рент- . геновскими лучами и играет роль буфе ра в случае возникновения деформации. Затем методом вакуумного ндпыления на слой алюминия наносят слой золота 3 толщиной 0,4 мкм, обеспечивающий хорошую контрастность засвеченного рисунка. После этого на слое золота формируют рисунок топологии 4 способом электронно-лучевой литографии с минимальным размером 0,1 мкм, В теле кремниевой подложки вскрыва- ют сквозные окна 5 путем травления в травителе:

Этилендиамин68 мл

Вода3 2 мл

Пирокатехин12 г

при 115°С, после чего осуществляют двухстороннее анодирование алюминия при режимах получения износа устойчивых покрытий.

Концентрация . 100 г/л Плотность тока 2 А/дм Напряжение16 В

Температура

электролита 15-20 С Время процесса 30 мин После получения сплошного слоя окисла алюминия 6 в пробельных участках рисунка анодирование заканчивается. Полученная анодным окислением пленка окисла алюминия 6 отличается от пленок аналогичных окислов, полученных другими методами, более высокой прочностью, отсутствием внутренних напряжений, высокой адгезией слою алюминия. Кроме того,пленка окисла алюминия получена после формирования слоя поглотителя в сооветствии с топологией рисунка и является цельной только в пробельных участках. Под слоем поглотителя рентгеновского излучения сохраняется слой алюминия , а также на поверхности кремниевой подложки слой, равный половине толщины нанесенного сл алюминия. Благодаря островкам алюминия в теле диэлектрической мембраны из окисла алюминия конструкция шаблона приобретает ряд положительных качеств: вследствие пластичности алюминий служит буфером для уменьшения деформаций при возникновении внутренних напряжений, алюминий обладает высокой теплопроводностью и служит для отвода тепла, возникающего в поглотителе при экспонировании за счет поглощения рентгеновского излучения, алюминий более эффективный чем хром материал связки золота с мембраной вследствие того, что алюминий очень дешев, испарение алюминия в вакууме легко осуществляется с помощью испарителя в виде вольфрамовой спиральной нити накала. Кроме того, алюминий обладает хорошей адгезией к окислам (в частности, к окислу алюминия) и золоту с образованием интерметаллических соединений, реагирует с монослоем SiOo

который всегда в естественных условиях покрывает пластины кремния с образованием надежного контакта к пластине.

Данная конструкция шаблона для рентгенолитографии высокого качества и проще в изготовлении, т.е. более технологична, обладает повышенной механической прочностью и теплопроводностью. Шаблон может быть из отовлен на стандартном оборудовании полуводниковой технологии с минимальными затратами энергии, времени и средств на получение прочной мембраны с высокой адгезией последней к поглотителю.

Например, затраты электроэнергии на получение AE-jOj толщиной 5 мкм на пластине размером 1 дм равны при анодном окислении алкминия:

Р 2Л.1бВ-0,5ч 0,016 кВт,ч Мощность установки осуждения окиси алюминия из газовой фазы около 20 кВт, скорость осаждения 200500 А /мин. Для получения окиси алюминия толщиной 5 мкм необходимо 100 мин. Расход электроэнергии составляет :

РЗ 20 кВт-1,5 кВт-ч.

Таким образом, расход электроэнергии во втором случае выше во много раз.

Формула изобретения

Ыаблон для рентгенолитографии, содержащий подложку со сквозными окнами, прозрачный для рентгеновского излучения слой окисла алюминия, образуквдий в сквозных окнах подложки мембрану, и слой поглотителя рентгеновского излучения, нанесенный на поверхность мембраны в соответствии с рисунком, топологии, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности шаблона и технологичности его изготовленияг он снабжен слоем алюминия, расположенным на поверхности подложки под слоем окисла алюминия и в теле мембраны под слоем поглотителя рентгеновкого излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Фоанции № 2261622, кл. Н 01 L 21/308,1975.

2.Бое id State РесНпов, 1972, voe 15, № 7, Spear D- Smith H.J. (прототип).

-3

-2

Ш

1 R фигЗ