Фоторезисттің жабын әдістері әдетте айналдыру жабыны, батыру жабыны және шиыршық жабыны болып бөлінеді, олардың арасында айналдыру жабыны жиі қолданылады. Айналдыру жабыны арқылы фоторезист субстратқа тамызылады және фоторезисттік пленканы алу үшін субстратты жоғары жылдамдықпен айналдыруға болады. Осыдан кейін қатты пленканы ыстық плитада қыздыру арқылы алуға болады. Айналдыру жабыны ультра жұқа қабықшалардан (шамамен 20 нм) қалыңдығы шамамен 100 мм қалың қабықшаға дейін жабу үшін жарамды. Оның сипаттамалары жақсы біркелкі, пластиналар арасындағы біркелкі пленка қалыңдығы, аз ақаулар және т.б. және жабу өнімділігі жоғары пленка алуға болады.
Айналдыру жабыны процесі
Айналдыру жабыны кезінде субстраттың негізгі айналу жылдамдығы фоторезисттің пленка қалыңдығын анықтайды. Айналу жылдамдығы мен пленка қалыңдығы арасындағы байланыс келесідей:
Айналдыру = кТн
Формуладағы Spin - айналу жылдамдығы; T - пленка қалыңдығы; k және n тұрақтылар.
Спинді жабу процесіне әсер ететін факторлар
Пленка қалыңдығы негізгі айналу жылдамдығымен анықталса да, ол бөлме температурасына, ылғалдылыққа, фоторезисттік тұтқырлыққа және фоторезисттік түріне байланысты. Фоторезисттік жабу қисықтарының әртүрлі түрлерін салыстыру 1-суретте көрсетілген.
Сурет 1: Фоторезисттік жабынның қисықтарының әртүрлі түрлерін салыстыру
Негізгі айналу уақытының әсері
Негізгі айналу уақыты неғұрлым қысқа болса, пленка қалыңдығы соғұрлым қалың болады. Негізгі айналу уақыты ұлғайған кезде пленка соғұрлым жұқа болады. Ол 20 секундтан асқан кезде пленка қалыңдығы дерлік өзгеріссіз қалады. Сондықтан негізгі айналу уақыты әдетте 20 секундтан көп таңдалады. Негізгі айналу уақыты мен пленка қалыңдығы арасындағы байланыс 2-суретте көрсетілген.
2-сурет: Негізгі айналу уақыты мен пленка қалыңдығы арасындағы байланыс
Фоторезисті субстратқа тамызғанда, кейінгі негізгі айналу жылдамдығы бірдей болса да, тамшылау кезіндегі субстраттың айналу жылдамдығы пленканың соңғы қалыңдығына әсер етеді. Фоторезисттік пленканың қалыңдығы тамшылау кезінде субстраттың айналу жылдамдығының жоғарылауымен артады, бұл фоторезисті тамшылатып ашқан кезде еріткіштің булануының әсерінен болады. 3-суретте фоторезисттің тамшылауы кезінде субстраттың әртүрлі айналу жылдамдығында пленка қалыңдығы мен негізгі айналу жылдамдығы арасындағы байланыс көрсетілген. Суреттен тамшылайтын субстраттың айналу жылдамдығының жоғарылауымен пленка қалыңдығының тезірек өзгеретінін, ал негізгі айналу жылдамдығы төмен аймақта айырмашылық айқынырақ болатынын көруге болады.
3-сурет: Фоторезистпен тарату кезінде субстраттың әртүрлі айналу жылдамдығында пленка қалыңдығы мен негізгі айналу жылдамдығы арасындағы байланыс
Қаптау кезіндегі ылғалдылықтың әсері
Ылғалдылық азайған кезде пленка қалыңдығы артады, себебі ылғалдылықтың төмендеуі еріткіштің булануына ықпал етеді. Дегенмен, пленка қалыңдығының таралуы айтарлықтай өзгермейді. 4-суретте жабын кезіндегі ылғалдылық пен пленка қалыңдығының таралуы арасындағы байланыс көрсетілген.
4-сурет: жабын кезінде ылғалдылық пен пленка қалыңдығының таралуы арасындағы байланыс
Қаптау кезіндегі температураның әсері
Ішкі температура көтерілген кезде пленка қалыңдығы артады. Фоторезисттік пленка қалыңдығының таралуы дөңестен ойысқа қарай өзгеретінін 5-суреттен көруге болады. Суреттегі қисық сонымен қатар үй ішіндегі температура 26 ° C және фоторезисттік температура 21 ° C болғанда ең жоғары біркелкілікке қол жеткізілетінін көрсетеді.
5-сурет: жабу кезінде температура мен пленка қалыңдығының таралуы арасындағы байланыс
Қаптау кезінде шығару жылдамдығының әсері
6-суретте сору жылдамдығы мен пленка қалыңдығының таралуы арасындағы байланыс көрсетілген. Шығару болмаған жағдайда, бұл пластинаның ортасы қалыңдауға бейім екенін көрсетеді. Шығару жылдамдығын арттыру біркелкілікті жақсартады, бірақ оны тым көп арттырса, біркелкілік төмендейді. Шығару жылдамдығы үшін оңтайлы мән бар екенін көруге болады.
6-сурет: Шығару жылдамдығы мен пленка қалыңдығының таралуы арасындағы байланыс
HMDS емдеу
Фоторезисті жабындырақ ету үшін пластинаны гексаметилдисилазанмен (HMDS) өңдеу керек. Әсіресе Si оксиді қабықшасының бетіне ылғал бекітілгенде фоторезисттің адгезиясын төмендететін силанол түзіледі. Ылғалды кетіру және силанолды ыдырату үшін пластинаны әдетте 100-120°С дейін қыздырады және химиялық реакция тудыратын тұманды HMDS енгізеді. Реакция механизмі 7-суретте көрсетілген. HMDS өңдеу арқылы кіші жанасу бұрышы бар гидрофильді бет үлкен жанасу бұрышы бар гидрофобты бетке айналады. Вафлиді қыздыру жоғарырақ фоторезисттік адгезияны алуға болады.
7-сурет: HMDS реакциясының механизмі
HMDS өңдеуінің әсерін жанасу бұрышын өлшеу арқылы байқауға болады. 8-суретте HMDS өңдеу уақыты мен жанасу бұрышы (өңдеу температурасы 110°C) арасындағы байланыс көрсетілген. Субстрат Si болып табылады, HMDS өңдеу уақыты 1 минуттан көп, жанасу бұрышы 80°-тан жоғары және өңдеу әсері тұрақты. 9-суретте HMDS өңдеу температурасы мен жанасу бұрышы арасындағы байланыс көрсетілген (өңдеу уақыты 60с). Температура 120℃-тан асқанда, жанасу бұрышы төмендейді, бұл HMDS жылу әсерінен ыдырайтынын көрсетеді. Сондықтан HMDS емдеу әдетте 100-110 ℃ температурада орындалады.
Сурет 8: HMDS емдеу уақыты арасындағы байланыс
және жанасу бұрышы (өңдеу температурасы 110℃)
9-сурет: HMDS өңдеу температурасы мен жанасу бұрышы арасындағы байланыс (өңдеу уақыты 60 с)
HMDS өңдеу фоторезисттік үлгіні қалыптастыру үшін оксидті қабықшасы бар кремний субстратта орындалады. Содан кейін оксидті пленка буфер қосылған фторлы қышқылмен өңделеді және HMDS өңдеуден кейін фоторезисттік үлгіні құлаудан сақтауға болатыны анықталды. 10-суретте HMDS өңдеуінің әсері көрсетілген (үлгі өлшемі 1um).
10-сурет: HMDS өңдеу әсері (үлгі өлшемі 1um)
Алдын ала пісіру
Бірдей айналу жылдамдығында, пісіру температурасы неғұрлым жоғары болса, пленка қалыңдығы соғұрлым аз болады, бұл пісіру алдындағы температура неғұрлым жоғары болса, еріткіш соғұрлым көп буланатынын, нәтижесінде пленка қалыңдығы жұқа болатынын көрсетеді. 11-суретте пісіру алдындағы температура мен аскөктің А параметрі арасындағы байланыс көрсетілген. А параметрі фотосезімтал агенттің концентрациясын көрсетеді. Суреттен көрініп тұрғандай, пісіру алдындағы температура 140°С-тан жоғары көтерілгенде, А параметрі төмендейді, бұл фотосезімтал агенттің одан жоғары температурада ыдырайтынын көрсетеді. 12-суретте әртүрлі пісіруге дейінгі температуралардағы спектрлік өткізгіштік көрсетілген. 160°C және 180°C температурада 300-500нм толқын ұзындығы диапазонында өткізгіштіктің жоғарылауын байқауға болады. Бұл фотосезімтал агенттің жоғары температурада пісірілгенін және ыдырауын растайды. Пісіруге дейінгі температураның оңтайлы мәні бар, ол жарық сипаттамалары мен сезімталдықпен анықталады.
11-сурет: Пісіруге дейінгі температура мен аскөктің A параметрі арасындағы байланыс
(OFPR-800/2 өлшенген мәні)
12-сурет: Пісіруге дейінгі әртүрлі температуралардағы спектрлік өткізгіштік
(OFPR-800, пленка қалыңдығы 1мм)
Қысқаша айтқанда, айналдыру жабыны әдісі пленка қалыңдығын дәл бақылау, жоғары шығындар өнімділігі, жұмсақ технологиялық жағдайлар және қарапайым жұмыс сияқты бірегей артықшылықтарға ие, сондықтан ластануды азайтуға, энергияны үнемдеуге және шығындарды жақсартуға айтарлықтай әсер етеді. Соңғы жылдары спиндік жабынға көбірек көңіл бөлінуде және оны қолдану бірте-бірте әртүрлі салаларға тарады.
Жіберу уақыты: 27 қараша 2024 ж