RU2118964C1 - Полиорганосиланы и двухслойная позитивная маска для фотолитографии на основе полиорганосилана - Google Patents
Полиорганосиланы и двухслойная позитивная маска для фотолитографии на основе полиорганосилана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118964C1 RU2118964C1 RU92003409A RU92003409A RU2118964C1 RU 2118964 C1 RU2118964 C1 RU 2118964C1 RU 92003409 A RU92003409 A RU 92003409A RU 92003409 A RU92003409 A RU 92003409A RU 2118964 C1 RU2118964 C1 RU 2118964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyorganosilanes
- layer
- photolithography
- polyorganosilane
- methyl
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Polymers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Использование: в микроэлектронике. Полиорганосиланы ф-лы 1, где R1-этиладамантил, этил(диметиладамантил), R2-метил, фенил, R3-метил, фенил, циклогексил, m 2 - 3000, n 2 - 3000, м:n 1:(0,1 - 10) для изготовления позитивной маски для фотолитографии. 2 табл., 1 ил. Структура соединения ф-лы 1: 
л
Description
Изобретение относится к двухслойным позитивным маскам, применяемым в микроэлектронике для создания приборов и интегральных схем методами субмикронных литографий, с использованием плазмохимического травления функциональных слоев, а также полиорганосиланам, обладающим фоточувствительными свойствами, для их изготовления общей формулы
где R1 - этиладамантил, этил(диметиладамантил);
R2 - метил, фенил;
R3 - метил, фенил, циклогексил;
m =2-3000
n = 2-3000;
m : n = 16: (0,1-10).
где R1 - этиладамантил, этил(диметиладамантил);
R2 - метил, фенил;
R3 - метил, фенил, циклогексил;
m =2-3000
n = 2-3000;
m : n = 16: (0,1-10).
Известно нанесение масок на основе полиорганосиланов на подложку в виде тонких пленок полимера, которые при экспонировании УФ-излучением подвергаются фотодеструкции, что приводит к изменению растворимости экспонированных участков пленки [1]. Сформированное в пленках кремнийорганического полимера изображение может быть перенесено (без потери разрешающей способности) на подложку методами травления. Особенно перспективным представляется использование плазмохимического травления кислородом, в результате которого при взаимодействии с полиорганосиланом может формироваться тугоплавкая защитная пленка SiO2.
Однако при практическом получении таких пленок возникают большие трудности, связанные с невозможностью получения защитного слоя требуемой толщины.
Известны однослойные позитивные маски на основе полиорганосиланов [2], обладающие достаточно высокой чувствительностью в коротковолновом УФ-диапозоне длин волн, состоящие из нанесенного на подложку (стекло, кремний алюминий) полисилана общей формулы:
[Si(X)(Y) - Si(A)(B)]n
где A, B, X -метил;
Y - циклогексил.
[Si(X)(Y) - Si(A)(B)]n
где A, B, X -метил;
Y - циклогексил.
Разрешающая способность такой маски 1-4 мкм.
Однако по своим защитным свойствам (из-за невозможности достижения требуемой толщины пленки SiO2 они не могут быть применены в технологиях плазмохимического травления).
Наиболее близким к предложенному решению является позитивная двухслойная маска для фотолитографии [3], состоящая из фоторезиста AZ 2400 в качестве нижнего планаризующего слоя и верхнего (формирующего изображение) слоя, выполненного из полиорганосиланов со структурной формулой
где а) R1 - фенил, n = 0;
б) R1 - фенил, R2 = R3 - метил, m : n = 1:1;
в) R1 циклогексил, n = 0.
где а) R1 - фенил, n = 0;
б) R1 - фенил, R2 = R3 - метил, m : n = 1:1;
в) R1 циклогексил, n = 0.
Недостатком указанной маски являются низкая разрешающая способность (~1 мкм) и низкие контраст и фоточувствительность, следовательно, невозможность ее применения в субмикронной литографии.
Технической задачей является увеличение разрешающей способности, повышение фоточувствительности и контраста маски.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в двухслойной позитивной маске для фотолитографии, состоящей из верхнего, формирующего изображение, и нижнего, планаризующего, слоев, последовательно нанесенных на подложку, формирующий изображение слой выполнен из сополимеров полиорганосилана, имеющих структурную формулу
где R1 - этиладамантил, этил(диметиладамантил);
R2 - метил, фенил;
R3 - метил, фенил, циклогексил;
m = 2-3000;
n = 2-3000;
m : n = 1:(0,1 - 10).
где R1 - этиладамантил, этил(диметиладамантил);
R2 - метил, фенил;
R3 - метил, фенил, циклогексил;
m = 2-3000;
n = 2-3000;
m : n = 1:(0,1 - 10).
Подложка может быть выполнена из полупроводникового кремния, стекла, алюминия, арсенида галлия или других подходящих материалов.
Полиорганосиланы структурной формулы (I) являются новыми, ранее не описанными в литературе соединениями. Указанные полиорганосиланы получают взаимодействием смеси двух диорганодихлорсиланов, одним из которых является метил(этиладамантил) - или метил(этилдиметиладамантил)дихлорсилан с натрием в атмосфере инертного газа в среде углеводородного растворителя при температуре 90-200oC с последующим выделением продуктов.
При значении отношения n : m менее 0,1 резко уменьшается чувствительность полиорганосиланов, что делает невозможным их применение по указанному выше назначению, при значении отношения n : m более 10 повышается оптическое поглощение пленки, что увеличивает время экспонирования, необходимое для полной деструкции пленки на всю глубину, при значении n и m менее 2 соединения не обладают фоточувствительностью и пленкообразующей способностью, а увеличение значения n и m более 3000 не приводит к улучшению эксплуатационных характеристик указанных веществ.
На чертеже изображены защитная маска и схема ее работы.
Маска состоит из подложки 1, планаризующего слоя 2 и формирующего изображение слоя 3.
В качестве материала подложки, как уже указывалось, может быть использовано, в частности, стекло, кварц, кремний, алюминий, арсенид галлия и т.п.
На подложку 1 наносят планаризующий слой 2 (из полиимида, крезольно-формальдегидной смолы или полиметилметакрилата) толщиной 2-4 мкм, производят его фиксацию (задубливание), например, путем сушки, затем наносят формирующий изображение слой 3 толщиной 0,2-0,5 мкм и подвергают его термообработке.
Маска работает следующим образом.
На I этапе полученная вышеуказанным способом пленка формирующего изображение слоя 3 подвергается экспонированию УФ-излучением определенного спектрального состава через фотошаблон с требуемым рисунком и проявляется. После проявления экспонированные части пленки растворяются в проявляющих растворах и формируется определенное рельефное изображение позитивного типа. Оставшаяся часть резистной пленки используется в последующих процессах плазмохимического травления кислородом в качестве защитной маски при формировании рельефа в слое органического полимерного материала 2.
На II этапе используется анизотропное O2-реактивное ионно-лучевое травление для переноса изображения через полимерный слой 2 на подложку 1.
Двухслойная позитивная маска, используемая в таком технологическом процессе, имеет высокую устойчивость к травлению O2- плазмой, высокую температуру плавления, повышенную чувствительность и высокую разрешающую способность (0,2 мкм).
Изобретение может быть использовано при изготовлении микроэлектронных устройств с высокой плотностью при экспонировании УФ-излучением с длиной волны менее 375 мкм.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Синтез поли(диметил)метиладамантилсилана.
В сухую литровую 4-х-горлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, загружают 400 мл предварительно осушенного кипячением над натрием ксилола, 11,7 г (0,51 моль) металлического натрия и нагревают до кипячения ксилола (143oC). Затем при интенсивном перемешивании по каплям начинают дозировать смесь хлорсиланов в ксилоле: 34,62 г (0,125 моль) (метил)этиладамантилдихлорсилана и 16,13 г (0,125 моль) диметилдихлорсилана со скоростью, обеспечивающей кипение ксилола. Вначале реакции раствор голубеет, затем приобретает темно-синий цвет. Реакцию ведут в токе осушенного аргона. После прикапывания хлорсиланов (30 мин) смесь выдерживают при кипении (143oC) 8 ч. Колбу охлаждают до комнатной температуры и последовательно добавляют по каплям под аргоном 25 мл этилового спирта, затем смесь 10 мл воды и 10 мл этилового спирта, затем 200 мл воды. Раствор становится белым. Содержимое переливают в делительную воронку, сливают нижний (водный слой) и органический слой промывают водой от хлористого натрия еще 2-3 раза. Органический слой сушат над хлоридом кальция (6 ч), затем фильтруют и высаждают этиловым спиртом (200 мл). Полимер выделяют, сушат и дважды переосаждают из раствора толуола этиловым спиртом. Полученный сополимер (8,1 г, выход 24,5%) представляет собой белый порошок, который растворяется в толуоле, ксилоле, ТГФ, четыреххлористом углеводе и имеет температуру плавления 105-110oC.
Продукт сушат в вакуумном шкафу 10 ч при 100oC.
Элементный состав
Найдено, %: Si 21,10, 20,91; C 68,02, 68,52; H 10,88, 10,57
C15H28Si2
Вычислено, %: Si 21,21; C 68,18; H 10,61.
Найдено, %: Si 21,10, 20,91; C 68,02, 68,52; H 10,88, 10,57
C15H28Si2
Вычислено, %: Si 21,21; C 68,18; H 10,61.
ИК-спектр (см-1):
2940, 2860 - CH; 1458 - (CH2); 1410, 1250 - (CH3); 840, 780, 755 - (CH3); 690, 632 - (Si-C).
2940, 2860 - CH; 1458 - (CH2); 1410, 1250 - (CH3); 840, 780, 755 - (CH3); 690, 632 - (Si-C).
Колебания адамантильного скелета: 1190, 1160, 1120, 1100, 1080.
УФ-спектр (нм):
1H ЯМР (относительно ТМС):
0,4 (шир. сигнал Si-CH3), 1,4; 0,93 (шир.мультиплеты -CH2CH2Si- 2-1,5 (перекрывающиеся шир.мультиплеты протонов адамантильной группы).
1H ЯМР (относительно ТМС):
0,4 (шир. сигнал Si-CH3), 1,4; 0,93 (шир.мультиплеты -CH2CH2Si- 2-1,5 (перекрывающиеся шир.мультиплеты протонов адамантильной группы).
29Si ЯМР (относительно ТМС):
- 31,5, - 37,0 ((MeSiCH2CH2Ad); Si(CH3)2).
- 31,5, - 37,0 ((MeSiCH2CH2Ad); Si(CH3)2).
Данные ЯМР-спектров и элементного анализа подтверждают строение сополимера с заданным молярным соотношением метиладамантил- и диметилсилиленовых звеньев.
Примеры 2-8. Сополимеры полиорганосиланов (I) получают и выделяют аналогично примеру 1. Условия получения и свойства полученных полисиланов приведены в табл.1.
Получение двухслойной маски осуществляют следующим образом: на поверхность полупроводниковой пластины методом центрифугирования при 2000 об/мин наносят слой новолачного фоторезиста ФП 051 МК (ТУ-6-14-19-40. 279. 88) толщиной 1,5oC2 мкм. Затем этот планаризующий слой подвергают термоструктурированию при 200oC в течение 1 часа. Формирующий изображение слой образуют из раствора полиорганосиланов формулы (I) в толуоле метолом центрифугирования при скорости 2000-3000 об/мин. Толщина получаемого слоя при этом составляет 0,2-0,5 мкм. Планаризующий слой можно выполнять из других материалов, например из полиимида, полиметилметакрилата, и результаты получаются аналогичные.
Экспонирование двухслойной маски проводят на установке контактной УФ-литографии типа ЭМ 5026 с источником излучения от 220 до 260 нм мощностью 9 МВт через кварцевую маску или эксимерным лазером.
Скрытое изображение проявляют в изопропиловом спирте в течение 30 с. Фотолитографические характеристики слоев, формирующих изображение, из полимеров (I), полученных по примерам 1-8, представлены в табл. 2.
Перенесение изображения из формирующего изображения слоя в планаризующий слой проводят в условиях кислородного реактивно-ионного травления на установке RPE 300 фирмы "Alcatel" при мощности 50 Вт, скорости подачи O2 1,5 л/ч и давлении 10 Па.
Уход ширины линии составил менее 0,05 мкм, что свидетельствует о высоких защитных свойствах маски, позволяющих ее использовать в отличие от [3] в субмикронных технологиях плазмохимического травления функциональных слоев.
Claims (2)
1. Полиорганосиланы общей формулы
где R1 - этиладамантил, этил(диметиладамантил);
R2 - метил, фенил;
R3 - метил, фенил, циклогексил;
m = 2 - 3000;
n = 2 - 3000;
m : n = 1 : (0,1 - 10),
для изготовления позитивной маски для фотолитографии.
где R1 - этиладамантил, этил(диметиладамантил);
R2 - метил, фенил;
R3 - метил, фенил, циклогексил;
m = 2 - 3000;
n = 2 - 3000;
m : n = 1 : (0,1 - 10),
для изготовления позитивной маски для фотолитографии.
2. Двухслойная позитивная маска для фотолитографии, чувствительная к УФ-излучению, состоящая из нижнего планаризующего слоя и верхнего формирующего изображение слоя на основе полиорганосилана, отличающаяся тем, что в качестве полиорганосилана она содержит полиорганосилан по п.1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92003409A RU2118964C1 (ru) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Полиорганосиланы и двухслойная позитивная маска для фотолитографии на основе полиорганосилана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92003409A RU2118964C1 (ru) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Полиорганосиланы и двухслойная позитивная маска для фотолитографии на основе полиорганосилана |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92003409A RU92003409A (ru) | 1996-04-27 |
| RU2118964C1 true RU2118964C1 (ru) | 1998-09-20 |
Family
ID=20131334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92003409A RU2118964C1 (ru) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | Полиорганосиланы и двухслойная позитивная маска для фотолитографии на основе полиорганосилана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118964C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586400C1 (ru) * | 2015-04-28 | 2016-06-10 | Федеральное Государственное Учреждение "Научно-Производственный Комплекс "Технологический Центр" Московского Государственного Института Электронной Техники" | Способ фотолитографии |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4464460A (en) * | 1983-06-28 | 1984-08-07 | International Business Machines Corporation | Process for making an imaged oxygen-reactive ion etch barrier |
| US4587205A (en) * | 1984-04-05 | 1986-05-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of using polysilane positive photoresist materials |
-
1992
- 1992-11-02 RU RU92003409A patent/RU2118964C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4464460A (en) * | 1983-06-28 | 1984-08-07 | International Business Machines Corporation | Process for making an imaged oxygen-reactive ion etch barrier |
| US4587205A (en) * | 1984-04-05 | 1986-05-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of using polysilane positive photoresist materials |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. R.D.Miller, T.Michl, Chem. Rev. 1989, 1359-1410. 2. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586400C1 (ru) * | 2015-04-28 | 2016-06-10 | Федеральное Государственное Учреждение "Научно-Производственный Комплекс "Технологический Центр" Московского Государственного Института Электронной Техники" | Способ фотолитографии |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4985342A (en) | Polysiloxane pattern-forming material with SiO4/2 units and pattern formation method using same | |
| US5017453A (en) | A silicone resist materials containing a polysiloxane and a photo-sensitive agent | |
| US5198520A (en) | Polysilanes, polysiloxanes and silicone resist materials containing these compounds | |
| DE69332460T2 (de) | Gebrauchsverfahren von strahlungsempfindlichen Materialien | |
| US4464460A (en) | Process for making an imaged oxygen-reactive ion etch barrier | |
| JP2713322B2 (ja) | ポジテイブレジスト像形成方法 | |
| EP0432905A2 (en) | Polyisophenylenesiloxane, production process thereof, and resist material and semiconductor device formed thereof | |
| KR0171653B1 (ko) | 에스아이 함유 고분자 화합물 및 감광성 수지 조성물 | |
| JPS60119550A (ja) | パタン形成材料及びパタン形成方法 | |
| RU2118964C1 (ru) | Полиорганосиланы и двухслойная позитивная маска для фотолитографии на основе полиорганосилана | |
| US5866306A (en) | Process for use of photosensitive polysilanes as photoresist | |
| JPS62215944A (ja) | 感光性耐熱樹脂組成物及び絶縁層形成方法 | |
| US5254439A (en) | Light-sensitive polymer, method for preparing the same and method for forming patterns | |
| JPH0314333B2 (ru) | ||
| JPS62276543A (ja) | パタ−ン形成方法 | |
| JPH0232354A (ja) | 感光性樹脂組成物 | |
| JP2628597B2 (ja) | シリコーン化合物 | |
| JP2543122B2 (ja) | 感光性重合体とその製造方法及びパタ―ン形成方法 | |
| JPS62299965A (ja) | ネガ形レジスト組成物 | |
| JPS63141046A (ja) | レジスト | |
| JP2623780B2 (ja) | 有機硅素重合体レジスト組成物 | |
| JPH05117392A (ja) | 有機ケイ素重合体およびレジスト組成物 | |
| JPH04159553A (ja) | 感光性樹脂組成物 | |
| JPS63106649A (ja) | パタ−ン形成方法 | |
| JPS6034022A (ja) | 半導体装置の絶縁層の製造法 |