UA34995C2 - A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3 - Google Patents

A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3 Download PDF

Info

Publication number
UA34995C2
UA34995C2 UA99074336A UA99074336A UA34995C2 UA 34995 C2 UA34995 C2 UA 34995C2 UA 99074336 A UA99074336 A UA 99074336A UA 99074336 A UA99074336 A UA 99074336A UA 34995 C2 UA34995 C2 UA 34995C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
etching
layers
acetone
resist
selective
Prior art date
Application number
UA99074336A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Євген Федорович Венгер
Евгений Федорович Венгер
Сергій Олександрович Костюкевич
Сергей Александрович Костюкевич
Петро Євгенович Шепелявий
Петр Евгеньевич Шепелявый
Юрій Генадійович Гольцов
Юрій Олександрович Бородін
Андрій Андрійович Крючин
Андрей Андреевич Крючин
Вячеслав Васильович Петров
Вячеслав Васильевич Петров
Original Assignee
Інститут Фізики Напівпровідників Національної Академії Наук України
Институтт Физики Полупроводников Национальной Академии Наук Украины
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Інститут Фізики Напівпровідників Національної Академії Наук України, Институтт Физики Полупроводников Национальной Академии Наук Украины filed Critical Інститут Фізики Напівпровідників Національної Академії Наук України
Priority to UA99074336A priority Critical patent/UA34995C2/en
Priority to RU99121722A priority patent/RU2165902C1/en
Publication of UA34995C2 publication Critical patent/UA34995C2/en

Links

Landscapes

  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3 relates to fields of information recording and can be used in optotechnics, holography, electronics, polygraphy etc. The method consists in that ethyldiamine, acetone and dimethylsulfoxide are mixed at the following ratio of components, % of volume: Ethyldiamine 8-12 Acetone 55-70 Dimethylsulfoxide Rest Thereafter the mixture being kept for at least 24 days at a room temperature. While mixing the reagents a chemical interaction takes place resulting in forming new compounds with a complicated structure which are characterized by high constants of stability. Use of etchant made by this method provides for increase in etching selectivity and quality of surface to be etched.

Description

Винахід відноситься до областей реєстрації інформації шляхом літографічного формування рельєфних мік- роструктур і може бути використаний в оптотехніці, голографії, електронній техніці, поліграфії та інше.The invention relates to the fields of information registration by lithographic formation of relief microstructures and can be used in optotechnics, holography, electronic engineering, printing, etc.

Відомо, що аморфні шари деяких халькогенідних стекол (ХС), наприклад трисульфіду миш'яку А525з, під впливом фотоактивного електромагнітного або корпускулярного випромінювання змінюють деякі фізичні та хімічні властивості (Любин В.М. Фотографические процессьї на основе халькогенидньїх стеклообразньїх полупровод ни- ков / В кн. "Несеребрянье фотографические процессь!". - Л.: Химия, 1984. - 376с.). Завдяки цьому шари ХС вико- ристовуються в якості неорганічних резистів високої роздільної здатності. Зміна їх хімічних властивостей при опроміненні проявляється в зменшенні або збільшенні швидкості розчинення опромінених ділянок порівняно зі швидкістю розчинення вихідного неопроміненого шару, в залежності від типу розчинника. Вважається, що в цих випадках має місце відповідно негативне та позитивне селективне травлення шару ХО. Важливим параметром, що характеризує придатність використання шару ХС в якості резиста, є селективність травлення у, яка визнача- ється відношенням швидкостей розчинення неекспонованої Упе та експонованої ме ділянок шару для негативного травлення і оберненим відношенням ме/Упе у випадку позитивного травлення.It is known that the amorphous layers of some chalcogenide glasses (CS), for example, arsenic trisulfide A525z, change some physical and chemical properties under the influence of photoactive electromagnetic or corpuscular radiation (V.M. Lyubin Photographic processes on the basis of chalcogenid glassy semiconducting semiconductors / V book "Neserebryanye photographic processes!" - L.: Khimiya, 1984. - 376 p.). Thanks to this, CS layers are used as high-resolution inorganic resists. The change in their chemical properties during irradiation is manifested in a decrease or increase in the rate of dissolution of irradiated areas compared to the rate of dissolution of the original non-irradiated layer, depending on the type of solvent. It is believed that in these cases negative and positive selective etching of the XO layer takes place, respectively. An important parameter that characterizes the suitability of using the CS layer as a resist is the etching selectivity y, which is determined by the ratio of the dissolution rates of the unexposed Upe and the exposed me areas of the layer for negative etching and the inverse ratio of me/Upe in the case of positive etching.

Основними критеріями при виборі травників для резистних шарів ХО є висока селективність і хороша якість травленої поверхні. В загальному випадку вони не є взаємопов'язаними, а їх пріоритет встановлюється залежно від конкретного застосування. Так, наприклад, при використанні шарів ХС для формування захисних масок в про- цесах оптичної мікролітографії (виготовлення мікроелектронних пристроїв) важливу роль відіграє селективність травника, від якої залежить товщина резистного шару, що залишається на підкладці після його травлення. Для технологічних процесів лазерної та голографічної літографії (виготовлення оригіналів оптичної сигналограми або розміточної структури, голографічних дифракційних граток, елементів інтегральної оптики, тощо) істотне значення має якість поверхні резистного шару після травлення, яка є визначальною стосовно експлуатаційних характерис- тик виробів (співвідношення сигнал-шум та рівень розсіяного світла). Важливою характеристикою селективного травника є також стабільність його функціональних властивостей, яка забезпечує відтворюваність літографічних процесів.High selectivity and good quality of the etched surface are the main criteria when choosing etching agents for resist layers of XO. In general, they are not interrelated, and their priority is set depending on the specific application. So, for example, when using CS layers to form protective masks in the processes of optical microlithography (production of microelectronic devices), the selectivity of the etching agent plays an important role, which depends on the thickness of the resist layer that remains on the substrate after etching. For the technological processes of laser and holographic lithography (production of originals of an optical signal or marking structure, holographic diffraction gratings, elements of integrated optics, etc.), the quality of the surface of the resist layer after etching, which is decisive for the operational characteristics of the products (signal-to-noise ratio and the level of diffused light). An important characteristic of a selective herbalist is also the stability of its functional properties, which ensures the reproducibility of lithographic processes.

Для негативного травлення резистних шарів А525з відомі водні розчини неорганічних (ас. ЧССР Мо239785,For negative etching of A525z resist layers, aqueous solutions of inorganic substances are known (Association of the Czechoslovakian SSR Mo239785

МПК" с0о3с1/76, 1984) та органічних реагентів-основ (ас. СССР Мео1160483, МПК" НОТІ 21/302, 1985). Характер- ними недоліками цих травників є невисокі значення селективності (10), неоднорідність травлення, а також до- сить великі концентрації токсичних компонентів (амінів, метанолу).IPC" c0o3s1/76, 1984) and organic reagents-bases (assistant USSR Meo1160483, IPC" NOTI 21/302, 1985). Characteristic disadvantages of these herbicides are low selectivity values (10), inhomogeneity of digestion, as well as rather high concentrations of toxic components (amines, methanol).

В якості прототипу вибрано розчин для негативного травлення халькогенідного скла А525з на основі гідрооки- су аміаку МНАОН і ацетону (диметилкетону) (СНз)2СО при наступному співвідношенні складників, в мас.9о: 2590As a prototype, a solution for negative etching of chalcogenide glass A525z based on ammonia hydroxide MNAOH and acetone (dimethyl ketone) (СН3)2СО with the following ratio of components, in mass 9о: 2590

МНОН - 1,6-2,8; (СНз)»СО - решта (Пат. Російської Федерації Ме2008285, МПК? Со3С15/00, 1994). Цей травник характеризується досить високими показниками селективності (100) і забезпечує хорошу якість травленої пове- рхні. Однак його недоліком є нестабільність функціональних властивостей, яка зумовлена великою швидкістю випаровування ацетону, а також високою леткістю гідроокису аміаку. Це приводить до істотної залежності вели- чини селективності у від часу приготування травника, внаслідок чого повторне використання селективного трав- ника неможливе.MNON - 1.6-2.8; (СНз)»СО - the rest (Pat. of the Russian Federation Me2008285, IPC? Со3С15/00, 1994). This herbizer is characterized by fairly high selectivity indicators (100) and provides a good quality of the etched surface. However, its disadvantage is the instability of functional properties, which is due to the high evaporation rate of acetone, as well as the high volatility of ammonia hydroxide. This leads to a significant dependence of the amount of selectivity on the time of preparation of the herbal medicine, as a result of which repeated use of the selective herbal medicine is impossible.

Задача винаходу - покращення характеристик травлення (селективності та якості травленої поверхні) резист- них шарів халькогенідного скла А525з, а також підвищення стабільності властивостей самого травника.The task of the invention is to improve the etching characteristics (selectivity and quality of the etched surface) of resist layers of A525z chalcogenide glass, as well as to increase the stability of the properties of the etching agent itself.

Для вирішення поставленої задачі беруть суміш етилендіаміну (СНг)г(МНг)», ацетону (СНз)2:СО і диметилсу- льфоксиду (СНЗз)250 у співвідношенні в об'ємних процентах (об. 965): (СН)(МН»г)» 8-12 (Снз»со 55-70 (СНз)»ЗоО решта після чого суміш витримують не менше 24 діб при кімнатній температурі для остаточного формування селек- тивного травника в результаті хімічної взаємодії компонентів суміші, яка приводить до утворення нових сполук із складною структурою.To solve the problem, take a mixture of ethylenediamine (CHg)g(MHg)", acetone (CHz)2:CO and dimethyl sulfoxide (CHZz)250 in the ratio in volume percent (vol. 965): (CH)(MH)" d)» 8-12 (Снз»со 55-70 (СНз)»ЗоО the rest, after which the mixture is kept for at least 24 days at room temperature for the final formation of a selective herb as a result of the chemical interaction of the components of the mixture, which leads to the formation of new compounds with a complex structure.

Однією з суттєвих особливостей запропонованого винаходу є використання етилендіаміну, як основної ком- поненти суміші для приготування селективного травника. На відміну від первинних та вторинних моноамінів, ети- лендіамін, що має у своєму складі дві аміногрупи, може виявляти при взаємодії з поверхнею хелатний ефект, який полягає у значному підвищенні константи стійкості утворюваних хелатним лігандом комплексів у порівнянні з монодентатними лігандами - органічними моноамінами. При цьому обов'язкові стеричні ускладнення, що виника- тимуть при взаємодії хелатних лігандів з опроміненими ділянками поверхні резисту з суттєво вищим ступенем структурної організації «у порівнянні з таким неопромінених), є додатковим чинником, що підвищує селективність негативного травлення.One of the essential features of the proposed invention is the use of ethylenediamine as the main component of the mixture for the preparation of selective herbal medicine. Unlike primary and secondary monoamines, ethylenediamine, which has two amino groups in its composition, can exhibit a chelating effect when interacting with the surface, which consists in a significant increase in the stability constant of the complexes formed by the chelating ligand in comparison with monodentate ligands - organic monoamines. At the same time, the mandatory steric complications that will arise during the interaction of chelating ligands with irradiated areas of the resist surface with a significantly higher degree of structural organization "compared to non-irradiated ones") are an additional factor that increases the selectivity of negative etching.

При взаємодії етилендіаміну з ацетоном під час приготування травника можуть утворюватися і фрагменти з більш складною структурою - поліхелатні та макроциклічні сполуки, а також полімерні. Такі ліганди виявляють поліхелатний та макроциклічний ефекти, які полягають у підвищенні констант стійкості комплексів у порівнянні з такими, що містять хелатні ліганди, у даному випадку етилендіамін. Роль диметилсульфоксиду в процесі форму- вання селективного травника, а також і при самому травленні може полягати як в конкурентному інгібуванні де- яких реакцій етилендіаміну з ацетоном, так і в спорідненості з 5-фрагментами полімерної сітки халькогенідного скла.During the interaction of ethylenediamine with acetone during the preparation of herbal medicine, fragments with a more complex structure can be formed - polychelate and macrocyclic compounds, as well as polymeric ones. Such ligands exhibit polychelate and macrocyclic effects, which consist in increasing the stability constants of complexes compared to those containing chelate ligands, in this case ethylenediamine. The role of dimethylsulfoxide in the process of formation of a selective herbicide, as well as in the etching itself, can be both in the competitive inhibition of some reactions of ethylenediamine with acetone, and in affinity with the 5-fragments of the polymer network of chalcogenide glass.

Таким чином, збільшення селективності негативного травлення з одночасним забезпеченням високої якості травленої поверхні резистів на основі шарів халькогенідного скла А525з, при використанні пропонованого у дано- му винаході розчину відбувається, на думку авторів, насамперед завдяки утворенню при приготуванні травника більш активних компонентів селективного травлення, аніж вихідні сполуки. До того ж, завдяки утворенню сполук з відносно високою молекулярною масою (аж до полімерних), випаровування компонентів, навіть при тривалому зберіганні пропонованого травника, практично виключене, що забезпечує відтворюваність його властивостей при багаторазовому повторному використанні. Використання органічних амінів, як агентів для селективного травлен- ня, дозволяє також позбутися ряду недоліків, притаманних розчинам неорганічних лугів (утворення осаду, низька селективність, надто висока швидкість розчинення резистного шару) та аміаку (швидке випаровування активного компоненту і, як наслідок, невідтворюваність властивостей травника). Вказані вище переваги нового селективного травника знаходять конкретне вираження в підвищенні світлочутливості резистного шару А525з, що практично важливо для реалізації літографічних процесів з використанням даного резисту.Thus, the increase in the selectivity of negative etching with the simultaneous provision of high quality of the etched surface of resists based on layers of chalcogenide glass A525z, when using the solution proposed in this invention, occurs, according to the authors, primarily due to the formation of more active components of selective etching during the preparation of the herbarium than starting compounds. In addition, due to the formation of compounds with a relatively high molecular weight (up to polymeric), evaporation of the components, even during long-term storage of the proposed herb, is practically excluded, which ensures the reproducibility of its properties during repeated reuse. The use of organic amines as agents for selective etching also makes it possible to get rid of a number of disadvantages inherent in solutions of inorganic alkalis (precipitation formation, low selectivity, too high dissolution rate of the resist layer) and ammonia (rapid evaporation of the active component and, as a result, irreproducibility of properties herbalist). The above-mentioned advantages of the new selective herbalizer find a concrete expression in the increase in the photosensitivity of the A525z resist layer, which is practically important for the implementation of lithographic processes using this resist.

Для приготування негативного селективного травника для резисту на основі А525з органічні компоненти - ети- лендіамін (СН)г(МНгег)»2 (7595-й розчин), ацетон (СНз)25СО і диметилсульфоксид (СНз)250 змішують у співвідношен- ні, вибраному відповідно із вказаних вище концентраційних інтервалів. При використанні складів травника вибра- них за межами цих інтервалів характеристики селективного травлення погіршуються. Внаслідок того, що швидкість утворення макроциклічних і полімерних фрагментів (продуктів взаємодії етилендіаміну, ацетону та ди- метилсульфоксиду) дуже мала, приготовлену суміш витримують не менше 24 діб при кімнатних температурах (29325)К, що необхідно для остаточного формування селективного травника зі стабільними властивостями. Про- тягом цього часу забарвлення розчину зазнає істотної зміни - з безбарвного воно перетворюється на коричневе.To prepare a negative selective herbicide for resistance based on A525z, organic components - ethylenediamine (CH)g(MHheg)"2 (7595th solution), acetone (CH3)25СО and dimethyl sulfoxide (CH3)250 are mixed in the ratio selected respectively from the above concentration intervals. When using compositions of the herbalist selected outside these intervals, the characteristics of selective digestion deteriorate. Due to the fact that the rate of formation of macrocyclic and polymer fragments (products of the interaction of ethylenediamine, acetone and dimethylsulfoxide) is very low, the prepared mixture is kept for at least 24 days at room temperature (29325)K, which is necessary for the final formation of a selective herb with stable properties. During this time, the color of the solution undergoes a significant change - it turns from colorless to brown.

Після експонування резистних шарів А525з відповідним чином (контактним або проекційним способом), їх селек- тивне травлення проводять при кімнатній температурі до повного видалення неопромінених ділянок. Протравлені зразки з одержаним рельєфним зображенням ретельно промивають спочатку в пропанолі, а потім в дистильова- ній воді і висушують.After exposure of A525z resist layers in an appropriate manner (contact or projection method), their selective etching is carried out at room temperature until the non-irradiated areas are completely removed. Etched samples with the obtained relief image are thoroughly washed first in propanol, and then in distilled water and dried.

Запропонований винахід ілюструється рисунками на яких:The proposed invention is illustrated by drawings in which:

Фіг.1 зображує кінетичні залежності травлення резистних шарів А529з в різних селективних травниках. Криві 1, 2 відносяться до неекспонованих, а криві 1", 2! - експонованих шарів, що оброблялись у запропонованому травни- ку (1, 2) та у травнику-прототипі (1", 2). Умови приготування, експонування і травлення шарів Аб25з детально опи- сані в прикладі 3.Fig. 1 depicts the kinetic dependences of the etching of resist layers A529z in different selective etching machines. Curves 1, 2 refer to unexposed, and curves 1, 2! to exposed layers that were processed in the proposed herbarium (1, 2) and in the prototype herbarium (1, 2). The conditions of preparation, exposure, and etching of Ab25z layers are described in detail in example 3.

Фіг.2 зображує характеристичні криві (залежності приведеної товщини після травлення від десяткового лога- рифму експозиції) резистного шару А525з для заявленого (1) та відомого (2) травників. Режими приготування, експонування та післяекспозиційної обробки зразків з резистними шарами А525з3 наведені в прикладі 4.Fig. 2 shows the characteristic curves (dependence of the reduced thickness after etching on the decimal logarithm of the exposure) of the A525z resist layer for the declared (1) and known (2) etching agents. Modes of preparation, exposure and post-exposure processing of samples with resist layers A525z3 are given in example 4.

Фіг.3 показує зображення загального виду і профілограми мікрорельєфу оригінала оптичної сигналограми компакт-диска, сформованих в результаті експонуваня шарів А525з гостросфокусованим лазерним випроміню- ванням та їх обробки заявленим (а, Б, с) та відомим (а, Б, с) селективними травниками, режими яких описані в прикладі 5.Fig. 3 shows the image of the general view and the profilogram of the microrelief of the original optical signalogram of the compact disc, formed as a result of exposure of the A525 layers with sharply focused laser radiation and their processing by the declared (a, b, c) and known (a, b, c) selective herbalists , the modes of which are described in example 5.

Запропонований винахід також пояснюється наступними прикладами його конкретної реалізації.The proposed invention is also explained by the following examples of its specific implementation.

Приклад 1.Example 1.

На дві скляні підкладки розміром (70740)мм? термічним випаровуванням у вакуумі 2103Па наносили шари халькогенідного скла А5з25з3 товщиною 500нм. Кожний з приготовлених зразків наполовину (вздовж) закривали чорним непрозорим папером, а відкриту половину експонували колімованим інтегральним випромінюванням рту- тної лампи ДРШ-250. При густині потужності випромінювання 0,14Вт/см2? експозиція складала 2Дж/см-. Потім зра- зки розрізали на 7 рівних частин таким чином, щоб кожна з них містила експоновану і неекспоновану ділянки шаруFor two glass substrates measuring (70740)mm? by thermal evaporation in a vacuum of 2103 Pa, layers of chalcogenide glass A5z25z3 with a thickness of 500 nm were applied. Each of the prepared samples was half covered (lengthwise) with black opaque paper, and the open half was exposed to the collimated integral radiation of a DRSH-250 mercury lamp. At a radiation power density of 0.14W/cm2? exposure was 2J/cm-. Then the samples were cut into 7 equal parts in such a way that each of them contained exposed and unexposed areas of the layer

Ав253. Після цього готували розчини, що складались з етилендіаміну, ацетону і диметилсульфоксиду, взятих в різних співвідношеннях, в тому числі і при таких, що виходять за межі вказаних вище концентраційних інтервалів.Av253. After that, solutions were prepared consisting of ethylenediamine, acetone and dimethylsulfoxide, taken in various ratios, including those exceeding the concentration ranges indicated above.

З метою стабілізації властивостей приготовлені розчини витримували протягом 28 діб при температурі 29355К. В приготовлених таким чином розчинах, при температурі 207"С проводили селективне травлення резистних шарівIn order to stabilize the properties, the prepared solutions were kept for 28 days at a temperature of 29355K. Selective etching of resist layers was carried out in solutions prepared in this way at a temperature of 207"C

Ав253. Селективність травлення у оцінювали відношенням часів повного розчинення експонованої (іє) та неекспо- нованої (цу) ділянок шару А529з (у з (спе). Якість його травленої поверхні оцінювали візуально за зовнішнім ви- глядом з допомогою мікроінтерферометра МИЙ-4 та атомного силового мікроскопа Оітепвзіоп 3100. Залежність селективності травлення у від концентраційного співвідношення компонентів вихідної суміші для приготування селективного травника подана в таблиці 1. Наведені дані свідчать, що при використанні травників приготовлених із суміші з концентраціями етилендіаміну «806.95 хоч і досягається достатньо високе значення у, проте швидкість травлення неекспонованих шарів дуже мала, внаслідок чого знижується продуктивність літографічного процесу в цілому. Використання сумішей з концентраціями етилендіаміну »1206.95 веде до істотного зменшення селектив- ності травника та появи локальних дефектів на травленій поверхні експонованого шару А525з3, що теж неприйнят- не.Av253. The selectivity of etching was evaluated by the ratio of the times of complete dissolution of the exposed (ie) and unexposed (tsu) areas of the A529z layer (u z (spe). The quality of its etched surface was assessed visually by its external appearance with the help of a MIY-4 microinterferometer and an atomic force microscope Oitepvsiop 3100. The dependence of the selectivity of etching on the concentration ratio of the components of the initial mixture for the preparation of a selective herbicide is presented in Table 1. The given data indicate that when using herbicides prepared from a mixture with concentrations of ethylenediamine "806.95, although a sufficiently high value of y is achieved, the rate of etching of unexposed layers is very small, as a result of which the productivity of the lithographic process as a whole decreases. The use of mixtures with concentrations of ethylenediamine "1206.95 leads to a significant decrease in the selectivity of the herbarium and the appearance of local defects on the etched surface of the exposed layer A525z3, which is also unacceptable.

Таким чином, оптимальними є концентраційні співвідношення в заявлених інтервалах, при яких одержують селективні травники з високими значеннями у і контрольованими швидкостями травлення резистних шарів А52553, а також дзеркальною поверхнею травлення.Thus, the optimal concentration ratios are in the stated intervals, at which selective etchants are obtained with high y values and controlled etch rates of the A52553 resist layers, as well as a mirror etch surface.

Приклад 2.Example 2.

На скляних підкладках розміром (10740)мм:2 були приготовлені 10 зразків, кожний з яких містив експоновану і неекспоновану ділянки шару А5253з. Умови напилення та експонування шарів А525з були аналогічними, як описано в прикладі 1. Після цього готували суміш етилендіаміну, ацетону і диметилсульфоксиду, взятих у співвідношенні (об.9о): (СН)(МН»г)» 10 (Снз»со бо (СНз)»ЗоО решта10 samples were prepared on glass substrates measuring (10740)mm:2, each of which contained exposed and unexposed areas of the A5253z layer. The conditions for sputtering and exposure of the A525z layers were similar to those described in example 1. After that, a mixture of ethylenediamine, acetone, and dimethylsulfoxide was prepared, taken in the ratio (vol. 9o): SNz)»ZoO the rest

Необхідно було перевірити ступінь придатності селективного травника в залежності від часу, що пройшов піс- ля приготування суміші його компонентів. Результати дослідження селективності у від часу витримки травника наведені в таблиці 2.It was necessary to check the degree of suitability of the selective herbalist depending on the time that passed after the preparation of the mixture of its components. The results of the study of selectivity in relation to the time of exposure of the herb are shown in Table 2.

Як видно з табл.2, для формування стабільних властивостей селективного травника необхідно витримати приготовлений розчин не менше 24 діб при кімнатній температурі.As can be seen from Table 2, for the formation of stable properties of the selective herb, it is necessary to keep the prepared solution for at least 24 days at room temperature.

Приклад 3.Example 3.

Для порівняння кінетики розчинення резистних шарів халькогенідного скла А5г2Оз різними селективними роз- чинниками використовували високочутливу методика кварцевого осцилятора, яка грунтується на залежності його резонансної частоти від зміни маси шару речовини нанесенного на кварцевий елемент, наприклад, в результаті його розчинення. Дослідження кінетики травлення шарів ХО з допомогою цієї методики включало вимірювання початкових частот (їю) кварцевих осциляторів, нанесення на них резистних шарів ХС товщиною По, вимірювання частот (Її) осциляторів з нанесеними шарами, експонування, обробка експонованих та неекспонованих шарів ХС у відповідних селективних розчинах протягом часу ї, вимірювання частот (г) кварцевих осциляторів після кожної обробки. Результати вимірювань представляли у виді графічної залежності Л/АЮю-п/по-(Ю), де Ао-їо-Ї-Но; АГ-То-To compare the dissolution kinetics of the resistive layers of A5g2Oz chalcogenide glass with different selective solvents, a highly sensitive quartz oscillator technique was used, which is based on the dependence of its resonance frequency on the change in the mass of the substance layer deposited on the quartz element, for example, as a result of its dissolution. The study of the kinetics of etching of XO layers with the help of this technique included measuring the initial frequencies (Ii) of quartz oscillators, applying resistive layers of XC to them with a thickness of Po, measuring the frequencies (Ii) of oscillators with applied layers, exposure, processing of exposed and unexposed XC layers in appropriate selective solutions during time y, measurement of frequencies (r) of quartz oscillators after each treatment. The results of the measurements were presented in the form of a graphical dependence L/АЮю-п/по-(Ю), where Aо-ио-Й-Но; ah-that-

Т-п.T-p.

Нанесення резистних шарів А5253 товщиною Зб0Онм здійснювали методом термічного випаровування у ваку- умі 1,37103Па зі швидкістю «1,Онм/с на 4 кварцеві осцилятори з золотими електродами, початкова резонансна частота яких була «3,3МГц. Два осцилятори експонували інтегральним випромінюванням ртутної лампи ДРШ-250.Applying A5253 resist layers with a thickness of Zb0Onm was carried out by the method of thermal evaporation in a vacuum of 1.37103Pa at a speed of 1.Onm/s on 4 quartz oscillators with gold electrodes, the initial resonant frequency of which was 3.3 MHz. Two oscillators were exposed to the integral radiation of a DRSH-250 mercury lamp.

При густині потужності випромінювання 0,14Вт/см? експозиція складала 2Дж/см7. Осцилятори з нанесеними ша- рами А525з попарно (експонований і неекспонований) занурювали на 10с в розчини наступних складів: (1)7595 (СН)Д(МН»г)2 9об.о (Снз»со 5806.90 (СНз)»ЗоО рештаAt a radiation power density of 0.14 W/cm? exposure was 2J/cm7. Oscillators with applied A525z layers were immersed in pairs (exposed and unexposed) for 10 seconds in solutions of the following compositions: (1) 7595 (СН)Д(МН»г)2 9 vol.o (Снз»со 5806.90 (СНз)»ЗоО the rest

Приготовлену суміш витримували протягом 25 діб при кімнатній температурі (29355К; (2) 2595 МНАОН - 2,5мас.95; (СНз)25СО - решта. - (прототип)The prepared mixture was kept for 25 days at room temperature (29355K; (2) 2595 MNAOH - 2.5 wt.95; (CH3)25СО - the rest. - (prototype)

Після кожної обробки, яку проводили при температурі (2021)"С, осцилятори ретельно промивали, висушували і заміряли їх резонансні частоти. За результатами вимірювань будували графічні залежності п/по- (І), які пред- ставлені на фіг.1. Криві 1,1" та 2, 2 зображують кінетичні залежності розчинення експонованих і неекспонованих шарів А529з в травниках (1) та (2), відповідно.After each treatment, which was carried out at a temperature of (2021)"C, the oscillators were thoroughly washed, dried, and their resonance frequencies were measured. Based on the results of the measurements, graphical dependences of p/po- (I) were constructed, which are presented in Fig. 1. Curves 1 ,1" and 2, 2 depict the kinetic dependences of the dissolution of exposed and unexposed layers of A529z in herbariums (1) and (2), respectively.

Як видно з порівняння цих залежностей, селективність негативного травлення резистних шарів А525з в за- пропонованому травнику вища, ніж в у травнику-прототипі. Так, наприклад, після повного розчинення неекспоно- ваних шарів Ав2з (криві 1 і 2", п/ло--0) товщина експонованого шару, який обробляли в запропонованому травни- ку залишається практично незмінною (п/по-1). В той же час після обробки його розчином (2) товщина шару зменшується майже на 20905.As can be seen from the comparison of these dependences, the selectivity of negative etching of resist layers A525z in the proposed herbarium is higher than in the prototype herbarium. So, for example, after the complete dissolution of the unexposed layers of Av2z (curves 1 and 2", p/lo--0), the thickness of the exposed layer, which was processed in the proposed herbarium, remains practically unchanged (p/po-1). In that at the same time after treatment with its solution (2), the thickness of the layer decreases by almost 20905.

Приклад 4.Example 4.

З метою порівняння сенситометричних (фототехнічних) характеристик резистних шарів А525з при обробці різ- ними селективними розчинами проводять дослідження їх характеристичних кривих. Основними сенситометрич- ними характеристиками фоторезиста є світлочутливість 5 і коефіцієнт контрастності уу, які визначаються з харак- теристичної кривої. Вона представляє собою експериментально виміряну графічну залежність товщини Пп експонованого резистного шару, що залишається на підкладці після проявлення, від логарифма величини експо- зиції Н: п-Р(ІЧН), або п/по-Е(ІЧН), де По - початкова товщина резистного шару. Світлочутливість негативного рези- ста 5 визначається величиною оберненої експозиції Н, що відповідає деякій вибраній точці характеристичної кри- вої: 5-1/Н, де Н - експозиція, при якій після проявлення залишається шар резиста товщиною п.In order to compare the sensitometric (phototechnical) characteristics of the A525z resist layers when treated with different selective solutions, their characteristic curves are studied. The main sensitometric characteristics of the photoresist are the light sensitivity 5 and the contrast coefficient u, which are determined from the characteristic curve. It represents the experimentally measured graphic dependence of the thickness Пп of the exposed resist layer that remains on the substrate after development, on the logarithm of the exposure value Н: п-П(ИХН) or п/по-Е(ХХН), where По is the initial thickness resistive layer. The photosensitivity of the negative resist 5 is determined by the value of the inverse exposure Н, which corresponds to some selected point of the characteristic curve: 5-1/Н, where Н is the exposure at which a resist layer with a thickness of n remains after development.

Коефіцієнт контрастності резиста уу визначається величиною тангенса кута нахилу с прямолінійної ділянки характеристичної кривої до осі експозицій: щ/-їдо. Для негативного резисту величина у виражає приріст товщини резистного шару з ростом ІДН в межах прямолінійної ділянки кривої. Величина у показує здатність резиста пос- лаблювати вплив побічних явищ при експонуванні, що викликають нерівномірність освітленості по контуру зобра- ження.The coefficient of contrast of the resist is determined by the value of the tangent of the angle of inclination from the rectilinear section of the characteristic curve to the axis of exposures: sh/-ido. For a negative resist, the value y expresses the increase in the thickness of the resist layer with the growth of the IDN within the rectilinear section of the curve. The value of y shows the ability of the resist to weaken the effect of side effects during exposure, which cause unevenness of illumination along the contour of the image.

Визначення сенситометричних характеристик резистних шарів А525з проводилось з допомогою методики кварцевого осцилятора. Одночасно на 24 осцилятори напиляли шари А529з згідно з режимами описаними в прик- ладі 3. Для кожного травника зокрема, рецептура яких наведена в попередньому прикладі, використовували 12 осциляторів з нанесеними резистними шарами, які експонували індивідуально різними експозиціями (Ні-0, Н», НЗз, «, Ніг) інтегральним випромінюванням Нд-лампи. Потім всі 12 осциляторів опускали в селективний травник, ви- тримували до моменту повного розчинення неекспонованого шару ХС, промивали і висушували. Для кожного ос- цилятора визначали відношення Л/Аіо-п/по і будували залежності п/по-Р(ІдН), які зображує фіг.2. З одержаних таким чином характеристичних кривих визначали величини світлочутливості 5 і коефіцієнти контрастності у. При визначені світлочутливості за її критерій вибиралась величина експозиції Но, яка забезпечувала після травлення збереження половини початкової товщини резистного шару, тобто 5о5-1/Нов5. Для порівняння значення сенсито- метричних характеристик резистних шарів А525з, що оброблялись різними селективними травниками, зведені в таблиці 3.Determination of the sensitometric characteristics of the A525z resist layers was carried out using the quartz oscillator technique. At the same time, 24 oscillators were sprayed with A529z layers according to the modes described in example 3. For each herbalist in particular, the recipe of which is given in the previous example, 12 oscillators with applied resist layers were used, which were exposed individually with different exposures (Ni-0, H, НЗз, «, Ниг) by the integral radiation of the Nd-lamp. Then all 12 oscillators were lowered into a selective herbarium, held until the unexposed layer of CS was completely dissolved, washed and dried. For each oscillator, the L/Aio-p/p ratio was determined and the p/p-P(IdH) dependences, which are depicted in Fig. 2, were constructed. From the characteristic curves obtained in this way, the values of light sensitivity 5 and contrast coefficients y were determined. With the determined photosensitivity, the value of exposure No was chosen as its criterion, which ensured that half of the initial thickness of the resist layer was preserved after etching, i.e. 5о5-1/Нов5. For comparison, the values of the sensitometric characteristics of the A525z resist layers treated with different selective herbicides are summarized in Table 3.

Як видно з табл.3, величина світлочутливості резистного шару А525з при обробці запропонованим травником (1) істотно вища, ніж для травника-прототипу (2). Коефіцієнти контрастності травлення для обох травників прак- тично однакові.As can be seen from Table 3, the light sensitivity of the A525z resist layer when treated with the proposed herbicide (1) is significantly higher than for the prototype herbicide (2). The etching contrast coefficients for both herbalists are practically the same.

Приклад 5.Example 5.

Для порівняння якості формування мікорельєфу з допомогою резистного шару А525з при його обробці різни- ми селективними травниками готували зразок, що представляв собою дискову підкладку діаметром 160мм на яку з допомогою термічного випаровування у вакуумі 1,53103Па послідовно наносили шари Сг і Аб25з з товщинами відповідно 5 і 14О0нм. Експонування здійснювали на стенді запису оригіналів оптичних сигналограм компакт-дисків, в якій гостросфокусований пучок модульованого випромінювання аргонового лазера (Х-488нм) спрямовувався на покриту резистним шаром дискову підкладку, що оберталась з частотою 10Гц. Крок переміщення лазерної плями по поверхні шару резисту в радіальному напрямі становив 1,6мкм. Діаметр сфокусованого пучка на рівні 0,5 Іо (Іо - інтенсивність випромінювання в максимумі її розподілу в перерізі пучка) дорівнював 0,8мкм. Після експонування шару Азв25з підкладку розрізали навпіл і проводили його проявлення в різних селективних травниках, рецептура яких наведена в прикладі 1. При цьому неекспоновані ділянки фоторезисту повністю видалялись, а експоновані залишались на підкладці. Топологія одержаного мікрорельєфу досліджувалась з допомогою атомного силового мікроскопа Оітепвіоп 3100. фіг.3 показує зображення загального виду (а, а) і профілограми (Б, Б", с, с) мікроре- льєфу оригінала оптичної сигналограми, сформованого при експонуванні шару А5з253 лазерним випромінюванням потужністю 1,7мВт на виході з мікрооб'єктиву з допомогою запропонованого в даній заявці травника (фіг.3, а, б, с) та розчину-прототипу (фіг.З, а, Б, с).To compare the quality of microrelief formation with the help of the resist layer A525z during its treatment with different selective herbicides, a sample was prepared, which was a disk substrate with a diameter of 160 mm, on which, using thermal evaporation in a vacuum of 1.53103 Pa, layers of Cg and Ab25z were successively applied with thicknesses of 5 and 14O0nm. The exposure was carried out on a stand for recording the originals of the optical signalograms of compact discs, in which a sharply focused beam of modulated argon laser radiation (X-488nm) was directed at a disc substrate covered with a resistive layer rotating at a frequency of 10Hz. The step of moving the laser spot along the surface of the resist layer in the radial direction was 1.6 μm. The diameter of the focused beam at the level of 0.5 Io (Io is the radiation intensity at the maximum of its distribution in the cross section of the beam) was equal to 0.8 μm. After exposure of the Azv25z layer, the substrate was cut in half and its development was carried out in various selective herbs, the recipe of which is given in example 1. At the same time, the unexposed areas of the photoresist were completely removed, and the exposed areas remained on the substrate. The topology of the obtained microrelief was studied with the help of an atomic force microscope Oitepviop 3100. Fig. 3 shows the image of the general view (a, a) and the profilogram (B, B", c, c) of the microrelief of the original optical signalogram, formed when the A5z253 layer was exposed to laser radiation with a power of 1.7 mW at the output of the microlens using the herbalist proposed in this application (fig. 3, a, b, c) and the prototype solution (fig. 3, a, b, c).

Порівняння представлених результатів переконливо свідчить про більш високу якість мікрорельєфу одержа- ного при використанні запропонованого способу приготування негативного селективного травника для резистних шарів халькогенідного скла А5253.A comparison of the presented results convincingly indicates the higher quality of the microrelief obtained when using the proposed method of preparing a negative selective herbarium for resist layers of chalcogenide glass A5253.

Таблиця 1Table 1

Залежність селективності у негативного травлення шару Аз525з від співвідношення етилендіаміну (СН)аг(МНг)», диметилсульфоксиду (СНз)250 і ацетону (СНз)2СО о травлення повільне, неоднорідне, якість поверхні незадо- 9 | в | решта | ін дай ле юмовлю птн ни 2 6 | 60 | -ї || 7777777 3 7 | 50 | - |1686|Ї - 8 8Дю 4 8 | 50 | - | 234 |гравлення неоднорідне, якістьповерхнінезадовільнад -Зз" 51 2 щю.ь5Є8е | 55 | - | 286 |травлення однорідне, травлена поверхня ХС дзеркальна 6 ще | 60 | - | 322 |гравленняодноріднеполіруючеїд//-:/ //.:(КХ?И;Ї/С/ 7| 70 | 65 | - | 345 |гравленняоднорідне полруючеїд//-:/ //77:УК/ 8 11 | у | - | 362 |гравленняодноріднеполіруючеї//-:/ /:/77:Юю з'являються локальні неоднорідності на травленій повер- а | 5 1 уд ил лою я тел лм ло, 13 | 75 | - | 256 |кількістьнеоднорідностейзросла.ї//-:/ /-/7:(К ОО по | ред еннннн довільна 12, 15 | 75 | - Щ|1858| 77777771 13, 15 | 80 | - Щ|156| Їж 14| 15 | 85 | - |ййИ| 77777771 11111111Dependence of the selectivity of the negative etching of the Az525z layer on the ratio of ethylenediamine (CH)ag(MHg)", dimethylsulfoxide (CHz)250 and acetone (CHz)2СО o etching is slow, heterogeneous, the quality of the surface is unsatisfactory 9 | in | the rest | other give le yumovlyu ptn we 2 6 | 60 | -th || 7777777 3 7 | 50 | - |1686|Y - 8 8Dyu 4 8 | 50 | - | 234 |etching is not uniform, the quality of the surface is not satisfactory -Zz" 51 2 shyu.'5Э8e | 55 | - | 286 |etching is uniform, the etched surface of the CS is mirror 6 more | 60 | - | 322 |etching is uniform and polishing//-:/ //.:(КХ? І;Ї/С/ 7| 70 | 65 | - | 345 | engraving uniform polishing//-:/ //77:УК/ 8 11 | в | - | 362 | engraving uniform polishing//-:/ /:/77:Юю local inhomogeneities appear on the etched surface | 5 1 ud il loy ia tel lm lo, 13 | 75 | - | 256 | the number of inhomogeneities increased. 12, 15 | 75 | - Sh|1858| 77777771 13, 15 | 80 | - Sh|156| Eat 14| 15 | 85 | - |yy| 77777771 11111111

Таблиця 2Table 2

Залежність селективності у негативного травлен- ня шару Ав25з від часу витримки суміші етиленді- аміну, ацетону і диметилсульфоксиду о -Dependence of the selectivity in the negative etching of the Av25z layer on the exposure time of the mixture of ethylenediamine, acetone, and dimethylsulfoxide o -

КИНЕ діа рольований 21» уяетнняю рольований лення 51 20 Щ|554| - 8 6 | 22 |123| травленняоднорідне ліруюче 8 26 |35| - 9 28 |З Б З- 5 Щщж РЗЯЄЖ ло 30 |352|. .....//Юют--1KINE dia-rolled 21" yyaetnyyu rolled-up lenya 51 20 Ш|554| - 8 6 | 22 |123| etchinghomogeneous lyring 8 26 |35| - 9 28 |Z B Z- 5 Shshzh RZYAEZH lo 30 |352|. .....//Yuyut--1

Таблиця ЗTable C

Порівняння сенситометричних характеристик ре- зистних шарів А525з проявлених різними селекти- вними травниками" м 7о5 | лов "Розчин (1): 7595. (СН)2(МН?г)2 9об.о (Снз»со 5806.90 (СНз)»ЗоО рештаComparison of sensitometric characteristics of resist layers A525z manifested by different selective herbalists" m 7o5 | lov "Solution (1): 7595. rest

Приготовлену суміш витримували протягом діб при кімнатній температурі (29355К;The prepared mixture was kept for days at room temperature (29355K;

Розчин (2): 2595 МНЯ4ОН - 2,5мабс.95; (СНЗ)2СО - решта. - (прототип)Solution (2): 2595 MNYA4OH - 2.5 mabs.95; (СНЗ)2СО - the rest. - (prototype)

0.6 ' 0.6 :0.6 ' 0.6 :

ІЛIl

04 02 | о 0.0 й І о 20 40 во 80 с04 02 | at 0.0 and I at 20 40 at 80 s

Фіг. 1 0.8 й . 1 2 . 06 і 04 | : :Fig. 1 0.8 and . 1 2 . 06 and 04 | : :

Фр: Фо: 02 : : 00 0.1 1Fr: Fo: 02 : : 00 0.1 1

Фіг. 2Fig. 2

- шо! й в - е в ча . т в че 8 -«- what! and in - e in cha . t v che 8 -«

Ех Ф оч о оси - і «о в . со їй. 6 ст - «вEh F och o osi - and "o v . with her 6th century - "c

ЖЕ БSAME B

- в ч в с- in h v c

Ех Фе о52 о опсЕ- крюби р: ее оедор шо» ЧЕ я щити пня и я же днк І г »Eh Fe o52 o opsEkryuby r: ee oedor sho» CHE I shield the stump and I same dnk I g »

ШК У жоSHK U zho

Мейо» ок і. -еMayo" ok and. -is

КН АНЕKN ANE

ОВК - р зни ж иHVAC - r know the same

Claims (1)

Спосіб приготування негативного селективного травника для резистних шарів халькогенідного скла Ав293, який полягає в тому, що змішують основу і ацетон, який відрізняється тим, що до складу вихідної суміші додатково вводять диметилсульфоксид, а як основу беруть етилендіамін при наступному концентраційному співвідношенні компонентів, об. 90:The method of preparing a negative selective herbicide for resist layers of chalcogenide glass Av293, which consists in mixing the base and acetone, which differs in that dimethyl sulfoxide is additionally introduced into the original mixture, and ethylenediamine is used as the base at the following concentration ratio of the components, vol. 90: етилендіамін 8-12 ацетон 55-70 диметилсульфоксид решта,ethylenediamine 8-12 acetone 55-70 dimethylsulfoxide the rest, після чого суміш витримують не менше 24 діб при кімнатній температурі.after which the mixture is kept for at least 24 days at room temperature.
UA99074336A 1999-07-27 1999-07-27 A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3 UA34995C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA99074336A UA34995C2 (en) 1999-07-27 1999-07-27 A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3
RU99121722A RU2165902C1 (en) 1999-07-27 1999-10-15 METHOD OF PREPARING NEGATIVE SELECTIVE ETCHING AGENT FOR RESISTANT LAYERS OF CHALCOGENIDE As2S3 GLASS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA99074336A UA34995C2 (en) 1999-07-27 1999-07-27 A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA34995C2 true UA34995C2 (en) 2003-09-15

Family

ID=21689387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA99074336A UA34995C2 (en) 1999-07-27 1999-07-27 A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2165902C1 (en)
UA (1) UA34995C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125933A2 (en) * 2012-02-22 2013-08-29 Даугавпилсский Университет Chalcogenide as-se-s electron beam resist
RU2687889C1 (en) * 2018-08-20 2019-05-16 Андрей Львович Степанов Method for manufacturing phase periodic microstructures based on chalcogenide glassy semiconductors

Also Published As

Publication number Publication date
RU2165902C1 (en) 2001-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940004423B1 (en) Negative pattern forming method on photoresist layer
US5318870A (en) Method of patterning a phenolic polymer film without photoactive additive through exposure to high energy radiation below 225 nm with subsequent organometallic treatment and the associated imaged article
Schlegel et al. Determination of acid diffusion in chemical amplification positive deep ultraviolet resists
Nakamura et al. Effect of acid diffusion on resolution of a chemically amplified resist in x-ray lithography
US3987215A (en) Resist mask formation process
Reznikova et al. Deep photo-lithography characterization of SU-8 resist layers
US4286049A (en) Method of forming a negative resist pattern
EP0140240B1 (en) Process for forming an organic thin film
JPS64689B2 (en)
US4614706A (en) Method of forming a microscopic pattern with far UV pattern exposure, alkaline solution development, and dry etching
Meyerhofer Photosolubility of diazoquinone resists
JPS6324248A (en) Formation of positive pattern in photoresist layer
UA34995C2 (en) A method for preparing negative selective etchant for resist layers of chalcogenide glass Аs2S3
US4701342A (en) Negative resist with oxygen plasma resistance
JPS5968737A (en) Simultaneous formation of positive and negative type patterns
KR100512544B1 (en) Method for developing, method for forming pattern, and method for fabricating photomask or semiconductor device using the same
JPS5979248A (en) Photosensitive composition
JPS5832420A (en) Electron beam lithography
JPH0343614B2 (en)
JPS6240697B2 (en)
KR840001590B1 (en) Lithographic process
RU2029979C1 (en) Method of dry obtaining of positive image in photolithography
UA36209C2 (en) Method for producind a holographic diffraction grating
Dumford et al. Ag2Te/As2S3, a top‐surface, high‐contrast negative‐tone resist for deep ultraviolet submicron lithography
JPS59121042A (en) Negative type resist composition