RU2809344C1 - Способ изготовления микросхем - Google Patents
Способ изготовления микросхем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809344C1 RU2809344C1 RU2023101915A RU2023101915A RU2809344C1 RU 2809344 C1 RU2809344 C1 RU 2809344C1 RU 2023101915 A RU2023101915 A RU 2023101915A RU 2023101915 A RU2023101915 A RU 2023101915A RU 2809344 C1 RU2809344 C1 RU 2809344C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- photoresist
- magnetic nanoparticles
- inductor
- microcircuit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 7
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001900 extreme ultraviolet lithography Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления микросхем. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем. Технический результат достигается тем, что в способе изготовления микросхем при переносе изображения микросхемы на подложку на пластину фоторезиста, отдельно от подложки, наносят слой адгезивного материала. Пластину фоторезиста устанавливают таким образом, что с одной стороны расположена камера для магнитных наночастиц с впускным и выпускным устройствами, а с другой стороны индуктор, с выполненным на его поверхности рельефным рисунком элементов микросхемы, и соединенный с полюсом сердечника электромагнита. Открывают впускное устройство, камеру заполняют магнитными наночастицами, поступающими из установки по синтезу магнитных наночастиц, впускное устройство закрывают. Открывают выпускное устройство, по обмотке электромагнита пропускают постоянный электрический ток, под действием рабочего магнитного потока индуктора магнитные наночастицы приходят в ускоренное движение в направлении выступов индуктора и оседают слоем на поверхности пластины фоторезиста, формируя нерастворимые участки рисунка элементов микросхемы, выпускное устройство закрывают. Пластину фоторезиста соединяют с подложкой, проявляют, производят травление, удаляют фоторезист, формируют на подложке элементы электронной схемы. 6 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к технологии изготовления микросхем.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известен способ изготовления микросхем методом фотолитографии. (https://mipt.ru>medialibrary Литография в микроэлектронике, А.Н. Росоленко). Суть процесса фотолитографии сводится к тому, что вначале на обрабатываемую поверхность наносится тонкая фоточувствительная полимерная пленка (фоторезист). Затем эта пленка засвечивается через фотошаблон с заданным рисунком. Далее проэкспонированные участки удаляются в проявителе. Получившийся на фоторезисте рисунок используется для таких технологических этапов планарной технологии как травление, электроосаждение, вакуумное напыление, и другие. После проведения одного из этих процессов оставшийся, не удаленный при проявлении фоторезист также удаляется. Наименьшие размеры деталей рисунка достижимые в фотолитографии (разрешение) определяются длиной волны, используемого излучения, качеством применяемой при экспонировании оптики, свойствами фоторезиста. Для повышения разрешения осуществлен переход на технологию экстремальной ультрафиолетовой литографии, или EUV литография. В ней используется источник, который излучает свет длиной волны 13,5 нм. К существенным недостаткам EUV относятся сложные методы оптической коррекции. В результате фотошаблон становится дорогим и сложным. Стоимость литографа достигает 30% от всех производимых расходов. Стоимость установки 150 млн. долларов, масса 180 т, потребление электроэнергии 1МВт, потребление 1,5 тонны воды в минуту для охлаждения. При этом производительность установки составляет 100 пластин в час диаметром 300 мм.
Наиболее близким к заявленному способу, по решаемой технической задаче - упрощение технологии изготовления микросхем, является способ наноимпринтной литографии (https://ostec-group.ru Наноимпринтная литография. Материалы и технологии). Наноимпринтная литография (НИЛ) - перенос изображения микросхемы на подложку с покрытием прямым воздействие пресс-формы (штампа) с последующим травлением деформированного покрытия и формированием на подложке элементов микросхемы.
Существует два основных метода НИЛ - термический и ультрафиолетовый. В термическом методе штамп вдавливается в полимер, нагретый выше температуры стеклования, затем происходит охлаждение и извлечение штампа. В ультрафиолетовом методе штамп из прозрачного материала погружается в жидкий полимер, который отверждается под действием ультрафиолета, после чего происходит извлечение штампа. Штамп изготавливается из металла, кварца. Изготавливают штамп методом электронной литографии. На поверхность штампа в масштабе 1:1 наносится рельефный рисунок (глубиной до нескольких миллиметров) элементов микросхемы. Перед проведением процесса НИЛ штамп покрывается антиадгезионным покрытием. Преимуществами способа прототипа являются отсутствие сложных и дорогостоящих оптических или электронно-лучевых систем. С помощью прямого воздействия можно создавать элементы шириной в единицы нанометров. Кроме того, НИЛ позволяет формировать отпечатки по всей поверхности пластины, что повышает производительность процесса.
К недостаткам способа прототипа относятся сложности совмещения штампа с уже существующей топологией на пластине, необходимость частой очистки штампа и нанесения антиадгезионного слоя, повышенные требования к качеству штампа.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии изготовления микросхем.
Поставленная задача решена благодаря тому, что в способе изготовления микросхем при переносе изображения микросхемы на подложку, на пластину фоторезиста, отдельно от подложки, наносят слой адгезивного материала, пластину фоторезиста устанавливают таким образом, что с одной стороны расположена камера для магнитных наночастиц с впускным и выпускным устройствами, а с другой стороны индуктор с выполненным на его поверхности рельефным рисунком элементов микросхемы и соединенный с полюсом сердечника электромагнита, открывают впускное устройство, камеру заполняют магнитными наночастицами поступающими из установки по синтезу магнитных наночастиц, впускное устройство закрывают, открывают выпускное устройство, по обмотке электромагнита пропускают постоянный электрический ток, под действием рабочего магнитного потока индуктора магнитные наночастицы приходят в ускоренное движение в направлении выступов индуктора и оседают слоем на поверхности пластины фоторезиста формируя нерастворимые участки рисунка элементов микросхемы, выпускное устройство закрывают, пластину фоторезиста соединяют с подложкой, проявляют, производят травление, удаляют фоторезист, формируют на подложке элементы электронной схемы.
Как будет понятно специалисту, преимущества предлагаемого способа по сравнению с выбранным прототипом достигаются тем, что нерастворимые участки рисунка элементов микросхемы формируют бесконтактным методом осаждения магнитных наночастиц на поверхность фоторезиста отдельно от подложки, а перенос изображения микросхемы на подложку осуществляется после соединения с фоторезистом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлен общий вид технологической установки по формированию на фоторезисте нерастворимых участков рисунка элементов микросхемы.
На Фиг. 2 представлен вид индуктора в аксонометрической проекции: а - вид индуктора вначале технологического процесса; б - вид индуктора в одном из последующих этапов технологического процесса.
На Фиг. 3 представлен схематичный чертеж процесса осаждения магнитных наночастиц на фоторезист при включении электромагнита.
На Фиг. 4 представлен схематичный чертеж после осаждения магнитных наночастиц на фоторезист при выключенном электромагните.
На Фиг. 5 представлена схема технологического процесса переноса изображения микросхемы на подложку:
а - соединение пластины фоторезиста с подложкой;
б - проявление;
в - травление;
г - удаление фоторезиста.
На Фиг. 6 представлен схематичный чертеж объединенной группы индукторов.
Позициями 1-13 обозначены:
1 - установка синтеза магнитных наночастиц;
2 - камера для магнитных наночастиц;
3 - впускное устройство;
4 - выпускное устройство;
5 - пластина фоторезиста;
6 - слой адгезивного материала;
7 - индуктор;
8 - электромагнит;
9 - рабочий магнитный поток;
10 - наночастицы;
11 - слой наночастиц;
12 - подложка;
13 - оксидный слой.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технологический процесс изготовления микросхем предлагаемым способом включает в себя два этапа. На первом этапе производится формирование нерастворимых участков рисунка элементов микросхемы на фоторезисте. На втором этапе производится перенос изображения на подложку после соединения с фоторезистом.
Технологическая установка по формированию на фоторезисте нерастворимых участков рисунка элементов микросхемы состоит из установки синтеза наночастиц 1, камеры для наночастиц 2, с впускным 3 и выпускным 4 устройствами, пластины фоторезиста 5, индуктора 7, соединенного с сердечником электромагнита 8 (Фиг. 1). Из уровня техники известен ряд общих методов получения наночастиц, большинство из которых могут быть использованы для получения магнитных наночастиц. Технология синтеза магнитных наночастиц должна соответствовать определенным требованиям. Необходимо получать частицы заданного размера и формы, с небольшим разбросом по размеру и поддающимся контролю. Методика синтеза должна быть относительно простой, недорогостоящей, дающей воспроизводимые результаты. Наиболее предпочтительным представляется метод молекулярных пучков. В вакуумной камере с диафрагмой происходит испарение металла (Fe, Ni, Со) при обработке плазмой, лазером, электрической дугой. Испаряющиеся частицы проходят через диафрагму образуя молекулярный пучок. В этом методе в пучке получаются в значительной степени «свободные» наночастицы заданных размеров и форм с минимальным разбросом по размеру и поддающимся контролю. Для повышения разрешения необходим синтез наночастиц минимального размера (1-3 нм).
Для формирования на пластине фоторезиста 5 нерастворимых и растворимых участков применяется индуктор 7. Индуктор изготавливается из материала с большой магнитной проницаемостью (Fe, Ni, Со, сплавы). На поверхности индуктора методом электронной литографии в масштабе 1:1 выполняется рельефный рисунок элементов электронной схемы. Рельефный рисунок представляет собой выступы различной формы и размеров, разделенные углублениями (Фиг. 2а). При переносе изображения других групп элементов схемы на подложку, на следующем этапе технологического процесса, применяется индуктор с соответствующим рельефным рисунком (Фиг. 2б). Индуктор соединен с полюсом электромагнита 8.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На пластину фоторезиста 5 наносят слой адгезивного материала 6. Пластину фоторезиста устанавливают между камерой для наночастиц 2 и индуктором 7. Открывают впускное устройство 3, камеру 2 заполняют магнитными наночастицами 10 поступающими из установки по синтезу магнитных наночастиц 1, впускное устройство 3 закрывают, открывают выпускное устройство 4, по обмотке электромагнита 8 пропускают постоянный электрический ток. Под действием рабочего магнитного потока 9 индуктора магнитные наночастицы 10 приходят в ускоренное движение в направлении выступов индуктора 7. Первый слой магнитных наночастиц 11 на поверхности пластины фоторезиста 5 образуют наночастицы прилипшие к слою адгезивного материала 6, на который оседают следующими слоями другие наночастицы, формируя тем самым нерастворимые участки рисунка элементов микросхемы. Выпускное устройство закрывают. После выключения электромагнита 8 магнитные наночастицы удерживаются друг с другом под действием остаточной намагниченности и сил взаимодействия между собой (Фиг. 3, Фиг. 4). Для реализации предлагаемого способа достаточно наличие только плотного первого слоя магнитных наночастиц на поверхности фоторезиста. Количество слоев и плотность покрытия зависит от концентрации магнитных наночастиц в камере, индукции магнитного поля, времени «экспонирования». Таким образом на поверхности фоторезиста 5 формируются в соответствии с электронной схемой участки закрытые слоем наночастиц и открытые участки. После «экспонирования» пластину фоторезиста 5 соединяют с окисленной поверхностью 13 подложки 12. (Фиг. 5а). Затем подложку с рисунком проявляют (Фиг. 5б). Те участки, которые закрыты слоем наночастиц 11, не растворяются в кислоте, а участки, которые остались открытыми, растворяются. Растворенные участки обнажают поверхность оксида кремния. Полученную подложку с нанесенной на ней рельефной схемой расположения изолирующих переходов промывают и сушат. После травления незащищенных участков оксида кремния (Фиг. 5в), закрытый слоем наночастиц слой фоторезиста удаляют химическим и физическим способами (Фиг. 5г). Таким образом на подложке получают «окна». Через обнаженные участки подложки методом диффузии вводят примеси. На полученных изолированных друг от друга участках подложки различными методами (вторичная диффузия, травление, наращивание и т.д.) получают активные и пассивные элементы схемы и токопроводящие пленки.
Для повышения производительности установки индукторы 7 объединяются в группы (Фиг. 6).
Преимуществами предлагаемого способа изготовления микросхем являются низкая стоимость оборудования. В технологии изготовления микросхем применяются освоенные в производстве методы синтеза наночастиц, метод электронной литографии, используемые фоторезисты и химические реагенты. Простота процесса. Бесконтактный метод переноса изображения определяет долговечность использования индукторов, упрощает совмещение рельефного рисунка другого индуктора с уже существующей топологией на пластине. Возможность достижения низких топологических норм. Соединение нескольких индукторов в группу, а группы в кассету определенной длины позволяет повысить производительность.
Сущность предлагаемого способа изготовления микросхем соответствует наименованию - метод наномагнитной литографии.
Claims (1)
- Способ изготовления микросхем, включающий перенос изображения электронной схемы на подложку с покрытием с последующим травлением покрытия и формированием на подложке элементов электронной схемы, заключающийся в том, что при переносе изображения микросхемы на подложку на пластину фоторезиста отдельно от подложки наносят слой адгезивного материала, пластину фоторезиста устанавливают в технологической установке таким образом, что с одной стороны расположена камера для магнитных наночастиц с впускным и выпускным устройствами, а с другой стороны индуктор с выполненным на его поверхности рельефным рисунком элементов микросхемы, соединенный с полюсом сердечника электромагнита, открывают впускное устройство, камеру заполняют магнитными наночастицами, поступающими из установки по синтезу магнитных наночастиц, впускное устройство закрывают, открывают выпускное устройство, по обмотке электромагнита пропускают постоянный электрический ток, под действием рабочего магнитного потока индуктора магнитные наночастицы приходят в ускоренное движение в направлении выступов индуктора и оседают слоем на поверхности пластины фоторезиста, формируя нерастворимые участки рисунка элементов микросхемы, выпускное устройство закрывают, пластину фоторезиста соединяют с окисленной поверхностью подложки, проявляют, производят травление открытых участков, в результате которого обнажается поверхность подложки, образуя рельефную схему расположения изолирующих переходов, удаляют закрытый слоем наночастиц фоторезист, в результате чего образуются окна на подложке, формируют на изолированных друг от друга участках подложки активные, пассивные элементы электронной схемы и токопроводящие пленки.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809344C1 true RU2809344C1 (ru) | 2023-12-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2437181C1 (ru) * | 2010-08-20 | 2011-12-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| EP2524266A2 (en) * | 2010-01-12 | 2012-11-21 | Boris Kobrin | Nanopatterning method and apparatus |
| RU2488188C2 (ru) * | 2008-01-22 | 2013-07-20 | Ролит, Инк. | Способ и устройство нанесения нанорисунка на большие площади |
| US20130337231A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-12-19 | Think Laboratory Co., Ltd. | Substrate having etching mask and method for producing same |
| RU2757323C1 (ru) * | 2021-03-21 | 2021-10-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования( ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет») | Способ получения нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2488188C2 (ru) * | 2008-01-22 | 2013-07-20 | Ролит, Инк. | Способ и устройство нанесения нанорисунка на большие площади |
| EP2524266A2 (en) * | 2010-01-12 | 2012-11-21 | Boris Kobrin | Nanopatterning method and apparatus |
| RU2437181C1 (ru) * | 2010-08-20 | 2011-12-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Способ изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур |
| US20130337231A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-12-19 | Think Laboratory Co., Ltd. | Substrate having etching mask and method for producing same |
| RU2757323C1 (ru) * | 2021-03-21 | 2021-10-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования( ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет») | Способ получения нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Fabrication of arrays of two-dimensional micropatterns using microspheres as lenses for projection photolithography | |
| US6387787B1 (en) | Lithographic template and method of formation and use | |
| US6890688B2 (en) | Lithographic template and method of formation and use | |
| Alkaisi et al. | Nanolithography in the evanescent near field | |
| WO2004017388A2 (en) | Lithographic template and method of formation | |
| KR100943402B1 (ko) | 갭 결함을 가진 리소그래픽 템플릿을 형성하고 수리하는 방법 | |
| CN106168737B (zh) | 化学增幅光阻材料、共聚物及微影方法 | |
| CN114236659A (zh) | 光栅及其制备方法、光波导 | |
| RU2809344C1 (ru) | Способ изготовления микросхем | |
| US4101782A (en) | Process for making patterns in resist and for making ion absorption masks useful therewith | |
| WO2015043321A1 (zh) | 一种纳米压印光刻装置及其方法 | |
| CN101133365A (zh) | 曝光方法、形成凸起和凹陷图案的方法以及制造光学元件的方法 | |
| JP2004235574A (ja) | レジストパターン形成方法、デバイスの作製方法 | |
| CN101587296A (zh) | 表面等离子体纳米光刻法 | |
| US8679728B2 (en) | Method for fabricating patterned layer | |
| WO2005015308A2 (en) | Fabrication process for high resolution lithography masks using evaporated or plasma assisted electron sensitive resists with plating image reversal | |
| CN107248367B (zh) | 一种防伪结构及其制作和使用方法 | |
| CN114200797B (zh) | 一种用于纳米压印金属光栅拼接对齐的掩模及金属光栅拼接方法 | |
| JPH0744147B2 (ja) | アスペクト比の高い吸収体パターンを含む解像力の高いｘ線マスク | |
| US4954424A (en) | Pattern fabrication by radiation-induced graft copolymerization | |
| US11693320B2 (en) | Secondary imaging optical lithography method and apparatus | |
| JP2008227337A (ja) | 近接場露光方法 | |
| Jaizul-Aziz | Principles of Photolithography in Semiconductor Manufacturing | |
| Lawes | Sub-micron lithography techniques | |
| CN117348136A (zh) | 离轴照明光栅及其制备方法、可分离式离轴照明光刻掩模 |