способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as2s3
Классы МПК: | C03C15/00 Обработка поверхности стекла, кроме волокон или нитей, травлением C03C23/00 Прочие способы обработки поверхности стекла, кроме волокон или нитей |
Автор(ы): | Венгер Евгений Федорович (UA), Костюкевич Сергей Александрович (UA), Шепелявый Петр Евгеньевич (UA), Гольцов Юрий Геннадиевич (UA), Бородин Юрий Александрович (UA), Крючин Андрей Андреевич (UA), Петров Вячеслав Васильевич (UA) |
Патентообладатель(и): | Институт физики полупроводников Национальной Академии наук Украины (UA) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-10-15 публикация патента:
27.04.2001 |
Способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла As2S3 относится к областям регистрации информации и может быть использован в оптотехнике, голографии, электронной технике, полиграфии. Способ заключается в смешивании трех органических реагентов в соотношении, выбранном из следующих концентрационных интервалов, об.%: этилендиамин 8-12, ацетон 55-70, диметилсульфоксид остальное. При их смешивании происходит химическое взаимодействие, которое приводит к образованию новых соединений со сложной структурой, которые характеризуются высокими константами устойчивости. Поскольку это взаимодействие протекает очень медленно, то для окончательного формирования селективного травителя со стабильными свойствами необходимо выдержать свежеприготовленную смесь не менее 24 суток при комнатной температуре. Технический результат изобретения - повышение селективности и качества травления поверхности. 3 ил., 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
Способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стела As2S3, заключающийся в том, что смешивают основание и ацетон, отличающийся тем, что в состав исходной смеси дополнительно вводят диметилсульфоксид, а в качестве основания берут этилендиамин при следующем концентрационном соотношении компонентов, об.%:Этилендиамин - 8 - 12
Ацетон - 55 - 70
Диметилсульфоксид - Остальное
после чего смесь выдерживают не менее 24 сут при комнатной температуре.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к областям регистрации информации путем литографического формирования рельефных микроструктур и может быть использовано в оптотехнике, голографии, электронной технике, полиграфии и прочее. Известно, что аморфные слои некоторых халькогенидных стекол (ХС), например трисульфида мышьяка As2S3, под влиянием фотоактиничного электромагнитного или корпускулярного излучения изменяют некоторые физические и химические свойства (Любин В.М. Фотографические процессы на основе халькогенидных стеклообразных полупроводников / В кн. "Несеребряные фотографические процессы". - Л.:Химия, 1984. - 376 с.). Благодаря этому слои ХС используются в качестве неорганических резистов высокой разрешающей способности. Изменение их химических свойств при облучении проявляется в уменьшении или увеличении скорости растворения облученных участков по сравнению со скоростью растворения исходного необлученного слоя в зависимости от типа растворителя. Считается, что в этих случаях имеет место соответственно негативное и позитивное селективное травление слоя ХС. Важным параметром, характеризующим пригодность использования слоя ХС в качестве резиста, является селективность травления![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
(CH)2 (NH2)2 - 8-12
(CH)3)2CO - 55-70
(CH3)2SO - Остальное
после чего смесь выдерживают не менее 24 суток при комнатной температуре для окончательного формирования селективного травителя в результате химического взаимодействия компонентов смеси, что приводит к образованию новых соединений со сложной структурой. Одной из существенных особенностей предложенного изобретения является использование этилендиамина как основного компонента смеси для приготовления селективного травителя. В отличие от первичных и вторичных моноаминов этилендиамин, содержащий две аминогруппы, может проявлять при взаимодействии с поверхностью хелатный эффект, заключающийся в значительном повышении константы устойчивости образуемых хелатным лигандом комплексов в сравнении с монодентатными лигандами - органическими моноаминами. При этом обязательные стерические затруднения, возникающие при взаимодействии хелатных лигандов с облученными участками поверхности резиста с существенно более высокой степенью структурной организации (в сравнении с таковой необлученных), являются дополнительным фактором, повышающим селективность негативного травления. При взаимодействии этилендиамина с ацетоном во время приготовления травителя могут образовываться и фрагменты с более сложной структурой - полихелатные и макроциклические соединения, а также полимерные. Такие лиганды могут проявлять полихелатный и макроциклический эффекты, которые состоят в повышении констант устойчивости комплексов в сравнении с таковыми, содержащими хелатные лиганды, в данном случае этилендиамин. Роль диметилсульфоксида в процессе формирования селективного травителя, а также и при самом травлении может состоять как в конкурентном ингибировании некоторых реакций этилендиамина с ацетоном, так и в сродстве с S-фрагментами полимерной сетки халькогенидного стекла. Таким образом, увеличение селективности негативного травления с одновременным обеспечением высокого качества травленной поверхности резистов на основе слоев халькогенидного стекла As2S3 при использовании предлагаемого в данном изобретении раствора происходит, по мнению авторов, прежде всего благодаря образованию при приготовлении травителя более активных компонентов селективного травления по сравнению с исходными соединениями. Более того, благодаря образованию соединений с относительно высокой молекулярной массой (вплоть до полимерных) испарение компонентов, даже при продолжительном хранении предлагаемого травителя, практически исключено, что обеспечивает воспроизводимость его свойств при многократном применении. Использование органических аминов как агентов для селективного травления позволяет также избавиться от ряда недостатков, присущих растворам неорганических щелочей (образование осадка, низкая селективность, слишком высокая скорость растворения резистного слоя) и аммиака (быстрое испарение активной компоненты и, как следствие, невоспроизводимость свойств травителя). Указанные выше преимущества нового селективного травителя находят конкретное выражение в повышении светочувствительности резистного слоя As2S3, что очень важно для реализации литографических процессов с использованием данного резиста. Для приготовления негативного селективного травителя для резиста на основе As2S3 органические компоненты - этилендиамин (CH)2(NH2)2 (75%-й раствор), ацетон (CH3)2СО и диметилсульфоксид (CH3)2SO смешивают в соотношении, выбранном соответственно из указанных выше концентрационных интервалов. При использовании составов травителя, выбранных за пределами этих интервалов, характеристики селективного травления ухудшаются. Вследствие того, что скорость образования макроциклических и полимерных фрагментов (продуктов взаимодействия этилендиамина, ацетона и диметилсульфоксида) очень мала, приготовленную смесь выдерживают не менее 24 суток при комнатных температурах (293
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165073/177.gif)
Фиг. 1 изображает кинетические зависимости травления резистных слоев As2S3 в различных селективных травителях. Кривые 1,2 относятся к неэкспонированным, а кривые 1",2" - к экспонированным слоям, которые обрабатывались в предложенном травителе (1,2) и в травителе-прототипе (1",2"). Условия приготовления, экспонирование и травление слоев As2S3 детально описаны в примере 3. Фиг. 2 изображает характеристические кривые (зависимости приведенной толщины после травления от десятичного логарифма экспозиции) резистного слоя As2S3 для заявленного (1) и известного (2) травителей. Режимы приготовления, экспонирования и послеэкспозиционной обработки образцов с резистными слоями As2S3 приведены в примере 4. Фиг. 3 показывает изображение общего вида и профилограммы микрорельефа оригинала оптической сигналограммы компакт-диска, сформированного в результате экспонирования слоев As2S3 остросфокусированным лазерным излучением и их обработки заявленным (а, b, с) и известным (а",b", с") селективными травителями, режимы которых описаны в примере 5. Предложенное изобретение также поясняется следующими примерами его конкретной реализации. Пример 1. На две стеклянные подложки размером (70x40) мм2 термическим испарением в вакууме 2
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165073/177.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/947.gif)
(CH2)2(NH2)2 - 10
(CH3)2СО - 60
(CH3)2SO - Остальное
Необходимо было проверить степень пригодности селективного травителя в зависимости от времени, прошедшего после приготовления смеси. Результаты исследования селективности от времени выдержки смеси приведены в таблице 2. Как видно из табл. 2, для формирования стабильных свойств селективного травителя необходимо выдержать приготовленный раствор не менее 24 суток при комнатной температуре. Пример 3. Для сравнения кинетики растворения резистных слоев халькогенидного стекла As2S3 различными селективными растворителями использовали высокочувствительную методику кварцевого осциллятора, основанную на зависимости его резонансной частоты от изменения массы слоя вещества, нанесенного на кварцевый элемент, например, в результате его растворения. Исследование кинетики травления слоев ХС с помощью этой методики включало измерение начальных частот (f0) кварцевых осцилляторов, нанесение на них резистных слоев ХС толщиной h0, измерение частот (f) осцилляторов с нанесенными слоями, экспонирование, обработку экспонированных и неэкспонированных слоев ХС в соответствующих селективных растворах на протяжении времени t, измерение частот (f) кварцевых осцилляторов после каждой обработки. Результаты измерений представляли в виде графической зависимости
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/8776.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/8776.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/8776.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/8776.gif)
(CH2)2(NH2)2 - 9
(CH3)2СО - 58
(CH3)2SO - Остальное,
Приготовленную смесь выдерживали на протяжении 25 суток при комнатной температуре (293
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165073/177.gif)
(2) 25% NH4OH-2,5 мас.%; (CH3)2 СО - остальное (прототип)
После каждой обработки, которую проводили при температуре (293
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165073/177.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/8776.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165063/936.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165063/936.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165004/945.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165063/936.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165063/936.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165007/916.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165063/936.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165006/183.gif)
![способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла as<sub>2</sub>s<sub>3</sub>, патент № 2165902](/images/patents/306/2165092/955.gif)
Класс C03C15/00 Обработка поверхности стекла, кроме волокон или нитей, травлением
способ химического травления труб из кварцевого стекла - патент 2477713 (20.03.2013) | |
паста для травления - патент 2449000 (27.04.2012) | |
способ уменьшения шероховатости поверхности кварцевого стекла - патент 2433968 (20.11.2011) | |
травильный раствор - патент 2367628 (20.09.2009) | |
раствор для матирования стекла - патент 2340576 (10.12.2008) | |
травильный раствор - патент 2338709 (20.11.2008) | |
травильный раствор - патент 2323181 (27.04.2008) | |
травильный раствор - патент 2320589 (27.03.2008) | |
полировальный раствор - патент 2301204 (20.06.2007) | |
гравировальные пасты для неорганических поверхностей - патент 2274615 (20.04.2006) |
Класс C03C23/00 Прочие способы обработки поверхности стекла, кроме волокон или нитей