Способ получения фотошаблонных заготовок

Изобретения относится к микроэлектронике, в частности к способу получения фотошаблонных заготовок. Способ включает подготовку поверхности маскирующего слоя окиси железа в щелочном окислительном составе, содержащем гипохлориты, при поддержании их постоянной концентрации, что позволяет проводить процесс подготовки поверхности с подтравливанием приповерхностного слоя за счет образования атомарного кислорода в процессе разложения гипохлоритов к последующей операции нанесения резиста. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности отмывки маскирующих слоев на основе окиси железа. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении фотошаблонов для полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен способ получения фотошаблонных заготовок (см. Электронная промышленность, 1980 г., №8-9, стр.100), включающий механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах химических реагентов при воздействии ультразвука, нанесение маскирующего слоя, обработку в водных растворах химических реагентов при воздействии ультразвука, нанесение слоя резиста и контроль.

Недостатком этого способа является высокая дефектность маскирующего слоя и фотошаблонных заготовок в целом, что объясняется отсутствием специальных составов для обработки маскирующих слоев. Это приводит к появлению невытравленных точек на фотошаблоне и, следовательно, к его забракованию.

Другим недостатком является отсутствие индивидуального подхода к подготовке различных маскирующих слоев перед нанесением резистов, тогда как химическая природа их совершенно различна. Маскирующие слои хрома относятся к металлическим, обладают хорошей тепло- и электропроводностью и хорошей смачиваемостью поверхности, тогда как слои на основе окиси железа, например, относятся к диэлектрикам с соответствующими свойствами. Они характеризуются гидрофобностью и плохой тепло- и электропроводностью. Следовательно, и обработку последних необходимо проводить в различных условиях.

Наиболее близким является способ (см. Пат. РФ №2208920) получения фотошаблонных заготовок, включающий механическую обработку стеклянных пластин, обработку в водных растворах органических кислот общей формулы

где R₁=Н, ОН; R₂=Н, СН₃, СН₂СООН; R₃=Н; CH₂СООН;

с использованием ультразвука при температуре 50-60°С, обработку в нейтральной водной среде с последующим обезвоживанием, нанесение маскирующего слоя, обработку в 0,7-1,0 мас.% водном растворе лимонной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 22±2 кГц, обработку в деионизованной воде, обработку в 0,7-1,0 мас.% водном растворе молочной кислоты в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2 кГц, обработку в деионизованной воде, обработку в 0,7-1,0 мас.% водном растворе уксусной кислоты в течение 5 мин при температуре 53°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2 кГц и слоя резиста.

Недостатком этого способа является повышенная дефектность фотошаблонных заготовок после нанесения слоя фоторезиста, особенно это сказывается при усиленном режиме контроля, т.е. при контроле дефектов размером 1,0 мкм и более, что соответствует современным требованиям микроэлектроники.

Другим недостатком является стремление использовать одни и те же растворы при отмывке маскирующих слоев различного типа. Для диэлектрических маскирующих слоев на основе окиси железа эти растворы малоэффективны, и вследствие этого низкая дефектность маскирующих слоев окиси железа априори сводится на нет при использовании упомянутых составов.

Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных выше недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что обработку маскирующего слоя проводили в растворе, содержащем щелочь, галоген и воду при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

едкое кали	10-15
галоген	3-5
вода	остальное

В качестве галогена предпочтительно использовать хлор или бром.

Сущность способа заключается в обработке поверхности маскирующего слоя и одновременном подтравливании приповерхностного слоя, что позволяет удалить с поверхности не только «обычные» загрязнения, но и те из них, которые жестко зафиксированы на поверхности в процессе нанесения маскирующего слоя, особенно при повышенных температурах. Особенно это относится к маскирующим слоям на основе окиси железа, т.к. при формировании этого слоя подложки нагревают до 130°С и более.

Сам процесс подтравливания контролируется поддержанием постоянной концентрации окислителя в объеме ванны за счет непрерывного барботажа галогена с газом-носителем, например воздухом. В растворе, содержащем едкое кали, происходит образование гипохлорита калия KOCl или гипобромита KOBr. Эти соединения способны разлагаться с выделением атомарного кислорода, который окисляет железо в приповерхностном слое до более высокой валентности:

Fe₂O₃+10КОН+3Вr₂=2K₂FeO₄+6KBr+8Н₂О

Протекание самого процесса окисления можно контролировать добавлением хлористого бария BaCl₂ в пробу этого раствора. Появление фиолетово-красного осадка железно-кислого бария BaFeO₄·H₂O свидетельствует о протекании упомянутой выше реакции.

Пример.

Стеклянные пластины размером 127×127 мм в количестве 200 шт. после проведения операций резки и механической обработки обрабатывали в ванне с водным раствором, содержащим 0,7 мас.% лимонной кислоты, в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 22±2 кГц. Затем пластины в специальном держателе переносили во вторую ванну, содержащую 0,7 мас.% водного раствора молочной кислоты, и выдерживали при вертикальном покачивании в течение 5 мин при температуре 55°С при воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2 кГц. Далее держатель переносили в третью ванну с 0,7% водным раствором уксусной кислоты и выдерживали при вертикальном покачивании в течение 5 мин при температуре 55°С и воздействии ультразвука с рабочей частотой 42±2 кГц, обрабатывали пластины в каскадной ванне с деионизованной водой при комнатной температуре в течение 5 мин, обезвоживали и высушивали пластины путем последовательного погружения в пять ванн с изопропиловым спиртом, причем в последней из них спирт находился в состоянии постоянного кипения, за счет чего и протекал сам процесс сушки пластин. После охлаждения пластины контролировали на наличие основных дефектов: локальные загрязнения - 12 шт; точки - 12 шт. Выход годных 176 шт. Далее проводили операцию нанесения маскирующего слоя окиси железа и обрабатывали маскированные пластины при воздействии ультразвука в водном растворе, содержащем 12 мас.% едкого кали и 4 мас.% брома. Галоген подавали в ванну с газом-носителем (воздухом) методом барботажа, причем скорость подачи устанавливали экспериментальным путем с помощью ротаметра. После отмывки маскированные пластины обрабатывали в каскадной ванне с деионизованной водой и контролировали на наличие дефектов: точки - 2 шт; загрязнения - 2 шт., выход годных - 172 шт., после чего проводили операцию нанесения резиста и окончательный контроль: грязь под слоем 8 шт.; точки - 8 шт.; общий выход годных 164 шт. или 82%. Результаты других опытов сведены в таблицу, где для сравнения приведены данные для прототипа.

Из таблицы видно, что при использовании предлагаемых составов при отмывке маскирующего слоя окиси железа сквозной выход годных повышается на 10-11% и составляет 82%, тогда как по прототипу лишь 71%.

Таблица
№№ п/п	Обработка в растворах органических кислот	Контроль стекла, выход годных	Обработка маскирующего слоя окиси железа	Контроль маскированных пластин, выход годных	Контроль маскированных пластин с фоторезистом, общий выход годных
Молочная кислота, 0,7 мас.%	Лимонная кислота, 0,7 мас.%	Уксусная кислота, 0,7 мас.%	Штук	%	Галоген	Едкое кали, мас.%	Галоген мас.%	Штук	%	Штук	%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	+	+	+	176	88	Хлор	12	4	172	86	164	82
2	+	+	+	176	88	Хлор	10	3	164	82	158	79
3	+	+	+	176	88	Хлор	15	5	162	81	156	78
4	+	+	+	176	88	Хлор	8	2	150	75	142	71
5	+	+	+	176	88	Хлор	17	6	152	76	140	70
6	+	+	+	176	88	Бром	12	4	172	86	164	82
7	+	+	+	176	88	Бром	10	3	162	81	156	78
8	+	+	+	176	88	Бром	15	5	160	80	154	77
9	+	+	+	176	88	Бром	8	2	154	77	146	73
10	+	+	+	176	88	Бром	17	6	146	73	140	70
Прототип	+	+	+	88	88	-	-	-	86	86	71	71

1. Способ получения фотошаблонных заготовок, включающий резку листового стекла на пластины требуемого размера, механическую обработку, проведение отмывки механически обработанных стеклянных пластин путем их последовательной обработки в водных растворах органических кислот при воздействии ультразвука, в нейтральной водной среде, обезвоживания и сушки в парах изопропилового спирта, нанесение маскирующего слоя, еще одну отмывку пластин с маскирующим слоем и нанесение фоторезиста, отличающийся тем, что после нанесения маскирующего слоя на основе окиси железа перед отмывкой пластины обрабатывают при воздействии ультразвука в водном растворе, содержащем щелочь и галоген, при поддержании постоянной концентрации окислителя в объеме ванны за счет непрерывного барботажа галогена с газом-носителем, например воздухом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Едкое кали	10-15
Галоген	3-5
Вода	Остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогена используют хлор или бром.