Влияние природы полимерной матрицы, фоточувствительного генератора кислоты и физических факторов на литографические свойства химически усиленных фоторезистов

• Автор: Джонс, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие представления о резистах.

1.2 Историческое развитие микролитографии.

1.2.1 Развитие экспонирующего оборудования и полимерных резистов.

1.3 Химически усиленные резисты

1.3.1 Суть концепции химического усиления

1.3.2 Фотогенератор кислоты как необходимый компонент химически усиленных резистов

1.4 Развитие химически усиленных резистов фенольного типа

1.4.1 Механизмы реакций в резисте на основе политретбутоксикарбонилоксистирола
1.4.2 Модификация резистов фенольного типа путем сополимеризации
1.4.3 Факторы, влияющие на растворение пленок химически усиленных резистов в воднощелочном проявителе.
1.5 Особенности формирования изображения в ЭУФлитографии
1.5.1 Механизм поглощения ЭУФ излучения и эффективность генерации кислоты.
1.5.2 Влияние полимерной матрицы на эффективность генерации кислоты
1.6 Проблемы формирования качественного изображения и способы их решения
1.6.1 Проблема постэкспозиционной задержки
1.6.2 Влияние строения полимерной матрицы на поглощение примесей основного характера.
1.6.3 Взаимозависимость в ряду Разрешение Чувствительность Шероховатость
1.6.4 Влияние гидрофильногидрофобного баланса в системе полимерпроявитель на шероховатость
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Исходные вещества, очистка.
2.2 Синтез и анализ сополимеров.
2.3 Приготовление резистивных композиций, нанесение пленок, оценка толщины и поверхностных свойств
2.4 Спектрофотометрические и термогравиметрические исследования.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Влияние полимерной матрицы налитографические свойства химически усиленных резистов.
3.1.1 Резисты на основе иешбутоксикарбонилоксистирола. Оптимизация условий проявления.
3.1.2 Модификация бинарного сополимера звеньями метакриловой кислоты
3.1.3 Влияние условий постэкспозиционного прогревания на качество изображения.
3.1.4 Лито1рафические характеристики резистов фенольного типа
3.2 Резисты на основе метакрилатов.
3.2.1 Влияние химического строения полимерной матрицы и фотокатализатора на закономерности формирования изображения
3.2.2 Влияние температуры постэкспозиционного прогревания на процесс химического усиления в метакрилатных системах
3.3. Исследование поверхностных свойств фоторезистов.
3.4 Роль ФГК в резистивной композиции
3.4.1 Ингибирующий эффект фотогенераторов кислоты
3.4.2. Влияние ФГК на литографические характеристики резистов
3.4.3 Эффективность гидролиза функциональных групп.
3.5 Резисты для ЭУФ и электронолучевой литографии.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Резисты для ЭУФ и электронолучевой литографии. ВЫВОДЫ. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. Тс. Сфера использования современных полимерных материалов довольно обширна. При этом на полимеры часто возлагаются ответственные задачи при изготовлении конструктивно сложных элементов различных приборов и устройств, используемых в стратегически важных областях. К одной из таких областей применения полимерных материалов относится микроэлектроника, без которой было бы немыслимо стремительное развитие нанотехнологий, ознаменовавших наступление XXI века. Ключевую роль в микроэлектронике играет уникальная планарная технология изготовления интегральных микросхем ИМС, которая базируется на методах литографии и применении резистивных материалов. Последние представляют собой полимерные пленки, нанесенные на полупроводниковую пластину, в которых с помощью того или иного вида излучения формируется рисунок будущей ИМС. Требования, предъявляемые к резистам по сочетанию высокой чувствительности, разрешающей способности, плазмостойкости и низкой шероховатости, с каждым новым уровнем генерации литографии все более ужесточаются. К этому следует добавить, что задача создания идеального резиста усложняется противоречивостью выше перечисленных свойств. Поэтому для продвижения микроэлектроники в область наноразмеров разработка резистивных материалов всегда будет актуальной задачей. Необходимость в проведении системных научных исследований вызвана приближением возможностей литографического процесса к своему пределу, когда размер изображения становится соизмеримым с размерами макромолекул полимеров, и когда существенное влияние на его качество начинают оказывать даже такие тонкие взаимодействия, как водородные или ВандерВаальсовы связи. Поэтому обогащение имеющихся знаний новыми закономерностями физикохимических превращений в полимерной матрице, их диффузионных, кинетических и энергетических аспектов, влияния свойств, строения и состава полимерной матрицы на литографические характеристики резиста является тем фундаментом, на котором будет в дальнейшем строиться количественная теория создания фоторезистивных материалов с заданными свойствами. Целью данной диссертационной работы является выявление закономерностей формирования изображения в резистах с химическим усилением, обусловленных влиянием таких параметров, как состав бинарных и тройных сополимеров фенольного и метакрилатного ряда, используемых в качестве полимерной основы, тип и концентрация ониевых солей как фоточувствительных генераторов кислоты, условий прогревания и проявления. Исследование влияния яретбутоксикарбонильной, изоборнилилыюй, теябутильной, этокситильной, а также дифенилметилсилильной и диметилфенилсилильной групп в функциональном звене полимерной цепи на эффективность химического превращения и протекание побочных реакций кислотнокаталитического гидролиза. Изучение влияния температур постэкспозиционного прогревания ПЭП на протекание побочных реакций функциональных групп и ухудшение качества литографического изображения резиста с химическим усилением на основе бинарных и тройных сополимеров с метилметакрилатом и метакриловой кислотой. Исследование влияния молекулярной массы бинарных сополимеров 4гяреибутоксикарбонилоксистирола ТБОКС с метилметакрилатом ММА в резисте с трифенилсульфоний трифлатом на тип и литографические характеристики изображения. Исследование влияния строения следующих фоточувствительных солей
ФГК
ФГК. ФГК. ТБОКСММА. Методы исследования. Для исследования синтезированных методом радикальной полимеризации сополимеров и резистивных композиций на их основе использовались такие физикохимические методы, как фотолитография, Фурье ИКспектроскопия, УФспектроскопия, микроинтерферометрия, гельпроникающая хроматография, бесконтактное высокочастотное титрование и термогравиметрический анализ. Эффективность превращения функциональных групп оценивали по изменению краевого угла смачивания водой с использованием цифровых методов анализа изображения. Научная новизна и практическая значимость работы.