ITPD20010290A1

ITPD20010290A1 - METHOD FOR THE CREATION OF A HIGH RESOLUTION LITHOGRAPHY MASK, MASK OBTAINED ACCORDING TO THIS METHOD AND MULTISTRAT ELEMENT

Info

Publication number: ITPD20010290A1
Application number: IT2001PD000290A
Authority: IT
Inventors: Vladimir Troitsky; Marco Fontana
Original assignee: I N F M Istituto Naz Per La Fi
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-12
Also published as: AU2002366691A8; WO2003050619A2; WO2003050619A3; AU2002366691A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la realizzazione di una maschera per litografia ad alta risoluzione secondo il preambolo della rivendicazione principale n. 1. Oggetto della presente invenzione è inoltre una maschera ottenuta secondo tale metodo ed inoltre un elemento multistrato semilavorato ottenuto tramite il metodo di cui sopra. The present invention relates to a method for making a mask for high resolution lithography according to the preamble of the main claim n. 1. The object of the present invention is also a mask obtained according to this method and also a semi-finished multilayer element obtained by means of the above method.

Nell'ambito tecnico della microelettronica, è nota l'esigenza di realizzare circuiti integrati di dimensioni sempre minori per migliorarne le prestazioni e ridurne i costi. A tal fine è necessario disporre di una tecnica litografica che consenta il raggiungimento di una risoluzione inferiore al micron. In the technical field of microelectronics, the need is known to realize integrated circuits of ever smaller dimensions in order to improve their performances and reduce their costs. To this end, it is necessary to have a lithographic technique that allows the achievement of a resolution lower than one micron.

In un tipico processo di realizzazione di un circuito integrato, un substrato è rivestito da un film, il cosiddetto "resist", realizzato in materiale sensibile (ad esempio a radiazione elettromagnetica) ed avente caratteristiche protettive in modo tale da proteggere il substrato sottostante durante il processo di "etching", ovvero la rimozione chimico-fisica di materiale eccedente del substrato per formare in quest'ultimo una prefissata topografia . In a typical process of making an integrated circuit, a substrate is coated with a film, the so-called "resist", made of sensitive material (for example to electromagnetic radiation) and having protective characteristics in such a way as to protect the underlying substrate during the etching process, ie the chemical-physical removal of excess material from the substrate to form a predetermined topography in the latter.

Durante una fase di realizzazione, il resist viene irradiato tramite una determinata radiazione elettromagnetica alla quale è sensibile. Il materiale di cui è composta la porzione irradiata di resist subisce una trasformazione chimica, in particolare tale porzione è convertita in una forma maggiormente solubile (resist positivi) o minormente solubile (resist negativi) che la porzione non irradiata. During a manufacturing phase, the resist is irradiated by means of a certain electromagnetic radiation to which it is sensitive. The material of which the irradiated portion of resist is composed undergoes a chemical transformation, in particular this portion is converted into a more soluble (positive resist) or less soluble (negative resist) form than the non-irradiated portion.

Per ottenere l'alta risoluzione desiderata, è necessario sviluppare resist che possano essere depositati sul substrato in strati sovrapposti estremamente sottili, privi di difetti, uniformi e sensibili, mantenendo nello stesso tempo le loro caratteristiche protettive. To obtain the desired high resolution, it is necessary to develop resist that can be deposited on the substrate in extremely thin, defect-free, uniform and sensitive overlapping layers, while maintaining their protective characteristics.

Per questa motivazione, vi è stata un'intensa ricerca atta ad utilizzare film di Langmuir-Blodgett, il cui spessore è controllabile a livello molecolare, come resist nella litografia del profondo ultravioletto ed a fascio di elettroni (A. Barraud, Thin Solid Films, 99 (1983) 305). Tra i composti esaminati, i più promettenti ad essere utilizzati come resist nella litografia a fascio di elettroni sono i policianoacrilati (N.K. Matveeva and Yu. S. Bokov, Thin Solid Films, 327-329 (1992) All ) . For this reason, there has been an intense research aimed at using Langmuir-Blodgett films, whose thickness is controllable at the molecular level, as resist in deep ultraviolet and electron beam lithography (A. Barraud, Thin Solid Films, 99 (1983) 305). Among the compounds examined, the most promising to be used as resist in electron beam lithography are polycanoacrylates (N.K. Matveeva and Yu. S. Bokov, Thin Solid Films, 327-329 (1992) All).

Tuttavia l'impiego di film di Langmuir-Blodgett in policianoacrilato come resist presenta alcuni inconvenienti, quali la lentezza del processo di deposizione del film stesso. Tale lentezza, quantificabile in diverse ore per depositare un film dello spessore di 1020 nm, comporta la realizzazione di film con difetti ed impurità, a causa di particelle estranee, comunque presenti anche in atmosfera protettiva, che si attaccano al substrato. Inoltre, da un punto di vista economico questa così lenta deposizione non risulta vantaggiosa. However, the use of Langmuir-Blodgett film in polyanoacrylate as resist has some drawbacks, such as the slowness of the film deposition process. This slowness, which can be quantified in several hours to deposit a film with a thickness of 1020 nm, involves the production of films with defects and impurities, due to foreign particles, however present also in a protective atmosphere, which stick to the substrate. Moreover, from an economic point of view this slow deposition is not advantageous.

In aggiunta, i film di Langmuir-Blodgett in policianoacrilato risultano ottimi resist nel caso di litografia a fascio di elettroni, tecnica di applicazione molto ristretta per i costi elevati e la lentezza di realizzazione del prodotto finito, mentre sono inutilizzabili nella litografia nell'ultravioletto profondo o a raggi X, tecniche litografiche aventi una applicazione e diffusione molto maggiore, poiché sono totalmente insensibili a tali radiazioni. In addition, Langmuir-Blodgett polycanoacrylate films have excellent resistance in the case of electron beam lithography, a very restricted application technique due to the high costs and slowness of production of the finished product, while they are unusable in deep ultraviolet lithography. or X-rays, lithographic techniques having a much greater application and diffusion, since they are totally insensitive to such radiations.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di una maschera per litografia ad alta risoluzione concepito per superare i limiti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata. The main object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mask for high resolution lithography conceived to overcome the limits complained of with reference to the cited known technique.

Questo scopo ed altri ancora che meglio appariranno dalla descrizione che seguirà sono raggiunti dall'invenzione mediante un metodo ed una maschera aventi le caratteristiche puntualizzate nelle successive rivendicazioni . This object and still others which will become clearer from the description which will follow are achieved by the invention by means of a method and a mask having the characteristics pointed out in the subsequent claims.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di un suo preferito esempio di realizzazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui: The characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description of a preferred embodiment thereof illustrated, by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings in which:

- la figura la è una vista schematica in sezione di una fase del metodo per la realizzazione di una maschera per litografia ad alta risoluzione secondo l'invenzione; - la figura lb è un particolare ingrandito di una fase del metodo di fig. la; figure la is a schematic sectional view of a step of the method for making a mask for high resolution lithography according to the invention; - figure 1b is an enlarged detail of a step of the method of fig. there;

- le figure 2a-2g sono viste schematiche ed in sezione di una pluralità di fasi del metodo di fig. la; - figures 2a-2g are schematic and sectional views of a plurality of steps of the method of fig. there;

- la figura 3 è una vista schematica di un'ulteriore fase del metodo di fig. 2. figure 3 is a schematic view of a further step of the method of fig. 2.

Con iniziale riferimento alle figure 2a-2g, con 1 è indicato un substrato nel quale è deposto un elemento multistrato 2 per l'ottenimento di una maschera 3 per litografia ad alta risoluzione realizzata in accordo con il metodo dell'invenzione. With initial reference to figures 2a-2g, 1 indicates a substrate in which a multilayer element 2 is deposited to obtain a mask 3 for high resolution lithography made in accordance with the method of the invention.

Su una superficie del substrato 1, ad esempio un wafer di silicio, è deposto un film di materiale metallico 12, nell'esempio preferito cromo, o altro materiale atto ad essere successivamente rimosso nel processo di "etching" per formare una topografia desiderata. On a surface of the substrate 1, for example a silicon wafer, a film of metallic material 12, in the preferred example chromium, or other material suitable to be subsequently removed in the etching process to form a desired topography is deposited.

L'elemento multistrato 2 comprende un primo strato di "resisi" 4, in particolare realizzato in materiale con caratteristiche protettive e sensibile all'irraggiamento da particelle cariche, in particolare elettroni, deposto sul film 12, utilizzando la tecnica di Langmuir-Schaefer con opportune modifiche. The multilayer element 2 comprises a first "resisi" layer 4, in particular made of a material with protective characteristics and sensitive to radiation from charged particles, in particular electrons, deposited on the film 12, using the Langmuir-Schaefer technique with suitable changes.

Secondo la tecnica di Langmuir-Schaefer (LS), esemplificata in fig. 1, molecole di un composto anfifilico, in soluzione acquosa con un solvente volatile, aventi una parte idrofobica ed una parte idrofilica, sono distribuite su una superficie d'acqua 15. All'evaporazione del solvente, uno strato monomolecolare 5, detto di Langmuir, del composto in oggetto rimane a livello dell'interfaccia aria-acqua. Le molecole del composto vengono compresse tramite una barriera (non raffigurata), in modo tale da aumentare la pressione superficiale fino ad un valore desiderato in cui le molecole all'interfaccia aria-acqua sono orientate con il gruppo idrofobico nella fase gassosa. According to the Langmuir-Schaefer technique (LS), exemplified in fig. 1, molecules of an amphiphilic compound, in aqueous solution with a volatile solvent, having a hydrophobic part and a hydrophilic part, are distributed on a surface of water 15. Upon evaporation of the solvent, a monomolecular layer 5, called Langmuir, of the compound in question remains at the level of the air-water interface. The molecules of the compound are compressed through a barrier (not shown), in such a way as to increase the surface pressure up to a desired value in which the molecules at the air-water interface are oriented with the hydrophobic group in the gas phase.

La fase successiva consiste nella deposizione dello strato monomolecolare 5 così ottenuto su un supporto solido, in particolare sul film di materiale metallico 12. Un sistema meccanico comprendente una pluralità di barriere mobili 6 è atto a separare la superficie d'acqua 15 in diverse sezioni indipendenti dopo la compressione dello strato monomolecolare 5, in modo tale da impedire il defluire di molecole del composto dalle sezioni adiacenti in una sezione priva di molecole, ovvero in cui la deposizione sul film 12 è già avvenuta. Per trasferire dalla superficie dell'acqua al film 12 lo strato monomolecolare 5 del composto, il substrato 1, orientato parallelamente alla superficie d'acqua 15, è inizialmente condotto in avvicinamento alla superficie fino a che il film 12 non tocca lo strato 5 stesso e quindi viene condotto in allontanamento dalla medesima. In questo modo lo strato 5 rimane legato al film 12. The next step consists in the deposition of the monomolecular layer 5 thus obtained on a solid support, in particular on the film of metallic material 12. A mechanical system comprising a plurality of mobile barriers 6 is able to separate the water surface 15 into different independent sections after the compression of the monomolecular layer 5, in such a way as to prevent the flow of molecules of the compound from the adjacent sections into a section devoid of molecules, ie in which the deposition on the film 12 has already occurred. To transfer the monomolecular layer 5 of the compound from the surface of the water to the film 12, the substrate 1, oriented parallel to the water surface 15, is initially carried towards the surface until the film 12 touches the layer 5 itself and then it is led away from it. In this way the layer 5 remains bonded to the film 12.

Per depositare un nuovo strato monomolecolare 5 sul primo strato così depositato, il processo di avvicinare e quindi allontanare il substrato 1 alla superficie d'acqua 15 in cui vengono nuovamente distribuite le molecole del composto viene ripetuto un numero di volte pari al numero di strati monomolecolari 5 desiderati costituenti il primo strato 4 di resist. To deposit a new monomolecular layer 5 on the first layer thus deposited, the process of bringing the substrate 1 closer and then moving away from the water surface 15 in which the molecules of the compound are distributed again is repeated a number of times equal to the number of monomolecular layers 5 desired constituting the first resist layer 4.

Sulla superficie libera dell'ultimo strato monomolecolare 5 di composto, è deposto un ulteriore strato monomolecolare di materiale conduttivo 8, atto a rimuovere cariche elettriche eventualmente accumulatesi. On the free surface of the last monomolecular layer 5 of compound, a further monomolecular layer of conductive material 8 is deposited, adapted to remove possibly accumulated electric charges.

E' inoltre prevista la deposizione sul film di materiale metallico 12, prima della deposizione del primo strato 4, di uno strato monomolecolare adesivo 16, quando necessario. Grazie alla tecnica di deposizione sopra descritta, è possibile determinare in modo estremamente preciso lo spessore del primo strato 4 con una accuratezza di 0.1-0.5 nm. Inoltre in pochi minuti sono raggiungibili spessori di decine di strati monomolecolari, ognuno dei quali ha uno spessore compreso tra 0.6 e 1 nm, con una quasi assenza di difetti (non vi è il tempo per le particelle estranee di depositarsi) su un substrato avente dimensioni longitudinali comprese preferibilmente tra i 100 e 150 mm. Sulla superficie libera, ovvero non a contatto con il film 12, del primo strato 4, è deposto un secondo strato 9 materiale polimerico fotosensibile a radiazione elettromagnetica, indicato nel seguito come photoresist. Per la realizzazione di topografie miniaturizzate, le radiazioni elettromagnetiche di maggiore interesse sono quelle dell'ultravioletto (UV) profondo e dei raggi X, aventi una lunghezza d'onda sufficientemente piccola in grado di consentire la risoluzione desiderata, viene pertanto utilizzato un materiale polimerico sensibile ad una di queste radiazioni. Le caratteristiche protettive di tale photoresist non sono rilevanti, come sarà descritto in dettaglio nel seguito, grazie ad una particolare caratteristica dell'invenzione, pertanto la scelta di tale materiale risulta particolarmente semplice e vantaggiosa. La deposizione del secondo strato 9 avviene tramite la tecnica di Langmuir-Schaefer sopra descritta. It is also provided for the deposition on the film of metallic material 12, before the deposition of the first layer 4, of an adhesive monomolecular layer 16, when necessary. Thanks to the deposition technique described above, it is possible to determine in an extremely precise way the thickness of the first layer 4 with an accuracy of 0.1-0.5 nm. Furthermore, in a few minutes, thicknesses of dozens of monomolecular layers can be reached, each of which has a thickness between 0.6 and 1 nm, with an almost absence of defects (there is no time for foreign particles to settle) on a substrate having dimensions longitudinal preferably between 100 and 150 mm. On the free surface, ie not in contact with the film 12, of the first layer 4, a second layer 9 polymeric material photosensitive to electromagnetic radiation, hereinafter referred to as photoresist, is deposited. For the realization of miniaturized topographies, the electromagnetic radiations of greatest interest are those of deep ultraviolet (UV) and X-rays, having a sufficiently small wavelength capable of allowing the desired resolution, therefore a sensitive polymeric material is used to one of these radiations. The protective characteristics of this photoresist are not relevant, as will be described in detail below, thanks to a particular feature of the invention, therefore the choice of this material is particularly simple and advantageous. The deposition of the second layer 9 takes place by means of the Langmuir-Schaefer technique described above.

Lo spessore dell'elemento multistrato 2, raffigurato in fig. 2a e comprendente il primo 4 e il secondo strato 9 è determinato come indicato in dettaglio nel seguito ed è complessivamente compresa tra i 10 ed i 50 nm a seconda del tipo di applicazione desiderata. The thickness of the multilayer element 2, shown in fig. 2a and comprising the first 4 and the second layer 9 is determined as indicated in detail below and is generally comprised between 10 and 50 nm depending on the type of desired application.

In una successiva fase del metodo secondo l'invenzione, rappresentata in fig. 2b, il secondo strato 9 dell'elemento multistrato 2 è esposto a luce elettromagnetica di lunghezza d'onda opportuna (rappresentata da frecce continue parallele indicate con UV in figura 2b), ovvero pari a quella lunghezza per cui il composto costituente il secondo strato 9 è sensibile, e secondo una prefissata topografia . In a subsequent step of the method according to the invention, shown in fig. 2b, the second layer 9 of the multilayer element 2 is exposed to electromagnetic light of a suitable wavelength (represented by continuous parallel arrows indicated by UV in figure 2b), i.e. equal to the length for which the compound constituting the second layer 9 it is sensitive, and according to a predetermined topography.

La topografia desiderata è realizzata nel secondo strato 9 irraggiando l'elemento multistrato 2 attraverso una maschera aggiuntiva 10 (fig. 2b). Una prima porzione 17 irradiata del secondo strato subisce una trasformazione chimica, tramite la quale il photoresist è convertito in una forma maggiormente solubile rispetto ad una seconda porzione 18 protetta dalla maschera aggiuntiva 10 e quindi non irradiata. The desired topography is achieved in the second layer 9 by irradiating the multilayer element 2 through an additional mask 10 (Fig. 2b). A first irradiated portion 17 of the second layer undergoes a chemical transformation, through which the photoresist is converted into a more soluble form than a second portion 18 protected by the additional mask 10 and therefore not irradiated.

II primo strato 4 è composto di materiale insensibile al tipo di radiazione elettromagnetica utilizzata, pertanto tali radiazioni possono penetrare in esso senza provocare alterazioni del materiale in cui è composto. The first layer 4 is composed of material that is insensitive to the type of electromagnetic radiation used, therefore such radiations can penetrate it without causing alterations of the material in which it is composed.

Tramite un opportuno solvente chimico, la prima porzione 17 è solubilizzata e quindi rimossa (fig. 2c). La seconda porzione 18 rimanente del secondo strato 9 presenta quindi una topografia analoga a quella inizialmente definita nella maschera aggiuntiva 10. La superficie del primo strato 4 viene pertanto suddivisa in una prima area esposta 19 non ricoperta dalla seconda porzione 18 del secondo strato 9 ed una seconda area 20 ricoperta dalla medesima. By means of a suitable chemical solvent, the first portion 17 is solubilized and then removed (Fig. 2c). The second remaining portion 18 of the second layer 9 therefore has a topography similar to that initially defined in the additional mask 10. The surface of the first layer 4 is therefore divided into a first exposed area 19 not covered by the second portion 18 of the second layer 9 and a second area 20 covered by the same.

Secondo un'ulteriore caratteristica del metodo secondo l'invenzione, l'elemento multistrato è quindi irradiato tramite particelle cariche, in questo caso elettroni, diffusi a bassa energia, preferibilmente di energia compresa tra 0.5 e 2 keV (fig. 2d; gli elettroni sono schematicamente raffigurati tramite frecce continue indicate con e<“>). A tale scopo è utilizzata una sorgente di elettroni diffusi in modo casuale. According to a further characteristic of the method according to the invention, the multilayer element is therefore irradiated by charged particles, in this case electrons, diffused at low energy, preferably with energy between 0.5 and 2 keV (fig.2d; the electrons are schematically represented by continuous arrows indicated with and <“>). A source of randomly scattered electrons is used for this purpose.

Una prima porzione 25 del primo strato 4 corrispondente alla prima area 19 esposta agli elettroni, poiché il resist costituente il primo strato è sensibile all'irraggiamento elettronico, subisce una trasformazione chimica (ad esempio una reticolazione) e può essere rimossa tramite un agente chimico (fig. 2e). La topografia presente nel secondo strato 9 è quindi trasferita al primo strato 4, del quale rimane una seconda porzione 24 complementare alla prima 25 successivamente al trattamento con agente chimico. A first portion 25 of the first layer 4 corresponding to the first area 19 exposed to electrons, since the resist constituting the first layer is sensitive to electron radiation, undergoes a chemical transformation (for example a cross-linking) and can be removed by means of a chemical agent ( fig.2e). The topography present in the second layer 9 is then transferred to the first layer 4, of which a second portion 24 remains complementary to the first 25 after the treatment with a chemical agent.

Analogamente può essere rimossa da opportuno agente chimico la seconda porzione 18 del secondo strato 9, non più necessaria successivamente alla fase descritta di irraggiamento da elettroni. Similarly, the second portion 18 of the second layer 9, no longer necessary after the described electron irradiation step, can be removed by a suitable chemical agent.

I valori dello spessore del primo 4 e del secondo strato 9 sono determinati in modo tale che gli elettroni di cui viene selezionata l'energia non possano attraversare lo spessore della seconda porzione 18 del secondo strato 9 ricoprente la seconda area 20 del primo strato 4 ed inoltre in modo tale che la prima porzione 25 di primo strato 4 risulti esposta completamente agli elettroni in tutto il suo spessore. The thickness values of the first 4 and of the second layer 9 are determined in such a way that the electrons whose energy is selected cannot cross the thickness of the second portion 18 of the second layer 9 covering the second area 20 of the first layer 4 and furthermore, in such a way that the first portion 25 of the first layer 4 is completely exposed to the electrons throughout its thickness.

In ogni caso, per ottenere la risoluzione massima consentita da questa tecnica, il primo e secondo strato devono risultare i più sottili possibile, pertanto è inizialmente determinato lo spessore minimo del primo strato in modo tale che esso risulti sufficientemente protettivo per il film di materiale metallico 12 durante la successiva fase di "etching", ovvero di rimozione delle zone superflue non ricoperte dal primo strato 4. A partire da questo spessore minimo è determinata l'energia degli elettroni in grado di reticolare completamente tutta la porzione di primo strato esposta. In any case, to obtain the maximum resolution allowed by this technique, the first and second layer must be as thin as possible, therefore the minimum thickness of the first layer is initially determined in such a way that it is sufficiently protective for the film of metallic material. 12 during the subsequent "etching" step, ie removal of the superfluous areas not covered by the first layer 4. Starting from this minimum thickness, the energy of the electrons capable of completely reticulating all the portion of the first layer exposed is determined.

In particolare, la profondità a cui penetrano gli elettroni è determinabile sperimentalmente ed è, ad esempio, pari ad un valore A. Il primo strato 4 è pertanto scelto di spessore inferiore ad A (reticolazione completa), mentre è determinato lo spessore minimo del secondo strato 9, in ogni caso maggiore di A, che consenta di proteggere il primo strato 4 dalla penetrazione degli elettroni dell'energia prescelta. Poiché elettroni a bassa energia sono completamente non distruttivi, nessuna proprietà protettiva è richiesta al resist costituente il secondo strato 9. In particular, the depth to which the electrons penetrate can be determined experimentally and is, for example, equal to an A value. The first layer 4 is therefore chosen to have a thickness lower than A (complete crosslinking), while the minimum thickness of the second is determined. layer 9, in any case greater than A, which allows to protect the first layer 4 from the penetration of the electrons of the chosen energy. Since low-energy electrons are completely non-destructive, no protective properties are required of the resist constituting the second layer 9.

Il mancato attraversamento del secondo strato 9 da parte degli elettroni, e nello stesso tempo il contenimento dello spessore, è raggiunto grazie all'accurata regolazione dello spessore del primo e del secondo strato, ottenibile grazie alla tecnica di LS utilizzata per la loro deposizione. In questo modo lo spessore complessivo dell'elemento multistrato 2 è riducibile all'incirca di un ordine di grandezza rispetto ai multistrati noti senza la perdita delle caratteristiche protettive rispetto al susseguente etching . The non-crossing of the second layer 9 by the electrons, and at the same time the containment of the thickness, is achieved thanks to the accurate adjustment of the thickness of the first and second layer, obtainable thanks to the LS technique used for their deposition. In this way the overall thickness of the multilayer element 2 can be reduced by approximately one order of magnitude with respect to known multilayers without losing the protective characteristics with respect to the subsequent etching.

L'irraggiamento tramite elettroni è molto rapido, variabile tra i 0.5 ed i 5 minuti a seconda della sensibilità del primo strato 4, contrariamente a quanto normalmente avviene nella litografia a fascio di elettroni, poiché una esposizione uniforme di una pluralità di wafer 11 è possibile utilizzando una sorgente di elettroni diffusi in modo casuale molto semplice. The irradiation by electrons is very rapid, varying between 0.5 and 5 minutes depending on the sensitivity of the first layer 4, contrary to what normally occurs in electron beam lithography, since a uniform exposure of a plurality of wafers 11 is possible using a source of electrons scattered in a very simple random way.

Un esempio di tale esposizione è dato in fig. 3, ove è utilizzata una pistola ad elettroni 22, i quali vengono diffusi tramite uno schermo 23. An example of such an exposure is given in fig. 3, where an electron gun 22 is used, which are diffused through a screen 23.

Successivamente alla fase di rimozione della prima porzione 25 di primo strato 4 esposta agli elettroni è prevista una fase di etching (fig. 2f), secondo una delle tecniche disponibili e di per sé nota, in cui sono rimosse le parti di film in materiale metallico 12 non ricoperte dal primo strato 4, in modo tale da riprodurre nel film 12 la topografia desiderata. La seconda porzione 24 di primo strato rimanente, corrispondente alla seconda area 20, è atta a proteggere il sottostante film 12 durante questa fase, ed al termine della medesima è rimossa (fig.2g). Following the step of removing the first portion 25 of the first layer 4 exposed to the electrons, an etching step is provided (Fig. 2f), according to one of the techniques available and known per se, in which the parts of the film made of metallic material are removed. 12 not covered by the first layer 4, so as to reproduce the desired topography in the film 12. The second portion 24 of the first remaining layer, corresponding to the second area 20, is adapted to protect the underlying film 12 during this phase, and is removed at the end of the same (Fig. 2g).

Tramite il metodo secondo l'invenzione, la risoluzione ottenibile al termine della fase di etching del film 12, in particolare realizzato in un materiale metallico tipico (per esempio il Cromo) in microelettronica, attraverso la maschera 3 così prodotta è di circa 0.1 pm. By means of the method according to the invention, the resolution obtainable at the end of the etching step of the film 12, in particular made of a typical metal material (for example Chromium) in microelectronics, through the mask 3 thus produced is about 0.1 µm.

Benché nelle figure 2a-2g siano rappresentati un primo ed un secondo strato in resist positivo, il metodo secondo l'invenzione è attuabile utilizzando resist entrambi negativi o un resist positivo ed un resist negativo. Although figures 2a-2g show a first and a second positive resist layer, the method according to the invention can be implemented using both negative resistors or a positive resist and a negative resist.

Inoltre il metodo secondo l'invenzione può essere utilizzato per realizzare topografie in strati molecolari super-sottili per le applicazioni in nanoelettronica ed altresì per la fabbricazione di materiali comprendenti nanostrutture molecolari. In questi casi la realizzazione della topografia nel primo strato 4 è ottenuta utilizzando una litografia a microscopio a scansione ad effetto tunnel (STM) o a microscopio a forza atomica (AFM). Furthermore, the method according to the invention can be used to realize topographies in super-thin molecular layers for applications in nanoelectronics and also for the fabrication of materials comprising molecular nanostructures. In these cases, the realization of the topography in the first layer 4 is obtained using a scanning tunneling microscope (STM) or atomic force microscope (AFM) lithography.

ESEMPIO EXAMPLE

Vengono deposti in successione su un wafer di silicio di 76 mm di diametro, un film di cromo 12 e 20-30 strati monomolecolari di policianoacrilato. In particolare come resist costituente il primo strato 4 sono utilizzati alternativamente uno dei seguenti composti: A chromium 12 film and 20-30 monomolecular layers of polycanoacrylate are deposited in succession on a 76 mm diameter silicon wafer. In particular, one of the following compounds are alternatively used as the resist constituting the first layer 4:

- poli(eptilcianoacrilato); - poly (heptyl cyanoacrylate);

- poli(allilossietilcianoacrilato); - poly (allyloxyethyl cyanoacrylate);

- copolimeri dell'eptilcianoacrilato; - copolymers of eptylcianoacrylate;

- poli(2,2,3,3,3-pentafluoropropilmetalcrilato); - poly (2,2,3,3,3-pentafluoropropylmetalkrylate);

- policianoacrilati chiamati rispettivamente CP-HCA-1, CP-HCA-2 e CP-BCA (vedi formule sottostanti). - polycanoacrylates called CP-HCA-1, CP-HCA-2 and CP-BCA respectively (see formulas below).

Come secondo strato 9 è utilizzato un comune photoresist commerciale, quale una resina di diazonaftochinone novolac. Tuttavia il composto costituente il secondo strato è determinato in funzione della sensibilità desiderata ad un particolare tipo di radiazione elettromagnetica e pertanto numerosissimi tipi di photoresist commerciali possono essere utilizzati . A common commercial photoresist, such as a novolac diazonaphtoquinone resin, is used as the second layer 9. However, the compound constituting the second layer is determined as a function of the desired sensitivity to a particular type of electromagnetic radiation and therefore many types of commercial photoresist can be used.

Per la formazione della topografia nel primo strato è stata utilizzata una comune sorgente di raggi UV. L'energia degli elettroni e la dose di irraggiamento viene determinata caso per caso a seconda dello spessore degli strati e del materiale specifico utilizzato. Nel caso di un primo strato in policianoacrilato di spessore 15 nm, esso risulta protettivo in caso di "wet etching" per un film di cromo di 150 nm di spessore. A common source of UV rays was used for the formation of the topography in the first layer. The energy of the electrons and the radiation dose are determined case by case according to the thickness of the layers and the specific material used. In the case of a first layer of 15 nm thick polycanoacrylate, it is protective in case of "wet etching" for a 150 nm thick chromium film.

L'invenzione raggiunge pertanto gli scopi proposti conseguendo numerosi vantaggi rispetto alle soluzioni note. Un vantaggio sostanziale è dato dall'elevata risoluzione ottenibile nelle topografie realizzate con il metodo secondo l'invenzione. The invention therefore achieves the proposed objects by achieving numerous advantages with respect to known solutions. A substantial advantage is given by the high resolution obtainable in the topographies made with the method according to the invention.

Un secondo vantaggio del metodo secondo l'invenzione risiede nella rapida deposizione, tramite la tecnica di Langmuir-Schaef er, di film estremamente sottili, uniformi e sostanzialmente privi di difetti, il cui spessore è controllabile a livello molecolare. A second advantage of the method according to the invention resides in the rapid deposition, by means of the Langmuir-Schaef er technique, of extremely thin, uniform and substantially defect-free films, the thickness of which can be controlled at the molecular level.

Un ulteriore vantaggio consiste nella possibilità di esporre simultaneamente un grande numero di wafer all'irraggiamento da elettroni, grazie all'accurato controllo dello spessore dei film, consentendo una rapida produzione dei circuiti integrati di interesse. A further advantage consists in the possibility of simultaneously exposing a large number of wafers to electron radiation, thanks to the accurate control of the thickness of the films, allowing rapid production of the integrated circuits of interest.

Ancora, questo rapido e veloce irraggiamento con elettroni comporta una notevole diminuzione dei costi di fabbricazione e diminuisce la complessità delle apparecchiature tecnologiche normalmente richieste, Furthermore, this rapid and rapid irradiation with electrons involves a considerable decrease in manufacturing costs and decreases the complexity of the technological equipment normally required.

Infine, è possibile, dato l'utilizzazione del metodo Langmuir-Schaefer , modificare le attuali vasche di Langmuir disponibili commercialmente, per arrivare ad una produzione molto più rapida dei wafer trattati. Finally, given the use of the Langmuir-Schaefer method, it is possible to modify the current commercially available Langmuir tanks, to achieve a much faster production of the treated wafers.

Claims

CLAIMS 1. Method for making a mask for high definition lithography, comprising the steps of: - preparing a substrate; - depositing on said substrate a first layer of polymeric material sensitive to exposure to charged particles; - depositing on said first layer a second layer of polymeric material sensitive to electromagnetic radiation; - exposing said second layer to said electromagnetic radiation according to a predetermined topography so as to define a first and a second portion of said second layer respectively exposed and not exposed to said electromagnetic radiation; - removing one of said first or said second portion from said second layer; characterized by understanding the phase of - irradiating said first layer, partially covered by the other of said first or said second portion not removed, by means of a source of said charged particles diffused at low energy.

Method according to claim 1, wherein said first layer is a Langmuir-Blodgett film.

Method according to claim 1 or 2, wherein said second layer is a Langmuir-Blodgett film.

4. Method according to claim 2 or 3, comprising the step of depositing said first layer by means of the Langmuir-Schafer technique.

5. Method according to one or more of claims 2 to 4, comprising the step of depositing said second layer by means of the Langmuir-Schafer technique.

6. Method according to one or more of the preceding claims, in which said first layer is insensitive to said electromagnetic radiation.

7. Method according to one or more of the preceding claims, comprising the step of selecting the energy of said charged particles between 0.2 and 2 keV.

8. Method according to one or more of the preceding claims, wherein said electromagnetic radiation comprises X-rays.

Method according to one or more of claims 1 to 7, wherein said electromagnetic radiation comprises radiation in the deep ultraviolet.

10. Method according to one or more of the preceding claims, in which said charged particles are electrons.

11. Method according to one or more of the preceding claims, wherein said first layer is made of polycanoacrylate.

12. Method according to one or more of the preceding claims, wherein the overall thickness of said first and said second layer is comprised between 10 nm and 50 nm.

13.High definition lithography mask made by the method according to claims 1 to 12.

14.Multi-layer element for high definition lithography comprising - a first layer of polymeric material sensitive to exposure to charged particles; - a second layer of polymeric material sensitive to electromagnetic radiation; characterized by the fact said first and said second layer are Langmuir-Blodgett films.

15. Multilayer element according to claim 14, wherein at least one of said first and second layers is deposited by the Langmuir-Schafer technique.

16. Multilayer element according to claim 15, wherein both said first and second layers are deposited by the Langmuir-Schafer technique.

17. Multilayer element according to one or more of claims 14 to 16, having a thickness between 10 nm and 50 nm.

18. Multilayer element according to one or more of claims 14 to 17, wherein said first layer is made of polycanoacrylate.

19. Multilayer element according to one or more of claims 14 to 18, wherein said second layer is sensitive to X-rays.

20. Multilayer element according to one or more of claims 14 to 18, wherein said second layer is sensitive to radiation in the deep ultraviolet.

21. Multilayer element according to one or more of claims 14 to 20, wherein said first layer is sensitive to electron exposure.

22. Multilayer element according to one or more of claims 14 to 21, wherein said first layer is insensitive to said electromagnetic radiation.