Основы литографических процессов. Фотолитография.

процессов, в которых можно выделить три основных этапа:

- формирование на

поверхности слоя резиста;
- передача изображения с шаблона на этот слой;
- формирование конфигурации элементов устройств с помощью маски из фоторезиста.

Фотолитография может быть контактной (шаблон при переносе изображения приводится в полный контакт с фоторезистом (ФР)) и бесконтактной ( на микрозазоре либо проекционная ФЛ).

или возгонки;
сушка фоторезиста при 90-110 0C для улучшения его

адгезии к подложке;
экспонирование фоторезиста видимым или УФ излучением через фотошаблон (стекло, кварц и др.) с заданным рисунком для формирования скрытого изображения; осуществляется с помощью ртутных ламп (при контактном способе экспонирования) или лазеров (гл. обр. при проекционном способе);
проявление (визуализацию) скрытого изображения Путем удаления фоторезиста с облученного (позитивное изображение) или необлученного (негативное) участка слоя вымыванием водно-щелочными и органическими растворителями либо возгонкой в плазме высокочастотного разряда;
термическая обработка (дубление) полученного рельефного покрытия (маски) при 100-200 0C для увеличения его стойкости при травлении;
травление участков свободной поверхности травителями кислотного типа (напр., на основе HF, NH4F или CH3COOH) или сухими методами (напр., галогенсодержащей плазмой);
удаление маски растворителями или выжиганием кислородной плазмой. Масштаб передачи рисунка фотошаблона обычно 1:1 или 5:1 и 10:1 (при проекционном способе экспонирования).

заданной конфигурации и защиты нижележащей поверхности от воздействия травителей.

Фоторезисты обычно

представляют собой композиции из светочувствительных органических веществ, пленкообразователей
(феноло-формальдегидные и др. смолы), органических растворителей и специальных добавок.

Характеризуют Ф. светочувствительностью, контрастностью, разрешающей способностью и теплоустойчивостью.

Область спектральной чувствительности Ф. определяется наличием в светочувствительных. органических веществах хромофорных групп способных к фотохимическим превращениям, и областью пропускания пленкообразователя.

( 320-450 нм) и дальнего (180-320 нм) УФ излучения, по

характеру взаимодействия с излучением делят на позитивные и негативные.

Фоторезисты могут быть жидкими, сухими и пленочными. Жидкие фоторезисты содержат 60-90% по массе органического растворителя, пленочные - менее 20%, сухие обычно состоят только из светочувствительного вещества. Жидкие фоторезисты наносят на подложку центрифугированием, напылением или накаткой валиком, сухие - напылением и возгонкой, пленочные - накаткой. Последние имеют вид пленки, защищенной с двух сторон тонким слоем светопроницаемого полимера, например, полиэтилена.

В зависимости от метода нанесения формируют слои толщиной 0,1-10 нм; наиб. тонкие слои (0,3-3,0 мкм) формируют из жидких фоторезистов методом центрифугирования или из сухих фоторезистов методом возгонки.

светочувствительных компонент претерпевает ряд фотохимических превращений, например, подвергается фотополимеризации или

структурированию либо разлагается с выделением газообразных продуктов;
в зависимости от этого светочувствительное вещество закрепляется (сшивается) на экспонированных участках и не удаляется при дальнейшем проявлении (визуализации) под действием органических или водно-щелочных растворителей или плазмы (негативные фоторезисты) либо переходит в растворимое состояние и легко удаляется с экспонированных участков при проявлении (позитивные фоторезистыФ.).

светочувствительного компонента сульфо-эфиры о-нафгохинондиазида (5-40% по массе), а в качестве

пленкообразователя – нолачные смолы (до 50%). При экспонировании сульфоэфир переходит в сульфопроизводное инденкарбоновой кислоты и при проявлении под действием водно-щелочного растворителя удаляется с экспонированных участков поверхности вместе со смолой:

каучуков с диазидами в качестве сшивающих агентов, а также сенсибилизированные

поливиниловый спирт, поливинилциннамат и др. Схема превращения негативного фоторезиста основе каучука и диазида представлена реакцией

0,1-2,0 мкм, контрастность 1,5-5, теплостойкость 120-140 0C;

Негативные фоторезисты, как

правило, более чувствительны, но имеют худшую разрешающую способность.

конфигурации помимо Ф. используют материалы, чувствительные к воздействию

пучка электронов с

энергией 5-50 кэВ (электронорезисты)

рентгеновского излучения с 0,2-0,5 нм (рентгенорезисты)

ионов легких элементов (напр., H+, Не+, O+, Ar+) с энергией более
50 кэВ (ионорезисты).

В качестве наиболее вaжныx позитивных электроно-, рентгено- и ионорезистов применяют композиции на основе производных полиметакрилатов (например, галоген-, циано- и амидозамещенных), поли-алкиленкетонов и полиолефинсульфонов, в качестве негативных - гомо- и сополимеры производных метакрилата, бутадиена, изопрена, стирола, кремнийорганических соединений и др.