Fotoresist (från foto och engelska resist ) - polymer ljuskänsligt material . Den appliceras på materialet som ska bearbetas i processen för fotolitografi eller fotogravering för att erhålla ett arrangemang av fönster som motsvarar fotomasken för åtkomst av etsning eller andra ämnen till ytan av materialet som bearbetas.
I positiva fotoresister blir exponerade områden lösliga och förstörs efter framkallning. Sådana fotoresister tillåter som regel att erhålla högre upplösningar än negativa [1] [2] [3] , men är dyrare [4] .
För g-line och i-line fotolitografi vid tillverkning av mikroelektronik användes positiva tvåkomponents fotoresister baserade på DQN (diazokinon, DQ och novolac, N) [5] . Senare, för submikronprocesser som använder KrF, användes ArF excimerlasrar, organiska glasbaserade fotoresister , oorganiska resister (Ag + Ge-Se), Polysilyne, två- och treskiktsresister (flerskiktsresister för 90 nm och nyare tekniska processer) [6] .
allmänning[ när? ] följande typer av positiva fotoresister för g-linje (litografier med en våglängd på 436 nm , tillverkningsprocesser upp till 0,5 μm [7] [8] ): Shipley 1805, Shipley 1813, Shipley 1822 (tillverkare Microchem [9] ).
Negativ fotoresistI negativa fotoresister polymeriserar de exponerade områdena och blir olösliga, så att endast de oexponerade områdena löses upp efter framkallning. Negativa fotoresister har i allmänhet högre vidhäftning än positiva fotoresister och är mer motståndskraftiga mot etsning.
I allmänhet hade 1972 gränserna för klassiska negativa fotoresister nåtts, och positiva fotoresister användes för tekniska processer bättre än 2 µm [2] [10] .
Vändbara fotoresisterReversibla fotoresister ( image reversal [8] ) är speciella fotoresister som efter exponering beter sig som positiva, men som kan "vändas" genom värmebehandling och efterföljande exponering av hela fotoresisten (redan utan fotomask) för ultraviolett strålning . I det här fallet, efter utveckling, kommer sådana resister redan att bete sig som negativa. Huvudskillnaden mellan mönstren som erhålls på detta sätt och den enkla användningen av en positiv resist är lutningen av fotoresistens väggar; i fallet med en positiv fotoresist lutar väggarna utåt, vilket är lämpligt för etsningsprocessen, och när fotoresistmönstret vänds lutar väggarna inåt, vilket är en fördel i den omvända litografiprocessen.
Fotoresister är resister som utsätts för ljus ( fotoner ), i motsats till resister som är utformade för att exponeras för elektroner . I det senare fallet kallas fotoresist för elektroniska resist eller resist för elektronisk (e-beam) litografi . Fotoresister skiljer sig åt i den exponeringsvåglängd som de är känsliga för. De mest standardiserade exponeringsvåglängderna var de så kallade. i-linje (365 nm), h-linje (405 nm) och g-linje (436 nm) av emissionsspektrumet för kvicksilverånga . Många fotoresister kan också exponeras för ett brett spektrum inom UV-området (integral exponering), för vilket man vanligtvis använder en kvicksilverlampa . Nästa generations resist utvecklades för excimerlasrar KrF, ArF (mellan och långt ultraviolett; 248 nm och 193 nm). Separata klasser av fotoresist är material som är känsliga för djup (extrem) UV ( GUV (EUV) litografi ) och röntgenstrålar ( röntgenlitografi ). Dessutom finns speciella fotoresister för nanoimprinting (nanoprinting) litografi .
Tjockleken på fotoresistfilmen är en av dess nyckelparametrar. För att få hög upplösning krävs som regel en filmtjocklek på högst två gånger den erforderliga upplösningen. Upplösningen för en fotoresist definieras som det maximala antalet minsta element per längdenhet (1 mm). R=L/2l, där L är längden på sektionen, mm; l är elementets bredd, mm. Omvänt kräver djupetsnings- eller omvänd litografiprocesser en relativt stor tjocklek av fotoresistfilmen. Tjockleken på filmen som helhet bestäms av fotoresistens viskositet, såväl som av appliceringsmetoden. I synnerhet under spinnbeläggning minskar filmtjockleken med ökande rotationshastighet.
Innan fotoresist appliceras på material med låg vidhäftning, appliceras först ett underlack (till exempel HMDS), vilket förbättrar fotoresistens vidhäftning mot ytan. Efter applicering beläggs fotoresisten ibland med en antireflekterande beläggningsfilm för att förbättra exponeringseffektiviteten. För samma ändamål appliceras ibland en antireflektionsbeläggning innan fotoresisten appliceras. Själva fotoresisterna appliceras med följande huvudmetoder:
CentrifugeringSpinning är den mest använda metoden för att applicera fotoresist på en yta, vilket gör att du kan skapa en enhetlig fotoresistfilm och kontrollera dess tjocklek genom rotationshastighet.
DoppningVid användning av ytor som inte lämpar sig för centrifugering används doppbeläggning i fotoresist. Nackdelarna med denna metod är den höga förbrukningen av fotoresist och inhomogeniteten hos de resulterande filmerna.
AerosolsprutningOm det är nödvändigt att applicera resisten på komplexa ytor används aerosolsprutning, men filmtjockleken med denna appliceringsmetod är inte enhetlig. För aerosolavsättning används i regel specialdesignade fotoresister.
Fotoresister används för att skapa ett mönster på en foliedielektrikum när man skapar kretskort . Järnklorid eller ammoniumpersulfat används för att etsa koppar. Det finns två huvudtyper av fotoresist som används vid tillverkning av tryckta kretskort: torrfilmsfotoresist (SPF) och aerosol "POSITIV". SPF har blivit mer allmänt använt i produktionen, eftersom det ger ett enhetligt lager. Det är en struktur i tre lager: två lager av en skyddande film och ett lager av fotoresist mellan dem. Det limmas på materialet som ska bearbetas med hjälp av en laminator.
EtsningFotoresister används oftast som en mask för etsningsprocesser vid tillverkning av halvledarenheter för mikroelektronik , inklusive MEMS , transistorer och andra. Fotoresister avsedda för etsning har vanligtvis hög kemisk beständighet mot etsmedel och ett högt förhållande mellan etsdjup och upplösning. Etsningsdjupet beror till stor del på filmens tjocklek: ju tjockare filmen är, desto större etsningsdjup kan uppnås.
LegeringFotoresister används också i dopningsimplantationsprocesser via jonimplantation . Vanligtvis, med hjälp av en fotoresist, skapas ett mönster på oxiden som täcker ytan, och sedan implanteras föroreningarna redan genom fönstren som bildas i denna oxid, varvid endast vissa delar av materialet dopas.
Omvänd fotolitografiI omvända (explosiva litografiska) processer, efter framkallning av fotoresisten, sprutas en tunn film av material på fotoresistfilmen. Vidare avlägsnas de områden av fotoresisten som finns kvar efter framkallningen, varvid det avsatta materialet tas med sig, så att filmerna av materialet förblir endast på de platser som är oskyddade av fotoresisten. För den omvända litografiprocessen måste resistfilmtjockleken vara två eller flera gånger tjockare än filmtjockleken för det avsatta materialet. Dessutom används ofta två- och treskiktsprocesser för omvänd litografi, där flera lager av fotoresist avsätts. Samtidigt har den lägre fotoresisten en högre utvecklingshastighet, vilket så att säga etsar det andra skiktet av fotoresist på vilket materialet är avsatt. I detta avseende måste det undre fotoresistskiktet vara olösligt i den andra fotoresisten. Dessutom måste fotoresister för omvänd litografi ha hög temperaturstabilitet, vilket krävs på grund av de höga temperaturerna för vissa typer av sputtering. Sådana fotoresister kallas LOR-fotoresister (engelska lift-of-resist).
Sandblästrad gravyrÄven fotoresister i form av filmer används som en mask för sandblästring .
FörseglingVissa typer av resister, som cykloten, används som polymer för att skapa dielektriska, täckande och tätande skikt, vilket kan minska antalet tekniska steg i kristallproduktionsprocessen .
Skapande av olika strukturerFotoresister används ofta inte för sitt avsedda syfte, utan som ett material för att skapa olika strukturer för mikroelektronik. Till exempel används speciella resister för att skapa polymervågledare med önskad form på substratytan. Dessutom kan mikrolinser erhållas från fotoresisten. För att göra detta formas först den önskade formen på linsbasen från fotoresisten, och sedan smälts resisten med hjälp av värmebehandling, vilket ger den formen av en lins.
Också använda är kemiska latenta bildförbättrande fotoresister , bestående av ljuskänsliga oniumsalter och estrar av naftolresolhartser i vilka kemiska reaktioner sker under inverkan av salterna.
Elektroniska resist och fotoresist som är känslig för röntgenstrålar och jonflöden