|
Ijobiy va salbiy fotorezistlar
|
| bet | 2/7 | | Sana | 01.02.2024 | | Hajmi | 274,29 Kb. | | #149979 |
Bog'liq 1-labaratoriyaIjobiy va salbiy fotorezistlar . Fotorezistlar - yorug'lik ta'sirida o'zgarib turadigan, eruvchanligi bo'lgan, nurlanishga chidamli va tasvirni substratga o'tkazish uchun ishlatiladigan fotosensitiv materiallar.
Fotorezistlar ko'p komponentli monomer-polimer materiallar bo'lib, ularga quyidagilar kiradi: fotosensitiv (polivinilsinnamatlar - manfiy fotorezistlarda va naftoxinon diazidlarda - musbat), plyonka hosil qiluvchi (ko'pincha bu turli xil fenol-formaldegid smolalari, rezol va novolak smolalari) moddalar, shuningdek. erituvchilar sifatida (ketonlar, aromatik uglevodorodlar, spirtlar, dioksan, siklogeksan, dimetilformamid va boshqalar).
Fotolitografiya jarayonida fotorezistlar ikkita funktsiyani bajaradi: bir tomondan, fotosensitiv materiallar bo'lib, ular elementlarning rel'ef naqshini yaratishga imkon beradi, ikkinchidan esa qarshilik xususiyatlariga ega bo'lib, ular texnologik qatlamni qirqish paytida himoya qiladi.
Manfiy fotorezistlar plyonkasida relyef yaratish uchun asos fotokimyoviy reaksiya - fotopolimerlanish, musbat fotorezistlar plyonkasida esa fotoparchalanish reaksiyasi - fotolizdan foydalanish hisoblanadi.
S
albiy fotorezistlar uchun ta'sir qilish vaqtida yoritilgan joylar ishlab chiquvchida erimaydi va substrat yuzasida qoladi. Bunday holda, relyef fotomaska elementlarining salbiy tasviridir. Ijobiy fotorezistlar uchun, shunga ko'ra, buning aksi (2-rasm).
2-Rasm
Qarshiliklarni tanlash va ishlatishda e'tiborga olinishi kerak bo'lgan asosiy mezonlar (yorug'lik) sezuvchanlik, o'lchamlari, kislota va plazma qarshiligi, yopishqoqlik, nuqsonlilik, yuqori kontrastdir.
1. Qarshilikning muhim xususiyati sezgirlikdir . Qarshilikning sezgirligi - bu qarshilikning maqbul vaqt ichida (odatda 1-2 minut) to'liq rivojlanishi uchun ushbu qarshilikning bir qismiga o'tkazilishi kerak bo'lgan energiya.
Fotorezist tarkibida ultrabinafsha nurlanishini ma'lum diapazondagi to'lqin uzunliklari bilan yutadigan fotosensitiv modda mavjud. Bu diapazonni fotorezistning yutilish spektrlari asosida aniqlash mumkin. Qarshilikning yutilish hududi - qarshilik plyonkasining optik zichligi kamida 0,2 bo'lgan to'lqin uzunligi mintaqasi. Bu hudud fotorezistning spektral sezgirligi hududi deb ataladi.
Bundan tashqari, ba'zida ular fotorezistning ajralmas fotosensitivligi haqida ham gapirishadi. Bu fotorezist tomonidan so'rilgan barcha to'lqin uzunliklarining yorug'ligi ta'sirida fotorezistning fotosensitivligi sifatida aniqlanadi.
Fotorezistning fotosensitivligini (~100 mJ/sm 2 ) va yoritilishini bilib, ma'lum turdagi fotorezist uchun taxminiy ta'sir qilish vaqtini aniqlash mumkin. Simob lampalarining nurlanish intensivligi ~300–500 mVt/ sm2 ni tashkil qiladi . Aniq ta'sir qilish vaqti eksperimental tarzda o'rnatiladi va 10-20 s dan bir necha daqiqagacha o'zgarib turadi.
2. Fotorezistning ruxsati fotolitografiya jarayoni natijasida substrat yuzasining 1 mm ga birlashmasdan olinishi mumkin bo'lgan teng qalinlikdagi chiziqlar soni bilan aniqlanadi. Ruxsatning chegaraviy qiymati fotorezistning polimer molekulalarining kattaligi bilan belgilanadi. Fotorezistning o'lchamlari, shuningdek, agressiv muhit ta'siriga bardosh bera oladigan fotorezist plyonkaning minimal qalinligiga bog'liq. Eng yaxshi salbiy fotorezistlar uchun plyonka qalinligining minimal chiziq kengligiga nisbati 1: 2-1: 3, ijobiy bo'lganlar uchun esa - 1: 1. Minimal kenglikdagi chiziqlarni olish uchun qarshilikning qalinligini ham hisobga olish kerak. Ijobiy fotorezistlarning yaxshiroq rezolyutsiyasi ularni VLSI chiplarini ishlab chiqarishda qo'llash imkonini beradi. Ruxsatga "fotomaska-fotorezist-substrat" tizimidagi ta'sir qilish jarayonlari va tegishli optik hodisalar, shuningdek, ishlab chiqish va quritish jarayonlari sezilarli darajada ta'sir qiladi. Fotorezistlarning rezolyutsiyasiga ta'sir qiluvchi optik hodisalarga fotomaska-fotorezist interfeysidagi yorug'lik diffraksiyasi, substrat yuzasidan yorug'lik aks etishi va fotorezist qatlamida yorug'lik tarqalishi kiradi.
Fotorezist qatlamdagi naqsh relyef elementlarining geometrik o'lchamlari barqarorligi ko'p jihatdan rivojlanish va quritish jarayonlarining shartlariga bog'liq. Haddan tashqari rivojlanish elementlarning hajmining oshishiga olib keladi (ayniqsa, ijobiy fotorezistlar uchun) va optimal bo'lmagan quritish sharoitlari fotorezist qatlamining egilishiga va uning tozalanishiga olib kelishi mumkin.
Fotorezistning rezolyutsiyasi va bu qarshilik yordamida litografiya jarayonining aniqligi o'rtasida farq bor. Amalda ular fotolitografik jarayonning rezolyutsiyasiga e'tibor berishadi.
3. Fotorezistlarning kislotaga chidamliligi fotorezist qatlamining ta'sir qilish, ishlab chiqish va quritishdan so'ng, substrat yuzasini kislota va ishqorli o'tlashtiruvchi moddalar ta'siridan tanlab himoya qilish qobiliyatini anglatadi. Kislota qarshiligining mezoni chekka va mahalliy qirqish miqdoridir. Odatda plyonkaning chetida chizilganidan keyin hosil bo'lgan takozning o'lchami bilan baholanadi. Kislota chidamliligi mezonlari, shuningdek, nurlanishning fotorezist qatlamiga uning yo'q bo'lib ketishi yoki tozalanishi boshlanishidan oldin ta'sir qiladigan vaqt va etchingdan keyin substratdagi hosil bo'lgan tuzilmalarning sifati. Fotorezistlarning kislotaga chidamliligi ko'pincha fotorezist niqob bilan qoplangan, uning yuzasi chizilganida substratga o'tkaziladigan nuqson zichligi (birlik sirt maydoniga to'g'ri keladigan nuqsonlar soni) bilan tavsiflanadi.
Fotorezistning kimyoviy ta'sirlarga chidamliligi nafaqat tarkibga, balki qarshilik niqobining qalinligi va holatiga ham bog'liq. Fotorezistning qirqishga chidamliligi qirqish omili K = h / x yordamida baholanadi , bu erda h - qirqish chuqurligi, x - lateral qirqish. Berilgan chuqurlikda lateral qirqish qanchalik kam bo'lsa, fotorezistning kislota qarshiligi shunchalik yuqori bo'ladi. Lateral qirqish ko'pincha qirqish xanjar bilan tavsiflanadi.
4. Substrat materialini plazma bilan qirqish usullaridan foydalanish tufayli fotorezistning muhim xarakteristikasi plazma qarshiligi yoki plazmaga chidamliligi hisoblanadi. Muayyan materialni o'rash uchun plazma hosil qiluvchi gazlarning bir nechta muqobil kompozitsiyalari mavjud bo'lganligi sababli, plazma ko'rib chiqilayotgan qarshilikni ko'rsatish kerak. Ftor o'z ichiga olgan plazmalarda qirqish haqida gap ketganda, odatda plazma qarshiligini tavsiflash uchun fotorezist materialning kremniy dioksidining kesish tezligiga nisbatan nisbiy surtish tezligi qo'llaniladi. Polimer qatlamlarini silliqlash haqida gap ketganda, plazma qarshiligining o'lchovi sifatida ko'pincha kislorodli plazmadagi polistirolning oksidlanish tezligiga materialning surilish tezligining nisbati qo'llaniladi.
5. Qarshilikning keyingi muhim xususiyati uning yopishishidir . Fotolitografiyaga qo'llanganda, yopishqoqlik - bu fotorezist qatlamining yaratilayotgan qarshilik niqobining perimetri bo'ylab etchantning substratga kirib ketishiga yo'l qo'ymaslik qobiliyati.
Fotorezist qatlamining yopishishi ma'lum o'lchamdagi fotorezist qatlamining laminar erituvchi oqimida substratdan ajralishi uchun ketadigan vaqt sifatida aniqlanadi. Agar 2020 mkm 2 qarshilik qatlami 20 daqiqadan so‘ng chiqib ketsa, yopishqoqlik qoniqarli hisoblanadi.
6. Fotorezistning o'ta muhim xususiyati - undan hosil bo'lgan niqobning nuqsonliligi . Buzuqlik - rezistiv niqob orqali substratni qayta ishlashning keyingi texnologik bosqichlarida o'zini namoyon qiladigan mikroskopik plyonka nuqsonlari soni. Odatda nuqsonlilik maydon birligidagi nuqsonlar soni bilan ifodalanadi.
Fotorezist plyonkada ponksiyonlar paydo bo'lishi sifatsiz yoki eskirgan fotomaska, turli xil ifloslanishlar va gofret yuzasining yomon namlanishi bilan bog'liq. Qoida tariqasida, aşındırma paytida ponksiyonlar oksidi himoya qatlamiga o'tadi va iflosliklarning mahalliy tarqalishining "parazit" joylari bo'lib, qatlamlarning qisqa tutashuviga olib kelishi mumkin.
Qarshilikdagi nuqsonlarni kamaytirish usullari: qalinroq yoki ikki qatlamli qarshilikdan foydalanish; qo'llashdan oldin plastinka yuzasini tozalash; shablonlarni yopishqoqlikka qarshi qatlam bilan qoplash; filtrlashga qarshi turish; yuqori haroratda quritish; rivojlanish jarayonida yupqalikka qarshilik ko'rsatishning oldini olish.
7. Ruxsat bilan chambarchas bog'liq bo'lgan qiymat fotorezistning kontrastidir . Kontrastni fotorezistning ajralish kuchining o'lchovi deb atash mumkin. Yuqori aniqlikni ta'minlash uchun fotorezist yuqori kontrast qiymatiga ega bo'lishi kerak, shuning uchun substratdan aks ettirilgan yoki diffraktsiya ta'siridan kelib chiqadigan yorug'lik fotorezist niqobining shakllanishiga ta'sir qilmaydi.
Shakllangan fotorezist niqobning profili birinchi navbatda kontrastga bog'liq; kamroq darajada, hosil bo'lgan fotorezist maskalarning muhim elementlarining o'lchamlari unga bog'liq.
Ekspozitsiyadan so'ng kontrastni yaxshilash uchun fotorezist rivojlanishdan oldin quritiladi va shu bilan uning bir xil zichligiga erishiladi. Bunga qo'shimcha ravishda, fotorezist plyonkada ichki ko'zguni yo'q qilish uchun substratda aks ettirishga qarshi qoplamalardan foydalanish mumkin. Ushbu hodisa aks ettirilgan oqim o'tkazilayotgan yorug'likka to'sqinlik qilganligi sababli yuzaga keladi, bu esa fotomaskaning shaffof bo'lmagan joylari bilan himoyalangan joylarda qo'shimcha yoritishni keltirib chiqaradi. Natijada, tasvirning loyqa va notekis qirralarini keltirib chiqaradigan "halo" hosil bo'ladi.
Rasm yaratish mexanizmi polimer makromolekulalarining foto-o'zaro bog'lanishi bo'lgan salbiy fotorezistlar ijobiy fotorezistlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega:
katta texnologik kenglik, ya'ni yaxshi sifatli qarshilik niqoblarini ishlab chiqaradigan texnologik parametrlarni keng tanlash imkoniyati;
qayta namoyon bo'lishiga befarqlik;
yaxshi yopishish va suyuqlik bilan ishlov berishga qarshilik;
"o'z-o'zini tuzatish" qobiliyati - keyingi izotropik suyuqlik bilan ishlov berish paytida ochilgan joylarning o'lchamlari kerakli yo'nalishda sozlanishi mumkin;
fotorezist kompozitsiyalari va ishlab chiquvchi kompozitsiyalarning tarkibiy qismlarining keng tanlovi.
Salbiy qarshilikning eng jiddiy kamchiliklari quyidagilardir:
o'lchamlari fotorezist plyonka qalinligi bilan cheklangan. Fotolitografiya yordamida olingan elementlarning tipik kritik o'lchamlari fotorezist qatlamining qalinligidan kamida uch baravar kam bo'lmagan asosiy qoida mavjud;
kislorod salbiy qarshiliklardan qarshilik niqoblarini shakllantirish jarayonini juda kuchli inhibe qiladi;
salbiy qarshiliklarni "portlovchi fotolitografiya" uchun ishlatish juda qiyin.
|
| |
