Kaedah salutan fotoresist biasanya dibahagikan kepada salutan putaran, salutan celup dan salutan gulung, antaranya salutan putaran adalah yang paling biasa digunakan. Dengan salutan putaran, photoresist dititiskan pada substrat, dan substrat boleh diputar pada kelajuan tinggi untuk mendapatkan filem photoresist. Selepas itu, filem pepejal boleh diperolehi dengan memanaskannya di atas plat panas. Salutan putaran sesuai untuk salutan daripada filem ultra-nipis (kira-kira 20nm) kepada filem tebal kira-kira 100um. Ciri-cirinya ialah keseragaman yang baik, ketebalan filem seragam antara wafer, sedikit kecacatan, dsb., dan filem dengan prestasi salutan tinggi boleh diperolehi.
Proses salutan putaran
Semasa salutan putaran, kelajuan putaran utama substrat menentukan ketebalan filem fotoresist. Hubungan antara kelajuan putaran dan ketebalan filem adalah seperti berikut:
Pusingan=kTn
Dalam formula, Putaran ialah kelajuan putaran; T ialah ketebalan filem; k dan n ialah pemalar.
Faktor yang mempengaruhi proses salutan putaran
Walaupun ketebalan filem ditentukan oleh kelajuan putaran utama, ia juga berkaitan dengan suhu bilik, kelembapan, kelikatan photoresist dan jenis photoresist. Perbandingan pelbagai jenis lengkung salutan fotoresist ditunjukkan dalam Rajah 1.
Rajah 1: Perbandingan pelbagai jenis lengkung salutan fotoresist
Pengaruh masa putaran utama
Semakin pendek masa putaran utama, semakin tebal ketebalan filem. Apabila masa putaran utama ditingkatkan, semakin nipis filem itu. Apabila melebihi 20s, ketebalan filem kekal hampir tidak berubah. Oleh itu, masa putaran utama biasanya dipilih lebih daripada 20 saat. Hubungan antara masa putaran utama dan ketebalan filem ditunjukkan dalam Rajah 2.
Rajah 2: Hubungan antara masa putaran utama dan ketebalan filem
Apabila photoresist dititiskan ke substrat, walaupun kelajuan putaran utama berikutnya adalah sama, kelajuan putaran substrat semasa menitis akan menjejaskan ketebalan filem akhir. Ketebalan filem photoresist meningkat dengan peningkatan kelajuan putaran substrat semasa menitis, yang disebabkan oleh pengaruh penyejatan pelarut apabila photoresist dibentangkan selepas menitis. Rajah 3 menunjukkan hubungan antara ketebalan filem dan kelajuan putaran utama pada kelajuan putaran substrat yang berbeza semasa penitisan fotoresist. Ia dapat dilihat dari rajah bahawa dengan peningkatan kelajuan putaran substrat menitis, ketebalan filem berubah lebih cepat, dan perbezaannya lebih jelas di kawasan dengan kelajuan putaran utama yang lebih rendah.
Rajah 3: Hubungan antara ketebalan filem dan kelajuan putaran utama pada kelajuan putaran substrat yang berbeza semasa pendispensan fotoresist
Kesan kelembapan semasa salutan
Apabila kelembapan berkurangan, ketebalan filem meningkat, kerana penurunan kelembapan menggalakkan penyejatan pelarut. Walau bagaimanapun, taburan ketebalan filem tidak berubah dengan ketara. Rajah 4 menunjukkan hubungan antara kelembapan dan taburan ketebalan filem semasa salutan.
Rajah 4: Hubungan antara kelembapan dan taburan ketebalan filem semasa salutan
Kesan suhu semasa salutan
Apabila suhu dalaman meningkat, ketebalan filem meningkat. Ia boleh dilihat daripada Rajah 5 bahawa taburan ketebalan filem photoresist berubah daripada cembung kepada cekung. Lengkung dalam rajah juga menunjukkan bahawa keseragaman tertinggi diperoleh apabila suhu dalam ruangan ialah 26°C dan suhu fotoresist ialah 21°C.
Rajah 5: Hubungan antara suhu dan taburan ketebalan filem semasa salutan
Kesan kelajuan ekzos semasa salutan
Rajah 6 menunjukkan hubungan antara kelajuan ekzos dan taburan ketebalan filem. Dengan ketiadaan ekzos, ia menunjukkan bahawa bahagian tengah wafer cenderung untuk menebal. Meningkatkan kelajuan ekzos akan meningkatkan keseragaman, tetapi jika ia meningkat terlalu banyak, keseragaman akan berkurangan. Ia dapat dilihat bahawa terdapat nilai optimum untuk kelajuan ekzos.
Rajah 6: Hubungan antara kelajuan ekzos dan taburan ketebalan filem
Rawatan HMDS
Untuk menjadikan photoresist lebih bersalut, wafer perlu dirawat dengan hexamethyldisilazane (HMDS). Terutama apabila kelembapan dilekatkan pada permukaan filem Si oksida, silanol terbentuk, yang mengurangkan lekatan photoresist. Untuk menghilangkan lembapan dan mengurai silanol, wafer biasanya dipanaskan hingga 100-120°C, dan kabus HMDS diperkenalkan untuk menyebabkan tindak balas kimia. Mekanisme tindak balas ditunjukkan dalam Rajah 7. Melalui rawatan HMDS, permukaan hidrofilik dengan sudut sentuhan kecil menjadi permukaan hidrofobik dengan sudut sentuhan yang besar. Memanaskan wafer boleh memperoleh lekatan photoresist yang lebih tinggi.
Rajah 7: Mekanisme tindak balas HMDS
Kesan rawatan HMDS boleh diperhatikan dengan mengukur sudut sentuhan. Rajah 8 menunjukkan hubungan antara masa rawatan HMDS dan sudut sentuhan (suhu rawatan 110°C). Substrat adalah Si, masa rawatan HMDS lebih besar daripada 1min, sudut sentuhan lebih besar daripada 80°, dan kesan rawatan adalah stabil. Rajah 9 menunjukkan hubungan antara suhu rawatan HMDS dan sudut sentuhan (masa rawatan 60s). Apabila suhu melebihi 120 ℃, sudut sentuhan berkurangan, menunjukkan bahawa HMDS terurai disebabkan oleh haba. Oleh itu, rawatan HMDS biasanya dilakukan pada 100-110 ℃.
Rajah 8: Hubungan antara masa rawatan HMDS
dan sudut sentuhan (suhu rawatan 110 ℃)
Rajah 9: Hubungan antara suhu rawatan HMDS dan sudut sentuhan (masa rawatan 60s)
Rawatan HMDS dilakukan pada substrat silikon dengan filem oksida untuk membentuk corak photoresist. Filem oksida kemudiannya terukir dengan asid hidrofluorik dengan penimbal ditambah, dan didapati bahawa selepas rawatan HMDS, corak photoresist boleh disimpan daripada jatuh. Rajah 10 menunjukkan kesan rawatan HMDS (saiz corak ialah 1um).
Rajah 10: Kesan rawatan HMDS (saiz corak ialah 1um)
Prabaking
Pada kelajuan putaran yang sama, semakin tinggi suhu prabaking, semakin kecil ketebalan filem, yang menunjukkan bahawa semakin tinggi suhu prabaking, lebih banyak pelarut tersejat, menghasilkan ketebalan filem yang lebih nipis. Rajah 11 menunjukkan hubungan antara suhu pra-baking dan parameter Dill's A. Parameter A menunjukkan kepekatan agen fotosensitif. Seperti yang dapat dilihat daripada rajah, apabila suhu pra-baking meningkat kepada melebihi 140°C, parameter A berkurangan, menunjukkan bahawa agen fotosensitif terurai pada suhu yang lebih tinggi daripada ini. Rajah 12 menunjukkan penghantaran spektrum pada suhu pra-baking yang berbeza. Pada 160°C dan 180°C, peningkatan dalam penghantaran boleh diperhatikan dalam julat panjang gelombang 300-500nm. Ini mengesahkan bahawa agen fotosensitif dibakar dan terurai pada suhu tinggi. Suhu pra-baking mempunyai nilai optimum, yang ditentukan oleh ciri-ciri cahaya dan kepekaan.
Rajah 11: Hubungan antara suhu pra-baking dan parameter Dill's A
(nilai terukur OFPR-800/2)
Rajah 12: Transmisi spektrum pada suhu pra-baking yang berbeza
(OFPR-800, ketebalan filem 1um)
Ringkasnya, kaedah salutan putaran mempunyai kelebihan unik seperti kawalan tepat ketebalan filem, prestasi kos tinggi, keadaan proses ringan, dan operasi mudah, jadi ia mempunyai kesan yang ketara dalam mengurangkan pencemaran, menjimatkan tenaga, dan meningkatkan prestasi kos. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, salutan putaran telah mendapat perhatian yang semakin meningkat, dan aplikasinya secara beransur-ansur merebak ke pelbagai bidang.
Masa siaran: Nov-27-2024