Негативный фоторезист

 

Область использования: фотолитографические процессы. Сущность изобретения: негативный фоторезист содержит, г: синтетический циклизованный изопреновый каучук 24,9-65,0; 2,6-бис(4 -азидобензаль)-4-метилциклогексанон 1,0-4,5; ксилол 140,0-200,0. Указанный каучук имеет средневесовую ММ 48000-65000, среднечисловую ММ 15000-20000, степень циклизации 100%. Снижается микронеровность формируемой пленки, уменьшается клин проявления , повышается стабильность при хранении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОци Алистических

РЕСПУБЛИК сюм G 03 F 7/004

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

2 ; 3

/ н,с С-снг-!! н,с с сн, снг

t (21) 4921452/04 (22) 20.02.91 (46) 23.05.93. Бюл. N 19 (71) Московское научно-производственное объединение "НИОПИК" (72) С.П.Мальцева, P.Ä,Çðëèõ, Н.К.Звонарева, Т.С.Перова, С.А.Гуров, H.Ñ.Ãëûáèíà, Л.А.Девяткина, В,К.Шалаев, Л.Н.Смеловская, А.М.Каленова, Н.С.Сидякина, С.А.Крюковский и M.P.Xîë ìë Hñêè A (73) Московское научно-производственное объединение "Н И ОП И К" (56) Химическая промышленность, 1981, М 10, с.40, Химический энциклопедический словарь "Советская энциклопедия".— M.: 1983, с, 250.

Изобретение относится к негативным фоторезистам, используемым для осуществления фотолитографических процессов в технологии изготовления прецизионных изделий электронной, радиоэлектронной, техники, полиграфии, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Цель изобретения заключается в разработке негативного фоторезиста с низкой микронеровностью формируемой пленки, с малым клином проявления и стабильного при продолжительном хранении.

Эта цель достигается использованием в качестве пленкообраэующего компонента— синтетического циклизованного изопренового каучука со средневесовой мол,м.

48000-65000, среднечисловой мол.м.

15000-20000, степенью циклизации 1007;, формулы

„„, Щ„„1817861 АЗ (54) НЕГАТИВН6!Й ФОТОРЕЗИСТ (57) Область использования: фотолитографические процессы. Сущность изобретения: негативный фоторезист содержит, r: синтетический циклизованный изопреновый каучук 24,9 — 65,0; 2,6-бис(4 -аэидобензаль)-4-метилциклогексанон 1,0 — 4,5; ксилол

140,0 — 200,0. Указанный каучук имеет средневесовую MM 48000-65000, среднечисловую ММ 15000-20000, степень циклизации

100 . Снижается микронеровность формируемой пленки, уменьшается клин проявления, повышается стабильность при хранении, в качестве светочувствительного компонента-2,6-бис(4-аэидобензаль)-4 -метилциклогексанон и растворитель — ксилол, при следующем соотношении компонентов, г:

Синтетический циклизованный изопреновый каучук 24,9-65Я

2.6-Бис(4 -азидобенt заль)-4 -метил1817861 циклогексанон 1,0 — 4,5

Ксилол 140,0 — 200,0

Существенным отличием заявляемого негативного фоторезиста является использованием отечественного синтетического циклизованного изопренового каучука со средневесовой мол. м. 48000 — 65000, среднечисловой мол.м. 15000-20000, степенью циклизации 100 .

Предпочтение синтетического каучука перед натуральным объясняется более высокой химической чистотой, низким содержанием гелей. узким молекулярно-массовым распределением, доступностью.

Пример 1. В коуглодонную колбу вместимостью 1000 см, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещают 181,9 г ксилола, при размешивании прибавляют 32,1 г пластицированного синтетического иэопренового каучука CKH-3 (ГОСТ 14925-79) со среднечисловой молекулярной массой

170000, средневесовой мол.м. 635000 и дисперсностью 3,7 и затем — 3,2 г и-толуолсульфокислоты. Смесь нагревают до кипения и кипятят при перемешивании 8 — 10ч, Реакционную массу охлаждают до 30 — 40 С и фильтруют. Полученный раствор циклокаучука в ксилоле обрабатывают последовательно 5 г гидрата окиси кальция, 5 r окиси алюминия и фильтруют. Получают 214 г раствора.

К полученному раствору, содержащему

32,1 циклокаучука, добавляют 1,55 r 2,6-бис(4 -аэидобензал ь)-4-метилциклогексанона, размешивают до полного растворения, Композицию фильтруют, наносят на пластину свежеокисленного кремния и формируют пленку толщиной 1,5 мкм, Пластину со сформированной пленкой высушивают при 80 С, облучают через фотошаблон УФизлучением лампы ДРШ-250.

Проэкспонированную пленку проявляют уайт-спиритом. Защитный рельеф подвергают термозадубливанию при 140 С, затем незащищенные участки двуокиси кремния травят в стандартном буферном травителе. На окисленном кремнии воспроизводится элемент схемы шириной 8,0 мкм. о

Микронеровность пленки составляет 100 А; при этом клин проявления 1,0 мкм.

Примеры получения фоторезиста и его характеристики представлены в табл. 1 и 2, В зависимости от массовой доли сухого остатка композиции, формирование пленки проводят при частоте вращения 4000-1000

-1 мин, остальные стадии фотолитографического процесса проводят аналогично примеру 1.

Фотолитографические характеристики оценивают по следующим параметрам: толщина фоторезистивной маски, светочувствительность, микронеровность, разрешающая способность, клин проявления, Стабильность фоторезиста при хранении определяют продолжительностью сохранения беэ изменений фотолитографических характеристик. При этом контролируют также появление посторонних включений в пленке и выпадение осадка в композиции после определенного срока хранения.

Количество применяемого циклокаучука обусловлено требуемой толщиной пленки фоторезиста, Количество 2,6-бис(4 -азидобензаль)-4-метилциклогексанона рассчитывают в соответствии с применяемым количеством циклокаучука, снижение количества светочувствительного агента не позволяет получить защитную пленку с заданными характеристиками, а увеличение его экономически не оправдано.

Только использование синтетического циклиэованного иэопренового каучука со средневесовой мол.м, 48000-65000, среднечисловой мол.м. 15000 — 20000 и степенью циклизации 100 )„обеспечивает стабильность требуемого уровня фотолитографических характеристик (см. табл. 1, 2, ср, оп. 1 — 9 и 10, 11).

Как видно из табл, 2, предлагаемый фоторезист обладает рядом преимуществ по сравнению с известным фоторезистом. Вопервых, снижением микронеровности форо мируемой пленки фоторезиста с 1600 A y о прототипа до 100 А в заявляемом техническом решении и снижение клина проявления при этом с 1,5 до 1,0 мкм (при равной толщине пленки). Во-вторых, повышается стабильность свойств заявляемого фоторезиста; срок хранения его возрастает от 2-х месяцев у прототипа до 12 у заявляемого объекта, При этом у заявляемого объекта по сравнению с прототипом повышается соответственно: светочувствительность: со 100 до 60 мДж/см, разрешающая способность

2 — с 10 до 8 мкм.

Заявляемый фоторезист обеспечивает универсальность его применения в слоях

1-5 мкм, В технологии получения фоторезиста импортный натуральный каучук заменен на отечественный, синтетический изопреновый каучук, что делает данную технологию доступной, Таким образом, высокая стабильность воспроизведения требуемого уровня фотолитографических характеристик позволяет использовать его в технологии изготовле1817861 синтетический циклизованный изопреновый каучук со средневесовой мол,м. 48000—

65000, среднечисловой мол.м. 15000-20000, степенью циклизации 100 при следующем

5 соотношении компонентов, г: ния прецизионных изделий электронной, радиоэлектронной техники, полиграфии, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

Негативный фоторезист, включающий циклизованный каучук, 2,6-бис(4 -азидобензаль)-4-метилцикиогексанон и органический растворитель — ксилол, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения микронеровности формируемой пленки, уменьшения клина проявления и повышения стабильности при хранении, он содержит

Синтетический циклизованный изопреновый каучук

2,6-Бис(4 -азидобензал ь}-4-метил цикл огексанон

Ксилол

24,9 — 65,0

1,0 — 4,5

140 — 200

Таблица 1

Состав образцов заявляемого фоторезиста

Молекулярно-массовое распределение циклокаучука

М образца Количество применяемых ингредиенкомпозиции тов, г

2,6-бис-(4 азидобензаль)-4-месреднечис- степень ксилол толуол средневесовая молекуциклокаучук ловая молециклизации, ф, куля рная масса лярная масса тил цикл огексан

181,9—

173,3—

185,8—

173,4—

173,4—

172,2—

146,8—

146,7—

146,0—

181,9—

181,9—

32,1

25,4

39,0

1,55

1,27

1,95

47,9 134,0

200—

54000

17000

100

2

4

6

8

11

12 (прототип)

13

32,1

24,9

28,0

40,0

40,0

40,0

64,0

65,0

54,5

32,1

31,2

1,00

1,97

1,60

2,00

2,80

2,60

З,ЗО

4,50

1,55

1,55

?0800

73600

17000 t 5000

1?000

12100

1817861 е х е

I»

5@5х

Z5Z

zzz5e оео5

С: С

ОЩО.ку х Ф

Х 35 Ф а )(! о Я

С У

СС

c m

5 Y

Ф о к к с

Щ 0л

СО

Ф

S х

Л. е

S

CL! I I г в в в s в ! I I l l л

I-ezeu

SmZ»S у Щ Ф аи к ее

E с - 5 У

> v m a. к

% Y о z с a:

X S

m 5 X и

Ck оЩ

Q o

mzй ф !С! Y

o cot щ аo

mme щ и

С) CL о

LA

%»

V Ч г г» в ° СЧ CV CV о о

У I !

- o о ао<

Ф о

Ф о о

I- CL О

Y У X

Щ

Щ Е х о о о о ь о

CO е

S о е ф .ОСЧ

У uuv

5фс .въ

moo ! к о ее ф и к

O O O O O O O OOO со жюллл

O о о о о о

О в

О SО5 у сS ф У g с

roe охс

Щ

-Г 5

Q. cID о >

Р У

6 о

Iасф с 5

1СЧ счс дфлфво

m I

Iо

5 Ф

CL о

Iо в о о

Ф о

=г

Щ

CL

Ю о

Y

S и

S а е (У

m а

Щ х х о

r с е

5 у

S а

C о. .С и о о

СС о m ф 1О vS а5 с, е а

z o х О !

- е

5 о

S УО а хо

e ee)

Ц к сCL Щ

m ф х !x u

5 т о Щ

Y т О

S 3 O

Е С)

Щ г»

CL

I» о

I»

5 к о

I о е

Ф

5 о

O а °

Ф

X ъ

CV СЧ СЧ hl СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ о оооооооо о> О О О О О О О О со ффоооООО

° — г- СЧ С ) С"Ъ

O ОООООООО

О ОООООЯЛЛ

В ОфВВОСЧСЧО Э В Л СО

° г- г- СЧ СЧ СЧ !,Г) М) !О г ° C4 CV