Настоящото изобретение се отнася най-общо до процес на формиране на микро-модел, способен да формира микро-модел с размер, много по-фин от определения от оптичните граници, и по-специално до процес на формиране на микропатерн, който по-малко варира в ширината на произтичащия фин размер и е значително подобрена по отношение на управляемостта за поддържане на фина точност на размера.

метод

Сухото офорт се предлага като един от методите за оформяне на фино шарени тънки филми (микрошаблон). Обикновено този процес на сухо офорт включва формиране на тънък филм върху субстрат, покритие и образуване на устойчив слой върху тънкия филм, моделиране на този устойчив слой чрез фотолитография, за да се образува фино шаркирана резистентна маска, като се използва тази устойчива маска като сухо офорт маска за отстраняване на част от изложения тънък филм и отстраняване на съпротивлението, за да се получи тънък филм с оформен микропатерн върху него.

Тънките филми, имащи микромодели, образувани чрез такова гравиране на сушене, например се използват за микрочасти, микрослойни елементи, взаимосвързващи модели и т.н., изпълнителни механизми, подслушващи тънки филми и др.

С последните тенденции за микроустройствата да имат много по-малък размер, има нарастващо търсене на технологии за намаляване на ширината на модела много по-малка от всякога и за активни светлинни лъчи, използвани и за формиране на шарки на маска, облъчваща светлина с къси дължини на вълната като KrF, ArF, F2 ексимерна лазерна светлина и електронно лъчение сега са в процес на изследвания и разработки и дори на практика се прилагат.

Със сухото офорт от предшестващото състояние на техниката обаче все още е теоретично невъзможно да се образуват тънки фолиа с много по-фини от оптически ограничен размер, тъй като резистентният слой се моделира с оптичен метод, а полученият резистентен шаблон се използва като маска за сухо офорт за образуват микрошаблон тънък филм.

Има един метод - наречен техника на пепел - за решаване на такъв наличен проблем, при който, за да се намали ширината на резистентния модел, повърхността на резиста е изложена на кислородна плазма или други подобни, за да се разложи и да се отстрани във водна фаза.

Обикновено проблемът с пепеляването, който може да се използва, за да се направи моделът много по-фин, е обаче, че разрядът протича по повърхността на резиста по време на разтоварването с кислородна плазма и скоростта на пепел се различава в това положение, което води до вариации в прецизността на следващата ширина на съпротивлението и влошаване на разпределението на ширината на съпротивлението. Друг проблем възниква във връзка със скоростта на пепел (начална скорост на пепел) непосредствено след започването на пепел; че скоростта на пепел е по-висока от следващата, което затруднява чувствителното отслабване на модела.

Ситуациите, подобни на такива, изобретението е осъществено с цел осигуряване на процес на формиране на микро-шаблон, способен да формира модел с размер, много по-фин от оптически ограничен размер, при което (1) състоянието на изхвърляне на пепел непосредствено след започване на разтоварването е стабилизирано, за да се подобри разпределението на скоростта на пепел и (2) чувствителното отслабване на шарката може да бъде изпълнено с лекота и висока точност.

Съгласно изобретението, такива обекти, както са описани по-горе, могат да бъдат постигнати чрез осигуряване на процес на формиране на микропаттерн, включващ оформяне на резистентен модел и след това образуване на съдържащ въглерод филм върху повърхността на резистентния модел, последвано от опепеляване на споменатия въглерод -съдържащ филм и част от съпротивителната повърхност, съставляваща споменатия модел на съпротивление.

В предпочитано изпълнение на процеса на образуване на микро-модел на изобретението, споменатият въглерод-съдържащ филм се формира чрез техника за образуване на сух филм, използвайки въглерод.

В предпочитано изпълнение на процеса на формиране на микро-модел на изобретението, споменатият въглерод-съдържащ филм се формира чрез разпрашаване или отлагане на пари с използване на въглерод.

В предпочитано изпълнение на процеса на формиране на микро-модел на изобретението, споменатият въглерод-съдържащ филм се формира чрез покритие и изсушаване на воден разтвор, съдържащ въглерод-съдържащо водоразтворимо вещество.

В предпочитано изпълнение на процеса на образуване на микро-модел на изобретението споменатото водоразтворимо вещество, съдържащо въглерод, е направено от поливинилов алкохол, полиетилен гликол или поставено нишесте.

ФИГ. 1А, 1Б., 1С и 1D са илюстративни в разрез във времето на процеса на формиране на микропатерни съгласно изобретението.

Фиг. 2 е графика, показваща намаляването на ширината на модела спрямо отношенията на времето на пепел, съответно в изобретението и сравнителните примери.

Най-добрият режим за осъществяване на изобретението е обяснен подробно.

Процесът на формиране на микрошаблон от изобретението е способен да формира модели с размер, много по-фин от оптически ограничен размер. По-специално, изобретението се отнася до процес на формиране на микропатерни, който по-малко варира в ширината на произтичащия фин размер и е значително подобрен по отношение на управляемостта за поддържане на прецизност на фини размери.

Етапите на изобрететелния процес сега са обяснени по-подробно с позоваване на чертежите, илюстриращи един предпочитан пример за процеса на формиране на микроизображения на изобретението. ФИГ. 1А, 1Б., 1С и 1D са илюстративни в разрез и схематично и с течение на времето на процеса на формиране на микропатерна съгласно изобретението. Забележете тук, че илюстрираният по-долу микрошаблик като предпочитан пример е модел на съпротивление; обаче, образуването на тънкослоен микрошарене, използващо сухо офорт с този модел на съпротивление като маска, също попада в обхвата на правото на изобретението.

  • (1) Стъпка на подготовка на основата, която осигурява материал на основата за формиране на микро-модел

Първо, субстрат 10, който осигурява субстратния материал за формиране на микрошаблон, е подготвен.

За основата 10, например, предпочитание се дава на силициев субстрат, имащ Ta или друг филм като повърхностен слой.

Следващите стъпки се нанасят директно или чрез тънък филм върху основата 10.

  • (2) Стъпка за формиране на съпротива

Тогава, както е показано на фиг. 1В, модел на съпротивление 20. с даден модел се формира върху подложката 10. По-долу е даден един пример за това как да се формира модел на съпротивление 20..

Тоест след като фоторезист е нанесен върху основата 10, като се използва покритие за центрофугиране като пример, фоторезистът се загрява (пече), ако е необходимо, за да се образува фоторезистентен филм. След това, фотолитографията се използва за прилагане на шаблон (селективна експозиция и развитие за формиране на шарки) върху фоторезист филма, за да се образува резистентния модел 20. (съпротивлява се 21., 22., 23. в илюстрирания пример).

За по-добро разбиране на илюстрацията тук, да предположим съпротива 22. в центъра на ФИГ. 1В да бъде проекцията (изолирана линия), която трябва да се намали.

  • (3) Стъпка на формиране на съдържащия въглерод филм върху повърхността на резистентния модел

Тогава, както е показано на фиг. 1С, филм, съдържащ въглерод 30 се формира на повърхността на резистентния модел 20. (съпротивлява се 21., 22., 23. в илюстрирания пример) и на повърхността на изложената основа 10 както добре.

Въглеродсъдържащият филм 30 може също така да се образува чрез (I) техника за образуване на сух филм с използване на въглерод и (II) техника, при която воден разтвор, съдържащ въглерод-съдържащо водоразтворимо вещество, е покрит и след това изсушен.

Имайки предвид лекотата на образуване на филма, дебелината на филма, опростените стъпки и т.н., за предпочитане е да се разчита на предишната техника за образуване на сух филм. Техниката за образуване на сух филм за предпочитане се осъществява чрез разпрашаване или отлагане на пари с използване на въглерод.

За съдържащото въглерод водоразтворимо вещество в етапа на нанасяне на покритие, например, за предпочитане се използва поливинилов алкохол, полиетилен гликол или поставено нишесте в комбинация със спиново покритие, потапящо покритие или други процеси на покритие.

Както може да се разбере и от конкретните експериментални примери, дадени по-долу, съдържащият въглерод филм 30 има за предпочитане такава дебелина, че времето за устойчиво опепеляване да има линейна зависимост към скоростта на намаляване на ширината, така че намаляването на ширината да може да се контролира чувствително. С други думи, филмът 30 може да има достатъчно дебелина, за да функционира като компромисен слой, за да успее да излезе от така наречения начален етап с повишена скорост на пепел.

  • (4) Стъпка на пепел

След това филмът, съдържащ въглерод 30 и част от резистентната повърхност, съставляваща резистентния модел 20. се изпепеляват в стъпката на опепеляването.

В етапа на прашене органичните вещества са изложени на плазма, която съдържа поне кислород, за да ги превърне в газове (CO2, H2O). В изобретението, както е показано на фиг. 1D, филмът, съдържащ въглерод 30 и част от резистентната повърхност, съставляваща резистентния модел 20. изчезват с резултата, че отслабването за съпротива се извършва.

Както може да се оцени от предходното обяснение, изобретението включва стъпката на формиране на резистентния модел, след това формоване на съдържащ въглерод филм върху повърхността на резистентния модел и след това опепеляване на гореспоменатия въглеродсъдържащ филм и част от резистентността повърхност, съставляваща гореспоменатия модел на съпротивление. По този начин е възможно да се стабилизира състоянието на изхвърляне на пепел непосредствено след започване на изхвърлянето, като по този начин се подобри разпределението на скоростта на пепел и се реализира чувствително отслабване на модела с лекота и висока прецизност.

Сега изобретението е обяснено в допълнителни подробности с позоваване на някои конкретни примери.

Експериментирането на това как да се формира микромоделът съгласно изобретението се извършва по следния начин.

На първо място, имаше силициев субстрат, при условие че имаше размер 6 инча Φ и дебелина 2 мм с Ta филм (с дебелина 50 nm) на повърхността си.

След това върху силиконовата подложка беше отпечатан модел на съпротивление.

По-конкретно, течен резист (PEK-505, произведен от Sumitomo Chemical Co., Ltd.) беше покрит с дебелина 0.2 μm върху 50-нм Ta филм и след това предварително изпечен при температура от 100 ° C. за 60 секунди, за да се образува устойчив филм.

Тогава експозицията, PEB и разработването бяха проведени при следните условия:

[Излагане]

    • Aligner: FPA5000ES4 от Canon Co., Ltd.
      • (λ = 248 nm, NA = 0,8, σ = 0,8)
    • Доза: 30 mJ/cm2

[PEB (Излагане след експозиция)]

След излагане печенето се извършва при температура от 110 ° С в продължение на 360 секунди.

С проявител, съставен от 2,38% воден разтвор на TMAH (тетраметиламониев хидроксид), разработването се извършва в едно 60-секундно гребло.

  • Получен размер на шарката: Изолирана линия с ширина 150 nm и дължина 5 μm
  • Единица на шарката: една единица, включваща прозорец с размери 5 × 20 μm (повърхността Ta, изложена на изглед поради отсъствието на съпротивлението), оформена от всяка страна на изолираната линия (като останалата част е съставена от съпротивлението)

Такива шарнирни единици са били разположени на по същество равни интервали и различни плътности, при което площта на прозореца (площта, където Ta на повърхността на основата е била изложена на изглед: площта на отвора) с никой от образуваното съпротивление не е била коригирана на 5%, 8%, 10%, 12% и 15% спрямо цялата площ на основата.

След това въглероден филм като въглеродсъдържащ филм беше разпръснат с дебелина 5 nm върху модела на съпротивлението (която дебелина беше в позицията на страничната стена на съпротивлението) по следния начин.

[Образуване на филм, съдържащ въглерод]

    • Система за пръскане: Система за разпръскване на пристрастия (произведена от Hitachi Co., Ltd.)
    • Цел: графитен въглерод
    • Разпръскващ газ: Ar (аргон)

След това се използва пепел по следния начин за отстраняване на въглеродсъдържащия филм и част от резистната повърхност, съставляваща резистентния модел.

    • Апарат: Система 104, произведена от Matrix Co., Ltd.
    • Налягане: 133.322 Pa (1 Torr)
    • Мощност: 100 W
    • Използвани газове: Кислороден газ (при скорост на потока 15 sccm) Газ Ar (при скорост на потока 5 sccm)
    • Температура на основата: 50 ° C.
    • Време на пепел: (вижте следната таблица)

След това широчините на съпротивлението на изолираните линии в получения шаблон на съпротивление бяха измерени по следния начин.

[Измерване на ширината на съпротивлението]

С помощта на CD-SEM (сканиращ електронен микроскоп с критични размери) беше измерена ширината на централното място на изолираната линия.

    • CD-SEM: S-7840, произведен от Hitachi Co., Ltd.
    • Точки на измерване: 128 точки на повърхността на основата

За размера на ширината на централните места на изолираните линии, получени в 128 точки, разпределенията на вариациите на размера, получени в резултат на опепеляването, бяха намерени от следното уравнение (1):
D =[(Wмакс-Wмин) /Wave] × 100 (%) (1)
Тук Wmax е максималната стойност, Wmin е минималната стойност, а Wave е средната стойност.
[Обобщение 1 от експерименталните данни]

Както е посочено в Таблица 1, какви влияния са донесени в разпределението на вариацията на размера (D) в резултат на опепеляването е изследвано по времето, когато промените в дела на площта, с изключение на площта на съпротивлението, са били 5%, 8%, 10%, 12% и 15%. Забележете тук, че за целите на сравнението е приготвена сравнителна проба, по същество следвайки процеса на изобретението, с изключение на това, че въглеродният филм като въглеродсъдържащ филм не е предвиден върху резистентния модел.

Също така се отбелязва, че времето на опеляване се определя от периода от време, когато ширината на съпротивлението в централната зона на изолираната линия намалява с 20 nm, до 150 nm до 130 nm. С други думи, времето за прашене за пробата съгласно изобретението, имаща въглероден филм като въглеродсъдържащ филм, е 56 секунди, докато времето за прашене за сравнителната проба без въглероден филм е 22 секунди.

Резултатите са представени в таблица 1.

От резултатите от таблица 1 се установява, че дори когато делът на промяната в площта, с изключение на площта на съпротивлението (делът на площта на отвора), е 5%, 8%, 10%, 12% и 15%, пробата съгласно изобретението не съдържа никакво разпределение на вариацията на размера (D) в резултат на пепел. Когато става въпрос за сравнителната извадка, за разлика от това, разпределението на вариацията на размера (D) в резултат на опепеляването става много голямо, влошавайки се, тъй като делът на площта, с изключение на областта на съпротивлението (делът на площта на отвора), е по-малък от 12 %. В изобретението резистентната повърхност е направена електропроводима, така че състоянието на разреждане непосредствено след инициирането на разреждането може да бъде стабилизирано. Това би могло да запази разпределението на вариацията на размера (D) в резултат на пепеляването много малко, въпреки че е имало намаляване на дела на площта на отвора.

[Обобщение 2 от експерименталните данни]

По отношение на изобретателските и сравнителни проби, посочени в Таблица 2 е обобщаването на отношенията на времето на пепел (сек.) Спрямо намалението на ширината на съпротивлението (nm) в момента, когато делът на площта, с изключение на областта на съпротивлението ( пропорция на площта на отвора) беше фиксирана на 8%.

Резултатите от таблица 2 са нанесени в графиката на фиг. 2.

От графиката на фиг. 2, се оценява, че при сравнителната проба, при която съпротивлението се пепеля като такова без осигуряване на въглеродния филм, скоростта на намаляване на ширината на съпротивлението е по-бърза в период от време от около 1 до 2 секунди, непосредствено след започването на опеляването отколкото в края на процеса на пепел. Поради тази причина би било трудно да се приложат чувствителни количества отслабване.

В пробата от изобретението с въглеродния филм, осигурен върху него, за разлика от това, въглеродният филм се пепели с първоначална по-бърза скорост, но резистентният модел не е. По време на резистентното пепел времето на пепел и скоростта на намаляване на ширината имат такива линейни отношения, както е показано на фиг. 2, така че да е възможно да се постигне чувствителен контрол върху намаляването на ширината.

От гореспоменатите резултати от експериментирането предимствата на изобретението биха били безспорни.

Това означава, че образуването на микрошаблон от изобретението включва формиране на резистентен модел и след това формиране на въглеродсъдържащ филм върху повърхността на резистентния модел, последвано от опепеляване на споменатия въглеродсъдържащ филм и част от резист-повърхността, съставляваща споменатото съпротивление модел. По този начин състоянието на изхвърляне на пепел непосредствено след започване на разтоварването е толкова стабилизирано, че разпределението на скоростта на пепел може да бъде подобрено и чувствителното отслабване на модела може да бъде приложено с лекота и висока точност.