Фото електроно і рентгенорезисти (стр. 3 из 5)

Нанесення і наступне сушіння рекомендують проводити в інертній атмосфері. Товщина покриття залежить від призначення операції і для тонкоплівкової технології складає 0,3-3,5 мкм, а для травлення SiО₂ і Si - 1 - 1,3 мкм, і крім того, вибирається з урахуванням мінімальної дії кисневого ефекту. У ряді випадків практикується двох- або триразове нанесення фоторезисту з метою зменшення кількості дефектів.

2.ЕЛЕКТРОНОРЕЗИСТИ

Електронорезисти представляють собою композиції електронно-чутливих полімерів в органічних розчинниках [5]. Вимоги до електронорезистів: висока чутливість до експонуючи електронів, висока роздільна здатність (можливість відтворення елементів розміром до 0,21...0,3 мкм), низька мікро дефектність плівки резисту (до 0,1 см^-1), добра адгезія до напівпровідникових матеріалів, висока термічна, плазмохімічна та хімічна стійкість під час процесів, пов’язаних з мікро гравіруванням напівпровідникових шарів.

2.1.Негативні електронорезисти

Одними з перших полімерних матеріалів, досліджених у якості електронорезистов, були негативні фоторезисти на основі полівінілциннамата і циклокаучуку. Були докладно досліджені фоторезисти KPR, KMER, KTFR, KOR і енергетичні характеристики взаємодії електронів із плівками полімерів [4].

Добре досліджені порівняльні характеристики чутливості плівок полівінілбензол-n-азида і полівінілбензол-n-сульфоназида до світла і потоку електронів у залежності від їхньої молекулярної маси.

На ранніх стадіях вивчення більшість полімерів, широкий набір яких вироблявся промисловістю, розглядалися як негативні, а не позитивнірезисти. Коли було виявлено, що негативні резисти, що зшиваються, піддані дії усіх видів ефекту близькості, можливість прямого малювання в плівці товщиною 1 мкм на поверхні кремнію виявилася не настільки вже й надійними. Так як середня величинакутазворотного розсіювання електронів дорівнює 45°, то основаелемента зображення виходить ширше його вершини (рис.2.1). Розміробластіпоширення розсіяних від підкладки електронів порівняємо з розміром самого елемента.

Рис.2.1.Зворотньо розсіянні електрони розширюють зображення в негативному резисті.

Самим головним сімейством негативних електроно-променевих резистів є в першу чергу системи на основі вінілкарбонів з реакційно здатними бічними ланцюгами (рис.2.2):

Рис.2.2.Система на основі вініл карбону,

де Х – хлорстирол, епоксид або алліл.

Під час відсутності кисню при експонуванні бічні ланцюги епоксида й алліла утворять довгоіснуючі радикали, схильні до постполімеризації. Для резистів на основі вініла чим довший бічний ланцюг, тим більше схильність до набухання. Більшість негативних резистів на алкільній основі нестійкі, але придатні для рідинного травлення 10Х-шаблона з хрому, що складається з окремих сегментів розміром від 20 до 30 мкм. Сучасний напрямок розробок - використання сухого плазмового травлення - стимулює пошук більш стійких матеріалів. Для прямого травлення кремнію необхідна така ж стійкість до травлення, як у позитивних резистів на фенольній основі. Полістирол і його хлоровані похідні складають основу електронного резиста з гарною стійкістю.

Полістирол[7] - відноситься до негативних фоторезистів з невисокою електроночутливістю (менше 10^-5 Кл/см²), але задовільною контрастністю (1,4-2,7), яка досягається за рахунок зменшення дисперсності полімера. Плівки на його основі володіють добрими захисними властивостями при хімічному і особливо й особливо іонно-плазмовому травленні і можуть бути рекомендовані для застосування в проекційній електронолітографії, де чутливість матеріалу не грає такої ролі, як у скануючих установках. Слід зазначити, що чутливість плівок може бути підвищена при введенні в полістірол замінників типу хлору, брому і т.п. Так, хлорметилированний полістірол (22 % Сl) має чутливість приблизно 1,4·10^-7 Кл/ см², а йодований полістірол приблизно 6·10^-5 Кл/см².

Полібутадієн і епоксидований полібутадієн. Електроночутливість полібутадієну при його епоксидуванні узбільшується з (З-5)·10^-6 до (1-2)·10^-7 Кл/см². У той же час підвищується його роздільна здатність за рахунок того, що епоксидований полібутадієн має меншу схильність до набухання при проявленні. Поряд з цим епоксидований полібутадієн має малу контрастність. Плівки полімерів володіють високою адгезією практично до всіх типів підкладок і задовільними захисними властивостями в процесах травлення.

Полідіаллілфталат - термічно стійкий матеріал для електронорезистів з чутливістю на рівні (1-2)·10^-6 Кл/см² (Е=1,6·10^-15 Дж). Плівки полімеру володіють хорошими захисними властивостями.

Сополімерималеїнового ангідриду і дивініловогоефірупредставляють собою полімери загальноїбудови, зображені на рис.2.3:

Рис.2.3. Сополімерималеїнового ангідриду і дивініловогоефіра.

У таблиці 2.1 приведені типи отриманих сополімерів і їх електроночутливість.

Таблиця 2.1.Електроночутливість сополімерів мелаїнового ангідриду.

Полівінілферроцен - відрізняється своєю низькою электроночутливістю і високою контрастністю. Наявність у структурі макромолекул заліза забезпечує поглинаючу здатність матеріалу.

Поліциклогексадієн-1,3 - один з нових полімерів, запропонований як основа електронорезистів. Володіючи задовільноюелектроночутливістю і контрастністю, полімер у той же час забезпечує задовільний захист поверхні підкладок від агресивних середовищ як при хімічному, так і при іонно-плазмовому травленні.

Проведені дослідження негативних електронорезистів показали [2], що:

а) нижче граничної густини зарядів (Q_пор) у плівках негативних електронорезистів також протікають радіаційно-хімічніпроцеси, щоприводять до появи розгалужених макромолекул з більшою молекулярною масою, однак нерозчинної фракції не утвориться;

б)при подальшому збільшенні густини зарядів товщина
зшитого шару збільшується до насичення і при максимальній
густині зарядів досягає свого граничного значення;

в)збільшення енергії електр онів (Е_о)приводить до зниження
абсолютних значень Q_пор і Q_макс і контрастності плівок, тобто
знижується не тільки електроночутливість, але і роздільназдатністьелектронорезистів;

г)зниження товщини плівок електронорезистів також приводить до зменшення їх електроночутливості;

д)при прояві плівок електронорезистів, супроводжуюча початковим набряканням, вимиванням зольфракції, товщина зшитих плівок стає меншою за початкову.

2.2.Позитивні електронорезисти

З поліметилметакрилату (ПММА), про який вперше повідомлялося як про електронний резист в 1968 році Халлером і ін., почався розвиток усіх резистів, що експонуються високоенергетичним випромінюванням. ПММА має дуже високу роздільну здатність. За останні роки до великих досягнень у розробці резистів на основі поліметилметакрилату можна віднести 100-разове збільшення чутливості, підвищення термо- і плазмостійкості і реальну технологію літографії з цілком сухим нанесенням і проявленням резиста. ПММА - не єдиний позитивний електронний резист (таблиця 2.2).

Через широку поширеність акрилатних мономерів безліч замісників ПММА ретельно вивчалися як потенційні електронні резисти. В усіх вінільних полімерах із двома замісниками в мономері зв’яки в ланцюгові здатні розриватися.

Таблиця 2.2.Сімейство позитивних електронних резистів.

Низькотемпературні полімери (Т_С<25°С) можуть поділятися на більш дрібні фрагменти в результаті неупорядкованого розриву основного ланцюга. Теоретично будь-який полімер може перейти знову у мономер:

Полімер → Мономер

шляхом катіонного, аніонного або радикального розкладання з виходом 10-10⁴ в залежності від того, який із процесів домінує - дифузія радикалів чи рекомбінація [4]:

Експонування полімера → Полімерні фрагменти → Полімер.

Поліметилметакрилату властиві стійкість до різних видів хімічної дії, стабільність і відтворюваність своїх параметрів [6]. При утворенні електронорезистів використовується широкий асортимент розчинників, із яких найбільш поширеними є метилізобутилкетон, толуол, бутиловий спирт, ізопропанол. В якості проявників рекомендуються суміші на основі метилетилкетона і ізопропанола (3:1) або суміші на основі метилізобутилкетона і бутилового спирту або ізопропанола.

Поліфторалкілметакрилати. Заміна метильного радикала в ПММА фторалкільними радикалами (таблиця 2.3) приводить до значного збільшення чутливості плівок електроно резистів і в ряді випадків до збільшення контрастності. Наприклад, полігексафторбутилметакрилат володіє чутливістю Q_макс=0,4·10^-5 Кл/см².

Полі-α-метилстірол відноситься до полімерів, на основі яких створені електронорезисти, що володіють недостатньою чутливістю. Він може бути застосований у проекційних установках експонування.

Таблиця.2.3.Властивості поліфторалкилметакрилатів.

Полі-α-ціанетилакрилат і його сополімери. Хімічна формула сополімерів ά-ціанетилакрилата , амідоетилакрилата , ά-ціанетилакрилата і мета крилата зображена на рис.2.4.