SU1064352A1 - Способ изготовлени шаблона - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШАБЛОНА, включающий последовательное нанесение на подложку первого токопроврд - . щего и защитного слоев, формирование в них окон методом литографии, нанесение поглощающего-либо пропускающего и второго токопровод щего слоев и удаление защитного сло , отличающийс  тем, что, с целью повышени  разрешающей способности , нанесение поглощающего либо пропускающего сло  провод т на незащищенную боковую поверхность первого токопровод щего сло  электрохимическим осаждениемили химическим осаждением, или вакуумным напылением, или термическим окислением .:

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к электрон ной технике и может быть использова но при изготовлении дискретных полу проводниковых приборов и интегральных микросхем. Известен способ изготовлени  шаб лона, включающий нанесение на повер ность подложки сплошного сло  легкотрав щегос  материала, например фоторезиста,. формирование в нем методом фотолитографии негативного рисунка, нанесение токопровод щего сло  легкотрав щегос  материала Cl Недостатком данного способа  вл етс  низка  разрешающа  способнос обусловленна  физическими принципами фотолитографии. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  шаблон включающий последовательное нанесение на подложку токопровод щего сло тонкого гальванического сло  металл и защитного сло  позитивного резиста . Методом электронной литографии в слое резиста формируют окна, в которые гальваническим способом нанос т слой поглощающего или пропускающего материала, не удал   оставши с  резист. На следующем этапе на подложку нанос т слой негативного резисТа и провод т экспонирование ренгенЬвским излучением со стороны подложки. При этом засвечивают те участки резиста, которые не защищены , После облучени  негативный резист удал етс  с неэкспонированны участков, которые оп ть покрывают поглощакнцим слоем, например золотим до высоты негативного резиста. Посл этого стравливают защитные слои позитивного и негативного резистов, -а гакже удал ют слой меди с участков, которые не  вл ютс  рисунком маски С23. Недостатком известного способа ,  вл етс  низка  разрешающа  способность , обусловленна  низкой разрешающей способностью методов, с помощью которых этот шаблон получен. Цель изобретени  - повышение раз решающей способности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу, включающему последовательное нанесение на подложку первого тоКопро1вод щего и защитного слоев, формирование в них окон, например, методом литогра фии, нанесение поглощающего либо пропускающего слоев и второго токопровод щего слоев и удаление защитного сло , нанесение поглощающего либо пропускающего сло  провод т на незащищенную боковую поверхность пе вого токопровод щего сло  электрохимическим осаждением или химическим осаждением, или вакуумным напыл нием , или термическим окислением, Нанесение поглощающего или пропускающего сло  на незащищенную боковую поверхность первого токопровод щего сло  позвол ет значительно повысить разрешающую спрсобность, так как толщина осаждаемого поглощающего или пропускающего сло  может быть очень малой (.менее 500 Л). . На фиг. 1-5 изображена последовательность выполнени  основных технологических операций предлагаемого способа. На поверхность подложки 1 нанос т первый токопровод щий слой 2 и защитный слой 3 (фиг. 1), формируют,, например, методом фотолитографии окна 4 в первом токС1Провод; щем 2 и защитном 3 сло х (фиг. 2). Затем на не-защищенную боковую поверхность первого токопровод щего сло  2 нанос т поглощающий либо пропускающий слой 5 (фиг. 3), производ т нанесение второго 1;окопровод щего сло  6 (фиг. 4), На получен ную систему воздействуют травителем дл  материала , защитного сло  3, который, удал  сь, увлекает за робой лежащий на нем второйтокопровод щий слой б J(фиг.5). Подложка, на поверхность которой пленочные слои, должна быть прозрачной дл  конкретного вида излучени  и может бь1ть как полупроводниковой , так и диэлектрической. Токопровод щие слои, например, кремни , тантала, алюмини  занос т любым из известных методов, например , термическим испарением в вакууме , гетероэпитаксиальным наращиванием , ионно-плазменным распылением. Защитные слои выполн ютс , например , из фоторезиста, окислов металлов (А , TiOj) и полупроводников (SiOg ), нитридов (SijN.) металлов и др. Поглощающие слои нанос т, например , из металлов (Аи, Pt), а пропускающие слои при использовании шаблона , изготовленного по предлагаемому способу, дл  фотолитографии ) выполн ют из материалов, прозрачных дл  ультрафиолетовой области спектра , например А120,, SiOj и др. Нанесение поглощающих или пропускающих слоев производ т, например, электрохимическим, химическим осаждением , вакуумным напылением или термическим окислением. При использовании шаблонов, изготовленных предлагаемым способом, например, в ионно-лучевой или рентгеновской литографии, дл  увеличени  пропускающей способности излучени  или пучков в местах, незащищенных поглощающим слоем, с обратной. стороны подложки формируют окно методом травлени  Пример 1. На поверхность сапфировой подИожки методом гетероэпитаксиашьного наращивани  из паро гидридов Si N4. (пиролитическое разложение при Т 870 К 7 нанос т слой монокристаллического кремни  толщиной 0,5 мкм, а на него слой нитрида кремни  S.ljN. толщиной 1,0 мкм. Методом фотолитографии и химического .травлени  получают участки кремни  шириной 2 мкм/ защищенные-сверху слоем SijN.Затем на незащищенную боковую поверхность кремниевого сло гальванически нанос т слой платины Pt толщиной 30 нм из раствора состав , г/Л: Цис-диаминонитрит платины 10 Азотнокислый аммоний 150 Нитрит натри  11 . Аммиак 25%-ный водный 55% Рабоча  температура раствора 372 плотность тока 6,5 А/дм .Затем нанос второй слой монокристаллического кремни  толщиной 0,5 мкм таким же способом, как и первый слой крем1 иГ  и трав т систему в гор чей ортофбсфорной кислоте. При этом слой SijN раствор  сь в этом травителе, увлекает за собой часть второго сдо  кремни . Полученный шаблон состоит из пле ки монокристаллического кремни  тол щиной 0,5 мкм на сапфировой подложк со сформированными в ней платиновыми поглощающими шинами шириной 30 нм. Пример 2. На поверхность сапфировой подложки нанос т методом Г1енероэпитаксиального наращивани  путем восстановлени  галогенидов (например, 51014) слой монокристалли ческого кремни  Х100 толщиной 0,7 мк а на него - слой двуокиси кремни  толщиной 0,5 мкм. Методом, фотолитографии и химического травлени  получают шины из кремни , разделенные зазорами в 2 мкм и защищенные слоем Si 02.Затем провод т гальваническое осаждение паллади  - относительно дешевого металла платиновой группы (толщина сло  50 нм в растворе следующего состава, г/ : Хлористый палладий 8 Двухзамещенный фосфорнокислый натрий 115 Двухзамещенный фосфорнокислый аммоний20 Бензойна  кислота 2,8 Врем  осаждени  сло  в 50 нм око ло 120 с, температура раствора 55®С плотность тока 0,15 А/дм . После осаждени  паллади  методом гетероэпитаксии нанос т второй спой монокристаллическогЪ кремни  100 толщиной 0,7 мкм и трав т слой в травителе, содержащем ингредиенты в следующем соотношении, об.ч.: Плавикова  кислота 90 Фтористый аммоний , 300 Вода дистиллированна  600 Нанос , на полученную заготовку защитное покрытие из фоторезиста, формируют широкое окно с обратной стороны подложки путем травлени  сапфира в травителе, в качестве которого используетс , подогрета  до , ортофосфорна  кислота. Врем  травлени  около 60 мин, При этом сапфирова  подложка протравливаетс  до сло  монокремни . Полученный таким образом шаблон имбет пленку (мембрану из монокристаллического кремни  10О толщиной 0,7 мкм со сформированными в ней поглощающими шинами из паллади  толщиной 50 нм Рассто ние между шинами около 2 мкм. Пример 3, На стекл нную подложку, например, марки ЛК-7 нанос т прозрачный провод щий слой IngO толщиной 0,3 мкм и защитный слой полиамидного лака толщиной 1,0 мкм, Методом фотолитографии и химического травлени  формируют участки шириной 2,5 мкм J13 , защищенные сверху полиимидным лаком с .зазором между ними 3 мкм. Далее электрохимическим способом в течение 1-2 мин нанос т пленку вистлута в электролите следующего состава, г/л: Азотнокислый висмут 17 Трилон Лимоннокислый аммоний 23 Клей стол рный2 5 Температура электролита 25 С, плотность тока 0,7 А/дм. После этого нанос т еще раз пленку толщиной О,3 мкм. Подверга  полученную структуру действию травител  (моноэтиноламина } дл  полиимидногр,лака, производ т удаление .также пленки OnjOj, расположеннЬй на ней. Полученный шаблон состоит из стекл нной подложки, на которой р.асположена прозрачна  пленка 3 ПзОэР ® ленна  поглощающими сло ми шириной 500-700 А из висмута. Пример 4, На поверхнрсть сапфировой подложки нанос т вакуумным напылением слой титана толщиной 0,2 мкм и защитный слой фоторезиста РН-7 толщиной 1,0 мкм. С помощью фотолитографии и химического травлени  формируют участки из пленки титана шириной 3 мкм с зазором между ними 2, 5 мкм. Далее нанос т пленку TiO с помощью электрохимического окислени  в электролите следующего состава, %: Этиленгликоль70 Щавелева  кислота 30 Температура электролита 20 С, плотность тока 3 мА/см. Окисление провод т в течение 5 мин при напр зкении 25 В. Затем еще раз провод т нанесение пленки титана толщиной О,2 мкм. Подверга  полученную структуру действию травител  дл  фоторезиста производ т удаление пленки титана, лежащей на фоторезисте. Полученный шаблон состоит из сапфировой подложки, на которой рас положена пленка титана, разделенна  прозрачными сло ми из TiO шириной 450 К. .; Пример 5. На стекл нную по ложку методом вакуумного напылени  нанос т пленку алюмини  толщиной 0,4 мкм и защитный слой, например, меди толщиной 0,8 мкм. С помощью фо толитографии и химического травлени формируют участки шириной 2,0 мкм из меди, а потом с помощью плазмохимического травлени  - такие же участки из алюмини . Затем провод т формирование окисной пленки на торцовой поверхности алюмини  химическим способом в растворе следующего состава, г/л: Ортофосфорна  кислота 45 Кислыйфтористый калий 4 Хромовый ангидридб Процесс ведут при 25°С с выдержкой в течени§ 15 с. Толщина окисной пленки 1000 Л. После этого производ т нанесение пленки алюмини  толщиной 0,4 мкм. После травлени  защитного сло  меди и удалени  вместе с ним пленки алюмини , лежащей сверху, образуетс  шаблон, состо щий из пленки алюмини , разделенной сло ми А120з толщиной 1000 А. Пример 6, На поверхность сапфировой подложки формируют плеНку кремни  р типа толщиной 0,5 мкм на которую нанос т защитный слой S i О/, толщиной 1,0 мкм, С помощью фотолитографии и плазмохимического травлени  формируют шины в сло х SiOj и Si. Далее провод т химическое осаждение золота из раствора следующего состава, г/л: Цианид золота (71% Аи) .20 Двухосновный лимоннокислый аммоний 100 Процесс ведут при в течение 1 мин. Толщина осаждаемой при этом пленки Ад составл ет 120 им. После указанного процесса химического осаждени  уЛи снова формиру ют пленку кремни  р типа толщиной 1,0 мкм. После травлени  защитного сло  S i 02 и удалени  вместе с ним пленки кремни  образуетс  шаблон , состо щий из пленки кремни  толщино 1,0 мкм, разделенный слоем золота толщиной 120 нм. Пример. На поверхность сапфировой подложки методом электроннолучевого испарени  нанос т слой S i 02 толщиной 0,5 мкм и слой Л1 толщиной 1,5 мкм. С помощью фотолитографии и плазмохимического травлени  формируют участки S102 шириной 1,8 мкм, защищенные сверху пленкой алюмини  с зазором между ними 2,0 мкм. Размеща  подложку под углом 45° к направлению потока испар емого вещества , провод т нанесение пленки золота на одну незащищенную боковую поверхность участков SiO, потом, развернув подложку, нанос т пленку золота на вторую боковую часть участков SiO толщиной по 600 Л. Далее с помощью электроннолучевого испарени  слой толщиной 0,5 мкм. Действу  травителем дл  алюмини  (И jP 20 -1:1) на полученную -. структуру, производ т удаление.пленки алюмини , а вместе с ней пленок золота и 5i02 / расположенных на ней. Полученный шаблон состоит из пленки SiOj толщиной 0,5 мкм насапфировой подложке со сформированными в ней золотыми поглощающими шинами толщиной 600 А. Пример 8. На поверхность кварцевой подложки методом вакуумного напылени  нанос тслой золота толщиной 0,5 мкм и защитный слой из полиамидной пленки толщиной 1,5 мкм. Методом фотолитографии, химического травлени  и высокочастотного распылени  формируют.шины из золота шириной 1,8 мкм, защищенные сверху полиимидной пленкой с зазором между шинами в 2,0 мкм. Размеща  подложку под углом к направлению потока пара испар емого вещества, методом электроннолучевого испарени  нанос т на обе стороны незащищенных участков слой А.120з толщиной 500 А. Затем с помощью вакуумного напылени  нанос т слой Аи толщиной d,5 мкм. Окуна  полученную структуру в травитель дл  полиимидной пленки (моноэтаноламин ), производ т ее удаление , а вместе с ней и пленки золота и AljO, которые расположены сверху на.ней, и получают шаблон, состо щий из поглощающей пленки золота толщиной 0,5 мкм ч щириной 1,8 мкм на кварцевой подложке со сформированными в ней пропускающими шинами из Al20j шириной 0,5 мкм. Пример 9. На поверхность кварцевой подложки вакуумным напылением нанос т слой висмута толщиной 0,3 мкм и шириной 2,5 мкм и защитный слой из полиимидной пленки толщиной 1,3 мкм. Методом фотолитографии и химического травлени  формируют участки из висмута, защищенныесверху полиимидной пленкой. После

выдержки в течение 15 мин при 260°С на воздухе незащищенные участки пленки в cмyтa окисл ютс . Далее оп ть производ т нанесение сло  висмута толщиной 0,3 мкм, а затем удаление полиймидной пленки в моноэтаноламине . Таким образом, в полученном шаблоне поглощающие участки висмута разделены пропускающими участками из окиси висмута шириной 300 А.П р и м .е р 10. На поверхность стекл нной подложки марки ЛК-7 нанос т пленку титана толщиной 0,15мк и защитный слой полиимидного лака ТОЛЩИНОЙ 0,5 мкм. С помощью фотолитографии и химического травлени  формируют участки из пленки титана (шириной 2 мкм с зазором между ними 3 мкм. Полученную структуру окисл ют на воздухе в течение 30 мин при 400 С. Затем на полученную структуру осаждают пленку титана толщиной 0,15 мкм с последующим травлением

полиймидной пленки. Полученный шаблон Состоит из стекл нной подложки, на которой расположена пленка титана , разделенна  прозрачными участками из TiOrf шириной 600 А.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоит в повышении разрешающей способности шаблона

0 за счет того, что ширина поглощающего сло  может быть очень малой (менее 500 А, в возможности изготовлени  высококонтрастных шаблонов с коэффициентом контраста

5 (прототип до 10 /, а также в повышении долговечности шаблона при использовании его в ионно-лучевой и рентгеновской литографии за счет улучшени  теплоотвода от поглощающего сло 

0 в результате увеличени  площади соприкосновени  этого сло  с хорошо провод 1цими тепло сло ми (например, (Кремни ). .

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШАБЛОНА, включающий последовательное нанесение на подложку первого токопроводя- .· щего и защитного слоев, формирова- ние в них окон методом литографии, нанесение поглощающего либо пропускающего и второго токопроводящего слоев и удаление защитного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, нанесение поглощающего либо пропускающего слоя проводят на незащищенную боковую поверхность первого токопроводящего слоя электрохимическим осаждениемили химическим осаждением, или вакуумным напылением, или термическим окислением.