Фотохимическое травление представляет собой метод локализованного разрушения или модификации материала под действием света, чаще всего ультрафиолетового (УФ) диапазона. Основной принцип основан на фотохимической активации молекул, приводящей к разрыву химических связей или инициированию реакций окисления и деполимеризации. Процесс обеспечивает высокую пространственную селективность и позволяет управлять структурой поверхности материалов на микро- и нанометровом уровне.
Поглощение фотонов и возбуждение молекул Ключевым моментом является поглощение фотона веществом-мишенью или фотореактивным слоем. Энергия фотона должна соответствовать энергии перехода молекулы из основного состояния в возбужденное. Возбужденные молекулы обладают повышенной химической активностью, что делает возможным последующую реакцию разрыва связей или образования активных радикалов.
Инициация фотохимической реакции После возбуждения молекулы возможны два основных пути:
Протекание реакции и разрушение материала На поверхности материала возникают свободные радикалы или активные частицы, которые взаимодействуют с матрицей, вызывая её локальное разрушение. Процесс может сопровождаться испарением продуктов реакции или их растворением в химически активной среде.
Фоторезисты представляют собой полимерные покрытия, способные изменять свою растворимость под действием света. Они делятся на две категории:
Использование фоторезистов обеспечивает точное перенесение рисунка на поверхность материала, формируя маску для последующего химического или фотохимического травления.
Газофазное фотохимическое травление Материал подвергается воздействию активных газообразных частиц, формируемых под действием света. Примеры включают галогенирование поверхности или окислительное травление силиконов и металлов.
Жидкофазное фотохимическое травление Происходит в растворах химически активных веществ (кислот, оснований или окислителей) под воздействием света. Используется для травления полимеров, фотополимерных слоев и стекол.
Сухое фотохимическое травление с использованием плазмы Сочетает фотохимическую активацию с реакциями в ионизированном газе. Свет инициирует разложение газовых молекул, создавая высокореакционноспособные радикалы, которые разрушают поверхность материала без прямого контакта с жидкостью.
Преимущества:
Ограничения:
Современные исследования сосредоточены на повышении разрешающей способности фотохимического травления до нанометрового уровня, применении новых фоточувствительных материалов и интеграции процесса с другими методами микрофабрикации. Особое внимание уделяется экологически безопасным фотореактивным системам и фотохимическому травлению в водной среде, что снижает использование агрессивных химических веществ.