CS252035B1 - A method of curing polymer resists for electron lithography - Google Patents

A method of curing polymer resists for electron lithography Download PDF

Info

Publication number
CS252035B1
CS252035B1 CS858268A CS826885A CS252035B1 CS 252035 B1 CS252035 B1 CS 252035B1 CS 858268 A CS858268 A CS 858268A CS 826885 A CS826885 A CS 826885A CS 252035 B1 CS252035 B1 CS 252035B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
masks
electron
polymer
cured
curing
Prior art date
Application number
CS858268A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Other versions
CS826885A1 (en
Inventor
Vasilij Smatko
Jaroslav Schilder
Stefan Benacka
Original Assignee
Vasilij Smatko
Jaroslav Schilder
Stefan Benacka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vasilij Smatko, Jaroslav Schilder, Stefan Benacka filed Critical Vasilij Smatko
Priority to CS858268A priority Critical patent/CS252035B1/en
Publication of CS826885A1 publication Critical patent/CS826885A1/en
Publication of CS252035B1 publication Critical patent/CS252035B1/en

Links

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Účelom vytvrdzovania polymérnych masiek v technike elektrónovej litografie je bud zvýšenie odolnosti masiek voči suchým leptacím procesom, alebo umožnenie priameho pozorovania masiek v elektronových rastrovacích mikroskopoch. Vytvrdenie sa dosiahne bombardováním iónmi inertných plynov vo vákuu. Vytvrdené polymérne masky dosahujú pri leptacích procesoch použí- vajúcich iónových zvazkov odolnosti masiek z ťažkotavitefných kovov. Vytvrdených masiek možno využit v technológiách výroby integrovaných obvodov v mikroelektronike používajúcich techniku elektrónovej litografie.The purpose of curing polymer masks in electron beam lithography is either to increase the resistance of the masks to dry etching processes or to enable direct observation of the masks in scanning electron microscopes. Curing is achieved by bombardment with ions of inert gases in a vacuum. Cured polymer masks achieve the resistance of refractory metal masks in etching processes using ion beams. Cured masks can be used in integrated circuit manufacturing technologies in microelectronics using electron beam lithography.

Description

Vynález sa týká sposobu vytvrdzovania polymerných rezistov pre elektronoví! litografiu, čo umožňuje jednak priame pozorovanie masiek v elektronových rastrovacích mikroskopoch, jednak priame použitie masiek pre leptacie procesy.The invention relates to a method of curing polymer resistors for electron beams. lithography, which enables direct observation of masks in electron scanning microscopes and direct use of masks for etching processes.

Doteraz sa masky pre mikroelektronické aplikácie získávané elektrono-litografickým postupom nedali priamo· kontrolovat v elektrónových rastrovacích mikroskopoch. Polymérny rezist, napr. polymetylmetakrylát, je i po vyvolaní citlivý na elektrónový zvazok mikroskopu. Elektronová dávka pri mikroskopovaní spravidla převyšuje dávku potrebnú pre expozíciu masky, takže rezistová maska sa působením zvazku pri mikroskopovaní deštruuje spůsobom, pripomínajúcim mapučiavanie za súčasného vzniku bublin a zmien makroskopických rozmerov. Pre pozorovanie masiek je potřebné použit nepriame metody zobrazovania, napr. pomocou negatívnej repliky zdvihovou litografickou technikou, čo neumožňuje vždy získat potřebné informácie o vytvarovanej rezistovej maske. Známe elektronové rezisty sú tiež málo odolné voči vysokofrekvenčnej plynnej plazme a len niekedy sa dajú použit pre priame tvarovanie substrátu.Until now, masks for microelectronic applications obtained by the electron-lithographic process could not be directly inspected in electron scanning microscopes. Polymer resist, e.g. polymethyl methacrylate, even after induction, is sensitive to the electron beam of the microscope. The electron dose in microscopy generally exceeds the dose required for mask exposure, so that the resist mask is destroyed by the microscopic beam in a manner resembling mapping, with the formation of bubbles and changes in macroscopic dimensions. Indirect imaging methods, e.g. using a negative replica by a lithographic technique, which does not always provide the necessary information about the shaped resist mask. The known electron resists are also poorly resistant to high-frequency gas plasma and can only sometimes be used for direct shaping of the substrate.

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spůsob vytvrdzovania polymérnych rezistov pre elektrónovú litografiu podta vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že polymérna maska sa vo vákuu pri tlaku pod 10_1 Pa vytvrdí zvazkom iónov inertných plynov s energetickým spektrom od 25 eV do 5 keV nábojovou dávkou od 3 do 300 C . cm-2.The above mentioned disadvantages are substantially eliminated by sorting option curing polymer resists for electron lithography In accordance with one of the invention, which is characterized in that the polymer mask in vacuum at a pressure below 10 _1 Pa cured by ion beam of inert gas in the energy range of 25 eV to 5 keV cartridge dose from 3 to 300 C. cm -2 .

Výhodou použitia vytvrdených masiek je, že v technologickém procese přípravy odpadá operácia, pri ktorej sa cez nevytvrdenú polymérnu masku vytvoří dalšia kovová maska vačšej odolnosti voči leptacím procesom. Použitie vytvrdených masiek prináša zvýšenie kvality a reprodukovatelnosti mikroobvodových štruktúr, najma v oblasti realizácie ohjektov súbmikrometrových rozmerov. Takto vytvrdené rezistové masky možno pozorovat v elektrónových rastrovacích mikroskopoch, čo má velký význam pri pozorovaní účinku elektrónových litografov a optimalizácii procesov. přípravy polymérnych masiek. Vytvrdený rezist sa elektrostaticky nenabíja, je stabilný a poskytuje obraz z rastrovacieho elektronového mikroskopu s dobrým rozlišením.The advantage of using cured masks is that in the technological preparation process, an operation in which an additional metal mask of greater resistance to etching processes is formed through the uncured polymer mask is avoided. The use of cured masks brings about an increase in the quality and reproducibility of microcircuit structures, particularly in the field of the implementation of objects of micrometer dimensions. Such hardened resist masks can be observed in electron scanning microscopes, which is of great importance in observing the effect of electron lithographs and optimizing processes. preparation of polymer masks. The cured resist is not electrostatically charged, stable, and provides a good resolution scanning electron microscope image.

Proces vytvrdzovania rezistových masiek bombardováním iónmi inertných plynov sa vykonává v evakuovaných komorách, opatřených zdrojom zvazku iónov inertných plynov o maximálnej energii iónov 5 keV. Z inertných plynov je výhodnejšie použit ióny s vačšou atomovou hmotnostou, teda xenón, krypton a argon. Vačšina zdrojov tónových zvázkov poskytuje zvazok iónov, v ktorom energie iónov pokrývajú spektrum energií od niekolkých EV, až po niektorú medznú energiu, ktorá pre účely vytvrdzovania rezistu je 5 keV. Na uhle dopadu zvazku příliš nezáleží. Výhodnějšími sú uhly vačšie ako 45° od roviny substrátu. K vytvrdzovaniu rezistu je potřebná dávka iónového zvázku do 300 coulomb na cm2 plochy. Účinkom iónového bombardovania sa vyvolá změna fyzikálno-chemických vlastností polymérneho rezistu, prejavujúceho sa zvýšením odolnosti voči leptaniu a elektronovému zvazku, ktorú nazýváme vytvrdzovaním. U rezistových masiek vytvrdzovaných takýmto spůsobom dochádza v priebehu vytvrdzovania iba k minimálnemu odprašovaniu rezistu z čelnej plochy masky, pričom ostatně povrchy ostávajú prakticky zachované.The process of curing resist masks by bombarding with inert gas ions is performed in evacuated chambers provided with a source of inert gas ion beam with a maximum ion energy of 5 keV. Of the inert gases, more atomic mass ions, such as xenon, krypton and argon, are more preferably used. Most tone beam sources provide an ion beam in which the ion energies cover a range of energies ranging from a few EVs to some cut-off energy, which is 5 keV for resist curing. The angle of impact of the beam does not matter much. More preferred are angles greater than 45 ° from the plane of the substrate. To cure the resist, a dose of ionic bond up to 300 coulombs per cm 2 area is required. The effect of ion bombardment induces a change in the physicochemical properties of the polymer resist, manifested in an increase in etching and electron beam resistance, which is called curing. With resist masks cured in such a way, only minimal dusting of the resist from the front face of the mask occurs during curing, while the surfaces are practically preserved.

Příklad 1Example 1

Pre polymérnu masku sa použije vrstva polymetylmetakrylátu so střednou molekulovou hmotnostou 5 .105 o hrúbke 0,5 ,urn. Po expozícii rezistu v elektrónovom litografe a jeho vyvolaní sa vytvořená maska vytvrdzuje zvazkom xenónových iónov, so spektrom energií o maximálnej hodnotě 2,2 keV, v evakuovanej komoře so suchým čerpacím systémom, aby sa vylúčil kontaminačný účinok zbytkových olejových pár. Iónový zdroj dává zvazok o priemere 500 μΐη a celkovom prúde 700 nA pri tlaku 10-3 Pa. K vytvrdeniu sa nechá působit iónový zvazok po dobu piatich minút. Vytvrdená polymérna maska umožňuje bez dalších úprav mikroskopovanie v elektrónovom rastrovacom mikroskope s prúdom elektronového zvazku 10 nA.For the polymer mask a layer of polymethyl methacrylate with an average molecular weight of 5.10 5 and a thickness of 0.5 µm is used. After the resist is exposed and developed in the electron lithograph, the mask formed is cured by a xenon ion beam, with a maximum energy spectrum of 2.2 keV, in an evacuated chamber with a dry pumping system to eliminate the contaminating effect of residual oil vapors. The ion source gives a beam with a diameter of 500 μΐη and a total current of 700 nA at a pressure of 10 -3 Pa. The ion beam is allowed to cure for five minutes. The cured polymer mask enables microscopy without electron scanning in an electron scanning microscope with an electron beam current of 10 nA.

Příklad 2Example 2

Polymérna maska hrubky 0,5 ,«m z komerčně vyrábaného rezistu na báze chinondiazidov (SCR 11 fy Lachema Brno) sa vytvrdí rovnakým postupom ako je to uvedené v příklade 1. Vytvrdená polymérna maska umožňuje bez dalších úprav mikroskopovanie v· elektrónovom rastrovacom mikroskope.A 0.5 m polymer polymer mask from a commercially produced quinondiazide-based resist (SCR 11 from Lachema Brno) is cured in the same manner as in Example 1. The cured polymer mask allows electron scanning microscopy without further treatment.

Příklad 3Example 3

Vytvrdená maska podta příkladu 1 sa použije pre tvarovanie nióbovej vrstvy na kremíkovom substráte iónovým leptáním. Použije sa rovnaký iónový zdroj ako v příklade 1. K odleptaniu nióbovej vrstvy o hrúbke 0,5 μΐη potřebuje sa čas asi 30 minút. Vytvrdená polymérna maska sa iónovým zvazkom čiastočne tiež odleptáva, ale jej odolnost voči iónovému zvazku je vačšia ako odolnosť nióbovej vrstvy a značné vačšia ako u masky z 1'ahkotavitel'ných kovov, napr. hliníka. Zbytek vytvrdenej masky možno odstrániť v účinných rozpúšťadlách, napr. horúcom glykole.The cured mask of Example 1 is used to form a niobium layer on a silicon substrate by ion etching. The same ion source is used as in Example 1. A time of about 30 minutes is required to etch the 0.5 μΐη niobium layer. The cured polymer mask is also partially etched by the ion beam, but its resistance to the ion beam is greater than that of the niobium layer and considerably greater than that of a 1 'meltable metal mask, e.g. aluminum. The remainder of the cured mask may be removed in effective solvents, e.g. hot glycol.

Příklad 4Example 4

Pri elektrónomikroskopickom pozorovaní povrchu polypropylénu plněného molekulárně mletým bentonitom sa střetáváme s podobnými problémami nestability vplyvom dopadajúceho elektronového zvazku ako u biografických masiek. Na odstránenie tejto nestability použijeme vytvrdenie povrchu polymérnej vzorky zvazkom Xe-iónov rovnakým postupom, ako je to uvedené v příklade 1. Vytvrdené miesto na povrchu vzorky umožňuje bez dalších úprav priame pozorovanie v rastrovacom elektrónovo-m mikroskope, pričom si zachovává charakteristické znaky disperzie bentonitu v polypropyléne.In electronomicroscopic observation of the surface of polypropylene filled with molecularly ground bentonite, we encounter similar instability problems due to the incident electron beam as with biographic masks. To eliminate this instability, use Xe-ion curing of the polymer sample surface in the same manner as in Example 1. The cured surface on the sample surface allows direct observation in a scanning electron microscope without further modification, while retaining the characteristics of the bentonite dispersion in the polypropylene.

Vynáez može nájsť široké použitie v technológiách pre výrobu integrovaných obvodov s mikrometrovými a submikrometrovými rozmermi, v ktorých sa používajú masky z polymérnych rezistov vytvářených technikou elektrónovej litografie.The invention can be widely used in technologies for manufacturing integrated circuits with micrometer and submicrometer dimensions using polymer resist masks produced by electron beam lithography techniques.

PREDMETSUBJECT

Claims (1)

PREDMETSUBJECT Sposob vytvrdzovania polymérnych rezistov pre elektrónovú litografiu vyznačený tým, že polymérna maska sa pri tlaku pod lCh1 Pa bombarduje zvazkom iónov inertvynalezu ných plynov s energetickým spektrom od 25 eV do 5 keV o nábojovej dávke od 3 do 300 C . cm“2.For the curing of polymer resists for electron lithography, characterized in that the polymer mask at a pressure below 1 Pa p bombarding ion beam inertvynalezu off gas to the energy range of 25 eV to 5 keV of the hub portion 3-300 C. cm “ 2 .
CS858268A 1985-11-16 1985-11-16 A method of curing polymer resists for electron lithography CS252035B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS858268A CS252035B1 (en) 1985-11-16 1985-11-16 A method of curing polymer resists for electron lithography

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS858268A CS252035B1 (en) 1985-11-16 1985-11-16 A method of curing polymer resists for electron lithography

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS826885A1 CS826885A1 (en) 1986-11-13
CS252035B1 true CS252035B1 (en) 1987-08-13

Family

ID=5433056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS858268A CS252035B1 (en) 1985-11-16 1985-11-16 A method of curing polymer resists for electron lithography

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS252035B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS826885A1 (en) 1986-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5948570A (en) Process for dry lithographic etching
US4590149A (en) Method for fine pattern formation on a photoresist
US6972417B2 (en) Apparatus and methods for patterning a reticle blank by electron-beam inscription with reduced exposure of the reticle blank by backscattered electrons
US6774365B2 (en) SEM inspection and analysis of patterned photoresist features
US5068169A (en) Process for production of semiconductor device
JPS63253356A (en) Manufacture of semiconductor device
US4508813A (en) Method for producing negative resist images
JPS58186935A (en) Pattern formation
EP0518545A1 (en) Dry lithographic etching with gaseous mixtures of oxygen and chlorine
Böttcher et al. Surface imaging by silylation for low voltage electron‐beam lithography
JPS6248211B2 (en)
US4647523A (en) Production of a resist image
Herbert et al. Dry development lithography by a novel ion-beam process
US4588675A (en) Method for fine pattern formation on a photoresist
JPS6013432B2 (en) Method for forming Al or Al alloy pattern
US4954424A (en) Pattern fabrication by radiation-induced graft copolymerization
Bakar et al. Patterning of monolithic integrated circuit using electron beam lithography
IRMSCHER et al. TSI Process Using Vapor-Applied Crosslinking Silylating Agents for Realizing sub-Quarter Micron Resolution
US6232046B1 (en) Process for improving the contrast in the structure of 3-dimensional surfaces
Watts Advanced lithography
Lai Polymer resists for integrated circuit (IC) fabrication
Fetter et al. Patterning of membrane masks for projection e-beam lithography
JPH11258811A (en) Chemically treated photoresist having resistance to tonic bombardment treatment
Mladenov et al. General problems of high resolution lithography
JPS6065534A (en) Forming method for pattern