Fotoresist (fra foto og engelsk resist ) - polymer lysfølsomt materiale . Det påføres det materiale, der skal behandles i processen med fotolitografi eller fotogravering , for at opnå et arrangement af vinduer svarende til fotomasken for adgang til ætsning eller andre stoffer til overfladen af materialet, der behandles.
I positive fotoresists bliver udsatte områder opløselige og ødelægges efter udvikling. Sådanne fotoresists tillader som regel at opnå højere opløsninger end negative [1] [2] [3] , men er dyrere [4] .
Til g-line og i-line fotolitografi ved fremstilling af mikroelektronik blev positive to-komponent fotoresister baseret på DQN (diazoquinon, DQ og novolac, N) brugt [5] . Senere, til submikronprocesser, der anvender KrF, blev ArF excimer-lasere, organisk glasbaserede fotoresists , uorganiske resists (Ag + Ge-Se), Polysilyne, to- og trelagsresists (flerlagsresists til 90 nm og nyere tekniske processer) brugt. [6] .
almindelige[ hvornår? ] følgende typer positive fotoresister til g-line (litografier med en bølgelængde på 436 nm , fremstillingsprocesser op til 0,5 μm [7] [8] ): Shipley 1805, Shipley 1813, Shipley 1822 (fabrikant Microchem [9] ).
Negativ fotoresistI negative fotoresists polymeriserer de eksponerede områder og bliver uopløselige, så kun de ueksponerede områder opløses efter fremkaldelse. Negative fotoresister har generelt højere vedhæftning end positive fotoresister og er mere modstandsdygtige over for ætsning.
Generelt var grænserne for klassiske negative fotoresists nået i 1972, og positive fotoresists blev brugt til tekniske processer bedre end 2 µm [2] [10] .
Reversible fotoresistsReversible fotoresister ( image reversal [8] ) er specielle fotoresister, der efter eksponering opfører sig som positive, men kan "vendes" gennem varmebehandling og efterfølgende eksponering af hele fotoresisten (allerede uden fotomaske) for ultraviolet stråling . I dette tilfælde, efter udvikling, vil sådanne resists allerede opføre sig som negative. Hovedforskellen mellem de på denne måde opnåede mønstre og den simple brug af en positiv resist er hældningen af fotoresistens vægge; i tilfælde af en positiv fotoresist er væggene skråtstillet udad, hvilket er velegnet til ætseprocessen, og når fotoresistmønsteret vendes, hælder væggene indad, hvilket er en fordel i den omvendte litografiproces.
Fotoresists er resists udsat for lys ( fotoner ), i modsætning til resists designet til at blive udsat for elektroner . I sidstnævnte tilfælde kaldes fotoresists elektroniske resists eller resists til elektronisk (e-beam) litografi . Fotoresister adskiller sig i den eksponeringsbølgelængde , som de er følsomme over for. De mest standardeksponeringsbølgelængder var de såkaldte. i-linje (365 nm), h-linje (405 nm) og g-linje (436 nm) af emissionsspektret af kviksølvdamp . Mange fotoresists kan også udsættes for et bredt spektrum i UV-området (integral eksponering), hvortil der normalt bruges en kviksølvlampe . Den næste generation af resists blev udviklet til excimer-lasere KrF, ArF (midt og fjern ultraviolet; 248 nm og 193 nm). Separate klasser af fotoresist er materialer, der er følsomme over for dyb (ekstrem) UV ( GUV (EUV) litografi ) og røntgenstråler ( røntgenlitografi ). Derudover er der specielle fotoresists til nanoimprinting (nanoprinting) litografi .
Tykkelsen af fotoresistfilmen er en af dens nøgleparametre. For at opnå høj opløsning kræves som regel en filmtykkelse på ikke mere end det dobbelte af den krævede opløsning. Opløsningen af en fotoresist er defineret som det maksimale antal minimumselementer pr. længdeenhed (1 mm). R=L/2l, hvor L er længden af sektionen, mm; l er bredden af elementet, mm. Omvendt kræver dyb ætsning eller omvendt litografiprocesser en relativt stor tykkelse af fotoresistfilmen. Tykkelsen af filmen som helhed bestemmes af fotoresistens viskositet såvel som af påføringsmetoden. Især under spincoating falder filmtykkelsen med stigende rotationshastighed.
Før påføring af fotoresist på materialer med lav vedhæftning, påføres først en undercoat (f.eks. HMDS), som forbedrer fotoresistens vedhæftning til overfladen. Når fotoresisten er påført, er den nogle gange belagt med en anti-reflekterende belægningsfilm for at forbedre eksponeringseffektiviteten. Til samme formål påføres nogle gange en antirefleksbelægning før påføring af fotoresisten. Selve fotoresisterne påføres ved følgende hovedmetoder:
CentrifugeringSpinning er den mest udbredte metode til at påføre fotoresist på en overflade, hvilket giver dig mulighed for at skabe en ensartet fotoresistfilm og kontrollere dens tykkelse ved rotationshastighed.
DippingVed anvendelse af overflader, der ikke er egnet til centrifugering, anvendes dyppebelægning i fotoresist. Ulemperne ved denne metode er det høje forbrug af fotoresist og inhomogeniteten af de resulterende film.
AerosolsprøjtningHvis det er nødvendigt at påføre resisten på komplekse overflader, anvendes aerosolsprøjtning, dog er filmtykkelsen med denne påføringsmetode ikke ensartet. Til aerosolaflejring anvendes som regel specialdesignede fotoresists.
Fotoresister bruges til at skabe et mønster på et foliedielektrikum, når man laver printkort . Jernchlorid eller ammoniumpersulfat bruges til at ætse kobber. Der er to hovedtyper af fotoresist, der anvendes til fremstilling af printplader: tørfilm fotoresist (SPF) og aerosol "POSITIV". SPF er blevet mere udbredt i produktionen, da det giver et ensartet lag. Det er en tre-lags struktur: to lag af en beskyttende film og et lag af fotoresist mellem dem. Det limes til materialet, der skal behandles, ved hjælp af en laminator.
ÆtsningFotoresister bruges mest som en maske til ætsningsprocesser ved fremstilling af halvlederenheder til mikroelektronik , herunder MEMS , transistorer og andre. Fotoresister beregnet til ætsning har typisk høj kemisk resistens over for ætsemidler og et højt forhold mellem ætsedybde og opløsning. Ætsningsdybden afhænger i høj grad af filmens tykkelse: Jo tykkere filmen er, jo større dybden af ætsningen kan opnås.
LegeringFotoresister bruges også i doteringsimplantationsprocesser via ionimplantation . Normalt skabes der ved hjælp af en fotoresist et mønster på oxidet, der dækker overfladen, og så implanteres urenhederne allerede gennem vinduerne, der er dannet i denne oxid, og doper således kun visse dele af materialet.
Omvendt fotolitografiI omvendte (eksplosive litografiske) processer, efter fremkaldelse af fotoresisten, sprøjtes en tynd film af materiale på fotoresistfilmen. Yderligere fjernes de områder af fotoresisten, der er tilbage efter fremkaldelsen, idet det aflejrede materiale tages med sig, således at filmene af materialet kun forbliver på de steder, der ikke er beskyttet af fotoresisten. Til den omvendte litografiproces skal resistfilmtykkelsen være to eller flere gange tykkere end filmtykkelsen af det aflejrede materiale. Derudover bruges to- og trelagsprocesser ofte til omvendt litografi, hvor flere lag fotoresist afsættes. Samtidig har den nedre fotoresist en højere udviklingshastighed, og ætser således så at sige det andet lag fotoresist, hvorpå materialet er aflejret. I denne henseende skal det nedre fotoresistlag være uopløseligt i den anden fotoresist. Derudover skal fotoresister til omvendt litografi have høj temperaturstabilitet, hvilket er påkrævet på grund af de høje temperaturer ved nogle typer sputtering. Sådanne fotoresists kaldes LOR photoresists (engelsk lift-of-resist).
Sandblæst graveringOgså fotoresists i form af film bruges som en maske til sandblæsning .
ForseglingNogle typer resists, såsom cykloten, bruges som en polymer til at skabe dielektriske, dæk- og forseglingslag, som kan reducere antallet af teknologiske trin i krystalproduktionsprocessen .
Oprettelse af forskellige strukturerFotoresister bruges ofte ikke til deres tilsigtede formål, men som et materiale til at skabe forskellige strukturer til mikroelektronik. For eksempel bruges specielle resists til at skabe polymerbølgeledere af den ønskede form på substratoverfladen. Derudover kan mikrolinser fås fra fotoresisten. For at gøre dette dannes den ønskede form af linsebasen først ud fra fotoresisten, og derefter smeltes resisten ved hjælp af varmebehandling, hvilket giver den form som en linse.
Der anvendes også kemiske latente billedforbedrende fotoresister , bestående af lysfølsomme oniumsalte og estere af naphtholresolharpikser, hvor kemiske reaktioner forekommer under påvirkning af saltene.
Elektroniske resists og fotoresists, der er følsomme over for røntgenstråler og ionflux