Фоторезисти. Позитивні та негативні фоторезисти
Сторінки роботи
зміст роботи
Як світлочутливі матеріали в напівпровідникової промисловості застосовують різні склади на основі органічних речовин. Основна властивість такого складу — суттєва зміна фізикохімічних властивостей під дією опромінення актинічним світлом — пояснюється фотохімічними реакціями між компонентами складу, в результаті яких в одних випадках відбувається зшивання молекул речовини в полімерні структури, в інших — руйнування міжмолекулярних зв'язків. В результаті розчинність плівки такої речовини у проявниках спеціального складу змінюється таким чином, що в опромінених місцях плівка переходить для одних речовин з нерозчинного стану в розчинний (позитивний ФР) або з розчинного в нерозчинний (негативний ФР) для інших речовин. У плівці позитивного фоторезиста після прояву на опромінених ділянках виходять віконця, для негативного фоторезиста картина буде зворотною (негативною) - опроміненим ділянкам відповідатиме нерозчинена плівка.
Позитивні фоторезистинайчастіше синтезуються на основі нафтохінондіазидів. Принцип дії цих фоторезистів полягає у заміні (деструкції) діазогрупи на інші функціональні групи під дією світла, внаслідок чого плівка фоторезиста набуває розчинності у лужних проявниках.
У негативних фоторезистахяк основну складову застосовують полівінілциннамат, який отримують етерифікацією полівінілового спирту. Неопромінений полівінілциннамат добре розчиняється в органічних розчинниках: толуолі, хлорбензолі, суміші толуолу з хлорбензолом та ін.рахунок утворення тривимірної структури молекул (через світлочутливу циннамоїльну групу, що містить подвійний вуглецевий зв'язок С=С, яка розривається при опроміненні УФ світлом і призводить до зшивання молекул полівінілового спирту в тривимірну структуру).
Полівінілціннамати чутливі до ультрафіолетової обмітки спектру з довжиною хвилі від 330 нм і менше, але за допомогою спеціальних сенсибілізаторів межа чутливості може бути істотно зміщена в довгохвильову область спектру до 450 нм.Позитивні фоторезисти мають довгохвильову -480 нм, що знімає низку вимог до прозорих матеріалів при конструюванні апаратури для експонування. Зокрема для експонування позитивного фоторезиста можна використовувати звичайну оптику, а не кварцову. Ця обставина робить позитивний фоторезист зручнішим для проекційного друку.
Основні вимоги до фоторезистів випливають з технологічних особливостей їх застосування.
Світлочутливі матеріали повинні утворювати однорідні розчини заданого ступеня в'язкості, щоб забезпечити рівномірне нанесення суцільної тонкої (0,3 – 0,6 мкм) плівки, що висихає досить швидко. Фоторезистивні склади не повинні мати нерозчинених механічних включень (пилу) з розмірами частинок більш ніж 0,1 - 0,2 мкм, в іншому випадку ці частинки утворюють проколи в обробленій плівці фоторезиста.
Плівки фоторезистів повинні мати досить високу адгезійну здатність до підкладок і стійкість до травників різного складу, зберігаючи при травленні хорошу адгезію і забезпечуючи травлення рельєфу на необхідну глибину, що визначається технологічним процесом виготовлення основного виробу. Фоторезисти повиннізабезпечувати достатньовисоку роздільну здатністьздатність, а також відтворюване гравіювання рельєфу з мінімальними поперечними розмірами. Крім того, до складів фоторезистів висуваються вимоги стабільності їх властивостей у часі та від партії до партії.
У вітчизняній та зарубіжній промисловості створено велику кількість фоточутливих матеріалів, які відповідають зазначеним вище вимогам. Основні фоторезисти, які знайшли найбільш широке застосування у промисловості, наведено і табл. 6.3.
Роздільна здатність наведених фоторезистів залежить від товщини плівки і при її зниженні до 0,2-0,3 мкм може досягати 1200-2000 лін/мм,що дозволяє фотогравувати структури різних конфігурацій з розмірами елементів структур до 1 мкм , і менше.
Зображення, отримані на фоторезистових плівках, мають більш чіткі межі, ніж можуть забезпечити фотоемульсії високої роздільної здатності. Це зумовлено тим, що за своєю природою фоторезисти мають молекулярну, а чи не зернисту структуру, характерну всім фотоэмульсий з урахуванням галоїдних сполук срібла.
Однак слід пам'ятати, що роздільна здатність фоторезиста визначається на виявленому рельєфі, а роздільна здатність процесу фотолітографії в цілому визначається після травлення плівки на підкладці. На роздільну здатність процесу значною мірою впливають як умови експонування (час, освітленість), так і якість обробки пластин після експонування (час прояву, кислотостійкість ФР, час травлення).
ПідкислотостойкостьюФР розуміється стійкість фоторезиста до впливу агресивних середовищ під час операцій травлення, т. е. при отриманні рельєфу на підкладці. Для цієї мети вФотолітографії на напівпровідниковій пластині використовуються кислоти: азотна, плавикова та ін, при виробництві фотошаблонів - як правило, соляна кислота.
Недостатня кислотостійкість фоторезиста проявляється в наступному: фоторезист підтравлюється на краях рельєфу (що змінює геометричні розміри малюнка), а також відшаровується від підкладки при травленні або руйнується повністю (що є абсолютно неприпустимим).