포지티브 포토레지스트. 포토레지스트의 종류.

포지티브 및 네거티브 포토레지스트

포토레지스트는 빛의 작용에 따라 용해도가 달라지고, 에칭액에 대한 내성이 있으며, 이미지를 기판에 전사하는 데 사용되는 감광성 물질입니다.

포토레지스트는 감광성(폴리비닐 신나메이트 - 네거티브 포토레지스트 및 나프토퀴논 디아지드 - 포지티브) 및 필름 형성(대부분 다양한 페놀-포름알데히드 수지, 레졸 및 노볼락 수지) 물질을 포함하는 다성분 모노머-폴리머 재료입니다. 용매(케톤, 방향족 탄화수소, 알코올, 디옥산, 시클로헥산, 디메틸포름아미드 등).

포토리소그래피 공정에서 포토레지스트는 두 가지 기능을 수행합니다. 한편으로는 감광성 재료이므로 요소의 릴리프 패턴을 생성할 수 있고, 다른 한편으로는 저항 특성이 있어 에칭 중에 기술 레이어를 보호합니다.

이미 언급한 바와 같이, 릴리프는 포토마스크를 통해 포토레지스트 층의 특정 영역에 입사하는 화학 방사선의 영향으로 원래 특성이 변경된다는 사실의 결과로 형성됩니다. 대부분의 포토레지스트의 경우 화학물질은 자외선입니다.

네거티브 포토레지스트 필름에 릴리프를 만드는 기본은 광첨가의 광화학 반응인 광중합을 사용하는 것입니다. 포지티브 포토레지스트- 광분해 반응 - 광분해.

광중합 중에 가교가 발생합니다. 고분자 분자는 결과적으로 더 커집니다. 화학 방사선에 노출되면 고분자 분자의 구조가 바뀌고 3차원이 되며 화학적 저항성이 증가합니다.

화학 방사선의 영향으로 포토레지스트에서 광분해가 진행되는 동안 폴리머 분자의 약한 결합이 끊어지고 덜 복잡한 구조의 분자가 형성됩니다. 따라서 광분해는 광중합과 반대되는 과정입니다. 생성된 광분해 중합체는 내화학성이 감소되었습니다.

포토레지스트를 만드는 데 사용되는 많은 고분자 물질에는 기능성 그룹, 스펙트럼의 자외선 영역에서 빛을 흡수합니다. 특수 첨가제(안정제 및 증감제*)가 도입될 때 폴리머의 고유 감광성은 넓은 범위 내에서 달라질 수 있습니다. 서로 다른 폴리머에 대한 동일한 첨가제가 안정제와 증감제 역할을 할 수 있습니다. 이는 첨가제의 효과가 화학적 조성뿐만 아니라 원래 폴리머와의 에너지 상호 작용에 의해서도 결정된다는 사실로 설명됩니다.

사진의 성질에 따라 포토레지스트에 흐르는 화학 반응포토레지스트의 유형도 결정됩니다(양성 또는 음성).

화학 방사선의 영향을 받는 네거티브 포토레지스트는 릴리프의 보호 영역을 형성합니다. 열처리(경화) 후 광중합 반응의 결과로 노출 중에 조명된 영역은 현상액에 용해되지 않고 기판 표면에 남아 있습니다. 이 경우 릴리프는 포토마스크 요소의 부정적인 이미지입니다.

폴리비닐 알코올 에스테르를 기반으로 한 조성물은 네거티브 포토레지스트로 사용됩니다.

및 신남산 C 6 H 5 -CH = CH-COOH. 이러한 조성물을 폴리비닐 신나메이트(PVC)라고 하며 그 공식은 R 1 - n입니다. 여기서 R 1은 많은 수의 원자를 포함하는 폴리비닐 알코올의 거대분자입니다. R 2 - 신남산의 생성물인 감광성 신나모일 그룹.

PVC 분자는 수만 개의 원자(분자량 최대 20만 단위)로 구성된 긴 나선입니다. 광중합의 광화학 반응의 결과로 자외선의 광자가 흡수되면 약한 이중 결합(C=C-신나모일 그룹)이 깨지고, 그 결과 생성된 자유 결합이 고분자 분자를 화학적으로 안정한 3-결합으로 교차 연결합니다. 차원 구조.

PVC 기반 포토레지스트는 생산 방법 및 출발 제품의 특성에 따라 감광성, 해상도, 내산성 등의 특성이 달라질 수 있습니다.

PVC 기반 포토레지스트는 유기 용매(톨루엔과 클로로벤젠, 에틸렌 글리콜 아세테이트와 메타자일렌의 혼합물 등)에 용해되는 백색 분말입니다. 이러한 포토레지스트의 현상액은 트리클로로에틸렌 또는 이소프로필 알코올과의 혼합물입니다. 개발 시간 0.5~1분 PVC 기반 포토레지스트는 만족스러운 내산성을 가지고 있습니다. 이는 농축된 불화수소산의 영향을 견디지 못하지만 불산 함량이 낮은 에칭액에는 내성이 있습니다.

이소프로필 고무, 사이클로 고무 및 다양한 첨가제가 포함된 기타 고무를 기반으로 하는 네거티브 포토레지스트는 내산성이 향상되었습니다. 고무 자체는 감광성 물질이 아니기 때문에 포토레지스트에는 감광성 디아조 화합물(감광제)이 포함되어 있습니다. 빛의 영향으로 디아조 화합물 분자는 질소 분자의 손실로 분해되어 고무 고분자와 반응하는 새로운 물질인 니트렌을 형성합니다. 그 결과 안정된 3차원 구조가 형성된다. 이러한 포토레지스트의 용제는 자일렌과 톨루엔의 혼합물이며 자일렌, 톨루엔, 백유를 기본으로 한 조성물이 현상제로 사용됩니다.

네거티브 포토레지스트의 예로는 FN-11, FN-11K, FN-4TV, FN-ZT 및 FN-106이 있습니다.

네거티브 포토레지스트는 260~320nm 파장 범위의 자외선에 민감합니다. 안정제를 첨가하면 감광도가 100~300배 증가합니다. 네거티브 포토레지스트의 해상도는 100~300라인/mm이고 층 두께는 0.3~0.5미크론입니다. 최신 네거티브 포토레지스트는 선폭이 2~3 마이크론인 마이크로이미지를 형성합니다.

반대로 포지티브 포토레지스트는 포토마스크의 패턴을 일대일로 전달합니다. 부조는 불투명 요소의 구성을 반복합니다. 화학 방사선은 현상액에서 처리할 때 레이어의 노출된 영역이 파괴되고 씻겨 나가는 방식으로 포지티브 포토레지스트의 특성을 변경합니다. 포지티브 포토레지스트에서는 빛을 받으면 폴리머 분자가 분해되고 내화학성이 감소합니다.

포지티브 포토레지스트로는 유기 용매에 나프토퀴논 디아지드(NQD)의 설포에스테르와 페놀-포름알데히드 수지(노볼락 또는 레졸)의 혼합물이 사용됩니다. 이러한 포토레지스트의 감광성 기반은 NCD이며, 수지는 내산성 폴리머 역할을 합니다. 노출되면 광분해의 광화학 반응의 결과로 NCD의 소수성 유도체가 파괴되어 친수성이 되어 포지티브 포토레지스트의 현상액인 약한 알칼리 수용액에 용해되는 능력을 얻습니다.

포지티브 포토레지스트 및 처리 모드 표 1

적용분야	용제	적용 모드, rpm	층 두께, 미크론	건조 모드, C	개발자
접촉 노광 및 플라즈마 화학적 에칭을 이용한 장치, IC 및 반도체 인쇄 회로 기판 생산					2% Na3PO4
	DMF, MCA				0.5% KOH
	DMF, MCA				0.6% KOH
접촉식 포토리소그래피를 통한 포토마스크 생산					0.6% KOH
접촉 노광, 액체 및 플라즈마 화학적 에칭을 사용한 LSI 및 VLSI 제조의 포토리소그래피					0.6% KOH
	ECA, DMF				0.6% KOH
투영 노광을 이용한 LSI 및 VLSI 제조의 정밀 포토리소그래피	ECA, 디림				0.6% KOH
마스크 만들기					0.5% KOH

포지티브 포토레지스트용 용매는 알코올, 케톤, 방향족 탄화수소, 디옥산, 자일렌 또는 이들의 혼합물입니다.

NCD 기반 포지티브 포토레지스트는 250~450nm 파장 범위의 자외선에 민감합니다. 해상도는 네거티브 포토레지스트(500 - 600 라인/mm, 층 두께 1 미크론)보다 높아 선폭이 1--2 미크론인 마이크로이미지를 형성할 수 있습니다. 포지티브 포토레지스트는 내산성이 높습니다. 농축된 불화수소산과 질산의 작용을 견뎌냅니다.

주요 포지티브 포토레지스트와 그 처리 모드는 표 1에 나와 있습니다.

오늘날 가장 일반적이자 최고인 방법은 디아조 화합물인 Ortho-NaphthoQuinone Diazides(ONQD)를 기반으로 인쇄 형태(PCB)를 생산하는 긍정적인 방법입니다. 실제로 모든 유형의 포지티브 포토레지스트는 ONCD에 지나지 않으며 용매 조성, 감광성 성분의 양 및 필름 형성 조성만 서로 다릅니다.

Ortho-NaphthoQuinone Diazides에 대한 화학 방사선 플럭스의 작용 결과로 잠상이 슬라이드를 통해 복사 레이어에 나타납니다. 조명 영역에서 복사층은 원래의 물리화학적 매개변수, 주로 알칼리제의 약한 용액에 대한 용해도를 변경합니다.

잠상을 명시적인 이미지로 변환(판재에 사본을 얻음)은 조명된 영역에서 층을 제거한 결과(즉, 사본 현상) 발생합니다. 현상은 이미 언급한 바와 같이 수성 알칼리를 사용하여 수행됩니다. 용액: ONCD의 광화학적 분해 산물인 인덴카복실산은 알칼리와 반응하여 수용성 염을 형성하며, 개발 시 용액으로 변합니다.

노출 중에 ONCD의 일부만 파괴되고 약 30%는 변경되지 않은 상태로 유지된다는 점에 유의해야 합니다. 알칼리성 용액에서 현상할 때 원본 ONCD와 인덴카복실산 사이의 아조 결합 반응이 발생하여 아조 염료를 형성하고, 이는 복사본의 조명된 영역에 착색을 초래합니다. 일반적으로 현상 과정은 4단계, 즉 현상액으로 표면을 적시는 단계로 진행되는 것으로 상상할 수 있습니다. 층의 기공 및 균열을 통한 용액의 확산, 층의 팽윤; 접착 결합이 약화되고 기재로부터 필름이 벗겨지는 현상; 기계적 필름 제거.

복사 레이어의 두께가 얇기 때문에 이러한 모든 단계는 매우 빠르게 진행됩니다. 습윤은 조명층에 대한 현상액의 첫 번째 작용입니다. 좋은 습윤성은 필름에 카르복실산과 노볼락 페놀-포름알데히드 수지가 존재하기 때문입니다. 현상제가 기재에 침투함에 따라 필름이 부풀어 오르면서 카르복실산의 수용성 염이 형성되고 노볼락 수지가 용해되며 파괴된 디아조 성분과 원래의 디아조 성분 사이에 수용성 아조 염료가 형성되어 필름이 분산되기 때문입니다. 필름에 알칼리 불용성 성분(에폭시 수지)도 포함되어 있다는 사실로 인해 필름의 완전한 화학적 용해가 발생하지 않습니다. 기판에서 필름이 벗겨지고 개별 구성 요소가 용해되면서 분산된 입자가 기계적 작용에 의해 제거됩니다.

일반적으로 인산삼나트륨 2~5% 용액 또는 규산나트륨 1~2% 용액이 현상액으로 사용됩니다. 0.2-0.5% 가성소다 용액을 사용할 수 있습니다. 현상액의 조성, 농도 및 온도는 현상 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 개발의 주요 목적은 복사 레이어의 조명 영역을 제거하는 것이지만 조명이 없는 영역이 물리적, 화학적 특성을 변경하지 않는 것도 마찬가지로 중요합니다. 그리고 필름에는 알칼리 가용성 페놀-포름알데히드 수지가 포함되어 있기 때문에 현상 중에 조명이 없는 부분에서 층이 부분적으로 파괴됩니다. 이러한 파괴 정도는 현상액의 위 매개변수와 발현 시간(속도)에 따라 달라집니다. 복사층의 내알칼리성.

복사 레이어 현상기 시스템을 특성화하려면 조명 영역의 현상 시간 T와 조명이 없는 영역의 파괴 시작 시간 비율에 따라 결정되는 "현상 선택성"W라는 두 가지 지표를 사용하는 것이 편리합니다. 레이어 T n.r의 개발 시간:

W=T n.r./T pr.

"현현의 선택성" 매개변수는 현현의 중요성 정도와 그에 따른 기술 프로세스의 신뢰성 정도를 반영합니다. W가 클수록 복사 프로세스 조건의 편차가 적어 복사 품질에 영향을 미치고 잠재적인 결함 위험이 줄어들수록 복사 레이어 개발자 시스템의 신뢰성이 높아집니다. 또한 레이어의 일정한 구성으로 W 표시기를 사용하면 최상의 현상액과 최적의 노출 및 현상 모드를 선택할 수 있습니다. 표 1은 일부 현상액의 W 값을 보여줍니다.

메타규산나트륨의 현상액은 가장 선택적으로(W = 20) 작업하지만 다른 개발자는 필요한 W 값을 제공하지 않습니다. 판의 대형 포맷으로 인해 실제 현상 시간이 1.5~2분이라는 점을 고려하면 W 값은 1-2,5로 감소합니다. 이는 노출되지 않은 레이어 영역이 파괴되고 보호 특성이 감소함을 나타냅니다. 현상 선택성을 높이는 효과적인 방법 중 하나는 현상 프로세스 전에 노출 후 사본을 열처리하는 것입니다. 분명히, 열처리 온도는 노출된 영역에서 인덴카르복실산의 파괴가 발생하지 않는 방식으로 선택되어야 합니다. 노출 후 열처리가 90°C부터 시작하여 W 값에 영향을 미친다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 이 경우 효과는 건조 시간과 온도에 따라 달라집니다. 테이블에 그림 2는 열처리 온도에 따른 W값의 변화를 보여준다.

개발자	노출되지 않은 레이어의 파괴 시간, 초, 열처리 온도 C°에서
	80	90	100	110	120
Na 2 SiO 3	480	1320	1500	2880	3060
Na3PO4	360	1020	1080	1800	1980
NaOH	180	600	900	1860	2040

표에서 볼 수 있듯이. 도 2에 도시된 바와 같이, 90-110°C에서 열처리하면 노출되지 않은 층의 W가 크게 증가하므로 모든 현상액에 대한 현상 선택성이 급격히 증가합니다.

실제 사용을 위해서는 노출된 복사본을 100-110°C의 온도에서 열처리하는 것이 권장될 수 있습니다. 현상 및 노출 시간은 상호 연관되어 있으며 프로세스의 최고 해상도를 보장하는 방식으로 선택해야 합니다. 규산나트륨과 수산화나트륨의 혼합물은 매우 효과적입니다. 농도와 비율은 W가 20 이상이 되도록 선택됩니다.

오르토나프토퀴논디아지드를 기반으로 한 인쇄 양식 제조의 결함과 그 제거.

ONCD 기반 복사 레이어를 사용하여 인쇄 양식을 제조하기 위한 다양한 기술 옵션에도 불구하고 모든 경우에 인쇄 양식의 품질을 결정하는 주요 기술 작업은 개발입니다. 대부분의 양식 결함은 사본의 "과소 개발" 또는 "과잉 개발"과 관련이 있습니다. .

작곡의 구성

ONCD를 기반으로 한 감광성 구성 요소를 만드는 문제에는 복사층에 높은 통합 감도와 분광 감도를 제공하는 감광성 및 필름 형성 구성 요소를 선택하는 것이 포함됩니다.

작은 래스터 및 라인 요소의 상당한 해상도는 물론 필요한 필름 연속성, 플레이트 기판에 대한 접착력, 기계적 강도 및 내화학성.

올리고머 화합물인 ONCD는 유기 용매의 용액으로부터 필름을 형성할 수 있습니다. 그러나 이들 필름은 두께가 균일하지 않아 위의 요건을 충족하지 못한다. 따라서 ONCD는 구성에서 감광성 구성 요소의 기능만 수행합니다.

조성물의 필름 형성 성분은 다음 요구사항에 따라 선택됩니다: ONCD에 대한 용매에서의 우수한 용해도; 광범위한 농도에 걸쳐 ONCD와의 호환성; 복사본을 현상할 때 ONCD 광분해 제품과 함께 쉽게 제거할 수 있습니다.

마지막 조건은 약알칼리 용액에 용해되는 중합체로만 필름 형성제의 수를 제한합니다. 페놀-포름알데히드 수지는 위의 요구 사항을 최대한 충족합니다. 이들은 선형 구조를 가지므로 열가소성이며 많은 용매에 잘 용해되며 높은 필름 형성 특성을 갖습니다. 노볼락 수지 SF-010(iditol), SF-012(Novolak - 18)를 ONHD와 함께 테스트한 결과, 복사 용액에 투입했을 때 용액의 필름 형성 특성, 필름의 균일성과 균질성 및 산도가 저하되는 것으로 나타났습니다. 저항력이 향상됩니다. 그러나 노볼락 수지의 알칼리성 용액 용해성으로 인해 복사층은 현상액의 영향과 현상액의 pH 값에 매우 민감해집니다.

내화학성을 높이는 방법 중 하나는 필름의 접착력과 소수성을 높이는 첨가제를 도입하는 것입니다. 페놀-포름알데히드 레졸 수지에는 많은 유리 메틸올 그룹이 포함되어 있어 높은 반응성을 결정한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 150도 이상의 온도에서 금속과의 접착 및 3차원 메쉬 구조를 형성하는 경향 | 다. SF-340A 레졸수지, 베이클라이트 바니쉬, “101”수지를 도입하여 감광성 필름의 내약품성을 대폭 향상시켰으나 농도가 높을수록 복사현상에 지장을 초래하여 사용이 제한적이다.

에폭시 수지 용액으로 만든 필름은 여러 가지 귀중한 특성을 가지고 있습니다. 이 제품은 상당한 경도, 탁월한 금속 접착력, 탄성, 내후성, 내화학성, 높은 전기 절연성 및 상당한 온도 변동에 대한 저항성으로 구별됩니다.

가장 흥미로운 것은 고분자량 에폭시 수지 E-05, 바니시 EP-527 및 FL-5127을 기반으로 한 바니시입니다. 이 바니시는 위의 특성을 모두 갖고 있지만 용액에 경화제를 도입할 필요가 없고 에틸 셀로솔브에 용해될 필요가 없습니다. . 실습을 통해 감광성 조성물에 PL 바니시를 도입하는 가능성이 확인되었습니다. 동시에, 복사층의 내화학성 및 전기 절연성이 현저히 향상되어 복사물의 현상성이 저하되지 않는다.

흥미로운 것은 고분자량 중합체인 폴리비닐 부티랄과 디플론입니다. 폴리비닐부티랄은 광학적 특성(투명성, 무색성, 내광성)이 우수하고 금속과의 접착력이 높습니다. 높은 온도에서 폴리비닐부티랄은 복사층의 레졸 성분과 상호작용할 수 있어 복사층의 보호 특성과 소수성을 크게 증가시킵니다. 디플론 필름은 높은 광학 투명성, 자외선에 대한 저항성, 낮은 흡습성, 향상된 내충격성 및 굽힘 강도가 특징입니다.

따라서 ONCD를 기반으로 한 감광성 솔루션은 다성분 모노머-폴리머 시스템으로, 그 구성 요소는 명확하고 기능적인 부하를 전달합니다. 한편으로는 서로 연결되어 있으며 조합을 통해서만 감광성 층에 필요한 매개변수를 제공합니다. .

감광층의 형성

감광층의 필름 형성 공정 및 필름 형성 조건은 감광층의 특성에 상당한 영향을 미칩니다. 기질에 대한 접착력, 기계적 강도, 내화학성, 발현, 시간 경과에 따른 지표의 안정성. 층 적용은 필름 형성의 첫 번째 단계일 뿐이며 기재 금속 표면을 적시고 용액을 분산시키며 용매를 부분적으로 증발시키는 것으로 구성됩니다. 이 단계의 주요 목적은 용액의 점도와 층 분포 속도에 따라 결정되는 특정 두께의 균일한 필름을 만드는 것입니다. 원심분리 및 전기장에 의해 층을 적용하기 위해 "VZ-4"에 따라 점도가 11s인 용액이 사용되며 롤러 방법에는 점도가 17-20s입니다. 더 농축된 용액을 사용하면 필요한 점도를 얻을 수 있습니다.

필름 형성의 두 번째 단계인 건조는 용매를 증발시키고 기판에 필요한 접착력, 경도 및 기계적 강도를 갖춘 공기 건조 필름을 만드는 것을 목표로 합니다. 용매가 증발하면 필름의 부피가 감소하여 내부 응력이 발생하고 모든 경우에 기판이 있으면 증가합니다.

필름 형성 과정은 경도 증가와 연관되어 있습니다. 페인트 및 바니시 시스템에서는 필름에 가능한 모든 결합이 형성될 때, 즉 가장 내구성이 뛰어난 코팅이 얻어지는 경우에만 완료된 것으로 간주됩니다. 감광성 필름의 경우 구성 요소 간 및 기판과의 화학적 결합 형성은 허용되지 않습니다. 또한, ONCD의 감광성 그룹이 파괴되어서는 안 됩니다. 이와 관련하여, 건조 온도는 용매가 완전하지만 점진적으로 제거되고 완화 과정이 발생하여 코팅의 접착력이 증가하고 내부 응력이 감소하는 방식으로 선택됩니다. 분자간 상호작용과 접착은 물리적인 반데르발스 힘에 의해서만 보장되어야 합니다.

사용된 용매의 특성은 필름 형성에 큰 영향을 미칩니다. 용매의 끓는점이 높을수록 필름에 장력이 덜 유지됩니다. 끓는점이 높은 용제는 필름을 건조할 때 천천히 제거되고 완전히 제거되지는 않지만 가소화 효과가 있습니다. 따라서 이러한 용매가 있는 경우 완화 과정이 더욱 집중적으로 발생하여 응력 값이 최소화됩니다.

위의 사항을 고려하여 ONCD 기반 층에 대해 다음과 같은 건조 모드를 권장합니다. 원심분리기에서 - 50 - 60°C에서 10분간; FSL 설치 시 - 컨베이어 속도 1.6m/min에서 80°C; 롤러 설치 시 - 벨트 속도 40m/min에서 120°C.

용매 선택

감광성 조성물의 용매 특성은 저장 중 안정성, 슬래그 형성 과정 및 형성된 복사층의 특성에 상당한 영향을 미칩니다. 업계에서는 화학 구조와 특성이 다른 다양한 유기 용제를 생산합니다. 끓는점, 증발속도, 인화점, 독성 등

용매 선택 기준은 가용성, 가능한 가장 낮은 독성, 모든 구성 요소의 열역학적으로 안정적인 솔루션을 형성하는 능력입니다. 실제로 원심분리에 의한 층 도포에는 에틸셀로솔브, 디메틸포름아미드, 아세톤의 혼합물이 가장 널리 사용됩니다. 에틸셀로솔브는 복사액의 모든 성분에 대하여 높은 용해력을 가지며 윤기 있고 균일한 층을 제공하며 냄새가 적고 독성이 낮으며 가격이 저렴합니다. 혼합물의 함량은 40% 이상이 될 수 있습니다. 디메틸포름아미드는 사용된 중합체와 안정한 용매화물을 형성하고 고농도의 중합체에서 진정한 용액의 생성을 보장합니다. 그러나 디메틸포름아미드는 독성이 있으므로 혼합물 내 함량을 제한해야 합니다. 용매의 증발 속도를 높이고 건조 온도를 낮추며 용액의 독성을 줄이기 위해 혼합물에 아세톤을 첨가합니다. 용해력이 불충분하므로 혼합물 내 함량은 10~20%를 초과해서는 안 됩니다. 에틸셀로솔브, 디메길포름아미드 및 아세톤의 혼합물도 용매 비율의 규칙을 충족합니다. 즉, 필름이 건조될 때 폴리머가 침전되지 않도록 휘발성이 가장 적은 성분(디메틸포름아미드)이 좋은 용매여야 합니다.

디메틸포름아미드는 시클로헥사논, 메틸 셀로솔 바세테이트, 디옥산 및 기타 유사한 용매로 대체될 수 있습니다. 특별한 관심용매의 순도에 주의를 기울여야 합니다. 즉, "순수" 또는 "시약 등급" 등급만 사용하고 기술 등급은 사용하지 마십시오. 물을 포함한 많은 양의 불순물이 포함되어 있어 디아조 제품의 용해도와 보존 상태가 손상되기 때문입니다. 용액과 감광성 필름의 작동 특성. 유기 용매를 사용하면 전기장에서 층을 증착하는 데 적합한 조성물을 만드는 것이 가능해졌습니다. 높은 전압. 이 경우 에틸셀로솔브, 메타자일렌 및 디옥산 또는 시클로헥사논, 메타자일렌 및 디옥산과 같은 용매의 혼합물은 필요한 전기적 특성을 가져야 합니다. 고체 성분의 용해는 용액의 체적 저항을 감소시킵니다.

본 발명은 포지티브 포토레지스트에 관한 것이며 마이크로 전자공학 및 무선 전자공학의 집적 회로 제조 시 포토리소그래피 공정에 사용될 수 있습니다. 중량%: 크레졸-포름알데히드 노볼락 수지 60 - 66.5; 디에스테르 1,2 - 나프토퀴노디아지드-(2), 5 - 술폰산 및 2,4 - 벤조페논 이산화물 30 - 33; p-디메틸아미노벤즈알데히드, p-디에틸아미노벤즈알데히드, p-페닐렌디아민, 니트로소디에틸아닐린, o-페닐렌디아민, 페로센 2 - 9 및 나머지 유기 용매 범위로부터 선택된 전자 공여 특성을 갖는 유기 화합물. 포토레지스트는 근자외선 연구에 적합한 높은 감도, 높은 대비 및 산성 환경에서의 저항성을 갖고 있습니다.

본 발명은 마이크로 전자공학, 무선 전자공학 및 기타 산업의 집적 회로 제조 시 포토리소그래피 공정에 사용되는 포지티브 포토레지스트에 관한 것입니다.

광활성화제로서 1,2-나프토퀴노디아지드-(2), 5-설폰산 및 2,4,4"-디-, 트리-, 테트라히드록시벤조페논의 디에스테르 또는 중합체 결합제로서 설포에스테르 혼합물을 함유하는 포지티브 포토레지스트가 알려져 있습니다. , 페놀-포름알데히드 수지 및 유기 용매.

알려진 포토레지스트의 단점은 낮은 감광도(250mJ/cm2)입니다.

구성 및 특성 면에서 제안된 것과 가장 가까운 것은 광활성제로서 설포에테르의 혼합물을 함유하는 포지티브 포토레지스트입니다: 1,2-나프토퀴노디아지드(2), 5-설폰산 및 2,4-디옥시벤조페논(1)의 디에스테르; 1,2-나프토퀴노디아지드-(2),5-술폰산 및 2,2,4,4-테트라오시벤조페논(II)의 디에스테르; 1,2-나프토퀴노디아지드-(2), 5-술폰산 및 메틸렌비스(2,4-디올옥시벤조페논)(III)의 디에스테르; 유기규소 블록 공중합체; 필름 형성 성분 - 크레졸-포름알데히드 수지 등급 SF-142B(TU 6-05-231-277-88) 및 공식 여기서 n= 6-12; 평균 중량 7000-17000 및 유기 용매, 모노메틸 에테르 에틸렌 글리콜 아세테이트, 디메틸 에테르 디에틸렌 글리콜 및 자일렌을 다음 성분 비율로 혼합한 혼합물, 중량.

1,2-나프토퀴노디아지드-(2), 5-술폰산 및 2,4-디옥시벤조페논의 디에스테르 1.3 1.57 1,2-나프토퀴노디아지드-(2), 5-술폰산 및 2,2,4,4-테트라옥시벤조페논의 디에스테르 3.14 5.2 1,2-나프토퀴노디아지드-(2), 5-술폰산 및 메틸렌 비스(2,4-디옥시벤조페논)의 디에스테르 3.8 5.4 유기규소 블록 공중합체 0.015 0.03 크레졸-포름알데히드 노볼락 수지 18.1 21.75 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 5.52 7.19 자일렌 3.45 4.97
아세테이트렌글리콜모노메틸에테르
포토레지스트의 감광도는 80mJ/cm 2 이며, 물질의 해상도, 즉 재현 가능한 요소의 최소 폭은 0.8~1.0 마이크론이다. 프로토타입에는 명암비가 지정되지 않았습니다.

프로토타입의 단점은 감광성이 낮아 포토레지스트 사용 영역이 제한된다는 것입니다.

본 발명은 포지티브 포토레지스트의 해상도를 손상시키지 않으면서 감광성을 증가시키는 문제를 해결합니다.

이 문제는 1,2-나프토퀴노디아지드-(2), 5-술폰산 및 2,4-디-히드록시벤조페논의 디에스테르와 화학식 1의 크레졸-포름알데히드 수지를 함유하는 포지티브 포토레지스트가 추가로 함유한다는 사실에 의해 해결됩니다. p-디메틸아미노벤즈알데히드, p-디에틸아미노벤즈알데히드, 니트로소디에틸아닐린, p-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민 또는 페로센 중에서 선택된 전자 공여체인 유기 화합물. 사용된 용매는 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 또는 에틸렌 글리콜 아세테이트 모노메틸 에테르였다.

필름 형성 매트릭스로 크레졸-포름알데히드 수지를 선택하는 것은 알칼리성 수용액에 대한 용해도와 내화학성, 즉 산성 환경에서 저항성은 일반적으로 금속 산화물 단어를 에칭하는 데 사용됩니다. 또한, 크레졸-포름알데히드 수지는 방향성으로 인해 이온 충격과 같은 건식 에칭 조건에 대한 충분한 저항성을 가지고 있습니다.

이들 성분의 비율은 다음과 같다.

크레졸-포름알데히드 노볼락 수지 60 66.5
1,2-나프토퀴노디아지드-(2),5-술폰산과 2,4-디옥시벤조페논의 디에스테르
30 33
유기화합물 2 9
유기용제 나머지
특정 유기 화합물의 첨가제를 특정 수량으로 사용하면 첨가제가 없는 조성물(실시예 1~10)에 비해 포지티브 포토레지스트의 명암비가 1.1~1.5배, 감광도는 1.4~2배 증가합니다. , 프로토타입에 비해 광감도는 1.7~4.5배 증가했다.

포지티브 포토레지스트용 조성물에 첨가제로 사용되는 유기화합물은 반드시 전자공여성 특성을 가져야 한다. 비공여체 화합물(예를 들어 수용체 특성을 갖는 메틸렌 블루 아민)을 조성물에 도입해도 감광성 또는 명암비가 증가하지 않습니다(실시예 11).

저자들은 포지티브 포토레지스트를 저감도 네거티브 포토레지스트로 전환하기 위해 노볼락 수지 및 o-나프토퀴논 디아지드를 기반으로 하는 조성물에 아민과 디아민을 사용하는 것으로 알고 있으며, 노볼락 수지를 기반으로 하는 포지티브 포토레지스트의 감광성을 높이는 효과에 대해서는 동일한 첨가제를 층에 도입할 때 o-나프토퀴논 디아지드가 사용되지만, 제안된 출원에 명시된 농도에서는 이는 문헌에 알려져 있지 않습니다.

저자들은 또한 p-디메틸아미노벤즈알데히드가 네거티브 포토레지스트의 감광성을 증가시키는 데 사용된다는 것을 알고 있습니다. 이러한 층에서는 1차 조명 후 p-디메틸아미노벤즈알데히드의 양성자화 및 에놀 형태의 형성과 관련된 화학적 강화 공정의 열 반응이 발생합니다. 낮은 산화 전위(염화은 전극에 비해 0.49B)를 갖는 양성자화 p-디메틸아미노벤즈알데히드. 동일한 조성에서 p-디메틸아미노벤즈알데히드를 p-디에틸아미노벤즈알데히드로 대체하면 화학적 강화 효과가 없습니다. 이는 p-디에틸아미노벤즈알데히드가 산화 전위가 낮은 에놀 형태를 형성하지 않기 때문이며, 제안된 포토레지스트에 사용된 다른 화합물의 양성자화된 형태는 에놀 호변 이성체를 형성하지 않기 때문이다. 지금까지 말한 모든 것에서 우리의 경우 감광성의 증가는 화학적 강화 과정과 관련이 없지만 다른 메커니즘을 통해 진행됩니다.

실시예 1. 디에스테르 1,2-나프토퀴노디아지드(2), 5-술폰산 및 2,4-디옥시벤조페논, 크레졸-포름알데히드 노볼락 수지 등급 SF-141, 중량을 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르에 용해시켜 포토레지스트를 제조한다.

수지 66.5
광활성제 33
준비된 조성물을 기술 기판에 적용하고 용매를 완전히 제거한 후 포토레지스트 층에 UV 광을 조사하고 0.6% KOH 용액에서 60초 동안 현상합니다. 감광도는 기판에서 노출된 영역을 완전히 제거하는 데 필요한 노출로 정의되었으며 46.5mJ/cm 2 , 명암비 1.1이었습니다.

실시예 2. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 65
광활성제 32.7
p-디메틸아미노벤즈알데히드 2
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 40mJ/cm 2 이고 명암비는 1.15입니다.

실시예 3. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 63
광활성제 31.6
p-디메틸아미노벤즈알데히드 4.7
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 26.5mJ/cm 2 이고 명암비는 1.8이었다.

실시예 4. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 60.7
광활성제 30.5
p-디메틸아미노벤즈알데히드 8.1
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 23mJ/cm2, 명암비는 2.0이었다.

실시예 5. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 60.3
광활성제 30
p-디메틸아미노벤즈알데히드 9
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 38mJ/cm2, 명암비는 1.2였다.

실시예 6. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 64.5
광활성제 33
니트로소디메틸아닐린 2.3
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 30mJ/cm2, 명암비는 1.4였다.

실시예 7. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 62.5
광활성제 31
p-페닐디아민 5.8
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 18mJ/cm2, 명암비는 1.7이었다.

실시예 8. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 64.5
광활성제 31.7
o-페닐렌디아민 3
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 23mJ/cm2, 명암비는 1.5였다.

실시예 9. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 60.7
광활성제 30.5
p-디에틸아미노벤즈알데히드 8.1
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 37mJ/cm2, 명암비는 1.5였다.

실시예 10. 포토레지스트는 실시예 1에 표시된 대로 성분비(wt.)로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 65
광활성제 32.6
페로센 2.1
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 35mJ/cm2, 명암비는 1.8이었다.

실시예 11. 포토레지스트는 실시예 1, 성분비, 중량에 표시된 대로 준비, 적용 및 처리됩니다.

수지 62.5
광활성제 31
메틸렌 블루 5.8
용제 디에틸렌글리콜디메틸에테르 나머지
포토레지스트의 감광도는 46.5mJ/cm 2 이고 명암비는 1.1이었다.

따라서 개발된 포토레지스트는 근자외선 방사선에 대한 높은 감도와 이온 충격을 포함한 산성 환경에서의 높은 대비 및 저항성을 결합한 것입니다.

이는 예를 들어 1.0-0.6μm 폭의 요소로 레지스트 마스크를 형성해야 하는 1-16MB의 메모리 용량을 가진 VLSI DOS 기술에 사용되는 이온 플라즈마 에칭을 사용하는 프로젝션 사진 프로세스에 사용하기에 가장 적합합니다. 벽이 거의 수직으로 기울어져 모듈식 노광 작업의 생산성이 향상되었습니다.

1,2-나프토퀴노디아지드-(2),5-술폰산과 2,4-디옥시벤조페논의 디에스테르, 크레졸-포름알데히드 노볼락 수지 및 유기용매를 함유하는 포지티브 포토레지스트에 있어서, 전자를 갖는 유기화합물을 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트. - p-디메틸아미노벤즈알데히드, p-디에틸아미노벤즈알데히드, 니트로소디에틸아닐린, p-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민 또는 페로센 범위에서 선택되는 기증 특성, 다음 구성 요소 비율, wt.

본 발명은 굴절률을 변화시켜 굴절률 분포의 새로운 모델을 얻을 수 있게 하는 방사선 민감성 조성물, 특히 광전자 공학 및 정보 디스플레이 장치 분야에 사용되는 광학 재료에 관한 것입니다.

본 발명은 이미지 기록 분야에 관한 것이다. 이 방법은 유리 기판 위에 캡슐화된 철 나노입자를 포함하는 단일벽 탄소 나노튜브의 감광성 필름 층을 형성하는 것을 포함합니다. 필름 위에 산성 용액 층을 바르고 원하는 이미지를 얻기 위해 주어진 프로그램에 따라 집중된 레이저 방사선을 필름에 조사합니다. 기록 절차 전 필름 위에 도포된 산성 용액과 나노튜브에 캡슐화된 철 나노입자 사이의 레이저 가열 중에 발생하는 화학 반응을 통해 필름에 이미지가 기록됩니다. 기술적 결과는 영상 기록 방식을 단순화하고 에너지 소비를 줄이는 것이다. 5 급여 f-ly, 2 병.

다른 많은 사람들과 마찬가지로 나도 성냥과 니트로 광택제를 사용하여 첫 번째 인쇄 회로 기판을 그렸습니다. 경로는 그다지 아름답지는 않았지만 이로 인해 장치가 제대로 작동하는 데 방해가 되지는 않았습니다.

마커로도 그렸습니다.

시간이 지났습니다. 지난 여름 워크샵에서 LUT(레이저 아이롱 기술)를 가르쳐준 사람을 만났습니다. 아마추어에게는 무엇이 더 좋을 것 같았습니까?

그런데 어느 날 인터넷에서 포토레지스트, 각종 POSITIV 20 등에 대한 언급을 발견했습니다. 등.
이 도구를 사용하면 정말 고품질의 인장을 만들 수 있다는 것을 알게 되었어요...

포지티브 20

그러다가 한 라디오 부품 상점에서 "POSITIV 20"이라는 문구가 적힌 캔을 보았습니다. 인장에 대해 생각하고 구입했습니다.

포토레지스트란 무엇입니까?다양한 재료에 선과 윤곽을 빠르고 쉽게 전사할 수 있는 감광성 코팅입니다. 인쇄회로기판뿐만 아니라 다양한 전면 패널, 명판, 금속, 유리 및 기타 재료의 에칭을 위한 다양한 매트릭스도 생산할 수 있습니다. 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트가 있습니다. 영화에서도 그런 일이 벌어지는데, 나 역시 이런 일을 본 적이 없다. 이 경우 캔에 들어 있는 포지티브 포토레지스트에 대해서만 이야기하겠습니다. 왜냐하면 이것이 가장 일반적이기 때문입니다.

기술 데이터:
색상: 진한 보라색;
밀도 - 0.85g/cm2
건조 시간 - 실온에서 24시간, 15분. 70-80C의 온도에서.
감광성 - 310-440nm 사이(최대 330-410nm) 즉, 자외선에 민감합니다.

스텐실 사진 템플릿

모든 것은 그림을 그리는 것부터 시작됩니다 인쇄 회로 기판귀하에게 편리한 편집기에서 - 스프린트 레이아웃, EagleCAD, PCAD 또는 기타. 개인적으로 저는 Sprint Layout을 사용합니다. datagor 소프트웨어 컬렉션에 있습니다.

다음으로, 이전에 프린터의 최대 해상도, 토너 농도를 최대로, 대비를 최대로 설정한 후 레이저 프린터로 그림을 인쇄합니다. 광택이 나는 오버헤드 프로젝터 필름에 인쇄합니다. 레이저 프린터가 없다면 레이저 프린터로 최대 100%까지 인쇄하세요. 가능한 품질. 일반 용지에도 인쇄할 수 있지만 그런 경우 용지를 UV 광선에 투명하게 만드는 TRANSPARENT 21 에어로졸로 처리해야 합니다.

나는 아직도 사용하는 것이 좋습니다 레이저 프린터그것만이 템플릿 트랙의 최대 불투명도를 얻을 수 있기 때문입니다. 그러나 그럼에도 불구하고 패턴의 광학 밀도를 높이기 위해 템플릿을 Densitone 스프레이 에어로졸로 처리하거나 템플릿을 아세톤 증기에 일정 시간 동안 유지하는 것이 좋습니다. 그래도 난 잘 지내고 있어...

포토레지스트 코팅

먼저 텍스타일 보드를 깨끗이 청소하고 건조시켜야 합니다. 청소 후에는 깨끗한 보드를 완전히 건조시키는 것이 중요합니다. 잔류 수분이 포토레지스트 바니시에 대한 강력한 접착 효과를 생성하기 때문입니다.

또한 보드에 먼지가 없는지 확인해야 합니다.

포토레지스트는 어두운 낮에 도포해야 합니다. 어두운 방은 필요하지 않지만 햇빛이나 밝은 낮에 도포해야 합니다.
포토레지스트는 자외선에 민감하므로 피해야 합니다.

그래서! 보드를 약간 기울어진 수평 표면에 놓고 캔을 약 20cm 거리에 놓고 구불구불한 움직임을 사용하여 레지스트를 적용합니다. 시간이 지나면 층이 얇아지고 균일한 감광층이 형성됩니다. 포토레지스트를 과도하게 도포하고 코팅 두께가 고르지 않거나 바람직하지 않은 경우 노출 시간을 늘려야 합니다. 보드 가장자리에는 여전히 더 큰 코팅층이 있으므로 약간 더 큰 보드를 가져와 에칭한 후 잘라야 합니다.

보드 건조

그런 다음 보드를 70-80C의 온도에서 15분간 건조시킵니다. 하지만 실온에서 건조할 수는 있지만 24시간을 기다려야 합니다.

하지만! 보드를 이 온도에 즉시 노출시킬 수는 없습니다! 코팅에서 용매와 가스가 증발하도록 어두운 곳에 약 30분 동안 보관해야 합니다. 급속 가열의 결과로 조밀한 표면층이 형성될 수 있으며 궁극적으로 아무 일도 일어나지 않습니다. 건조가 충분하지 않으면 포토레지스트 표면에 미세한 구멍이 생기고 접착력이 떨어지게 됩니다.

건조를 위해 온도계 기능이 있는 멀티미터의 열전대를 설치한 오래된 전기 오븐을 사용합니다. 저는 내부 온도를 측정하기 위해 멀티미터를 사용합니다. 물론 멋진 옵션은 온도 조절 장치가 있는 건조 캐비닛이지만 오븐도 더 나쁘지 않습니다.

전시회

보드가 건조되었습니다. 우리는 전시회를 진행합니다. 내 설정은 다음과 같습니다.

UV 램프는 "블랙 라이트" 램프(디스코에서 사용하는 종류)입니다. 에너지 절약형 전구 안정기에 의해 구동됩니다.
절대로 하드 UV 램프를 사용하지 마십시오!(예를 들어 DRL-400의 내부 플라스크 등)
시력을 잘 관리하세요. 시력은 자연이 우리에게 준 가장 귀중한 것 중 하나입니다! 수수료가 아깝지 않아요!

계속합니다. 처음부터 코팅된 보드를 매끄러운 표면에 놓고 보드 위에 템플릿을 놓고 석영 유리나 긁히지 않은 플렉시 유리로 모두 덮습니다(일반 유리는 자외선을 최대 65%까지 차단하므로 떨어지지 않습니다). 떨어져 있는!). 작은 보드는 CD 상자에 안전하게 보관할 수도 있습니다. 램프에서 보드까지의 거리는 15~30cm입니다.

노출 시간은 코팅 두께와 보드 크기에 따라 다릅니다. 여기에서 실험을 해야 합니다. 모든 보드를 6분 동안 UV 아래에 유지합니다. 이 정도면 충분합니다.

개발

건조되고 노출된 포토레지스트 층은 일반 일광(직사광선이 비치지 않는 방)에서 나타납니다. 현상액을 준비합니다: 물 1리터에 수산화나트륨(NaOH) 7g을 섞습니다. 현상은 +20-25°C의 온도에서 수행되어야 합니다. 온도가 낮을수록 현상 과정이 느려지고, 온도가 높을수록 속도가 빨라지지만 동시에 현상 속도도 감소합니다.
이미지 선명도. 현상 후 흐르는 물에 보드를 헹구십시오. 적절하게 노출된 포토레지스트의 경우 새로운 현상액에서 현상 시간은 30~60초입니다.

제가 직접 사용하는 제품이에요 두더지하수관 청소용. 거의 순수한 NaOH. 나는 눈으로 수량을 선택합니다.
현상 과정에서 여분의 포토레지스트가 씻겨 나가게 됩니다. 개발 후에는 트랙만 표시됩니다.

모두! 좋아하는 에칭 용액에 보드를 넣고 기다리세요! 결과적으로 우리는 꽤 좋은 대가를 받았습니다.

경제적 효과

POSITIV 20의 비용은 약 1,000원입니다. 15$ . 200ml 캔 하나면 3.5m2에 충분합니다(코팅 두께가 항상 동일하지는 않다는 점을 고려). 인쇄회로기판 전체 비용에서 포토레지스트 비용이 차지하는 비중은 무시할 수 있을 정도로 작다.

내가 만든 여러 개의 보드

모두 행운을 빌어 요!
군티스 콜치

지식 기반에서 좋은 작업을 보내는 것은 간단합니다. 아래 양식을 사용하세요

연구와 업무에 지식 기반을 활용하는 학생, 대학원생, 젊은 과학자들은 여러분에게 매우 감사할 것입니다.

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소개

포토레지스트는 고분자 감광성 재료입니다. 처리되는 재료의 표면에 에칭 또는 기타 물질이 접근할 수 있도록 포토마스크에 해당하는 창 배열을 얻기 위해 포토리소그래피 또는 사진 제판 공정 중에 처리되는 재료에 적용됩니다.

리소그래피는 반도체 웨이퍼 표면에 증착된 유전체 및 금속 필름에 릴리프를 형성하는 주요 반도체 제조 공정 중 하나입니다. 이는 확산 구조가 생성될 플레이트 영역 위의 이산화규소 필름을 선택적으로 제거하는 데 사용됩니다.

리소그래피는 원하는 구성의 얇은 보호막인 마스크를 형성하기 위해 플레이트 표면에 적용되는 레지스트라는 재료의 사용을 기반으로 합니다.

포토레지스트는 네거티브와 포지티브로 구분됩니다. 네거티브 레지스트는 빛에 노출되면 플레이트 표면에 패턴의 불용성 영역을 형성하고 현상 후에도 표면에 남아 있습니다. 반면에 포지티브 포토레지스트는 빛의 영향을 받아 수용성 영역을 형성하며 원래의 패턴이 웨이퍼 표면에서 정확히 반복됩니다. 포토레지스트의 선택은 사용된 에칭액과 제품 요구 사항에 따라 달라집니다.

포토리소그래픽 도면의 정확도는 10분의 1 마이크론 이내입니다. 그들은 결과 이미지의 정확성과 마스킹 레이어의 품질(포토마스크에 구멍이 없고 이에 따라 이산화규소가 없음)에 대한 높은 요구 사항을 제시합니다.

이 작업의 목적: 장점과 단점을 고려하고 결정하는 것 다른 유형포토레지스트를 선택하고 접착성, 감광성, 해상도, 내열성 및 내플라즈마성, 화학 시약에 대한 내성 측면에서 가장 최적의 것을 선택합니다.

포토레지스트 화학 노출 코팅

1. 문헌 검토

1.1 포토레지스트 종류 연구

포토레지스트(PR)는 감광성이 있고 공격적인 환경(산, 알칼리) 물질에 대한 저항력이 있으며 화학적, 물리적, 전기화학적 및 기타 공격적인 환경에 대한 후속 노출로부터 필요한 구성을 보호하도록 설계되었습니다. 보호 릴리프는 포토레지스트 층의 특정 영역에 떨어지는 빛의 영향으로 후자가 물리화학적 특성을 변경한다는 사실의 결과로 형성됩니다.

포토레지스트에서 일어나는 반응의 메커니즘과 특징, 특성의 변화에 따라 포토레지스트는 네가티브형과 포지티브형으로 구분됩니다. 네거티브 포토레지스트가 포토마스크(포지티브)를 통해 조사되면 용해도가 손실되거나 오히려 중합되는 과정이 발생하며, 그 결과 적절한 용매(현상액)로 처리한 후 포토레지스트 아래에 있는 조사되지 않은 영역만 포토마스크의 불투명 요소가 제거되고, 포토 템플릿의 네거티브 이미지를 반복하는 보호층이 기판 릴리프에 형성됩니다.

네거티브 포토레지스트는 일반적으로 포지티브 포토레지스트보다 접착력이 더 높고 에칭에 대한 저항성이 더 높습니다. 주성분은 폴리비닐알코올을 에스테르화하여 얻은 폴리비닐신나메이트입니다.

그림 1.1 - 노출 후 네거티브 포토레지스트 특성의 시각적 변화

포지티브 포토레지스트에서는 빛의 영향으로 광화학 반응이 일어나며, 반대로 해당 현상액의 용해도가 증가합니다. 결과적으로 포토레지스트의 조사된 부분만 제거(세척)되고 보호 릴리프는 포토마스크의 포지티브 이미지를 반복합니다.

이러한 포토레지스트는 일반적으로 네거티브보다 더 높은 해상도를 얻을 수 있지만 더 비쌉니다. 포지티브 포토레지스트는 나프토퀴논 디아지드를 기반으로 가장 흔히 합성됩니다.

그림 1.2 - 노출 후 포지티브 포토레지스트 특성의 시각적 변화

더 많은 것도 있습니다 새로운 종류리버시블과 같은 포토레지스트.

가역성 포토레지스트는 노출 후 포지티브처럼 작용하지만 열처리 및 전체 포토레지스트(포토마스크 제외)를 자외선에 노출시켜 "역전"할 수 있는 특수 포토레지스트입니다. 이 경우 현상 후 해당 레지스트는 부정적인 것처럼 작동합니다. 이러한 방식으로 얻은 패턴과 단순히 포지티브 레지스트를 사용하여 얻은 패턴 간의 주요 차이점은 포토레지스트 벽의 기울기입니다. 포지티브 포토레지스트의 경우 벽이 바깥쪽으로 기울어져 식각 공정에 적합하고, 포토레지스트 패턴 반전의 경우 벽이 안쪽으로 기울어져 있어 역리소그래피 공정에 유리합니다.

포토리소그래피 공정의 주요 장점은 다음과 같습니다. 거의 모든 구성에서 매우 작은 크기(마이크론의 몇 분의 1까지)의 필름 및 체적 IC 구성요소를 얻을 수 있는 능력; 방법의 보편성(필름 증착 및 그리드그래피를 위한 스텐실 생산, 필름 층의 선택적 에칭, 국부 확산, 에피택시 및 주입을 위한 산화막의 "창" 에칭, 반도체 및 유전체 기판의 심층 에칭 등) 적용 가능성 그룹 기술(한 번의 작업으로 한 가지 유형의 장비로 수백, 수천 개의 IC 요소와 기타 장치를 얻을 수 있습니다).

자외선(UV) 방사선은 일반적으로 포토레지스트 재료에서 광화학 공정을 수행하는 데 사용됩니다. 자연광의 UV 광선 함량은 상대적으로 적기 때문에 보다 강력한 광화학 과정을 위해서는 인공적인 UV 방사선원이 사용됩니다.

유기 분자에 의한 UV 방사선의 흡수는 선택적으로 발생합니다. 다양한 물질의 경우 UV 범위의 매우 특정한 파장에서 흡수가 관찰됩니다.

1.2 화학성분 및 속성 포토레지스트

실제로 모든 유형의 포지티브 포토레지스트는 ONQD(Ortho-NaphthoQuinone Diazide)에 불과하며 용매 조성, 감광성 성분의 양 및 필름 형성 조성만 서로 다릅니다.

그림 1.3 - 포지티브 포토레지스트 FP-RN-7의 구조식

ONCD를 기반으로 한 감광성 구성 요소를 만드는 문제에는 복사층에 높은 통합 감도와 분광 감도를 제공하는 감광성 및 필름 형성 구성 요소를 선택하는 것이 포함됩니다. 작은 래스터 및 라인 요소의 상당한 해상도는 물론 필요한 필름 연속성, 플레이트 기판에 대한 접착력, 기계적 강도 및 내화학성.

올리고머 화합물인 ONCD는 유기 용매의 용액으로부터 필름을 형성할 수 있습니다. 그러나 이들 필름은 두께가 균일하지 않아 위의 요건을 충족하지 못한다. 따라서 ONCD는 구성에서 감광성 구성 요소의 기능만 수행합니다.

조성물의 필름 형성 성분은 다음 요구사항에 따라 선택됩니다: ONCD에 대한 용매에서의 우수한 용해도; 광범위한 농도에 걸쳐 ONCD와의 호환성; 복사본을 현상할 때 ONCD 광분해 제품과 함께 쉽게 제거할 수 있습니다.

내화학성을 높이는 방법 중 하나는 필름의 접착력과 소수성을 높이는 첨가제를 도입하는 것입니다. 페놀-포름알데히드 레졸 수지에는 많은 유리 메틸올 그룹이 포함되어 있어 높은 반응성을 결정한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 150도 이상의 온도에서 금속과의 접착 및 3차원 망상구조를 형성하는 경향 . SF-340A 레졸 수지, 베이클라이트 바니시, “101” 수지의 도입으로 감광성 필름의 내약품성이 크게 향상되었으나, 농도가 높으면 복사물 현상이 저해되므로 사용이 제한되었습니다.

에폭시 수지 용액으로 만든 필름은 여러 가지 귀중한 특성을 가지고 있습니다. 이 제품은 상당한 경도, 탁월한 금속 접착력, 탄성, 내후성, 내화학성, 높은 전기 절연성 및 상당한 온도 변동에 대한 저항성으로 구별됩니다.

1.3 포토레지스트의 기본 요구사항

포토레지스트를 만드는 문제에는 폴리머의 감광성을 높이는 방법 개발 외에도 필름 형성 폴리머 및 감광성 구성 요소의 선택 및 합성, 조성물 개발 및 사용을 위한 최적 조건 식별이 포함됩니다. 포토레지스트의 실제 사용에 대한 세부 사항에 따라 충족해야 하는 요구 사항 목록이 결정됩니다.

1) 높은 통합 감광성 및 필요한 분광 감도;

2)고해상도;

3) 전체 표면에 대한 균질성, 비다공성 및 기판 재료에 대한 높은 접착력을 갖춘 포토레지스트 층의 시간 경과에 따른 안정성;

4) 포토레지스트로 보호되는 영역과 보호되지 않는 영역 사이의 뚜렷한 차별화된 경계를 얻는다.

5) 화학적 공격에 대한 저항성;

6) 포토레지스트의 광화학적 변형 생성물에 의한 오염 부족;

7) 재료의 가용성, 상대적 단순성, 신뢰성 및 사용 안전성;

8) 특정 현상액 및 에칭액의 가용성.

포토레지스트의 분광 감도 값을 사용하면 방사선원을 합리적으로 선택하고 포토리소그래피 작업을 위한 공간의 비화학선 조명 조건을 합리적으로 선택할 수 있습니다. 현재 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트 모두 반도체 장치 생산에 널리 사용됩니다. 포지티브 포토레지스트는 해상도가 높으며 선명한 이미지 경계를 얻을 수 있습니다. 네거티브는 주로 금속의 깊은 에칭 및 갈바니 공정과 관련된 공정에 사용됩니다. 이들의 매우 귀중한 특성은 개발 중에 알칼리 금속 이온이 없다는 것이며 이는 특히 반도체 기술에서 중요합니다. 네거티브 포토레지스트와 포지티브 포토레지스트를 함께 사용하면 등록 및 현장 제어가 용이해지고 등록 중 중간 작업이 제거됩니다.

포토레지스트에 대한 기본 요구 사항은 다음과 같습니다. 기술적 특징그들의 응용 프로그램.

감광성 재료는 충분히 빠르게 건조되는 연속적인 얇은(0.3 - 0.6 마이크론) 필름의 균일한 도포를 보장하기 위해 주어진 점도의 균질한 용액을 형성해야 합니다. 포토레지스트 조성물은 입자 크기가 0.1 - 0.2 마이크론보다 큰 기계적 용해되지 않은 개재물(먼지)을 가져서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 이러한 입자가 처리된 포토레지스트 필름에 구멍을 형성하게 됩니다.

포토레지스트 필름은 기판에 대한 충분히 높은 접착 능력과 다양한 구성의 에칭제에 대한 저항성을 가져야 하며, 에칭 중에 우수한 접착력을 유지하고, 주요 제품을 제조하는 기술 프로세스에 따라 결정된 필요한 깊이까지 릴리프 에칭을 보장해야 합니다. 포토레지스트는 충분히 높은 해상도와 최소한의 가로 치수로 재현 가능한 부조 조각을 제공해야 합니다. 또한, 포토레지스트 조성물은 시간이 지남에 따라 그리고 배치마다 특성의 안정성이 요구됩니다.

위 포토레지스트의 해상도는 필름 두께에 따라 달라지며, 0.2-0.3 미크론으로 감소하면 1200-2000 라인/mm에 도달할 수 있습니다. 최대 1미크론 이하.

포토레지스트 필름에 생성된 이미지는 고해상도 포토에멀젼이 제공할 수 있는 것보다 가장자리가 더 선명합니다. 이 현상은 포토레지스트가 본질적으로 할로겐화은 화합물을 기반으로 하는 모든 광에멀젼의 특징인 과립형 구조가 아닌 분자형 구조를 갖고 있다는 사실에 기인합니다.

그러나 포토레지스트의 해상도는 현상된 릴리프에 따라 결정되며 전체적인 포토리소그래피 공정의 해상도는 기판의 필름을 에칭한 후에 결정된다는 점을 기억해야 합니다. 공정의 해상도는 노출 조건(시간, 조명)과 노출 후 플레이트 처리 품질(개발 시간, 광반사체의 내산성, 에칭 시간)에 크게 영향을 받습니다.

포토레지스트의 내산성은 에칭 작업을 수행할 때, 즉 기판에 릴리프를 얻을 때 공격적인 환경의 영향에 대한 포토레지스트의 저항성을 의미합니다. 이를 위해 산은 반도체 웨이퍼의 포토리소그래피에 사용됩니다(질산, 불화수소산 등). 그리고 포토마스크 생산에는 일반적으로 염산이 사용됩니다.

포토레지스트의 내산성이 부족하면 포토레지스트가 릴리프 가장자리에서 에칭되고(이로 인해 패턴의 기하학적 치수가 변경됨) 에칭 중에 기판에서 벗겨지거나 완전히 파괴됩니다(완전히 파괴됨). 받아들일 수 없습니다).

1.4 노출 중 발생하는 프로세스

포토레지스트는 전자에 노출되는 레지스트와 달리 빛(광자)에 노출되는 레지스트입니다. 후자의 경우 포토레지스트를 전자 레지스트 또는 전자(e-빔) 리소그래피용 레지스트라고 합니다. 포토레지스트는 민감하게 반응하는 노출 파장이 다양합니다. 가장 표준적인 노출 파장은 소위입니다. 수은 증기 방출 스펙트럼의 i선(365nm), h선(405nm) 및 g선(436nm). 많은 포토레지스트는 일반적으로 수은 램프가 사용되는 UV 범위(통합 노출)의 넓은 스펙트럼에 노출될 수도 있습니다. 별도의 포토레지스트 클래스에는 원자외선(GUV 리소그래피) 및 X선 방사선(X선 리소그래피)에 민감한 재료가 포함됩니다. 또한 나노임프린트(나노프린팅) 리소그래피용 특수 포토레지스트도 있습니다.

정밀 포토리소그래피에서는 보호 릴리프 경계를 따라 후광이 없기 때문에 포지티브 위상 배열을 사용하는 것을 선호합니다. 양성 FR은 기본 특성을 지닌 용액에서 개발됩니다(인산삼나트륨 수용액이 현상액으로 자주 사용됨). 파괴된 NCD 분자 외에도 현상액은 폴리머도 용해해야 하므로 노출되지 않은 영역의 결함 수를 줄이기 위해서는 현상액이 포토레지스트 층에 노출되는 시간을 최소한으로 줄이는 것이 바람직합니다. 이를 위해서는 실험 곡선에 따라 노출된 영역의 최대 현상 속도를 달성하는 조건에 따라 결정되는 노출의 하한에서 작업해야 합니다(그림 1.4).

1 - 노출에 대한 현상 속도의 의존성; 2 - 노출에 대한 오차의 의존성 Vpr=hc/tpr, 여기서 tpr은 방사선량 H = E?e를 받은 hc 두께의 층이 완전히 용해되는 시간입니다. E - 광속 밀도, W/m2; ?e - 노출 시간, s.

그림 1.4 - 개발 후 요소 치수 재현 시의 특성 곡선 및 오류

물질 노출 중에 발생하는 과정은 세 그룹으로 나뉩니다.

1) 광중합 및 불용성 영역의 형성; 이 공정이 사용되는 시스템의 가장 일반적인 것은 네거티브 포토레지스트(신남산 및 폴리비닐 알코올의 에스테르)입니다.

2) 감광성 화합물의 광분해 중에 형성된 라디칼과 선형 중합체의 가교 결합, 비스아지드와 같은 감광성 물질의 첨가제와 함께 고무를 사용하면 예외적으로 내산성 네거티브 포토레지스트를 얻을 수 있습니다.

3) 가용성 물질의 형성으로 감광성 화합물의 광분해. 그 예로는 나프토퀴논 디아지드(NQD)라는 화합물의 광분해로 인해 조사된 영역이 알칼리성 화합물에 용해되는 대부분의 현대 포토레지스트가 있습니다.

1.5 포토레지스트 개발 프로세스

포토레지스트 필름에서 회로 요소 이미지의 최종 형성은 노출된 코팅을 적절한 용액으로 처리하고 조사된 영역(포지티브 구성의 경우) 또는 조사되지 않은 영역(네거티브의 경우)을 제거할 때 발생합니다. 포토레지스트를 구성하는 고분자 물질의 화학적 성질과 발생하는 광화학 반응의 유형에 따라 결정되는 네거티브 포토레지스트와 포지티브 포토레지스트의 발현에는 매우 분명한 차이가 있습니다. 모든 네거티브 포토레지스트는 광화학적 가교 공정과 현상 공정에서 유기 용매를 사용하는 것이 특징입니다. 음성 화합물의 발현 과정은 고분자 용해의 전형적인 물리적, 화학적 과정입니다.

기존 포지티브 포토레지스트의 경우 개발 공정은 더욱 복잡하며 o-나프토퀴논 디아지드 및 페놀 수지의 광분해 생성물과 알칼리성 화합물의 화학적 상호작용과 그에 따른 반응 생성물의 물리화학적 제거를 기반으로 합니다.

네거티브 포토레지스트 개발. 네거티브 포토레지스트의 개발과 후속 세척 및 건조와 동시에 다음 프로세스가 발생합니다.

1) 현상액 분자가 포토레지스트 필름의 조사된 부분과 조사되지 않은 부분으로 확산됩니다.

2) 필름의 조사된 부분과 조사되지 않은 부분의 팽창;

3) 필름의 조사되지 않은 영역의 용해 및 고분자 분자의 대량 용매로의 전이;

4) 요소 구성의 형성;

5) 포토레지스트 잔여물로부터 표면의 조사되지 않은 부분을 청소합니다.

6) 포토레지스트 필름의 조사된 영역에서 용매가 증발하고 원래의 기하학적 치수로 돌아갑니다.

포토레지스트 필름의 조사된 영역(조사량에 따라 다름)에는 가교된 거대구조, 개별 중합체 분자 및 분지형 시스템이 포함될 수 있습니다. 네거티브 포토레지스트용 현상제는 한편으로는 원래 폴리머에 비해 용해 능력이 좋아야 하고, 다른 한편으로는 필름의 조사 영역에 최소한의 영향을 주어야 합니다. 현상액은 조사된 영역의 팽창을 최소화하여 기하학적 치수의 왜곡을 최소화해야 합니다. 조사된 영역의 팽창은 주로 형성된 가교 수와 가교 폴리머의 특성에 따라 달라집니다. 노출이 충분하지 않으면 조사된 영역이 완전히 용해되거나 필름이 기판 표면에서 떨어질 정도로 부풀어 오르거나 부피가 너무 증가하여 인접한 회로 요소가 서로 연결됩니다. 따라서 네거티브 포토레지스트의 경우 올바른 노출 선택은 요소의 특정 기하학적 구조를 얻는 것뿐만 아니라 포토레지스트 조사 영역의 팽창에 의해 결정됩니다.

노광된 네거티브 포토레지스트의 경우 최적 모드, 재개발은 위험하지 않으므로 이러한 화합물을 개발하는 과정은 매우 간단하게 자동화됩니다. 포토레지스트는 정적 조건이나 액체 분사를 통해 현상될 수 있습니다. 특정 최소 크기의 이미지 요소와 요소 사이의 거리에서는 요소 사이의 공간에서 노출되지 않은 폴리머를 제거할 수 없기 때문에 현상이 매우 어려워집니다.

포지티브 포토레지스트 개발. 이미 언급한 바와 같이, 나프토퀴논 디아지드를 기반으로 한 포지티브 포토레지스트의 조사 영역 개발은 본질적으로 화학적입니다.

그림 1.5 - 나프토퀴논 디아지드의 화학적 성질

생성된 인덴카복실산 염은 물에 용해되며 현상 중에 용액으로 변합니다. 또한 포토레지스트 필름에는 알칼리성 수용액에도 용해되는 페놀 수지가 포함되어 있습니다. 포지티브 포토레지스트 개발의 특별한 특징은 조사되지 않은 영역의 팽창이 거의 전혀 없다는 점입니다. 따라서 포지티브 포토레지스트의 해상도는 코팅 두께에 따라 덜 좌우됩니다.

포지티브 포토레지스트 개발의 또 다른 특징은 과잉 현상, 즉 포토레지스트 필름이 현상제에 과도하게 오랫동안 머무르는 것에 대한 민감성입니다. 필름 V0의 조사 영역의 용해 속도가 높을수록, 동시에 조사되지 않은 영역의 용해 속도 Vn이 낮을수록 현상제는 더 선택적으로 작동합니다. 현상액에 계면활성제를 첨가하면 표면 장력이 감소하고 포토레지스트의 습윤성이 증가하며 더 나은 현상이 촉진됩니다. 효과적인 제거조사된 부위와 발현 쐐기를 감소시킵니다.

재개발 중 요소의 기하학적 치수의 안정성은 여러 요인에 따라 달라지며, 그 주요 요인은 다음과 같습니다. a) 포토레지스트의 화학 구조; b) 현상제 농도 및 온도; c) 포토레지스트 필름의 품질 및 기판 표면에 대한 접착력, 이에 따른 포토레지스트 필름의 형성 및 건조 모드; d) 노출 시간 e) 필름의 비조사 부분의 유도 기간 및 용해 속도.

회절광이 기하학적 그림자 영역으로 들어가는 곳은 조사되지 않은 필름의 용해율이 증가한 영역으로 간주할 수 있습니다. 노광 중에 형성된 소자의 잠상의 안정적이고 재현 가능한 구현은 포토레지스트 필름 형성의 모든 모드를 최적화하고 조사된 영역과 조사되지 않은 영역에서 현상액에 노출되었을 때 최대 선택성을 갖는 포토레지스트 필름을 사용하는 경우에만 가능합니다.

1.6 포토레지스트 코팅 형성 방법

포토레지스트 필름의 특성은 사용된 감광성 조성물의 조성뿐만 아니라 사용된 형성 방법에 의해서도 결정됩니다. 포토레지스트 필름을 도포하는 작업에는 다음 요구 사항이 적용됩니다.

1) 제어되고 재현 가능한 두께의 결함 없는 필름을 형성하는 능력

2) 광범위한 코팅 두께 구현;

3) 두께의 균일성이 높은 필름의 형성;

4) 기판에 대한 접착력이 최대로 높습니다.

포토레지스트 필름을 형성하는 방법에는 스핀 코팅, 스퍼터링, 침지(디핑), 붓기, 롤링 등 여러 가지 방법이 있습니다.

스핀 코팅은 현재 가장 일반적인 포토레지스트 코팅 방법 중 하나이며, 특히 얇은 포토레지스트 층이 기판의 한 면에 적용되는 응용 분야에서는 더욱 그렇습니다. 이 방법의 장점은 높은 수준의 균일한 두께로 표면의 작은 영역에 포토레지스트를 도포할 수 있다는 것입니다. 포토레지스트를 기판에 적용하기 전에 기계적 불순물을 제거해야 합니다. 가장 간단한 청소 방법은 여과입니다. 원심분리에 의한 코팅의 형성은 일반적으로 2~10,000rpm 범위의 로터 속도에서 수행됩니다. 회전 속도가 낮을수록 기판 주변을 따라 용액의 표면 장력에 의해 생성된 포토레지스트 비드가 생성됩니다. 주어진 포토레지스트 농도에 대해 특정 임계 속도가 있으며 이를 초과해도 층 두께가 감소하지 않습니다. 이 순간은 응집력과 원심력의 평형에 해당합니다.

플레이트 영역에 대한 코팅 두께의 불균일성은 주로 로터 속도에 의해 결정됩니다. 따라서 70-80rpm의 로터 속도에서 스프레드는 3-40%(그림 6.4 a, b)이고 고속 원심분리기의 경우 범위는 5-14%입니다.

스프레이(분쇄) 방식이 가장 유연한 방법이며, 지난 몇 년실용적인 적용을 찾기 시작했습니다. 이 방식의 핵심은 포토레지스트를 압축가스(공기)로 분산시켜 미세한 에어로졸 형태로 플레이트에 도포하는 것이다.

이 방법의 주요 장점은 상당히 높은 재현성과 작은 두께 분포(±15-20%)로 광범위한 두께에 걸쳐 코팅을 형성할 수 있다는 점, 플레이트 가장자리가 두꺼워지지 않는다는 점, 프로파일링된 표면에 포토레지스트 층을 적용하고 생산성이 높으며 공정을 자동화할 수 있습니다.

a - 원심분리(78rpm); b - 원심분리(300rpm); c - 살포; g - 채우기; d - 침수; e - 널링

그림 1.6 - 다양한 형성 방법에 따른 포토레지스트 필름 두께의 분산

담금 방법은 양면 코팅을 형성하는 경우 특히 편리합니다. 교차 구역딥 코팅은 쐐기 모양입니다. 포토레지스트 웨이퍼를 드로잉하는 속도는 코팅 두께에 반비례하기 때문에 드로잉 속도가 느리면 코팅이 더 얇고 일반적으로 더 균일해집니다.

충전에는 기판 표면에 포토레지스트를 도포하는 작업이 포함됩니다. 기판을 여러 방향으로 교대로 회전시켜 포토레지스트를 펴 바르고 건조시킵니다. 이 방법의 주요 단점은 코팅의 이질성과 두께의 큰 변화(30-40%)입니다. 롤링은 견고한 기판에 높은 균일성으로 포토레지스트 코팅을 적용하는 방법입니다. 이 방법의 변형은 중간 폴리머 베이스에 미리 형성된 필름(건식) 포토레지스트를 기판에 적용하는 것입니다.

표 1 - 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트의 특성 비교

비교 가능한 특성	포토레지스트
	부정적인	긍정적인
노출의 영향	패턴 형성을 위한 충분한 중합	패턴 형성 레지스트의 내화학성, 레지스트 패턴 형성에 관여하지 않는 영역에서 화학적 변화가 발생합니다.
산소 민감도	민감하여 노출이 어렵습니다.	민감하지 않음
저항 제거	제거가 어렵고, 현재 coc 물질은 상대 분자량이 높습니다.	상대적으로 높은 분자량의 성분이 포함되어 있지 않아 제거가 용이함
화학적 내성	내화학성이 낮고 여과율이 낮음	높은 내화학성과 여과율
표명	현상액은 유기 용매입니다. 패턴이 부풀어 오릅니다. 폐기물 처리가 어렵다	수성 현상액: 패턴이 방해받지 않습니다. 쓰레기 처리는 간단하다
FR 두께	사진 최소 크기의 1/3을 넘지 않아야 합니다.	최소 사진 크기와 같거나 클 수 있습니다.
릴리프 계단의 FR 코팅	코팅 두께 제한으로 인해 불량	우수합니다. 상대적으로 두꺼운 코팅을 사용할 수 있습니다(2~3mhm).

포토리소그래피 공정에서 필름 요소의 구성을 생성하기 위해 진공 증착의 단일 기술 주기로 증착된 다층 구조의 선택적 에칭이 사용됩니다. 저항성 필름을 기판에 순차적으로 분사한 다음 전도성 필름, 필요한 경우 접촉 패드용 층을 분사합니다.

그런 다음 다층 구조를 각 층 또는 층 그룹에 포토리소그래피하여 박막 저항기 및 전도체의 구성을 얻습니다.

포토레지스트 필름에 남아 있는 잔류 용매를 제거하기 위해 건조 과정을 거치는데, 이 과정에서 기판과 포토레지스트 사이의 접착력이 높아집니다. 노광을 통해 포토레지스트 필름에 구성이 형성되며, 그 동안 포토마스크의 이미지가 포토레지스트 층으로 코팅된 기판 표면으로 전사됩니다.

포토레지스트 필름의 손상, 벗겨짐은 에칭액과 포토레지스트를 함께 사용하는 것이 부적절함을 나타냅니다. 포토레지스트가 식각액에 장기간 노출되는 것도 피해야 합니다.

결론: 표 1에 표시된 특성 비교는 더 높은 분해능으로 인해 IC 기술에서 점점 더 많이 사용되는 포지티브 위상 시프터의 장점을 설명합니다.

2. 이론적인 부분

2.1 기술적으로 더욱 발전된 포토레지스트 선택

위의 모든 폴리머 및 올리고머는 조성물의 필름 형성 성분에 대한 요구 사항을 충족합니다. 그러나 증가된 알칼리 저항으로 인해 복사층의 기술적 특성을 향상시키기 위해 제한된 수량으로 감광성 용액에 도입되는 상호 교환 가능한 첨가제입니다. 국내외적으로 잘 알려진 솔루션의 주요 구성 요소는 감광성 ONCD와 필름 형성 노볼락 수지입니다. 일반적으로 감광성 성분과 모든 필름 형성 성분의 농도 비율은 1:1.25~1:2.5입니다. 따라서 ONCD를 기반으로 한 감광성 솔루션은 다성분 모노머-폴리머 시스템으로, 그 구성 요소는 명확하고 기능적인 부하를 전달합니다. 한편으로는 서로 연결되어 있으며 조합을 통해서만 감광성 층에 필요한 매개변수를 제공합니다. .

폴리비닐 신나메이트는 330nm 이하의 파장을 가진 자외선 스펙트럼에 민감하지만 특수 증감제를 사용하면 민감도 한계가 최대 450nm까지의 스펙트럼의 장파 영역으로 크게 이동할 수 있습니다. 포지티브 포토레지스트는 460-480nm 영역의 장파장 감도 한계를 갖고 있어 노광 장비를 설계할 때 투명 재료에 대한 여러 요구 사항을 제거합니다. 특히, 석영보다는 기존 광학 장치를 사용하여 포지티브 포토레지스트를 노출할 수 있습니다. 이러한 상황은 포지티브 포토레지스트를 프로젝션 인쇄에 더욱 편리하게 만듭니다.

빛에 노출된 영역을 제거하기 위해 처리된 레지스트는 빛의 영향을 약화시키는 보호 코팅 아래 영역을 남기기 때문에 포지티브 레지스트로 알려져 있습니다. 포지티브 포토레지스트는 감광성 성분인 나프토퀴논 디아지드 화합물과 혼합된 필름 형성 페놀-포름알데히드 수지로 구성되어야 합니다. 고리의 재배열과 대기 또는 필름 자체에 존재하는 미량의 물과의 반응을 동반하는 질소 제거는 인덴카르복실산의 형성을 유도합니다.

네거티브 구성의 경우, 포토릴리프가 나타나는 초기 순간(최소 두께 0.03 미크론의 현상액에 불용성인 필름의 기판에 나타나는 모양)이 구성의 임계 감도를 결정합니다. 감광성은 작업층 두께(보통 0.5μm)에서도 평가되는 경우가 많습니다. 프로세스 강도의 척도는 특성 곡선의 직선 부분의 경사각의 탄젠트인 대비 계수입니다(단위에서 수십 단위까지의 값을 취할 수 있음). 이 기술은 네거티브 및 포지티브 포토레지스트의 전체 및 스펙트럼 감도를 결정하기 위해 개발되었습니다. 이를 바탕으로 층의 굴광성을 특징 짓는 여러 매개 변수가 얻어집니다. 퀴논 디아지드의 광분해 중에 형성된 치환된 인덴카르복실산은 가열 시 탈카르복실화할 수 있으며, 인덴 유도체가 도입된 층의 섹션은 알칼리에 용해되는 능력을 잃습니다. 이는 재료를 반전시켜 포지티브 레이어를 네거티브 레이어로 변환할 가능성을 만듭니다. 네거티브를 생성하기 위해 포지티브 키오이디아지드 레지스트 층의 처리를 수정하면 다음을 얻을 수 있습니다. 더 나은 해상도셀프 네거티브 레지스트를 기반으로 한 층의 경우보다 네거티브의 결함 수가 더 적습니다. 또한 포지티브 포토레지스트는 네거티브 포토레지스트보다 산소에 덜 민감하므로 기술이 단순화됩니다. 마지막으로, 가역적 시스템을 사용하면 재료와 처리 방식이 다른 음성 및 양성 구성에 대한 시약 및 재료를 보유할 필요가 없습니다.

포지티브 포토레지스트의 장점:

접착력과 해상도 측면에서 포지티브 포토레지스트는 네거티브 포토레지스트보다 우수하지만 가격이 더 비싸고 독성 용매를 함유하고 있습니다. 포지티브 레지스트의 해상도는 350라인/mm입니다. 포지티브 포토레지스트의 가장 큰 장점은 감광층이 적용된 작업물을 보관하는 동안 태닝이 발생하지 않는다는 것입니다.

2.2 포토레지스트 IX420N-32SR, IX420N-19SR 및 EPG 512에 대한 연구

생산 20에서는 포토레지스트 IX420N-32SR, IX420N-19SR 및 EPG 512를 연구하여 원심 분리기의 회전 속도, 접착 특성, 감광성, 해상도, 열 및 플라즈마 저항 및 저항에 대한 포토레지스트 두께의 의존성을 결정했습니다. 화학 시약에.

1) 회전 속도 V2에 대한 포토레지스트 두께의 의존성은 표 2,3,4에 나와 있습니다. 이 표를 바탕으로 동일한 원심분리기 회전 속도(예: 4500rpm)에서 점도로 인해 두께가 다르다는 것을 알 수 있습니다. IX420N-32CP를 적용한 경우 감광층의 두께는 1.57 마이크론인 반면, EPG 512를 적용한 경우 층 두께는 1.17, IX420N-19CP를 적용한 경우 층 두께는 1.10이었습니다.

2) EM-584A 사용시 감광성:

a) IX420N-32CP의 경우 노출 시간은 레이어에 따라 SPR-700보다 30-90% 더 길고 S1813보다 20-100% 더 깁니다(표 5 참조).

b) IX42011-19CP의 경우 노출시간은 SPR-700에 비해 30~50%, S1813에 비해 30~100% 길다(표 5)

c) ERG 512의 경우 노출 시간은 SPR -700cm와 비슷하며 S1813보다 20-100% 더 깁니다(표 5 참조).

MRA, EM-576 포토레지스트에 사용 시 감광성

IX420N-19SR은 표 5에 나와 있습니다. 다른 포토레지스트는 감광성이 낮기 때문에 이러한 설치에서는 테스트되지 않았습니다.

표 2

회전 속도 V2에 대한 IX420H-32CP의 두께 의존성

	필름 두께, 마이크론(점도 30cST)

표 3

회전 속도 V2에 대한 IX420H-19CP의 두께 의존성

	필름 두께, 마이크론(점도 18.2cST)

표 4 - 회전 속도 V2에 대한 EPG 512의 두께 의존성

3) 열 저항은 생산 시 112°C, 127, 160°C, UV 포함 및 UV 제외 등 20가지 작동 모드에서 연구되었습니다.

다양한 경화 모드에서의 포토레지스트 프로파일은 그림 2.1...2.10에 나와 있습니다. 사진에서 볼 수 있듯이 IX420N-32SR 및 IX420N-19SR 프레임은 내열성이 매우 높고 160°C에서도 거의 녹지 않으므로 평탄화에 사용할 수 없습니다. 평탄화를 위해 사용해야 하는 경우 경화 모드를 변경해야 합니다.

포토레지스트 EG 512는 사용된 SPR-700 및 S1813 수준의 충분한 내열성을 가지고 있습니다.

4) 에칭액에 대한 저항성.

a) IX420N-32SR, IX420P-19SR - 금속의 화학적 에칭용

결과는 S1813보다 나빴습니다. 가장자리가 고르지 않고 찢어졌습니다. S1813을 적용한 플레이트는 *

IR 건조 후 특징적인 붉은색을 띕니다. 화학적 에칭 전 태닝을 반복하면 결과가 향상되는 것으로 나타났습니다. 화학 물질에 효과적입니다. 이러한 f/r 유형에 대한 에칭 태닝 모드는 충분하지 않습니다. 사용해야 하는 경우 태닝 모드를 강화 방향으로 변경해야 합니다.

b) EPG 512 - 금속 및 활성 구조 층의 에칭에 대한 설명이 없습니다.

5) SPR700 수준의 플라즈마 저항 IX420N-32SR, IX420N-19SR, EPG 512. ICT Al 이전에는 측면 조명이 강하기 때문에 금속에 대한 포토리소그래피를 수행하지 않았습니다.

표 5 - 기존 f/r과 실험 f/r에 대한 비교 노출 값


tSPR/tIX420N-32SR	tS1813/t IX420N-32SR	tSPR/tIХ420Н-19СР	tS1813/t IX420N-19SR
금속 90/75, 155/165 SPR-700-1.8M (염료포함)	금속 130/210	금속 100/130 SPR-700-1.8M (염료포함)	깊은 매니폴드 65/140	셔터 50/45, 125/130, 80/75	N+드레인 55/90
연락처 160/180	패시베이션 140/170	셔터 70/110	패시베이션 80/115	연락처 115/110	금속 110/160, 50/90
	연락처 150/325			금속 400/200* SPR-700-1.8M (염료 포함)	연락처 90/190
* - 최소 허용 크기가 얻어질 때까지 측면 조명을 제거하기 위해 텍스가 크게 감소됩니다.

1) 포토레지스트 IX420N-32SR을 사용하면 1.4~2.5μm 두께의 필름을 얻을 수 있습니다.

IX420H-19CP - 1.0~1.9 미크론 두께의 필름을 생산할 수 있습니다.

ERG 512 - 1.1...2.0 미크론 두께의 필름을 생산할 수 있습니다.

2) 포토레지스트 IX420H-32SR, IX420N-19SR은 내플라즈마성이 우수하여 PC Etching 전 레이어용 SPR-700을 대체하는데 더 적합합니다.

3) IX420N-32SR, IX420N-19SR은 내열성이 매우 우수합니다.

a) 평탄화에 사용되는 것을 허용하지 않습니다.

b) 시간과 온도가 증가하는 방향으로 태닝 모드를 변경해야 할 필요성이 발생합니다.

EG 512는 SPR-700, S1813과 동일한 내열성을 갖고 있습니다.

4) IX420N-32SR, IX420N-19SR은 감광도가 매우 낮아 프로젝션 및 콘택트 프린팅 설치의 생산성을 거의 2배 정도 감소시킵니다.

EPG 512의 감광도는 SPR -700 수준이지만 S1813보다 20~100% 더 낮습니다. 이는 또한 설치 생산성을 크게 감소시킵니다.

5) SPR-700-1.8M은 대체품이 없습니다. 그것이 없으면 금속 f/l의 측면 조명을 제거하기 위해 ?-Si 코팅이 있는 경로로 돌아가야 합니다.

6) MPA-500은 감광도가 낮아 포토레지스트를 일체 사용할 수 없다(현재 MPA-500은 포토레지스트 9120을 사용한다).

7) 중고 SPR-700-1.8M을 완전 대체합니다. SPR-700-1,2. IX420N-32CP, IX420N-19CP, ERG 512 no.를 테스트한 것 중 S1813., 9120.

프로젝션 및 접촉 인쇄(MPA-500 제외)에 가장 적합한 것은 EPC 512이지만 생산성이 필연적으로 감소하고 일부 모드와 경로를 개선해야 합니다.

결론

과제에 따라 포지티브와 네거티브의 두 가지 유형의 포토 레지스트가 고려되었습니다. 두 종류의 포토레지스트의 특성을 살펴본 Table 1을 토대로 포지티브 포토레지스트가 최적임을 확인하였다. 이는 노출의 영향, 산소에 대한 민감도, 레지스트 제거, 내화학성, 현상, FR 두께, 릴리프 단계의 FR 적용 범위 등의 기준에 따라 결정되었습니다.

이론적 부분에서는 SPR-700-1.8M을 대체하기 위해 IX420H-32CP, IX420H-19CP 및 EPG 512와 같은 세 가지 브랜드의 포지티브 포토레지스트를 조사했습니다. SPR-700-1,2., S1813, 9120.

레지스트 IX420H-32CP 및 IX420H-19CP는 플라즈마 저항성으로 인해 PC 식각 전 레이어용 SPR-700 대체에 적합하지만 내열성이 매우 높아 평탄화 용도로 사용할 수 없으며 시간과 온도를 모두 높여야 합니다. 무두질. EPG 512의 내열성은 SPR-700 및 S1813과 유사하므로 태닝 모드를 동일하게 유지할 수 있습니다.

IX420N-32SR 및 IX420N-19SR의 감광도는 너무 낮아 생산성이 거의 2배 감소합니다. EPG 512는 또한 감광도가 낮고 성능이 저하됩니다.

테스트된 것 중에서 사용된 것에 대한 완전한 대체품은 없습니다. 프로젝션 및 접촉 인쇄(MPA-500 제외)에 가장 적합한 것은 EPC 512이지만 생산성이 필연적으로 감소하고 일부 모드와 경로를 개선해야 합니다.

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