Ֆոտոռեզիստական ծածկույթի մեթոդները հիմնականում բաժանվում են պտտվող ծածկույթի, ներծծման ծածկույթի և գլանափաթեթի, որոնց թվում առավել հաճախ օգտագործվում է պտտվող ծածկույթը: Պտտվող ծածկույթի միջոցով ֆոտոռեզիստը կաթում է ենթաշերտի վրա, և ենթաշերտը կարող է պտտվել բարձր արագությամբ՝ ֆոտոդիմացկուն թաղանթ ստանալու համար: Դրանից հետո պինդ թաղանթ կարելի է ստանալ՝ տաքացնելով այն տաք ափսեի վրա։ Spin ծածկույթը հարմար է ծայրահեղ բարակ թաղանթներից (մոտ 20 նմ) մինչև մոտ 100 մմ հաստությամբ թաղանթներ ծածկելու համար: Դրա բնութագրերն են լավ միատեսակությունը, թաղանթի միատեսակ հաստությունը վաֆլիների միջև, մի քանի թերություններ և այլն, և կարելի է ձեռք բերել ծածկույթի բարձր կատարողականությամբ թաղանթ:
Spin ծածկույթի գործընթացը
Պտտվող ծածկույթի ժամանակ ենթաշերտի հիմնական պտտման արագությունը որոշում է ֆոտոռեսիստի թաղանթի հաստությունը: Պտտման արագության և թաղանթի հաստության միջև կապը հետևյալն է.
Spin=kTn
Բանաձևում Spin-ը պտտման արագությունն է. T-ը ֆիլմի հաստությունն է. k և n հաստատուններ են:
Պտտվող ծածկույթի գործընթացի վրա ազդող գործոններ
Չնայած թաղանթի հաստությունը որոշվում է պտտման հիմնական արագությամբ, այն նաև կապված է սենյակի ջերմաստիճանի, խոնավության, ֆոտոռեզիստական մածուցիկության և ֆոտոռեզիստենտի տեսակի հետ: Տարբեր տեսակի ֆոտոռեզիստական ծածկույթների կորերի համեմատությունը ներկայացված է Նկար 1-ում:
Նկար 1. Տարբեր տեսակի ֆոտոռեզիստական ծածկույթների կորերի համեմատություն
Հիմնական պտտման ժամանակի ազդեցությունը
Որքան կարճ է հիմնական ռոտացիայի ժամանակը, այնքան ավելի հաստ է ֆիլմի հաստությունը: Երբ հիմնական պտտման ժամանակը մեծանում է, այնքան թաղանթն ավելի բարակ է դառնում: Երբ այն գերազանցում է 20 վայրկյանը, թաղանթի հաստությունը մնում է գրեթե անփոփոխ: Հետեւաբար, հիմնական ռոտացիայի ժամանակը սովորաբար ընտրվում է ավելի քան 20 վայրկյան: Հիմնական պտտման ժամանակի և թաղանթի հաստության միջև կապը ներկայացված է Նկար 2-ում:
Նկար 2. Հիմնական պտտման ժամանակի և թաղանթի հաստության միջև կապը
Երբ ֆոտոռեզիստը կաթում է ենթաշերտի վրա, նույնիսկ եթե հետագա հիմնական պտտման արագությունը նույնն է, կաթելու ընթացքում ենթաշերտի պտտման արագությունը կազդի թաղանթի վերջնական հաստության վրա: Ֆոտոռեզիստական թաղանթի հաստությունը մեծանում է կաթելու ընթացքում ենթաշերտի պտտման արագության բարձրացմամբ, ինչը պայմանավորված է լուծիչի գոլորշիացման ազդեցությամբ, երբ ֆոտոռեզիստը բացվում է կաթելուց հետո: Գծապատկեր 3-ը ցույց է տալիս կապը թաղանթի հաստության և հիմնական պտտման արագության միջև՝ ենթաշերտի պտտման տարբեր արագություններում՝ ֆոտոռեզիստի կաթելիս: Նկարից երևում է, որ կաթող հիմքի պտտման արագության ավելացմամբ թաղանթի հաստությունն ավելի արագ է փոխվում, և տարբերությունն ավելի ակնհայտ է հիմնական պտտման ավելի ցածր արագությամբ հատվածում։
Նկար 3. Ֆոտոռեզիստի բաժանման ընթացքում թաղանթի հաստության և հիմնական պտտման արագության միջև կապը ենթաշերտի պտտման տարբեր արագություններում
Խոնավության ազդեցությունը ծածկույթի ժամանակ
Երբ խոնավությունը նվազում է, թաղանթի հաստությունը մեծանում է, քանի որ խոնավության նվազումը նպաստում է լուծիչի գոլորշիացմանը: Այնուամենայնիվ, ֆիլմի հաստության բաշխումը զգալիորեն չի փոխվում: Նկար 4-ը ցույց է տալիս ծածկույթի ընթացքում խոնավության և թաղանթի հաստության բաշխման հարաբերությունը:
Նկար 4. Հարաբերակցությունը խոնավության և թաղանթի հաստության բաշխման միջև ծածկույթի ընթացքում
Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ծածկույթի ժամանակ
Երբ ներսի ջերմաստիճանը բարձրանում է, ֆիլմի հաստությունը մեծանում է: Նկար 5-ից երևում է, որ ֆոտոռեզիստական թաղանթի հաստության բաշխումը ուռուցիկից փոխվում է գոգավորի: Նկարի կորը նաև ցույց է տալիս, որ ամենաբարձր միատեսակությունը ձեռք է բերվում, երբ ներսի ջերմաստիճանը 26°C է, իսկ ֆոտոդիմացկունը՝ 21°C:
Նկար 5. Ջերմաստիճանի և թաղանթի հաստության բաշխման կապը ծածկույթի ընթացքում
Ծածկույթի ժամանակ արտանետման արագության ազդեցությունը
Նկար 6-ը ցույց է տալիս արտանետման արագության և թաղանթի հաստության բաշխման միջև կապը: Արտանետումների բացակայության դեպքում դա ցույց է տալիս, որ վաֆլի կենտրոնը հակված է թանձրանալու: Արտանետման արագության բարձրացումը կբարելավի միատեսակությունը, բայց եթե այն չափազանց մեծացվի, միանմանությունը կնվազի: Կարելի է տեսնել, որ արտանետման արագության օպտիմալ արժեք կա:
Նկար 6. Արտանետման արագության և թաղանթի հաստության բաշխման կապը
HMDS բուժում
Որպեսզի ֆոտոդիմացկուն դառնա ավելի պատկառելի, վաֆլը պետք է մշակվի հեքսամեթիլդիսիլազանով (HMDS): Հատկապես, երբ խոնավությունը կցվում է Si օքսիդի թաղանթի մակերեսին, ձևավորվում է սիլանոլ, որը նվազեցնում է ֆոտոռեսիստի կպչունությունը: Խոնավությունը հեռացնելու և սիլանոլը քայքայելու համար վաֆլը սովորաբար տաքացնում են մինչև 100-120°C, իսկ մառախուղ HMDS ներմուծվում է քիմիական ռեակցիա առաջացնելու համար: Ռեակցիայի մեխանիզմը ներկայացված է Նկար 7-ում: HMDS մշակման միջոցով փոքր կոնտակտային անկյունով հիդրոֆիլ մակերեսը դառնում է մեծ շփման անկյուն ունեցող հիդրոֆոբ մակերես: Վաֆլի տաքացումը կարող է ձեռք բերել ավելի բարձր ֆոտոդիմացկուն կպչունություն:
Նկար 7. HMDS ռեակցիայի մեխանիզմ
HMDS բուժման ազդեցությունը կարելի է դիտարկել՝ չափելով շփման անկյունը: Նկար 8-ը ցույց է տալիս կապը HMDS մշակման ժամանակի և շփման անկյան միջև (մշակման ջերմաստիճանը 110°C): Ենթաշերտը Si-ն է, HMDS-ի մշակման ժամանակը 1 րոպեից ավելի է, շփման անկյունը 80°-ից մեծ է, իսկ բուժման էֆեկտը կայուն է: Նկար 9-ը ցույց է տալիս HMDS մշակման ջերմաստիճանի և շփման անկյան միջև կապը (մշակման ժամանակը 60 վրկ): Երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է 120℃, շփման անկյունը նվազում է, ինչը ցույց է տալիս, որ HMDS-ը քայքայվում է ջերմության պատճառով: Հետևաբար, HMDS բուժումը սովորաբար իրականացվում է 100-110℃ ջերմաստիճանում:
Նկար 8. HMDS բուժման ժամանակի փոխհարաբերությունը
և շփման անկյունը (մշակման ջերմաստիճանը 110℃)
Նկար 9. HMDS մշակման ջերմաստիճանի և շփման անկյան միջև կապը (մշակման ժամանակը 60 վրկ)
HMDS-ով մշակումը կատարվում է սիլիցիումային սուբստրատի վրա օքսիդ թաղանթով, որպեսզի ձևավորվի ֆոտոդիմացկուն նախշ: Այնուհետև օքսիդի թաղանթը փորագրվում է ֆտորաթթվով, ավելացվում է բուֆեր, և պարզվում է, որ HMDS մշակումից հետո ֆոտոդիմացկուն նախշը կարող է զերծ մնալ ընկնելուց: Նկար 10-ը ցույց է տալիս HMDS բուժման ազդեցությունը (նախշի չափը 1մմ է):
Նկար 10. HMDS բուժման էֆեկտ (նախշի չափը 1մմ է)
Նախնական թխում
Պտտման նույն արագության դեպքում, որքան բարձր է նախապես թխելու ջերմաստիճանը, այնքան փոքր է թաղանթի հաստությունը, ինչը ցույց է տալիս, որ որքան բարձր է նախնական թխման ջերմաստիճանը, այնքան ավելի շատ լուծիչ է գոլորշիացվում, ինչի արդյունքում թաղանթն ավելի բարակ է: Նկար 11-ը ցույց է տալիս նախապես թխելու ջերմաստիճանի և Dill's A պարամետրի միջև կապը: A պարամետրը ցույց է տալիս լուսազգայուն նյութի կոնցենտրացիան: Ինչպես երևում է նկարից, երբ նախնական թխման ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 140°C, A պարամետրը նվազում է, ինչը ցույց է տալիս, որ լուսազգայուն նյութը քայքայվում է սրանից բարձր ջերմաստիճանում: Նկար 12-ը ցույց է տալիս սպեկտրային հաղորդունակությունը տարբեր նախնական թխման ջերմաստիճաններում: 160°C-ում և 180°C-ում հաղորդունակության աճը կարող է դիտվել 300-500նմ ալիքի երկարության միջակայքում: Սա հաստատում է, որ լուսազգայուն նյութը թխվում և քայքայվում է բարձր ջերմաստիճանում։ Նախնական թխման ջերմաստիճանն ունի օպտիմալ արժեք, որը որոշվում է լույսի բնութագրերով և զգայունությամբ։
Նկար 11. Նախնական թխման ջերմաստիճանի և սամիթի A պարամետրի միջև կապը
(OFPR-800/2 չափված արժեքը)
Գծապատկեր 12. Սպեկտրային հաղորդունակություն տարբեր նախնական թխման ջերմաստիճաններում
(OFPR-800, 1 մմ թաղանթի հաստություն)
Մի խոսքով, պտտվող ծածկույթի մեթոդն ունի եզակի առավելություններ, ինչպիսիք են թաղանթի հաստության ճշգրիտ վերահսկումը, բարձր գնի կատարողականը, գործընթացի մեղմ պայմանները և պարզ շահագործումը, ուստի այն զգալի ազդեցություն ունի աղտոտման նվազեցման, էներգիայի խնայողության և ծախսերի կատարողականի բարելավման գործում: Վերջին տարիներին սպին ծածկույթը մեծ ուշադրություն է գրավում, և դրա կիրառումը աստիճանաբար տարածվել է տարբեր ոլորտներում:
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-27-2024