Позитивный фоторезист Советский патент 1993 года по МПК G03C1/52 

Изобретение относится к позитивным фоторезистам и может быть использовано в микроэлектронике.

Цель изобретения - повышение светочувствительности.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Прим ер 1. Получение 1.2-нафтохинон- диазид-{2)-5-сульфоэфира кеиленолофенол- формальдегидной смолы общей формулы II. В четырехгорловую колбу загружают 300 см диоксана и 34 г ксиленолофенол- формальдегидной смолы СФ-051 с кинематической вязкостью 50%-ного спиртового раствора 133 , со среднечисловым значением молекулярной массы (мол.м.) 1050. К полученному раствору приливают 300 см диоксанового раствора 1,2-нафтохи- нондиазид-(2}-5-сульфохлорида концентрации 10 г в 100 см раствора. При интенсивном перемешивании в реакционную массу в течение 5-10 мин приливают 240 см 10%-ного водного раствора бикарбоната калия так, чтобы рН реакционной среды был равен 7,5-8,0. По окончаний загрузки реакционную массу выдерживают при 40°С. при этом значение рН среды дол- жно быть не ниже 7,0. После выдержки реакционную смесь охлаждают до 15°С и при медленном перемешивании приливают к подкисленной смеси, содержащей 1500 дистиллированной воды, 500 г льда и 10 см концентрированной соляной кислоты. Вы- делившийся осадок после отстаивания в течение 2 ч отфильтровывают, отмывают дистиллированной водой до отсутствия ионов хлора в промывных водах и сушат в вакуум-сушильном шкафу при температуре не выше 30°С над прокаленным хлористым кальцием.

Получают 52 г светочувствительного эфира со следующими характеристиками: Массовая доля

влаги, %1

Массовая доля остаточного

1,2-нафтохин-

ондиазид-(2)-5сульфохлорида, %0,3

Массовая доля НХД-групп (степень замещения), %42 .Примеры 2-15. Приготовление композиции фоторезиста.

В колбу при перемешивании.загружают последовательно этилцеллозольвацетат, диметиловый эфир диэтиленгликоля. и- или йзоамиловый спирт и ксилол, затем 1.2-наф- тохинондиазид-(2)-5-сульфоэфир ксилено- лофенолформальдегидной смолы по примеру 1 и перемешивают при 18-23°С до полного растворения продукта. В получен- ный раствор вводят активный осветляющий порошкообразный уголь в-количестве 15% от массы светочувствительного продукта, размешивают 2 ч и фильтруют на лабораторном друк-фильтре через 1 слой фильтра Синяя лента при избыточном давлении азота в аппарате 0,133 кПа.

Фильтрат помещают в круглодонную колбу, добавляют измельченную ксиленолофе- нолформальдегидную смолу и размешивают 6-7 ч до полного растворения. Полученную композицию отфильтровывают через бумажный фильтр.

Количественный состав композиций фоторезиста (примеры 2-15) приведен в табл.1. Примеры 10-15 иллюстрируют ухудшение фотолитографических характеристик фоторезиста при использовании композиций с содержанием компонентов, выходящим за предлагаемые пределы.

Фоторезист перед использованием фильтруют через фильтр типа Владимир с диаметром при 0,5 мкм.

Фоторезист, приготовленный указанным способом, наносят на центрифуге при скорости вращения 3500 об/мин на свежеокисленные кремниевые пластины, предварительно обработанные промотором адгезии (гексаметилдисилазаном способом окунания). Пленку фоторезиста сушат на воздухе в течение 20 мин, а затем в термошкафу при в течение 40 мин. Пленку экспонируют через фотошаблон с размером элемента 2 мкм на установке совмещения и экспонирования 3M-5t2A(c источником УФ- излучения - лампой ДРШ-250) при освещенности на пластине 45000 лк. Изображение проявляют р. щелочеборатном проявителе с концентрацией щелочного агента 0,26 моль/л в течение 20-30 с, после чего пластину промывают дистиллированной водой и сушат сначала на центрифуге при скорости вращения 3500 об/мин в течение 30 с, а затем в сушильном шкафу при 120°С в течение 20 мин.

Фоторезист может быть использован на различных полупроводниковых подложках - кремниевых пластинах со слоями термического или пиролитического окисла кремния, нитрида кремния, фосфороборосиликатных стекол, алюминия.

Для улучшения адгезии фоторезиста к поверхности подложки пластины перед нанесением фоторезиста обрабатывают промоторами адгезии на основе кремнийорганических соединений, например гексаметидисилазаном. Обработку проводят окунанием, нанесением на центрифуге, выдержкой в парах.

Фоторезист наносят на подложку методом центрифугирования при скорости вращения ротора центрифуги 2500-6000 об/мин и сушат или на воздухе в течение 20-30 мин, а затем в термошкафу при 90- 1jO°C в течение 30-60 мин, или в ИК-сушке

установки Лада-125 при 100-115°С в течение 8-15 мин.

Толщину полученной пленки 1-2 мкм.

Дефектность пленки фоторезиста 0,2- 0,5 деф/см , разрешающая способность 1,5-2,0 мкм, величина микррнеровности пленки фоторезиста 100-120 А.

Высушенную пленку фоторезиста экспонируют при помощи источника УФ-излу- чения, например лампы ДРШ-250.

Проявление изображения проводит ще- лочеборатным проявителем с концентрацией щелочного агента 0,2-0,3 моль/л или щелочефосфатным проявителем с содержанием щелочного агента 0,15-0,25 моль/л, или проявителем на основе гидроокиси калия (натрия) с концентрацией щелочного агента 0,09-0,15 моль/л при 20-24°С в течение 20-60 с. После проявления пластины промывают дистиллированной водой и сушат или в термошкафу при 95-130°С в течение 20-40 мин, или на ИК-сушке установки

) ,2-H«фтoIJ кolщкxэ 2-(5)-cy.ьфoЭltиф кcклencлoфeкdшфop лльдегмдкой скаяы: кассовая поля в фсг торезнсте, мае,2

иассокдя доля

ВХД-гРтпп в .эфире,

КЯС.1

средва шсло ад моя. . Ксял«колсх1 в11рл4юрм вп Лвгнднап схоп

илссояал доля в фо

торазясте, нас.

хпяекаптческАЛ пяз хость, кн /с

срсдмсчнеловая иол.к.

Авклияофеяалофорк- альлегидквя скола, нес. I

БутнлнроввивыЯ стн ромалг., K2C.Z

Этклпелпозол-лв- вцеТАТ, KAC.Z ДхметнлооыД эфнц диэтнлвнглнколя,кан-Амило8мй спкрт, касЛИэс а| кловыА спкрт,

H4C.Z

КСКЛОЛ, KAC.Z

Лада-125 при 100-130°С в течение 8-15 мин.

Технологические слои (окислы кремния, нитрид кремния, бор- и фосфорсиликатные стекла, алюминий) травят жидкостным или плазмохимическим способом в стандартных травителях и режимах на установках Лада-21 и Лада-23. Данные, полученные при плазмохимическом травлении, приве- дены в табл.2.

Фотолитографические свойства пленок фоторезиста по примерам 2-15 в сравнении с таковыми по прототипу приведены в тэбл.З.

Данные табл.3 показывают, что применение предлагаемого фоторезиста позволяет снизить время экспонирования пленки фоторезиста/ /8 2 раза, что дает возмож- ность существенно повысить производительность процесса и использовать фоторезист в процессе проекционного экспонирования.

т а о я я я « 1

1,3,0 tU5 2.3 12.3 12,5 tf.9 П.9

2,040,,941,541,5

1800170016501650Т7501750

22,52ги22,122,522,122,Т

133,0129,0133,0140,0133,0133,0

JOOO9БО1000110010001000

«8,349,843,4 43,948,9

11,010,010,6 10,810,8

4,3- 0,5 -5,8

-0,5-5,8

1,35,36,5.0,50,5

1 2-Нафтох нонлнд5К 3 - (5)-с ульфолЬир к скл t я ол оф G н ол Фор «льдепшкоЛ огшсы: массовая лоля фоторезисте, кас,2

массок&я доля ВХЦ-групп ., .2

средя«чясло а« ол. Лсялеяолофеяолфои - «лыгвгилнал смолл Htccoaati доля в фо- торезасге, мс.1

кяяенкшческая вязкость, им /с

срелявчисяопал

НОЛ.к.

А)гилияо енолофор - «льдегидкйя , нас. I

Вутилнроя«нв Л стк- рсжгшь, ылс.2

, Вт

10,013,515,0 )3,0

41,,й 35.0

175017001700 1700

г.О20,5IS,0 21.0

170,0ISJ.O473 0 33,0

UOOпоаlooo foao

700

Выкристаллнэацня светочуйствительного компонента 1,50 17. 1,30 fjSO Гслеобраэные включения в пленке 1,52То не

1,48

Вьшоисталпиэацня светочувствительного компонента.

) Нанесение при скорости вращения центрифуги 2500 об/мин. я) Композиции 10-15 приготовлены с содержанием компонентоп, выхЬдящих за предлагаемые пределы.

Редактор

Составитель Н.Сахарова

Техред М.МоргенталКорректор Л.Ливринц

Заказ 1972 .ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таблица 3

Вьшоисталпиэацня светочувствительного компонента.