Fotorezisto dengimo būdai paprastai skirstomi į sukimosi dangą, panardintą dangą ir ritininį padengimą, tarp kurių dažniausiai naudojama sukimosi danga. Naudojant sukimosi dangą, fotorezistas lašinamas ant pagrindo, o substratas gali būti sukamas dideliu greičiu, kad būtų gauta fotorezisto plėvelė. Po to kaitinant ant kaitvietės galima gauti vientisą plėvelę. Sukimo danga tinka dengti nuo itin plonų plėvelių (apie 20nm) iki storų apie 100um plėvelių. Jo charakteristikos yra geras vienodumas, vienodas plėvelės storis tarp plokštelių, keletas defektų ir kt., Galima gauti plėvelę su dideliu dengimo efektyvumu.
Sukimo dengimo procesas
Sukimo metu pagrindinis pagrindo sukimosi greitis lemia fotorezisto plėvelės storį. Santykis tarp sukimosi greičio ir plėvelės storio yra toks:
Sukas = kTn
Formulėje sukimas yra sukimosi greitis; T yra plėvelės storis; k ir n yra konstantos.
Veiksniai, turintys įtakos sukimosi dengimo procesui
Nors plėvelės storį lemia pagrindinis sukimosi greitis, jis taip pat susijęs su kambario temperatūra, drėgme, fotorezisto klampumu ir fotorezisto tipu. Įvairių tipų fotorezisto dangos kreivių palyginimas parodytas 1 pav.
1 pav. Įvairių tipų fotorezisto dangos kreivių palyginimas
Pagrindinio sukimosi laiko įtaka
Kuo trumpesnis pagrindinio sukimosi laikas, tuo storesnis plėvelės storis. Padidinus pagrindinio sukimosi laiką, plėvelė tampa plonesnė. Kai jis viršija 20 s, plėvelės storis išlieka beveik nepakitęs. Todėl pagrindinio sukimosi laikas dažniausiai pasirenkamas ilgesnis nei 20 sekundžių. Ryšys tarp pagrindinio sukimosi laiko ir plėvelės storio parodytas 2 pav.
2 pav. Pagrindinio sukimosi laiko ir plėvelės storio ryšys
Kai fotorezistas yra lašinamas ant pagrindo, net jei tolesnis pagrindinis sukimosi greitis yra toks pat, pagrindo sukimosi greitis lašinimo metu turės įtakos galutiniam plėvelės storiui. Fotorezisto plėvelės storis didėja didėjant pagrindo sukimosi greičiui lašėjimo metu, o tai atsiranda dėl tirpiklio garavimo įtakos, kai fotorezistas išsiskleidžia po nuvarvėjimo. 3 paveiksle parodytas ryšys tarp plėvelės storio ir pagrindinio sukimosi greičio esant skirtingam substrato sukimosi greičiui fotorezisto lašėjimo metu. Iš paveikslo matyti, kad padidėjus varvančio pagrindo sukimosi greičiui, plėvelės storis kinta greičiau, o skirtumas ryškesnis mažesnio pagrindinio sukimosi greičio srityje.
3 pav. Plėvelės storio ir pagrindinio sukimosi greičio ryšys esant skirtingiems substrato sukimosi greičiams fotorezisto dozavimo metu
Drėgmės poveikis dengimo metu
Sumažėjus drėgmei plėvelės storis didėja, nes drėgmės sumažėjimas skatina tirpiklio išgaravimą. Tačiau plėvelės storio pasiskirstymas iš esmės nesikeičia. 4 paveiksle parodytas ryšys tarp drėgmės ir plėvelės storio pasiskirstymo dengimo metu.
4 pav. Ryšys tarp drėgmės ir plėvelės storio pasiskirstymo dengimo metu
Temperatūros įtaka dengimo metu
Padidėjus patalpų temperatūrai plėvelės storis didėja. Iš 5 paveikslo matyti, kad fotorezisto plėvelės storio pasiskirstymas keičiasi iš išgaubtos į įgaubtą. Paveikslėlyje pateikta kreivė taip pat rodo, kad didžiausias tolygumas gaunamas, kai patalpų temperatūra yra 26 ° C, o fotorezisto temperatūra yra 21 ° C.
5 pav. Temperatūros ir plėvelės storio pasiskirstymo dengimo metu ryšys
Išmetimo greičio įtaka dengimo metu
6 paveiksle parodytas ryšys tarp išmetamųjų dujų greičio ir plėvelės storio pasiskirstymo. Jei nėra išmetimo, tai rodo, kad plokštelės centras linkęs sustorėti. Padidinus išmetimo greitį vienodumas pagerės, tačiau per daug padidinus vienodumas sumažės. Matyti, kad yra optimali išmetimo greičio vertė.
6 pav. Išmetimo greičio ir plėvelės storio pasiskirstymo ryšys
HMDS gydymas
Kad fotorezistas būtų geriau dengiamas, plokštelę reikia apdoroti heksametildisilazanu (HMDS). Ypač kai ant Si oksido plėvelės paviršiaus prisitvirtina drėgmė, susidaro silanolis, kuris sumažina fotorezisto sukibimą. Siekiant pašalinti drėgmę ir suskaidyti silanolį, plokštelė paprastai kaitinama iki 100-120°C, o cheminei reakcijai sukelti įvedamas rūkas HMDS. Reakcijos mechanizmas parodytas 7 paveiksle. Apdorojant HMDS, hidrofilinis paviršius su mažu kontaktiniu kampu tampa hidrofobiniu paviršiumi su dideliu kontaktiniu kampu. Kaitinant plokštelę, galima pasiekti didesnį fotorezisto sukibimą.
7 pav.: HMDS reakcijos mechanizmas
Gydymo HMDS poveikį galima stebėti matuojant kontaktinį kampą. 8 paveiksle parodytas ryšys tarp HMDS apdorojimo laiko ir kontaktinio kampo (apdorojimo temperatūra 110°C). Substratas yra Si, HMDS apdorojimo laikas yra didesnis nei 1 min., kontaktinis kampas yra didesnis nei 80 °, o gydymo poveikis yra stabilus. 9 paveiksle parodytas ryšys tarp HMDS apdorojimo temperatūros ir kontaktinio kampo (gydymo laikas 60 s). Kai temperatūra viršija 120 ℃, kontaktinis kampas mažėja, o tai rodo, kad HMDS suyra dėl karščio. Todėl gydymas HMDS paprastai atliekamas 100-110 ℃ temperatūroje.
8 pav. Ryšys tarp gydymo HMDS laiko
ir kontaktinis kampas (apdorojimo temperatūra 110 ℃)
9 pav. Ryšys tarp apdorojimo HMDS temperatūros ir kontaktinio kampo (gydymo laikas 60 s)
HMDS apdorojimas atliekamas ant silicio pagrindo su oksido plėvele, kad susidarytų fotorezisto raštas. Tada oksido plėvelė išgraviruota vandenilio fluorido rūgštimi, pridėjus buferio, ir nustatoma, kad po apdorojimo HMDS fotorezisto raštas gali būti apsaugotas nuo nukritimo. 10 paveiksle parodytas gydymo HMDS poveikis (modelio dydis yra 1 um).
10 pav.: HMDS gydymo efektas (piešinio dydis yra 1 um)
Išankstinis kepimas
Esant tokiam pačiam sukimosi greičiui, kuo aukštesnė pirminio kepimo temperatūra, tuo mažesnis plėvelės storis, o tai rodo, kad kuo aukštesnė kepimo temperatūra, tuo daugiau tirpiklio išgaruoja, todėl plėvelės storis plonesnis. 11 paveiksle parodytas ryšys tarp temperatūros prieš kepimą ir krapų A parametro. A parametras rodo šviesai jautrios medžiagos koncentraciją. Kaip matyti iš paveikslo, kai išankstinio kepimo temperatūra pakyla iki virš 140°C, A parametras sumažėja, o tai rodo, kad šviesai jautri medžiaga suyra esant aukštesnei nei ši temperatūrai. 12 paveiksle parodytas spektrinis pralaidumas esant skirtingoms išankstinio kepimo temperatūroms. Esant 160°C ir 180°C temperatūrai, pralaidumo padidėjimas gali būti stebimas 300-500 nm bangos ilgių diapazone. Tai patvirtina, kad šviesai jautri medžiaga iškepa ir suyra aukštoje temperatūroje. Išankstinio kepimo temperatūra turi optimalią vertę, kurią lemia šviesos charakteristikos ir jautrumas.
11 pav. Ryšys tarp temperatūros prieš kepimą ir krapų A parametro
(išmatuota OFPR-800/2 vertė)
12 pav. Spektrinis pralaidumas esant skirtingoms išankstinio kepimo temperatūroms
(OFPR-800, 1 um plėvelės storis)
Trumpai tariant, sukimosi dengimo metodas turi unikalių pranašumų, tokių kaip tikslus plėvelės storio valdymas, didelės sąnaudos, švelnios proceso sąlygos ir paprastas veikimas, todėl jis turi didelį poveikį mažinant taršą, taupant energiją ir gerinant sąnaudas. Pastaraisiais metais vis daugiau dėmesio sulaukia gręžimo danga, kurios taikymas pamažu paplito įvairiose srityse.
Paskelbimo laikas: 2024-11-27