Способ сенситометрического контроля позитивных фоторезисторов на основе нафтохинондиазидов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик в 1930206(31 М. Кп. з с присоединением заявки М С 03 С 5/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет 53 УДК 621,382,181,48 (088. 8) Опубликовано 2305.82. Бюллетень Мо 19 Дата опубликования описания 23 05 82 З.А,Кабанова, А.Р.Дозорцев и Л.А.Богдано а,:,(72) Авторы) Заявитель 4) СПОСОБ СЕНСИТОМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПОЗИТИВНЫХ ФОТОРЕЗИСТОВ НА ОСНОВЕ НАФТОХИНОНДИАЗИДОВ Изобрет графии и м микроэлект полиграфич ьизшленност жет быт,ь инии экспоз резисторов эндов. ние относится к фо жет найти применен онике, радиотехничес ской и других отраслОно преимущественн пользовано при опред ции пленок позитивн на основе нафтохинон толитоие в й, про-. моых фот диа ся то,оптималфотоплделени Известен способ сенситометрического контроля фоторезисторов на основе диазосоединений 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-" Ц .Способ основан на том, что фоторезистам, содержащим производные диазосоединений или азидов, свойственно сильное поглощение в области 200- 2500 см- , обусловленное валентными колебаниями СИ 1 и СИ 0. групп, При облучении ультрафиолетовым и/или видимым светом эти материалы необратимо распадаются, давая продукты, не. имеющие указанных функциональных групп в молекулах. В результате в этой же областиспектра отсутствует характерноедля этих групп поглощение. Определение времени исчезновения полосы поглощения в области 2000-2500 смпри облучении фоторезиста позволяетоценить счеточувствительность.Недостатками этого способа являются необходимость проведения испытаний только для фоторезистов, нанесенных на подложки, прозрачные вобласти поглощения СИ 1 и СМ групп,а также невозможность определенияэкспозиции пленок фоторезиста,оптимальной с точки зрения максимального раз решен и я.Известен также способ сенситометрирования фотолленок, заключающийсяв том, что экспонированную фотопленку проявляют, сканируют по.поверхности фотопленки пучком лучистойэнергии и желаемое значение плотности устанавливают в процессе проявления пленки между минимальным и максимальным значениями плотности (21;Недостатком такого способа являетчто он позволяет установитььный режим проявления дляенок, но не пригоден для опре я экспозиции фоторезистивныхпленок, 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 спектрофотометрирования этих пленок оценивают содержание продуктов фотохимического разложения нафтохинонди азида по количеству образовавшегося красителя малинового цвета и по результатам строят характеристическую кривую зависимости оптической плотности красителя от логарифма дозы 2 О экспонирования 3 1.Недостатком известного способа является то, что он непригоден для определения экспозиции пленок, оптимальной с точки зрения максимального разрешения, а позволяет провести толь. ко 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. 40Укаэанная 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 дозы5 экспонирования и определение оптимальной экспозиции, после экспонирования каждую пленку фоторезиста из данной серии 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 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 егр Фотохимического разложения.В связи с этим, по мере увеличения количества продуктов фотохимического разложения нафтохинондиазида интенсивность окраски раствора сначала возрастает (реакция образования красителя протекает на фоне избытка неразложившегося нафтохинондиазида), проходит через экстремальное 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 г 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 одинаковойплощади. Для растворения каждой пленки серии используют свежие порции адекватных объемов водощелочного раствора, Время растворения для каждой серии пластин должно быть постоянным. Кроме того, интервал времениот 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 нафтохинондиазидов характеризуется относительной среднеквадратичной ошибкой определения оптимальной экспозиции, равной 5 , Это позволяет достаточно точно определить оптимальную экспозицию пленок фоторезиста, обеспечи вая получение микроструктур с наилучшей разрешающей способностью дляданного типа резиста и заданных условий формирования пленокНа фиг.1-3 представлены результатыОспектрофотометрирования фоторезисторов в соответствии с ниже приведенными примерами.П р и м е р 1. Позитивный фоторезист, содержащий в своем составе 15Ьенолформальдегидную смолу и в качестве нафтохинондиазида светочувствительный продукт 9 383, наносят напластины из кварцевого стекла методом центрифугирования, диаметр плас Отин 30 мм, количество пластин - 10,скорость вращения центрифуги1000 об/мин, время центрифугирования - 60 с. После нанесения пленкисушат при температуре 80 С в течение 2530 мин, Толщина полученных пленок1,5 мкм. Пленки экспонируют ультрафиолетовым светом при освещенности40 тыс.лк. Время экспонирования составляет от 20 до 200 с. После экспонирования каждую пленку растворяют в5 мн раствора ИаОН со значениемрН=12,73, причем для растворения каждой пленки используют свежую порциюводного раствора щелочи. Пленку растворяют в течение 2 мин, после чегокаждую порцию раствора спектрофотометрируют на фотоэлектрическом корориметре-нефелометре ФЭКМ,Результаты спектрофотометрирования представлены на фиг.1, Максимальное значение оптической плотностисоставляет 0,52, что соответствуетэкспозиции 56 с, данное значение экспозиции является оптимальным длявышеуказанных условий использования 45фоторезиста и позволяет получить минимальный размер воспроизводимогоэлемента 1,2 мкм.П р и м е р 2. Позитивный Фоторезист, используемый в примере 1, наносят методом центрифугирования на10 пластин из окисленного кремниядиаметром 40 мм, скорость вращенияцентрифуги - 1000 об/мин, время вращения - 60 с. Сушку, экспонирование,растворение и спектрофотометрированиепроводят как указано в примере 1.РезулЬтаты спектрофотометрированияпредставлены на фиг.2; Максимальноезначение оптической плотности составляет 0,93, что соответствует экспозиции 56 с, оптимальной для данныхусловий использования фоторезиста. П р и м е р 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 рН=12,9Спектрофотометрирование 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, опти" мальной с точки зрения максимального разрешения, а также расширение возможностей способа и распространение его на любые типы подложек.Формула изобретен и яСпоссб сенситометрического контроля позитивных фоторезистов на основе нафтохинондиазидов, включающийэкспонирование серии равнотолщинныхпленок фоторезиста собственной дозой ультрафиолетового излучения для,каждой пленки при постоянной энергегической освещенности, 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности определения оптимальной экспозиции,обеспечивающей максимальное разрешение фоторезиста, после экспонирования каждую пленку фоторезиста растворяют в течение одного и того жепромежутка 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 232391, кл. Н 01 Ь 21/30, 1968.2. Патент США У 3785268, кл. 354298, 1974.3. Электронная техника. Серия. М 1.930206г огарифм бремени ислонирооония фиг,1930206 Сб Об Вь ОХ ог Состав Редактор В.Лазаренко Техредель И.Гончаро Кастелевич Корректор С. Цома Тираж 489 Государственного к елам изобретений и Москва, Ж, Рау Подписн Зак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПроекТная,4 60НИИПИпо1303 1 Х08 ариФю 5 р Июи экслониробонияфиг.Я митета ССС ткрытий кая наб