ფოტორეზისტის დაფარვის მეთოდები ზოგადად იყოფა სპინ საფარად, ჩაღრმავებულ საფარად და რულეტის საფარით, რომელთა შორის ყველაზე ხშირად გამოიყენება დაწნული საფარი. დაწნული საფარით, ფოტორეზისტი წვეთება სუბსტრატზე და სუბსტრატის ბრუნვა შესაძლებელია მაღალი სიჩქარით, რათა მიიღოთ ფოტორეზისტული ფილმი. ამის შემდეგ, მყარი ფილმის მიღება შესაძლებელია ცხელ თეფშზე გაცხელებით. დაწნული საფარი შესაფერისია ულტრა თხელი ფილმებიდან (დაახლოებით 20 ნმ) 100 მმ სიგრძის სქელ ფილებამდე დასაფარად. მისი მახასიათებლებია კარგი ერთგვაროვნება, ერთგვაროვანი ფირის სისქე ვაფლებს შორის, რამდენიმე დეფექტი და ა.შ.
დაწნული საფარის პროცესი
დაწნული საფარის დროს, სუბსტრატის ძირითადი ბრუნვის სიჩქარე განსაზღვრავს ფოტორეზისტის ფირის სისქეს. ბრუნვის სიჩქარესა და ფირის სისქეს შორის კავშირი ასეთია:
Spin=kTn
ფორმულაში Spin არის ბრუნვის სიჩქარე; T არის ფილმის სისქე; k და n მუდმივებია.
ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ დაწნული საფარის პროცესზე
მიუხედავად იმისა, რომ ფირის სისქე განისაზღვრება ძირითადი ბრუნვის სიჩქარით, ის ასევე დაკავშირებულია ოთახის ტემპერატურასთან, ტენიანობასთან, ფოტორეზისტის სიბლანტესთან და ფოტორეზისტულ ტიპთან. სხვადასხვა ტიპის ფოტორეზისტული საფარის მრუდების შედარება ნაჩვენებია სურათზე 1.
სურათი 1: სხვადასხვა ტიპის ფოტორეზისტული საფარის მრუდების შედარება
ძირითადი ბრუნვის დროის გავლენა
რაც უფრო მოკლეა ძირითადი ბრუნვის დრო, მით უფრო სქელია ფილმის სისქე. როდესაც ძირითადი ბრუნვის დრო იზრდება, ფილმი უფრო თხელი ხდება. როდესაც ის აჭარბებს 20 წმ-ს, ფირის სისქე თითქმის უცვლელი რჩება. ამიტომ, ძირითადი ბრუნვის დრო ჩვეულებრივ არჩეულია 20 წამზე მეტი. კავშირი ძირითადი ბრუნვის დროსა და ფირის სისქეს შორის ნაჩვენებია სურათზე 2.
სურათი 2: კავშირი ძირითადი ბრუნვის დროსა და ფირის სისქეს შორის
როდესაც ფოტორეზისტი ჩაედინება სუბსტრატზე, მაშინაც კი, თუ შემდგომი ძირითადი ბრუნვის სიჩქარე იგივეა, წვეთოვანი სუბსტრატის ბრუნვის სიჩქარე გავლენას მოახდენს ფირის საბოლოო სისქეზე. ფოტორეზისტული ფირის სისქე იზრდება წვეთების დროს სუბსტრატის ბრუნვის სიჩქარის მატებასთან ერთად, რაც განპირობებულია გამხსნელის აორთქლების გავლენით, როდესაც ფოტორეზისტი იხსნება წვეთების შემდეგ. სურათი 3 გვიჩვენებს კავშირი ფირის სისქესა და ძირითადი ბრუნვის სიჩქარეს შორის სუბსტრატის ბრუნვის სხვადასხვა სიჩქარეზე ფოტორეზისტის წვეთების დროს. ნახატიდან ჩანს, რომ წვეთოვანი სუბსტრატის ბრუნვის სიჩქარის მატებასთან ერთად, ფირის სისქე უფრო სწრაფად იცვლება და განსხვავება უფრო აშკარაა ძირითადი ბრუნვის დაბალი სიჩქარის მქონე ზონაში.
სურათი 3: კავშირი ფირის სისქესა და ძირითადი ბრუნვის სიჩქარეს შორის სუბსტრატის ბრუნვის სხვადასხვა სიჩქარეზე ფოტორეზისტის გაცემის დროს
ტენიანობის ეფექტი საფარის დროს
როდესაც ტენიანობა მცირდება, ფირის სისქე იზრდება, რადგან ტენიანობის შემცირება ხელს უწყობს გამხსნელის აორთქლებას. თუმცა, ფილმის სისქის განაწილება მნიშვნელოვნად არ იცვლება. სურათი 4 გვიჩვენებს ურთიერთობას ტენიანობასა და ფირის სისქის განაწილებას შორის საფარის დროს.
სურათი 4: კავშირი ტენიანობასა და ფირის სისქის განაწილებას შორის საფარის დროს
ტემპერატურის ეფექტი საფარის დროს
როდესაც შიდა ტემპერატურა იზრდება, ფირის სისქე იზრდება. სურათი 5-დან ჩანს, რომ ფოტორეზისტული ფირის სისქის განაწილება იცვლება ამოზნექილიდან ჩაზნექილამდე. ნახატზე გამოსახული მრუდი ასევე აჩვენებს, რომ უმაღლესი ერთგვაროვნება მიიღწევა, როდესაც შიდა ტემპერატურაა 26°C და ფოტორეზისტის ტემპერატურა 21°C.
სურათი 5: კავშირი ტემპერატურასა და ფირის სისქის განაწილებას შორის საფარის დროს
გამონაბოლქვი სიჩქარის ეფექტი საფარის დროს
სურათი 6 გვიჩვენებს კავშირი გამონაბოლქვის სიჩქარესა და ფირის სისქის განაწილებას შორის. გამონაბოლქვის არარსებობის შემთხვევაში, ეს აჩვენებს, რომ ვაფლის ცენტრი სქელდება. გამონაბოლქვის სიჩქარის გაზრდა გააუმჯობესებს ერთგვაროვნებას, მაგრამ თუ ის ძალიან გაიზარდა, ერთგვაროვნება დაიკლებს. ჩანს, რომ არსებობს გამონაბოლქვი სიჩქარის ოპტიმალური მნიშვნელობა.
სურათი 6: კავშირი გამონაბოლქვის სიჩქარესა და ფირის სისქის განაწილებას შორის
HMDS მკურნალობა
იმისათვის, რომ ფოტორეზისტი უფრო დაფარვისუნარიანი გახდეს, ვაფლი უნდა დამუშავდეს ჰექსამეთილდისილაზანით (HMDS). განსაკუთრებით, როდესაც ტენიანობა მიმაგრებულია Si ოქსიდის ფირის ზედაპირზე, წარმოიქმნება სილანოლი, რომელიც ამცირებს ფოტორეზისტის ადჰეზიას. ტენიანობის მოსაშორებლად და სილანოლის დაშლის მიზნით, ვაფლი ჩვეულებრივ თბება 100-120°C-მდე და ნისლის HMDS შეჰყავთ ქიმიური რეაქციის გამოწვევის მიზნით. რეაქციის მექანიზმი ნაჩვენებია სურათზე 7. HMDS დამუშავების გზით, ჰიდროფილური ზედაპირი მცირე კონტაქტის კუთხით იქცევა ჰიდროფობიურ ზედაპირზე დიდი კონტაქტის კუთხით. ვაფლის გაცხელებამ შეიძლება მიაღწიოს უფრო მაღალ ფოტორეზისტულ ადჰეზიას.
სურათი 7: HMDS რეაქციის მექანიზმი
HMDS მკურნალობის ეფექტი შეიძლება შეინიშნოს კონტაქტის კუთხის გაზომვით. სურათი 8 გვიჩვენებს ურთიერთობას HMDS დამუშავების დროსა და კონტაქტის კუთხეს შორის (დამუშავების ტემპერატურა 110°C). სუბსტრატი არის Si, HMDS დამუშავების დრო 1 წუთზე მეტია, კონტაქტის კუთხე 80°-ზე მეტია და მკურნალობის ეფექტი სტაბილურია. სურათი 9 გვიჩვენებს ურთიერთობას HMDS დამუშავების ტემპერატურასა და კონტაქტის კუთხეს შორის (დამუშავების დრო 60 წმ). როდესაც ტემპერატურა აღემატება 120℃-ს, კონტაქტის კუთხე მცირდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HMDS იშლება სითბოს გამო. ამიტომ, HMDS მკურნალობა ჩვეულებრივ ტარდება 100-110℃ ტემპერატურაზე.
სურათი 8: კავშირი HMDS მკურნალობის დროს შორის
და კონტაქტის კუთხე (დამუშავების ტემპერატურა 110℃)
სურათი 9: კავშირი HMDS დამუშავების ტემპერატურასა და კონტაქტის კუთხეს შორის (დამუშავების დრო 60 წმ.)
HMDS დამუშავება ხორციელდება სილიკონის სუბსტრატზე ოქსიდის ფენით, რათა შეიქმნას ფოტორეზისტული ნიმუში. შემდეგ ოქსიდის ფენა იკვრება ფლორწყალბადის მჟავით ბუფერთან ერთად და აღმოჩნდა, რომ HMDS დამუშავების შემდეგ, ფოტორეზისტული ნიმუში შეიძლება დაცული იყოს და არ ჩამოვარდეს. სურათი 10 გვიჩვენებს HMDS მკურნალობის ეფექტს (ნიმუშის ზომა არის 1მ).
სურათი 10: HMDS მკურნალობის ეფექტი (ნიმუშის ზომა არის 1 მ)
წინასწარ გამოცხობა
იმავე ბრუნვის სიჩქარით, რაც უფრო მაღალია წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურა, მით უფრო მცირეა ფირის სისქე, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ რაც უფრო მაღალია წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურა, მით მეტი აორთქლდება გამხსნელი, რის შედეგადაც ხდება თხელი ფირის სისქე. სურათი 11 გვიჩვენებს კავშირი წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურასა და Dill's A პარამეტრს შორის. A პარამეტრი მიუთითებს ფოტომგრძნობიარე აგენტის კონცენტრაციაზე. როგორც ნახატიდან ჩანს, როდესაც წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურა 140°C-მდე აწევს, A პარამეტრი მცირდება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ფოტომგრძნობიარე აგენტი იშლება ამაზე მაღალ ტემპერატურაზე. ნახაზი 12 გვიჩვენებს სპექტრულ გადაცემას სხვადასხვა წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურაზე. 160°C და 180°C ტემპერატურაზე, გადაცემის ზრდა შეიძლება შეინიშნოს ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 300-500 ნმ. ეს ადასტურებს, რომ ფოტომგრძნობიარე აგენტი ცხვება და იშლება მაღალ ტემპერატურაზე. წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურას აქვს ოპტიმალური მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება სინათლის მახასიათებლებით და მგრძნობელობით.
სურათი 11: კავშირი წინასწარ გამოცხობის ტემპერატურასა და კამა A პარამეტრს შორის
(OFPR-800/2 გაზომილი მნიშვნელობა)
ნახაზი 12: სპექტრული გამტარობა გამოცხობის წინასწარი სხვადასხვა ტემპერატურაზე
(OFPR-800, 1მმ ფირის სისქე)
მოკლედ, დაწნული საფარის მეთოდს აქვს უნიკალური უპირატესობები, როგორიცაა ფირის სისქის ზუსტი კონტროლი, მაღალი ფასის შესრულება, რბილი პროცესის პირობები და მარტივი ოპერაცია, ამიტომ მას აქვს მნიშვნელოვანი ეფექტი დაბინძურების შემცირებაში, ენერგიის დაზოგვაში და ხარჯების შესრულების გაუმჯობესებაში. ბოლო წლებში სპინ საფარმა სულ უფრო მეტი ყურადღება მიიპყრო და მისი გამოყენება თანდათან გავრცელდა სხვადასხვა სფეროში.
გამოქვეყნების დრო: ნოე-27-2024