Метады нанясення фотарэзіста звычайна дзеляцца на нанясенне спінінгам, нанясенне акунаннем і рулоннае пакрыццё, сярод якіх часцей за ўсё выкарыстоўваецца спінінг. Пры спінінг-пакрыцці фотарэзіст капае на падкладку, і падкладку можна круціць на высокай хуткасці для атрымання плёнкі фотарэзіста. Пасля гэтага цвёрдую плёнку можна атрымаць, нагрэўшы яе на пліце. Спінінг-пакрыццё падыходзіць для пакрыцця ад звыштонкіх плёнак (каля 20 нм) да тоўстых плёнак каля 100 мкм. Яго характарыстыкі - добрая аднастайнасць, аднолькавая таўшчыня плёнкі паміж пласцінамі, мала дэфектаў і г.д., і можна атрымаць плёнку з высокай прадукцыйнасцю пакрыцця.
Працэс пакрыцця спінам
Падчас нанясення спінінгам галоўная хуткасць кручэння падкладкі вызначае таўшчыню плёнкі фотарэзіста. Залежнасць паміж хуткасцю кручэння і таўшчынёй плёнкі выглядае наступным чынам:
Спін=kTn
У формуле Спін - гэта хуткасць кручэння; Т - таўшчыня плёнкі; k і n — канстанты.
Фактары, якія ўплываюць на працэс нанясення пакрыцця
Хоць таўшчыня плёнкі вызначаецца асноўнай хуткасцю кручэння, яна таксама залежыць ад тэмпературы ў памяшканні, вільготнасці, глейкасці фотарэзіста і тыпу фотарэзіста. Параўнанне розных тыпаў крывых фотарэзіста паказана на малюнку 1.
Малюнак 1: Параўнанне розных тыпаў крывых фотарэзіста
Уплыў часу асноўнага кручэння
Чым карацей час асноўнага кручэння, тым таўсцейшая плёнка. Калі час асноўнага кручэння павялічваецца, тым танчэй становіцца плёнка. Калі яна перавышае 20 с, таўшчыня плёнкі практычна не змяняецца. Такім чынам, час асноўнага кручэння звычайна выбіраецца больш за 20 секунд. Залежнасць паміж асноўным часам кручэння і таўшчынёй плёнкі паказана на малюнку 2.
Малюнак 2: Залежнасць паміж часам асноўнага кручэння і таўшчынёй плёнкі
Калі фотарэзіст капае на падкладку, нават калі наступная асноўная хуткасць кручэння будзе аднолькавай, хуткасць кручэння падкладкі падчас капання будзе ўплываць на канчатковую таўшчыню плёнкі. Таўшчыня плёнкі фотарэзіста павялічваецца з павелічэннем хуткасці кручэння падкладкі падчас капання, што звязана з уплывам выпарэння растваральніка пры разгортванні фотарэзіста пасля капання. На малюнку 3 паказана залежнасць паміж таўшчынёй плёнкі і асноўнай хуткасцю кручэння пры розных хуткасцях кручэння падкладкі падчас капання фотарэзіста. З малюнка відаць, што з павелічэннем хуткасці кручэння падкладкі, якая капае, таўшчыня плёнкі змяняецца хутчэй, і розніца больш відавочная ў вобласці з меншай асноўнай хуткасцю кручэння.
Малюнак 3: Залежнасць паміж таўшчынёй плёнкі і асноўнай хуткасцю кручэння пры розных хуткасцях кручэння падкладкі падчас дазавання фотарэзіста
Ўплыў вільготнасці падчас нанясення пакрыцця
Пры зніжэнні вільготнасці таўшчыня плёнкі павялічваецца, так як паніжэнне вільготнасці спрыяе выпарэнню растваральніка. Аднак размеркаванне плёнкі па таўшчыні істотна не змяняецца. Малюнак 4 паказвае залежнасць паміж вільготнасцю і размеркаваннем таўшчыні плёнкі падчас нанясення пакрыцця.
Малюнак 4: Адносіны паміж вільготнасцю і размеркаваннем таўшчыні плёнкі падчас нанясення пакрыцця
Уплыў тэмпературы падчас нанясення пакрыцця
Пры павышэнні тэмпературы ў памяшканні таўшчыня плёнкі павялічваецца. На малюнку 5 відаць, што размеркаванне таўшчыні плёнкі фотарэзіста змяняецца з выпуклага на ўвагнутае. Крывая на малюнку таксама паказвае, што найбольшая аднастайнасць дасягаецца пры тэмпературы ў памяшканні 26°C і тэмпературы фотарэзіста 21°C.
Малюнак 5: Адносіны паміж тэмпературай і размеркаваннем таўшчыні плёнкі падчас нанясення пакрыцця
Уплыў хуткасці выхлапу падчас нанясення пакрыцця
Малюнак 6 паказвае залежнасць паміж хуткасцю выхлапу і размеркаваннем плёнкі па таўшчыні. Пры адсутнасці выхлапу гэта паказвае, што цэнтр пласціны мае тэндэнцыю патаўшчацца. Павелічэнне хуткасці выхлапу палепшыць аднастайнасць, але калі яе павялічыць занадта моцна, аднастайнасць паменшыцца. Відаць, што існуе аптымальнае значэнне хуткасці выхлапу.
Малюнак 6: Залежнасць паміж хуткасцю выхлапу і размеркаваннем плёнкі па таўшчыні
Лячэнне ГМДС
Каб зрабіць фотарэзіст больш прыдатным для пакрыцця, пласціну трэба апрацаваць гексаметилдисилазаном (HMDS). Асабліва калі вільгаць прымацоўваецца да паверхні аксіднай плёнкі Si, утвараецца сіланол, які зніжае адгезію фотарэзіста. Каб выдаліць вільгаць і раскласці сіланол, пласціну звычайна награваюць да 100-120 °C і ўводзяць туман HMDS, каб выклікаць хімічную рэакцыю. Механізм рэакцыі паказаны на малюнку 7. Дзякуючы апрацоўцы HMDS гідрафільная паверхня з малым кутом кантакту становіцца гідрафобнай паверхняй з вялікім кутом кантакту. Награванне пласціны можа атрымаць больш высокую адгезію фотарэзіста.
Малюнак 7: Механізм рэакцыі HMDS
Эфект лячэння HMDS можна назіраць шляхам вымярэння кантактнага кута. На малюнку 8 паказана залежнасць паміж часам апрацоўкі HMDS і вуглом кантакту (тэмпература апрацоўкі 110°C). Субстрат - Si, час апрацоўкі HMDS больш за 1 хвіліну, вугал кантакту больш за 80°, а эфект лячэння стабільны. На малюнку 9 паказана залежнасць паміж тэмпературай апрацоўкі HMDS і вуглом кантакту (час апрацоўкі 60 с). Калі тэмпература перавышае 120 ℃, кантактны кут памяншаецца, што сведчыць аб тым, што HMDS раскладаецца пад уздзеяннем цяпла. Такім чынам, лячэнне HMDS звычайна праводзіцца пры 100-110 ℃.
Малюнак 8: Адносіны паміж часам лячэння HMDS
і кантактны кут (тэмпература апрацоўкі 110 ℃)
Малюнак 9: Залежнасць паміж тэмпературай апрацоўкі HMDS і вуглом кантакту (час апрацоўкі 60 с)
Апрацоўка HMDS праводзіцца на крамянёвай падкладцы з аксіднай плёнкай для фарміравання малюнка фотарэзіста. Затым аксідную плёнку пратручваюць плавікавай кіслатой з даданнем буфера, і выяўляецца, што пасля апрацоўкі HMDS малюнак фотарэзіста можа не адваліцца. На малюнку 10 паказаны эфект лячэння HMDS (памер шаблону 1 мкм).
Малюнак 10: Эфект лячэння HMDS (памер шаблону 1 мкм)
Папярэдняя выпечка
Пры аднолькавай хуткасці кручэння, чым вышэй тэмпература папярэдняга запякання, тым меншая таўшчыня плёнкі, што сведчыць аб тым, што чым вышэй тэмпература папярэдняга запякання, тым больш выпараецца растваральніка, што прыводзіць да меншай таўшчыні плёнкі. Малюнак 11 паказвае ўзаемасувязь паміж тэмпературай папярэдняга выпякання і параметрам А кропу. Параметр А паказвае канцэнтрацыю святлоадчувальнага агента. Як відаць з малюнка, калі тэмпература папярэдняга выпякання падымаецца вышэй за 140°C, параметр А памяншаецца, што сведчыць аб тым, што святлоадчувальны агент раскладаецца пры тэмпературы, вышэйшай за гэтую. На малюнку 12 паказаны спектральны каэфіцыент прапускання пры розных тэмпературах перад выпечкай. Пры 160°C і 180°C можна назіраць павелічэнне каэфіцыента прапускання ў дыяпазоне даўжынь хваль 300-500 нм. Гэта пацвярджае, што святлоадчувальны агент запякаецца і раскладаецца пры высокіх тэмпературах. Тэмпература папярэдняга запякання мае аптымальнае значэнне, якое вызначаецца светлавымі характарыстыкамі і адчувальнасцю.
Малюнак 11: Адносіны паміж тэмпературай папярэдняга выпякання і параметрам А кропу
(вымеранае значэнне OFPR-800/2)
Малюнак 12: Спектральнае прапусканне пры розных тэмпературах перад выпечкай
(OFPR-800, таўшчыня плёнкі 1 мкм)
Карацей кажучы, метад нанясення пакрыцця спінінгам мае такія унікальныя перавагі, як дакладны кантроль таўшчыні плёнкі, высокі кошт, мяккія ўмовы працэсу і простая эксплуатацыя, таму ён аказвае значны ўплыў на зніжэнне забруджвання, эканомію энергіі і павышэнне эканамічнай эфектыўнасці. У апошнія гады спінінг-пакрыццё прыцягвае ўсё большую ўвагу, і яго прымяненне паступова распаўсюджваецца на розныя вобласці.
Час публікацыі: 27 лістапада 2024 г