2.1.1. Процессы микролитографии,

основанные на позитивных резистах

Итак, микролитографические процессы, основанные на использовании позитивных резистов, заключаются в формировании изображения за счет удаления с поверхности кремниевой пластины экспонированных участков полимерного резиста. Это может быть достигнуто как результат одной из следующих трансформаций, реализуемых в слое резиста при экспонировании:

1. Превращение малополярного полимера в высоко-полярный, сопровождающееся значительным изменением его растворимости.

2. Значительное уменьшение степени полимеризации полимера, также сопровождающееся изменением растворимости полимера на экспонированных участках.

3. Превращение типа полимер — мономер (деполимеризация).

В настоящее время в микролитографических процессах сравнительно невысокого разрешения (с размером линий несколько микрон) в качестве резистов используются феноло-формальдегидные смолы и полиметилметакрилат. Оба эти полимера давно и хорошо изучены и исторически являются первыми позитивными резистами, использованными в микролитографии.

2.1.1.1. Позитивные резисты на основе

феноло-формальдегидных смол.

Феноло-формальдегидные смолы (ФФС) представляют собой продукт поликонденсации фенола с формальдегидом. Этот полимер знаменит тем, что является первым синтетическим полимером, производство которого было освоено в промышленных масштабах в 1910 г.

Обилие гидроксильных групп делает этот полимер весьма гидрофильным. За счет ионизации фенольных гидроксильных групп он оказывается растворимым даже в очень слабых растворах оснований в воде. Использование феноло-формальдегидных смол в качестве материала для резистов основано на том, что в композиции резиста они взаимодействуют с гидрофобным соединением — ингибитором растворения. Эти взаимодействия нековалентного характера (водородные связи, диполь-дипольные взаимдействия), но их достаточно для того, чтобы снизить растворимость смол в проявителе (слабом водном основании). Самым распространенным ингибитором растворения является диазокетон, так называемый нафтохинондиазид (НДА), являющийся одновременно и фоточувствительным компонентом композиции.

Претерпевая под действием излучения определенной длины волны перегруппировку Вольфа, НДА превращается из гидрофобного соединения в гидрофильную инденкарбоновую кислоту, способную растворяться в проявляющем водно-щелочном растворе В результате растворения на экспонированных участках инденкарбоновой кислоты значительно возрастает скорость растворения и собственно феноло-формальдегидной смолы. Соотношение скоростей растворения резиста на экспонированных и неэкспонированных участках составляет примерно 10 : 1

НДА поглощает свет в диапазоне длин волн от 330 до 450 нм. Феноло-формальдегидные смолы имеют максимум поглощения в районе 260280 нм, являясь, таким образом, прозрачными в диапазоне поглощения НДА. Спектральные характеристики НДА можно корректировать, сдвигая максимум поглощения в область больших или меньших длин волн, варьируя радикал R.

Микролитографические процессы, основанные на исполь-зовании феноло-формальдегидных смол, до сих пор очень широко используются в микроэлектронике. Причинами этого является их доступность и невысокая стоимость, прекрасная пленкообразующая способность, прозрачность в большей части спектра ртутной лампы. Основными недостатками композиций на основе феноло-формальдегидных смол и НДА являются сравнительно низкая теплостойкость ФФС, а также низкая чувствительность. Как правило, для формирования качествен-ного изображения необходимы дозы выше 100 мДж/см². Решение проблемы повышения чувствительности композиций на основе ФФС будет рассмотрено ниже.