Применение многослойных резистивных масок в процессе взрывной литографии

При формировании резистивных масок следует учитывать, что, как правило, требования по одновременному обеспечению надежного контроля размеров окон, высокому разрешению и хорошему покрытию ступеньки рельефа подложки являются взаимоисключающими. Так, последнее достигается при использовании толстых резистов, что влечет ухудшение разрешения. С другой стороны, высокие его значения легче получить для тонких резистов, однако при этом оно ограничивается образованием стоячих волн в фоторезисте или обратным рассеиванием электронов в электронорезисте.

Компромиссный вариант реализуется для многослойных систем резистов, в которых нижний слой, обычно полимер, достаточно толстый по сравнению со ступенькой, растекаясь, образует планарную поверхность на рельефе подложки. В нанесенном сверху тонком слое резиста создается соответствующий микрорисунок, который переносят на нижний ретистивный слой. Полученная в результате многослойная (минимум — двухслойная) резистивная маска является идеальной для процесса взрывной литографии, поскольку нижний слой, большой толщины, имеет профиль с вертикальными или отрицательно наклоненными боковыми стенками. При использовании двухслойной маски необходимо обеспечивать хорошую адгезию нижнего слоя к подложке, совместимость обоих слоев, а также хорошую адгезию верхиего слоя к низлежащему без заметного влияния на его свойства.

Метод съемной согласованной маски — основан на использовании электронолитографии в сочетагаи с фотолитографией в ближнем (l~370 нм;) и глубоком (l ~240 нм) УФ диапазоне (рис.8).

Данный метод позволяет получить отношение высоты маски к ширине окна 4:1 для элементов размером от 0,5 до 5 мкм, однако повышенная трудоемкость, связанная с необходимостью двойного экспонирования, ограничивает применение этого способа.

Рис. 8. Последовательность этапов формирования съемной согласованной маски:

а) - экспонирование верхнего слоя; б) - экспонирование нижнего слоя; в) - структура после проявления слоя РММА

Создаваемый рисунок сначала проявляется в верхнем слое с использованием проявителя, который не действует на нижний слой; затем применяется такой, который растворяет только нижний слой. Процесс продолжается до получения необходимого угла подтрава нижнего слоя резиста под верхний (рис.9).

Рис. 9. Двухслойная резистивная система на основе полтметилметакрилата и его сополимеров:

1 - верхний слой - сополимер ММА (75%) и МАА и(25%); 2 - нижний слой - РММА; 3 - слой SiO₂; 4 - кремниевая подложка

Общим недостатком двухслойных резистивных масок является плохая совместимость верхнего и нижнего слоев по режимам термообработки, вызывающая деградацию их первоначальных свойств. Для ее устранения полимерный верхний слой заменяют неорганическим резистом GeSe, легированным серебром, на котором экспонированием УФ излучением создают микрорисунок; с помощью реактивного ионного травления в плазме кислорода последний переносят на нижний полимерный слой.

Для решения проблемы совместимости первого и второго слоев наиболее эффективен переход на трехслойные резистивные системы.