Примена опреме за распршивање ултразвучне атомизације у индустрији фоторезиста

Примена опреме за распршивање ултразвучне атомизације у индустрији фоторезиста

Фотоотпорни премаз је један од најкритичнијих корака процеса у производњи полупроводника, микро-електромеханичких система (МЕМС) и напредног паковања. Уједначеност дебљине превлаке, способност конформног премаза сложених топографија и ефикасност коришћења материјала директно одређују резолуцију накнадних процеса излагања и развоја, као и коначни принос уређаја. Дуго времена, центрифугирање је доминантна метода због своје оперативне једноставности; међутим, његов инхерентни центрифугални механизам за дозирање суочава се са све већим ограничењима када се ради са структурама са високим односом ширине и висине, панелима велике површине и високом ценом фоторезиста. Са својим јединственим, ниским брзинама и нежним механизмом атомизације, технологија распршивања ултразвучном атомизацијом прелази из лабораторијских у линије за масовну производњу, појављујући се као једна од најперспективнијих алтернатива у области фотоотпорног премаза.

Квалитет ултразвучног прсканог премаза зависи од прецизне контроле дистрибуције величине капљица и процеса таложења. Пречник капљице је одређен радном фреквенцијом млазнице: веће фреквенције резултирају мањим капљицама. На пример, млазница од 120 кХз производи капљице пречника приближно 18 микрона; након испаравања растварача, дебљина сувог филма као резултат једне капљице може бити мања од 1 микрона. Што је још важније, дистрибуција величине капљица произведена ултразвучном атомизацијом је знатно ужа од оне код прскања заснованог на притиску, пошто се капљице генеришу на „математички дефинисан“ начин на резонантној фреквенцији млазнице, а не насумичним смицањем. Ова уска дистрибуција служи као физичка основа за уједначеност дебљине премаза.

У практичним применама, постизање униформности се такође ослања на синергистичку оптимизацију протока течности, брзине прскања, размака скенирања и температуре подлоге. Ултразвучни системи за распршивање из РПС-СОНИЦ-а користе слојевити приступ, омогућавајући прецизну контролу над протоком фоторезиста, брзином прскања и количином таложења, чиме се обезбеђују високо уједначени премази и на равним површинама и на 3Д структурама. За плочице које имају микроструктуру, ултразвучна млазница за распршивање—опремљена специјализованим вртложним каналима—конвертује носећи гас у ротирајући проток ваздуха. Ово доводи до тога да се атомизоване капљице распршују у циклонском узорку, што не само да проширује површину покривања прскања већ и омогућава фоторезисту да ефикасно обложи вертикалне бочне зидове и уске углове. Ова техника „ротационог спреја“ је посебно критична за дубоке ровове и конзолне структуре које се обично налазе у МЕМС уређајима.

Недавна студија процеса додатно је потврдила изводљивост ултразвучног прскања за литографију у микронској скали. Истраживачи су користили АЗ1505 позитивни фоторезист за наношење филма дебљине приближно 2 микрона на подлоге од 5 инча и 12 инча путем ултразвучног прскања. Након тога, ласерски систем директног писања је коришћен за успешно преношење узорака са резолуцијом од 3 ± 1 микрона. Ови резултати показују да ултразвучно прскање није ограничено на апликације дебелог филма или грубих карактеристика; са оптимизованим параметрима процеса, такође може да испуни захтеве прецизности литографије у микронској скали.

Неопходност у сложеним топографијама и напредном паковању

Док центрифугирање—са својим фино подешеним параметрима—може постићи конкурентну униформност на равним плочицама, ултразвучно прскање нуди јединствене, незаменљиве предности када се ради са структурама високог односа ширине и висине или панелима великог формата који се користе у напредном паковању.

У производњи МЕМС-а, ровови или рупе створене дубоким реактивним јонским јеткањем (ДРИЕ) често захтевају непрекидан, дебљином контролисан фотоотпорни слој дуж њихових бочних зидова. Спин-цоатинг је у великој мери неефикасан за такве топографије: комбиновани утицај површинског напона и центрифугалне силе тежи да повуче фоторезист са бочних зидова, што резултира акумулацијом на дну док бочне зидове остављају изложене. Насупрот томе, на капљице мале брзине произведене ултразвучним прскањем не утиче центрифугална сила; након слетања на бочне зидове, они остају на месту, акумулирајући слој по слој да би формирали конформни премаз. Од средине 1980-их, Соно-Тек је користио ултразвучно распршивање за таложење фоторезиста на силицијумске плочице. Њихови системи испоручују квалитет покривености који је недостижан центрифугирањем, посебно када се обрађују екстремне топографије—као што су урезани В-жљебови, вертикални ровови од 90 степени (приближавају се пуној дебљини силицијумске плочице) и низови стаклених микросочива. Инжењерско искуство у Ориентал Јинронг (Донгфанг Јинронг) даље потврђује да ултразвучно прскање значајно надмашује традиционално центрифугирање у постизању уједначене покривености у рововима са високим односом ширине и висине, чиме се смањују кварови уређаја узроковани прекомерним излагањем метала нагризајућим материјама.

Померање индустрије ка паковању на нивоу панела (ПЛП) створило је шире могућности примене за ултразвучно распршивање. У паковањима која се расклапају, формирање униформних фотоотпорних узорака за слојеве редистрибуције (РДЛ) на великим, правоугаоним панелима представља изазов за центрифугирање, које пати од озбиљних ефеката ивица и великог отпада материјала када се наноси на не-кружне подлоге. Пошто је ултразвучно прскање процес без контакта, оно је независно од облика подлоге; омогућава таложење фотоотпорника у контролисаној дебљини по целој површини панела—укључујући унутар отвора и преко трагова кола— док минимизира накупљање ивица и дефекте пруга. За подлоге велике површине које садрже стотине до хиљаде појединачних места паковања, висока ефикасност преноса и контрола протока у затвореној петљи својствена ултразвучном прскању су критични за одржавање конзистентности од серије до серије.

Дизајн млазнице: Прилагођавање специфичној апликацији и могућности против зачепљења

Прскање фоторезистом поставља супротне захтеве за млазницу: она мора да постигне фино распршивање док остане отпорна на зачепљење. Смоле и растварачи унутар фоторезиста имају тенденцију да брзо формирају „кожу“ како испаравају на врху млазнице; сходно томе, мали отвори конвенционалних млазница заснованих на притиску су веома склони зачепљењу. Насупрот томе, ултразвучне млазнице се не ослањају на притисак за атомизацију - течност се разбија на капљице искључиво вибрацијом на површини млазнице. Штавише, вибрације високе фреквенције пружају ефекат самочишћења, омогућавајући континуирано прскање фоторезиста са високим садржајем чврстих материја.

Конфигурације млазница се такође морају изабрати на основу специфичне топографије подлоге. За планарне плочице, конвенционалне млазнице типа фокусирања испоручују уски спреј високе густине. Насупрот томе, за подлоге са вертикалним бочним зидовима или закривљеним површинама, млазнице типа дисперговања користе ротирајући проток ваздуха за вођење капљица, обезбеђујући приањање под више углова и обезбеђујући супериорну покривеност нехоризонталних површина уз одржавање одличне униформности. Посебно, патентирана технологија наглашава да у ултразвучној атомизацији контактног типа, брзо испаравање растварача – изазвано осцилацијама на врху млазнице – остаје примарни узрок зачепљења; Бесконтактни дизајн резонантне шупљине, међутим, може додатно повећати отпорност на такву контаминацију. Овај развој одражава текућу еволуцију опреме за ултразвучно распршивање ка већој поузданости.

Закључак

У индустрији фоторезиста, вредност распршивања ултразвучном атомизацијом не лежи у потпуној замени центрифугираног премаза, већ у обезбеђивању инжењерских решења за сценарије где центрифугирање није довољно. Како се топографије супстрата померају са планарне на тродимензионалне, како формати супстрата еволуирају од плочица до панела велике површине, и како трошкови фотоотпорности постају све осетљивији фактор, конформно таложење мале брзине и висока ефикасност коришћења материјала ултразвучног прскања прешли су са 'опционих предности' на 'опционе предности'. Процеси прскања у микронској резолуцији и сазревање дизајна млазница против зачепљења, ова технологија се шири изван нишних примена у МЕМС-у и напредног паковања у шири спектар сценарија фотоотпорног премаза, постављајући се као незаменљив алат у комплету алата за процес литографије.