Photoresist (din foto și engleză resist ) - material fotosensibil polimeric . Se aplica pe materialul de prelucrat in procesul de fotolitografie sau fotogravura pentru a se obtine un aranjament de ferestre corespunzator fotomastii pentru accesul gravarii sau a altor substante la suprafata materialului care se prelucreaza.
În fotorezistele pozitive, zonele expuse devin solubile și sunt distruse după dezvoltare. Astfel de fotoreziste, de regulă, permit obținerea de rezoluții mai mari decât negative [1] [2] [3] , dar sunt mai scumpe [4] .
Pentru fotolitografia g-line și i-line în fabricarea microelectronicii, au fost utilizate fotoreziste pozitive cu două componente pe bază de DQN (diazochinonă, DQ și novolac, N) [5] . Ulterior, pentru procesele submicronice care utilizează KrF, lasere excimeri ArF, fotoreziste organice pe bază de sticlă , rezistențe anorganice (Ag + Ge-Se), polisilină, rezistențe cu două și trei straturi (rezistențe multistrat pentru 90 nm și procese tehnice mai noi) [6] .
uzual[ când? ] următoarele tipuri de fotoreziste pozitive pentru linia g (litografii cu o lungime de undă de 436 nm , procese de fabricație de până la 0,5 μm [7] [8] ): Shipley 1805, Shipley 1813, Shipley 1822 (producător Microchem [9] ).
Fotorezistențe negativeÎn fotorezistele negative, zonele expuse polimerizează și devin insolubile, astfel încât numai zonele neexpuse se dizolvă după dezvoltare. Fotorezistele negative au, în general, o aderență mai mare decât fotorezistele pozitive și sunt mai rezistente la gravare.
În general, până în 1972 au fost atinse limitele fotorezistenților negativi clasici, iar fotorezistele pozitive au fost utilizate pentru procese tehnice mai bune de 2 µm [2] [10] .
Fotoreziste reversibileFotorezistele reversibile ( inversarea imaginii [8] ) sunt fotorezistențe speciale care, după expunere, se comportă ca cele pozitive, dar pot fi „inversate” prin tratament termic și expunerea ulterioară a întregului fotorezist (deja fără fotomască) la radiații ultraviolete . În acest caz, după dezvoltare, astfel de rezistențe se vor comporta deja ca și negative. Principala diferență între modelele obținute în acest fel și simpla utilizare a unui rezist pozitiv este înclinarea pereților fotorezistului; în cazul unui fotorezistent pozitiv, pereții sunt înclinați spre exterior, ceea ce este potrivit pentru procesul de gravare, iar când modelul fotorezistiv este inversat, pereții sunt înclinați spre interior, ceea ce este un avantaj în procesul de litografie inversă.
Fotorezistele sunt rezistențe expuse la lumină ( fotoni ), spre deosebire de rezistențele proiectate pentru a fi expuse la electroni . În acest din urmă caz, fotorezistele sunt numite rezistențe electronice sau rezistențe pentru litografie electronică (e-beam) . Fotorezistele diferă prin lungimea de undă de expunere la care sunt sensibile. Cele mai standard lungimi de undă de expunere au fost așa-numitele. i-line (365nm), h-line (405nm) și g-line (436nm) a spectrului de emisie a vaporilor de mercur . Multe fotoreziste pot fi, de asemenea, expuse la un spectru larg în domeniul UV (expunere integrală), pentru care se folosește de obicei o lampă cu mercur . Următoarea generație de rezistențe a fost dezvoltată pentru laserele cu excimeri KrF, ArF (ultraviolete medii și îndepărtate; 248 nm și 193 nm). Clase separate de fotorezistenți sunt materiale sensibile la UV profunde (extreme) ( litografie GUV (EUV) ) și la razele X ( litografie cu raze X ). În plus, există fotorezistențe speciale pentru litografie de nanoimprimare (nanoprinting) .
Grosimea filmului fotorezistent este unul dintre parametrii cheie. De regulă, pentru a obține o rezoluție ridicată, este necesară o grosime a filmului de cel mult de două ori rezoluția necesară. Rezoluția unui fotorezist este definită ca numărul maxim de elemente minime pe unitate de lungime (1 mm). R=L/2l, unde L este lungimea secțiunii, mm; l este lățimea elementului, mm. În schimb, procesele de gravare profundă sau litografie inversă necesită o grosime relativ mare a filmului fotorezistent. Grosimea filmului în ansamblu este determinată de viscozitatea fotorezistului, precum și de metoda de aplicare. În special, în timpul acoperirii prin centrifugare, grosimea filmului scade odată cu creșterea vitezei de rotație.
Înainte de a aplica fotoreziste pe materiale cu aderență scăzută, se aplică mai întâi un strat de bază (de exemplu, HMDS), care sporește aderența fotorezistului la suprafață. Odată aplicat, fotorezistul este uneori acoperit cu o peliculă de acoperire antireflex pentru a îmbunătăți eficiența expunerii. În același scop, se aplică uneori un strat antireflex înainte de aplicarea fotorezistului. Fotorezistele în sine sunt aplicate prin următoarele metode principale:
CentrifugareaRotirea este cea mai utilizată metodă de aplicare a fotorezistentului pe o suprafață, ceea ce vă permite să creați un film fotorezistent uniform și să controlați grosimea acestuia prin viteza de rotație.
DippingAtunci când se utilizează suprafețe care nu sunt adecvate pentru centrifugare, se folosește o acoperire prin imersare în fotorezist. Dezavantajele acestei metode sunt consumul mare de fotorezist și neomogenitatea filmelor rezultate.
Pulverizare cu aerosoliDacă este necesară aplicarea rezistenței pe suprafețe complexe, se folosește pulverizarea cu aerosoli, cu toate acestea, grosimea filmului cu această metodă de aplicare nu este uniformă. Pentru depunerea de aerosoli, de regulă, se folosesc fotoreziste special concepute.
Fotorezistele sunt folosite pentru a crea un model pe o folie dielectrică atunci când se creează plăci de circuite imprimate . Clorura de fier sau persulfatul de amoniu este folosit pentru a grava cuprul. Există două tipuri principale de fotoreziste utilizate la fabricarea plăcilor de circuite imprimate: fotorezistent cu film uscat (SPF) și aerosol „POSITIV”. SPF a devenit mai larg utilizat în producție, deoarece oferă un strat uniform. Este o structură cu trei straturi: două straturi dintr-un film protector și un strat de fotorezist între ele. Se lipește de materialul de prelucrat cu ajutorul unui laminator.
GravuraFotorezistele sunt utilizate cel mai frecvent ca mască pentru procesele de gravare în fabricarea de dispozitive semiconductoare pentru microelectronice , inclusiv MEMS , tranzistori și altele. Fotorezistele destinate gravării au în mod obișnuit o rezistență chimică ridicată la agenți de gravare și un raport mare adâncime de gravare la rezoluție. Adâncimea de gravare depinde în mare măsură de grosimea filmului: cu cât filmul este mai gros, cu atât se poate obține adâncimea de gravare mai mare.
AliereFotorezistele sunt, de asemenea, utilizate în procesele de implantare de dopanți prin implantare ionică . De obicei, cu ajutorul unui fotorezist, se creează un model pe oxidul care acoperă suprafața, iar apoi impuritățile sunt implantate deja prin ferestrele formate în acest oxid, dopând astfel doar anumite secțiuni ale materialului.
Fotolitografie inversăÎn procesele inverse (litografie explozivă), după dezvoltarea fotorezistului, o peliculă subțire de material este pulverizată pe filmul de fotorezist. În plus, zonele de fotorezist rămase după dezvoltare sunt îndepărtate, luând cu ele materialul depus, astfel încât peliculele de material să rămână numai în locurile neprotejate de fotorezist. Pentru procesul de litografie inversă, grosimea filmului de rezistență trebuie să fie de două sau mai multe ori mai groasă decât grosimea filmului materialului depus. În plus, procesele cu două și trei straturi sunt adesea folosite pentru litografia inversă, unde sunt depuse mai multe straturi de fotorezist. În același timp, fotorezistul inferior are o rată de dezvoltare mai mare, astfel încât, parcă, gravează al doilea strat de fotorezist pe care este depus materialul. În acest sens, stratul inferior de fotorezist trebuie să fie insolubil în al doilea fotorezist. În plus, fotorezistele pentru litografie inversă trebuie să aibă stabilitate la temperatură ridicată, care este necesară din cauza temperaturilor ridicate ale unor tipuri de pulverizare. Astfel de fotoreziste sunt numite LOR photoresists (lift-of-resist în engleză).
Gravura prin sablareDe asemenea, fotorezistele sub formă de pelicule sunt folosite ca mască pentru sablare .
SigilareUnele tipuri de rezistențe, cum ar fi ciclotenul, sunt utilizate ca polimer pentru a crea straturi dielectrice, de acoperire și de etanșare, care pot reduce numărul de pași tehnologici în procesul de producție a cristalului .
Crearea diferitelor structuriFotorezistele sunt adesea folosite nu pentru scopul lor, ci ca material pentru crearea diferitelor structuri pentru microelectronica. De exemplu, rezistențele speciale sunt utilizate pentru a crea ghiduri de undă polimerice cu forma dorită pe suprafața substratului. În plus, microlentile pot fi obținute din fotorezist. Pentru a face acest lucru, forma dorită a bazei lentilei este mai întâi formată din fotorezist, iar apoi rezistența este topită prin intermediul unui tratament termic, dându-i forma unei lentile.
De asemenea, sunt utilizați fotorezistenții chimici de îmbunătățire a imaginii latente , constând din săruri de oniu fotosensibile și esteri ai rășinilor rezol naftol în care au loc reacții chimice sub acțiunea sărurilor.
Rezistente electronice și fotoreziste sensibile la raze X și fluxuri de ioni