фоторезисты

ФОТОРЕЗИСТЫ

светочувствит. материалы, применяемые в фотолитографии для формирования рельефного покрытия заданной конфигурации и защиты нижележащей поверхности от воздействия травителей.

Ф. обычно представляют собой композиции из светочувствит. орг. веществ, пленкообразователей (феноло-формальдегидные и др. смолы), орг. растворителей и спец. добавок. Характеризуют Ф. светочувствительностью, контрастностью, разрешающей способностью и теплостойкостью (см. репрография, фотографические материалы). Область спектральной чувствительности Ф. определяется наличием в светочувствит. орг. веществах хромофорных групп способных к фотохим. превращениям, и областью пропускания пленкообразователя.

По спектральной чувствительности различают Ф. для видимой области спектра, ближнего ( 320–450 нм) и дальнего (180–320 нм) УФ излучения, по характеру взаимод. с излучением делят на позитивные и негативные. Ф. могут быть жидкими, сухими и пленочными. Жидкие Ф. содержат 60–90% по массе орг. растворителя, пленочные — менее 20%, сухие обычно состоят только из светочувствит. вещества. Жидкие Ф. наносят на подложку (см. планарная технология) центрифугированием, напылением или накаткой валиком, сухие — напылением и возгонкой, пленочные — накаткой. Последние имеют вид пленки, защищенной с двух сторон тонким слоем светопроницаемого полимера, напр. полиэтилена. В зависимости от метода нанесения формируют слои толщиной 0,1–10 нм; наиб. тонкие слои (0,3–3,0 мкм) формируют из жидких Ф. методом центрифугирования или из сухих Ф. методом возгонки.

При экспонировании в слое Ф. образуется скрытое изображение. При этом светочувствит. компонент претерпевает ряд фотохим. превращений, напр. подвергается фотополимеризации или структурированию либо разлагается с выделением газообразных продуктов; в зависимости от этого светочувствит. вещество закрепляется (сшивается) на экспониров. участках и не удаляется при дальнейшем проявлении (визуализации) под действием орг. или водно-щелочных растворителей или плазмы (негативные Ф.) либо переходит в растворимое состояние и легко удаляется с экспониров. участков при проявлении (позитивные Ф.).

Из позитивных Ф. наиб. распространены композиции, содержащие в качестве светочувствит. компонента сульфо-эфиры о-нафгохинондиазида (5–40% по массе), а в качестве пленкообразователя — новолачные смолы (до 50%). При экспонировании сульфоэфир переходит в сульфопроизводное инденкарбоновой кислоты (формула I) и при проявлении под действием водно-щелочного растворителя удаляется с экспониров. участков поверхности вместе со смолой:

Среди негативных Ф. наиб. распространены композиции на основе циклоолефиновых каучуков с диазидами в качестве сшивающих агентов, а также сенсибилизированные поливиниловый спирт, поливинилциннамат и др. Схема превращения негативного Ф. на основе каучука и диазида представлена реакцией:

Сшитый полимер закрепляется на подложке, а рельефное изображение (маска) образуется в результате вымывания Ф. с неэкспониров. участков.

Для дальнего УФ излучения применяют позитивные Ф. на основе сенсибилизиров. полиметакрилатов и арилсульфоэфиров с фенольными смолами, а также негативные Ф. на основе композиций галогенированных полистиролов и диазидов с феноло-формальдегидными и др. смолами. Перспективны Ф., работающие на принципе хим. усиления скрытого изображения; такие Ф. в качестве светочувствит. компонента содержат ониевые соли (напр., Ph₃S⁺X⁻ и Ph₂I⁺X⁻, где X = AsF₆, SbF₆, PF₆, CF₃SO₃), катализирующие темновые реакции др. компонентов Ф. (напр., эфиров нафтолов, резольных смол).

Позитивные Ф. чувствительны к экспозиции 10–250 мДж/см², имеют разрешающую способность 0,1–2,0 мкм, контрастность 1,5–5, теплостойкость 120–140 °C; негативные Ф., как правило, более чувствительны, но имеют худшую разрешающую способность.

Для получения защитных покрытий заданной конфигурации помимо Ф. используют материалы, чувствительные к воздействию пучка электронов с энергией 5–50 кэВ (электронорезисты), рентгеновского излучения с0,2–0,5 нм (рент-генорезисты) или ионов легких элементов (напр., H⁺, Не⁺, O⁺, Ar⁺) с энергией более 50 кэВ (ионорезисты). В качестве наиб. Вaжных позитивных электроно-, рентгено- и ионорезистов применяют композиции на основе производных полиметакрилатов (напр., галоген-, циано- и амидозамещенных), поли-алкиленкетонов и полиолефинсульфонов, в качестве негативных — гомо- и сополимеры производных метакрилата, бутадиена, изопрена, стирола, кремнийорг. соед. и др.

^{Лит.: Валиев К.А., Раков А.А., Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике, М., 1984; Светочувствительные полимерные материалы, под ред. А.В. Ельцова, Л., 1985.}

_{Г. К. Селиванов}