3.5. Проявление резиста

Проявление позитивного резиста представляет собой поверхностную реакцию травления с ограниченной скоростью. Скорость проявления определяется химическим составом резиста и травителя, а также зависит от концентрации ингибитора на экспонированной поверхности резиста. Экспериментальная кривая, связывающая скорость проявления R с концентрацией ингибитора М, позволяет найти соотношение между временем экспонирования и временем проявления. Согласно экспериментальным данным, зависимость R(M) может быть записана в следующем виде:

R(M)=exp(E₁+E₂M+E₃M²) (14.26)

Значения коэффициентов E₁, E₂, E₃ приведены на рис. 14.7, где также показан профиль травления.

Параметр	Значение
Подложка	Si
SiO2	60 нм
Фоторезист	АZ1350J
	Партия 30 000
Толщина	583,6 нм
Коэффициенты экспонирования	А=0,54/мкм
	В=0,03/мкм
	С=0,014 см2/мДж
	n=1,68
Длина волны света	435,8 нм
Энергия экспонирования	57 мДж/см2
Проявление	Аz-растворитель с водой (1:1)при 22С
Коэффициенты, определяющие скорость травления	Е1=5,27
	Е2=8,19
	Е3=-12,5

Рисунок 14.7 Профиль линии позитивного резиста типа АZ1350J толщиной 1 мкм после обработки в Аz -растворителе с водой (1:1) в течение 85с

а - профиль края резиста;

б - условия экспонирования

3.6. Негативный фоторезист

Негативный фоторезист можно рассматривать как фоточувствительный материал с эффективной пороговой энергией Е_Т. Если энергия фотонов Е, падающих на резист, меньше порогового значения Е_Т, то резист удаляется в процессе проявления. Если же Е>Е_Т, то резист становится нерастворимым в проявителе и получающееся изображение действует как защитная маска. Величина пороговой энергии зависит от множества факторов, характеризующих резист. Например, значение Е_Т возрастает при увеличении толщины резиста и уменьшается, если подложка имеет «аномальное» отражение. Очевидно, что величина пороговой энергии, зависит от типа фоторезиста. Приблизительная оценка значения Е_Т может быть получена из характеристической кривой резиста (зависимости глубины проявления от энергии экспонирования).

Размер изображения на фоторезистивной пленкой определяется соотношением между эффективной пороговой энергией экспонирования и распределением энергии из-за дифракции света на краях фотошаблона (рис. 14.8).

Рисунок 14.8 Дифракция света на краю фотошаблона.

Вблизи края маски распределение интенсивности света, падающего на поверхность фоторезиста, можно аппроксимировать выражением

J=kJ₀exp(-mV) (14.27)

Распределение энергии по координате определяется формулой

E=kE_iexp(-mV) (14.28)

где Е – энергия света, падающего на резист, E_i - энергия света, падающего на резист, V- приведенная координата V=x(2/L)^1/2, при V=0, m - наклон кривой I/I₀ на краю шаблона (V=0). Коэффициенты k и m зависят от оптических характеристик используемого для экспозиции оборудования и конфигурации воспроизводимого рисунка. Из-за дифракции эффективный размер изображения на фоторезисте не равен размеру окна в фотошаблоне. Граница изображения в фоторезисте соответствует приведенной координате V , при которой энергия света, падающего на резист, становится равной пороговой энергии экспонирования Е=Е_Т. Величина V равна

V=(1/m)ln(E₁/E_T)+ln(k) (14.29)

На рис. 14.8

V=x(2/L)^1/2 (14.30)

где х - расстояние от края фотошаблона,  - длина волны падающего света, L - зазор между фотошаблоном и пластиной. Эффективная граница изображения расположена на расстоянии х от края шаблона, и разница между размером получаемого изображения  равна

=2x=(2/m)(/2)^1/2L^1/2[lnE_i-(lnE_T-lnk)] (14.31)

При >0 изображение на фоторезисте больше размеров щели в фотошаблоне, а при <0 - меньше. Заметим, что =0, когда Е_i=Е_T/k=E₀.