Οι μέθοδοι επίστρωσης του φωτοανθεκτικού γενικά χωρίζονται σε επίστρωση περιστροφής, επίστρωση εμβάπτισης και επίστρωση κυλίνδρων, μεταξύ των οποίων η επίστρωση περιστροφής είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη. Με επίστρωση περιστροφής, φωτοανθεκτικό στάζει στο υπόστρωμα και το υπόστρωμα μπορεί να περιστραφεί σε υψηλή ταχύτητα για να ληφθεί ένα φωτοανθεκτικό φιλμ. Μετά από αυτό, μπορεί να ληφθεί ένα συμπαγές φιλμ θερμαίνοντάς το σε μια θερμή πλάκα. Η επίστρωση Spin είναι κατάλληλη για επίστρωση από εξαιρετικά λεπτές μεμβράνες (περίπου 20 nm) έως παχιές μεμβράνες περίπου 100um. Τα χαρακτηριστικά του είναι η καλή ομοιομορφία, το ομοιόμορφο πάχος μεμβράνης μεταξύ των γκοφρετών, τα λίγα ελαττώματα κ.λπ., και μπορεί να ληφθεί μια μεμβράνη με υψηλή απόδοση επίστρωσης.
Διαδικασία επικάλυψης περιστροφής
Κατά την επίστρωση περιστροφής, η κύρια ταχύτητα περιστροφής του υποστρώματος καθορίζει το πάχος του φιλμ του φωτοανθεκτικού. Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας περιστροφής και του πάχους του φιλμ είναι η εξής:
Spin=kTn
Στον τύπο, το Spin είναι η ταχύτητα περιστροφής. T είναι το πάχος του φιλμ. Το k και το n είναι σταθερές.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία στυψίματος
Αν και το πάχος του φιλμ καθορίζεται από την κύρια ταχύτητα περιστροφής, σχετίζεται επίσης με τη θερμοκρασία δωματίου, την υγρασία, το ιξώδες φωτοανθεκτικού και τον τύπο φωτοανθεκτικού. Σύγκριση διαφορετικών τύπων καμπυλών φωτοανθεκτικής επίστρωσης φαίνεται στο Σχήμα 1.
Εικόνα 1: Σύγκριση διαφορετικών τύπων καμπυλών επίστρωσης φωτοανθεκτικών
Η επίδραση του χρόνου κύριας περιστροφής
Όσο μικρότερος είναι ο κύριος χρόνος περιστροφής, τόσο πιο παχύ είναι το πάχος του φιλμ. Όταν αυξάνεται ο κύριος χρόνος περιστροφής, τόσο πιο λεπτό γίνεται το φιλμ. Όταν υπερβαίνει τα 20 δευτερόλεπτα, το πάχος του φιλμ παραμένει σχεδόν αμετάβλητο. Επομένως, ο κύριος χρόνος περιστροφής συνήθως επιλέγεται να είναι μεγαλύτερος από 20 δευτερόλεπτα. Η σχέση μεταξύ του κύριου χρόνου περιστροφής και του πάχους του φιλμ φαίνεται στο σχήμα 2.
Σχήμα 2: Σχέση μεταξύ του χρόνου κύριας περιστροφής και του πάχους του φιλμ
Όταν το φωτοανθεκτικό στάζει πάνω στο υπόστρωμα, ακόμα κι αν η επόμενη κύρια ταχύτητα περιστροφής είναι η ίδια, η ταχύτητα περιστροφής του υποστρώματος κατά τη διάρκεια της στάλαξης θα επηρεάσει το τελικό πάχος του φιλμ. Το πάχος της φωτοανθεκτικής μεμβράνης αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του υποστρώματος κατά τη διάρκεια της στάλαξης, η οποία οφείλεται στην επίδραση της εξάτμισης του διαλύτη όταν το φωτοανθεκτικό ξεδιπλώνεται μετά τη στάλαξη. Το σχήμα 3 δείχνει τη σχέση μεταξύ του πάχους του φιλμ και της κύριας ταχύτητας περιστροφής σε διαφορετικές ταχύτητες περιστροφής του υποστρώματος κατά τη διάρκεια της στάλαξης του φωτοανθεκτικού. Από το σχήμα φαίνεται ότι με την αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του υποστρώματος που στάζει, το πάχος του φιλμ αλλάζει πιο γρήγορα και η διαφορά είναι πιο εμφανής στην περιοχή με χαμηλότερη κύρια ταχύτητα περιστροφής.
Σχήμα 3: Σχέση μεταξύ του πάχους του φιλμ και της κύριας ταχύτητας περιστροφής σε διαφορετικές ταχύτητες περιστροφής του υποστρώματος κατά τη διανομή φωτοανθεκτικού
Επίδραση υγρασίας κατά την επίστρωση
Όταν μειώνεται η υγρασία, το πάχος του φιλμ αυξάνεται, επειδή η μείωση της υγρασίας προωθεί την εξάτμιση του διαλύτη. Ωστόσο, η κατανομή του πάχους του φιλμ δεν αλλάζει σημαντικά. Το Σχήμα 4 δείχνει τη σχέση μεταξύ υγρασίας και κατανομής πάχους μεμβράνης κατά την επίστρωση.
Εικόνα 4: Σχέση μεταξύ υγρασίας και κατανομής πάχους μεμβράνης κατά την επίστρωση
Επίδραση της θερμοκρασίας κατά την επίστρωση
Όταν η εσωτερική θερμοκρασία αυξάνεται, το πάχος του φιλμ αυξάνεται. Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 5 ότι η κατανομή του πάχους του φωτοανθεκτικού φιλμ αλλάζει από κυρτό σε κοίλο. Η καμπύλη στο σχήμα δείχνει επίσης ότι η υψηλότερη ομοιομορφία επιτυγχάνεται όταν η εσωτερική θερμοκρασία είναι 26°C και η θερμοκρασία φωτοανθεκτικού είναι 21°C.
Σχήμα 5: Σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και κατανομής πάχους μεμβράνης κατά την επίστρωση
Επίδραση της ταχύτητας εξάτμισης κατά την επίστρωση
Το σχήμα 6 δείχνει τη σχέση μεταξύ της ταχύτητας εξάτμισης και της κατανομής του πάχους του φιλμ. Ελλείψει εξάτμισης, δείχνει ότι το κέντρο της γκοφρέτας τείνει να πυκνώσει. Η αύξηση της ταχύτητας της εξάτμισης θα βελτιώσει την ομοιομορφία, αλλά αν αυξηθεί πολύ, η ομοιομορφία θα μειωθεί. Φαίνεται ότι υπάρχει μια βέλτιστη τιμή για την ταχύτητα εξάτμισης.
Σχήμα 6: Σχέση μεταξύ της ταχύτητας εξάτμισης και της κατανομής του πάχους του φιλμ
Θεραπεία HMDS
Για να καταστεί το φωτοανθεκτικό υλικό πιο επικαλυμμένο, η γκοφρέτα πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία με εξαμεθυλδισιλαζάνη (HMDS). Ειδικά όταν προσκολλάται υγρασία στην επιφάνεια του φιλμ οξειδίου του Si, σχηματίζεται σιλανόλη, η οποία μειώνει την πρόσφυση του φωτοανθεκτικού. Προκειμένου να αφαιρεθεί η υγρασία και να αποσυντεθεί η σιλανόλη, η γκοφρέτα συνήθως θερμαίνεται στους 100-120°C και εισάγεται ομίχλη HMDS για να προκαλέσει μια χημική αντίδραση. Ο μηχανισμός αντίδρασης φαίνεται στο Σχήμα 7. Μέσω της επεξεργασίας HMDS, η υδρόφιλη επιφάνεια με μικρή γωνία επαφής γίνεται υδρόφοβη επιφάνεια με μεγάλη γωνία επαφής. Η θέρμανση της γκοφρέτας μπορεί να αποκτήσει μεγαλύτερη φωτοανθεκτική πρόσφυση.
Εικόνα 7: Μηχανισμός αντίδρασης HMDS
Το αποτέλεσμα της θεραπείας με HMDS μπορεί να παρατηρηθεί μετρώντας τη γωνία επαφής. Το σχήμα 8 δείχνει τη σχέση μεταξύ του χρόνου επεξεργασίας HMDS και της γωνίας επαφής (θερμοκρασία επεξεργασίας 110°C). Το υπόστρωμα είναι Si, ο χρόνος επεξεργασίας HMDS είναι μεγαλύτερος από 1 λεπτό, η γωνία επαφής είναι μεγαλύτερη από 80° και το αποτέλεσμα επεξεργασίας είναι σταθερό. Το σχήμα 9 δείχνει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας επεξεργασίας HMDS και της γωνίας επαφής (χρόνος επεξεργασίας 60 δευτερόλεπτα). Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τους 120℃, η γωνία επαφής μειώνεται, υποδεικνύοντας ότι το HMDS αποσυντίθεται λόγω θερμότητας. Επομένως, η θεραπεία HMDS συνήθως εκτελείται στους 100-110℃.
Εικόνα 8: Σχέση μεταξύ του χρόνου θεραπείας με HMDS
και γωνία επαφής (θερμοκρασία επεξεργασίας 110℃)
Εικόνα 9: Σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας επεξεργασίας HMDS και της γωνίας επαφής (χρόνος επεξεργασίας 60 δευτερόλεπτα)
Η επεξεργασία HMDS πραγματοποιείται σε ένα υπόστρωμα πυριτίου με ένα φιλμ οξειδίου για να σχηματιστεί ένα σχέδιο φωτοανθεκτικό. Το φιλμ οξειδίου στη συνέχεια χαράσσεται με υδροφθορικό οξύ με ένα ρυθμιστικό διάλυμα που προστίθεται, και διαπιστώνεται ότι μετά την επεξεργασία HMDS, το σχέδιο φωτοανθεκτικού μπορεί να μην πέσει. Το Σχήμα 10 δείχνει την επίδραση της θεραπείας HMDS (το μέγεθος του μοτίβου είναι 1um).
Εικόνα 10: Επίδραση θεραπείας HMDS (το μέγεθος του μοτίβου είναι 1um)
Προψήσιμο
Στην ίδια ταχύτητα περιστροφής, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία προψησίματος, τόσο μικρότερο είναι το πάχος του φιλμ, πράγμα που δείχνει ότι όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία προψησίματος, τόσο περισσότερο εξατμίζεται ο διαλύτης, με αποτέλεσμα λεπτότερο πάχος φιλμ. Το σχήμα 11 δείχνει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας προ-ψησίματος και της παραμέτρου Dill's A. Η παράμετρος A υποδεικνύει τη συγκέντρωση του φωτοευαίσθητου παράγοντα. Όπως φαίνεται από το σχήμα, όταν η θερμοκρασία προ-ψησίματος ανεβαίνει πάνω από τους 140°C, η παράμετρος A μειώνεται, υποδεικνύοντας ότι ο φωτοευαίσθητος παράγοντας αποσυντίθεται σε θερμοκρασία υψηλότερη από αυτή. Το σχήμα 12 δείχνει τη φασματική μετάδοση σε διαφορετικές θερμοκρασίες προ-ψησίματος. Στους 160°C και 180°C, μπορεί να παρατηρηθεί αύξηση στη μετάδοση στο εύρος μήκους κύματος 300-500 nm. Αυτό επιβεβαιώνει ότι ο φωτοευαίσθητος παράγοντας ψήνεται και αποσυντίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Η θερμοκρασία πριν το ψήσιμο έχει μια βέλτιστη τιμή, η οποία καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά φωτός και την ευαισθησία.
Εικόνα 11: Σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας προ-ψησίματος και της παραμέτρου Dill's A
(μετρούμενη τιμή OFPR-800/2)
Εικόνα 12: Φασματική μετάδοση σε διαφορετικές θερμοκρασίες προ-ψησίματος
(OFPR-800, πάχος φιλμ 1um)
Εν ολίγοις, η μέθοδος περιστροφής έχει μοναδικά πλεονεκτήματα όπως ακριβή έλεγχο του πάχους του φιλμ, υψηλή απόδοση κόστους, ήπιες συνθήκες διεργασίας και απλή λειτουργία, επομένως έχει σημαντικά αποτελέσματα στη μείωση της ρύπανσης, στην εξοικονόμηση ενέργειας και στη βελτίωση της απόδοσης κόστους. Τα τελευταία χρόνια, η επίστρωση spin κερδίζει ολοένα και μεγαλύτερη προσοχή και η εφαρμογή της σταδιακά εξαπλώθηκε σε διάφορους τομείς.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-27-2024