Негативный фоторезист
« 427906
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик,(61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлен о 13.01.71 (21) 1612972/23-4 с присоединением заявки— (32) Приоритет—
Опубликовано 15.05.74. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 07.05.75 (51) М. Кл. С 03с 1/72
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 771.5 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения
И. В. Каменский, В. А, Винославский, Н. В. Макаров, В. Г. Никольский, Д. Д. Мозжухин, А. В. Новожилов, Ю. А, Райнов и В. К. Михайловский (71) Заявитель (54) НЕГАТИВНЫЙ ФОТОРЕЗИСТ!
H„С!
СII
CH20H)y
СН вЂ” С!
С!!
СН 0-СН-С г г, С—!!
Изобретение касается негативного фоторезнста и может быть исиользо ва но B микроэлектронике, радиоэлектронике и полиграфии.
В настоящее вовремя известны негативные фотэрезисты на основе поливинилциинаматов (ПВЦ), содержащие, кроме полимерной основы, сенсибилизатор и растворители (пат.
СШЛ № 2610290, 1962 г.; англ. пат. № 835656.
1960 г.). где 1, и, х, п =: 5 и n=1,2,3, R — фурил-2; 5-метилфурил-2; 5-йодфурпл-2; 5-нитрофурил-2; 5-диметиламинофурил;
5-бромфурнл, греимущественно с молекулярным весом 500—
1300 и тем пературой каплепаден ия по Убеллоре 20 — 180 С.
Хорошая растворимость фурилметилкетонформальдегидных олигомеров в большинстве
Однако такие негативные фоторезисты обладают низкой светочувствительностью, недостаточной разрешающей способностью, плохой адгезией, неудовлетворительной стойкостью к щелочным травителям.
Целью изобретения является получение фоторезистов с улучшенными свойствами. Эта цель достигается олагодаря применению в качестве фотополимеризующейся смолы фурилметил кетонформальдегидных (ФКФ) олигомеров общей формулы 1 растворителей позволяет получать фоторезисты практически люоой необходимой концентрации, что позволяет значительно расширить область их применения по сравнению с известными.
Поверхностное натяжение и угол смачнван,ия фоторезиста с ФКФ легко регулируют подбором растворителей в зависимости от материала подложки.
427906
Так, например, светочувствительность фоторези ста на основе олигомера ФАФ вЂ” 12T в рабочей спектральной области (290 — 360 ня) равна 1 10- лк сек —, а разрешающая способность процесса, определяемая контактным способом на имеющихся фотошаблонах, равна 2,5 мкл, что казывает на реальную разрешающую способность слоя фоторезиста,не ниже 1000 лин/л1м. Наряду,с этим предложенный негативный фотсрез i iT обладает хорошей адгезией к полупроводниковым материалам и может иметь любую концентрацию без ухудшения фотолитографских свойств.
Фоторезисты на основе ПВЦ и циклокаучуков имеют ограниченную растворимость, обусловленную, величиной молекулярного веса, степенью этери фика ции и циклизации.
iso стойкости к HF, НС1 и H„P04 и щелочам (основHûå цреооваHèÿ, предъявляемые к фоторезистам), п редложен ный негативный фоторезист на основе фурановых олигомеров превосходит известные.
|Приведенные данные указывают на то, что негативный фоторезист на основе фотополимеризующихся фурилметилкетонформальдегидных олигомеров по ряду характеристик превосходит известные фоторезисты.
Олигомеры получают из доступного сырья (фурфурол, ацетон и формальдегид) просты30 ми спосооами.
Таблица г егатпвный фоторезист
Свойства
На основе
На основе
Синтез кетоноформальдегидных олигомеров осуществляют на установках для получения фенолформальдегидных смол путем кон35 деисации соотвегст1вующего кетона (1 моль) и формальдегида (1 — 3 люля) в среде изопропилового спирта в течение 4 — 6 час при температуре 60+5 С и рН среды 9,5 — 10,0.
ФКФ
ПВЦ
Разрешающая способность, лин/мм
200 †3
400
Адгезия к нитриду кремния
:Неудовлетворнтельная
X.орошая
Стойкость в 10%-ном растворе щелочи, лтн
Неустойчив
26
Максимальная концентрация фоторезиста, 35 — 40
50
Клин проявления, лкм
1,5
Время экспонирования лам-. пой (50 000 люкс) без сенсибилизатора, иин
1 — 2
Не экспонируется
54
Экспериментальное определение светочув- 50 стви тельности и разрешающей способности предложенного .негативного фоторезиста толщиной 0,5 — 0,8 мкм даже без сенсибилизатора показывает, что.эти характеристики значительно лучше, чем у резистов с ПВЦ.
Фото резисты на осгнове ФКФ-олигомврсв характеризуются повышенной светочувствительностью и разрешающей способностью, улучшенной адгезией и стойкостью к травителям. Такие фоторезисты даже без сенсиооилизатора обладают достаточно высокой светочувствительностью. Технология изготовления полимерной ооновы достаточно проста, исходные соединения доступны и производятся пром ы шл енностью.
В лабораторных условиях пленки фоторезиста получают методом центрифугирования (число оборогов 3500) в результате следующих процвссов: термообраоотка при 95 С в течение 20 мин, экспонирование лампой (освещенность 50 000 люкс, проявление ацетатом метилцеллозольва (водный щелочный .раствор). При этом время экспонирования и проявления зависит от толщины пленки. Вторую термообработку проводят при 140 в течение
40 мин. Полученный рельеф выдерживает действие 10%-ной соляной кислоты в течение
60мин, буферного травителя в течение 30мин, фосфорной кислоты в течение 20 лин.
В таблице приведены характеристики полученного фоторезиста.
Пример 1.
Состав фоторезиста (г):
Олигомер на основе монофурфурилиденацетона
Циклогеисанон
Монометиловый эфир ацетата этиленгликоля (АМЦ) Приме р 2.
Состав фоторезиста (г):
Олигогмер на основе 5-метилфурфурилиденацетона 20
Циклогексанон 54
Ацетат метилцеллозольва 26
Пример 3.
Состав фоторезиста (г):
Олигомер,на основе фурфурилиденметилэтилкетона
Ци клоге кса н он
Ацетат метилцеллозольва
Пример 4, Состав фоторезиста (г):
ФКФ
Диоксан
427906
4О
20
25
Пример 7.
Состав фоторезиста (г):
ФКФ
Циклогексанон
Хлор бензол
l
I
Г-(О Г!1 0-СН-С
Нх С ((Н20Н1
С
ll
I
C-(СН=С Н) — 8 и
) /к J пде l, т, х, у (5, или n=1,2 или 3;
Составитель П. Абраменко
Техред Л. Акимова
Редактор Л. Емельянова
Корректор В Гутман
Заказ 62/319 Изд. ¹ 1582 Тираж 506 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»,Пример 5.
Состав фоторезиста (г):
ФКФ
Диметилформалид
Метилэтилкетон
Диоксан
Пример 6.
Состав фоторезиста (г):
ФКФ
Бутилацетат
Ксилол
Хлорбензол
Циклогексанон
R — фурил-2; 5-метилфурил-2; 5-йодфурил; 5-нитрофурил-2; 5-диметиламинофурил;
5-брс мфурил. П,ример 8.
Состав фоторезиста (г):
ФКФ
Цнклогекса ион
АМЦ
Пример 9.
Состав фоторезиста (г) .
ФКФ
Циклогексанон
АМЦ
Сенсибилизатор
Предмет изобретения
1. Негативный фоторезист на основе фотополимеризующихся смол, отличающийся тем, что, с целью улучшения фотолитографских характеристик фоторезиста, IB качестве фотополимеризую1цейся смолы применен фурилметилкетонформальдегидный олнгомер общей
20 формулы
2. Негативный фоторезист по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фотополимернзующейся смолы применен олигомер с молекулярным весом 500 — 1300 н температурой
25 каплепадения по Убеллоде 120 †1 С.
