СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЛИТОГРАФИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЗИТИВНЫХ И НЕГАТИВНЫХ ФОТОРЕЗИСТОВ

На практике были рассмотрены свойства позитивных и негативных фоторезистов на примере AZ1505 и ma-N 1405.

AZ1505 — позитивный фоторезист, доступный в различной вязкости. Эффективен при широкополосном и монохроматическом (g-линия) экспонировании. Толщина резиста нанесенного при 4000 об/мин составляет 0,5 мкм. Время проявления в AZ351B 60 – 120 сек. Однако, этот резист проявлялся в MF 319 в течении 15 сек.

ma-N1405 — негативный фоторезист, предназначенный для использования в микроэлектронике и микросистемных технологиях. Резист имеет различную вязкость. Хорошо подходит в качестве маски при сухом и жидкостном травлении, имеет высокую стабильность в кислотных и щелочных растворах, имеет высокую термическую стабильность. Толщина резиста нанесенного при 3000 об/мин составляет 0,5 мкм. Время проявления в ma-D 533/S 15 сек.

Перед нанесением резиста пластины из GaAs проходят визуальный входной контроль и обработку в органических растворителях. Затем пластины прокаливаются при температуре 190 ֯С. Далее на пластину наносится резист. После нанесения измеряется толщина резистивной пленки. Затем пленка экспонируется разной дозой и проявляется.

1.  Определение основных параметров светочувствительности позитивного фоторезиста.

Исходная толщина резистивной пленки составила 1 мкм.

В таблице 1 представлены результаты измерений толщины фоторезиста AZ1505 и расчетные данные скорости проявления при разных дозах экспонирования, необходимые для построения характеристической кривой и определения основных параметров светочувствительности.

Таблица 1.

Результаты измерений толщины и расчетные данные дозы экспонирования и скорости проявления при различных временах экспонирования для фоторезиста AZ1505

На рисунке 1 представлена зависимость скорости проявления AZ1505 от логарифма дозы экспонирования, называемая характеристической кривой, V=f(lgH).

Рисунок 1. Характеристическая кривая позитивного фоторезиста AZ1505

Из представленной зависимости были определены:

 - светочувствительность по точке инерции — величина, обратная экспозиции необходимой, для того, чтобы в дальнейшем изменение скорости проявления было пропорционально lgH:

 - величина, обратная экспозиции, вызывающей при данных условиях проявления максимальную скорость растворения облученных участков пленки:

 - пороговая светочувствительность — величина, обратная экспозиции, при которой скорость проявления облученных участков асимптотически приближается к скорости растворения необлученных участков:

 - фотографическая широта — диапазон экспозиций, в пределах которого скорость проявления растет пропорционально экспозиции:

Гамма-контраст:

Контрастность проявления:

2.  Определение основных параметров светочувствительности негативного фоторезиста.

Толщина пленки составила 0,526 мкм.

В таблице 2 представлены результаты измерений толщины фоторезиста ma-N 1405 и дозы экспонирования, необходимые для построения характеристической кривой и определения основных параметров светочувствительности.

Таблица 2.

Результаты измерений толщины и дозы при различных временах экспонирования для фоторезиста ma-N 1405

На рисунке 2 представлена зависимость толщины сшитого слоя приведенная к исходной толщине пленки фоторезиста от логарифма дозы экспонирования, называемая характеристической кривой, d/d₀=f(lgH).

Рисунок 2. Характеристическая кривая негативного фоторезиста ma-N 1405

 - величина, обратная экспозиции, необходимой для образования сшитой пленки, толщина которой составляет 0,5 от исходной толщины:

 - величина, обратная экспозиции, необходимой для образования сшитой пленки, толщина которой составляет 0,9 — 0,95 от исходной толщины:

Светочувствительность Sd составила 0,011 см²/мДж для негативного фоторезиста и 0,0125 см²/мДж для позитивного фоторезиста. Фотографическая широта составила 75 мДж/см² для негативного и 80 мДж/см² для позитивного фоторезиста. Можно сделать вывод, что для наиболее точного воспроизведения элементов изображения целесообразно экспонировать AZ1505 дозой от 32 до 80 мДж/см², а ma-N 1405 дозой от 15 до 90 мДж/см².

Список литературы:

1. Боков Ю.С. Фото- электроно- и рентгенорезисты/ Ю.С. Боков. - М.: Радио и связь, 1982. - 138 с.

2. Гудымович Е.Н., Гавриленко Н.А. Основы фотолитографии. Учеб. Пособие / Е.Н. Гудымович, Н.А. Гавриленко - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2009. - 182 с.

3. Моро У. Микролитография: в 2-х ч. Ч 1: Пер. С англ./ У. Моро. - М.: Мир, 1990. - 605 с.

4. Моро У. Микролитография: в 2-х ч. Ч 2: Пер. С англ./ У. Моро. - М.: Мир, 1990. - 632 с.