СПОСОБ ФОТОЛИТОГРАФИИ
METHOD OF PHOTOLITHOGRAPHY

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.
3
эксп
ном
эксп
ном
ном
Известен способ формирования изображений при фотолитографии [SU №855792 MПK 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 выбирают меньшей, чем номинальное время экспонирования фоторезиста t, где t - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе, t - 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.
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.
эксп
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 каждого экспонируемого участка соответствует соотношению:
,
эксп
где: t - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе;
ном
t - 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.
эксп
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 каждого экспонируемого участка соответствует соотношению:
,
эксп
где: t - фактическая длительность экспонирования участка фоторезиста в проводимом процессе;
ном
t - 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.
ном
ном
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. 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, 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.