Fotolitografía: Conceptos básicos

La fotolitografía es un proceso binario de transferencia de imágenes que puede utilizarse para mejorar muchas aplicaciones de microfabricación.

Los fundamentos de la preformación fotolitográfica consisten en los siguientes procedimientos:

• Limpieza de superficies
• Recubrimiento por rotación
• Cocción suave
• Exposición y enmascaramiento
• Horneado post-exposición (PEB)
• Desarrollo
• Horneado duro

Limpieza de superficies

Uno de los pasos más importantes en la realización previa de fotolitografías es la limpieza de la superficie. Conseguir una superficie limpia es esencial para crear superficies microfabricadas de calidad. Las partículas que residen en un sustrato pueden causar defectos no deseados en el patrón final de la resina. Además, la contaminación de la película puede provocar una adhesión deficiente. A menudo, los materiales se enjuagan simplemente con una solución alcohólica y, a continuación, se secan. Piraña también sirve como solución limpiacristales. Sin embargo, debido a la presencia de un ácido, este método de limpieza es menos deseable.

Recubrimiento por rotación

El revestimiento por centrifugado se lleva a cabo mediante una máquina de revestimiento por centrifugado con un plato de revestimiento por centrifugado. La velocidad de centrifugado determina el grosor de la capa fotorresistente, un material sensible a la luz. Una fotorresistencia se compone de una resina, un sensibilizador, un promotor de adherencia y un diluyente. Existen dos tipos de fotorresistencias: positivas y negativas. Las fotorresistentes positivas son más fáciles de grabar cuando se exponen a la luz, mientras que las negativas son más difíciles de grabar cuando se exponen a la luz. Cada fotorresistencia tiene su propia curva de velocidad de centrifugado que puede utilizarse para determinar el espesor resultante.

Al depositar una capa fotorresistente sobre un sustrato, se puede realizar una dispensación estática o dinámica. Durante la dispensación dinámica, el sustrato está en movimiento durante la dispensación. La dispensación estática se produce cuando se aplica un fotorresistente en el centro de un sustrato antes del movimiento. El tipo de dispensación depende de la aplicación deseada.

Cocción suave

Tras el revestimiento por centrifugación, se realiza una fase de cocción suave para reducir el contenido de disolvente y estabilizar la película de laca. El horneado suave se utiliza principalmente para evitar la delaminación mejorando la adherencia. El tiempo de horneado suave determina la velocidad de evaporación, que puede causar defectos si se realiza demasiado rápido o demasiado despacio. Pueden formarse burbujas si el paso de cocción suave se realiza durante periodos de tiempo prolongados y puede formarse una película pegajosa debido a una cocción insuficiente. Determinar un tiempo de horneado suave adecuado es muy importante durante el proceso fotolitográfico.

Exposición y enmascaramiento

Se utiliza un sistema de exposición para emitir una longitud de onda de luz específica necesaria para activar el compuesto fotoactivo de la fotorresistencia. El tiempo durante el cual se somete un sustrato a exposición se utiliza para crear las dimensiones deseadas de macroestructuras y microestructuras. Es importante tener en cuenta que las propiedades de la fotorresistencia pueden variar con la temperatura. Por lo tanto, la sobreexposición da lugar a patrones de resistencia más pequeños, mientras que la subexposición provoca estructuras anchas. Una longitud de onda más corta da lugar a características más pequeñas.

Las máscaras se utilizan para crear un patrón deseado sobre un sustrato. Esto puede hacerse mediante impresión por contacto, proyección o proximidad. Como su nombre indica, la impresión por contacto se produce cuando una máscara se coloca directamente sobre un sustrato antes de la exposición. Este método se utiliza para crear características de mayor tamaño. La impresión por proyección utiliza una lente que permite una mejor resolución de las características. La impresión por proximidad se produce cuando el sustrato se mantiene a una distancia determinada de la máscara, creando un espacio de proximidad.

Horneado post-exposición

Es necesario un paso de horneado posterior a la exposición para evitar la descamación de la película y reducir el efecto de onda estacionaria. La descamación de la película puede reducirse o evitarse ajustando la solubilidad de la resina polimérica presente en el fotorresistente. La presencia de ondas estacionarias puede dificultar el control del ancho de línea. El PEB ayuda a igualar los valores máximo y mínimo en la concentración del sensibilizador fotorresistente, creando una tasa uniforme de desarrollo.

Desarrollo

El revelado consiste en sumergir un sustrato recubierto de fotorresistencia en una solución reveladora. Mientras está en el revelador, se lava la fotorresistencia no polimerizada para crear un patrón de resistencia final. Es posible que este proceso deba repetirse varias veces para garantizar que las características se establezcan correctamente en el sustrato.

Horneado duro

El último paso de un proceso fotolitográfico típico es la cocción dura. La cocción dura hace que el patrón sea más estable térmicamente gracias a la reticulación. Las altas temperaturas mejoran la adherencia de la laca al sustrato.

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