Fotorezista pārklāšanas metodes parasti iedala vērpšanas pārklājumos, iegremdēšanas pārklājumos un ruļļu pārklājumos, starp kuriem visbiežāk tiek izmantots vērpšanas pārklājums. Ar centrifugēšanas pārklājumu fotorezists tiek pilināts uz pamatnes, un substrātu var pagriezt lielā ātrumā, lai iegūtu fotorezista plēvi. Pēc tam, karsējot uz plīts virsmas, var iegūt cietu plēvi. Spin pārklājums ir piemērots pārklāšanai no īpaši plānām plēvēm (apmēram 20 nm) līdz biezām plēvēm apmēram 100 um. Tās īpašības ir laba viendabība, vienmērīgs plēves biezums starp plāksnēm, daži defekti utt., Var iegūt plēvi ar augstu pārklājuma veiktspēju.
Spin pārklāšanas process
Centrifugēšanas pārklāšanas laikā galvenais substrāta griešanās ātrums nosaka fotorezista plēves biezumu. Attiecība starp rotācijas ātrumu un plēves biezumu ir šāda:
Spin=kTn
Formulā Spin ir griešanās ātrums; T ir plēves biezums; k un n ir konstantes.
Faktori, kas ietekmē vērpšanas pārklāšanas procesu
Lai gan plēves biezumu nosaka galvenais rotācijas ātrums, tas ir saistīts arī ar telpas temperatūru, mitrumu, fotorezista viskozitāti un fotorezista veidu. Dažādu veidu fotorezista pārklājuma līkņu salīdzinājums parādīts 1. attēlā.
1. attēls: dažādu veidu fotorezista pārklājuma līkņu salīdzinājums
Galvenā rotācijas laika ietekme
Jo īsāks ir galvenās rotācijas laiks, jo biezāks ir plēves biezums. Palielinot galveno rotācijas laiku, plēve kļūst plānāka. Kad tas pārsniedz 20 sekundes, plēves biezums paliek gandrīz nemainīgs. Tāpēc galvenais griešanās laiks parasti tiek izvēlēts ilgāk par 20 sekundēm. Attiecība starp galveno rotācijas laiku un plēves biezumu parādīta 2. attēlā.
2. attēls. Galvenā rotācijas laika un plēves biezuma saistība
Kad fotorezists tiek pilināts uz pamatnes, pat ja turpmākais galvenais rotācijas ātrums ir vienāds, substrāta griešanās ātrums pilināšanas laikā ietekmēs galīgo plēves biezumu. Fotorezista plēves biezums palielinās, palielinoties substrāta rotācijas ātrumam pilināšanas laikā, kas ir saistīts ar šķīdinātāja iztvaikošanas ietekmi, kad fotorezists tiek atlocīts pēc pilēšanas. 3. attēlā parādīta saistība starp plēves biezumu un galveno rotācijas ātrumu pie dažādiem substrāta rotācijas ātrumiem fotorezista pilēšanas laikā. No attēla redzams, ka, palielinoties pilošā substrāta griešanās ātrumam, plēves biezums mainās ātrāk, un atšķirība ir skaidrāka apgabalā ar mazāku galveno rotācijas ātrumu.
3. attēls: saistība starp plēves biezumu un galveno rotācijas ātrumu pie dažādiem substrāta rotācijas ātrumiem fotorezista dozēšanas laikā
Mitruma ietekme pārklājuma laikā
Samazinoties mitrumam, palielinās plēves biezums, jo mitruma samazināšanās veicina šķīdinātāja iztvaikošanu. Tomēr plēves biezuma sadalījums būtiski nemainās. 4. attēlā parādīta saistība starp mitrumu un plēves biezuma sadalījumu pārklāšanas laikā.
4. attēls. Mitruma un plēves biezuma sadalījuma attiecības pārklājuma laikā
Temperatūras ietekme pārklājuma laikā
Paaugstinoties iekštelpu temperatūrai, palielinās plēves biezums. No 5. attēla var redzēt, ka fotorezista plēves biezuma sadalījums mainās no izliekta uz ieliektu. Līkne attēlā arī parāda, ka vislielākā viendabība tiek iegūta, ja iekštelpu temperatūra ir 26°C un fotorezista temperatūra ir 21°C.
5. attēls. Temperatūras un plēves biezuma sadalījuma attiecības pārklājuma laikā
Izplūdes ātruma ietekme pārklāšanas laikā
6. attēlā parādīta saistība starp izplūdes ātrumu un plēves biezuma sadalījumu. Ja nav izplūdes, tas parāda, ka vafeles centram ir tendence sabiezēt. Palielinot izplūdes ātrumu, vienmērīgums uzlabosies, bet, ja tas tiek palielināts pārāk daudz, vienmērīgums samazināsies. Var redzēt, ka ir optimāla izplūdes ātruma vērtība.
6. attēls. Attiecība starp izplūdes ātrumu un plēves biezuma sadalījumu
HMDS ārstēšana
Lai padarītu fotorezistu pārklājamāku, vafele jāapstrādā ar heksametildisilazānu (HMDS). Īpaši tad, kad Si oksīda plēves virsmai tiek pievienots mitrums, veidojas silanols, kas samazina fotorezista saķeri. Lai noņemtu mitrumu un sadalītu silanolu, vafele parasti tiek uzkarsēta līdz 100-120 ° C, un tiek ievadīta migla HMDS, lai izraisītu ķīmisku reakciju. Reakcijas mehānisms parādīts 7. attēlā. Izmantojot HMDS apstrādi, hidrofilā virsma ar mazu kontakta leņķi kļūst par hidrofobu virsmu ar lielu saskares leņķi. Sildot vafeles, var iegūt augstāku fotorezista saķeri.
7. attēls: HMDS reakcijas mehānisms
HMDS ārstēšanas efektu var novērot, mērot kontakta leņķi. 8. attēlā parādīta sakarība starp HMDS apstrādes laiku un kontakta leņķi (apstrādes temperatūra 110°C). Substrāts ir Si, HMDS apstrādes laiks ir lielāks par 1 minūti, kontakta leņķis ir lielāks par 80 °, un apstrādes efekts ir stabils. 9. attēlā parādīta sakarība starp HMDS apstrādes temperatūru un kontakta leņķi (apstrādes laiks 60s). Kad temperatūra pārsniedz 120 ℃, kontakta leņķis samazinās, norādot, ka HMDS sadalās siltuma ietekmē. Tāpēc HMDS apstrāde parasti tiek veikta 100-110 ℃ temperatūrā.
8. attēls. Saistība starp HMDS apstrādes laiku
un saskares leņķis (apstrādes temperatūra 110 ℃)
9. attēls. HMDS apstrādes temperatūras un kontakta leņķa saistība (apstrādes laiks 60 s)
HMDS apstrāde tiek veikta uz silīcija substrāta ar oksīda plēvi, lai izveidotu fotorezista rakstu. Pēc tam oksīda plēvi iegravē ar fluorūdeņražskābi, pievienojot buferšķīdumu, un tiek konstatēts, ka pēc apstrādes ar HMDS fotorezista rakstu var novērst no nokrišanas. 10. attēlā parādīts HMDS apstrādes efekts (raksta izmērs ir 1 um).
10. attēls: HMDS ārstēšanas efekts (raksta izmērs ir 1 um)
Iepriekšēja cepšana
Pie vienāda rotācijas ātruma, jo augstāka ir priekšcepšanas temperatūra, jo mazāks ir plēves biezums, kas norāda, ka jo augstāka ir priekšcepšanas temperatūra, jo vairāk šķīdinātāja iztvaiko, kā rezultātā plēves biezums ir plānāks. 11. attēlā parādīta saistība starp pirmscepšanas temperatūru un Dilles A parametru. Parametrs A norāda gaismjutīgā aģenta koncentrāciju. Kā redzams attēlā, kad priekšcepšanas temperatūra paaugstinās virs 140°C, A parametrs samazinās, norādot, ka gaismjutīgais līdzeklis sadalās temperatūrā, kas ir augstāka par šo. 12. attēlā parādīta spektrālā caurlaidība dažādās pirmscepšanas temperatūrās. Pie 160°C un 180°C var novērot caurlaidības pieaugumu viļņu garuma diapazonā no 300-500nm. Tas apstiprina, ka gaismjutīgais līdzeklis tiek izcepts un sadalās augstā temperatūrā. Pirmscepšanas temperatūrai ir optimāla vērtība, ko nosaka gaismas īpašības un jutība.
11. attēls. Saistība starp pirmscepšanas temperatūru un Dilles A parametru
(OFPR-800/2 izmērītā vērtība)
12. attēls: Spektrālā caurlaidība dažādās pirmscepšanas temperatūrās
(OFPR-800, 1 um plēves biezums)
Īsāk sakot, vērpšanas pārklājuma metodei ir unikālas priekšrocības, piemēram, precīza plēves biezuma kontrole, augsta izmaksu veiktspēja, viegli procesa apstākļi un vienkārša darbība, tāpēc tai ir ievērojama ietekme uz piesārņojuma samazināšanu, enerģijas taupīšanu un izmaksu uzlabošanu. Pēdējos gados arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta vērpšanas pārklājumam, un tā pielietojums pakāpeniski izplatījies dažādās jomās.
Publicēšanas laiks: 27. novembris 2024