Индентирование пленок негативных фоторезистов для обратной литографии

Abstract

Методом индентирования исследованы пленки негативных фоторезистов (ФР) AZ nLOF 2020, AZ nLOF 2070 и AZ nLOF 5510 толщиной 0,99–6,1 мкм, нанесенные на поверхность пластин кремния методом центрифугирования. Экспериментально установлено, что поведение при индентировании фоторезиста AZ nLOF 5510 кардинально отличается от поведения фоторезистов серии AZ nLOF 20XX. Пленки AZ nLOF 5510 обладают высокой адгезией к кремнию, не было замечено даже единичных случаев их растрескивания или отслаивания от кремниевой подложки. Дополнительная стабилизирующая обработка и ионное травление пленок AZ nLOF 5510 приводят к их охрупчиванию и увеличению микротвердости на 50 % – с 0,14 до 0,21 ГПа. Прочностные и адгезионные свойства пленок серии AZ nLOF 20XX существенно хуже, чем AZ nLOF 5510. Коэффициент вязкости разрушения К1С (трещиностойкость) пленок AZ nLOF 20ХХ варьировался в пределах 3,1–3,8 МПа?м1/2 и слабо возрастал после стабилизирующей обработки и ионного травления. Удельная энергия отслаивания G составляла 0,185 Дж/м2 для AZ nLOF 2020 и 0,63 Дж/м2 у AZ nLOF 2070. Ионное травление приводило к резкому (~ в 30 раз) снижению значений G. Истинная микротвердость пленок серии AZ nLOF 20XX находилась в пределах 0,1–0,2 ГПа и увеличивалась после стабилизирующей обработки и ионного травления, что обусловлено сшиванием молекул фоторезиста. Полученные экспериментальные данные объяснены с учетом упорядочения структуры фоторезистивной пленки вблизи границы раздела ФР/кремний вследствие ориентации молекул и конформационных изменений в структуре основного компонента фоторезиста – фенолформальдегидной смолы. Различия прочностных и адгезионных свойств фоторезистов серии AZ nLOF 20XX связаны с наличием в пленках остаточного растворителя.