4. Особенности процесса контактной фотолитографии

В общем случае при контактной литографии на поверхность слоя (металлического, полупроводникового, диэлектрического) наносят фоторезист и высушивают его.

На фоточувствительный слой накладывают фотошаблон. Производят совмещение рисунка на фотошаблоне с рисунком на подложке. Под действием излучения фоторезист изменяет свою структуру. После проявления на поверхности образуется защитная пленка, повторяющая рисунок фотошаблона. При травлении незащищенные фоторезистом области вытравливаются и на подложке создается рисунок требуемой конфигурации.

Предельная разрешающая способность фотолитографии определяется дифракционным критерием Рэлея, и соответствующая ей минимальная ширина линии равна:

L мин = 0.61 λ/n sin a/2,

где

a – апертурный угол выхода;

n – показатель преломления света среды;

λ – длина волны экспонирующего света.

Поскольку в реальных случаях n=1,sin a /2 = 0,95 и λ = 400 нм , то L мин = 0,25 мкм.

Предельная разрешающая способность оптической фотолитографии (контактной проекционной) составляет 0,25 мкм .

4.1.Фоторезисты

Фоторезисты(ФР)-сложные полимерные композиции. Фоторезисты, растворимость экспонированного участка которых уменьшается , называются негативными (ФН),а ФР,

растворимость которых после облучения возрастает ,-позитивными (ФП).

После обработки экспонированного ФР в составе , удаляющем растворимые участки (проявителе), образуется рельефное изображение (рис.1).

Рис 1. Образование рельефа при использовании негативного и позитивного ФР.

Основу образования рельефного изображения составляют :

• фотополимеризация с образованием нерастворимых участков (для ФН )

• склеивание линейных полимеров радикалами (для ФН ) ;

• фотолиз (разрушение ) светочувствительных соединений с образованием растворимых веществ (для ФП ) .

При использовании ФН полученный рисунок представляет собой негативное изображение оригинала ,а при использовании ФП рисунок оригинала в точности повторяется на поверхности пластины .

4.1.1 Параметры фр

Светочувствительность –величина , обратная экспозиции , требуемой для

перевода ФР в растворимое или нерастворимое состояние (экспозиция определяется экспериментально и зависит от толщины пленки ФР ).

Разрешающая способность – максимальное число линий одинаковый ширины , которое можно получить в ФР на 1 мм.

Для получения изображений размером 3-5 мкм необходимо использовать фоторезисты с разрешающей способностью не хуже 1000-1500 линий на мм .

Разрешающая способность R и ширина линий L связаны между собой соотношением

R=1000/2L

Под шириной линии L и разрешающей способностью R следует понимать значения ,которые могут быть получены на проявленном фоторезисте .

Стойкость к воздействию агрессивных факторов – величина пропорциональная времени отслаивания пленки в используемом травителе , оно должно быть по крайней мере на порядок выше времени проявления .

Стабильность эксплуатационных свойств – определяется временем службы ФР при определенных условиях хранения и использования.