183759. lajstromszámú szabadalom • Eljárás integrált áramköri minták fotolitográfiás kialakítására
1 183 759 2 A találmány tárgya eljárás integrált áramköri mintázatok fotolitográfiás kialakítására, melynek során az ábrák végső kialakítása nedves kémiai maratással történik. Mint ismeretes az integrált áramkörök mintázata több lépésben kerül kialakításra oly módon, hogy egymás fölé vékonyréteg ábrákat alakítunk ki. Az egymás fölött elhelyezkedő mintázatok kialakítása azonos technológiai lépésekkel történik, melyek a következők: fém vékonyréteg előkészítés, dehidratálás (a felületen kötött víz eltávolítására), fényérzékeny lakk felvitel, hőkezelés, maszkon keresztül exponálás, ábraelőhívás, ismételt hőkezelés, maratás, lakkréteg eltávolítás. Az ábrakialakítás kritikus pontja az ábramaratás, melynek alapvetően két fajtája ismeretes: a nedves kémiai eljárás és a száraz maratási módszer. Nedves kémiai maratást ismertet pl. buborékmemóriák esetére M. Takahasi, H. Nishida, T. Kasai, Y. Sugita, INTERMAG Conf. Paper 26—8, Toronto (1974). A nedves kémiai maratás kezdetén a vákuumtérben leválasztott fém vékonyrétegek nedvesíthetősége vizes oldatokkal szemben igen rossz. A nedvesítési szög anyagonként változó, általában nagyobb, mint 60°. (Nedvesítési szög alatt értjük, hogy a felületre cseppentett meghatározott térfogatú folyadék határfelületének a tárgysíkkal való metszéspontjába húzott érintő mekkora szöget zár be a tárgysíkkal. Minél laposabb a csepp, annál kisebb a nedvesítési szög.) A kémiai marás kezdetén a rétegeltávolítási sebesség kicsi, az oldási reakció gátolt a rossz nedvesítés miatt, s egy-egy inhomogenítás környezetében indul el a marás, s onnan terjed a marási front oldal irányba és a réteg belseje felé. A marás végpontja közelében is megmarad a marási frontnak ez az egyenetlensége, s a marás végpontja a minta felszíne mentén változik. Az áramköri mintázat készítése esetén két megoldás adódik ilyen esetben. Vagy megnövelik a marási időt annyira, hogy a foltok is lemaródjanak, vagy minimális marási időt alkalmaznak, amikor a minta kis területein foltokban vékony fémréteg maradványok maradnak. Az első megoldásnál bizonyos helyeken torzul az ábra alakja, vagyis ún. alámaródás történik, a második esetben foltok, zárlatok rontják a kihozatalt. A nedves kémiai marás hátrányai miatt dolgozták ki a száraz maratási eljárásokat: ionmarást, ilyen eljárást ismertet J. P. Krumme, H. Dinigen, IEEE transaction on Magn. Vol. MAG—9,405 (1973) reaktív porlasztást, ilyen eljárást ismertet D.N.K. Wang, D. Maydan, H. J. Levinstein, Solid State Technology Vol. 24. No. 11. 122—26 (1980) plazmamarás, ilyen eljárást ismeretet k. Tokunaga, D. W. Hess, J. Electrochem. Soc. Vol. 127. No. 4. 928-32 (1980) reaktív ionmarást, melyet Geraldin Schwartz, Paul M. Schaible, Solid State Technology Vol. 24. No. 11. 85—91 (1980) ismertet. Összefoglaló cikk szól az összes száraz eljárásról H. W. Lehman R. Widmer, J. Vác. Sei. Technoi., 17/5 1177—83 (1980) munkája. A száraz maratási eljárások a célnak megfelelnek, azonban komoly problémát jelent az, hogy rendkívül költségesek. A találmánnyal célunk egy olyan eljárás kialakítása, mely kiküszöböli a nedves kémiai maratás hátrányait és alkalmassá teszi azt kis geometriai méretű ábrák készítésére nagy átmérőjű szeleteken. A találmány által megoldandó feladatot ennek megfelelően egy olyan eljárás kidolgozásában jelölhetjük meg, mely a fenti célkitűzést maradéktalanul megvalósítja. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fém felületét oxigénplazmával kezelve egyenletesen nedvesíthető felületet kapunk. A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése integrált áramköri mintázatok kialakítására, melynek során a fém vékonyréteg előkészítése után dehidratálunk, (eltávolítjuk a fém felületen kötött vizet). A dehidratálás után a felületre fényérzékeny lakkot viszünk fel. A lakkal bevont felületet hőkezeljük és utána maszkon keresztül exponálunk. Az ábrát előhívjuk és másodszor is hőkezelünk. Végül nedves kémiai módszerrel maratjuk az ábrákat és eltávolítjuk a lakkréteget. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az ábra előhívása, vagy a második hőkezelés után, a maratás előtt a felületet oxigénplazmával kezeljük. A találmány értelmében célszerű, ha az oxigénplazmás kezelést minimum hatvan másodpercig folytatjuk. Nevezetesen célszerű, ha az oxigénplazmás kezelést maximum kilencszáz másodpercig folytatjuk. Célszerű továbbá, ha az oxigénplazmát rádiófrekvenciás generátorral állítjuk elő. Az ismert eljárás során a fém vékonyréteggel bevont mintát levegő öblítéses kályhába helyezzük. 180 °C-on ezernyolcszáz másodpercig végezzük a dehidratálást. A mintát ezután szobahőmérsékletre hűtjük és Shipley AZ 1350 típusú fotolakkot terítünk rá 63 fordulat/másodperc fordulatszámú centrifugával. A lakkterítés utáni hőkezelést 100 -on végezzük ugyancsak levegő öblítéses kályhában ezernyolcszáz másodpercig. 65 mJ/cm2 exponáló energiát alkalmazunk az exponálásnál, majd 1:2 hígítású Shipley AZ típusú előhívó oldatban hatvan másodpercig végezzük az előhívást. Ezt követően végezzük a második hőkezelést 120 -on ezernyolcszáz másodpercig, majd 170 °-on kilencszáz másodpercig. Szobahőmérsékletre való hűtés után végezzük el a nedves kémiai marást. Az alumínium-réz réteg marásához 7:1 arányú foszforsav-salétromsav elegyet, a permalloy réteg marásához 50:1 arányú, ugyancsak foszforsav-salétromsav elegyet használunk, a krómréteg marásához olyan marószert alkalmazunk, melynek ezer köbcentiméteres térfogatában 93 g cérium-szulfat és 46 g kénsav van feloldva. A találmány szerinti eljárás az ismerttől abban tér el, hogy az ábraelőhívás után a mintát zárt térbe helyezzük, melyben folyamatosan 10—500 Pa nyomást hozunk létre, ezután 0,3—1,3 cm3/sec mennyiségű normál nyomású gázt vezetünk a térbe. Ily módon 10—500 Pa háttérnyomású térben állandó gázáramlást hozunk létre. A bevezetett gáz előnyösen DS—100 típusú, mely összetételét tekintve főleg oxigént tartalmaz. A zárt térbe áramló gázból rádiófrekvenciás úton gerjesztjük a plazmát, a reakcióképes gyökö-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2
