Húðunaraðferðum photoresist er almennt skipt í spunahúð, dýfishúð og rúlluhúð, þar á meðal er spunahúð sem er oftast notuð. Með snúningshúðun er ljósþolnum dreypt á undirlagið og hægt er að snúa undirlagið á miklum hraða til að fá ljósviðnámsfilmu. Eftir það er hægt að fá fasta filmu með því að hita hana á hitaplötu. Snúningshúð er hentugur fyrir húðun frá ofurþunnum filmum (um 20nm) til þykkra filma um 100um. Eiginleikar þess eru góð einsleitni, samræmd filmuþykkt milli obláta, fáir gallar osfrv., og hægt er að fá filmu með mikla húðun.
Snúningshúðunarferli
Við snúningshúð ræður aðalsnúningshraði undirlagsins filmuþykkt ljósþolsins. Sambandið milli snúningshraða og filmuþykktar er sem hér segir:
Snúningur=kTn
Í formúlunni er snúningur snúningshraði; T er filmuþykktin; k og n eru fastar.
Þættir sem hafa áhrif á snúningshúðunarferlið
Þrátt fyrir að filmuþykktin sé ákvörðuð af aðalsnúningshraðanum er hún einnig tengd við stofuhita, rakastig, seigju ljósþols og gerð ljósþols. Samanburður á mismunandi gerðum ljósþolshúðunarferla er sýndur á mynd 1.
Mynd 1: Samanburður á mismunandi gerðum ljósþolshúðunarferla
Áhrif aðalsnúningstíma
Því styttri sem aðalsnúningstíminn er, því þykkari er filmuþykktin. Þegar aðalsnúningstíminn er lengdur verður filman þynnri. Þegar það fer yfir 20s, helst filmuþykktin nánast óbreytt. Þess vegna er aðal snúningstíminn venjulega valinn til að vera meira en 20 sekúndur. Sambandið á milli aðalsnúningstíma og filmuþykktar er sýnt á mynd 2.
Mynd 2: Tengsl aðalsnúningstíma og filmuþykktar
Þegar ljósþolnum er dreypt á undirlagið, jafnvel þótt síðari aðalsnúningshraði sé sá sami, mun snúningshraði undirlagsins meðan á dreypi stendur hafa áhrif á endanlega filmuþykkt. Þykkt ljósþolsfilmunnar eykst með aukningu á snúningshraða undirlagsins meðan á dreypi stendur, sem stafar af áhrifum uppgufunar leysis þegar ljósþolið er brotið út eftir að það hefur dreypt. Mynd 3 sýnir sambandið á milli filmuþykktar og aðalsnúningshraða við mismunandi snúningshraða undirlags meðan á ljósþolnum dreypi stendur. Það má sjá á myndinni að með aukningu á snúningshraða drýpandi undirlagsins breytist filmuþykktin hraðar og munurinn er augljósari á svæðinu með lægri aðalsnúningshraða.
Mynd 3: Tengsl milli filmuþykktar og aðalsnúningshraða við mismunandi undirlagssnúningshraða við afgreiðslu ljósþols
Áhrif raka við húðun
Þegar raki minnkar eykst filmuþykktin, vegna þess að lækkun á rakastigi stuðlar að uppgufun leysisins. Hins vegar breytist dreifing filmuþykktar ekki verulega. Mynd 4 sýnir sambandið milli raka og filmuþykktardreifingar meðan á húðun stendur.
Mynd 4: Tengsl rakastigs og dreifingar filmuþykktar við húðun
Áhrif hitastigs meðan á húðun stendur
Þegar hitastig innandyra hækkar eykst filmuþykktin. Það má sjá á mynd 5 að þykkt dreifing ljósþolsfilmu breytist úr kúpt í íhvolf. Ferillinn á myndinni sýnir einnig að mesta einsleitni fæst þegar innihiti er 26°C og ljósþolshiti er 21°C.
Mynd 5: Tengsl hitastigs og dreifingar á filmuþykkt við húðun
Áhrif útblásturshraða við húðun
Mynd 6 sýnir sambandið á milli útblásturshraða og dreifingar á filmuþykkt. Ef útblástur er ekki til staðar sýnir það að miðja oblátunnar hefur tilhneigingu til að þykkna. Aukning útblásturshraða mun bæta einsleitnina, en ef hann er aukinn of mikið minnkar einsleitnin. Það má sjá að það er ákjósanlegt gildi fyrir útblásturshraðann.
Mynd 6: Tengsl útblásturshraða og dreifingar filmuþykktar
HMDS meðferð
Til þess að gera ljósþolið húðhæfara þarf að meðhöndla skífuna með hexamethyldisilazani (HMDS). Sérstaklega þegar raki er festur við yfirborð Si-oxíðfilmunnar myndast silanól sem dregur úr viðloðun ljósþolsins. Til þess að fjarlægja raka og sundra síanóli er skúffan venjulega hituð í 100-120°C og HMDS-úða er sett á til að valda efnahvörfum. Viðbragðsbúnaðurinn er sýndur á mynd 7. Með HMDS meðferð verður vatnssækna yfirborðið með lítið snertihorn að vatnsfælin yfirborði með stórt snertihorn. Með því að hita oblátuna er hægt að fá meiri ljósviðnám viðloðun.
Mynd 7: HMDS viðbragðskerfi
Hægt er að fylgjast með áhrifum HMDS meðferðar með því að mæla snertihornið. Mynd 8 sýnir sambandið milli HMDS meðferðartíma og snertihorns (meðferðarhitastig 110°C). Undirlagið er Si, HMDS meðferðartíminn er lengri en 1 mín, snertihornið er meira en 80° og meðferðaráhrifin eru stöðug. Mynd 9 sýnir sambandið milli HMDS meðferðarhitastigs og snertihorns (meðferðartími 60s). Þegar hitastigið fer yfir 120 ℃ minnkar snertihornið, sem gefur til kynna að HMDS brotni niður vegna hita. Þess vegna er HMDS meðferð venjulega framkvæmd við 100-110 ℃.
Mynd 8: Tengsl milli HMDS meðferðartíma
og snertihorn (meðhöndlunarhiti 110 ℃)
Mynd 9: Tengsl milli HMDS meðferðarhita og snertihorns (meðferðartími 60s)
HMDS meðferð er framkvæmd á sílikon hvarfefni með oxíðfilmu til að mynda ljósþolsmynstur. Oxíðfilman er síðan ætuð með flúorsýru með stuðpúða bætt við og það kemur í ljós að eftir HMDS meðferð er hægt að koma í veg fyrir að ljósþolsmynstrið detti af. Mynd 10 sýnir áhrif HMDS meðferðar (mynsturstærð er 1um).
Mynd 10: HMDS meðferðaráhrif (mynsturstærð er 1um)
Forbakun
Við sama snúningshraða, því hærra sem forbökunarhitastigið er, því minni er filmuþykktin, sem gefur til kynna að því hærra sem forbökunarhitastigið er, því meira gufar upp leysir, sem leiðir til þynnri filmuþykktar. Mynd 11 sýnir sambandið milli hitastigs forbökunar og A breytu Dill. A færibreytan gefur til kynna styrk ljósnæma efnisins. Eins og sést á myndinni, þegar forbökunarhitastigið fer yfir 140°C, þá lækkar A-breytan, sem gefur til kynna að ljósnæm efnið brotni niður við hærra hitastig en þetta. Mynd 12 sýnir litrófsgeislun við mismunandi hitastig fyrir bakstur. Við 160°C og 180°C má sjá aukningu á sendingu á bylgjulengdarbilinu 300-500nm. Þetta staðfestir að ljósnæm efnið er bakað og niðurbrotið við háan hita. Forbökunarhitastigið hefur ákjósanlegt gildi, sem ræðst af ljóseiginleikum og næmi.
Mynd 11: Tengsl milli hitastigs forbökunar og A breytu Dill
(mælt gildi OFPR-800/2)
Mynd 12: Litrófsgeislun við mismunandi hitastig fyrir bakstur
(OFPR-800, 1um filmuþykkt)
Í stuttu máli hefur snúningshúðunaraðferðin einstaka kosti eins og nákvæma stjórn á filmuþykkt, háum kostnaðarafköstum, mildum vinnsluskilyrðum og einföldum aðgerðum, þannig að hún hefur veruleg áhrif til að draga úr mengun, spara orku og bæta kostnaðarafköst. Undanfarin ár hefur spunahúð vakið aukna athygli og beiting þess hefur smám saman breiðst út til ýmissa sviða.
Pósttími: 27. nóvember 2024