Фоторезистийн бүрэх аргуудыг ерөнхийдөө ээрэх бүрэх, дүрэх бүрэх, өнхрөх бүрэх гэж хуваадаг бөгөөд эдгээрээс ээрэх бүрэх нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг. Ээрэх бүрэх замаар фоторезистийг субстрат дээр дусааж, субстратыг өндөр хурдтайгаар эргүүлж, фоторезист кино авах боломжтой. Үүний дараа халуун хавтан дээр халаах замаар хатуу хальс авч болно. Ээрэх бүрэх нь хэт нимгэн хальснаас (ойролцоогоор 20 нм) 100 мм зузаантай хальс хүртэл бүрэхэд тохиромжтой. Түүний шинж чанар нь сайн жигд байдал, ялтсуудын хоорондох жигд хальс зузаан, цөөн тооны согог гэх мэт бөгөөд бүрэх чадвар өндөртэй хальс авах боломжтой.
Ээрэх бүрэх үйл явц
Ээрэх бүрэх үед субстратын үндсэн эргэлтийн хурд нь фоторезистийн хальсны зузааныг тодорхойлдог. Эргэлтийн хурд ба хальсны зузаан хоорондын хамаарал дараах байдалтай байна.
Spin = kTn
Томъёонд Spin нь эргэлтийн хурд; T нь хальсны зузаан; k ба n нь тогтмол юм.
Ээрэх бүрэх үйл явцад нөлөөлөх хүчин зүйлүүд
Хэдийгээр хальсны зузаан нь үндсэн эргэлтийн хурдаар тодорхойлогддог боловч энэ нь өрөөний температур, чийгшил, фоторезистийн зуурамтгай чанар, фоторезистийн төрлөөс хамаарна. Фоторезист бүрээсийн янз бүрийн төрлийн муруйнуудын харьцуулалтыг 1-р зурагт үзүүлэв.
Зураг 1: Фоторезист бүрэх муруйг өөр өөр төрлийн харьцуулалт
Үндсэн эргэлтийн хугацааны нөлөө
Үндсэн эргэлтийн хугацаа богино байх тусам хальсны зузаан зузаан болно. Үндсэн эргэлтийн хугацаа нэмэгдэх тусам хальс нь нимгэн болно. Энэ нь 20-оос хэтрэх үед хальсны зузаан нь бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Тиймээс гол эргэлтийн хугацааг ихэвчлэн 20 секундээс илүү байхаар сонгодог. Үндсэн эргэлтийн хугацаа ба хальсны зузаан хоорондын хамаарлыг 2-р зурагт үзүүлэв.
Зураг 2: Үндсэн эргэлтийн хугацаа ба хальсны зузаан хоорондын хамаарал
Фоторезистийг субстрат дээр дусаах үед дараагийн үндсэн эргэлтийн хурд ижил байсан ч дуслын үед субстратын эргэлтийн хурд нь эцсийн хальсны зузаанд нөлөөлнө. Фоторезистийн хальсны зузаан нь дуслын үед субстратын эргэлтийн хурд нэмэгдэх тусам нэмэгддэг бөгөөд энэ нь дуслын дараа фоторезистийг задлахад уусгагчийн ууршилтын нөлөөллөөс шалтгаална. Зураг 3-т фоторезистийн дуслын үед субстратын өөр өөр эргэлтийн хурдтай хальсны зузаан ба үндсэн эргэлтийн хурд хоорондын хамаарлыг харуулав. Дуслын субстратын эргэлтийн хурд ихсэх тусам хальсны зузаан хурдан өөрчлөгдөж, гол эргэлтийн хурд багатай хэсэгт ялгаа нь илүү тод харагдаж байгааг зургаас харж болно.
Зураг 3: Фоторезистийг тараах үед өөр өөр субстратын эргэлтийн хурдтай хальсны зузаан ба үндсэн эргэлтийн хурд хоорондын хамаарал.
Бүрэх явцад чийгшлийн нөлөө
Чийгшил буурах үед хальсны зузаан нэмэгддэг, учир нь чийгшил буурах нь уусгагчийн ууршилтыг дэмждэг. Гэсэн хэдий ч хальсны зузааны хуваарилалт нь мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөггүй. Зураг 4-т бүрэх явцад чийгшил ба хальсны зузаан хуваарилалтын хамаарлыг харуулав.
Зураг 4: Бүрхүүлгийн үеийн чийгшил ба хальсны зузаан хуваарилалтын хамаарал
Бүрэх үеийн температурын нөлөө
Дотор температур нэмэгдэхэд хальсны зузаан нэмэгддэг. Фоторезистийн хальсны зузаанын тархалт нь гүдгэрээс хотгор руу өөрчлөгдөж байгааг Зураг 5-аас харж болно. Зураг дээрх муруй нь мөн доторх температур 26 ° C, фоторезистийн температур 21 ° C байх үед хамгийн өндөр жигд байдлыг олж авдаг болохыг харуулж байна.
Зураг 5: Бүрэх үеийн температур ба хальсны зузааны хуваарилалтын хамаарал
Бүрэх үеийн яндангийн хурдны нөлөө
6-р зурагт яндангийн хурд ба хальсны зузааны хуваарилалтын хамаарлыг харуулав. Яндан байхгүй үед энэ нь өрмөнцөрийн төв хэсэг зузаарах хандлагатай байгааг харуулж байна. Яндангийн хурдыг нэмэгдүүлснээр жигд байдал сайжирна, харин хэт их нэмэгдүүлбэл жигд байдал буурна. Яндангийн хурдны оновчтой утга байгаа нь харагдаж байна.
Зураг 6: Яндангийн хурд ба хальсны зузаан хуваарилалтын хоорондын хамаарал
HMDS эмчилгээ
Фоторезистийг илүү бүрэх чадвартай болгохын тулд ваферийг гексаметилдисилазанаар (HMDS) эмчлэх шаардлагатай. Ялангуяа Si оксидын хальсны гадаргуу дээр чийг наалдсан үед силанол үүсдэг бөгөөд энэ нь фоторезистийн наалдацыг бууруулдаг. Чийгийг арилгах, силанолыг задлахын тулд вафель нь ихэвчлэн 100-120 ° C хүртэл халааж, химийн урвал үүсгэхийн тулд манан HMDS нэвтрүүлдэг. Урвалын механизмыг Зураг 7-д үзүүлэв. HMDS-ийн боловсруулалтаар бага контактын өнцөг бүхий гидрофилик гадаргуу нь том контактын өнцөгтэй гидрофобик гадаргуу болж хувирдаг. Өргөст хальсыг халаах нь илүү өндөр фоторезист наалдацыг олж авах боломжтой.
Зураг 7: HMDS урвалын механизм
HMDS эмчилгээний үр нөлөөг контактын өнцгийг хэмжих замаар ажиглаж болно. Зураг 8-д HMDS-ийн эмчилгээний хугацаа ба контактын өнцөг (эмчилгээний температур 110 ° C) хоорондын хамаарлыг харуулав. Субстрат нь Si, HMDS эмчилгээний хугацаа 1 минутаас их, контактын өнцөг нь 80 ° -аас их, эмчилгээний үр нөлөө тогтвортой байна. Зураг 9-д HMDS эмчилгээний температур ба контактын өнцгийн хоорондын хамаарлыг харуулав (эмчилгээний хугацаа 60 секунд). Температур 120℃-аас хэтрэх үед контактын өнцөг багасч, HMDS халуунаас болж задардаг болохыг харуулж байна. Тиймээс HMDS эмчилгээг ихэвчлэн 100-110 ℃ температурт хийдэг.
Зураг 8: HMDS эмчилгээний хугацааны хоорондын хамаарал
ба холбоо барих өнцөг (эмчилгээний температур 110℃)
Зураг 9: HMDS эмчилгээний температур ба контактын өнцгийн хоорондын хамаарал (эмчилгээний хугацаа 60 секунд)
HMDS эмчилгээг оксидын хальс бүхий цахиурын субстрат дээр хийж, фоторезистийн хэв маягийг үүсгэдэг. Дараа нь оксидын хальсыг буфер нэмсэн гидрофторын хүчлээр нааж, HMDS эмчилгээ хийсний дараа фоторезистийн хэв маягийг унахаас хамгаалж болохыг тогтоожээ. Зураг 10-д HMDS эмчилгээний үр нөлөөг үзүүлэв (загварын хэмжээ 1um).
Зураг 10: HMDS эмчилгээний үр нөлөө (загварын хэмжээ 1um)
Урьдчилан жигнэх
Эргэлтийн ижил хурдтай үед жигнэхийн өмнөх температур өндөр байх тусам хальсны зузаан багасна, энэ нь жигнэхийн өмнөх температур өндөр байх тусам уусгагч ууршиж, улмаар нимгэн хальсан зузаантай болохыг харуулж байна. 11-р зурагт жигнэхээс өмнөх температур ба Dill's A параметрийн хоорондын хамаарлыг харуулав. А параметр нь гэрэл мэдрэмтгий бодисын концентрацийг заана. Зурагнаас харахад жигнэхээс өмнөх температур 140°С-аас дээш гарахад А параметр буурч, гэрэл мэдрэмтгий бодис нь үүнээс өндөр температурт задардаг болохыг харуулж байна. 12-р зурагт жигнэхийн өмнөх янз бүрийн температурт спектрийн дамжуулалтыг харуулав. 160°С ба 180°С-ийн температурт 300-500нм долгионы уртад дамжуулах чадварын өсөлт ажиглагдаж болно. Энэ нь гэрэл мэдрэмтгий бодисыг өндөр температурт шатааж, задалдаг болохыг баталж байна. Жигнэхээс өмнөх температур нь гэрлийн шинж чанар, мэдрэмжээр тодорхойлогддог оновчтой утгатай байдаг.
Зураг 11: Жигнэхийн өмнөх температур ба Dill's A параметрийн хамаарал
(OFPR-800/2-ийн хэмжсэн утга)
Зураг 12: Жигнэхийн өмнөх өөр өөр температурт спектрийн дамжуулалт
(OFPR-800, 1 мм хальс зузаан)
Товчхондоо, ээрэх бүрэх арга нь хальсны зузааныг нарийн хянах, өндөр өртөгтэй, үйл явцын хөнгөн нөхцөл, энгийн ажиллагаа зэрэг өвөрмөц давуу талуудтай тул бохирдлыг бууруулах, эрчим хүч хэмнэх, зардлын гүйцэтгэлийг сайжруулахад чухал нөлөө үзүүлдэг. Сүүлийн жилүүдэд ээрэх бүрэх нь улам бүр анхаарал татаж байгаа бөгөөд түүний хэрэглээ аажмаар янз бүрийн салбарт тархаж байна.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 11-р сарын 27