способ изготовления тест-рентгеношаблонов

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕСТ-РЕНТГЕНОШАБЛОНОВ, включающий сборку пакета из стеклянных растворимых и нерастворимых элементов, получение заготовки путем нагрева и вытяжки пакета, резку заготовки и удаление элементов из растворимого стекла путем химического травления, отличающийся тем, что в качестве стеклянных элементов используют стержни, а сборку пакета осуществляют в соответствии с топологией рентгеношаблона путем укладки рядами стержней, формирующих перегородки, обрамление отверстия и щели, нагрев и вытяжку проводят многократно, причем вторую и все последующие вытяжки осуществляют с размещением дополнительных стержней обрамления по периметру заготовки, полученной предыдущей вытяжкой, при этом перегородки и обрамление формируют стержнями из нерастворимого стекла, а отверстия и щели - стержнями из растворимого стекла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при разработке и изготовлении тест-рентгеношаблонов для производства СБИС и некоторых микроэлектронных приборов.

Известен способ изготовления рентгеношаблона (заявка Японии N 60-47740, кл. Н 01 L 21/30, опубл. 1985), ко которому на пленку, прозрачную для рентгеновского излучения, селективно формируют слой в виде определенного рисунка, поглощающий рентгеновское излучение. В качестве защитной пластмассовой пленки применяют полиимид, полученный полимеризацией соответствующего мономерного слоя.

Внутрь углубления формы, имеющей плоскую среднюю часть, помещают кремниевое опорное кольцо, размещая его на некотором расстоянии от стенок и дна углубления. На вращающуюся форму наносят жидкое покрытие, образующее пленку, заполняющую полость углубления. После термообработки образуется пластмассовая пленка из полиимидной смолы. Затем форму удаляют, и на поверхности пленки селективно формируют слой в виде определенного рисунка, поглощающий рентгеновское излучение.

Недостатком данной технологии являются сложность процесса, наличие дополнительных операций, огромных затрат энергии, времени и средств на получение данной конструкции.

Известен также способ изготовления шаблона (авт.св. N 824345, кл. Н 01 L 21/31, опубл. 1981), основанный на использовании фотолитографии, отличающийся тем, что на поверхность стеклянной подложки наносят слой алюминия, проводят последовательное формирование маскирующего рисунка и металлической решетки осаждением металла через маску из фоторезиста, закрепляют полученную заготовку на несущей основе, заливают заготовку со стороны металлической решетки жидким полимером и удаляют стеклянную подложку травлением слоя алюминия.

Недостатками такого способа являются неудовлетворительная адгезия маскирующих элементов к мембране, сильное растравливание и нарушение размеров в процессе изготовления шаблонов, низкая механическая прочность, сложность в технологическом исполнении, искажение рисунка шаблона, вызванные собственными напряжениями в маскирующем материале.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления ячеистых структур, по которому осуществляют сборку пакета из стеклянных растворимых и нерастворимых элементов, заготовки получают путем нагрева и вытяжки пакета, режут заготовки и удаляют элементы из растворимого стекла путем химического травления. Пакет собирают из множества трубок, каждая из которых имеет внутри растворимую трубку.

Однако сборка трубок при вытяжке подвергается деформации и неконтролируемым изменениям формы сечения пакета.

Известные способы изготовления рентгеношаблонов позволяют получать минимальные размеры топологического элемента 0,85-0,55 мкм, что является пределом технологических возможностей рентгенолитографии.

Целью изобретения является получение субмикронных структур порядка 0,15-0,25 мкм.

Для этого в способе изготовления тест-рентгеношаблонов, включающем сборку пакета из стеклянных растворимых и нерастворимых элементов, получение заготовки путем нагрева и вытяжки пакета, резку заготовки и удаление элементов из растворимого стекла путем химического травления, в качестве стеклянных элементов используют стержни, а сборку пакета осуществляют в соответствии с топологией рентгеношаблона путем укладки рядами стержней, формирующих перегородки, обрамление, отверстия и щели, нагрев и вытяжку проводят многократно, причем вторую и все последующие вытяжки осуществляют с размещением дополнительных стержней обрамления по периметру заготовки, полученной предыдущей вытяжкой, при этом перегородки и обрамления формируют стержнями из нерастворимого стекла, а отверстия и щели стержнями из растворимого стекла.

Многократное перетягивание заготовки, по периметру которой укладывают стержни обрамления, позволяет уменьшить топологический рисунок до любых субмикронных размеров и, тем самым, легко обеспечить реализацию любой теоретической разрешающей способности.

Предлагаемый способ позволяет получать структуры с высокой прецизионностью размеров топологического рисунка, практически любых размеров без ограничений.

Данное изобретение отвечает критерию "новизны", имеет "изобретательский уровень" и наибольшие преимущества перед известными способами по совокупности ряда параметров разрешающей способности, производительности, слабой чувствительности к дефектам, воспроизводимости.

На чертеже показан вариант фрагмента тест-рентгеношаблона, состоящего из стержней 1 нерастворимого стекла и стержней 2 растворимого стекла.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Для получения структуры, изображенной на чертеже, используют 10621 шт. стержней диаметром 0,6 мм, из них 2724 шт. стержни из растворимого стекла типа Х-230. Общий вес собранного пучка 17 кг.

Первые 28 рядов укладывают из основного нерастворимого стекла С 87 2. Так формируют обрамление, затем начинается рисунок.

Количество рядов данного рисунка 64, затем снова 28 рядов обрамления.

Укладку производят в шестигранную кассету с размером по диагонали 71,5 мм. Количество элементов на диагонали пучка 119 шт. Собранный пакет закрепляют в механизм подачи и нагревают до 650^оС. Вытяжку производят со скоростью подачи 0,69 мм/мин и скоростью вытяжки 1,17 м/мин. В результате получают заготовку шестигранной формы с размером по двойной апофеме 1,2 мм. Минимальный размер щели в этой заготовке составляет 11,6 мкм. Далее полученную шестигранную заготовку обкладывают шестригранными штабиками стекла С 87-2 с размером по двойной апофеме 1,2 мм. Количество этих штабиков составляет 1026 шт. Размер нового пакета по двойной апофеме 38,5 мм.

Собранный пакет зажимают в механизме подачи, нагревают до 650^оС и вытягивают в заготовку с размером по двойной апофеме 1,2 мм. Скорость подачи l 1,37 мм/мин, скорость вытяжки t 1,17 м/мин.

Минимальный размер щели в заготовке, полученной двумя перетяжками, составляет 0,4 мкм.

Если требуется уменьшение размеров дальше, то производят еще одну вытяжку и т.д.

Далее полученную заготовку режут на диски толщиной 0,5 мм, которые затем шлифуют и полируют, конечная толщина составляет 0,3 мм, после чего подвергают химической обработке, удаляя в заготовках растворимое стекло.

Тест-рентгеношаблоны прочны, устойчивы к деформациям, прозрачны как для видимого, так и рентгеновского излучения широкого диапазона длин волн, обеспечивают физический контакт с подложкой.

Стеклянное обрамление позволяет осуществлять транспортировку, позиционирование, совмещение и закрепление.

Предлагаемый способ позволяет создать технологию нового поколения СБИС с субмикронными размерами 0,15-0,25 мкм, степенью интеграции 10⁹элементов на кристалл, на уровне запоминающего устройства ЗУ 64-256 1000 Мбит, в то время как западно-европейские фирмы (JESSI/SJ-MENS) проектируют получить аналогичные структуры лишь в 1996 году (Электроника и информационная техника, 1990 г. N 2, ТНТП, с. 8-13).