Лабораторная работа № 3.

Тема: Кинетика проявления облученных участков ФП 9120.

Цель работы: Провести проявление облученного через шаблон позитивного (ФП-9120) фоторезиста в выбранном проявителе; оптимизировать условия проявления выбором: дозы облучения, условий сушки, природы и концентрации проявителя; определить порядок реакции.

Используемое оборудование и материалы: центрифуга для нанесения тонких слоев на подложку, фоторезист ФП9120, этиловый спирт для обезжиривания поверхности, проявитель на основе ДХН - КОН, УФ лампа, сушильный шкаф, кремниевые пластинки.

Теоретическая часть:

Проявление, или визуализация скрытого изображения, состоит в воспроизводимом и контролируемом удалении резиста с экспонированного (позитивного) или неэкспонированного (негативного) участка. Для позитивных фоторезистов проявление это химическая реакция взаимодействия продуктов фотолиза с проявителем, в результате которой появляются новые вещества с другой растворимостью.

Особенности проявления позитивных фоторезистов:

Проявителями для позитивных фоторезистов на основе нафтохинондиазида (ДХН) являются водные растворы щелочей, а также растворы солей с рН=12-13: фосфаты, силикаты, бикарбонаты щелочных металлов, с добавками:

- ПАВ (спирты, полиэтиленгликоль) - для увеличения контраста и лучшего удаления экспонированного материала;

- NaCl, Na2SO3 - для повышения чувствительности;

- (NH4)2S2O3 - для увеличения срока хранения KOH;

- триэтаноламин - для увеличения контраста и скорости проявления;

- ацетон - для уменьшения потерь адгезии.

Процесс растворения позитивных резистов на основе ДХН состоит во взаимодействии гидрофильного продукта фотолиза ДХН-инденкарбоновой кислоты с полярным проявителем на водной основе (исходный ДХН гидрофобен) по уравнению:

Окончательный профиль фоторезиста после проявления определяется степенью поглощения энергии и растворимостью в проявителе. При большой дозе облучения (до 200 мДж/см² ) более важным является распределение поглощенной энергии. При дозе энергии до 100 мДж/см² определяющим формирование изображения является проявление. При этом контраст γ, как правило, небольшой. Поэтому лучше использовать большие дозы облучения.

Таким образом, основные особенности проявления позитивных резистов на основе ДХНследующие:

1. Растворение в растворах щелочей анизотропно, в первую очередь растворяются наиболее сильно засвеченные внутренние области, а внешние области, засвеченные рассеянным светом, растворяются незначительно, что хотя и дает клин проявления, но мало влияет на уход размеров.

2. Наличие индукционного эффекта растворения необлученных участков – времени, в течение которого не наблюдается внешне обнаруживаемых признаков взаимодействия необлученных участков с проявителем. Индукционный эффект может быть значительным, он существенно улучшает качество профиля и увеличивает контрастность резиста, так как боковая эрозия фоторезиста в области рассеяния света за счет большого индукционного периода сильно ограничена. Селективность растворения может быть обеспечена как возрастанием отношения , так и за счет большого индукционного периода.

3. Чувствительность к перепроявлению. Дозу облучения и технологические параметры проявления (условия сушки фоторезиста, концентрация, химическая природа и температура проявителя) следует выбирать таким образом, чтобы было велико. Если эти скорости не сильно отличаются, то при недопроявлении или небольшом перепроявлении растворяются обе области, исчезает рисунок схемы.

4. Отсутствие набухания необлученных участков.

5. Кинетика проявления в водных растворах щелочей при условии постоянства толщины пленки может быть описана простым выражением: , где – порядок реакции, k –константа скорости. Проявление в интервале температур (17-35 °С) лимитируется скоростью самой химической реакции.

6. Нечувствительность к присутствию кислорода.

Экспериментальная часть:

1. Подготовили серию кремниевых пластин 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 в течении 30 мин.

4. Провели облучение УФ- лампой через фотошаблон в течение 1 мин и проявляли в растворах КОН концентрации 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8 % при этом оценивая время проявления.

5. Определить порядок реакции растворения облученного ФП-9120

СKOH, %	tпрояв, с	lgСKOH	lgtпрояв
0,2		-0,6989	2,3617
0,3		-0,5229	1,8921
0,4		-0,3979	1,6532
0,5		-0,301	1,2304
0,6		-0,2218	1,1761
0,8		-0,0969	0,8451

Порядок реакции: n = 2,537

Константа скорости реакции: k = 0,62

Вывод: В ходе проделанной лабораторной работы провели проявление облученного фоторезиста ФП 9120 в проявители КОН разной концентрации, оценивая время проявления фоторезиста. Определили порядок реакции n = 2,5, и константу скорости реакции к = 0,62.

Дата добавления: 2015-08-17