20. Литографический процесс. Негативный и позитивный резисты.

Литографический процесс включает использование фоторезистов, которые играют ключевую роль в формировании микро- и наноструктур. Различают два типа резистов: позитивные и негативные, которые различаются механизмом взаимодействия с излучением и конечным результатом.

Позитивный резист

1. Механизм работы:

   • При облучении излучением (ультрафиолет, рентген, электроны) химическая структура резиста изменяется.

   • Облучённые области становятся более растворимыми в проявителе и удаляются в процессе проявления.

2. Результат:

   • Открытые области на подложке соответствуют облучённым участкам резиста.

   • Маска служит прямым шаблоном для структуры.

3. Особенности:

   • Высокая разрешающая способность.

   • Применяется для получения сложных мелких структур.

   • Широко используется в современных литографических процессах.

4. Примеры:

   • PMMA (полиметилметакрилат) — используется в электронно-лучевой литографии.

   • Двухкомпонентные резисты на основе диазо-кинон-смол для ультрафиолетовой литографии.

Негативный резист

1. Механизм работы:

   • При облучении излучением происходит полимеризация или сшивка молекул в облучённых областях.

   • Эти области становятся менее растворимыми в проявителе и остаются на подложке после проявления.

2. Результат:

   • Облучённые участки резиста остаются на подложке, а необлучённые удаляются.

   • Маска служит обратным шаблоном.

3. Особенности:

   • Подходит для формирования структур большего размера.

   • Меньшая разрешающая способность по сравнению с позитивными резистами из-за возможного разбухания материала.

   • Обладает лучшей адгезией и устойчивостью к травлению.

4. Примеры:

   • SU-8 — используется для получения толстых структур.

   • Электронно-лучевые резисты на основе полимеров, таких как эпоксидные смолы.

Сравнение позитивных и негативных резистов

Характеристика	Позитивный резист	Негативный резист
Результат	Удаляются облучённые области	Остаются облучённые области
Разрешение	Выше	Ниже
Устойчивость	Меньше устойчивость к травлению	Высокая устойчивость
Применение	Для мелких и сложных структур	Для толстых слоёв и крупных структур
Чувствительность	Менее чувствителен	Более чувствителен
Тип травления	Подходит для сухого и мокрого травления	Хорошо работает при сухом травлении

Выбор резиста для литографического процесса

1. Разрешение:

   • Для создания наноразмерных структур предпочтительны позитивные резисты.

   • Для крупных структур и толстых слоёв используются негативные резисты.

2. Толщина слоя:

   • Негативные резисты лучше подходят для создания толстых слоёв (например, в микрофлюидике или MEMS).

   • Позитивные резисты удобны для тонких и высокоточных структур.

3. Устойчивость к травлению:

   • Негативные резисты обладают лучшей устойчивостью к агрессивным травящим процессам.

4. Экономичность:

   • Негативные резисты часто дешевле в производстве, но позитивные обеспечивают лучшее качество для современных техпроцессов.

Заключение

• Позитивные резисты выбираются для задач, требующих высокой точности и минимальных размеров структур, особенно в нанолитографии.

• Негативные резисты подходят для задач, где требуется высокая стойкость к травлению, большие размеры структур или большая толщина слоя.

В современных литографических процессах широко применяются как позитивные, так и негативные резисты, выбор которых зависит от конкретных требований к структурам, разрешению, и используемому оборудованию.