Fotorezyst: Różnice pomiędzy wersjami

Dodane 6550 bajtów ,  6 lat temu
brak opisu edycji
(Nowa strona: '''Fotorezyst''' (inaczej emulsja światłoczuła) to światłoczuły materiał stosowany głównie w fotolitografii oraz fotograwero...)
 
'''Fotorezyst''' (inaczej [[emulsja światłoczuła]]) to światłoczuły materiał stosowany głównie w [[fotolitografia|fotolitografii]] oraz fotograwerowaniu do wytworzenia odpowiedniego wzoru na podłożu.
materiał stosowany głównie w [[fotolitografia|fotolitografii]] oraz
fotograwerowaniu do wytworzenia odpowiedniego wzoru na podłożu.
==Rodzaje fotorezystów==
[[PlikFile:Porownanie negatywowego i pozytywowego fotorezystu.svg|alt=Porównanie fotorezystów|thumb|Porównanie procesów naświetlania i wywoływania
fotorezystu.svg|mały|Porównanie procesów naświetlania i wywoływania
fotorezystów.]]
'''Negatywowe''' - po wywołaniu obszary naświetlone pozostają na podłożu.
podłożu.
 
'''Pozytywowe''' - fotorezyst z naświetlonych obszarów zostaje usunięty przy wywoływaniu.
przy wywoływaniu.
 
'''Image reversal''' - w tym wypadku obraz negatywowy jest tworzony w fotorezyście pozytywowym. Procedura obejmuje pierwsze naświetlenia przez [[fotomaska|fotomaskę]], wygrzanie, a następnie naświetlenie całej próbki bez maski (ang. ''flood exposure'').
fotorezyście pozytywowym. Procedura obejmuje pierwsze naświetlenia przez
[[fotomaska|fotomaskę]], wygrzanie, a następnie naświetlenie całej
próbki bez maski (ang. ''flood exposure'').
 
==Metody nakładanie fotorezystu na podłoże==
W postaci roztworów fotorezysty mogą być nakładane na trzy sposoby:
[[Plik:Photoresist spin coating.jpg|mały|Fotorezyst podczas rozwirowywania na podłożu krzemowym]]
*'''rozwirowanie''' (ang. ''spin coating'') - porcja roztworu fotorezystu
*'''rozwirowanie''' (ang. ''spin coating'') - porcja roztworu fotorezystu jest umieszczana na podłożu, które jest następnie wprowadzane w ruch wirowy. Najczęściej prędkość wirowania mieści się w granicach 500-6000 [[RPM (jednostka miary)|obr./min]]. [[Siła odśrodkowa]] powoduje usunięcie nadmiaru fotorezystu i pokrycie podłoża równomierną warstwą fotorezystu. Ta metoda zapewnia najbardziej jednorodne i powtarzalne warstwy. Problemy pojawiają się w przypadku pokrywania krawędzi oraz otworów. Wadą jest także niski stopień wykorzystania fotorezystu, wydajność wynosi zwykle około 5%, ale odpad może sięgać nawet 99%. Grubość uzyskanej warstwy zależy w największym stopniu od lepkości roztworu (stężenia) oraz od prędkości wirowania. W mniejszym stopniu decyduje długość wirowania, temperatura czy nasycenie środowiska parami rozpuszczalnika (np. zamknięcie i wielkość komory wirówki).
jest umieszczana na podłożu, które jest następnie wprowadzane w ruch
*'''rozpylanie''' (ang. ''spray coating'') - fotorezyst jest rozpylany na podłoże w postaci [[spray]]-u. Ta metoda pozwala na uzyskiwanie dość równomiernych warstw (w przypadku płaskich powierzchni równomierność jest mniejsza niż przy wirowaniu), ale uzyskuje się także wysoki stopień pokrycia krawędzi i pionowych ścian struktur na powierzchni próbki. W celu poprawy równomierności pokrycia można zastosować wirowanie podłoża, w tym wypadku prędkości są dużo niższe niż przy '''spin coatingu''' i zwykle nie przekraczają 500 [[RPM (jednostka miary)|obr./min]]. Występujące siły odśrodkowe są niewielkie i ryzyko uszkodzenia delikatnych próbek jest dużo niższe. Jednym ze sposobów rozpylania fotorezystu jest użycie [[gaz nośny (spray)|gazu nośnego]] rozpylającego fotorezyst w dyszy. Metoda jest tania i prosta w realizacji. Można np. sprzedawać fotorezyst w [[spray]]-u. Alternatywy jest [[aerozol]] tworzony przez [[ultradźwięki]]. Wtedy [[gaz nośny (spray)|gaz nośny]] pełni jedynie rolę transportową. Uzyskane krople mogą być mniejsze, a ich rozkład węższy niż w przypadku rozpylania [[gaz nośny (spray)|gazem nośnym]]. Dzięki temu pokrycie powierzchni jest bardziej równomierne. Wydajność procesu jest większa niż w przypadku '''spin coating-u''' i wynosi ok. 5 - 15%.
wirowy. Siła odśrodkowa powoduje usunięcie nadmiaru fotorezystu i
*'''zanurzanie''' (ang. ''dip coating'') - próbka jest zanurzana pionowo w fotorezyście, a potem wyjmowana z określoną prędkością. Rozpuszczalnik parujący z powierzchni powoduje wzrost lepkości filmu fotorezystu i wtedy przestaje on spływać z podłoża. Można tak pokrywać próbki o kształtach uniemożliwiających zastosowanie innych metod. Uzyskiwane pokrycia są najmniej równomierne, ale wykorzystanie rezystu jest największe (100% jeśli wymagane jest pokrycie dwustronne i 50% dla pokrycia jednostronnego).
pokrycie podłoża równomierną warstwą fotorezystu. Ta metoda zapewnia
Dla fotorezystów w formie stałych filmów stosuje się zwykle rolowanie gdzie film fotorezystu jest dociskany rolką do podłoża.
najbardziej jednorodne i powtarzalne warstwy. Problemy pojawiają się w
przypadku pokrywania krawędzi oraz otworów. Wadą jest także niski
stopień wykorzystania fotorezystu, wydajność wynosi zwykle około 5%,
ale odpad może sięgać nawet 99%.
Grubość uzyskanej warstwy zależy w największym stopniu od lepkości
roztworu (stężenia) oraz od prędkości wirowania. W mniejszym stopniu
decyduje długość wirowania, temperatura czy nasycenie środowiska
parami rozpuszczalnika (np. zamknięcie i wielkość komory wirówki).
*'''rozpylanie''' (ang. ''spray coating'')
*'''zanurzanie''' (ang. ''dip coating'').
 
Grubość uzyskanej warstwy fotorezystu zależnie od metody nakładania zależy od kilku czynników wśród, których można wymienić:
Roller coating
* Lepkość roztworu - zależy głównie od stopnia rozcieńczenia (stężenia polimeru w rozpuszczalniku). Im większa lepkość tym grubsze są uzyskiwane warstwy.
Grubość uzyskanej warstwy fotorezystu zależnie od metody nakładania
* Szybkość wirowania - im większa szybkość wirowania tym cieńsza jest uzyskiwana warstwa.
zależy od kilku czynników wśród których można wymienić:
* Czas wirowania - im dłuższy tym cieńsza warstwa (do momentu kiedy odparuje większość [[rozpuszczalnik]]a).
* Lepkość roztworu - zależy głównie od stopnia rozcieńczenia
* Czas rozpylania - im dłuższy tym grubsza warstwa.
(stężenia polimeru w rozpuszczalniku). Im większa lepkość tym grubsze
* Szybkość wysuwania próbki w metodzie zanurzeniowej.
są uzyskiwane warstwy.
* Nasycenie parami rozpuszczalnika środowiska, w którym nakładany jest fotorezyst.
* Szybkość wirowania - im większa szybkość wirowania tym cieńsza jest
* Temperatura - wpływa na lepkość fotorezystu i szybkość parowania rozpuszczalnika (zwykle różnice 1-2 °C uznaje się za nieznaczące).
uzyskiwana warstwa
* Urządzenie - rodzaj wykorzystanego urządzenia (np. zamknięta komora i jej wielkość) wpływa na środowisko w jakim jest nakładany fotorezyst.
 
==Wygrzewanie fotorezystu==
Pierwsze wygrzewanie fotorezystu (ang. '''softbake''') ma na celu usunięcie z niego resztek rozpuszczalnika pozostałych po jego nałożeniu. Między innymi warstwa fotorezystu staje się mniej lepka (nie przykleja się do fotomaski), wzrasta [[adhezja]] do podłoża, w procesach próżniowych nie będzie się gotował rozpuszczalnik powodując powstanie pęcherzy, wzrasta odporność warstwy na trawienia suche i mokre, oraz ogranicza się tzw. '''dark erosion''' rezystów pozytywowych czyli wywoływanie się nienaświetlonych obszarów. W przypadku wygrzewania w zbyt wysokiej temperaturze i/lub zbyt długiego czasu może zachodzić rozkład światłoczułych składników fotorezystu.
 
Stosuje się dwie metody wygrzewania: na płytach grzejnych i w [[suszarka]]ch. Suszenia wykonywane w suszarkach są wielokrotnie dłuższe niż na płytach grzejnych (np. 30 minut zamiast 1 minuty) z powodu gorszego transportu ciepła przez powietrze niż bezpośrednio z płyty do podłoża.
 
==Naświetlanie==
Podczas naświetlania zachodzi w fotorezyście reakcja powodujące zmianę jego rozpuszczalności w wywoływaczu. W przypadku fotorezystów pozytywowych zachodzi rozkład [[inhibitor]]a co zwiększa rozpuszczalność naświetlonych obszarów. W fotorezystach negatywowych pod wpływem naświetlania zachodzi sieciowanie polimeru i jego rozpuszczalność w wywoływaczu maleje. Sieciowanie fotorezystów negatywowych jest także powodem większych trudności w ich usuwaniu po skończonej obróbce płytki.
 
Do naświetlania fotorezystów stosuje się [[ultrafiolet|światło nadfioletowe]]<ref>W przypadku rezystów elektronoczułych stosuje się naświetlanie elektronami. Wtedy jednak trudno już mówić o '''foto'''rezystach, a używa się raczej określenia rezysty elektronoczułe.</ref>. W klasycznej fotolitografii stosuje się naświetlanie przez [[fotomaska|fotomaski]], ale istnieją także metody bezmaskowe jak np. litografia laserowa. Dawka naświetlania powinna być ustalona między innymi zależnie od:
* rodzaju fotorezystu;
* parametrów jego obróbki (np. czas i temperatura wygrzewania);
* grubości fotorezystu;
* rodzaju promieniowania ([[Barwy proste|mono]]/[[barwy złożone|polichromatyczne]], [[długość fali]]);
 
==Wygrzewanie po naświetleniu==
Wygrzewanie po naświetlaniu można stosować w kilku przypadkach np.: przy zmniejszaniu naprężeń w rezyście. W przypadku fotorezystów o wzmocnieniu chemicznym (ang. ''chemically amplified''') stosowanie wygrzewania po naświetleniu jest konieczne. Zachodzi wtedy fotoreakcja zainicjowana przy naświetlaniu.
 
==Wywoływanie==
Wywoływanie jest procesem, w którym za pomocą wywoływacza usuwa się selektywnie część fotorezystu. Wywoływacze stosowane do fotorezystów to w znaczącej większości roztwory zasadowe, ale stosuje się także wywoływacze na bazie rozpuszczalników organicznych (np. do fotorezystów na bazie PMMA). Stosunkowo często spotykanymi dodatkami do wywoływaczy są [[surfaktatny]] zmniejszające napięcie powierzchniowe, a tym samym poprawiające zdolności zwilżające wywoływacza. Wywoływacz jak i jego stężenie powinny zostać dobrane do danego procesu (rodzaj fotorezystu, kompromis między szybkością wywoływania, a rozdzielczością wzoru).
 
==Wygrzewanie po wywołaniu==
Możliwe jest zastosowanie wygrzewania po wywołaniu (ang. ''hardbake''). Powody mogą być różne: dalsze utwardzenie fotorezystu i podniesienie jego odporności np. na trawienie, rozpłynięcie fotorezystu (np. do tworzenia mirkosoczewek). Należy jednak pamiętać, że takie wygrzewanie utrudnia usuwanie fotorezystu i zwiększa jego kruchość co w efekcie może doprowadzić do jego pękania.
 
[[Kategoria:Elektronika]]
[[Kategoria:Inżynieria procesowa]]