SU1132746A1 - Способ получени негативной маски - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕГАТИВНОЙ МАСКИ, включающий нанесение полимеркой пленки на подложку, ее экспонирование путем облучени  потоfcoM частиц, обработку полимерной пленки в среде Мономера и про вление изображени , отл чающ и и с   тем, что, с целью улуч .шени  технологических характеристик процесса, обработку полимерной провод т в парах Мономерного винилсилана общей формулы (CN CN) Halk, где R - алкил Hal-Cl,Br n « 0-2 m 1-3 k 1-3 n+m+k 4, a про вление изображени  осуществл ют JB кислородной плазме. 2.Способ по П.1, отличающийс  тем, что в качестве материала полимерной пленки используют виниловые полимеры. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийс  тем, что полимерную пленку нанос т на подложку полимеризацией из газовой фазы. 4.Способ по П.1, отличающий с   тем, что обработку полимерной пленки в парах мономерного винилсилана провод т при давлении (Л его паров в пределах от О,1 мм рт.ст, до давлени  насыщенных паров при температуре, не превышающей температуры стекловани  в течение 1-10 ч. 5.Способ по П.1, отличающий с   тем, что после обработки . в парах мономерного винилсилана подложку вцдерживают во влажной атсо мосфере в течение 1-10 ч. IsD м . 0

Description

Изобретение относитс  к области микроэлектроники и может быть использовано при получении негативных защитных масок способом электроне- -и. ,5 рентгенолитографии.

Известен способ получени  негативной маски на поверхности подложки, включающий нанесение центрифугированием из жидкой композиции, содержа- 10 щей в качестве полимера 90 частей поли-2,3-дихлорпрошш-1-акрнлата и в качестве мономера 10 частей бисакрилоксибутил-тетраметилдисилоксана , пленки толщиной 1,5 мкм, экспонирование полученной пленки рентгеновским излучением по заданному рисунку с образованием на облученных участках химических св зей за счет полимеризации , нагрев экспонированной 20 подложки в вакууме дл  удалени  летучих компонентов и обработку в кислородной плазме.

При реализации данного способа после обработки подложки в кислородной плазме, когда резист с неэкспонированных участков удал етс  полностью , на экспонированных участках остаетс  защитный слой толщиной 370 нм. Такое усиление первоначально-30 го рельефа достигаетс  за счет того, что неэкспонированные участки, которые состо т из исходного алифатического полимера, удал ютс  быстрее, чем экспонированные, которые, нар ду 35 с исходным полимером, содержат кремнийорганические полимеры и сополимеры .

Недостатком данного способа  вл етс  присутствие в композиции жидкого Ю мономера, что не позвол ет осуществить получение негативной маски в едином технологическом цикле сухим способом.

Наиболее близким по технической 45 сущности к изобретению  вл етс  способ получени  негативной маски, включающий нанесение полимерной пленки на подложку, ее экспонирование путем облучени  потоком частиц, обра- 50 ботку полимерной пленки в среде мономера и про вление в жидком про вителе , причем в качестве полимеров используют полиметилметакрилат, полиэфиры ,, полисилоксаны, целлюлозу и 55 ее производные, а мономеры выбирают из следукнцей группы: акрилова  кислота , акрилонитрил, дивинилбензон.

этилё нгликольдиакрилат. Однако в данном случае обработка полимерной пленки производитс  в растворе, а про вление осуществл етс  также в растворител х. Поэтому указанный способ обладает р дом плохих технологических характеристик, присущих жидким способам литографии, а именно: недостаточное разрешение из-за набухани  резистов при про влении, загр знение образцов растворител ми и присутствующими в них примес ми, огнеопасность и вредность, а также высока  стоимость примен емых раств рителей.

Целью изобретени   вл етс  улучшение технологических характеристик процесса.

Поставленна  цель достигаетс  те что в известном способе получени  негативной маски, включак цей нанесение полимерной пленки на подложку, ее экспонирование путем облучени  потоком частиц, обработку пленки в среде мономера и про вление изойражени , обработку полимерной пленки провод т в парах мономерного винилсилана общей формулы

RpSi (СИ CH2)Halk, где R - алкил Hal - С1, Вг

п 0-2

m 1-3

k 1-3

n+m+k 4,

а про вление изображени  осуществл ют в кислородной плазме, а качестве материала полимерной пленки используют виниловые полимеры, полимерную пленку нанос т на подложку полимеризацией из газовой фазы, обработку полимерной пленки в парах мономерного винилси-ггана провод т при давлении его паров в пределах от 0,1 мм рт.ст. до давлени  насыщенных паров при температуре, не превьппающей температуру стекловани  в течение 1-10 ч, а после обработки в парах мномерного винилсилана подложку выдерживают во влажной атмосфере в течение 1-10 ч.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что на экспонированных участках образуютс  радикалы, к которым осуществл ют пострадиационную прививку из газовой фазы указанного мономерного винилсилана. В результате облученные участки содержат в 3 своей структуре кремний, что резко уменьшает скорость их травлени  в кислородной плазме, по сравнению с неэкспойированными участками. Указанные пределы значений n,m, k выбраны из следующих соображений: условие n+m+k 4 продиктовано четырехвалентностью кремни , га должно быть не менее 1 дл  обеспечени  содержани  винильных групп, способ кых к полимеризации. С другой сторо ны/ га должно быть не больше 3, так как в проти вном случае молекула мон мера не сможет содержать галогена. Из аналогичных соображений выбра ны пределы k 1-3. Поскольку минимальное значение m 1, то Минималь ное значение tn+k 2 и значит, максимальное значение п будет . Существенным  вл етс  наличие спосо ной к полимеризации винильной группы и наличие способной к гидролизу св зи кремний-галоген. Указанный процесс пострадиационной прививки винилсилана к эк.спонированным участкам полимерной пленки зависит от продолжительности процес са прививки, давлени  паров винилси лана в камере и температуры подложки . Все эти три параметра взаимосв  заны, так как процесс прививки обус ловлен диффузией мономера в полимер ную пленку. Позтому дл  успешного проведени  прививки можно компенсировать один параметр за счет другог Оптимальными услови ми  вл ютс  следук цие: давление мономерного винилсилана в пределах от 0,1 Торр до давлени  насьбценных паров, температура подложки не выше температурь стекловани  полимера и продолжительность прививки 1-10 ч, При давлении мономера менее 0,1 Торр при продолжительности прививки менее 1 ч толщина маски получаетс  недостаточной, так что выход за эти пределы практически нецелесооб-. разен. Процесс пострадиационной графт-полимеризации практически завершаетс  в течение 10 ч, позтому увеличение продолжительности не дает существенного выигрьшга. В предложенном способе, в отличие от известных, примен ема  полимерна  пленка не содержит летучих компонентов , не требует обработки в жцдких мономерах и про влени  в ;жидкоМ растворителе. 46 На фиг. 1-4 показана схема получени  негативной маски согласно изобретению . На фиг. 1 изображена перва  стади формирование полимерной пленки, содержащей молекулы полимера (Р). Полимер может не быть резистом или даже представл ть собой позитивный резист, но применение его в данном процессе обеспечивает получение негативного изображени . На фиг. 2 показана стади  экспонировани  пленки электронным лучом или рентгеновсКИМ излучением. При этом в экспонироBEHHbDi участках образуютс  макрорадикалы , которые на рисунке показаны точками. На фиг. 3 i изображена подложка с пленкой экспонированного полимера после обработки в вакуумном . объеме, где подложка вьщерживалась в течение 1-tO ч при температуре 20-120°С в парах алкилвинилсилана, а затем во влажной атмосфере. Последн   операци  обеспечивает образование св зей Si-0-Si, которые более устойчивы при плазменном травлении. Однако и без этой операции получаетс  сополимер, достаточно стойкий к кислородной плазме. На фиг. 4 - по казана полученна  негативна  маска после обработки в кислородной плазме . При этом кремнийорганические соединени  превращаютс  в двуокись кремни , котора  защищает нижележащие слои. На неэкспонированных участках кремнийорганические соединени  отсутствуют, и удаление сло  идет полностью. Остаточна  толщиназащит«ной пленки после полного удалени  неэкспонированных участков может достигать 60% от первоначальной толщины полимерной пленки. Пример 1. На подложку кремни  диаметром 60 мм с напьшением слоем ванади  толщиной 0,08 мкм нанос т методом центрифугировани  (из раствора в метилэтилкетоне) слой полиметилметакрилата толщиной 0,54 мкм. Электронным лучом (ускор ющее напр жение 20 кВ) экспонируют серию линий шириной 2 мкм так, что дл  отдельных серий экспозици  составл ет 0,, 4,8-10--; 2,4-10-, 1,2-10- ; 6-10- ; 1,5-10 Кл/см. Затем пластину устанавливают на нагреваемый столик камере, камеру откачивают др 10- мм рт.ст. и создают в ней при

давление насып енного пара метилвин лдихлорсилана. Подложку потом нагревают до 60°С и выдерживают в указанной атмосфере в течение 3-х ч. После этой операции подложку помещают на 10 ч в атмосферу влажного воздуха. Затем подложку с полимерной пленкой обрабатьшают в ВЧ-кислородной плазме при давлении рт.ст. и мощности разр да 450 Вт. В результате полимерна  пленка на неэкспонированных участках удалена полностью в течение 5 мин, а на экспонированных участках остаетс  защитный слой, толщина которого зависит от дозы (при дозе 10 1Сп/см толщина составл ла 0,31 мкм).

Через полученную маску проведен процесс травлени  ванади  во фреоновой плазме. Пленка ванади  толщиной 0,08 была полностью стравлена на неэкспонированных участках без трав- лени  ванади  на экспонированных участках серий с экспозици ми 1,2-10 Кл/см и вьпие.

Пример 2, Вьшолн ют аналогично примеру 1, но пленку полиметилметакрилата нанос т из газовой фазы следующим образом: обрабатываемую пластину помещают в камеру в кварцевым окошком и вакуумируют до , 10 мм рт.ст., затем напускают метилметакрилат до давлени  25 мм рт.ст и метилэтилкетон до 0,5 мм рт.ст. После этого пластину, наход щуюс  в парах мономера, освещают через кварцевое окошко Уф-светом от лампы ДРКСШ-500, расположенной на рассто НИИ 50 см от пластины. Через 5 ч процесс заканчивают, при этом на подложке образуетс  пленка толщиной 0,2 мкм.

Полученную пленку экспонируют, обрабатывают и про вл ют в кислородной плазме, как описано в примере 1. После этого на участках пластины, проэкспонированных дозой Кл/см и вьппе, остаетс  контактна  негативнал маска толщиной 0,05 мкм.

Пример 3. Выполн ют аналогично примеру 1, нанос т слой толщиной 0,5 мкм из полигексенсульфона, а проэкспонированную подложку выдерживают при в парах мет лвинилдихлорсилана при давлении 40 мм рт.ст. в течение 2 ч. После травлени  в кислородной плазме на участках, проэкспонированных дозами 6 -10 Кл/см и вьппе, получают негативную маску толщиной 0,2 мкм.

Пример 4. Выполн ют аналогично примеру 3, но подложку вьщерживают в парах метилвинилдихлорсилана. при давлении 0,1 мм рт.ст. и температуре 25°С в течение 10 ч на участках , проэкспонированных дозами 6-10 Кл/см и вьппе, получают защита ную маску толщиной 0,08 мкм.

Пример 5. Выполн ют аналогично примеру 3, но подложку выдерживают в парах мономера при давлении 10 мм рт.ст. в течение 1 ч. На участках , проэкспонированных дозами 6 Кл/см и вьпйе, получают защитную маску толщиной 0,15 мкм.

Пример 6. Вьшолн ют аналогично примеру 3 J но нанос т слой толщиной 0,5 мкм из полибутенсульфона. На участках, проэкспонированных дозами 3-10 Кл/см и выше, получают негативную маску толщиной 0,2 мкм.

Пример 7. Выполн ют аналогично примеру 3, но обработку в парах мономера провод т при . Получают остаточную толщину покрыти  0,2 мкм, однако детали рисунка не разрешаютс  из-за оплавлени  полимера .

Таким образом, способ обладает улучшенными технологическими характеристиками за счет исключени  стадий , св занных с использованием жидких растворителей, а именно: позвол ет избежать загр знени  образцов растворител ми и присутствующими в них примес ми, исключает ухудшающее разрешение набухани  резистов и применение дорогих, огнеопасных и вредных растворителей.

Claims (5)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕГАТИВНОЙ МАСКИ, включающий нанесение полимерной пленки на подложку, ее экспонирование путем облучения потоком частиц, обработку полимерной пленки в среде Мономера и проявление изображения, отличаю·»· щ и й с я тем, что, с целью улучшения технологических характеристик процесса, обработку полимерной пленки проводят в парах Мономерного винилсилана общей формулы

R„S1(CN = CN₂)_w Halk, где R - алкил Hal-Cl,Br η « 0-2 m = 1-3 k = 1-3 η+τη+k = 4, а проявление изображения осуществляют в кислородной плазме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала полимерной пленки используют виниловые полимеры.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что полимерную пленку наносят на подложку полимеризацией из газовой фазы.

4. Способ по п.1, отличающий с я тем, что обработку полимерной пленки в парах мономерного g винилсилана проводят при давлении его паров в пределах от 0,1 мм рт.ст, до давления насыщенных паров при температуре, не превышающей температуры стеклования в течение 1-10 ч.

5. Способ по п.1, отличающий с я тем, что после обработки . в парах мономерного винилсилана подложку выдерживают во влажной атмосфере в течение 1-10 ч.