Радиационно-индуцированные процессы в облученных электронами пленках негативного фенолформальдегидного фоторезиста на кремнии

Abstract

Установлено, что радиационно-индуцированные процессы в пленках негативного фоторезиста NFR 016D при дозах до 2×1015 см-2 протекают в основном при участии молекул остаточного растворителя либо на побочных продуктах синтеза фоторезистивной пленки. После облучения в спектрах нарушенного полного внутреннего отражения фоторезиста исчезают полосы поглощения с максимумами при 1717 (валентные колебания C=O связей), 1068 и 1009 см-1 (колебания C-O-C связи в растворителе метил-3-метоксипропилате). При дозах облучения свыше 1×1016 см-2 наблюдались существенные изменения в интенсивности полос, связанных с основным компонентом фоторезиста (фенолформальдегидной смолой). Заметная трансформация спектра происходит в области 1550–1700 см-1, в которой наблюдаются валентные колебания С=О связей. При дозах облучения свыше 2×1016 см-2 снижаются интенсивности полос, обусловленных валентными колебаниями СН2 и СН групп (полосы с максимумами при 2925 и 3012 см-1, соответственно). Экспериментальные результаты указывают на изменение состава заместителей у углеродного кольца и образование сопряженных двойных С=О связей при облучении фоторезистивной пленки дозами электронов свыше 2×1016 см-2.

The aim of the work was to use the method of the attenuated total reflection (ATR) and the Fourier IR-spectroscopy for the study of the film of the negative phenol-formaldehyde photoresist NFR 016D4 deposited on the surface of silicon wafers by centrifugation and irradiated by electrons with energy of 5 MeV. It was established that the radiation-induced processes in the NFR 016D4 films at doses up to 2×1015 cm-2 proceed mainly with the participation of the residual solvent molecules or on by-products of the synthesis of the photoresist film. As a result, after irradiation in the ATR spectra of the photoresist, the absorption bands with maxima at 1717 (valence vibrations C=O bonds), 1068 and 1009 cm-1 (C-O-C bonds in the solvent – methyl-3-methoxypropylate) disappeared. At doses of irradiation over 1×1016 cm-2, significant changes were observed in the intensity of the bands associated with the main component of the photoresist (phenol-formaldehyde resin). So, a noticeable transformation of the spectrum occurred in the interspace of 1550–1700 cm-1, in which valence vibrations of C = O bonds were observed. At doses of irradiation over 2×1016 cm-2, there was a decrease in the intensities of bands due to valence vibrations in CH2 and CH groups (bands with maxima at 2925 and 3012 cm-1, respectively). The obtained experimental results indicate a change in the composition of the deputies in a carbon ring and the formation of conjugated double C=O bonds when the photoresist film was irradiated with doses of electrons over 2×1016 cm-2. Significant changes in the intensity of the bands of valence vibrations of the aromatic ring with a maximum of 1503 cm-1 were not noted. However, there was a bruise and displacement into the low-energy area of the band with a maximum at 1436 cm-1, responsible for the valence vibrations of the aromatic ring associated with the CH- bridge.