CS201102B1 - Method of increasing the adhesion of layers at the photolithographic treating solid surfaces and device for realization thereof - Google Patents

Description

201 102 (11) (Bl) ČESKOSLOVENSKÁSOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 19 )

POPIS VYNÁLEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU (61) (23) Výstavná priorita (22) Přihlášené 09 04 79 (21) PV 2396-79 (51) Intel.3 G 03 F 7/16

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zverejnené 31 Ol 80(45) Vydané qj q3 g3 <75> , lapčík Lubomír doc. ing. esc.,

Autor vynálezu BLAŽEJ ΑΗΤΟΝ prof. ing. DrSc.,LODES ANTONÍN doc. ing. CSc.,ČEPPAN MICHAL ing., BRATISLAVA, VALÁŠEK JAROSLAV ing., LÁLY POD MAKYTOU,ΖΕ1ΕΝΑΪ EMIL ing.,

MOSNÍ JÁN ing. aŠKYRTA JÁN, PIEŠŤANY

(54) SPOSOB ZVYŠOVANIA ADHÉZIE VRSTIEV PRI FOTOLITOGRAFICKQM SPRACOVANÍ TUHÝCH POVRCHOVA ZARIADENIE NA JEHO REALIZÁCIU 1

Vynález sa týká účinného sposobu zvyšovania adhézie tenkých vrstiev organických polymé-rov na povrchu tuhých telies a zariadenia na jeho realizáciu. V súčasnej době sa k zvyšovsniu adhézie organických polymérov na povrchu anorganickýchmateriálov používájú organokremičité promotéry adhézie, najčastejšie typu RSiX^ aleboRLR2SiX2, kde R predstavujú najrozličnejšie funkčně skupiny schopné vytvořil chemická alebofyzikálnu vazbu s organickým polymérom a X je hydrolyzovateíná skupina, najčastejšie alkoxyl,při starších produktoch tiež chlór. Hydrolýzou RSiX^ a RjR2SiX2 vznikají příslušné trihydro-xyT,resp. dihydroxyderiváty, ktorých silanolové skupiny reaguji jednak s povrchovými skupi-nami -OH silikátov a kysličníkov kovov, jednak vzájomne kondenzuji za vzniku polysiloxánov.Ako konkrétny příklad uvedeného typu možno uviesl ΟΗ^Ο/ΟΗ^/Ο/Ο/Ο-Ζ&amp;^/^Βί/ΟΟΗ^/" aCRg/O/CH-C^O-ZC^/^Si/OCHy^ (Johannson O. K., Stark F. O., Vogel G. E.,. Fleischmann R. M.:Composite Mater 1, 278 /1968/), 3alej Si/OC^/^ (Unger K., Schisk-Kalb J., DOS 2,357.184/1975/). V posledněj době sa objavujl správy o zavádzaní skupin SiX^ priamo do polymérov.

Tak napr. Miron a spol-opisuji silyláciu 1,2-polybutadiénu na visiacich dvojných vazbách(Miron J., Bhatt P., Skeist I.: Recent Adv. Adhesives, Proč. Am. Chem. Soc. Symposium 1971 -publikované r. 1973: Chem. Abstr. 82, 31813). Prehíad používaných promotérov adhézie je uve-dený v referáte K. Veselého (K. Veselý: Organokremičité spojovacie prostriedky, Chem. listy71, 225 /1977/). 201102 201 102

Nedostatkem uvedeného postupu, založeného na aplikácii organokremičitých zlúčenin, jeleh vysoká cena a malá odolnost k účinku vzdušnéj vlhkosti.

Uvedené nedostatky odstraňuje sposob podlá vynálezu, ktorého podstata je v tom, že sa spájený povrch aktivuje polychrornátlekým a elektromagnetickým žiarením o rozsahu vlnových o dlžok od 0,01 do 100 um a hustotě světelného toku od 0,01 do 100 W/cm , po přerušeni expo-zlcle sa nanesle svetlocltlivý roztok a/alebo na aktivovaný povrch sa nanesie fotosenzibili-zátor obecného vzorca RCOX, kde R je aryl, a X je -b, -Cl, -Br, například benzaldehyd, ben-zoylchlorid, benzoylbromid, po přerušení expozície sa nanesle svetlocltlivý roztok. Upravenýpovrch sa po nanesení svetlocitlivého roztoku može vystavit posobeniu polychromatického aelektromagnetického žiarenia o rozsahu vlnových dlžok od 0,01 do 100 um a hustotě světlené-ho toku od 0,01 tlež do 100 W/cm2*

Predmetom vynálezu je zariadenie na prevádzanie spósobu na zvyšovanie adhézie vrstievpri fotol,itografickom spracovaní tuhých povrchov, ktorého podstata spočívá v tom, že rotačnýdržiak pre doětičku je usporiadaný vo vakuovéj komoře, kde na střed deštičky je nasměrovanéústie infračerveného a ultrafialového žiarenia, přívod plynu a dávkovač kvapalíh. Očinným sposobom zvyšovania adhézie tenkých vrstiev organických látok na povrchu tuhýchtelies je vytváranie prechodovej, intenzitu vzájomnej interakcie obidvoch adhétentov kontro-lujíce j, medzifázovej vrstvičky definovaného zloženia a hrubky cestou fotochemickéj a foto-termickej aktlvácie spájených povrchov, pozostávajúcou z preferendhej fotoaktivovanej desor-pcie adsorbovaných molekúl na fázových rozhraniach kyslík, kysličník uhličitý a voda a foto-senzibilizovanej disproporcionácie povrchových -Ob štruktúr, vedúcej k odstraneniu chemickyviazanej vody za súčasného vzniku reaktívnych skupin. Najskor sa na reaktívny povrch kyslič-níkovej fázy kysličníka křemičitého, hlinitého atá. viaže tripletový senzibilizátor typuRCOX, kde R je aryl, například fenyl alebo naftyl, a X je -H, -Cl alebo /Br a potom sa vy-tvoří tenká vrstva polyméru převrstvením povrchu roztokom polyméru v prchavom rozpúéíadlea jeho odpařením. Pri Salšej expozícii ultrafialovým žiarením dojde ku vzájomnému spojeniumolekúl situovaných na spájaných rozhraniach obidvoch systémov jednak v dosledku vytvořeniachemických vazieb, jednak v dosledku čiastočného mechanického zapletenia. Pri priamom kon-taktovaní sa fotochemicky opracované povrchy spájajú jednoduchým překrytím, pričom vzájomnáadhézia je zabezpečená vznikom chemických vazieb medzi obidvomi systémami.

Postup podlá vynálezu možno aplikoval; v jednoduchom rotačnom zariadení na súbežné foto-chemické fototermické a chemické oprscovanie tuhých telies, vyznačujúce sa možnoslou syn-chronně j alebo postupnéj excitácie fyzikálnych a chemických vazieb v sústave adsorbovanálátka/adsorbent, pričom transport desorbovaných molekúl z povrchu sa docieli účinkem gravi-tačného póla alebo zdielanlm hybnosti zrážkami s molekulovým lúčom inertného plynu.

Zariadenie podlá vynálezu je schématicky zobrazené na připojeném obrázku. Výhodou postupu podlá vynálezu je dosiahnutie vyššej intenzity vzájemných vazieb medzipovrchmi, fyzikálnych i chemických, v dosledku účinného odstránenia adsorbovaných októznychplynov a zamedzenia vzniku velkého volného objemu na fázovom rozhraní.

Na obrázku Je znázorněné zariadenie na zvyšovanie adhézie světlocitlivých vrstiev na tuhých povrchoch pri výrobě mikroelektronických prvkov.

Do vákuovej komory 1, opatřenéj odvodom 2 do čerpacej vákuovej súpravy, v ktorej jeumiestnený vákuový rotačný držiak 3 doštičky sú vbudované zdroje 4 infračerveného žiareniaa zdroj 5 ultrafialového žiarenia tak, aby luče směrovali na střed opracovávanej doštičky6, orientovanej vrstvičkou kysličníka křemičitého nahor. Vákuová komora 1 je 3alej opatřenáprívodom 7 plynu a dávkovačem 8 kvapalín, ktoré sú usměrněné na střed doštičky 6.

Opracovávaná doštička sa upevní na vákuový držiak, uvedie do rotačného pohybu a poprípadnom vyevakuovaní celého priestoru, alebo naplnění čistým dusíkom sa exponuje ultra-fialovým, infračerveným žiarením, alebo obidvomi súbežne po stanovená dobu. Po skončeníexpozície sa súčasne s vypnutím zdrojov elektromagnetického žiarenia nanesie aktivačný ale-bo svetlocitlivý roztok, ktorý sa odpaří. Vytvořená povrchová aktivovaná vrstvička alebotuhá svetlocitlivá vrstva hrůbky 0,5 až 1 /um sa 3alej opracovává pódia bežnej praxe.

Konkrétné postupy podía vynálezu ilustrujú nasledujúee příklady: Příklad 1

Ilustruje sa aplikácia postupu podía vynálezu pri výrobě mikroelektronických prvkova ich integrovaných zoskupení. Křemíková doštička kruhového prierezu o priemere 37 mm, na.ktorej bola pyrolitickým rozkladom zmesi křemík, voda a kyslík vytvořená vrstvička kyslič-níka křemičitého o hrúbke 0,5 yum, sa upevní vákuove na rotačnom držiaku a nechá rotovalrýchlosíou 4 000 otáček za minutu. Koncentrickým polychromatickým lúčom infračervenéhozdroja o výkone 200 W a 500 W ultrafialového zdroja vysokotlakej ortuíovej výbojky sa de- sorbuje a aktivuje povrch kysličníka křemičitého po dobu 3 minút. Po uplynutí uvedeného -2 časového intervalu sa. na povrch prikvapne 0,5 ml 10 molárneho roztoku benzaldehyduv n-heptáne a pokračuje sa iba v ultrafialovéj expozícii 3alšie 3 minuty. V priebehu proce-su sa v komoře udržuje mierny podtlak 6,7 kPa, zabezpečujúci odsávanie aplikovaného roz-púšíadla. Po skončeni expozície sa nanesie na doštičku roztok svetlocitlivého polymérneholaku primeranej koncentrácie. Ďalšie spracovanie systému sa koná podía zaužívanej techno-logie. Příklad 2

Postup podía příkladu 1 len s tým rozdielom, že namiesto roztoku benzaldehydu sa pou-žije roztok benzoylchloridu rovnakej koncentrácie. Příklad 3

Postup zhodný ako v příklade 1 len s tým rozdielom, že doby aktivácie a postexpozíciesa skrátia na jednu minutu. Příklad 4 ·

Postup zhodný ako v přiklade 2 len s tým rozdielom, že po aplikácii roztoku beuzoyl-

Claims (3)

201 102 chloridu sa siíbežne aktivuje Infračerveným a ultrafialovým žiarením po dobu 3 minúty. Příklad 5 Postup zhodný ako v příklade 1 len s tým rozdielom, že po aplikácii roztoku benzalde-hydu sa bezprostředná nanesie svetlocltlivý lak. Příklad 6 Postup zhodný ako v příklade 2 len s tým rozdielom,, že sa namiesto roztoku benzoyl-chloridu aplikuje roztok benzoylbromidu v rovnakom rozpúáíadle a o rovnakej koncentrácil. Příklad 7 Postup zhodný ako v příklade 4 len s tým rozdielom, že namiesto roztoku.benzoylchlori-du sa použije benzoylbromid. Příklad 8 Postup zhodný ako v příklade 1 len s tým rozdielom, že po nanesení svetlocitlivého lakusa aplikuje infračervené žiarenie v rozsahu vlnových fllžok od 10 do 100 um. Příklad 9 Ilustruje sa aplikácia postupu pódia vynálezu pri výrobě monometalických ofsetovýchtlačových platní na báze hliníka. Anodickou oxidáciou povrchovo upravená tlačová podložka,zbavená prachu umýváním vodou, o hrúbke 0,3 mm, normalizovaného formátu Αθ, sa aktivujepo dobu 2 minút v horizontálnom tuneli vybavenom polychromatickými infračervenými zdrojmi/20 ks/ o celkovom výkone 2 000 W a 5 germicidnými nízkotlakými rtutovými výbojkami o celko-vom výkone 150 W, za odsávania vznikájúceho ozónu. Vzdialenosí zdrojov žiarenia je od pod-ložky 60 cm. Takto aktivovaná podložka sa 3alej ovrstvuje svetlocitlivým roztokom v clono-vom alebo valcovom ovrstvovacom zařiadění, čím sa získá predsenzibilizovaná ofsetová tlačováplatňa s vyššou adhéziou tlačového prvku k podložke než pri klasickom postupe bez fotoakti-vácie povrchu před nanesením svetlocitíivej polymérnej vrstvy. Příklad 10 · Postup zhodný ako v příklade 9 len s tým rozdielom, že fotoaktivácie a nanááaniesvetlocitlivého laku sa konajú v rotačněj centrifúge, vybavenéj rovnakými zdrojmi ako v pří-klade 9 při 80 otáčkách za minútu. PEEDMET V Ϊ W k LE Z U

1. Spásob žvyšovania adhézie vrstiev fotolitografickom spracovaní tuhých povrchov, vyznaču-júci sa tým, že sa spájaný povrch aktivuje polychromatickým a elektromagnetickým žiarenímo rozsahu vlnových dížok 0,01 až 100 um a hustotě světelného toku 0,01 až 100 W/cm2 5 201 ίο: a po přerušení expozície aa nanesie svetlocltlivý roztok a/alebo sa na aktivovaný povrchnanesie fotosenzibilizátor obecného vzorca RCOX, ve ktorom R je aryl a X je H, Cl aleboRr, například benzaldehyd, benzoylchlorid alebo benzoylbromid, pričom sa po přerušeníexpozície nanesie svetlocltlivý roztok.

2. Šposob podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že upravený povrch sa po nanesení svetlocitli-vého roztoku vystaví posobeniu polychromatického a elektromagnetického žiarenia o rozsa-hu vlnových dlžok 0,01 až 100 /um a hustotě světelného toku 0,01 až 100 W/cm2.

3. Zariadenie na realizáciu sposobu podlá bodu 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že pozostávaz rotačného držiaku /3/ pre uchytenie doštičky so spájeným povrchom, pričom na středdržiaku /3/, ktorý je usporiadaný vo vakuovej komoře /1/, je nasměrovaný zdroj /4/ infračerveného žiarenia, zdroj /5/ ultrafialového žiarenia, přívod /7/ plynu a dávkovač /8/kvapalín. 1 výkres