Medidas de alcances e estudos de estabilidade térmica do fotoresiste AZ1350 implantado com íons de antimonio, estanho e prata

Abstract

No presente trabalho implantamos Íons de Sb, Sn e Ag no fotoresiste AZ1350 (polímero novolak) e usamos a técnica de retroespalhamento de Rutherford a fim de estudar os seguintes asp ectos: a) alcances projetados dos Íons i'mplantados e os correspondentes desvios estatísticos em função da energia de implantação; b) variação na estabilidade térmica do fotoresiste como conseqüência de imo plantações rasas destes elementos (até rv500 A) ; c) difusividade térmica dos íons implantados. Nossos experimentos forneceram os seguintes resultados. Encontramos que os parâmetros de alcance, extraídos dos perfis experimentais, estão em bom acordo com as predições teóricas obtidas a partir da teoria de Ziegler, Biersack e Littmark. No entanto, verificamos que o perfil da perda de oxigênio ocorrida durante o processo de implantação não corresponde ao perfil de danos obtido teoricamente. Com respeito a estabilidade térmica, encontramos que implantações rasas de Sb e Sn tornam o fotoresiste mais resistente quanto a perda de material, sendo o Sb mais eficiente que o Sn. Implantações com a Ag, por sua vez, não tem influência na estabilidade térmica do fotoresiste implantado. O processo de estabilização térmica pode ser devido a dois fatores: a) danificação ocasionada pelo processo de implantação; b) efeitos químicos de ligações dos Íons implantados com os componentes do fotoresiste. Finalmente, os estudos de difusividade mostram que Íons de Sb e Sn difundem regularmente sendo que a energia de ativação para o processo é de rvl80 meV. A Ag por sua vez segrega como conseqüência do tratamento térmico. Comparação dos nossos resultados com estudos prévios realizados com implantações de Au e Bi no fotoresiste AZ1350, nos levam à conclusão que aqueles elementos que difundem regularmente (Bi, Sn e Sb) protegem o fotoresiste, ao contrário dos elementos que não difundem regularmente como Au e Ag, que segregam como conseqüência do tratamento térmico.

In the present work we have implanted Sb, Sn and Ag in the photoresist AZ1350 and used the Rutherford backscattering technique in order to study the following features: a) range and range straggling of the implanted ions as a function of implantation energy; h ) variation in the thermal stability of the photoresist as a consequence of shallow o Ag, Sn and Sb implantations ( "'500 A); c) thermal diffusivity behavior of the implanted íons. Our results have shown the following features. We found that the experimental range parameters are in good agreement with the theoretical predictions by Ziegler, Biersack and Littmark. However the oXYgen profile loss, which arises as a consequence of the implantation process does not agree with the theoretical damage profile. We also found 'that the thermal stability of the photoresist increases as a consequence of the Sb and Sn implantations. On the other side the Ag implantations do not improve the thermal stability of the implanted photoresist. The thermal stabilization process can be attributed to two main process: a) radiation damage due to the implantation process; b) chemical effects due to the creation of bonds between the implanted ion and the components of the fotoresist. Finally it should be stated that the Sb and Sn íons diffuse in a regular way following an Arrhenius plot being the activation energy of the order of 180 meV. On the other side it is shown that Ag segregates as a consequence of the thermal treatment. A comparison of the present and previous results for Au and Bi implanted into the same photoresist allow us to draw the following conclusion. The thermal stability of the AZ1350 photoresist is enhanced by those elements which diffuse regulary (Sn, Sb and Bi) . On the contrary Au and Ag (which segregate) do not bring any beneficiai effect.