Fotoreziszt ( fotóból és angol resist ) - polimer fényérzékeny anyag . A fotolitográfiás vagy fotogravírozási folyamat során feldolgozandó anyagra alkalmazzák, hogy a fotomaszknak megfelelő ablakelrendezést kapjanak, hogy a maratáshoz vagy más anyagokhoz hozzáférjenek a feldolgozott anyag felületéhez.
Pozitív fotoreziszteknél a kitett területek oldhatóvá válnak, és a kifejlődés után megsemmisülnek. Az ilyen fotorezisztek általában nagyobb felbontást tesznek lehetővé, mint a negatív [1] [2] [3] , de drágábbak [4] .
A mikroelektronika gyártásában a g-line és i-line fotolitográfiához DQN alapú pozitív kétkomponensű fotoreziszteket (diazokinon, DQ és novolak, N) használtak [5] . Később a szubmikronos folyamatokhoz KrF, ArF excimer lézereket, szerves üveg alapú fotoreziszteket , szervetlen reziszteket (Ag + Ge-Se), polisilint, két- és háromrétegű reziszteket (többrétegű védőréteg 90 nm-hez és újabb műszaki eljárásokhoz) alkalmaztak. [6] .
gyakori[ mikor? ] a következő típusú pozitív fotorezisztek g-vonalhoz (436 nm hullámhosszú litográfiák, 0,5 μm -ig terjedő gyártási eljárások [7] [8] ): Shipley 1805, Shipley 1813, Shipley 1822 (gyártó: Microchem [9] ).
Negatív fotorezisztekA negatív fotoreziszteknél a megvilágított területek polimerizálódnak és oldhatatlanná válnak, így csak a nem exponált területek oldódnak fel az előhívás után. A negatív fotorezisztek általában nagyobb tapadásúak, mint a pozitív fotorezisztek, és jobban ellenállnak a maratással szemben.
Általánosságban elmondható, hogy 1972-re elérték a klasszikus negatív fotorezisztek határait, és a pozitív fotoreziszteket 2 µm-nél jobb műszaki eljárásokhoz használták [2] [10] .
Megfordítható fotorezisztekA reverzibilis fotorezisztek ( képmegfordítás [8] ) olyan speciális fotorezisztek, amelyek expozíció után pozitívakként viselkednek, de hőkezeléssel, majd a teljes fotoreziszt (már fotomaszk nélkül) ultraibolya sugárzásnak való kitételével „visszafordíthatók” . Ebben az esetben a fejlesztés után az ilyen ellenállók már negatívként viselkednek. A fő különbség az így kapott minták és a pozitív reziszt egyszerű használata között a fotoreziszt falainak dőlése; pozitív fotoreziszt esetén a falak kifelé dőlnek, ami alkalmas a maratási eljárásra, a fotoreziszt minta megfordítása esetén pedig a falak befelé dőlnek, ami a fordított litográfiai eljárásnál előny.
A fotorezisztek a fénynek ( fotonoknak ) kitett rezisztek, szemben az elektronokkal való érintkezésre tervezett rezisztekkel . Az utóbbi esetben a fotoreziszteket elektronikus reziszteknek vagy elektronikus (e-beam) litográfiai reziszteknek nevezik . A fotorezisztek különböznek az expozíciós hullámhosszban , amelyre érzékenyek. A legstandardabb expozíciós hullámhosszok az ún. a higanygőz emissziós spektrumának i-vonala (365nm), h-vonala (405nm) és g-vonala (436nm) . Sok fotoreziszt is ki lehet téve széles spektrumnak az UV tartományban (integrált expozíció), amelyhez általában higanylámpát használnak . A rezisztek következő generációját a KrF, ArF (közép- és távoli ultraibolya; 248 nm és 193 nm) excimer lézerekhez fejlesztették ki. A fotorezisztek külön osztályai a mély (extrém) UV-re ( GUV (EUV) litográfia ) és a röntgensugárzásra ( röntgen-litográfia ) érzékeny anyagok. Ezen kívül vannak speciális fotorezisztek a nanoimprinting (nanoprinting) litográfiához .
A fotoreziszt film vastagsága az egyik legfontosabb paraméter. Általános szabály, hogy a nagy felbontás eléréséhez a filmvastagság nem haladja meg a szükséges felbontás kétszeresét. A fotoreziszt felbontása az egységnyi hosszúságra (1 mm) számított minimális elemek maximális száma. R=L/2l, ahol L a szakasz hossza, mm; l az elem szélessége, mm. Ezzel szemben a mélymaratási vagy fordított litográfiai eljárások viszonylag nagy vastagságú fotoreziszt filmet igényelnek. A film egészének vastagságát a fotoreziszt viszkozitása, valamint az alkalmazás módja határozza meg. Különösen a centrifugálás során a filmvastagság csökken a forgási sebesség növekedésével.
Az alacsony tapadású anyagokra fotorezisztek felhordása előtt először egy alapréteget kell felhordani (például HMDS), amely javítja a fotoreziszt tapadását a felülethez. Felhordás után a fotoreziszt néha tükröződésgátló bevonattal van bevonva az expozíció hatékonyságának javítása érdekében. Ugyanebből a célból a fotoreziszt felhordása előtt néha tükröződésgátló bevonatot alkalmaznak. Magukat a fotoreziszteket a következő fő módszerekkel alkalmazzák:
CentrifugálásA fonás a legszélesebb körben használt módszer a fotoreziszt felületre történő felvitelére, amely lehetővé teszi egyenletes fotoreziszt film létrehozását, és a vastagságának szabályozását a forgási sebességgel.
MerítésCentrifugálásra nem alkalmas felületek használatakor fotorezisztbe mártott bevonatot használnak. Ennek a módszernek a hátránya a nagy fotoreziszt fogyasztás és a kapott filmek inhomogenitása.
Aeroszolos permetezésHa összetett felületekre kell felhordani a rezisztet, akkor aeroszolos permetezést alkalmazunk, azonban a rétegvastagság ennél a felhordási módnál nem egyenletes. Az aeroszolos leválasztáshoz általában speciálisan kialakított fotoreziszteket használnak.
A fotoreziszteket arra használják, hogy nyomtatott áramköri lapok készítésekor mintát hozzanak létre egy fólia dielektrikumon . A réz maratására vas-kloridot vagy ammónium-perszulfátot használnak . A nyomtatott áramköri lapok gyártásához használt fotorezisztnek két fő típusa van: a szárazfilmes fotoreziszt (SPF) és a „POSITIV” aeroszol. Az SPF elterjedtebbé vált a gyártásban, mivel egységes réteget biztosít. Ez egy háromrétegű szerkezet: két réteg védőfólia és egy réteg fotoreziszt közöttük. A megmunkálandó anyagra laminálógéppel ragasztják.
RézkarcA fotoreziszteket leggyakrabban maszkként használják maratási folyamatokhoz a mikroelektronikai félvezető eszközök gyártásában , beleértve a MEMS -eket , a tranzisztorokat és másokat. A maratásra szánt fotorezisztek jellemzően nagy vegyszerállósággal rendelkeznek a maratószerekkel szemben, és nagy a maratási mélység és a felbontás aránya. A maratási mélység nagymértékben függ a film vastagságától: minél vastagabb a film, annál nagyobb a maratási mélység.
ÖtvözetA fotoreziszteket adalékanyag -beültetési folyamatokban is használják ionimplantáción keresztül . Általában egy fotoreziszt segítségével a felületet borító oxidon mintát hoznak létre , majd a szennyeződéseket már az ebben az oxidban kialakított ablakokon keresztül beültetik, így az anyagnak csak bizonyos szakaszait adalékolják.
Fordított fotolitográfiaA fordított (robbanásveszélyes litográfiai) eljárásoknál a fotoreziszt előhívása után vékony anyagréteget permeteznek a fotoreziszt filmre. Továbbá az előhívás után visszamaradt fotoreziszt területeket eltávolítják, magukkal viszik a lerakódott anyagot, így az anyag filmjei csak a fotoreziszt által nem védett helyeken maradnak. A fordított litográfiás eljárásnál a védőréteg vastagságának kétszer vagy többször vastagabbnak kell lennie, mint a felvitt anyag filmvastagsága. Ezenkívül a fordított litográfiához gyakran alkalmaznak két- és háromrétegű eljárásokat, ahol több réteg fotoreziszt kerül lerakásra. Ugyanakkor az alacsonyabb fotoreziszt nagyobb fejlődési sebességgel rendelkezik, így mintegy maratja a második fotoreziszt réteget, amelyre az anyag felkerül. Ebben a tekintetben az alsó fotoreziszt rétegnek oldhatatlannak kell lennie a második fotorezisztben. Ezenkívül a fordított litográfiához használt fotoreziszteknek magas hőmérsékleti stabilitással kell rendelkezniük, amelyre bizonyos típusú porlasztások magas hőmérséklete miatt szükség van. Az ilyen fotoreziszteket LOR fotoreziszteknek (angolul lift-of-resist) nevezik.
Homokfúvás gravírozásA film formájú fotoreziszteket homokfúvás maszkként is használják .
PecsételésBizonyos típusú védőanyagokat, például a ciklotent, polimerként használják dielektromos, fedő- és tömítőrétegek létrehozására, amelyek csökkenthetik a kristálygyártási folyamat technológiai lépéseinek számát .
Különféle struktúrák létrehozásaA fotoreziszteket gyakran nem a rendeltetésükre használják, hanem a mikroelektronika különféle szerkezeteinek létrehozására szolgáló anyagként. Például speciális reziszteket használnak a kívánt alakú polimer hullámvezetők létrehozására a hordozó felületén. Ezenkívül mikrolencsék is beszerezhetők a fotorezisztből. Ehhez először a fotorezisztből alakítják ki a lencsealap kívánt formáját, majd a rezisztet hőkezeléssel megolvasztják, így lencse formát adnak neki.
Használnak kémiai látens képjavító fotoreziszteket is, amelyek fényérzékeny óniumsókból és naftol-rezolgyanták észtereiből állnak, amelyekben kémiai reakciók mennek végbe a sók hatására.
Röntgensugárzásra és ionfluxusra érzékeny elektronikus rezisztek és fotorezisztek