193170. lajstromszámú szabadalom • Kétrétegű fotolitográfos eljárás
1 193170 A találmány tárgya kétrétegű fotolitográfiás eljárás, elsősorban integrált áramköri mintázatok kialakítására egy félvezető hordozón létrehozott vékonyréteg felületen. Ismeretes, hogy az integrált áramköri mintázatokat több lépésben alakítják ki oly módon, hogy egymás fölé eltérő vékonyréteg ábrákat alakítanak ki. Az egymás fölött elhelyezkedő mintázatok kialakítása hasonló technológiai lépésekkel történik, melyek a következők: a vékonyréteg felületének tiszti,: tása és dehidratálása, fényérzékeny lakkréteg felvitele, a lakkréteg hőkezelése, mintázat készítés maszkon keresztüli exponálással, ábraelőhívás, ismételt hőkezelés, ábrák kimarása a vékonyrétegben, végül a lakk eltávolítása. A finomfelbontású fotolitográfiában, ahol az ábraméretek mikronos és szubmikronos tartományban vannak, az ábrakialakítás egyik sarkalatos pontja a fényérzékeny lakk vastagságának megválasztása. Ugyanis a VLSI technológiában használatos ábramarási eljárások megkövetelik a nagy magasság/szélesség arányú lakkábrák kialakítását. A vastag lakkok használatát indokolja a minták felszínének lépcsőzetessége is, mivel a minta felszínét a fényérzékeny lakknak közel egyenletes vastagságban kell beborítania. Viszont az optikai berendezések fókuszmélysége csekély, ezért a vastag lakkok használatánál az ábrafelbontás mértéke csökken: A vastag lakkok használata a hagyományos egyrétegű technológiában még két további hátránnyal jár: az egyik az adhézió csökkenése a vékony lakkhoz képest, a másik az egyenetlen vastagságból adódó oldalirányú ábraméret torzulás. A fenti hibákat küszöbölik ki a két- és háromrétegű ábrakialakítási technológiák. F. Griffing (J.V.ac.Sci.Technol., 19/4/ 1981. 1423 B.) összefoglaló cikket ír a többrétegű lakk technológiákról, David Eliott (IGS Coní. 1982. Amsterdam) összehasonlítja a jelenleg meglévő többrétegű lakktechnológiákat, kihangsúlyozva általában ezek gazdasági előnyét, vagyis hogy szubmikronos méreteket is elő lehet állítani optikai úton és azt, hogy a művelet bonyolultsága miatt csak olyan technológiákban indokolt alkalmazni, ahol mikronos, illetve szubmikronos geometriájú mintázatokat készítenek. A többrétegű lakkok alkalmazásának előnye, hogy az ábrát optikai úton a legfelső rétegben alakítják ki, amelynek vastagsága kicsi és egyenletes, mivel a felület lépcsőzetességét a vastag alsó réteg egyenlíti ki. Amennyiben a két réteg nem alakítható ki közvetlenül egymásra rétegezve, mert a felső lakk oldószere oldja az alsó réteget, úgy egy közbenső, szerves oldószerekben nem oldódó réteget alakítanak ki, amely lehet szilícium-oxid vagy szilícium-nitrid. Egy ismert kétrétegű fotolitográfiás eljárásnál egy vékonyréteggel bevont szubsztrátumra egy pozitív fotolakkból első réteget visz-2 2 nek fel és ezt a fotolakk fényérzékeny komponensének bomlási hőmérséklete felett hőkezelik, melynek során a fotolakk két komponense egymással az előhívó oldatban oldhatatlan észtert képez. Ezután egy második fotolakk réteget visznek fel, majd a fényérzékeny komponens bomlási hőmérséklete alatti hőkezelést alkalmaznak. Az így kezelt felületre ráexponálják a mintázatot, majd előhívják, aminek következtében a második lakkrétegben kialakul a lakkábra. Ezt követően a lakkábrát beégetik, és reaktív ionmarással eltávolítják az első lakkréteget, ott ahol a mintának megfelelően a második lakkréteg már nem takarja. Ezután maratják a vékonyréteg szabaddá vált felületét és végül eltávolítják a lakkábrát. A többrétegű lakkrendszerek kialakításának hátránya, hogy speciális rétegleválasztási technikát és reaktív ionmaróberendezést vagy távoli ultraibolya fényforrást igényelnek. A találmány célja egy olyan eljárás kialakítása, amellyel szubmikronos geometriájú lakkábrákat lehet készíteni kétrétegű fotolakkból a szokványos egyrétegű litográfiához használatos berendezések és technikák felhasználásával, de a kétrétegű technológia minden előnyét megtartva. A találmány alapja az a felismerés, hogy a második lakkréteg felvitele előtt az első lakkréteget erősen megvilágítva és hőkezelve izotróp módon előhívódó és a második lakk oldószerében nem oldódó réteget kapunk. A kívánt mintázatot á második lakkrétegre exponáljuk és a két réteget együtt hívjuk elő. A találmányt a bevezetőben említett ismert kétrétegű fotolitográfiás eljáráshoz képest az jellemzi, hogy az első fotolakk réteg felvitele után először a fényérzékeny komponens bomlási hőmérséklete alatti hőfokon hőkezelünk, ezután a teljes felületet megvilágítjuk, majd a fényérzékeny komponens bomlási hőmérséklete feletti, de a fényérzékeny komponens fotokémiai reakciója során keletkezett termék bomlási hőmérséklete alatti hőmérsékleten hőkezelünk, továbbá ismert módon felvisszük, hőkezeljük és a mintázatnak megfelelően megvilágítjuk a második fotolakk réteget, majd a mintázatot mindkét fotolakk réteg együttes kioldásával hívjuk elő. A találmány értelmében célszerű, ha az első fotolakk réteg teljes felületét 0,5—2,5 J/cm2 energiasűrüségű ultraibolya fénnyel világítjuk meg. Célszerű továbbá nagynyomású higanygőzlámpát alkalmazni fényforrásként. A továbbiakban egy példát ismertetünk félvezető integrált áramkör készítésére a javasolt eljárás segítségével. Az eljárás során egy alumínium-szilícium ötvözet vékonyréteggel bevont strukturált szilícium szubsztrátum felületét megtisztítjuk, majd dehidratáljuk 438K-on levegőöblítéses kályhában. Szobahőmérsékletre hűtjük a mintát és Shipley gyártmányú Microposit 1470 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
