포토레지스트의 역할
포토레지스트는 감광성 화학을 지닌(또는 전자 에너지에 민감한) 고분자 재료의 일종으로 자외선 노출이나 전자빔 노출 패턴을 전달하는 매체입니다. 포토레지스트(photoresist)의 영어명칭은 resistance(resist)인데, 이는 Resist, Photoresist 등으로 번역되기도 합니다. 포토레지스트의 기능은 식각 방지층으로 기판 표면을 보호하는 것입니다. 포토레지스트는 단지 비유적인 용어일 뿐입니다. 왜냐하면 포토레지스트는 젤 같은 액체처럼 보이기 때문입니다.
포토레지스트는 일반적으로 기판 표면을 고르게 덮는 얇은 막 형태이다. 자외선이나 전자빔을 조사하면 포토레지스트 재료 자체의 특성이 변하게 되며, 현상액으로 현상한 후에는 노출된 네거티브 포토레지스트나 노출되지 않은 포지티브 포토레지스트가 기판 표면에 남게 됩니다. 구조는 포토레지스트로 전사되고 후속 에칭, 증착 및 기타 공정에서는 이 패턴을 포토레지스트 아래의 기판에 추가로 전사할 수 있으며 마지막으로 접착제 제거제를 사용하여 포토레지스트만 제거하면 됩니다.
2. 포토레지스트의 응용 범위
포토레지스트는 집적회로(IC), 패키징(Packaging), 미세전자기계시스템(MEMS), 광전자소자, 광소자 등에 널리 사용된다. 광전자공학/포토닉스), 평판 디스플레이(LED, LCD, OLED), 태양광 발전(Solar PV) 및 기타 분야.
3. 포토레지스트의 분류 및 종류
포토레지스트는 형성되는 패턴의 극성에 따라 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트로 구분된다.
포지티브 글루는 빛 노출로 인해 폴리머의 장쇄 분자가 단쇄 분자로 절단되는 것을 의미하며, 네거티브 글루는 폴리머의 단쇄 분자가 장쇄 분자로 교차 결합되는 것을 의미합니다. 빛 노출로 인한 사슬 분자. 단쇄 분자 폴리머는 현상액에 의해 용해될 수 있으므로 포지티브 레지스트의 노출된 부분은 제거되고 네거티브 레지스트의 노출된 부분은 유지됩니다.
①. UV 포토레지스트:
다양한 공정: 특수 스프레이 접착제, 화학 증폭 접착제, 리프트 오프 접착제, 그래픽 반전 접착제, 고해상도 접착제, LIGA 접착제 등
다양한 파장: Deep UV, I-line, G-line 및 장파 노광용 포토레지스트.
다양한 두께: 포토레지스트 두께는 수십 나노미터에서 수백 마이크론까지 다양합니다.
②. 전자빔 포토레지스트(E-빔 레지스트)
전자빔 포지티브 글루: PMMA 글루, PMMA/MA 폴리머, LIGA 글루 등
전자빔 네거티브 글루: 고해상도 전자빔 네거티브 글루, 화학 증폭 글루(고감도 전자빔 글루) 등
3. 특수 공정용 포토레지스트(특수 제조/실험용 샘플)
전자빔 노광 전도성 접착제, 내산 및 내알칼리 보호 접착제, 홀로그램 포토레지스트 접착제, 폴리이미드 아민 접착제(고온) 저항성 보호 접착제) 및 기타 특수 가공 접착제.
4. 보조 시약(공정 화학 물질)
현상제, 접착제 제거제, 희석제, 접착 촉진제(접착제), 정착액 등
4. 포토레지스트 구성요소
포토레지스트는 일반적으로 수지/폴리머, 용매, 광활성 화합물, PAC), 첨가제(첨가제)의 4부분으로 구성됩니다. 그 중 수지 폴리머는 포토레지스트의 에칭 저항성을 높여주는 역할을 하며, 용매는 포토레지스트를 액체 상태로 유지시켜 코팅이 용이하도록 하고, 광활성 물질은 특정 파장에 대한 포토레지스트의 반응을 조절합니다. /전자빔/이온빔/X선 등은 빛에 민감하고 해당 화학 반응을 생성합니다. 첨가제는 포토레지스트의 광 흡수 속도/용해도 제어 등과 같은 포토레지스트의 특정 특성을 변경하는 데 사용됩니다.
5. 포토레지스트의 주요 기술 변수
5.1. 감도
감도는 포토레지스트의 노출 속도를 나타내는 척도입니다.
포토레지스트의 감도가 높을수록 필요한 노출량은 작아집니다. 단위: 밀리줄/제곱센티미터 또는 mJ/cm2.
5.2． 해상도
실리콘 웨이퍼 표면의 인접한 그래픽 특징을 구별하는 능력입니다. CD(Critical Dimension)는 일반적으로 분해능을 측정하는 데 사용됩니다. 형성된 임계 치수가 작을수록 포토레지스트의 해상도는 더 좋아집니다.
포토레지스트의 해상도는 포괄적인 지표입니다. 이 지표에 영향을 미치는 요소에는 일반적으로 다음 세 가지 측면이 포함됩니다.
(1) 노광 시스템의 해상도.
(2) 포토레지스트 대비, 필름 두께, 상대 분자 질량 등 일반적으로 얇은 접착제를 사용하면 고해상도 그래픽을 쉽게 얻을 수 있습니다.
(3) 사전 베이킹, 노광, 현상, 사후 베이킹 및 기타 공정은 포토레지스트의 해상도에 영향을 미칩니다.
5.3． 대비
대비는 포토레지스트의 노출된 영역에서 노출되지 않은 영역으로의 전환이 가파른 정도를 나타냅니다. 대비가 좋을수록 측면 벽이 가파르고 종횡비가 높은 그래픽을 만드는 것이 더 쉬워집니다.
5.4. 점도/점도(Viscosity)
포토레지스트의 흐름 특성을 측정하는 매개변수입니다. 점도는 포토레지스트 내 폴리머의 고형분 함량을 사용하여 제어할 수 있는 경우가 많습니다. 동일한 포토레지스트라도 농도에 따라 점도가 다를 수 있으며, 점도에 따라 접착제의 코팅 두께가 달라집니다.
5.5． 에칭 방지
포토레지스트는 후속 에칭 공정에서 기판 표면을 보호하기 위해 접착력을 유지해야 합니다. 열 안정성, 에칭 저항성 및 이온 충격 저항성.
5.6． 공정 위도
포토레지스트의 베이킹 전후 온도, 노출 공정, 현상제 농도, 현상 시간 등은 모두 최종 포토레지스트 패턴에 영향을 미칩니다. 각 프로세스 세트에는 해당 최적 프로세스 조건이 있습니다. 실제 프로세스 조건이 최적 값에서 벗어날 경우 포토레지스트의 성능 변화는 최대한 작아야 합니다. 즉, 프로세스 허용 오차가 커야 합니다. 이러한 포토레지스트는 공정 조건 제어에 대한 특정 허용 오차를 갖습니다.
6. 특수 포토레지스트 소개
6.1. 화학 증폭 포토레지스트(CAR, Chemical Amplified Resist)
화학 증폭 포토레지스트에는 " 광산 발생기 "(PAG, 광산 발생기). 포토레지스트 노광 공정 중에 PAG가 분해되어 먼저 소량의 광산이 생성됩니다. 노광 후 현상 전, 즉 포스트 베이킹(PEB, Post Exposure Baking) 전에 적절한 온도에서 베이킹한 후 이러한 광산 분자가 연쇄 반응을 거쳐 더 많은 광산 분자를 생성합니다. 다량의 광산은 포토레지스트의 노출된 부분을 용해성(포지티브 레지스트) 또는 불용성(네거티브 레지스트)으로 만듭니다. 주요 화학 반응은 포스트 베이킹 과정에서 발생하며 초기 광산을 생성하는 데는 낮은 노출 에너지만 필요하므로 화학 증폭 접착제는 일반적으로 감도가 높습니다.
6.2. 그레이 스케일 노광
그레이 스케일 노광은 곡선형 포토레지스트 프로파일을 생성할 수 있으며 3차원 릴리프 구조를 생성하기 위한 광학 노광 기술 중 하나입니다. 그레이스케일 노출의 핵심은 그레이스케일 마스크 생산, 그레이스케일 포토레지스트 프로세스 및 포토레지스트 릴리프 패턴을 기판 재료로 전사하는 데 있습니다. 기존 마스크에는 빛이 투과하는 영역과 불투명한 영역만 있는 반면, 그레이 스케일 마스크의 빛 투과율은 그레이 스케일로 표현됩니다. 그레이 스케일 마스크를 구현하는 방법은 마스크의 투광점 밀도를 변경하는 것입니다.