close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11541

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11541
(13) C1
(19)
G 03F 7/32
СОСТАВ ДЛЯ ПРОЯВЛЕНИЯ ПОЗИТИВНОГО ФОТОРЕЗИСТА
(21) Номер заявки: a 20071443
(22) 2007.11.27
(43) 2008.10.30
(71) Заявитель: Производственное республиканское унитарное предприятие
"Завод полупроводниковых приборов" (BY)
(72) Авторы: Медведева Анна Борисовна; Бахматова Надежда Андреевна;
Кисель Анатолий Михайлович; Плебанович Владимир Иванович; Емельянов Виктор Андреевич (BY)
(73) Патентообладатель: Производственное
республиканское унитарное предприятие "Завод полупроводниковых приборов" (BY)
(56) US 6248506 B1, 2001.
US 6063550 A, 2000.
US 4822722, 1989.
JP 04-346351 A, 1992.
US 4661436, 1987.
BY 11541 C1 2009.02.28
(57)
Состав для проявления позитивного фоторезиста, включающий гидроксид натрия, поверхностно-активные вещества и воду, отличающийся тем, что в качестве поверхностноактивных веществ содержит полиэтиленгликоль 4000 и синтанол АЛМ-10 при следующем
соотношении компонентов, мас. %:
гидроксид натрия
0,4-1,0
полиэтиленгликоль 4000
0,00008-0,00040
синтанол АЛМ-10
0,00008-0,00040
вода
остальное.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и
интегральных микросхем (ИМС).
Изобретение может найти применение при создании рисунка методом фотолитографии в процессе формирования различных элементов интегральных микросхем.
В современной технологии создания интегральных микросхем роль операций фотолитографии является определяющей. Используемые для создания рисунка методом фотолитографии позитивные фоторезисты представляют собой композицию светочувствительной
компоненты, пленкообразующей смолы и органического растворителя. Позитивные фоторезисты после экспонирования подвергаются обработке в растворе проявителя, в результате
чего растворяются экспонированные участки пленки за счет образования при экспонировании водорастворимых форм. В связи с этим, при фотолитографическом формировании
активных элементов ИМС, выход годных изделий существенно зависит от качества выполнения операции проявления.
Наибольшее применение при выполнении операции проявления позитивных фоторезистов находят щелочные растворы. Однако опасность применения щелочных проявителей
в том, что они могут приводить к подтравливанию поверхности обнаженных активных
пленок алюминия, кремния, поликристаллического кремния. Особенно велика вероят-
BY 11541 C1 2009.02.28
ность подтравливания поверхности поликристаллического кремния, так как он активно
взаимодействует со щелочными растворами. В тоже время при изготовлении ИМС с поликремниевым затвором недопустимо повреждение пленки поликремния, так как при
этом изменяются параметры ИМС.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является состав [1], включающий основание, смачиватель и воду.
Этот состав обладает следующим недостатком:
1. Происходит подтрав поверхности поликристаллического кремния в процессе проявления.
В основу изобретения положена задача повышения качества проявления путем уменьшения подтрава поверхности поликристаллического кремния.
Сущность изобретения заключается в том, что состав для проявления позитивного фоторезиста, включающий гидроксид натрия, поверхностно-активные вещества и воду, в качестве поверхностно-активных веществ содержит полиэтиленгликоль 4000 и синтанол
АЛМ-10 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
гидроксид натрия
0,4-1,0;
полиэтиленгликоль 4000
0,00008-0,0004;
синтанол АЛМ-10
0,00008-0,0004;
вода
остальное.
Наличие каждого отличительного существенного признака у предлагаемого состава и
их совокупности позволяет получить положительный эффект, отсутствующий у прототипа
и выражающийся в следующем: повышение качества проявления путем снижения подтрава поверхности поликристаллического кремния в процессе проявления экспонированных
участков фоторезиста, нанесенных на поликремний.
Входящие в состав компоненты выпускаются предприятиями промышленности, их
физические и химические свойства определены нормативными документами.
Физические и химические свойства компонентов состава.
Синтанол АЛМ-10.
Выпускается на соответствие ТУ 2483-064-05015207-99.
По химическому составу представляет собой смесь полиоксиэтиленгликолевых эфиров первичных жирных спиртов фракции С12-С14. Относится к группе биологически "мягких" продуктов (биологическая разлагаемость 85 ± 2 %). Массовая доля оксиэтильных
групп 69 ± 3 %. По физическим свойствам Синтанол АЛМ-10 представляет собой пасту от
белого до слегка желтоватого цвета. Показатель активности водородных ионов раствора с
массовой долей основного вещества 2 %, 10 % составляет 6-9.
Полиэтиленгликоль 4000.
Химическая формула НО-(СН2-СН2-О)n-Н. Молекулярный вес 3500-4500. Представляет собой белые воскоподобные чешуйки. Кинематическая вязкость при 99 ± 0,3 °С составляет 100-160 мм2/с. Температура кристаллизации 52-56 °С. Водородный показатель (pH)
5 % водного раствора 5,0-7,0. Полиэтиленгликоль 4000 растворим в воде и в большинстве
органических растворителей, исключая парафиновые углеводороды. Выпускается промышленностью на соответствие ТУ 2483-008-71150986-2006.
Гидроксид натрия.
Химическая формула NaOH. Молекулярная масса 40 а.е.м. Температура плавления
322 °С, температура кипения 1378 °С. Хорошо растворим в воде, метаноле, этаноле. По
физическим свойствам представляет собой гранулы белого цвета. Выпускается на соответствие ТУ 6-01-1306-85. Массовая доля основного вещества не менее 98,8 %.
Порядок приготовления состава следующий:
1. Ручное приготовление состава.
1.1. Рассчитать объем и массу компонентов для приготовления заданного объема состава, исходя из соотношения компонентов, указанных в формуле в мас. %:
2
BY 11541 C1 2009.02.28
гидроксид натрия
0,4-1,0;
полиэтиленгликоль 4000
0,00008-0,0004;
синтанол АЛМ-10
0,00008-0,0004;
вода
остальное.
1.2. Отмерить расчетный объем воды и вылить в транспортную емкость.
1.3. Взвесить расчетные массы гидроксида натрия, АЛМ-10, полиэтиленгликоля 4000
и высыпать в транспортную емкость.
1.4. Перемешать полученный состав.
2. Приготовление состава на автоматизированной установке.
2.1. Рассчитать объем и массу компонентов для приготовления заданного объема состава, исходя из соотношения компонентов, указанных в формуле в мас. %:
гидроксид натрия
0,4-1,0;
полиэтиленгликоль 4000
0,00008-0,0004;
синтанол АЛМ-10
0,00008-0,0004;
вода
остальное.
2.2. Закачать с помощью насоса в бак установки приготовления растворов расчетный
объем воды.
2.3. Взвесить расчетные массы гидроксида натрия, синтанола АЛМ-10, полиэтиленгликоля 4000 и высыпать в транспортную емкость.
2.4. Перемешать полученный состав.
Оптимальные пределы концентраций основных компонентов заявляемого состава подтверждены примерами.
Для приготовления заявляемого состава были взяты различные концентрации гидроксида натрия, синтанола АЛМ-10, полиэтиленгликоля 4000.
Оптимальность концентраций оценивалась:
а) по скорости травления пленки ПКК;
б) по уровню привнесенной дефектности;
в) по качеству полученного на ПКК в слое фоторезиста рисунка после проявления.
Для оценки привнесенной дефектности были взяты кремниевые пластины диаметром
150 мм (ЕТО.035.298ТУ) с выращенной пленкой термического диоксида кремния толщиной
42,5 нм. Пластины выдерживались в заявляемом составе и составе прототипа в течение
5 мин, промывались в деионизованной воде и высушивались методом центрифугирования.
Уровень дефектности по частицам площадью от 0,24 мкм2 до 10,24 мкм2 определялся с
помощью лазерного анализатора поверхности "Surfscan-4500" до и после обработки в заявляемом составе и в составе прототипа.
Для измерения скорости травления пленки ПКК и оценки качества рисунка после проявления использовались кремниевые пластины диаметром 150 мм (ЕТО.035.298ТУ) с
пленкой поликристаллического кремния толщиной 60 нм, осажденной на пленку термического диоксида кремния толщиной 42,5 нм. Пленка диоксида кремния формировалась методом термического окисления на установке "Оксид 3ПО". Пленка ПКК формировалась
методом химического газофазного осаждения при пониженном давлении из моносилана
на установке "Изотрон 4-150".
Для оценки скорости травления пластины с пленкой ПКК выдерживались в заявляемом составе и в составе прототипа в течение 20 мин, промывались в деионизованной воде
и высушивались методом центрифугирования. Измерение толщины пленки ПКК выполнялось на автоматизированном интерферометре "Leitz LTS-M/SP".
Расчет скорости травления производился по разнице толщины ПКК до и после травления по формуле:
d − d кон.
,
Vтр. = исх.
t тр.
где dисх. - исходная толщина пленки ПКК, нм;
3
BY 11541 C1 2009.02.28
dкон. - конечная толщина пленки ПКК, нм;
tmp. - время травления, мин;
Vmp. - скорость травления, нм/мин.
Для оценки качества полученного на ПКК рисунка пластины с пленкой ПКК обрабатывались в заявляемом составе и в составе прототипа в соответствии со схемой:
Нанесение фоторезиста S1813G2 с пороговой
светочувствительностью 28-80 мДж/см2
↓
Экспонирование
↓
Проявление фоторезиста (30 с)
↓
Промывка в деионизованной воде (30 с)
↓
Сушка методом центрифугирования
Оценка качества полученного на ПКК рисунка производилась с помощью растрового
электронного микроскопа (РЭМ) фирмы Hitachi. Удовлетворительное и неудовлетворительное качество рисунка после проявления, зафиксированное с помощью РЭМ, представлено на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 представлено удовлетворительное качество рисунка
после проявления при изготовлении кремниевых интегральных микросхем. На фиг. 2
представлено неудовлетворительное качество рисунка после проявления при изготовлении кремниевых интегральных микросхем.
Для приготовления заявляемого состава были взяты различные концентрации каждого
компонента с граничными концентрациями остальных компонентов, что представлено в
примерах 1, 2, 3.
Пример 1
Для приготовления заявляемого состава взяты различные концентрации полиэтиленгликоля 4000 и граничные концентрации синтанола АЛМ-10 и гидроксида натрия, оговоренные формулой. Результаты измерений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Зависимость привнесенной дефектности и скорости травления пленки ПКК
от концентрации полиэтиленгликоля 4000 в заявляемом составе
Полиэтиленг- Синтанол
Гидроксид
Привнесенная
Скорость трав№ пл. ликоль 4000,
АЛМ-10,
натрия,
дефектность, деф./пл ления ПКК,
мас. %
мас. %
мас. %
(Норма - 50)
нм/мин
1
0,00005
0,00008
0,4
15
3,75
2
0,00008
0,00008
0,4
20
0,158
3
0,0001
0,00008
0,4
18
0,142
4
0,00015
0,00008
0,4
16
0,167
5
0,0002
0,00008
0,4
30
0,138
6
0,00025
0,0004
1,0
16
0,139
7
0,0003
0,0004
1,0
18
0,151
8
0,00035
0,0004
1,0
20
0,124
9
0,0004
0,0004
1,0
18
0,146
10
0,001
0,0004
1,0
83
0,156
11
Прототип
50
5,75
Как следует из табл. 1, оптимальной концентрацией полиэтиленгликоля 4000 в составе
является концентрация 0,00008-0,0004 мас. %. Снижение концентрации до уровня менее
0,00008 мас. % приводит к увеличению скорости травления ПКК. Увеличение концентрации до уровня выше 0,0004 мас. % приводит к увеличению дефектности пластин.
4
BY 11541 C1 2009.02.28
Пример 2
Для приготовления заявляемого состава взяты различные концентрации синтанола
АЛМ-10 и граничные концентрации полиэтиленгликоля 4000 и гидроксида натрия, оговоренные формулой. Результаты измерений представлены в табл. 2.
Таблица 2
Зависимость привнесенной дефектности и скорости травления пленки ПКК
от концентрации синтанола АЛМ-10 в заявляемом составе
Синтанол
ПолиэтиГидроксид
Привнесенная
Скорость трав№ пл.
АЛМ-10,
ленгликоль
натрия, дефектность, деф./пл
ления ПКК,
мас. %
4000, мас. %
мас. %
(Норма - 50)
нм/мин
1
0,00005
0,00008
0,4
20
5,22
2
0,00008
0,00008
0,4
15
0,188
3
0,0001
0,00008
0,4
13
0,172
4
0,00015
0,00008
0,4
15
0,177
5
0,0002
0,00008
0,4
17
0,168
6
0,00025
0,0004
1,0
18
0,149
7
0,0003
0,0004
1,0
14
0,171
8
0,00035
0,0004
1,0
18
0,144
9
0,0004
0,0004
1,0
16
0,136
10
0,001
0,0004
1,0
36
0,166
11
Прототип
50
5,75
Как следует из табл. 2, оптимальной концентрацией синтанола АЛМ-10 в составе является концентрация 0,00008-0,0004 мас. %. Снижение концентрации до уровня менее
0,00008 мас. % приводит к увеличению скорости травления ПКК. Увеличение концентрации до уровня выше 0,0004 мас. % приводит к увеличению дефектности пластин.
Пример 3
Для приготовления заявляемого состава взяты различные концентрации гидроксида
натрия и граничные концентрации полиэтиленгликоля 4000 и синтанола АЛМ-10, оговоренные формулой. Результаты измерений представлены в табл. 3.
Таблица 3
Зависимость качества проявления и скорости травления пленки ПКК
от концентрации гидроксида натрия в заявляемом составе
№ пл.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Гидроксид
натрия,
мас. %
0,2
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,85
0,9
1,0
5,0
Полиэтиленгликоль
4000, мас. %
0,00008
0,00008
0,00008
0,00008
0,00008
0,0004
0,0004
0,0004
0,0004
0,0004
Прототип
Синтанол
АЛМ-10,
мас. %
0,00008
0,00008
0,00008
0,00008
0,00008
0,0004
0,0004
0,0004
0,0004
0,0004
Привнесенная дефектность, деф./пл
(Норма - 50)
−
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Примечание: + удовлетворительное качество рисунка;
− неудовлетворительное качество рисунка.
5
Скорость травления ПКК,
нм/мин
0,142
0,178
0,176
0,187
0,169
0,159
0,172
0,154
0,176
5,78
5,75
BY 11541 C1 2009.02.28
Как следует из табл. 3, оптимальной концентрацией гидроксида натрия в составе является концентрация 0,4-1,0 мас. %. Снижение концентрации гидроксида натрия до уровня
менее 0,4 мас. % приводит к неудовлетворительному качеству рисунка после проявления
(недопроявление пленки фоторезиста). Увеличение концентрации гидроксида натрия до
уровня выше 1,0 мас. % приводит к высокой скорости травления ПКК.
Источники информации:
1. Патент США 6248506 В1, МПК G 03F 7/32, 19.06.2001.
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
993 Кб
Теги
by11541, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа