Фоторезисты. Позитивные и негативные фоторезисты
Электротехника \ Микроэлектронные устройства
Страницы работы
2 страницы (Word-файл)
Посмотреть все страницы
Скачать файл
Содержание работы
Фоторезисты
В качестве светочувствительных материалов в полупроводниковой промышленности применяют различные составы на основе органических веществ. Основное свойство такого состава — существенное изменение физикохимических свойств под действием облучения актиничным светом — объясняется фотохимическими реакциями между компонентами состава, в результате которых происходит в одних случаях сшивание молекул вещества в полимерные структуры, в других — разрушение межмолекулярных связей. В результате растворимость пленки такого вещества в проявителях специального состава изменяется таким образом, что в облученных местах пленка переходит для одних веществ из нерастворимого состояния в растворимое (
Позитивные фоторезисты чаще всего синтезируются на основе нафтохинондиазидов. Принцип действия этих фоторезистов заключается в замене (деструкции) диазогруппы на другие функциональные группы под действием света, в результате чего пленка фоторезиста приобретает растворимость в щелочных проявителях.
В негативных фоторезистах
Поливинилциннаматы чувствительны к ультрафиолетовой обмети спектра с длиной волны от 330 нм и меньше, но с помощью специальных сенсибиллизаторов граница чувствительности может быть существенно смещена в длинноволновую область спектра до 450 нм. Позитивные фоторезисты имеют длинноволновую границу ;сточувствительности в районе 460-480 нм,что снимает ряд требований к прозрачным материалам при конструировании аппаратуры для экспонирования. В частности, для экспонирования позитивного фоторезиста можно использовать обычную оптику, а не кварцевую. Это обстоятельство делает позитивный фоторезист более удобным для проекционной печати.
Основные требования, предъявляемые к фоторезистам, вытекают из технологических особенностей их применения.
Светочувствительные материалы должны образовывать однородные растворы заданной степени вязкости, с тем чтобы обеспечить равномерное нанесение сплошной тонкой (0,3 – 0,6 мкм)пленки, высыхающей достаточно быстро. Фоторезистивные составы не должны иметь механических нерастворенных включений (пыли) с размерами частиц более чем 0,1 — 0,2 мкм, в противном случае эти частицы образуют проколы в обработанной пленке фоторезиста.
Пленки фоторезистов должны иметь достаточно высокую адгезионную способность к подложкам и стойкость к травителям разного состава, сохраняя при травлении хорошую адгезию и обеспечивая травление рельефа на необходимую глубину, определяемую технологическим процессом изготовления основного изделия. Фоторезисты должны обеспечивать достаточно высокую разрешающую способность, а также воспроизводимую гравировку рельефа с минимальными поперечными размерами. Кроме того, к составам фоторезистов предъявляются требования стабильности их свойств во времени и от партии к партии.
В отечественной и зарубежной промышленности создано большое количество фоточувствительных материалов, отвечающих указанным выше требованиям. Основные фоторезисты, нашедшие наиболее широкое применение в промышленности, приведены и табл. 6.3.
Разрешающая способность приведенных фоторезистов зависит от толщины пленки и при ее снижении до 0,2-0,3 мкм может достигать 1200-2000 лин/мм, что позволяет фотогравировать структуры самых различных конфигураций с размерами элементов структур до 1 мкм, и менее.
Изображения, полученные на фоторезистовых пленках, имеют более четкие границы, чем могут обеспечить фотоэмульсии высокой разрешающей способности. Это явление обусловлено тем, что по своей природе фоторезисты имеют молекулярную, а не зернистую структуру, характерную для всех фотоэмульсий на основе галоидных соединений серебра.
Однако следует помнить, что разрешающая способность фоторезиста определяется на проявленном рельефе, а разрешающая способность процесса фотолитографии в целом определяется после травления пленки на подложке. На разрешающую способность процесса в значительной степени оказывают влияние как условия экспонирования (время, освещенность), так и качество обработки пластин после экспонирования (время проявления, кислотостойкость ФР, время травления).
Под кислотостойкостью ФР понимается стойкость фоторезиста к воздействию агрессивных сред при выполнении операций травления, т. е. при получении рельефа на подложке. Для этой цели в фотолитографии на полупроводниковой пластине используются кислоты: азотная, плавиковая и др.
Недостаточная кислотостойкость фоторезиста проявляется в следующем: фоторезист подтравливается на краях рельефа (что изменяет геометрические размеры рисунка), а также отслаивается от подложки при травлении или разрушается полностью (что является совершенно недопустимым).
Похожие материалы
Информация о работе
Скачать файл
Выбери свой ВУЗ
- АлтГТУ 419
- АлтГУ 113
- АмПГУ 296
- АГТУ 267
- БИТТУ 794
- БГТУ «Военмех» 1191
- БГМУ 172
- БГТУ 603
- БГУ 155
- БГУИР 391
- БелГУТ 4908
- БГЭУ 963
- БНТУ 1070
- БТЭУ ПК 689
- БрГУ 179
- ВНТУ 120
- ВлГУ 645
- ВМедА 611
- ВолгГТУ 235
- ВНУ им. Даля 166
- ВЗФЭИ 245
- ВятГСХА 101
- ВятГГУ 139
- ВятГУ 559
- ГГДСК 171
- ГомГМК 501
- ГГМУ 1966
- ГГУ им. Скорины 1590
- ГМА им. Макарова 299
- ДГПУ 159
- ДальГАУ 279
- ДВГГУ 134
- ДВГМУ 408
- ДВГТУ 936
- ДВГУПС 305
- ДВФУ 949
- ДонГТУ 498
- ДИТМ МНТУ 109
- ИвГМА 488
- ИГХТУ 131
- ИжГТУ 145
КемГППК 171- КемГУ 508
- КГМТУ 270
- КировАТ 147
- КГКСЭП 407
- КГТА им. Дегтярева 174
- КнАГТУ 2910
- КрасГАУ 345
- КрасГМУ 629
- КГПУ им. Астафьева 133
- КГТУ (СФУ) 567
- КПК №2 177
- КубГТУ 138
- КубГУ 109
- КузГПА 182
- КузГТУ 789
- МГТУ им. Носова 369
- МГЭУ им. Сахарова 232
- МГЭК 249
- МГПУ 165
- МАИ 144
- МАДИ 151
- МГИУ 1179
- МГОУ 121
- МГСУ 331
- МГУ 273
- МГУКИ 101
- МГУПИ 225
- МГУПС (МИИТ) 637
- МГУТУ 122
- МТУСИ 179
- ХАИ 656
- ТПУ 455
- НИУ МЭИ 640
- НМСУ «Горный» 1701
- ХПИ 1534
- НТУУ «КПИ» 213
- НУК им. Макарова 543
- НВ 1001
- НГАВТ 362
- НГАУ 411
- НГАСУ 817
- НГМУ 665
- НГПУ 214
- НГТУ 4610
- НГУ 1993
- НГУЭУ 499
- НИИ 201
- ОмГТУ 302
- ОмГУПС 230
- СПбПК №4 115
- ПГУПС 2489
- ПГПУ им. Короленко 296
- ПНТУ им. Кондратюка 120
- РАНХиГС 190
- РОАТ МИИТ 608
- РТА 245
- РГГМУ 117
- РГПУ им. Герцена 123
- РГППУ 142
- РГСУ 162
- «МАТИ» — РГТУ 121
- РГУНиГ 260
- РЭУ им. Плеханова 123
- РГАТУ им. Соловьёва 219
- РязГМУ 125
- РГРТУ 666
- СамГТУ 131
- СПбГАСУ 315
- ИНЖЭКОН 328
- СПбГИПСР 136
- СПбГЛТУ им. Кирова 227
- СПбГМТУ 143
- СПбГПМУ 146
- СПбГПУ 1599
- СПбГТИ (ТУ) 293
- СПбГТУРП 236
- СПбГУ 578
- ГУАП 524
- СПбГУНиПТ 291
- СПбГУПТД 438
- СПбГУСЭ 226
- СПбГУТ 194
- СПГУТД 151
- СПбГУЭФ 145
- СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
- ПИМаш 247
- НИУ ИТМО 531
- СГТУ им. Гагарина 114
- СахГУ 278
- СЗТУ 484
- СибАГС 249
- СибГАУ 462
- СибГИУ 1654
- СибГТУ 946
- СГУПС 1473
- СибГУТИ 2083
- СибУПК 377
- СФУ 2424
- СНАУ 567
- СумГУ 768
- ТРТУ 149
- ТОГУ 551
- ТГЭУ 325
- ТГУ (Томск) 276
- ТГПУ 181
- ТулГУ 553
- УкрГАЖТ 234
- УлГТУ 536
- УИПКПРО 123
- УрГПУ 195
- УГТУ-УПИ 758
- УГНТУ 570
- УГТУ 134
- ХГАЭП 138
- ХГАФК 110
- ХНАГХ 407
- ХНУВД 512
- ХНУ им. Каразина 305
- ХНУРЭ 325
- ХНЭУ 495
- ЦПУ 157
- ЧитГУ 220
- ЮУрГУ 309
Фильтрация фоторезиста при промышленном производстве микроэлектроники
Задачей фотолитографии является создание защитной маски, заданной конфигурации на подложке полупроводника. Это комплексный процесс, включающий выбор и очистку светочувствительного материала, подготовку подложек с дальнейшим формированием на них защитных пленок и дальнейшие технологические операции (экспонирование, термообработка, травление, проявление).
Светочувствительный материал, наносимый на подложку, называется фоторезистом. Фоторезисты – это полимерные системы, обладающие комплексными свойствами: способностью изменять свои свойства под воздействием света (светочувствительность) и способностью сопротивляться воздействию температуры и агрессивных кислотных и щелочных сред (резистивность).
В зависимости от реакции фоторезиста на воздействие света они делятся на позитивные и негативные. Негативные образуют на поверхности пластины нерастворимые участки, которые являются негативным отображением оригинала и остаются на поверхности пластины после проявления. Позитивные, напротив, создают растворимые участки и являются копией рисунка оригинала.
Среди негативных наиболее распространены соединения на основе сшитых полимеров на основе диазидов с фенол- и крезолформальдегидными смолами или циклоолефиновыми каучуками. Реакция полимеризации инициируется воздействием света, в результате происходит превращение диазида в нитрен с выделением азота с последующим присоединением нитрена к смоле или каучуку путем образования диазиридиновых мостиков. Механизм реакции может быть представлен уравнением:
Также применяются фоторезисты на основе сенсобилизированного поливинилового спирта [-CH2CH- (OH)-]n или состав на основе его сложного эфира с коричной кислотой – поливинилциннамата.
Для негативных фоторезистов применяются органические растворители, например, ксилол, толуол (их смеси), хлорбензол, циклогексанон (их смеси).
Типичными позитивными фоторезистами выступают системамы в которых в качестве светочувствительного компонента выступает сульфо-эфир о-нафтохинондиазида, содержание которого находится в пределах 5-40 %масс., а в качестве пленкообразующего агента выступают новолачные смолы. Также новолачные смолы значительно улучшают адгезию и химическую стойкость.
При воздействии света сложный эфир превращается в производное индекарбоновой кислоты. При воздействии водного раствора калийной щелочи при проявлении оно удаляется с поверхности вместе с новолачной смолой.
Очевидно, что качество фоторезиста напрямую влияет на процесс фотолитографии. Поэтому перед нанесением необходима фильтрация непосредственно перед точкой ввода в процесс – Point-of-Use. Среди возможных нежелательных включений в фоторезистах можно выделить следующие:
- Твердые механические частицы. Оседая между компонентами микросхемы, частица размером 0,2-0,3 мкм может приводить короткому замыканию и, как следствие, браку всего изделия. Также такие частицы препятствуют формированию равномерного слоя, причем этот дефект накапливается с каждым последующем слоем и может стать критическим.
- Мягкие частицы (гели). Присутствие частиц данного типа в фоторезисте обусловлено особенностями процесса производства и хранения. В отличие от твердых частиц они способны к деформации при определенном давлении.
- Растворенные металлы. Остаточные концентрации железа, натрия, кальция в концентрациях более 20 мкг/л могут приводить к нарушениям проводящих свойств, что сказывается на качестве изделия в целом.
- Микропузырьки воздуха и газов. Для современных техпроцессов требуется применения фильтрующих элементов с тонким рейтингом фильтрации. В процессах могут применяться покрытия, содержащие ПАВ. Фоторезисты содержат достаточно большие количества растворенного воздуха. Эти факторы являются причиной возникновения микропузырьков, которые не только оказывают влияние на правильность нанесения и создания защитных масок, но и напрямую будут влиять на процесс фильтрации.
Исходя из понимания состава фоторезистов, возможных нежелательных включений и их особенностей, можно сформулировать требования к фильтрующим элементам:
- Должны обладать химической совместимостью с фоторезистом и должны быть чистыми. Учитывая крайне малый размер частиц, приводящий к негативным последствиям необходимо, чтобы фильтрующие элементы не привносили никаких дополнительных загрязнений в фильтрат. Как правило, фоторезист подается небольшими количествами и насосы, используемые для его подачи, не рассчитаны на длительные циклы отмывки элементов
- Должны обеспечивать минимальное дифференциальное давление при фильтрации. Данное требование вытекает сразу из двух возможных видов загрязнений фоторезиста: гелей и микропузырьков. Гели могут деформироваться под воздействием давления. Чем выше дифференциальное давление на элементе, тем большее давление на входе требуется для поддержания постоянного потока. В итоге при росте перепада давления входное давление может достичь значения, достаточного для деформации частицы и проникновения ее в фильтрат. Повышенное дифференциальное давление является одной из причин появления микропузырьков. Попадая в пору гидрофобного фильтрующего элемента, они приводят к недостаточной смачиваемости, в результате чего пора блокируется. По мере увеличения количества заблокированных пор растет перепад давления (происходит усиление эффекта) и снижается пропускная способность элемента.
- Фильтрующий материал должен обладать хорошей смачиваемостью. Хорошая смачиваемость материала с одной стороны значительно снижает время подготовки элемента к фильтрации за счет быстрого удаления воздуха из пор, а с другой – предотвращает образование пузырьков и блокирование пор в процессе фильтрации. Величина критического поверхностного натяжения смачивания определяет необходимость предварительного смачивания материала и продолжительность подготовки к фильтроциклу.
Для фильтрации фоторезиста мы рекомендуем картридж Amazon Supapore 16TTG, мембрана которого выполнена из гидрофобного ПТФЭ, а оснастка из PFA. Рекомендуемая рабочая температура – до 170 °С. Доступные рейтинги фильтрации от 0,05 до 10,0 мкм.
Также отличным выбором станет элемент Amazon Supapore Halar, с фильтрующим материалом ECTFE Halar и оснасткой из нейлона или полипропилена.
Фильтрующие элементы Amazon 16MPG – конструкция, полностью изготовленная из полипропилена. Абсолютная мембрана из полипропилена с рейтингом 0,1 или 0,2 мкм обладает широкой химической совместимостью, превосходной смачиваемостью и низким дифференциальным давлением.
Все, что вы должны знать о фотолитографии в нанотехнологиях
Фотолитография — один из самых популярных методов создания наноразмерных компонентов схемы. Нисефор Ньепс, французский ученый, разработал первый фоторезист в 1820 году. Этот компонент имеет основополагающее значение для фотолитографии в нанотехнологии. Фоторезисты — это вещества, вступающие в химическую реакцию под воздействием света. Сегодняшняя фотолитография очень похожа на оригинальный процесс Ньепса. Фотолитография в нанотехнологиях — это шестиэтапный процесс.
- Подготовка вафель
- нанесение фоторезиста
- Запекание перед экспозицией
- Воздействие
- Запекание после экспонирования
- Разработка
Пластина представляет собой тонкий кусок полупроводникового материала, такого как кристаллический кремний, образующий основу для фотолитографии. Прежде чем пластина будет готова к использованию, она должна пройти несколько этапов подготовки и очистки от органических загрязнений.
В чем разница между фотолитографическим позитивным негативным резистом?Фоторезист является важным материалом для поставщиков полупроводников. Однако два типа этого светочувствительного материала, отрицательный и положительный, по-разному реагируют на УФ-излучение. Поэтому крайне важно полностью понимать различия между фотолитографическим позитивным негативным резистом и резистом , чтобы обеспечить высочайшее качество результатов в бизнесе по производству полупроводников.
Позитивные фоторезисты
Позитивные фоторезисты стратегически нацелены на зону поставщика полупроводников для удаления УФ-излучения. Химическая структура фоторезиста изменяется под воздействием УФ-излучения. Он становится более растворимым в проявителях фоторезиста.
Растворитель для проявителя фоторезиста используется для смывания экспонированных участков, оставляя нижележащий материал. Проявитель фоторезиста не растворяет области, которые не подвергались воздействию УФ-излучения. Вы получаете идентичную копию шаблона при работе с позитивными фоторезистами в производстве полупроводников. Эта маска помещается на пластину.
Негативные фоторезисты
Воздействие УФ-излучения может вызвать полимеризацию негативных резистов. Это противоположность позитивным фоторезистам. Негативные фоторезисты менее растворимы и труднее растворяются. Таким образом, обработанный УФ-излучением негативный резист остается на поверхности, а раствор для проявления фоторезиста удаляет неэкспонированные области. Это создает маску с рисунком, обратным оригиналу, нанесенному на пластину.
Хотя сегодня в производстве полупроводников все еще можно использовать как позитивные, так и негативные фоторезисты, многие поставщики полупроводников предпочитают позитивные фоторезисты из-за их более высокого разрешения. Поскольку растворитель, используемый для проявления фоторезиста, не проникает в области, не подверженные воздействию УФ-излучения, позитивные фоторезисты могут сохранять свой рисунок и размер. Негативные резисты могут вызывать искажения рисунка, проникая как в области, подвергшиеся воздействию УФ-излучения, так и в области, не подвергавшиеся воздействию.
Заключительные мыслиХотя позитивные фоторезисты имеют преимущество, они не являются единственным вариантом. Негативные резисты могут быть отличным выбором для полупроводниковых источников питания с низкими требованиями к разрешению. Негативные резисты работают быстрее, чем позитивные фоторезисты, имеют более широкий диапазон процессов, более низкие эксплуатационные расходы и более высокую скорость фотопечати. Кроме того, негативные фоторезисты имеют более высокую адгезию к определенным материалам подложки. В результате как негативные, так и позитивные фоторезисты необходимы в производстве полупроводников и позволяют производить различные высококачественные продукты.
Олеофобные фоторезисты и пример корпуса
02/
Пример применения технологии олеофобного фоторезиста при производстве OLED-дисплеевВ этом разделе объясняется, почему технология олеофобного фоторезиста стала необходимой при производстве OLED-дисплеев, проблемы, которые были решены, требуемые спецификации и т. д.
OLED-дисплей используется в качестве примера технологии олеофобного фоторезиста. Объясняется, почему эта технология стала необходимой при производстве OLED-дисплеев, решаемые проблемы, требуемые характеристики и т. д. Пожалуйста, изучите возможности олеофобного фоторезиста на примере этого случая.
Почему олеофобность стала необходимой при производстве OLED-панелей
Почему олеофобность стала необходимой при производствепанели OLED-дисплея
Традиционными методами производства панелей OLED-дисплеев являются метод осаждения из паровой фазы белого цвета + цветной фильтр и метод осаждения из паровой фазы RGB. Эти производственные процессы требуют больших вакуумных устройств и тонких масок. Однако использование этих методов для больших дисплеев сопряжено с чрезвычайными техническими трудностями, а также с увеличением производственных затрат из-за низкой эффективности производства, увеличением стоимости материалов из-за низкого коэффициента использования материалов и воздействия на окружающую среду.
Между тем, метод печати RGB, который был предметом исследований и разработок, сокращает процессы больших вакуумных устройств и не требует тонкой маски. Это позволило наладить массовое производство мониторов среднего размера, повысить эффективность производства и снизить производственные затраты. JOLED Inc. запустила линию массового производства с использованием метода RGB-печати для производства 32-дюймового дисплея (OLEDIO™) в 2021 году.
JOLED Inc.:
https://www.j-oled.com/eng/technology/
JOLED Inc.:
https://www.j-oled.com/eng/press/20210329/
Олеофобная технология имеет важное значение в методе печати RGB.
Отдельное применение чернил RGB на струйном OLED-дисплее с использованием олеофобной технологии
Отдельное приложение для чернил RGBна струйном OLED-дисплее
решено по олеофобной технологии
В методе печати RGB, который является эффективным способом производства OLED-дисплеев, люминесцентные материалы наносятся на пиксели RGB внутри панели OLED-дисплея с помощью струйной печати.
OLED использует органические соединения (чернила) в качестве люминесцентных материалов. Также имеются пиксели RGB шириной от 10 до 30 мкм и толщиной пленки от 1 до 2 мкм, выровненные внутри панели, как показано на рис. 3.
Для предотвращения смешения цветов между соседними пикселями, когда чернила наносятся на пиксели в качестве люминесцентного материала. , стена (банка), разделяющая пиксели, должна быть олеофобной. В процессе фотолитографии гидрофобный и олеофобный слой формируются только в верхней части стенки (банки), разделяющей RGB-пиксели (см. рис. 4), для предотвращения смешения цветов.
Рис. 3: RGB-пиксели на подложке OLED-дисплея
Рис. 4: Поперечное сечение RGB-пикселей на подложке OLED-дисплея
Олеофобный фоторезист, поддерживающий метод RGB-печати для изготовления панелей OLED-дисплеев
Олеофобный фоторезист, поддерживающийметод печати RGB
для производства OLED-панелей
Для олеофобного фоторезиста, используемого в методе RGB-печати, гидрофобный и олеофобный слой должны формироваться только на верхней части стенки (банки), разделяющей RGB-пиксели в процессе фотолитографии.
Подложка с гидрофобным и олеофобным слоем, сформированным после процесса фотолитографии, направляется в процесс нанесения люминесцентного материала (чернил) внутрь пикселей методом струйной печати. В этом процессе можно контролировать чернила, поскольку люминесцентный материал (чернила) скользит вниз и оседает внутри пикселя благодаря олеофобным характеристикам, даже когда чернила капают на гидрофобный и олеофобный слой в верхней части блока (см. 5).
Рис. 5: Поперечное сечение пикселей RGB на подложке OLED-дисплея и функция гидрофобного и олеофобного слоев в олеофобном фоторезисте
Свойство переноса фтора на поверхность, которое требуется в олеофобном фоторезисте для струйных дисплеев OLED
Поверхностная переносимость фтора,что требуется в олеофобном фоторезисте
для струйных OLED-панелей
Соединение фтора используется в олеофобных фоторезистах для струйных OLED-дисплеев. Это связано с тем, что фтор обладает свойствами гидрофобности и олеофобности, а также переносом поверхности на границу раздела с воздухом. В частности, свойство поверхностного переноса важно для формирования гидрофобного и олеофобного слоев только в верхней части стенки (банки), разделяющей RGB-пиксели.
Фтор переносится на поверхность благодаря малой силе Ван-дер-Ваальса (межмолекулярной силе) и малой внутренней энергии. В то время как в растворителе олеофобного фоторезиста смешиваются несколько соединений, включая фтористый компонент, фтористый компонент отделяется от других компонентов из-за разницы в силе Ван-дер-Ваальса при удалении растворителя в процессе фотолитографии. Поскольку воздух обладает небольшой силой Ван-дер-Ваальса, аналогичной фторсодержащей составляющей, фторсодержащая составляющая, обладающая относительно небольшой внутренней энергией по сравнению с другими соединениями, имеет тенденцию двигаться к поверхности раздела с воздухом, чтобы стабилизировать пленку покрытия (см. 6).
Данная характеристика позволяет избирательно переносить фторсодержащую составляющую на поверхность, формируя таким образом олеофобный фоторезист с гидрофобным и олеофобным слоем только в верхней части банки.