El papel del fotorresistente
El fotorresistente es una gran clase de materiales poliméricos con química fotosensible (o sensibles a la energía de los electrones). Es un medio para transferir la exposición ultravioleta o los patrones de exposición al haz de electrones. El nombre en inglés de fotorresistente es resistir, que también se traduce como resistir, fotorresistente, etc. La función del fotorresistente es proteger la superficie del sustrato como una capa antigrabado. Fotorresistente es sólo un término figurado, porque el fotorresistente aparece como un líquido parecido a un gel.
El fotorresistente suele presentarse en forma de una fina película que cubre uniformemente la superficie del sustrato. Cuando se irradia con luz ultravioleta o haces de electrones, las características del propio material fotorresistente cambiarán después del revelado con un revelador, el fotorresistente negativo expuesto o el fotorresistente positivo no expuesto permanecerán en la superficie del sustrato, de esta manera, el micronano diseñado. La estructura se transfiere al fotorresistente, y el grabado, la deposición y otros procesos posteriores pueden transferir aún más este patrón al sustrato debajo del fotorresistente y, finalmente, usar un removedor de pegamento para quitarlo. Simplemente retire el fotorresistente.
2. Ámbito de aplicación del fotorresistente
El fotorresistente se utiliza ampliamente en circuitos integrados (IC), embalajes (Packaging), sistemas microelectromecánicos (MEMS), dispositivos optoelectrónicos y dispositivos fotónicos ( Optoelectrónica/Fotónica), pantallas planas (LED, LCD, OLED), energía solar fotovoltaica (Solar PV) y otros campos.
3. Clasificación y tipos de fotorresistentes
Los fotorresistentes se pueden dividir en fotorresistentes positivos y fotorresistentes negativos según la polaridad del patrón formado.
El pegamento positivo se refiere a las moléculas de cadena larga del polímero que se cortan en moléculas de cadena corta debido a la exposición a la luz; el pegamento negativo se refiere a que las moléculas de cadena corta del polímero se reticulan en moléculas de cadena larga; Moléculas en cadena debido a la exposición a la luz. El revelador puede disolver los polímeros moleculares de cadena corta, de modo que se elimina la porción expuesta de la resistencia positiva, mientras que se retiene la porción expuesta de la resistencia negativa.
①. Fotorresistente UV:
Varios procesos: pegamento especial en spray, pegamento de amplificación química, pegamento despegable, pegamento gráfico inverso, pegamento de alta resolución, pegamento LIGA, etc.
Varias longitudes de onda: fotorresistente para exposición UV profunda, línea I, línea G, exposición de onda larga.
Varios espesores: El espesor del fotorresistente puede variar desde decenas de nanómetros hasta cientos de micras.
②. Fotorresistente de haz de electrones (resistencia de haz de electrones)
Pegamento positivo de haz de electrones: pegamento PMMA, polímero PMMA/MA, para pegamento LIGA, etc.
Pegamento negativo de haz de electrones: pegamento negativo de haz de electrones de alta resolución, pegamento de amplificación química (pegamento de haz de electrones de alta sensibilidad), etc.
③. Fotorresistente para procesos especiales (fabricación especial/muestra experimental)
Pegamento conductor de exposición a haz de electrones, pegamento protector resistente a ácidos y álcalis, pegamento fotorresistente holográfico, pegamento de poliimida amina (alta temperatura). pegamento protector resistente) y otros pegamentos de proceso especiales.
④． Reactivos de soporte (Químicos de proceso)
Revelador, removedor de pegamento, diluyente, promotor de adhesión (adhesivo), fijador, etc.
4. Componentes del Photoresist
El Photoresist generalmente se compone de 4 partes: resina/polímero, disolvente, compuesto fotoactivo, PAC), aditivo (Additive). Entre ellos, el polímero de resina es el cuerpo principal del fotorresistente, lo que hace que el fotorresistente sea resistente al grabado; el disolvente mantiene el fotorresistente en estado líquido para facilitar el recubrimiento; la sustancia fotoactiva controla la respuesta del fotorresistente a una longitud de onda específica. /haz de electrones/haz de iones/rayos X, etc. son sensibles a la luz y producen las reacciones químicas correspondientes que se utilizan para cambiar ciertas características del fotorresistente, como controlar la tasa de absorción de luz/solubilidad del fotorresistente, etc.
5. Principales parámetros técnicos del fotorresistente
5.1. Sensibilidad
La sensibilidad es una medida de la velocidad de exposición del fotorresistente. Cuanto mayor sea la sensibilidad del fotorresistente, menor será la dosis de exposición requerida. Unidad: milijulio/centímetro cuadrado o mJ/cm2.
5.2. Resolución
La capacidad de distinguir características gráficas adyacentes en la superficie de una oblea de silicio.
La dimensión crítica (CD) se utiliza generalmente para medir la resolución. Cuanto más pequeñas sean las dimensiones críticas formadas, mejor será la resolución del fotorresistente.
La resolución del fotorresistente es un índice integral. Los factores que afectan a este índice suelen incluir los siguientes tres aspectos:
(1) La resolución del sistema de exposición.
(2) Contraste del fotorresistente, espesor de la película, masa molecular relativa, etc. Generalmente, es fácil obtener gráficos de alta resolución con pegamento fino.
(3) Los procesos de prehorneado, exposición, revelado, post-horneado y otros afectarán la resolución del fotorresistente.
5.3. Contraste
El contraste se refiere a la pendiente de la transición desde el área expuesta al área no expuesta del fotoprotector. Cuanto mejor sea el contraste, más fácil será crear gráficos con paredes laterales empinadas y una relación de aspecto más alta.
5.4. Viscosidad/viscosidad (Viscosity)
Un parámetro que mide las características de flujo del fotoprotector. La viscosidad a menudo se puede controlar utilizando el contenido de sólidos del polímero en el fotoprotector. El mismo fotorresistente puede tener diferentes viscosidades dependiendo de la concentración, y diferentes viscosidades determinan los diferentes espesores de recubrimiento del pegamento.
5.5． Antigrabado
Photoresist debe mantener su adhesión para proteger la superficie del sustrato durante los procesos de grabado posteriores. Estabilidad térmica, resistencia al grabado y resistencia al bombardeo de iones.
5.6. Latitud del proceso
Las temperaturas previas y posteriores al horneado del fotorresistente, el proceso de exposición, la concentración del revelador, el tiempo de revelado, etc. tendrán un impacto en el patrón final del fotorresistente. Cada conjunto de procesos tiene sus correspondientes condiciones de proceso óptimas. Cuando las condiciones reales del proceso se desvían de los valores óptimos, se requiere que el cambio de rendimiento del fotoprotector sea lo más pequeño posible, es decir, existe una gran tolerancia del proceso. Este fotorresistente tiene cierta tolerancia para el control de las condiciones del proceso.
6. Introducción al fotorresistente especial
6.1. Fotorresistente químico amplificado (CAR, Chemical Amplified Resist)
El fotorresistente químico amplificado contiene una sustancia llamada Sustancia de "Fotorresistencia". Generador de Ácido" (PAG, Foto Generador de Ácido). Durante el proceso de exposición del fotorresistente, el PAG se descompone y primero produce una pequeña cantidad de fotoácido. Después de ser horneadas a una temperatura adecuada después de la exposición y antes del revelado, es decir, post-horneado (PEB, Post Exposure Baking), estas moléculas de fotoácidos sufren una reacción en cadena para producir más moléculas de fotoácidos. Una gran cantidad de fotoácido hace que la porción expuesta del fotorresistente sea soluble (resistente positiva) o insoluble (resistente negativa). La principal reacción química ocurre durante el proceso posterior al horneado y solo se requiere una baja energía de exposición para generar el fotoácido inicial, por lo que el pegamento de amplificación química generalmente tiene una alta sensibilidad.
6.2. Litografía en escala de grises
La exposición en escala de grises puede producir un perfil fotorresistente curvo y es una de las tecnologías de exposición óptica para producir estructuras en relieve tridimensionales. La clave para la exposición en escala de grises radica en la producción de máscaras en escala de grises, el proceso fotorresistente en escala de grises y la transferencia de patrones en relieve fotorresistentes al material del sustrato. Las máscaras tradicionales solo tienen áreas de transmisión de luz y áreas opacas, mientras que la transmisión de luz de las máscaras en escala de grises se expresa en escala de grises. El método para realizar una máscara en escala de grises consiste en cambiar la densidad de los puntos de transmisión de luz de la máscara.