Свободная маска для напыления пленочных элементов и способ ее изготовления

Свободная маска для напыления пленочных элементов и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Свободная маска для напыления пленочных элементов, содержащая базовую диэлектриче скую пластину со сквозными отверстиями и с расположенным на ней металлическим слоем, о т личающаяся тем, что с целью повышения технологичности и улучшения эксплуатационных характеристик маски, базовая пластина выполнена из сухого пленочного фоторезиста, а металлический слой выполнен из ферромагнитного материала. 2. Способ изготовления свободной ,маски по п. 1, включающий формирование отверстий а базовой пластине и нанесение на поверхность базовой пластины металлического слоя, отличающийся тем, что отверстия формируют путем экспонирования базовой пластины через фотошабл®н и проявления, а перед нанесением металлического слоя проводят термоКЛ обработку базовой пластины при 200-300°С в течение 15-30 мин и бомбардировку ионами в тлеющем разряде. UD о

СОЮЗ СоаЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1019017

3(59 С 2 С 13/02; H 05 K 3/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП 4Й

û ——

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЦ

""! и axe cso с @еткл ст у (21) 3382135/18-21 (22) 14.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. Н 19 (72) П.П, Мягконосов, Я.Н. Беккер, В.Н. Кузнецов, А.И. Лященко и

Н.ф. Смирнова (53) 621.3.049(088.8) (56) 1. Патент СНА И 3342706, кл. 204-11, 1976.

2. Патент США М 3573012, кл. 156-3, 1977 (прототип). (54) СВОБОДНАЯ МАСКА ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ

ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) 1. Свободная маска для напыления пленочных элементов, содержащая базовую диэлектрическую пластину со сквозными отверстиями и с расположенным на ней металлическим слоем, отличающаяся тем, что, с це, лью повыщения технологичности и улучшения эксплуатационных характеристик маски, базовая пластина выполнена из сухого пленочного фоторезиста, а металлический слой выполнен из ферромагнитного материала.

2. Способ изготовления свободной маски по и. 1, внлючающий формирование отверстий в базовой пластине и нанесение на поверхность базовой пластинь: металлического слоя, о т л и ч а ю шийся тем, что отверстия формируют путем экспонирования базовой пластины через фотошаблвн и проявления, а перед нанесением Я металлического слоя проводят термообработку базовой пластины при

200-300 С в течение 15-30 мин и бомбардировку ионами в тлеющем разряде.

20 « -" 1 .> (1 Б Радуг(" Гь ние Б (?>-03 фоторезиста .-IcãBT.I;,i:)ãO ri3o6p«...«с. i:: . маски чс танОБку . э i 1p p!1

r«.oH: .:(, веток матрицы с.воб>с)дный

0 Г,">О:.:,?м(=. .- 14(-. Т» BËH×BCК .>й )B; .(<(; .;лотн,, „, : сс)ци(Б рам::.и !iа ГЗБ:p;<:-ioct ?? ?4->), )1. 1 -i (B г(Ь Бан Л -1 С<, - .ОЕ . . а «г(ХБ«:

1-(ИЕ;, J.,C) b Hi. <„ 3 Jl>i г-. «3 ОТ К рЫ) Ь. :< 1ас Т КБХ

Ма > .>И((с! И От, > Е.г)Е(БИ(р«З(4КИ < - . ПОЕМ н (4ке Бл От -IOBB р;-. HO(. Ги м- (0>If!bi J

Згг

,- ;,«ДГ;«а i КВМ «I Тс КО> 0 лг> и-.:„- >,,.Б-, :. ...::,;,эски. ,!ПИЗ;<ИМ 1 ЕХНКЧЕСI- Ич ОЕШЕНИЕ(. г. i 3 О р(? 1 Ем<(1««) ЯБЛЯЕTC J? М:i «С. Ка ДГЯ Н«1г(Ы ПЕН(!;1 П г)(Нос!НЬ(Х 3 Г(ЕМЕН; С Б (4 С Г10CO6:-)" .43f 0 I >Б«1;-? Н" я .

Д

МБСКГ» СС>сто(>т- (, 3 МЕ Г,ЛЛ(лы(ГКОЙ HПИ керамлческой базовой Г, ластиг(ы ТО (I!I

НОЙ .) (1 МКМ, Б КОТОРОЙ Bb Ã>OJ : IBHbl СКВОЗ

НЫЕ OTBBPC (ИЛ И ТОНКОГО С>!Оя Н(ЛКЕЛЛ > присоединеннОГО к поверхности пласти"

НЫ ГIОСРЕДСТБОМ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ ЗО»ОТ;), Слой никеля »огциной 1-а мкм „; пленка

ЗОГ>0 Га СОД«лржс)1 Г Г1рЕ((ИЗИОННЫЕ СКОЗНЫЕ отвер:-.;-:E> конфигурация которых соотБстс > B ет конфи ура»ции ГlленОчных зле мен.гов, Г(ри-»ем упомянутые сквозные

55 отверстия расположены над сквозными отверстилми, Выполненнь((4И B базовои пластине 1 2 J«!!Бобре i-с..нив относится K (414(< j)0

ЗЛЕКТрог»lлКЕ И МОЖЕТ бЫТЬ (4Ci (0> bÇOBB"

Но при из(отовлении интеграл(ь(-ых схем и гi46pиД(!ь(х и((òе(ральных мил pcс060

РОК

Известна свободнал маска и способ ее изготс)аления, Маска состоит из ме. таллицеской рамки, к которой (>рисоединена тонкал металл(<ческая гласти1 (> на. .. ОГНБННBJ=. из Гого жс. металла, -.:; ) и -::;- .:."..: содержа(!Бя сквсзные

:-," игу ра((ил Ko TGpbl: c0

Oi B,— :.. . i. 0i-:фИГУРБ((ии (1>г М, >БМЬ;Х (герг 3;. аг(«у пл 1-(очн(,,; з p(4p,-- (OB, »с

Р Е Б () C T «3 : < а (4 И Т а К О И М а С («<14 Л Г Л 5 14 Т С Я

Г .".b. Ñ« -<«i."1 If>:«ÄO(МКОСТЬ ((ЗГ() ГОБЛГ.НИЯ И

11.",3 кал на пежност! Бэнд г м«3лОИ (4еха н!л >ескОЙ пдочности тОнкОЙ метс лличес кой пласт(»ны,, а также нарушен:пе конф(ЛГУгРБ,И(- . (1)ОБ(4(ЛБУ Е>4Ь(х ЧЕРЕЗ МБСКУ

ПЛЕНОЧ((biХ ЭЛЕМЕНТOB БСЛЕДСТБ i«i П Ро-"

Бисанил»ас(<и Г(ри на(-реве из-=i;= бо ь "1

Lo(4 ра 31 11(4ы темпе ра (y p((ü(õ коз((>ф(I û((cf» . С>Б >114Н, И(»Г.(-С, Р ГШИОЕН;лГ» МБГК;1,1 Под ло>(<ки, 25

f;."cс0б (лзготов ген(ля данно(л нс)ски

Недс с Tатками извес THGI4 маски

Л>ЗГ:="Б;- Сл BB BANCOÊ«>«3 СТОИМОСТЬ СЛОЖ ность и БысoKB >3 тру досмкос т ь изГОтовлс.г»ил, э также сложность обеспечения

:--лотного контаKTB маски с подложкой, так как то Г(щина базовой пластинь («5г> мкм (H>3 обеспечивает требуемой для ->лотного контакта жесткости (4аск; 1»ри механлческом коеплении маски к подложке, а Величина упругой деформ=-4(èè базовой (>ластины из металла и"I!" к Бамкки пре IRTñòBóåò плотному он»экт. Маски к подложке г>ри воздс-..йстз(и Внешнего магнитного поля. Недо-татком мас <и лвляетсл также ее

:„.31<ýß;:"-ДЕ>((<»ОСТЬ БСЛЕДСтВИЕ МБГой ., ХБ 11,> -> BC K 014 (. Ро -4НО Ти На Б!лСБЮ((;Их кра >4è отверстий базовой гласти «- (ас Гкоз OH <ого слоя никеля, так как GBBмерь> отверст;ЛЙ в базовом слое Ог(ь, :-, -- 4;>-змерь, Отверстий B тонкОм

D 1 .« О г(Г

С-г<>СО;. iië! С>ТОБЛЕНИя таКой МаСКИ

Bi<гКЧЭС.(=(а»гГЕ -.:Е На ПОБЕрХНОСтЬ ба30Boi: Гг>ас с!II-bI из метаг(ла или кера» то-;кои пген нанес .н((> ча ->оверхностb c>3îÿ

::.:ке.":: .=".Ii(HT.-..C> .4: —.ã:.==:-к..> фогмировачие другой поБРр и ..<с>нфигурацил которых

ТБ:гет iреб;емой конфигурации ()TBBpcT!!4 B базовой г>ластине, вытравливание с ткрь ты < Bcòêîâ базовой

-:.:.;,C;: ib Д= f:.—:BHK(4 ЗОЛОта„УДаЛЕНИЕ .3«)(11 Тi»0(О С Г )Л С гОРЕПХНОС) (, ""0«3 НИKP Г>Г« " (I P; - 1- ::;, B(.1!лТНО(0 C J;) i -12

-" " (: «1»" i - а Б(" П>га("ИНЫ фОВМИ::: Г. 14(«? (,э: (.Б=:PÕHОСт.. CËOß H:,4KBBJ-*

;«, .— Б«с т((й !bот« ° >Е !4i- -(ЛБ НОГ» Маски .>l,; лг, ГББ,«B .,.»3 «Bpbt ртвеГ>стий ко

-;,(- („-,,=-- - Т,—;>1« -,-,;" л«14Г .гг)аЦИИ (4, . 3 - Раи Г>ЛЕН(:-. :::,,г 3;,ЕМЕНтОВ, ВЫСтРаВ.

ЛИВВНИЕ 0 ГКРЫ г Ь(Х > ВСТ (<СВ СЛОЯ НИКŠ— пг:.енки 3:. гот(=, удапение фоторе3! ((а и; ..ГЦ (ii (ОГ 0 СЛОЯ ф

}("à îñ:1атк =i" :BB«":стного способа «BJ)ÿîTcB высокая трудоемкость «CJ!o>f(изготовг!е(4(лл масок. Этот способ г аЛО ПРОИЗВ<;ДИТЕЛЕН, таК КаК НЕ СОот(ет«твуеT .1 егрально-групповой тех. :о>3o;!;!! H BbIзцзает загрязнение окружа(с(сей сред.(продукта.и травления. ИсГк«пь зование тр"= BëBíèB длл изготовле" †.,л GTBepc1-ий в баЗОВОМ слое е Обес;-.Бчивйет высокой TO ности отверстий из-За изотропности травления используемого ма сриала базовой пластины 1:«1ЕТ=-.ËÃ:à И ПИ КЕРБМИКИ ).

3 1019

Целью изобретения является повышение технологичности и улучшение экеплуатационных характеристик маски.

Поставленная цель достигается тем, что в свободно" маске для напыления

5 пленочных элементов, содержащей базовую диэлектрическую пластину со сквозными отверстиями и с располооженным на ней металлическим слоем, базовая пластина выполнена из сухого пленоч- !о ного фоторезиста, а металлический слой выполнен из ферромагнитного материала.

А также тем, что согласно способу изготовления свободной маски для на!

5 пыления пленочных элементов, включаюц ему формирование отверстий в базовой пластине и нанесение на поверхность базовой пластины металлического слоя, отверстия формируют путем экспониро20 вания базовой пластины через фотошаб" лон и проявления, а перед нанесением металлического слоя проводят термообработку базовой пластин i при 200300 С в течение 15-30 мин и бомбарО

2S дировку ионами в тлеющем разряде °

Такое выполнсние свооодной маски обеспечивает ее высокуг технологичность, так как маску изготав.пивают на оборудовании, применяемом B производстве интегральных схем и гибридных интегральных микросборок с и-.пользованием технологическ1 х процессов интегрально-групповой обоаботки,. причем операции термообработки, ионной бомбардировки и нанесения слоя ферро" 35 магнитного материала выполняют в едином технологическом цикле, Жесткость базовой пластины из СПФ достаточна для сохранения конфигура„ èè выполненных в неи cKBG3Hblx o всрстии !о а величина ос1аточных упр;гих деформаций незначительна и обеспечивает плотный контакт маски с подложкой при взаимодействии тонкого мет-ллического слоя из ферромагнитного материала, сформированного на поверхности базовой пластины с внешним

Ф магнитным полем.

На фиг. 1 представлен фрагмент свободной маски, вид сверху на фиг. 2 " сечение А-А на фиг, 1; на

Фиг; 3 - базовая пластина, расположенная менду — îíêîé,,прозрэчной для ультрафиолетового света лавсач новои пленкой и защитной полиэ.гиле- 55 новой пленкой; на фиг. 4 - базовые пластины из СПФ, соединенные с тонкои лавсановой пленкой и содержа01j Я щие сквозные прецизионные отверстия; на фиг. 5 — базовые пластины из СПФ с нанесенным металлическим слоем; на фиг. 6 — свободная маска, выполненная предложенным способом, содержащая базовую пластину из СПФ, металлический слой из ферромагнитного материала и имеющая прецизион" ные отверстия, как в базовой пластине, так и в металлическом слое.

На фиг. 1-6 показаны базовая пластина 1 из сухого пленочного фоторезиста (СПФ с прецизионными от" верстиями 2 и металлическим слоем 3, лавсановая пленка 4, защитная полиэтиленовая пленка 5, базовую пластину 1 экспонирую через фотошаблон 6, содержащий рисунок пленочных элемен" тов 7 и конфигурации маски 8.

Пример. На базовую пластину 1 из СПФ марки СПФ2-40, состоящую из окрашенной в синий цвет органичессои светочувствительной основы толциной 40 мкм, расположенной между тон" кой лавсановой пленкой 4 и защитной полиэтиленовой пленкой 5, устанавлива

l0T фотошаблон 6 со сформированньв: на

=-го поверхности рисунком пленочных ,элементов схем и конфигурацией маски. фотошаблон может содержать несколько рисунков, размноженных посредством мультипликации. Фотошаблон 6 и базовую пластину 1 из СПФ помещают в вакуумную копировальную раму установки экспонирования и производят экспонирование заготовки из СПФ, обеспечивая плотную фиксацию фотошаблона 6 на поверхности заготовки. После экспонирования базовую пластину выдерживают в темноте при 20-25 С в течение 20-30 мин. Затем отделяют от базовой пластины из СПФ защитную полиэтиленовую пленку 5, оставляя лавсановую пленку 4, которую на последующих технологических операциях групповой обработки используют в качестве подложки.

Проявление рисунка фотошаблона 6 производят в метилхлороформе на установке струйного проявления, растворяя незасвеченные участки базовой пластинь, 1 из СПФ и формируя таким образом конфигурацию маски. Затеи базовые пластины 1 из СПФ промывают в дистиллированной воде и сушат при 80-90вC в течение 10-20 мин.

После сушки базовые пластины, сформированные из слоя органической светоч!вствительной основы на поверх10190 ности лавсаново>й> подложки 4, устанавливаот в Ycтанавку вакуумного напыления тига УВН-2(1-2 и откачивают ее до давления 10 - -1О мм рт.ст., после че.-о производят термообработку ба. .-.Овых пгасièí 1 при 200-250 С в те" чение 15-30 мин. В результате термообработки происходит термолиз — "сшивание" макромолекул светочувствительной основы, чем обеспечивается высо- (о кая химическая устойчивость базовых пласт(>н 1, Затем температуру снижаЯат,qo «0-6(РС, напускают в колпак установк", вакуум->ого напыления через натекатель аргQH Обеспечивая давле«ие в,ñ>".ïàке 10 — 10 л .и рт.ст, и про:зводят бомбардировку базовых ппастин 1 ионами аргона в тлеющем раз. и-:ге "-;, те ение 1g-20 минут, используя,::,.->я этого устройство ионной

Очистки установки вакуумного напыле" ия, Такая обработка также способвЂ.т:вЂ,вует повь!шению химической устойчивости базовых пластин 1, а также увели .ен >ю :х механической прочности и адгезии - еталлических пленок к поверх-о ти базовых ll >астин 1 . Затем yc :-,ойсTGQ оннсй Очистки отключают, откачиваю-: установку до давления !О

-5

10 "»и рт ст, и последовательно проза изводят напыление тонкой пленки них,--.ома 00- 00 л» и пленки никеля то.-.1>и;o> 10000-30000 А. Затем в кол :ак установки напускают атмосферный .†.::О="дух, после чего извлекают лавсаноаую псдложку (> с базовыми пластина1. на поверхности которых напылен с гой > ферромагнитного материала ни к ля и О»деллют их От лавсанОвой> под;:ñc.:.ê!;>> -"., получая таким образом готовые к использованию свободнь>е маски ,. иг. о 1.

Бь(б>ор указанного диапазона режима с т=.pÿocáðàáîòêè определяется следующичи факторами: при температуре термоабработки ниже 200 С термолиз СПФ 45 происходит не г>олность>о, и химическая устойчивость такой базовой г>ластинь> будет недостаточна, что сокращает срок службы маски ввиду ее разрушения травящими растворами в про- 50 цессе удаления напыленных на маску пленок," при температуре термообработки свышс >60 С (,при отсутствии предварительной обработки СПФ путем ионной бомбардировки возможно частичное выгорание компонентов СПФ, приводящее к нарушени(o конфигус.>ции маски, а также оплавление лавсановой подложки.

17 6

Выбор конкретного режима термообработки зависит также от толщины СПФ и материала прозрачной для ультрафиолетового света пленки, используемой в качестве подложки при изготовлении базовых пластин. Пленка может быть лавсановой, тефлоновой, майларовой и т.п.

Ионная бомбардировка базовых пластин иэ СПФ способствует образованию поперечных связей в макромолекулах

СПФ, что наряду с повышением химической устойчивости СПФ Позволяет повысить его термическую устойчивость примерно до ((00 С и увеличивает адгезию тонкой металлической пленки

K поверхности базовой пластины из

СПФ.

Толщина слоя СП»>, используемого для изготовления базовых пластин, составляет 20-100 мкм, При толщине базовой пластины менее 20 мкм жесткость и механическая прочность маски недостаточны, и имеет место коробление при ее нагреве вследствие разности

ТКР пленки ферромагнитного материала и сухого пленочного фоторезиста. При толщине базовой пластины свыше 100 мкм не удается обеспечить высокой разрещаюцей способности и четкости рисунка маски вследствие низкой разрешаюцей способности слоя сухого пле->очного фоторезиста толц>иной свыше

100 мкм.

Толщина металлического слоя иэ фер ромагнитного материала составляет

I-2 мкм, так как слой такой толщины обеспечивает надежную фиксацию маски на подложке при приложении внешнего магнитного поля, создаваемого, например, маскодержателем. Такой слой легко деформируется напылением в ва«ууме. Увеличение толщины металлического слоя„ например путем гальванического наращивания, приводит к иска

>(ению отверстий маски вследствие их

"эарастания" гальванически осаждаень>м металлом, Предложенные свободная маска и способ ее изготовления обеспечивают (зготовление прецизионных масок методами интегральной технологии, сокрацают длительность технологического цикла изготовления масок, резко снижа>от расход дефицитных материалов, >склю ают загрязнение окружающей среды.

Ферромагнитный слой, сформирован(-ый на поверхности базовой пластины

7 10 из СПф, обеспечивает плотный контакт всей поверхности маски с подложкой при, взаимодействии с внешним магнитным полем, создаваемым, например, маскодержателем, выполненным из феррита, и повышает точность изготовления пле19017 8 ночных структур. Иаеки изготавливают на технологическом оборудовании и по технологии, используемых при произ водстве интегральных схем, что исключает применение специализированного оборудования.

101901 7

Составитель В. Милославская

Реоактор О. Половка Техред В далекорей Корректор С, Некмар

Заказ 3о41/22 Тираж 9/5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий

1l30jg Москва Ж-$$ Раушская наб. д. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4