Die bedekkingsmetodes van fotoweerstand word oor die algemeen verdeel in spinbedekking, dompelbedekking en rolbedekking, waaronder spinbedekking die algemeenste gebruik word. Deur spinbedekking word fotoresist op die substraat gedrup, en die substraat kan teen hoë spoed geroteer word om 'n fotoresistfilm te verkry. Daarna kan 'n soliede film verkry word deur dit op 'n warm plaat te verhit. Spin coating is geskik vir coating van ultra-dun films (ongeveer 20nm) tot dik films van ongeveer 100um. Die kenmerke daarvan is goeie eenvormigheid, eenvormige filmdikte tussen wafers, min defekte, ens., en 'n film met hoë deklaagprestasie kan verkry word.
Spin coating proses
Tydens spinbedekking bepaal die hoofrotasiespoed van die substraat die filmdikte van die fotoweerstand. Die verhouding tussen die rotasiespoed en die filmdikte is soos volg:
Spin=kTn
In die formule is Spin die rotasiespoed; T is die filmdikte; k en n is konstantes.
Faktore wat die spinbedekkingsproses beïnvloed
Alhoewel die filmdikte deur die hoofrotasiespoed bepaal word, hou dit ook verband met kamertemperatuur, humiditeit, fotoresistviskositeit en fotoresisttipe. Vergelyking van verskillende tipes fotoweerstandbedekkingskurwes word in Figuur 1 getoon.
Figuur 1: Vergelyking van verskillende tipes fotoweerstandbedekkingskurwes
Die invloed van hoofrotasietyd
Hoe korter die hoofrotasietyd is, hoe dikker is die filmdikte. Wanneer die hoofrotasietyd verleng word, hoe dunner word die film. Wanneer dit 20s oorskry, bly die filmdikte byna onveranderd. Daarom word die hoofrotasietyd gewoonlik gekies om meer as 20 sekondes te wees. Die verband tussen die hoofrotasietyd en die filmdikte word in Figuur 2 getoon.
Figuur 2: Verwantskap tussen hoofrotasietyd en filmdikte
Wanneer die fotoresist op die substraat gedrup word, selfs al is die daaropvolgende hoofrotasiespoed dieselfde, sal die rotasiespoed van die substraat tydens die drup die finale filmdikte beïnvloed. Die dikte van die fotoresistfilm neem toe met die toename van die substraatrotasiespoed tydens die drup, wat te wyte is aan die invloed van oplosmiddelverdamping wanneer die fotoresist na drup ontvou word. Figuur 3 toon die verband tussen die filmdikte en die hoofrotasiespoed by verskillende substraatrotasiespoed tydens die fotoweerstanddrup. Dit kan uit die figuur gesien word dat met die toename van die rotasiespoed van die druipende substraat, die filmdikte vinniger verander, en die verskil is duideliker in die area met laer hoofrotasiespoed.
Figuur 3: Verwantskap tussen filmdikte en hoofrotasiespoed by verskillende substraatrotasiespoed tydens fotoresist-resepsie
Effek van humiditeit tydens bedekking
Wanneer humiditeit afneem, neem die filmdikte toe, want die afname in humiditeit bevorder die verdamping van die oplosmiddel. Die filmdikteverspreiding verander egter nie beduidend nie. Figuur 4 toon die verband tussen humiditeit en filmdikteverspreiding tydens bedekking.
Figuur 4: Verwantskap tussen humiditeit en filmdikte verspreiding tydens coating
Effek van temperatuur tydens coating
Wanneer die binnenshuise temperatuur styg, neem die filmdikte toe. Dit kan gesien word uit Figuur 5 dat die fotoresist film dikte verspreiding verander van konveks na konkaaf. Die kromme in die figuur toon ook dat die hoogste eenvormigheid verkry word wanneer die binnenshuise temperatuur 26°C en die fotoweerstandtemperatuur 21°C is.
Figuur 5: Verwantskap tussen temperatuur en filmdikteverspreiding tydens coating
Effek van uitlaatspoed tydens bedekking
Figuur 6 toon die verband tussen uitlaatspoed en filmdikteverspreiding. In die afwesigheid van uitlaat, wys dit dat die middel van die wafer geneig is om te verdik. Die verhoging van die uitlaatspoed sal die eenvormigheid verbeter, maar as dit te veel verhoog word, sal die eenvormigheid afneem. Dit kan gesien word dat daar 'n optimale waarde vir die uitlaatspoed is.
Figuur 6: Verwantskap tussen uitlaatspoed en filmdikteverspreiding
HMDS behandeling
Om die fotoweerstand meer bedekbaar te maak, moet die wafer met heksametieldisilazaan (HMDS) behandel word. Veral wanneer vog aan die oppervlak van die Si-oksiedfilm geheg word, word silanol gevorm, wat die adhesie van die fotoweerstand verminder. Om vog te verwyder en silanol te ontbind, word die wafer gewoonlik verhit tot 100-120°C, en mis HMDS word ingebring om 'n chemiese reaksie te veroorsaak. Die reaksiemeganisme word in Figuur 7 getoon. Deur HMDS-behandeling word die hidrofiele oppervlak met 'n klein kontakhoek 'n hidrofobiese oppervlak met 'n groot kontakhoek. Verhitting van die wafer kan hoër fotoresist adhesie verkry.
Figuur 7: HMDS-reaksiemeganisme
Die effek van HMDS-behandeling kan waargeneem word deur die kontakhoek te meet. Figuur 8 toon die verband tussen HMDS-behandelingstyd en kontakhoek (behandelingstemperatuur 110°C). Die substraat is Si, die HMDS-behandelingstyd is langer as 1min, die kontakhoek is groter as 80°, en die behandelingseffek is stabiel. Figuur 9 toon die verband tussen HMDS behandeling temperatuur en kontak hoek (behandeling tyd 60s). Wanneer die temperatuur 120℃ oorskry, verminder die kontakhoek, wat aandui dat HMDS ontbind as gevolg van hitte. Daarom word HMDS-behandeling gewoonlik by 100-110 ℃ uitgevoer.
Figuur 8: Verwantskap tussen HMDS-behandelingstyd
en kontakhoek (behandelingstemperatuur 110 ℃)
Figuur 9: Verwantskap tussen HMDS-behandelingstemperatuur en kontakhoek (behandelingstyd 60s)
HMDS behandeling word uitgevoer op 'n silikon substraat met 'n oksied film om 'n fotoresist patroon te vorm. Die oksiedfilm word dan geëts met fluoorsuur met 'n buffer bygevoeg, en daar word gevind dat na HMDS-behandeling die fotoresistpatroon verhoed kan word om af te val. Figuur 10 toon die effek van HMDS-behandeling (patroongrootte is 1um).
Figuur 10: HMDS-behandelingseffek (patroongrootte is 1um)
Voorbak
Met dieselfde rotasiespoed, hoe hoër die voorbaktemperatuur, hoe kleiner is die filmdikte, wat aandui dat hoe hoër die voorbaktemperatuur, hoe meer oplosmiddel verdamp, wat 'n dunner filmdikte tot gevolg het. Figuur 11 toon die verband tussen die voorbaktemperatuur en Dille se A-parameter. Die A-parameter dui die konsentrasie van die fotosensitiewe middel aan. Soos gesien kan word uit die figuur, wanneer die voorbaktemperatuur tot bo 140°C styg, neem die A-parameter af, wat aandui dat die fotosensitiewe middel by 'n temperatuur hoër as dit ontbind. Figuur 12 toon die spektrale deurlaatbaarheid by verskillende voorbaktemperature. By 160°C en 180°C kan 'n toename in transmissie in die golflengtegebied van 300-500nm waargeneem word. Dit bevestig dat die fotosensitiewe middel by hoë temperature gebak en ontbind word. Die voorbaktemperatuur het 'n optimale waarde, wat deur ligkenmerke en sensitiwiteit bepaal word.
Figuur 11: Verwantskap tussen voorbaktemperatuur en Dille se A-parameter
(gemete waarde van OFPR-800/2)
Figuur 12: Spektrale transmissie by verskillende voorbaktemperature
(OFPR-800, 1um filmdikte)
Kortom, die spinbedekkingsmetode het unieke voordele soos presiese beheer van filmdikte, hoë koste-werkverrigting, ligte prosestoestande en eenvoudige werking, so dit het beduidende effekte om besoedeling te verminder, energie te bespaar en kosteprestasie te verbeter. In onlangse jare het spinbedekking toenemende aandag gekry, en die toepassing daarvan het geleidelik na verskeie velde versprei.
Pos tyd: Nov-27-2024