СТРУКТУРА МАСКИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ЛИТОГРАФИИ ДЛЯ LIGA-ТЕХНОЛОГИИ

Предлагаемая полезная модель относится к области LIGA-технологии, в частности к устройствам для литографических процессов, и может быть использована при производстве элементов микроэлектроники и микросистемной техники в качестве структуры маски, используемой в процессе рентгеновской литографии.
Структура маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии в общем случае состоит из топологического рисунка, изготовленного из абсорбирующего рентгеновское излучение материала и сформированного на поверхности опорной пленки, прозрачной для рентгеновского излучения.
Известна структура маски рентгеновской литографии (патент JP 3016116, МПК G03F 1/14 от 24.01.1991), состоящая из закрепленной в держателе прозрачной для рентгеновского излучения опорной пленки нитрида алюминия, поверх которой нанесен топологический рисунок металлического абсорбера рентгеновского излучения. При этом в силу хорошей адгезии материала опорной пленки к материалу абсорбера возможно формировать топологический рисунок с большим аспектным отношением.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
а) опорная пленка закреплена в держателе;
б) топологический рисунок прикреплен к опорной пленке.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является высокие энерго- и ресурсоемкость технологического процесса формирования опорной пленки нитрида алюминия, а также необходимость применения толстых пленок абсорбера для обеспечения контраста. Недостатком конструкции является также то, что топологический рисунок не защищен от контакта с подложкой.
Известна также структура рентгеновской маски (патент JP 2094427, МПК G03F 1/16 от 05.04.1990), в которой на поверхности опорной пленки сформирован слой абсорбера рентгеновского излучения - слой золота заданной толщины. При этом опорная пленка состоит из двух прозрачных для рентгеновского излучения слоев - тонкой пленки полиимида и тонкой пленки никеля определенной толщины. Периферийная часть опорной пленки связана с поверхностью стального держателя путем использования равномерно нанесенного адгезива - цианокрилата.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
а) опорная пленка закреплена в держателе;
б) топологический рисунок прикреплен к опорной пленке;
в) использование полиимида в качестве материала опорной пленки;
г) закрепление опорной пленки в держателе при помощи адгезива.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что топологический рисунок не защищен от контакта с подложкой, а также высокие энерго- и ресурсоемкость технологического процесса формирования опорной пленки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является структура маски (патент JP 60198820, МПК G03F 1/00 от 8.10.1985), состоящая из топологического рисунка золота толщиной 0,7 мкм, закрепленного поверх слоистой опорной пленки, состоящей из 50-3000°А алюминия и 2-12 мкм полиимида, прозрачной для рентгеновского излучения. При этом теплопроводящая металлическая часть опорной пленки соединена с теплопроводящим металлическим держателем, обеспечивая отсутствие перегревания маски, вызванного рассеянием рентгеновского излучения, и следовательно, лучшее качество литографии. Для достижения такого эффекта пленка полиимида также соединена с проводящим держателем склеиванием.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
а) опорная пленка закреплена в держателе;
б) топологический рисунок прикреплен к опорной пленке;
в) использование металлического держателя;
г) закрепление структуры маски в держателе нанесением адгезива;
д) опорная пленка закреплена на пластине.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что топологический рисунок не защищен от контакта с подложкой; высокие энерго- и ресурсоемкость технологического процесса формирования слоистой пленки; а также необходимость применения толстых пленок абсорбера для обеспечения контраста. Изготовление структуры маски в металле, а не в полупроводниковой пластине делает технологию несовместимой со стандартной технологией микроэлектроники.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является удешевление структуры маски и стоимости процесса рентгеновской литографии и конечных изделий путем получения структуры маски с меньшей толщиной слоя абсорбера рентгеновского излучения, улучшенным контрастом между прозрачным и непрозрачным участками маски, с защищенным от механических повреждений топологическим рисунком, что позволит использовать различные материалы для абсорбера, и держателем, позволяющим закреплять маски различных размеров и форм, в т.ч. нестандартных, а также создание структуры маски по стандартной технологии микроэлектроники за счет выполнения ее в полупроводниковой пластине.
Для достижения технического результата предложена структура маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии, закрепленная в металлическом держателе посредством адгезива, состоящая из топологического рисунка абсорбера рентгеновского излучения, опорной пленки и пластины, при этом опорная пленка однослойная, изготовлена из полиимида и расположена поверх топологического рисунка абсорбера, причем пластина выполнена из полупроводникового материала, а держатель имеет выточенные посадочные места и отверстия, соответствующие размерам областей масок с топологическим рисунком, и позволяет одновременно закреплять маски различных форм и размеров, при этом отверстия под вклеенным шаблоном расточено под конус.
На Рис.1 приведено сечение предлагаемой структуры маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии. На Рис.2 приведена конструкция держателя для крепления массива рентгеновских масок.
Структура маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии, закрепленная в металлическом держателе 1 посредством адгезива 2, состоящая из топологического рисунка абсорбера рентгеновского излучения 3, опорной пленки 4 и пластины 5, при этом опорная пленка 4 однослойная, изготовлена из полиимида и расположена поверх топологического рисунка абсорбера 3, причем пластина 5 выполнена из полупроводникового материала, а держатель 1 имеет выточенные посадочные места 6 и отверстия 7, соответствующие размерам областей масок с топологическим рисунком, и позволяет одновременно закреплять маски различных форм и размеров 8, при этом отверстия под вклеенным шаблоном расточено под конус 9.
Устройство работает следующим образом.
Структура маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии помещается между источником рентгеновского излучения и экспонируемой подложкой. Проходя через маску, рентгеновские лучи, прошедшие через слой абсорбера 3, поглощаются в 20 раз сильнее, чем при прохождении через прозрачный слой полиимида 4, за счет чего между прозрачным и непрозрачным участками рентгеновского шаблона образуется контраст, необходимый для передачи рисунка абсорбера 3 экспонируемой подложке. Устройство имеет увеличенный контраст за счет использования однослойной опорной пленки 4 из полиимида, что позволяет уменьшить толщину слоя абсорбера 3. При поглощении абсорбером 3 рентгеновского излучения не происходит перегрев материала абсорбера, приводящий к изменению размера элементов в плане, за счет отвода тепла через металлический держатель 1. Опорная пленка 4 также является защитной и предохраняет слой абсорбера 3 от повреждения при возможном контакте с подложкой. Расточенные под конус 9 отверстия в металлическом держателе исключают возможные эффекты переотражения и ухудшения качества литографии. Наличие выточенных посадочных мест 6 и отверстий 7 обеспечивает простоту закрепления масок 8 с помощью адгезива 2. За счет конструкции держателя рентгеновская литография проводится как на целых подложках, так и на их фрагментах, что обеспечивает удобство использования и экономический эффект.
Технико-экономические преимущества заявленного устройства перед известными выражены в повышении механической прочности маски за счет защиты слоя топологического рисунка абсорбера полиимидом, в удешевлении технологии производства рентгеновской маски за счет возможности использования масок на основе как целых полупроводниковых пластин, так и их фрагментов различных размеров и формы, в том числе и нестандартных, а также за счет уменьшения количества используемого абсорбера, путем повышения контраста, а также упрощения технологии изготовления рентгеновской маски в целом за счет использования однослойной опорной пленки.