способ фотолитографии

Формула изобретения

Способ фотолитографии, включающий образование защитного слоя на поверхности подложки, нанесение фоторезиста, образование из фоторезиста рельефа не более 1 мкм с применением экспонирования участков фоторезиста, проявления фоторезистивного рельефа, его задубливания и травление требуемого профиля, отличающийся тем, что производят нанесение одного слоя фоторезиста, в котором подвергают экспонированию последовательно один за другим два участка фоторезиста таким образом, что размеры каждого из них не менее чем в два раза превышают размеры соответствующего участка требуемого профиля, часть границ одного из экспонируемых участков совпадает с первой частью границ требуемого профиля, а часть границ второго экспонируемого участка совпадает со второй оставшейся частью границ требуемого профиля, причем длительность экспонирования t_эксп каждого экспонируемого участка соответствует соотношению:

,

где t_эксп - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе;

t_ном - номинальная длительность экспонирования участка фоторезиста, в течение которой экспонируемый участок фоторезистивного слоя получает такую дозу актиничного излучения, которая достаточна для протекания фотохимических реакций во всем объеме фоторезиста, находящегося на этом участке, с последующим проявлением фоторезистивного рельефа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а также однослойных и многослойных печатных плат для радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ литографии, позволяющий получить рельеф с размерами менее 1 мкм, основанный на использовании в качестве актиничного излучения потока рентгеновских лучей, называемый рентгеновской литографией [У.Моро. Микролитография, т.1. - М.: Мир, 1990, с.12, 446], а также способ, основанный на использовании потока ускоренных электронов, называемый электронной литографией [У.Тилл, Дж.Лаксон. Интегральные схемы: материалы, приборы, изготовление. - М.: Мир, 1985, с.272].

Недостатками известных способов являются сложность и дороговизна оборудования, малая производительность, большие материальные и трудовые затраты.

Известен способ формирования изображений при фотолитографии [SU № 855792 MПK³ H01L 21/312, G03F 7/26, опубл. 15.08.81. Бюл. № 30], в котором экспонирование участков фоторезиста производят многократно со сдвигом фотошаблона, причем длительность каждого акта экспонирования t_эксп выбирают меньшей, чем номинальное время экспонирования фоторезиста t_ном, где t_эксп - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе, t_ном - номинальная длительность экспонирования участка фоторезиста, в течение которой экспонируемый участок фоторезистивного слоя получает такую дозу актиничного излучения, которая достаточна для протекания фотохимических реакций во всем объеме фоторезиста, находящегося на этом участке. В результате этого при последующем проявлении фоторезистивного рельефа полное удаления фоторезиста происходит только на тех его экспонированных участках, для которых фактическая суммарная длительность экспонирования составила величину, не меньшую чем t_ном.

Наиболее близким техническим решением является способ фотолитографии, включающий образование защитного слоя на поверхности подложки, нанесение фоторезиста, образование из фоторезиста рельефа не более 1 мкм с размерами элементов, не менее чем в два раза превышающими размеры получаемого профиля, различные участки границ которого формируют последовательно один за другим на различных этапах процесса с применением экспонирования участков фоторезиста, проявления фоторезистивного рельефа, его задубливания и травления требуемого профиля таким образом, что после образования одного сплошного защитного слоя, покрывающего целиком всю поверхность подложки, и первого задубленного рельефа, часть границ которого совпадает с первой частью границ получаемого профиля, наносят второй слой фоторезиста и формируют из него второй задубленный рельеф, часть границ которого совпадает со второй оставшейся частью границ этого профиля, после чего производят травление профиля в травителе одновременно в пределах всех его границ (RU 2325000, МПК H01L 21/308, опубл. 20.05.2008).

Недостатком известного способа являются большие материальные и трудовые затраты, связанные с необходимостью создания двух различных фоторезистивных слоев, двух процессов проявления и двух процессов задубливания фоторезистивного рельефа, что приводит к большим материальным и трудовым затратам.

Технический результат заключается в уменьшении материальных и трудовых затрат, необходимых для получения элементов рельефа с размерами не более 1 мкм.

Технический результат достигается тем, что в способе фотолитографии, включающем образование защитного слоя на поверхности подложки, нанесение фоторезиста, образование из фоторезиста рельефа не более 1 мкм с применением экспонирования участков фоторезиста, проявления фоторезистивного рельефа, его задубливания и травление требуемого профиля, производят нанесение одного слоя фоторезиста, в котором подвергают экспонированию последовательно один за другим два участка фоторезиста таким образом, что размеры каждого из них не менее чем в два раза превышают размеры соответствующего участка требуемого профиля, часть границ одного из экспонируемых участков совпадает с первой частью границ требуемого профиля, а часть границ второго экспонируемого участка совпадает со второй оставшейся частью границ требуемого профиля, причем длительность экспонирования t_эксп каждого экспонируемого участка соответствует соотношению:

,

где: t_эксп - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе;

t_ном - номинальная длительность экспонирования участка фоторезиста, в течение которой экспонируемый участок фоторезистивного слоя получает такую дозу актиничного излучения, которая достаточна для протекания фотохимических реакций во всем объеме фоторезиста, находящегося на этом участке;

с последующим проявлением фоторезистивного рельефа.

Способ осуществляется следующим образом. Используют защитный слой (например, слой двуокиси кремния), в котором путем травления формируют требуемый профиль с размерами элементов не более 1 мкм. Вначале на поверхность этого защитного слоя наносят единственный слой фоторезиста, в котором формируют первый экспонированный участок таким образом, что одна часть границ этого экспонированного участка совпадает с соответствующей частью границ требуемого профиля, подлежащего вытравливанию в защитном слое. При этом размеры первого экспонированного участка не менее чем в 2 раза превосходят размеры требуемого профиля. После этого в слое фоторезиста создается второй экспонированный участок таким образом, что часть границ этого второго экспонированного участка совпадает с оставшейся частью границ требуемого профиля. При этом размеры второго экспонированного участка не менее чем в 2 раза превосходят размеры требуемого профиля, причем длительность экспонирования t_эксп каждого экспонируемого участка соответствует соотношению:

,

где: t_эксп - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе;

t_ном - номинальная длительность экспонирования участка фоторезиста, в течение которой экспонируемый участок фоторезистивного слоя получает такую дозу актиничного излучения, которая достаточна для протекания фотохимических реакций во всем объеме фоторезиста, находящегося на этом участке.

Таким образом, в результате наложения первого и второго экспонированных участков получают результирующий дважды экспонированный участок, границы которого в точности совпадают с границами требуемого профиля. После этого производят один процесс проявления фоторезистивного рельефа, один процесс его задубливания и путем травления получают требуемый профиль.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-4.

На пластину кремния 1 (фиг.1), покрытую сплошным защитным слоем окисла кремния 2, известным методом фотолитографии наносят слой фоторезиста 3, в котором производится экспонирование первого участка 4 в форме первого большого квадрата, часть границ 5 которого совпадает с частью границ требуемого профиля, подлежащего вытравливанию в слое окисла 2 и имеющего форму малого квадрата (оставшаяся часть границ требуемого профиля, не совпадающая с границами участка 4, показана на фиг.1 штриховой линией). Длительность экспонирования фоторезиста на этом первом этапе составляет величину 0.5 t_ном. Вследствие этого экспонированный участок фоторезиста 4 распространяется на половину толщины фоторезистивного слоя 3. Далее проводится экспонирование второго участка 6 (фиг.2) фоторезистивного слоя 3 в форме второго большого квадрата, часть границ 7 которого совпадает с оставшейся частью границ требуемого профиля. Длительность экспонирования фоторезиста на этом втором этапе составляет величину 0.5 t_ном, вследствие этого экспонированный участок фоторезиста 6 распространяется на половину толщины фоторезистивного слоя 3. При этом участок фоторезиста 8 в форме малого квадрата, границы которого совпадают с границами требуемого получаемого профиля, оказывается подвергнутым экспонированию как на первом, так и на втором этапах экспонирования и участок фоторезиста 8 оказывается дважды экспонированным, то есть экспонированный участок 8 распространяется на всю толщину фоторезистивного слоя. Далее производят проявление фоторезистивного рельефа, в результате которого участок резистивного слоя 8 (фиг.3), экспонированный на всю его толщину, полностью удаляется с поверхности пластины, образуя в слое фоторезиста отверстие 9 с границами, соответствующими границам требуемого профиля. На остальных частях экспонированных участков 4 и 6 (за исключением участка 8) после проявления остается слой фоторезиста, не подвергнутый экспозиции. Далее производят задубливание полученного фоторезистивного рельефа и травление окисла в стандартном буферном травителе на основе плавиковой кислоты через окно 9 в сформированной фоторезистивной маске.

В результате проведенных операций получают (фиг.4) требуемый профиль 10 в защитном слое окисла 2, покрывающий пластину кремния 1.

Таким образом, для реализации предложенного способа не нужно наносить на пластину второй слой фоторезиста, проводить его проявление и задубливание, так как границы требуемого профиля, вытравливаемого в защитном слое, образуются совокупностью частей границ экспонированных участков в одном слое фоторезиста, что приводит к уменьшению материальных и трудовых затрат при осуществлении способа.