Фотошаблон и способ его изготовления

Фотошаблон и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O ll H C A M H K (11)938338

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30. 10. 78 (21) 2675175/18-25 с присоединением заявки J%— (23)Приоритет по и. 2 20.04.78

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 23 .06 . 82 (5 l ) M. Кл.

Н 01 L 21/26

Риударстеевый кемитвт

СССР ао делам «забретеикй и открытий (53) УД К621. 382. .002(088.8) H. И, Гунина, И. И. Поярков, jl. В. Логутова, В. В. Степанов, К. А. Лаврентьев и А. М. Черников

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54} ФОХОШАБЛОН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к полупроводниковому производству, в частности к фотошаблонам, применяемым для фотолитографической обработки. полупроводниковых пластин, и способам их

5 изготовления.

Одним из главных путей повышения качества, степени интеграции и снижения себестоимости изготовления интегральных микросхем является повыше- „ ние качества фотошаблонов, применяемых для получения микроструктур на полупроводниковой пластине.

Наряду с обеспечением высокой разрешающей способности и точности выполнения элементов рисунка фотошаблонов основными трудностями при их изготовлении являются повышение контрастности и оптической плотности изображения, уменьшение числа дефек- 2о тов: царапин, проколов, вырывов .на непрозрачных участках (особенно высокие требования предъявляются к фо".: тошаблонам для твердых схем, где де-2 фект на одном лишь элементе - а чис ло их достигает 200 — приводит к выходу из строя всех схемы}, обеспечение устойчивости к истиранию и воздействию химических реактивов (кислот, щелочей и т. и.}.

Известен фотошаблон со светочувстt вительным;-слоем на основе фотоэмульсионных покрытий, содержащий в качестве светочувствительного компонента соли серебра Г13.

Недостатками этого фотошаблона являются низкая разрешающая способность и невысокая механическая прочность эмульсионного слоя, обусловленные тем, что в качестве светочувствительного материала используются дорогостоящие галогены серебра, при этом толщина эмульсионного слоя получается сравнительно большой (51О мкм). Кроме того, качество эмульсионных фотошаблонов в большой степени зависит от чистоты исходных компонентов эмульсии, степени их переме938338 4 шивания и температуры. Оборудование для изготовления эмульсионных фотошаблонов должно располагаться в затемненной комнате, что также усложняет процесс изготовления фотошаблонов, Следует также отметить, что эмульсионные фотошаблоны не позволяют в процессе их совмещения с рисунком, нанесенным на полупроводниковую пластину, осуществлять визуальный >о контроль совмещения на всей площади пластины из-за наличия темного поля на фотошаблоне.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 15 фотошаблон, содержащий прозрачную стеклянную подложку с нанесенным на нее маскирующим слоем из металла или окисла металла, в котором выполнена

ТОПОЛОГИЯ (2). щ

Известен способ изготовления фотошаблонов, включающий операции нанесения на стеклянную подложку слоя. металла или окисла металла (хром, окись хрома, окись железа и т. д.) с после- дующим нанесением на него фоторезистивной пленки, ее экспонирования и проявления, травления металлического слоя (2 j. Фотошаблоны, изготавливаемые по этому способу, flo сравнению с эмульсионными фотошаблонами, обладают более высокой разрешающей способностью, поэтому способ получил широкое распространение s полупроводниковом и оизво ств р д е

Однако фотошаблоны, изготовленные по этому способу, обладают недостаточ-. ной оптической плотностью, механической прочностью и химической стойко-. стью, что является их существенным 4в недостатком, который отрицательно влияет на качество изготавливаемых при помощи этих фотошаблонов микросхем, снижает процент выхода годных изделий и срок службы самих фотошаблонов. Это <> объясняется наличием большого количества проколов в пленке металла (или окисла металла), которые вскрываются после удаления фоторезистивной пленки. Кроме того, тонкое металлическое 50 покрытие при эксплуатации фотошаблоН08 легко повреждается, на нем образуются царапины и вырывы, что снижает срок службы фотошаблонов. Кроме того, недостатком металлостеклянных фотошаблонов является паразитное отражение света от поверхности маскирующего покрытия и вследствие этого искажение геометрических размеров элементов переносимого на полупроводниковую пластину рисунка микросхем.

Следует также отметить, что в процессе контактирования фотошаблона с полупроводниковой пластиной поверхность металлического маскирующего слоя электризуется, а это ведет к осаждению на ней пылинок из окружающей среды, которые в процессе совмещения царапают маскирующее покрытие. Возникновение статического электричества в зоне контактирования фотошаблона и полупроводниковой пластины является также основной причиной переноса частиц фоторезиста с полупроводниковой пластины на фотошаблон, что приводит к слипанию фотошаблона .и полупроводниковой пластины.

Цель изобретения - уменьшение количества дефектов типа "прокол", уменьшение поверхностного статического заряда и отражающей способности маскирующего покрытия, а также повышения износостойкости.

Эта цель достигается тем, что фотошаблон дополнительно содержит слой легированного фоторезиста, нанесенный на маскирующий слой. Кроме того, согласно способу изготовления фотошаблона после операции травления ме" таллического слоя производят закрепление фоторезистивной пленки путем ионного легирования, например, ионами бора (+ В+), фосфора (Р+) или сурьмы (" Sb+) при этом легирование производят ионами с энергией

100-200 кэВ, а доза легирования составляет 100-500 мкКЛ/см 2

Оптимальные режимы ионного легирования (энергия ионов, доза легирования) выбираются в зависимости от массы ионов, используемых для легирования, и от толщины пленки фоторезиста, нанесенной на маскирующий слой стеклянной подложки.

Бсли легирование производится ионами с энергией менее 100 кэВ, то ионы не внедряются на всю глубину слоя фоторезиста, вследствие этого не происходит "сшивание" фоторезиста с маскирующей пленкой-и положительный эффект не достигается.

Ори легировании ионами с энергией более 2ЬО кэВ происходит разогревание подложки до температуры, при которой происходит разрушение фоторезиста.

938338

Если доза легирования менее

100 мкКл/см, то не достигается оптиг мальная оптическая плотность, не полностью затягиваются проколы и, следовательно, цель изобретения не достигается.

При дозе легирования. больше

500 мкКл/см происходит разогрев стеклянной подложки, что отрицательно влияет на качество легированного фоторезиста, резист разрушается.

На. чертеже изображен предлагаемый фотошаблон, разрез.

Фотошаблон содержит стеклянную подложку 1 с нанесенным .на иее маски- 5 рующим слоем 2 из металла или окисла металла (хром, окись хрома, окись железа и т. и.), в котором выполнен рисунок (топология) микросхемы, ко торый должен быть воспроизведен на 2о полупроводниковой пластине -в процессе фотолитографии. На поверхность маскирующего слоя 2 нанесен дополнительный слой 3. из легированного фоторезиста. 25

Предлагаемый способ изготовления фотошаблонов реализуется на серийно выпускаемом оборудовании следующим образом.

На тщательно очищенную стеклянную зр

:;подложку методом напыления наносят слой металла или окисла металла, на1 пример хрома, окиси хрома, окиси железа и т. и., толщиной 0,08-0,15 мкм. а напыленный слой металла (окисла металла) методом цеитрифугирования наносят слой фоторезиста толщиной

0,3-0,6 мкм. Обязательным условием при выполнении этих операций является соблюдение сверхчистых условий, что обеспечивается минимальным разрывом по времени между операциями и хранением подложек в среде. инертного газа. Соблюдение этих условий гарантирует хорошую адгезию фоторезиста к напыленному слою металла (окисла металла). Затем светочувствительный слой подвергают экспонированию в течение 10-15 с через маску, на которой имеется рисунок (топология) мик50 росхем, который впоследствии необходимо воспроизводить на полупроводниковых пластинах. После этого производят проявление рисунка в 0,6@-ном растворе едкого кали и травление ме55 таллической пленки. Если напыление пленки осуществлялось хромом (окисью хрома), то травление осуществляют в смеси соляной кислоты и воды в соотношении 1:1, если напыление осуществляют окисью железа, тс травление пропроизаодят в травителе, содержащем однобромистую медь (три части) и соляную кислоту (1000 мл).

После травления фотошаблон подвергают задубливанию при температуре о

200 С в течение 30 мии и осуществляют закрепление фоторезистивной пленки, оставшейся на участках Фотошаблона, не подвергшихся травлению. путем ионного легирования. Ионное легирование производят на серийно выпускаемом оборудовании для ионной имплантации, например на установке "Везувий-2".

Легирование осуществляют ионами, например, бора ("" В+), фосфора (1Р+) или сурьмы (" Sb+) с энергией 100,1аЛ. 200 кэВ, а доза легирования составляет 100-500 кмКл/см . В результате

2. ионного легирования фоторезистивная пленка на оставшихся после травления металлизированных участках фотошаблона темнеет, упрочиается и становится химически стойкой по отношению к кис" лотам, щелочам и растворителям. При этом происходит затягивание дефектов (прокол, царапин) металл 1зироваиного покрытия, образуюцего непрозрачные участки фотошаблоиа, в результате чего повышается оптическая плотность фотошаблоиа, до минимума уменьшается количество дефектов на фотошаблоие и повышается его механическая прочность и химическая стойкость. Предла" гаемый способ обеспечивает изготовление иеталлостекляиных фотошаблоиов с числом дефектов, не превышающим 1-23 от общего числа микроструктур, а то время как известные фотошаблоиы имеют

7-103 дефектных структур. Испытания показали, что износостойкость Фото"

Ф шаблонов, изготовленных по предлагаемому способу, выросла в 4-6 раз, за ,счет. чего их тиражестойкость увеличилась до 400-600 совмещений. Фотошаблоны, изготовленные по существующей технологии, допускают не более

100 совмещений.

Наличие иа металлическом маскирующем слое легированного слоя фоторе-зиста снижает отраженную способность маскирующего покрытия до 5-73, в то время как у фотошаблоноа, ие имеющих дополнительного Фоторезистивного покрытия, паразитное отражение света составляет 50-601. Это приводит к значительному повышению качества переносимого изображения. Кроме того, 938338

Формула изобретения

Составитель Т. Взнуздаева

Редактор Н. Лазаренко Техред М. Рейвес Корректор A. Ференц

Заказ 4474/76

Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фипиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 за счет повышения оптической плотности фотошаблона сокращается время экспонирования, что позволяет увеличить производительность труда на операции экспонирования полупроводниковых пластин. Ионное легирование фоторезистивной пленки фотошаблона cnor.:. собствует снятию статического электричества, что предотвращает осаждение пылинок на поверхности фотошабло- 1о на при контактировании его с полупроводниковой пластиной в процессе совмещения. Благодаря этому отпадает необходимость в частой отмывке фотошаблонов, что также способствует 1 увеличению срока их службы,20

1. Фотошаблон, содержащий прозрачную подложку с нанесенным на нее маскирующим слоем из металла или окисла металла, в котором выполнена топология, отличающийся тем, 25 что, с целью уменьшения количества дефектов типа "прокол", уменьшения поверхностного статического заряда и отражающей способности маскирующе". го покрытия, а также повышения износостойкости, он дополнительно содержит слой легированного фоторезиста, нанесенный на маскирующий слой.

2. Способ изготовления фотошаблона по и. 1, включающий операции нанесения на стеклянную подложку слоя металла или окисла металла с последующим нанесением на него фоторезистивной пленки, экспонирования и проявления фоторезистивной пленки, травления металлического слоя, о т л и ч а ю шийся тем, что после операции травления металлического слоя производят закрепление фоторезистивной пленки путем ионного легирования, например, ионами бора (1 В+) фосфора

1 ф (Р+) или сурьмы (" $Ь+), при этом легирование производят ионами с энергией 100-200 кэВ, а доза легирования составляет 100-500 мкКл/см

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Solid State Technology, 1972, v. 115, р. 29-36.

2. Пресс Ф. П. фотолитография в производстве полупроводниковых приборов. М., "Энергия", 1968, с. 159-160 (прототип).