Фоторезисты

Фоторезист

Фоторезист (от фото и англ. resist) — полимерный светочувствительный материал. Наносится на обрабатываемый материал в процессе фотолитографии или фотогравировки с целью получить соответствующее фотошаблону расположение окон для доступа травящих или иных веществ к поверхности обрабатываемого материала.

Позитивные фоторезисты

В позитивных фоторезистах, проэкспонированные области становятся растворимыми и после проявления разрушаются. Такие фоторезисты, как правило, позволяют получать более высокие разрешения нежели негативные[1][2][3], но стоят дороже[4].

.

Для и фотолитографии при изготовлении микроэлектроники использовались позитивные двухкомпонентные фоторезисты на базе DQN (diazoquinone, DQ и novolac, N)[5].

Распространены[когда?] следующие типы позитивных фоторезистов для g-line (литографы с длиной волны 436 нм, техпроцессы до 0,5 мкм[7][8]): Shipley 1805, Shipley 1813, Shipley 1822 (производитель Microchem[9])

Негативные фоторезисты

В негативных фоторезистах, проэкспонированные области полимеризуются и становятся нерастворимыми, так что после проявления растворяются только не проэкспонированные области. Негативные фоторезисты, как правило, обладают более высокой адгезией по сравнению с позитивными, и более устойчивы к травлению.

В целом, уже к 1972 году были достигнуты пределы классических негативных фоторезистов, и для техпроцессов лучше 2 мкм применялись позитивные фоторезисты[2][10].

Обратимые фоторезисты

Обратимые фоторезисты (image reversal[8]) — это особые фоторезисты, которые после экспонирования ведут себя как позитивные, но могут быть «обращены» посредством термической обработки и последующего экспонирования всего фоторезиста (уже без фотошаблона) ультрафиолетовым излучением.

В этом случае, после проявления такие резисты будут вести себя уже как негативные.

Основное отличие рисунков полученных таким образом от простого использования позитивного резиста заключается в наклоне стенок фоторезиста; в случае позитивного фоторезиста стенки наклонены наружу, что подходит для процесса травления, а при обращении рисунка фоторезиста, стенки наклонены внутрь, что является преимуществом при процессе обратной литографии.

Длины волн и типы экспонирования

Фоторезистами называют резисты экспонируемые светом (фотонами), в отличие от резистов предназначенных для экспонирования электронами. В последнем случае, фоторезисты называют электронными резистами или резистами для электронной (e-beam) литографии. Фоторезисты различаются по длине волны экспонирования, к которой они чувствительны.

Наиболее стандартными длинами волн экспонирования являлись т. н. i-линия (365нм), h-линия (405нм) и g-линия (436нм) спектра излучения паров ртути. Многие фоторезисты могут быть проэкспонированы и широким спектром в УФ диапазоне (интегральное экспонирование), для чего обычно применяется ртутная лампа.

Следующее поколение резистов было разработано для эксимерных лазеров KrF, ArF (Средний и Дальний ультрафиолет; 248 нм и 193 нм). Отдельные классы фоторезистов составляют материалы чувствительные к глубокому (Экстремальному) УФ (ГУФ (EUV) литография) и рентгеновскому излучению (Рентгеновская литография).

Кроме того, существуют специальные фоторезисты для наноимпринтной (нанопечатной) литографии.

Толщина плёнки фоторезиста

Толщина плёнки фоторезиста является одним из ключевых его параметров. Как правило для получения высокого разрешения требуется толщина плёнки не более чем в два раза превышающая требуемое разрешение. Разрешающая способность фоторезиста определяется как максимальное количество минимальных элементов на единице длины (1мм).

R=L/2l, где L — длина участка, мм; l — ширина элемента, мм. И напротив, процессы глубокого травления или обратной литографии, требуют относительно большой толщины плёнки фоторезиста. Толщина плёнки в целом определяется вязкостью фоторезиста, а также методом нанесения.

В частности при нанесении центрифугированием, толщина плёнки уменьшается при увеличении скорости вращения.

Нанесение фоторезистов

Перед нанесением фоторезистов на материалы с низкой адгезией, сначала наносят подслой (например HMDS) усиливающий адгезию фоторезиста к поверхности.

После нанесения, фоторезист иногда покрывают плёнкой антиотражающего покрытия для повышения эффективности экспонирования. С той же целью антиотражающее покрытие порой наносят и до нанесения фоторезиста.

Сами фоторезисты наносятся следующими основными методами:

Центрифугирование

Центрифугирование — это наиболее широко распространённый метод нанесения фоторезистов на поверхность, который позволяет создавать однородную плёнку фоторезиста, и контролировать её толщину скоростью вращения.

Окунание

При использовании не подходящих для центрифугирования поверхностей, используется нанесение окунанием в фоторезист. Недостатками этого метода являются большой расход фоторезиста и неоднородность получаемых плёнок.

Аэрозольное распыление

При необходимости нанести резист на сложные поверхности используется аэрозольное распыление, однако толщина плёнки при таком методе нанесения не является однородной. Для аэрозольного напыления, как правило, используют специально предназначенные фоторезисты.

Изготовление печатных плат

Фоторезисты используются для получения рисунка на фольгированном диэлектрике при создании печатных плат. Для травления меди при этом используют хлорид железа или персульфат аммония.

Различают два основных типа фоторезистов, используемых при производстве печатных плат: Сухой пленочный фоторезист (СПФ) и аэрозольный «POSITIV». СПФ получил более широкое распространение в производстве, так как обеспечивает равномерный слой.

Представляет собой трёхслойную структуру — два слоя защитной пленки, и слой фоторезиста между ними. К обрабатываемому материалу приклеивается при помощи ламинатора.

Травление

Фоторезисты наиболее часто используются в качестве маски для процессов травления при производстве полупроводниковых приборов для микроэлектроники, в том числе МЭМС, транзисторов, и другого.

Фоторезисты предназначенные для травления, как правило, имеют высокую химическую устойчивость к травителям, высокое соотношение глубины травления к разрешению.

Глубина травления во многом зависит от толщины плёнки: чем толще плёнка, тем большей глубины травления можно добиться.

Легирование

Фоторезисты также используются в процессах имплантации легирующих примесей посредством ионной имплантации. Обычно, с помощью фоторезиста создаётся рисунок на оксиде покрывающем поверхность, и далее примеси имплантируются уже через окна, образованные в этом оксиде, легируя таким образом лишь отдельные участки материала.

Обратная фотолитография

В процессах обратной (взрывной литографии), после проявления фоторезиста, на плёнку фоторезиста напыляется тонкая плёнка материала. Далее, оставшиеся после проявления участки фоторезиста удаляются, унося с собой осаждённый материал, таким образом, что плёнки материала остаются только в незащищённых фоторезистом местах.

Для процесса обратной литографии толщина плёнки резиста должна быть в два и более раз толще чем толщина плёнки осаждаемого материала. Кроме того, для обратной литографии часто используют двух- и трёхслойные процессы, где наносятся несколько слоёв фоторезиста.

Кроме того фоторезисты для обратной литографии должны обладать высокой температурной устойчивостью, необходимой учитывая высокие температуры некоторых видов напыления. Такие фоторезисты называют LOR фоторезистами (англ. lift-of-resist).

Пескоструйная гравировка

Также фоторезисты в виде плёнок используются в качестве маски для пескоструйной обработки.

Герметизация

Некоторые виды резистов, такие как Сyclotene, используются, как полимер для создания диэлектрических, закрывающих и герметизирующих слоёв, что позволяет сократить число технологических операций в процессе кристального производства.

Создание различных структур

Фоторезисты нередко используются и не по прямому назначению, а в качестве материала для создания различных структур для микроэлектроники.

Например, специальные резисты применяются для создания полимерных волноводов нужной формы на поверхности подложки. Кроме того, из фоторезиста могут быть получены микролинзы.

Для этого из фоторезиста сначала формируют нужную форму основания линзы, а затем с помощью температурной обработки оплавляют резист придавая ему форму линзы.

Фоторезисты чувствительные к УФ

• Позитивные — сульфо-эфиры ортонафтохинондиазида в качестве светочувствительного вещества и новолачные, феноло- или крезолоформальдегидные смолы в качестве пленкообразователя.
• Негативные — циклоолефиновые каучуки, использующие в качестве сшивающих агентов диазиды; слои поливинилового спирта с солями хромовых кислот или эфирами коричной кислоты; поливинилциннамат.

Фоторезисты чувствительные к ГУФ

Также используются фоторезисты с химическим усилением скрытого изображения, состоящие из светочувствительных ониевых солей и эфиров нафтоловых резольных смол, в которых происходят химические реакции под действием солей.

Литература

• Фотолитография и оптика, М. Берлин, 1974; Мазель Е. З., Пресс Ф. П., Планарная технология кремниевых приборов, М., 1974
• У. Моро. Микролитография. В 2-х ч. М., Мир, 1990.
• БСЭ, статья «Фоторезист»
• Photolithography. Theory and Application of Photoresists, Etchants and Solvents. К. Кох и Т. Ринке.
• Валиев К. А., Раков А. А., Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике, M., 1984;
• Светочувствительные полимерные материалы, под ред. А. В. Ельцова, Л., 1985. Г. К. Селиванов.
• Лапшинов Б. А. Технология литографических процессов. Учебное пособие — МИЭМ, 2011

Примечания для «Фоторезист»

1. ↑ Positive and Negative Photoresist (англ.). ECE, Georgia Tech. — «Negative resists were popular in the early history of integrated circuit processing, but positive resist gradually became more widely used since they offer better process controllability for small geometry features.

   Positive resists are now the dominant type of resist used in VLSI fabrication processes.». Дата обращения 18 декабря 2015.

2. ↑ 1 2 Lecture11: Photolithography — I (англ.). “Instability and Patterning of Thin Polymer films”. Indian Institute of Technology.

    — «Historically, by 1972 the limitations of negative photoresist were reached. Subsequent developments were all positive photo resists.». Дата обращения 18 декабря 2015.

3. ↑ Advanced Photoresist Technology / PSU, EE518, 2006: «Positive: exposed regions dissolve (best resolution)»
4. ↑ The Photoresist Process and it's Application to the Semiconductor Industry . CE435 — INTRODUCTION TO POLYMERS. Dept of Chemical and Biological Engineering. State University of New York (19 апреля 2000). — «…

   positives are more costly to produce. However, images from this resist are extremely accurate, require minimal processing technique, and involve few processing steps.». Дата обращения 18 декабря 2015.

5. ↑ Advanced Photoresist Technology / PSU, EE518, 2006: «Two-component DQN resists: DQN, corresponding to the photo-active compound, diazoquinone (DQ) and resin, novolac (N).

   Dominant for G-line (436nm) and I- line (365nm) exposure and not suitable for very short wavelength exposures»

6. ↑ Advanced Photoresist Technology / PSU, EE518, 2006: «Deep UV Photoresist … Limitation of Novolac based Photoresist: Strongly absorb below 250nm, KrF (248nm) marginally acceptable but not ArF (193nm). Photoresist Solution for Submicron Features…»
7. ↑ http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.459.6517&rep=rep1&type=pdf 2000, PII S 0018-9219(01)02071-0
8. ↑ 1 2 http://www.ysu.edu/physics/tnoder/S07-PHYS2536/Notes/Chapter4-Photolithography.pdf
9. ↑ Microposit S1800 Series Photo Resists
10. ↑ courses.ee.psu.edu/ruzyllo/ee518/EE518_Adv.PR.Tech.S06.ppt

Ссылки на «Фоторезист»

Записки программиста

Напомню, что ранее в этом блоге рассказывалось об изготовлении печатных плат при помощи ЛУТ. Это хороший метод, но со своими ограничениями. Например, если немного передержать утюг, тонер потечет и близко расположенные дорожки склеятся.

То есть, если вы решили использовать SMD-чипы, метод становится практически непригодным. Кто-то успешно решает эту проблему, покупая в дополнение к и без того не дешевому и занимающему место лазерному принтеру еще и ламинатор. Но я решил пойти другим путем и попробовать метод, альтернативный ЛУТ.

Метод этот заключается в использовании пленочного фоторезиста.

Примечание: По аналогии с тем, как лазерно-утюжную технологию часто сокращают до «ЛУТ», метод, основанный на использовании пленочного фоторезиста, часто сокращают до «фоторезист» или «ФР».

Список покупок

Для изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста нам понадобятся:

• Внезапно, пленочный фоторезист. От качества фоторезиста зависит буквально все. Я использовал фоторезист Ordyl Alpha 350 и настоятельно советую использовать именно его. Есть еще Ordyl Alpha 300, который, судя по отзывам, тоже хорош. В чем различие между 300 и 350 для меня, увы, остается загадкой.
• Прозрачная пленка для принтера. Для лазерного или для струйного, в зависимости от того, какой у вас принтер. Я использовал пленку в формате A4 для лазерной печати Lomond 0703415.
• Ультрафиолетовая лампочка. По идее, сгодится любая, лишь бы подходила к патрону вашей настольной лампы. Лучше взять энергосберегательную, чтобы служила дольше. Используемая мной УФ энергосберегательная лампочка называется Camelion LH26-FS.
• Кальцинированная сода. Ее нужно совсем немного, 100 г хватит вам очень надолго.
• Чистая тряпочка, хорошо впитывающая воду, чистая губка и средство для мытья посуды. Есть в любом доме, а также продаются в любом хозяйственном магазине.
• Опционально — кусок оргстекла. Вместо него подойдет любое другое достаточно чистое стекло без царапин. Например, стекло от книжной полки. Я использовал оргстекло размером 30×40 см и толщиной 2 мм.
• Флюс, хлорное железо, ацетон или его аналог, стеклянная или пластиковая посуда, и так далее. Все, что касается травления платы и последующих шагов, ничем не отличается от ЛУТ.

Имея все перечисленное на руках, можно приступать к делу!

Fun fact! Оргстекло еще называют плексигласом, акриловым стеклом, метаплексом, а также другими словами. Это все одно и то же.

Fun fact! Оргстекло легко обрезать до нужных размеров, используя обычный канцелярский нож и металлическую линейку в качестве направляющей, с последующим приложением небольшого усилия.

Также оргстекло превосходно сверлится при помощи шуруповерта. Такая легкость в обработке делают оргстекло крайне интересным материалом, например, для изготовления прозрачных корпусов.

Пример такого корпуса можно посмотреть в заметке о паяльной станции Simple Solder MK936.

Описание процесса

Первая плата, которую вы сделаете при помощи ФР, будет особенной. С ее помощью вы не только затестите весь процесс от начала до конца, но и определите очень важный параметр — требуемое время экспонирования фоторезиста под УФ лампой.

Открываем EAGLE, или в чем вы проектируете платы, и в столбик вводим цифры от 0001 до 0020. Толщина линий у цифр должна получится примерно такой, какой толщины вы обычно делаете дорожки, ну или чуть тоньше. Затем распечатываем получившуюся плату в негативе.

В EAGLE для этого идем в File → CAM Processor, в Device выбираем PS_INVERTED, в File указываем путь до .ps файла, в который хотим сохранить результат, выбираем нужные слои и жмем Process Job. Затем получившийся .

ps файл просматриваем, например, при помощи Evince, и распечатываем на прозрачной пленке, например, через lpr.

Fun fact! Бывает и позитивный фоторезист. Но, насколько мне известно, он обычно жидкий и используется только на заводах. Пленочный фоторезист всегда негативный и требует печати платы в негативе.

Для достижения лучшего результата в последующих шагах пленку следует класть тонером вниз. На какой стороне пленки находится тонер определить легко, так как пленка на свету блестит, а тонер нет. Вам может потребоваться напечатать .

ps файл в зеркальном отражении. Если вы печатаете через lpr, это делается передачей опции -o mirror. Или просто поставьте соответствующую галочку в EAGLE при генерации .ps файла.

Однако первое время можно обо всем этом и не беспокоиться, так как пленка достаточно тонкая.

При печати в негативе используется довольно много тонера. Дайте ему какое-то время, чтобы подсохнуть. Затем обрежьте негатив до удобного вам размера при помощи ножниц.

Результат будет выглядеть как-то так:

Затем берем чистую губку и моем стеклотекстолит в теплой воде при помощи средства для мытья посуды. Я использовал Fairy, но должно подойти любое средство. Задача — смыть всю грязь и весь жир от рук. Использовать ацетон или его аналог для этого нельзя! Тереть жесткой стороной губки можно, но не сильно. Когда все смыли, вытираем стеклотекстолит о чистую тряпочку:

Само собой разумеется, с этого момента чистую медь пальцами не трогаем.

На глаз отрезаем пленочного фоторезиста столько, чтобы им можно было закрыть всю медь. Остальной рулон побыстрее прячем обратно в упаковку и кладем в темное место, чтобы не засветить. Фоторезист с двух сторон покрыт пленкой.

Если присмотреться, на внешней стороне рулона используется глянцевая пленка, а на внутренней слегка матовая.

Подцепляем матовую пленку ногтями, пинцетом или, лучше всего, кусочком изоленты (глянцевую вам все равно на этом этапе вряд ли удастся подцепить) и приклеиваем фоторезист к меди, как показано на следующем фото:

Если вы решили использовать фоторезист, отличный от Ordyl Alpha, он может иметь другой цвет.

Отклеиваем где-то полсантиметра пленки, тщательно придавливаем и разглаживаем фоторезист, отклеиваем следующие пол сантиметра, и так до тех пор, пока не заклеим фоторезистом всю медь.

Очень важно как следует приклеить фоторезист, без пузырьков воздуха, заломов, и так далее. От этого напрямую зависит качество будущей платы. Если вы никуда не спешите, после этого шага плату можно положить на пару часов под пресс.

Результат станет от этого как минимум не хуже. Впрочем, можно и без пресса.

Затем будущая плата немного подсушивается, оборачивается в бумагу и пару раз пропускается через ламинатор при температуре 120 градусов. В качестве недорого ламинатора можно посоветовать модель FGK-120.

Субъективно этот метод быстрее, приятнее и надежнее, однако он дополнительно требует ламинатора.

Далее кладем негатив на фоторезист. Напомню, в идеале следует класть его тонером вниз. Так будет меньше искажений при переносе рисунка. Сверху кладем кусок оргстекла (или стекло от книжной полки, или что вы решили использовать).

Если не уверены в чистоте стекла, стоит предварительно с двух сторон протереть его влажной чистой тряпкой или салфеткой для очистки мониторов. По углам стекла кладем что-нибудь тяжелое. Я использовал блины от гантелей, но вы можете использовать книги или что-то еще. Закрываем все цифры на негативе чем-нибудь совершенно не прозрачным.

Я использовал еще один кусок стеклотекстолита, но с тем же успехом подойдет блокнот или кусок фанеры. Надо всем этим хозяйством ставим лампу со вкрученной в нее УФ лампочкой.

Важно! Смотреть на ультрафиолет не полезно для глаз. Не советую делать это слишком долго, а в идеале рекомендую использовать соответствующие защитные очки.

В итоге получится такая конструкция:

Засекаем время. Сдвигаем стеклотекстолит, открыв тем самым цифру 20. Ждем ровно одну минуту. Снова сдвигаем стеклотекстолит. Теперь открыты цифры 20 и 19. И так далее открываем по одной цифре в минуту. В итоге каждая цифра будет экспонирована соответствующее ей количество минут. После экспонирования цифры 1 в течение одной минуты выключаем лампу.

По тому, какие цифры лучше всего перенесутся, мы выясним оптимальное время экспонирования.

Время экспонирования зависит от используемых фоторезиста и УФ лампочки, высоты настольной лампы, и ряда других факторов, поэтому у всех оно разное.

Теперь подцепляем и отклеиваем вторую пленку фоторезиста. Подцепить ее будет проще, если ножницами обрезать фоторезист точно до размеров стеклотекстолита:

Заметьте, что на фоторезисте уже видны цифры. Это характерное свойство фоторезиста Ordyl Alpha. Очень удобно — можно сразу сказать, получилось или нет. Если вы используете другой фоторезист, на этом этапе он может быть все так же одного цвета.

Берем стеклянную или пластиковую посуду. Желательно чистую, а не ту, в которой вы травите медь хлорным железом. Наливаем теплой воды из под крана, разбавляем в ней одну чайную ложку кальцинированной соды.

В получившийся раствор кладем заготовку, даем ей там полежать около минуты. Затем берем стеклотекстолит за торцы и аккуратно полощем в растворе до тех пор, пока не смоем все лишнее.

Затем промываем заготовку под (слабенькой!) струей воды из под крана.

Результат:

Как видите, у меня оптимальное время экспонирования оказалось равным примерно 15 минутам. При изготовлении плат с очень тонкими дорожками лучше перестраховаться и экспонировать в течение 20 минут.

Затем травим плату в хлорном железе, как обычно (UPD: или лучше при помощи перекиси водорода с лимонной кислотой). Для снятия фоторезиста используем ацетон или его аналог. Я лично пользуюсь средством под названием Degreaser 65. В итоге у меня получилось следующее:

Остальные шаги, такие, как лужение и сверление отверстий, ничем не отличаются от уже рассмотренного ранее ЛУТ. Теперь, когда мы выяснили оптимальное время экспонирования, можно сделать и настоящую плату. Так, плату для электронных игральных костей я как раз делал при помощи пленочного фоторезиста.

Заключение

Рассмотрим плюсы метода. Главный плюс заключается в том, что можно спокойно использовать всякие TQFP44 (например, ATmega32U4) и не бояться, что все дорожки слипнутся из-за передержанного утюга. Можно использовать любой принтер, хоть лазерный, хоть струйный. Наконец, один негатив можно использовать неограниченное количество раз.

Основной же минус заключается в ограниченном сроке годности фоторезиста. Интернет-магазин доставил мне рулон, срок годности которого истекает через четыре месяца. Быть может, он будет превосходно справляться со своей задачей и по истечении этого срока, этого я пока не знаю.

Но для покупки пленочного фоторезиста все же не лишено смысла дойти до оффлайн-магазина ногами. Ко всему этому стоит добавить, что для использования фоторезиста медь на стеклотекстолите не должна быть сильно окислена. Наконец, конкретно в EAGLE при экспорте платы в формат .ps кое-где дорожки могут получиться чуть короче или чуть длиннее.

Плату вам EAGLE вряд ли запорет, а вот сделать ее немного другого размера может запросто. Нужно быть внимательным.

В целом, если вы хотите использовать какой-то один метод изготовления печатных плат в домашних условиях, я бы рекомендовал пленочный фоторезист. Это более универсальный метод, и субъективно он более приятен, чем ЛУТ. Учтите однако, что ФР несколько сложнее, и с первого раза может не получаться.

А какой метод предпочитаете вы — ЛУТ или ФР?

Дополнение: Как оказалось, просроченный фоторезист тоже работает, но требует вдвое большего времени экспонирования. Иначе он будет полностью смываться при помещении в раствор кальцинированной соды. Кроме того, для лучшего прилипания старого фоторезиста к меди, ее не лишено смысла прогревать феном (если нет ламинатора).

Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Как я впервые делал печатную плату при помощи KiCad и Паяем таймер и матрицу из УФ-светодиодов для быстрой засветки фоторезиста.

Электроника.

Ссылки

• Изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста
• Изготовление ПП при помощи пленочного фоторезиста с заводским качеством на дому до 3 класса точности
• Изготовление ПП при помощи негативного фоторезиста.
• Способ сушки платы с нанесенным спреевым фоторезистом в домашних условиях

ардуино фоторезистор, купить фоторезист, пленка для фоторезиста, термо и фоторезисторы, фоторезист, фоторезистор, фоторезистор википедия, фоторезисторы

Фоторезист Информацию О

Фоторезист

Фоторезист
Фоторезист Вы просматриваете субъект
Фоторезист что, Фоторезист кто, Фоторезист описание

Какой выбрать фоторезист расскажет компания ФРАСТ-М

Фотолитографические характеристики различных марок фоторезистов во многих случаях совпадают. Выбор оптимальной марки фоторезиста является непростой задачей даже для профессиональных фотолитографов.

На промышленных предприятиях применяют фоторезисты, под которые отлажены в течение десятилетий технологические процессы. Однако за последнее время на рынке появились новые марки более совершенных фоторезистов, которые обеспечивают удешевление производства за счет увеличения выхода годных изделий.

Все больший интерес к технологии фотолитографии проявляют новые потребители.

Этот интерес обусловлен широкими возможностями применения данной технологии в рекламном и сувенирном бизнесе, ювелирном производстве, полиграфии, в радиолюбительской технологии, в мелкосерийном производстве радиоэлектронных плат и различных гравированных изделий. Связано это с тем, что жидкие фоторезисты обладают совокупностью следующих достоинств:

1. Сверхточная передача исходного изображения на гравируемую поверхность, практически недоступная другим технологиям.
2. Минимальные начальные затраты на исходное оборудование и реактивы в пределах до $250.
3. Экономичность и простота технологического процесса, близкая к обычной фотографии.

Это позволяет любителям, совершенно незнакомым с фотолитографией, практически сразу приступить к изготовлению высококачественных изделий. Подробно все стадии фотолитографии описаны на странице: аэрозольный фоторезист , а также в отдельной брошюре («Жидкие фоторезисты»).

Какой же фоторезист является оптимальным из предлагаемого ассортимента?

Для ответа на этот вопрос следует рассмотреть два взаимосвязанных аспекта:

• Технология применения фоторезиста.
• Цена фоторезиста и экономика производства.

Рассмотрим сначала технологичность процесса.

I       Качество, материал, форма и размер подложки для травления.II      Оригинал исходного рисунка — негатив или позитив?III     Требуемая глубина травления.IV     Гальваническое травление или осаждение металлов.

V      Способы нанесения фоторезиста на подложку.

I Подложка.

1. Топология поверхности. Фотолитография проводится исключительно на плоской, реже на цилиндрической поверхности (например, гравировка валов для полиграфии). Поверхность должна быть хорошо отполирована. Локальная высота микронеровностей на подложке не должна превышать 0,1 мкм. В данном случае для любительских целей можно использовать практически все вышеуказанные фоторезисты. Если величина микронеровностей превышает 1 мкм, то при нанесении «тонких» фоторезистов (например, ФП-383, ФП-РН-7С) пленка фоторезиста не покрывает такие микронеровности, возникают так называемые «протравы». Необходимо использовать более «толстые» фоторезисты типа ФП-27-18БС, ФП-25, ФН-11СКн.
2. Материал подложки. С помощью фоторезистов травят металлы, стекло, кремний. Если используется «кислый» травитель (хлорное железо, растворы кислот), то целесообразно использовать позитивный фоторезист. Если травитель «щелочной», то надо использовать негативный фоторезист, позитивные фоторезисты неустойчивы в щелочных травителях.
3. Форма подложки. Выше указывалось, что фотолитографию проводят на плоской или цилиндрической поверхности. Обусловлено это двумя факторами:

• во-первых, необходимо сформировать на поверхности тонкую и однородную пленку фоторезиста;
• во вторых, необходимо обеспечить плотный прижим исходного рисунка к поверхности пленки для корректного экспонирования.

Размер подложки. Размер подложки определяет способ формирования пленки фоторезиста на подложке.

При небольшой массе и габаритных размерах подложки можно использовать как метод центрифугирования, так и распыление фоторезиста на подложку из аэрозоля.

При большей массе и размерах подложки метод центрифугирования неприемлем. В этом случае приходится использовать аэрозольный фоторезист или метод окунания.

II Оригинал-макет.

То есть, если вы имеете исходный рисунок 2-окружность, то вы и получите выпуклую окружность на подложке, вся подложка вокруг и внутри окружности будет протравлена.

И, наоборот, при использовании в данном случае негативного фоторезиста, вы будете иметь на подложке протравленную в глубину окружность.

Обратных эффектов можно получить путем обращения исходного изображения (Рисунок 3)

Рисунок 2               Рисунок 3

Позитивный процесс в данном случае даст вытравленную окружность, а негативный — выпуклую окружность на подложке.

Здесь важно отметить следующее: Если оригинал-макет имеет большие зачерненные площади, то получить хорошее чернение таких площадей с помощью печати на лазерном принтере практически невозможно из-за неравномерности нанесения тонера.

Проще получить качественную печать для Рисунка 2, а это формулирует требование к типу фоторезиста.

На самом деле, если вы имеете полированную подложку или подложку из драгоценных металлов, то придется использовать негативный фоторезист или аппаратуру для фотовывода оригинал-макета.

III Глубина травления.

Глубина травления определяется двумя факторами:

• величиной адгезии (силой прилипания) пленки к подложке;
• временем диффузии (проникновения) травителя сквозь пленку фоторезиста к подложке.

Если адгезия пленки фоторезиста к подложке недостаточна, то пленка в процессе травления «слетает» с подложки. Если время диффузии травителя сквозь пленку фоторезиста до подложки мало, то возникают «протравы» , т.е.

подложка травится в местах, защищенных пленкой фоторезиста.

Адгезия вышеприведенных фоторезистов, в особенности позитивных, к различным материалам является высокой. Если требуемая глубина травления невелика, например, до 50 мкм на меди, то можно использовать практически весь ассортимент предлагаемых фоторезистов.

Если глубина травления большая (гравировка цилиндров для глубокой печати, изготовление клише, гравюр, штемпелей и др.) необходимо использовать «толстые» фоторезисты, например ФП-27-18БС, ФП-201, ФП-25. Чем толще фоторезист, тем выше глубина травления.

Следует отметить фоторезисты ФП-25, ФП-201, ФП-25Т, которые обеспечивают большие глубины травления более 2-х мм (по меди).

IV Гальваническое травление или осаждение металла.

V Способы нанесения фоторезиста на подложку.

Существуют три способа нанесения жидкого фоторезиста на подложку:

• Центрифугирование. Подложка закрепляется на горизонтальной центрифуге. На подложку наносится 1-5 мл фоторезиста (в зависимости от размеров подложки). Центрифуга приводится во вращение до скорости 1000-3000 об/мин (в зависимости от марки фоторезиста). Вращение продолжается 1-2 мин до формирования пленки фоторезиста, растворитель испаряется. Это наиболее оптимальный способ нанесения фоторезиста. Формируется однородная пленка фоторезиста, с микронеровностями, не превышающими 0,03 мкм. Потери фоторезиста составляют примерно 90%.
• Окунание. Подложка погружается в раствор фоторезиста и вытягивается из него. Недостаток этого способа возможное образование небольшого «натека» фоторезиста по нижней кромке подложки из-за поверхностного натяжения фоторезиста. Кроме того, увеличивается расход фоторезиста (происходит двустороннее покрытие фоторезистом). Данный способ с небольшой модификацией широко используется для гравировки валов для глубокой печати. Вал погружается в раствор фоторезиста и приводится во вращение. На поверхности вала формируется тонкая пленка фоторезиста.
• Аэрозольное распыление. Фоторезист распыляется на подложку из аэрозольной упаковки. Это наиболее простой способ нанесения фоторезиста, не требующий специальных оборудования и помещений. Недостаток этого способа — проблема с получением однородного покрытия по толщине. В лучшем случае разброс по толщине пленки составляет 3-5 мкм. Однако при малых разрешениях элементов рисунка порядка 50-100 мкм такого качества пленки вполне достаточно. Потери фоторезиста возрастают до 20%.

Рассмотрим теперь вопросы экономики производства.

1. Уровень фильтрации и содержание микрочастиц в растворе фоторезиста.
   Этот параметр сильно влияет на выход годных изделий, поскольку микрочастицы в растворе фоторезиста создают в последующем дефекты в пленке фоторезиста. механических примесей в фоторезисте определяется двумя факторами:
   • Качеством фильтрации.

   • Cтабильностью раствора фоторезиста в процессе хранения.

   Степень фильтрации фоторезиста на уровне 0,2 мкм обеспечивается технологическим оборудованием. Более сложной является проблема появления микронных взвесей в растворе фоторезиста в процессе хранения. Эта проблема не имеет простого решения.

   Здесь требуется применение высококачественного исходного сырья, использование специальных стабилизаторов, антиокислителей, деаэраторов и др. Об уровне стабильности раствора фоторезиста можно судить по сроку гарантийного хранения.

2. Воспроизводимость параметров фоторезиста от партии к партии.

Этот важный фактор обеспечивает стабильность производственного процесса.

3. Обеспеченность вспомогательными материалами.

Мы поставляем предприятиям в комплекте с фоторезистами фирменные проявители, сниматели, разбавители, адгезивы.

Использование вспомогательных растворов позволяет упростить и стандартизировать технологические стадии фотолитографического процесса.

4. Цена фоторезиста

В общем случае затраты на фоторезист в микроэлектронике редко превышают 5% от стоимости конечного изделия. По этой причине цена фоторезиста слабо влияет на цену произведенной интегральной схемы или транзистора.

Так, например, если цена фоторезиста уменьшается в два раза, то цена конечного изделия уменьшается максимум на 2,5%.

В то же время, если выход годных изделий уменьшается в два раза из-за нестабильности фоторезиста, то цена конечного изделия возрастает уже на 200%! С другой стороны, если требуется массовый выпуск изделий с невысоким разрешением элементов на уровне 2 мкм и выше, то нет никакого резона приобретать дорогостоящие импортные фоторезисты. Такие фоторезисты требуют для реализации своих параметров применения высококачественного оборудования.