Лабораторная работа №6

Тема: Получение изображения в слое SiO₂.

Цель работы: Провести задубливание экспонированных пленок фоторезиста (ФП-9120) в выбранном режиме.

Используемое оборудование и материалы: центрифуга для нанесения тонких слоев на подложки, фоторезист ФП9120, этиловый спирт для обезжиривания поверхности, проявитель КОН (4%), УФ лампа, сушильный шкаф, кремниевые пластинки со слоем SiO₂, травитель HF + NH₄F.

Теоритическая часть:

Выбор температуры задубливания, с одной стороны, ограничивается областью вязкого течения или температурой стеклования T_g, выше которой происходит сильное оплывание резиста и искажение элементов изображения, а с другой стороны, температурой, достаточной для протекания в фоторезисте реакций термического структурирования, обеспечивающих устойчивость к воздействию агрессивных сред. В идеальном случае температура задубливания не должна превышать температуру вязкого течения полимера или температуру стеклования T_g. Но большинство _{процессов задубливания проходит при температуре выше Tg. Так,} для резиста на основе нафтохинондиазида ДХН температурный предел всех процессов, протекающих при задубливании ( − 70–110 °С) следующий:

(100–120 °С) – начало эндотермической реакции плавления новолачной составляющей ДХН; (130–140 °С) – экзотермическая реакция разложения нафтохинондиазида с выделением N₂;

(140–150 °С) – заметное улучшение адгезии, одновременно слабое размягчение, которое лишь герметизирует границу раздела фоторезист – подложка;

выше 150 °С – жесткое задубливание, полное удаление растворителя; сильное оплывание резиста, хорошая пластификация; искажение профиля рисунка.

Все эти явления протекают совместно, связывая одно с другим по мере повышения температуры, и зависят друг от друга, часто препятствуя одно другому. Так, расплыванию резиста препятствуют адгезионные силы, возникшие при удалении растворителей и воды, и внутренние напряжения в резисте; плавление и сшивание конкурируют между собой. Поэтому выбор режима задубливания — это компромисс между стабилизацией резиста и его плавлением, между улучшением механических и физических свойств и ухудшением разрешения.

Рекомендуемые режимы задубливания:

ДХН – 100–150 °С

ПММА – 100–140 °С

негативные на основе полиизопрена – 125–150 °С.

Для резистов на основе ДХН (ФП-9120) рекомендуются методы задубливания:

ИК-сушка:	Сушильный шкаф:
75 °С – 6 мин, 95 °С – 6 мин, 110 °С – 10 мин, 130 °С – 18 мин.	85 °С – 10 мин, 110 °С –10 мин, 150 °С – 20 мин.

Варьированием температуры и времени задубливания можно придать пленке фоторезиста необходимые свойства.

Задубливание проводится такими же методами, что и сушка (см. разд. 4.3.). После задубливания пластины контролируются по величине клина, наличию проколов в пленке, неровности края рисунка.

Определение температур фазовых переходов проводят методами термогравиметрии (ТГ) и (ДТГ) в сочетании с методами термического анализа (ТА) и дифференциально-термического анализа (ДТА), термомеханическим методом, измеряющим деформацию молекул с температурой.

Термозадубливание – не единственный способ стабилизации резиста. Альтернатива к нему – облучение ДУФ или химическая обработка при комнатной температуре.

Экспериментальная часть:

1. Подготовили кремниевые пластинки для нанесения фоторезиста путем обезжиривания поверхности этиловым спиртом.

2. Нанесли фоторезист методом центрифугирования в течение 1мин. со скоростью 2000 оборотов/мин.

3. Проводили предэкспозиционную сушку при Т=70°С, время сушки t= 40 мин

4. Облучали пластину в течение 1 мин.

5. Проявляли в растворе КОН 0,4%.

6. Проводили задубливание пластин после экспонирования резистов в сушильном шкафу при выбранном режиме: для ФП-9120 при 140 °С в течение 30 минут.

7. Провели травление SiO₂ в окнах резистивной маски, в качестве травителя использовали раствор HF + NH₄F. Травление проводили во фторопластовом стакане при комнатной температуре.

Пластины для травления использовали со сформированными окнами в слое задубленного резиста. После травления пластины промыли дистиллированной водой, подсушили и проверили визуально полноту удаления оксида. Конец травления четко можно определить по скатыванию капель травителя при достижении поверхности кремния — HF делает поверхность кремния гидрофобной.

Вывод: Провели задубливание экспонированных пленок фоторезиста (ФП-9120) в выбранном режиме, провели травление пластины до слоя кремния.