Vyvolání a leptání: jak rysky na kotouči „vyrostou“

Po expozici je obrazec stále jen těžko viditelný „latentní obraz“ ve fotorezistu. Vyvolání z něj udělá obrazec v rezistu, leptání obrazec v chromu a teprve po odstranění rezistu se rysky skutečně objeví. Článek vysvětluje tyto tři kroky a zvláště to, jak podleptání, nedoleptání a přeleptání ovlivňují šířku rysky.

Když po expozici vyjmete substrát, na povrchu rezistu téměř žádný obrazec nevidíte. Exponovaný a neexponovaný rezist se liší chemicky — to je „latentní obraz“. Následují tři kroky za sebou: vyvolání, leptání a odstranění rezistu, než lze říci, že rysky skutečně „vyrostly“.

Obrázek 1 – Animace průřezu: vývojka rozpustí exponovaný rezist; leptadlo rozpustí chrom v otvorech a zároveň bočně podleptává pod rezistem; po stripu zůstane chromová ryska o něco užší než ryska rezistu

Vyvolání: z latentního obrazu obrazec v rezistu

U běžného pozitivního rezistu se exponovaná místa v alkalické vývojce rozpouštějí rychle, neexponovaná velmi pomalu. Po době ponoření nebo spreje zmizí rezist v exponovaných oblastech, chrom pod ním se obnaží a oplach vodou vyvolání ukončí — viz první krok na obrázku 1.

Při vyvolání je třeba řídit čas, teplotu a koncentraci:

Nedovyvolání: na dně otvoru zůstane tenká vrstva rezistu; chrom pod ní nelze vyleptat a zůstane zbytkový chrom.
Převyvolání: rozpustí se i část neexponovaného rezistu, okraj rysky rezistu ustoupí a otvor se rozšíří.

Po vyvolání se deska obvykle jednou zkontroluje. Problémy zjištěné nyní lze ještě napravit stripem, novým nanesením a novou expozicí; jakmile je chrom vyleptán, cesty zpět není. Mnoho procesů před leptáním znovu peče, aby byl rezist odolnější vůči leptání.

Leptání: rozpustit obnažený chrom

Mokré leptání chromu obvykle používá leptadlo na bázi dusičnanu amonno-ceričitého. Rozpouští chrom, sklo nenapadá a rezist téměř také ne. Když je chrom ve štěrbině zcela rozpuštěn, propustná oblast přejde z tmavé do čiré — podle toho lze určit koncový bod.

Mokré leptání má nevyhnutelnou vlastnost: je izotropní — dolů se rozpustí stejně jako do stran. Chrom se postupně rozpouští pod rezist; tomu se říká podleptání (viz druhý krok na obrázku 1).

Podleptání a řízení šířky rysky

Po odstranění rezistu platí přibližně:

šířka chromové rysky ≈ šířka rysky rezistu − 2 × podleptání

Chromová vrstva je tlustá jen asi 0,1 μm a podleptání je stejného řádu. Aby byl každý otvor vyleptán dočista, v praxi se trochu přeleptává, což podleptání ještě zvýší. Při podleptání 0,15 μm na stranu je chromová ryska asi o 0,3 μm užší než ryska rezistu:

Navržená šířka rysky	Zúžení o 0,3 μm jako podíl šířky
25 μm (poloměr 20 mm, 2500 rysek)	asi 1,2%
3,1 μm (poloměr 10 mm, 10000 rysek)	asi 10%

Stejné podleptání u hrubé rysky téměř nevadí, u jemné je zřetelné. Obvyklá protiopatření: na masce rysky předem trochu rozšířit jako kompenzaci; udržovat tloušťku chromu a čas leptání stabilní; u ještě jemnějších obrazců lze podleptání zmenšit plazmovým suchým leptáním.

Nedoleptání a přeleptání

Viz obrázek 2.

Nedoleptání: ve štěrbině zůstane tenká vrstva chromu; propustná štěrbina se zúží nebo se uzavře, amplituda signálu klesne a střída se také posune.
Přeleptání: podleptání je příliš velké, chromové rysky se ztenčí a okraje zdrsní; v krajním případě se jemné rysky odspodu vydloubnou a přeruší (přerušená ryska).

Rychlost leptání závisí na teplotě, koncentraci, míchání a počtu použití lázně, proto výroba musí sledovat stav lázně a korigovat čas podle šířky rysky prvního kusu. Nerovnoměrná tloušťka chromu na desce může v jedné oblasti zanechat nedoleptání a v jiné přeleptání.

Obrázek 2 – Průřez a pohled shora po stripu při nedoleptání, správném leptání a přeleptání; čárkovaná čára značí původní okraj rysky rezistu

Odstranění rezistu: úplně obnažit chromové rysky

Po leptání se zbývající rezist odstraní stripovacím roztokem nebo kyslíkovým plazmatem. Zbytkový rezist zachytává částice, kazí pozdější čištění a lepení a může učinit lokální propustnost nerovnoměrnou. Po stripu má substrát kompletní sadu chromových rysek a lze měřit šířku a kontrolovat vady.

Shrnutí

Vyvolání změní latentní obraz v obrazec v rezistu, leptání obrazec v rezistu v obrazec v chromu, odstranění rezistu obnaží chromové rysky. Podleptání při mokrém leptání činí chromovou rysku o něco užší než rysku rezistu — čím jemnější ryska, tím větší vliv. Vyvolání i leptání musí být „akorát“: málo zanechá zbytkový chrom, příliš ztenčí rysky nebo je přeruší.

Překlad čínského originálu (0025). ENC7 – výrobce kódových kotoučů (poptávka) · Odborné články · https://enc7.com