Методе премазивања фотоотпором се генерално деле на центрифугирање, премазивање потапањем и премазивање у ролнама, међу којима се најчешће користи центрифугирање. Облагањем центрифугирањем, фоторезист се капа на подлогу, а супстрат се може ротирати великом брзином да би се добио фоторезист филм. Након тога, чврсти филм се може добити загревањем на врућој плочи. Спин цоатинг је погодан за премазивање од ултра танких филмова (око 20нм) до дебелих филмова од око 100ум. Његове карактеристике су добра униформност, уједначена дебљина филма између плочица, мало дефеката, итд., и може се добити филм са високим перформансама премаза.
Процес центрифугирања
Током центрифугирања, главна брзина ротације супстрата одређује дебљину филма фоторезиста. Однос између брзине ротације и дебљине филма је следећи:
Спин=кТн
У формули, Спин је брзина ротације; Т је дебљина филма; к и н су константе.
Фактори који утичу на процес центрифугирања
Иако је дебљина филма одређена главном брзином ротације, она је такође повезана са собном температуром, влажношћу, вискозитетом фоторезиста и типом фоторезиста. Поређење различитих типова кривуља фотоотпорног премаза је приказано на слици 1.
Слика 1: Поређење различитих типова кривуља фотоотпорног премаза
Утицај времена главне ротације
Што је краће време главне ротације, дебља је дебљина филма. Када се главно време ротације повећа, филм постаје тањи. Када пређе 20с, дебљина филма остаје скоро непромењена. Стога се главно време ротације обично бира да буде дуже од 20 секунди. Однос између времена главне ротације и дебљине филма приказан је на слици 2.
Слика 2: Однос између времена главне ротације и дебљине филма
Када се фоторезист накапа на подлогу, чак и ако је следећа главна брзина ротације иста, брзина ротације супстрата током капања ће утицати на коначну дебљину филма. Дебљина фолије фоторезиста се повећава са повећањем брзине ротације подлоге током капања, што је последица утицаја испаравања растварача када се фоторезист расклапа после капања. Слика 3 приказује однос између дебљине филма и главне брзине ротације при различитим брзинама ротације супстрата током капања фоторезиста. Са слике се може видети да се са повећањем брзине ротације подлоге која капље, дебљина филма брже мења, а разлика је очигледнија у области са мањом главном брзином ротације.
Слика 3: Однос између дебљине филма и главне брзине ротације при различитим брзинама ротације супстрата током наношења фоторезиста
Утицај влаге током премаза
Када се влажност смањује, дебљина филма се повећава, јер смањење влажности промовише испаравање растварача. Међутим, дистрибуција дебљине филма се не мења значајно. Слика 4 приказује однос између влажности и расподеле дебљине филма током наношења премаза.
Слика 4: Однос између влажности и расподеле дебљине филма током наношења премаза
Утицај температуре током премаза
Када се температура у затвореном простору повећа, дебљина филма се повећава. На слици 5 се може видети да се дистрибуција дебљине филма фоторезист-а мења од конвексне до конкавне. Крива на слици такође показује да се највећа униформност постиже када је унутрашња температура 26°Ц, а температура фоторезиста 21°Ц.
Слика 5: Однос између температуре и дистрибуције дебљине филма током наношења премаза
Утицај брзине издувних гасова током наношења премаза
Слика 6 приказује однос између брзине издувних гасова и дистрибуције дебљине филма. У недостатку издувних гасова, то показује да средина облатне тежи да се згусне. Повећање брзине издувних гасова ће побољшати униформност, али ако се превише повећа, уједначеност ће се смањити. Види се да постоји оптимална вредност за брзину издувавања.
Слика 6: Однос између брзине издувних гасова и дистрибуције дебљине филма
ХМДС третман
Да би фоторезист био лакши за премазивање, обланду је потребно третирати хексаметилдисилазаном (ХМДС). Нарочито када је влага причвршћена на површину филма Си оксида, формира се силанол, који смањује адхезију фоторезиста. Да би се уклонила влага и разградио силанол, обланда се обично загрева на 100-120°Ц, а уноси се магла ХМДС да изазове хемијску реакцију. Механизам реакције је приказан на слици 7. Кроз ХМДС третман, хидрофилна површина са малим контактним углом постаје хидрофобна површина са великим контактним углом. Загревање плочице може постићи већу адхезију фотоотпорности.
Слика 7: Механизам реакције ХМДС
Ефекат ХМДС третмана се може посматрати мерењем контактног угла. Слика 8 приказује однос између времена третмана ХМДС и контактног угла (температура третмана 110°Ц). Подлога је Си, време третмана ХМДС је веће од 1 мин, контактни угао је већи од 80 °, а ефекат третмана је стабилан. Слика 9 приказује однос између температуре ХМДС третмана и контактног угла (време третмана 60с). Када температура пређе 120℃, контактни угао се смањује, што указује на то да се ХМДС распада услед топлоте. Због тога се ХМДС третман обично изводи на 100-110 ℃.
Слика 8: Однос између времена третмана ХМДС
и контактни угао (температура третмана 110℃)
Слика 9: Однос између температуре ХМДС третмана и контактног угла (време третмана 60 с)
ХМДС третман се изводи на силицијумској подлози са оксидним филмом како би се формирао фоторезист образац. Оксидни филм се затим угравира флуороводоничном киселином са додатком пуфера и нађено је да се након третмана ХМДС, узорак фоторезиста може спречити да падне. Слика 10 приказује ефекат ХМДС третмана (величина узорка је 1 ум).
Слика 10: Ефекат ХМДС третмана (величина узорка је 1ум)
Претходно печење
При истој брзини ротације, што је виша температура предпечења, то је мања дебљина филма, што указује да што је виша температура пре печења, то више растварача испарава, што резултира тањом дебљином филма. Слика 11 приказује однос између температуре пре печења и Дилл-овог А параметра. Параметар А означава концентрацију фотосензитивног агенса. Као што се може видети са слике, када температура пре печења порасте на изнад 140°Ц, параметар А се смањује, што указује да се фотоосетљиви агенс разлаже на температури вишој од ове. Слика 12 приказује спектралну пропусност на различитим температурама пре печења. На 160°Ц и 180°Ц, повећање пропустљивости се може приметити у опсегу таласних дужина од 300-500нм. Ово потврђује да се фотоосетљиви агенс пече и разлаже на високим температурама. Температура пре печења има оптималну вредност, која је одређена светлосним карактеристикама и осетљивошћу.
Слика 11: Однос између температуре пре печења и Дилл-овог А параметра
(измерена вредност ОФПР-800/2)
Слика 12: Спектрална пропусност на различитим температурама пре печења
(ОФПР-800, дебљина филма 1ум)
Укратко, метода центрифугирања има јединствене предности као што су прецизна контрола дебљине филма, високе перформансе у погледу трошкова, благи услови процеса и једноставан рад, тако да има значајне ефекте у смањењу загађења, уштеди енергије и побољшању перформанси трошкова. Последњих година спин премаз добија све већу пажњу, а његова примена се постепено проширила на различите области.
Време поста: 27.11.2024