Физико-механические свойства пленок негативных фоторезистов KMP E3502 на кремнии

Abstract

Методом индентирования исследованы пленки негативных фоторезистов (ФР) KMP E3502 толщиной 2,6–5,8 мкм, нанесенные на поверхность пластин кремния методом центрифугирования. Экспериментально установлено, что прочностные и адгезионные свойства пленок KMP E3502 сопоставимы с аналогичными характеристиками ФР серии AZ nLOF 20XX. Коэффициент вязкости разрушения К1С пленок КМР Е3502 возрастает при увеличении нагрузки. Ни дополнительное усиление, ни ионное травление не оказывали существенного влияния на их трещиностойкость. Адгезия (удельная энергия отслаивания G) тонких пленок в три раза ниже по сравнению с толстыми пленками КМР Е3502. Значения G толстой пленки КМР Е3502 близки к величине G исходной пленки AZ nLOF 2070. Дополнительное усиление и ионное травление не оказывали существенного влияния на адгезию фоторезистивной пленки КМР Е3502 к кремниевой подложке. Истинная микротвердость тонких пленок КМР Е3502 составляла 0,3 ГПа, что примерно в два раза выше микротвердости у функционально аналогичных пленок AZ nLOF 5510. После стабилизирующей обработки и ионного травления она увеличивалась, что обусловлено сшиванием молекул фоторезиста. В толстых пленках КМР Е3502 микротвердость возрастала по мере удаления от поверхности пленки и при приближении к границе раздела фоторезист/кремний стабилизировалась на уровне ~ 0,55 ГПа. Такое поведение микро твердости обусловлено неравномерным прогревом пленки при сушке в процессе ее формирования, поскольку нагрев осуществлялся со стороны подложки. Полученные экспериментальные данные объяснены с учетом упорядочения структуры фоторезистивной пленки вблизи границы раздела ФР/кремний вследствие ори ентации молекул и конформационных изменений в структуре основного компонента фоторезиста – фенолформальдегидной смолы. Радиационно-стимулированные процессы, протекающие при травлении пленок КМР Е3502 ионами Ar обусловлены формированием ковалентных сшивок между молекулами полимера, которые способствуют упрочнению пленки.