 |
Задачи диссертационной работы
|
|
|
|
Физико-химические процессы ПРИ модификации
Полимеров высокочастотным звуком и
Электронами высокой дозы
Специальность: 02.00.04 – Физическая химия
(технические науки)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Нижний Новгород – 2006
Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете на кафедре “Физика и технология материалов и компонентов электронной техники”
Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор
Болдыревский Павел Борисович
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор
Зеленцов Сергей Васильевич
доктор химических наук
Плохов Сергей Владимирович
Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие “Научно-производственное предприятие “Салют” (ФГУП НПП “Салют”), г. Н.Новгород
Защита состоится «»2006 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.06 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ул. К. Минина, 24.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.
Автореферат разослан «_____» ___________ 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Соколова Т.Н. ___________
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Современная литография – это технология формирования рисунка в маскирующем покрытии. В качестве маскирующего покрытия используются полимерные пленки (резисты). Одна из основных проблем литографии заключается в том, что при повышении чувствительности полимерных пленок к излучению, с целью увеличения производительности, снижается их разрешающая способность.
|
|
|
Предлагаемый в диссертационной работе способ повышения чувствительности заключается в модификации растворов полимеров ультразвуком и звуком высокой частоты низкой интенсивности. Такой метод позволяет повышать чувствительность резистов без потери их разрешающей способности. Возможность использования ультразвука для модификации резистов в микроэлектронике изучается уже достаточно продолжительное время. Однако ранее подобные исследования проводились с ультразвуком высокой интенсивности (порядка 3000 Вт/м2) и большим временем обработки (больше 60 мин). В данной диссертации для модификации полимерных растворов использовался ультразвук 21 кГц и высокочастотный звук 17 кГц малой интенсивности (порядка 300 Вт/м2) и сравнительно малое время облучения (15 мин). Модификация раствора резиста полимера осуществлялась как на поверхности полупроводниковой подложки (толщиной ~300 мкм), так и в объеме.
В настоящее время для выполнения межсоединений в интегральных схемах эффективно используются алюминий и золото. Однако при переходе к субмикронным размерам элементов (сужаются проводящие дорожки) возрастает плотность тока и температурный нагрев проводящих элементов, что приводит к разрушению легкоплавких проводников. Для решения этой проблемы многими исследователями предлагается использовать металлизацию из тугоплавких металлов (например, хром, вольфрам и молибден), которые могут выполнять роль проводников. Однако формирование рисунка в тугоплавких материалах в настоящее время проблематично, поскольку существующие резисты не обладают высокой стойкостью как к интенсивному плазмохимическому, так и длительному жидкостному травлению. Поэтому для реализации технологии получения рисунка в тугоплавких материалах при выполнении диссертационной работы
|
|
|
определены свойства резиста ФП-383 на основе новолака и нафтохинондиазида при воздействии на него пучка электронов высокой дозы (1,5∙10-3 Кл/см2) с целью повышения его резистивных свойств и получения субмикронных размеров.
Цель работы
Модификация полимерных материалов звуком высокой частоты (17 кГц) и ультразвуком (21 кГц) низкой интенсивности (300 Вт/м) с целью повышения чувствительности резистов новолака и полиметилметакрилата (ПММА). Установление физико-химических закономерностей модификации резистивных пленок, полученных из полимерных растворов, после их обработки звуком высокой частоты и электронами высокой дозы.
Задачи диссертационной работы
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
1. Определение характера и степени модификации тонких полимерных пленок звуком высокой частоты и ультразвуком низкой интенсивности с целью повышения чувствительности резистов на основе новолака и полиметилметакрилата без потери разрешающей способности.
2. Определение степени модификации полимерных материалов звуком высокой частоты и низкой интенсивности (300 Вт/м2) в объеме.
3. Модификация резиста на основе новолака и нафтохинондиазида электронами предельной дозой 10-3 Кл/см2 с целью получения маскирующего покрытия, стойкого к длительному жидкостному травлению.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
1. Показано, что при модификации резиста на основе новолака и нафтохинондиазида ультразвуком (21 кГц) и высокочастотном звуком (17 кГц) интенсивности 300 Вт/м2 уменьшается его молекулярная масса в 2 раза, что приводит к повышению светочувствительности полимерной пленки к ультрафиолетовому (УФ) излучению в диапазоне длин волн 280÷380 нм на 20% без потери разрешающей способности..
2. Установлено, что при модификации позитивного электронорезиста ПММА высокочастотным звуком 21 кГц интенсивности 300 Вт/м2 повышается его чувствительность к электронам в 1,5 раза (с 23 мкКл/см2 до 15 мкКл/см2).
3. Выявлено, что степень деструкции полимеров определяется величиной потребления звуковой энергии единицей объема полимерного раствора, причем критическая объемная плотность энергии для полимеров составляет 2,7·108 Дж/м3.
|
|
|
4. Выявлено, что позитивный фоторезист ФП-383 на основе новолака и нафтохинондиазида под воздействием электронов ведет себя как негативный электронорезист, причем его чувствительность составляет 15 мкКл/см2.
5. Показано, что пленка резиста ФП-383, обработанная пучком электронов высокой дозы (1,5∙10-3 Кл/см2), обладает хорошими маскирующими свойствами, что позволяет получать субмикронные размеры элементов.
Практическая значимость работы заключается в том что:
1. Метод звуковой обработки полимерных растворов может быть применен для повышения чувствительности резистов без потери разрешающей способности, а также для улучшения качества рисунка за счет снижения молекулярно-массового распределения.
2. Разработана технология получения маскирующего покрытия на основе резиста ФП-383 путем его модификации высокой дозой электронов (1,5·10-3 Кл/см2) с целью формирования рисунка с субмикронными размерами элементов в тугоплавких и труднорастворимых металлах (например, в хроме).
На защиту выносятся результаты экспериментов, доказывающие что:
1. Резист ФП-383 на основе новолака и нафтохинондиазида под воздействием высокочастотного звука 17 кГц и ультразвука 21 кГц интенсивностью 300 Вт/м2 деструктирует, при этом повышается светочувствительность полимерной пленки к УФ-излучению в диапазоне длин волн 280÷380 нм на 20%.
2. Модификации электронорезиста ПММА высокочастотным звуком 17 кГц интенсивностью 300 Вт/м2 позволяет повысить его чувствительность в 1,5 раза (с 23 мкКл/см2 до 15 мкКл/см2).
3. Воздействие на растворы полимеров ПММА и ММА-МАК в диглиме, новолака и нафтохинондиазида в диоксане в атмосфере воздуха приводит к механо-химической модификации полимеров, при этом уменьшается средняя молекулярная масса примерно в 2 раза.
4. Степень деструкции полимеров определяется потреблением звуковой энергии единицей объема полимерного раствора, при этом критическая объемная плотность энергии для полимеров составляет 2,7·108 Дж/м3.
5. Резист ФП-383 в процессе облучения электронами ведет себя как негативный электронорезист, причем чувствительность его составляет 15 мкКл/см2.
|
|
|
6. Резистивная структура, сформированная дозой 1,5∙10-3 Кл/см2 в резисте ФП-383 на основе новолака и нафтохинондиазида, является очень стойкой к длительному жидкостному травлению (например, в диметилформамиде), что подтверждает ее высокие защитные свойства в литографических процессах.
7. Под воздействием дозы электронов 1,5·10-3 Кл/см2 в резисте ФП-383 на основе новолака и нафтохинондиазида формируется предельная плотность межмолекулярных сшивок, что приводит к усадке резиста на 25%.
8. Использование пленки резиста ФП-383 на основе новолака и нафтохинондиазида, обработанного электронами дозой 1,5·10-3 Кл/см2, позволяет получать рисунок с размерами 0,1 мкм, при этом неровность края составляет не более 0,05 мкм.
|
|
|
