СКЛЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ ПЛЕНОК ФОТОРЕЗИСТА НА КРЕМНИИ

В последние годы интенсивно разрабатываются новые виды резистов для нанои субмикронной литографии современной электроники. В качестве перспективных материалов для резистов рассматриваются различные полимерные композиции на основе термически и механически стойких полимеров. Целью настоящей работы являлось изучение возможности применения методов микроиндентирования и склерометрии для исследования микротвердости пленок полимерного резиста, нанесенного на пластины монокристаллического кремния различных марок. В качестве примера использовались пленки позитивного диазохинон-новолачного фоторезиста толщиной 1,0–5,0 мкм, которые наносились на пластины кремния различных марок методом центрифугирования. Проведен сравнительный анализ методов индентирования и склерометрии для измерения микротвердости структур фоторезисткремний. Показано, что метод царапания ребром четырехгранной алмазной пирамиды (метод склерометрии) пригоден для измерения микротвердости фоторезистивных пленок толщиной от 1,0 мкм, в то же время метод индентирования нельзя использовать для измерений тонких (h = 1,0–2,5 мкм) пленок фоторезиста. Установлено, что при использовании нагрузки Р = 1–2 г более точные, независящие от величины нагрузки, значения микротвердости дает метод склерометрии. Метод микроиндентирования дает заниженные на 20–40 % значения микротвердости, зависящие к тому же от величины нагрузки. Увеличение нагрузки до 10 и более грамм приводит к нивелированию указанных различий  – значения микротвердости, полученные обоими методами, совпадают. Облучение фоторезистивных пленок также приводит, вследствие изменения структуры пленок, к сближению значений прочностных характеристик, полученных методом склерометрии и методом индентирования. 

1. Моро, У. Микролитография. Принципы, методы, материалы. В 2-х ч. Ч. 2 / У. Моро – М. : Мир, 1990. – 632 с.

2. Булгакова, С.А. Химически усиленные резисты для литографии высокого разрешения / С.А. Булгакова [и др.] // Микроэлектроника. – 2013. – Т. 42, № 3. – С. 206–217.

3. Рау, Э.И. Комплексные исследования эффектов зарядки полимерного резиста (ПММА) при электронной литографии / Э.И. Рау [и др.] // Микроэлектроника. – 2013. – Т. 42, № 2. – С. 116–126.

4. Генцелев, А.Н. Исследование влияния синхротронного излучения на термофизические параметры рентгенорезиста ПММА /А.Н. Генцелев [и др.] // Поверхность. – 2012. – № 1. – С. 14–20.

5. Назьмов, В.П. Абляция политетрафторэтилена под воздействием синхротронного излучения при формировании микроструктур с высоким аспектным отношением / В.П. Назьмов [и др.] // Поверхность. – 2001. – № 3. – С. 10–14.

6. Guoping Mao, Somasiri N.LD. ,Stacey N.A. Photoimageable, aqueous acid soluble polyimide polymers: US patent 6559245, publication 06 05.2003 / 3M Innovative Properties Company.

7. Ngo, D.D. Photoimageable polyimide coating: US patent 5599655, publication 04.02.1997 / Amoco Corporation.

8. Митрофанов, А.В. Исследование поверхности пленок из полиэтилентерефталата, модифицированных вакуумно-ультрафиолетовым облучением на воздухе / А.В. Митрофанов [и др.] // Поверхность. – 2009. – № 7. – С. 30–38.

9. Weaver S.T., Wells R. Photoimageable nozzle members and methods relating thereto: US patent 8173031, publication 8.05.2012/Lexmark International, Inc.

10. Гранько, С.В. Применение фоторезистивных масок для маскирования ионного пучка в технологии КМОП-интегральных схем / С.В. Гранько [и др.] // Вестник Нижегородского университета. Сер. «Физика». – 2001. – № 2. – С. 41–47.

11. Шугуров, А.Р. Особенности определения механических характеристик тонких пленок методом наноиндентирования / А.Р. Шугуров, А.В. Панин, К.В. Оскомов // Физика твердого тела. – 2008. – Т. 50, № 6. – С. 1007–1012.

12. Андриевский, Р.А. Наноиндентирование и деформационные характеристики наноструктурных боридонитридных пленок / Р.А. Андриевский [и др.] // Физика твердого тела. – 2000. – Т. 42, № 9. – С. 1624–1627.

13. Штанский, Д.В. Особенности структуры и физико-механических свойств наноструктурных тонких пленок / Д.В. Штанский [и др.] // Физика твердого тела. – 2003. – Т. 45, № 6. – С. 1122–1129.

14. Бринкевич, Д.И. Микромеханические свойства эпитаксиальных слоев GaP, легированных редкоземельным элементом диспрозием / Д.И. Бринкевич, Н.В. Вабищевич, В.С. Просолович / Неорганические материалы. – 2012. – Т. 48, № 8. – С. 878–883.