Способ сенситометрического контроля позитивных фоторезисторов на основе нафтохинондиазидов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11930206 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 11. 80.(21) 3005899/18-21

Р1 М К з с присоединением заявки ¹

G 03 С 5/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК 621, 382.

181.48 (088. 8) Опубликовано 2305.82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 23 05 82

Я

3.A.Êàáàíoâà, А.P Äîçîðöåâ и Л.A Áîãäàíî а,:, ° ° ° (72) Авторы. изобретения (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ СЕН СИ TONETPH ЧЕСКОГО KOHTPOJI Я

ПОЗИТИВНЫХ ФОТОРЕЗИСТОВ HA ОСНОВЕ

НАФТОХИНОНДИАЗИДОВ

Изобретение относится к фотолитографии и может найти применение в микроэлектронике, радиотехнической, полиграфической и других отраслях про-. мышленности, Оно преимущественно мо5 жет быть использовано при определении экспозиции пленок позитивных Фоторезисторов на основе нафтохинондиазидов.

Известен способ сенситометрического контроля фоторезисторов на основе диазосоединени@ и азидов, заключающийся в нанесении фоторезиста на подложку, облучении ультрафиолетовым или видимым светом и определении светочувствительности по времени исчезновения полосы поглощения пленки фоторезиста в ИК-спектре в области 2000-2500 см-" t 1) °

Способ основан на том, что фоторезистам, содержащим производные диазосоединений или азидов, свойственно сильное поглощение в области 2002500 см, обусловленное валентными. колебаниями СИ1 u CNq групп. При об- 25 лучении ультрафиолетовым и/или видимюм светом эти материалы необратимо распадаются, давая продукты, не. имеющие указанных функциональных групп в молекулах. 30

В результате в этой же области спектра отсутствует характерное для этих групп поглощение. Определение времени исчезновения полосы поглощения в области 2000-2500 см при облучении фоторезиста позволяет оценить счеточувствительн ость.

Недостатками этого способа являются необходимость проведения испытаний только для фоторезистов, нанесенных на подложки, прозрачные в области поглощения CN о и CNn групп, а также невозможность определения экспозиции пленок фоторезиста,оптимальной с точки зрения максимального раз решен и я.

Известен также способ сенситометрирования фотолленок, заключающийся в том, что. экспонированную фотопленку проявляют, сканируют по. поверхности фотопленки пучком лучистой энергии и желаемое значение плотности устанавливают в процессе проявления пленки между минимальным и максимальным значениями плотности (2);

Недостатком такого способа является то, что он позволяет установить оптимальный режим проявления для фотопленок, но не пригоден для определения экспозиции фоторезистивных

930206 пленок, оптимальной для получения максимального разреаения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ сенситометрического контроля позитивных фоторезистов на основе нафтохинондиазидов, заключающийся в том, что равнотолщинные пленки фоторезиста с введенным в него красителем жирорастворигым желтым экспонируют собственной дозой ультра. 10 фиолетового излучения при постоянной энергетической освещенности, путем спектрофотометрировани я этих пленок оценивают содержание продуктов фотохимического разложения нафтохинонди- 15 азида по количеству образовавшегося красителя малинового цвета и по результатам строят характеристическую кривую з анисима сти оптической плотности красителя от логарифма дозы 20 экспонирования (3 ).

Недостатком известного способа является то, что он непригоден для определения экспозиции пленок, оптимальной с точки зрения максимального разрешения, а позволяет провести только сравнительную оценку снеточувствительности фоторезистов.

Кроме того,способдает возможность оценивать светочунствительность толь-ЗО ко при использовании в качестве подложек материалов, прозрачных н УФ-области.

Недостатком способа является также необходимость введения в состав фоторезиста специального красителя.

Цель изобретения — повышение точности определения оптимальной экспозиции, обеспечивающей максимальное разрешен и е фо торез и ста. 40

Укаэанная цель достигается ТеМ, что в известном способе сенситометрического контроля позитивных фоторезистов на основе нафтохинондиазидов, включающем экспонирование серии равнотолщинных пленок фоторезиста собст— венной дозой ультрафиолетового излучения для каждой пленки при постоянной энергетической освещенности, оценку содержания продуктов фотохимического разложения нафтохинондиазида по количеству образовавшегося красителя путем спектрофотометрирования, построение характеристической кривой зависимости оптической плотности красителя от логарифма дозы

55 экспонирования и определение оптимальной экспозиции, после экспонирования каждую пленку фоторезиста из данной серии растворяют в течение одного и того же промежутка времени в адекват-60 ном объеме водощелочного раствора, а определение оптимальной экспозиции проводят по экстремальному значению оптической плотности на характеристи,ческой кривой. 65

При растворении пленок фоторезиста на основе нафтохинондиазида в водощелочных растворах наблюдается изменение окраски раствора от бесцветной к малиновой за счет образования красителя малинового цвета, получающегося н результате взаимодействия нафтохинондиазида с продуктами erp фотохимического разложения.

В связи с этим, по мере увеличения количества продуктов фотохимического разложения нафтохинондиазида „ин тен сивн ость окраски раст вора сначала возрастает (реакция образования красителя протекает на фоне избытка неразложившегося нафтохинондиаз ида), проходит через э кстремальное значение, а затем снижается (реакция образования красителя протекает на фоне избытка продуктов разложения) .

Экстремальное значение оптической плотности соответствует экспозиции пленки фоторезиста, оптимальной с точки зрения максимального разрешения.

Спектрофотометрирование растворов осуществляют с использованием светофильтра с максимумом пропускания при длине волны 540 10 нм и полушириной спектра пропускания 25+10 нм.

Для растворения пленок фоторезиста используют водощелочные растворы со значением рН 12,6-12,9. В частности, могут быть использованы .растноры гидроокисей щелочных металлов, фосфатов или силикатов щелочных металлов и их смеси.

При проведении одной серии экспериментон формируют пленки фоторезиста одинаковой толщины при постоянных, наперед заданных условиях (нязкость раствора фоторезиста, условия нанесения, условия термообработки) . Резист наносят на пластины одинаковой площади. Для растворения каждой пленки серии используют свежие порции адекватных объемов водощелочного раствора. Время растворения для каждой серии пластин должно быть постоянным. Кроме того, интервал времени от момента погружения пластин в раствор до начала спектрофотометриронания также должен быть постоянным.

Предлагаегый способ позволяет определять экспозицию пленок фоторезиста оптимальную с точки зрения максимального разреыения.

При применении этого способа для определения светочувстнительности и оптимальной экспозиции могут быть использованы любые типы подложек без ограничения их оптической плотности, что приводит к расширению возможностей способа.

Точность предлагаемого способа сенситометрического контроля позитивных фоторезистов на осноне нафто930206 хинондиазидов характеризуется относительной среднеквадратичной ошибкой определения оптимальной экспозиции, равной 5 Ъ. Это позволяет достаточно точно определить оптимальную экспозицию пленок фоторезиста, обеспечи- вая получение микроструктур с наилучшей разрешающей способностью для данного типа резиста и заданных условий формирования пленок.

На фиг.1-3 представлены результаты!О спектрофотометрирования фоторезисторов в соответствии с ниже приведенными примерами.

Пример 1. Позитивный фоторезист, содержащий в своем составе 15

Ьенолформальдегидную смолу и в качестве нафтохинондиазида светочувствительный продукт Р 383, наносят на пластины из кварцевого стекла методом центрифугирования, диаметр плас- Zp тин 30 мм, количество пластин — 10, скорость вращения центрифуги

1000 об/мин, время центрифугирования — 60 с. После нанесения пленки сушат при температуре 80 С в течение

30 мин. Толщина полученных пленок

1,5 мкм. Пленки экспонируют ультрафиолетовым светом при освещенности

40 тыс.лк. Время экспонирования составляет от 20 до 200 с. После экспо- 3О нирования каждую пленку растворяют в

5 м раствора NaOH со значением рН=12,73, причем для растворения каждой пленки используют свежую порцию водного раствора щелочи. Пленку растворяют н течение 2 мин, после чего каждую порцию раствора спектрофотометрируют на фотоэлектрическом корориметре-нефелометре ФЭК-56М.

Результаты спектрофотометрирования представлены на фиг.1. Максималь- 40 ное значение оптической плотности составятяет 0,52, что соответствует экспозиции 56 с, данное значение экспозиции является оптимальным для вышеуказанных условий использования . 45 фоторезиста и позволяет получить минимальный размер воспроизводимого элемента 1,2 мкм.

Пример 2. Позитивный Фоторезист, используемый в примере 1, íà- 50 носят методом центрифугирования на

10 пластин из окисленного кремния диаметром 40 мм, скорость вращения центрифуги — 1000 об/мин, время вращения — 60 с. Сушку, экспонирование, растворение и спектрофотометрирование проводят как указано в примере 1.

РезулЬтаты спектрофотометрирования представлены на фиг.2; Максимальное значение оптической плотности составляет 0,93, что соответствует экспозиции 56 с, оптимальной для данных условий использования фоторезиста.

Пример 3. Позитивный фоторезист, используемый в примере 1, наносят, сушат и экспонируют как указано в примере 2. Каждую пленку растворяют,в 10 мл водного раствора силиката натрия со значением pH=12,9.

Спектрофотометрирование производят как указано в примере 1. Результаты спектрофотометрирования представлены на фиг.3. Максимальное значение оптической плотности составляет 0,74, что соответствует оптимальной экспозиции 56 с.

Использование предлагаемого способа спектрофотометрирования позитивных фоторезистов на основе нафтохинондиаэида по сравнению с известным обесп чивает воэможность, определения экспсзиции пленок фоторезиста, оптимальной с точки зрения максимального разрешения, а также расширение возможностей способа и распространение его на любые типы подложек.

Формула изобретен и я

Споссб сенситометрического контроля позитивных фоторезистов на основе нафтохинондиазидов, включающий экспонирование серии раннотолщинных пленок фоторезиста собственной дозой ультрафиолетового излучения для, каждой пленки при постоянной энергегической оснещенности, оценку содержания продуктов фотохимического разложения нафтохинондиазида по ксли,честву образовавшегося красителя путем спектрофотометрирования, построение характеристической кривой зависимости оптической плотности красителя от логарифма дозы экспонирования и определение оптимальной экспозиции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения оптимальной экспозиции, обеспечивающей максимальное разрешение фоторезиста, после экспонирования каждую пленку фоторезиста растворяют в течение одного и того же промежутка времени в адекватном объеме водощелочного раствора, а определение оптимальной экспозиции проводят по экстремальному значению оптической плотности на характеристической кривой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское снидетельстйо СССР

Р 232391, кл. Н 01 L 21/30, 1968.

2. Патент США 9 3785268, кл. 354298, 1974.

3. Электронная техника. Серия Ч1.

"Микроэлектроника". 1969, 9 3/18,. с. 94-100 (прототип).

930206

Сб

Об ь 05

%В

О с

4 03

1.Х ЕО ириФю 8ремеюи эксгюниробония

ФиаЯ

Составитель И.Гончаров

Редактор В.Лазаренко Техред Ж. Кастелевич Корректор С.цомак

Заказ 3465/60 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПроекТная, ° 4 .