Основы литографических процессов. Фотолитография.

Содержание

Слайд 2

ТИПЫ ЛИТОГРАФИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ Фотолитография (ФЛ) – это совокупность фотохимических

ТИПЫ ЛИТОГРАФИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

Фотолитография (ФЛ) – это совокупность фотохимических 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).
Слайд 3

ТИПЫ ЛИТОГРАФИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

ТИПЫ ЛИТОГРАФИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

Слайд 4

ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ позитивное изображение негативное изображение

ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

позитивное изображение негативное изображение

Слайд 5

ФОТОЛИТОГРАФИЯ нанесение фоторезиста на металл, диэлектрик или полупроводник методами центрифугирования, напыления

ФОТОЛИТОГРАФИЯ

нанесение фоторезиста на металл, диэлектрик или полупроводник методами центрифугирования, напыления 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).
Слайд 6

ФОТОРЕЗИСТЫ ФОТОРЕЗИСТЫ, светочувствительные материалы, применяемые в фотолитографии для формирования рельефного покрытия

ФОТОРЕЗИСТЫ

ФОТОРЕЗИСТЫ, светочувствительные материалы, применяемые в фотолитографии для формирования рельефного покрытия 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.
Слайд 7

ФОТОРЕЗИСТЫ По спектральной чувствительности различают фоторезисты для видимой области спектра, ближнего

ФОТОРЕЗИСТЫ

По спектральной чувствительности различают фоторезисты для видимой области спектра, ближнего (

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.
Слайд 8

ФОТОРЕЗИСТЫ При экспонировании в слое фоторезиста образуется скрытое изображение. При этом

ФОТОРЕЗИСТЫ

При экспонировании в слое фоторезиста образуется скрытое изображение.
При этом 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.).
Слайд 9

ПОЗИТИВНЫЕ ФОТОРЕЗИСТЫ Из позитивных фоторезистов наиболее распространены композиции, содержащие в качестве

ПОЗИТИВНЫЕ ФОТОРЕЗИСТЫ

Из позитивных фоторезистов наиболее распространены композиции, содержащие в качестве 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:
Слайд 10

НЕГАТИВНЫЕ ФОТОРЕЗИСТЫ Среди негативных фоторезистов наиб. распространены композиции на основе циклолефиновых

НЕГАТИВНЫЕ ФОТОРЕЗИСТЫ

Среди негативных фоторезистов наиб. распространены композиции на основе циклолефиновых 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
Слайд 11

ФОТОРЕЗИСТЫ Позитивные фоторезисты чувствительны к экспозиции 10-250 мДж/см2, имеют разрешающую способность

ФОТОРЕЗИСТЫ

Позитивные фоторезисты чувствительны к экспозиции 10-250 мДж/см2, имеют разрешающую способность 0,1-2,0

мкм, контрастность 1,5-5, теплостойкость 120-140 0C;
Негативные фоторезисты, как правило, более чувствительны, но имеют худшую разрешающую способность.