Banyo ve aşındırma: çizgiler diske nasıl “büyür”

Pozlamadan sonra desen hâlâ fotorezistin içindeki zor görülen bir “gizli görüntü”den ibarettir. Banyo bunu rezist desenine, aşındırma krom desenine çevirir; rezist söküldükten sonra çizgiler gerçekten ortaya çıkar. Bu makale üç adımı anlatır; yan aşınma (undercut), eksik aşındırma ve aşırı aşındırmanın çizgi genişliğini nasıl etkilediğine odaklanır.

Pozlama bitince substratı çıkarıp bakınca rezist yüzeyinde neredeyse desen görülmez. Pozlanmış ve pozlanmamış rezist kimyada farklıdır; buna “gizli görüntü” denir. Ardından banyo, aşındırma ve rezist sökme üçlüsü yapılır; çizgilerin gerçekten “büyüdüğü” ancak o zaman söylenebilir.

Şekil 1 – Kesit animasyonu: banyo çözeltisi pozlanmış rezisti çözer; aşındırıcı açıklıklardaki kromu çözer ve aynı zamanda rezistin altında yana doğru aşındırır; sökmeden sonra kalan krom çizgi, rezist çizgisinden biraz daha dardır

Banyo: gizli görüntüyü rezist desenine çevirmek

Yaygın pozitif rezistte pozlanmış bölgeler alkali banyoda hızla çözünür, pozlanmamış bölgeler çok yavaş çözünür. Daldırma veya püskürtme bir süre sürdükten sonra pozlanmış bölgedeki rezist gider, alttaki krom açığa çıkar ve suyla durulama banyoyu durdurur — Şekil 1’in birinci adımına bakın.

Banyoda süre, sıcaklık ve derişim kontrol edilmelidir:

Eksik banyo: açıklığın dibinde ince bir rezist tabakası kalır; alttaki krom aşındırılamaz ve artık krom bırakır.
Aşırı banyo: pozlanmamış rezistin bir kısmı da çözülür, rezist çizgi kenarı geri çekilir ve açıklık genişler.

Banyodan sonra plaka genellikle bir kez kontrol edilir. Bu aşamada bulunan sorunlar hâlâ söküp yeniden kaplayıp yeniden pozlayarak düzeltilebilir; krom bir kez aşındırıldıktan sonra geri dönüş yoktur. Birçok proses, rezisti aşındırmaya daha dayanıklı kılmak için aşındırmadan önce bir kez daha fırınlar.

Aşındırma: açığa çıkan kromu çözmek

Kromun ıslak aşındırmasında yaygın olarak amonyum seryum nitrat esaslı aşındırıcı kullanılır. Kromu çözer, camı zedelemez ve rezisti de neredeyse etkilemez. Yarıktaki krom tamamen çözülünce geçirgen bölge karanlıktan şeffafa döner; bitiş noktası bundan anlaşılabilir.

Islak aşındırmanın kaçınılmaz bir özelliği vardır: izotropiktir — aşağı ne kadar çözülürse yana da o kadar. Krom, rezistin altına doğru ilerleyerek çözülür; buna yan aşınma (undercut) denir (Şekil 1’in ikinci adımı).

Yan aşınma ve çizgi genişliği kontrolü

Rezist söküldükten sonra krom çizgi genişliği kabaca:

krom çizgi genişliği ≈ rezist çizgi genişliği − 2 × yan aşınma

Krom film yalnızca yaklaşık 0,1 μm kalınlıktadır ve yan aşınma da aynı mertebededir. Her açıklığın temiz aşındırıldığından emin olmak için uygulamada biraz aşırı aşındırma eklenir; bu da yan aşınmayı daha artırır. Kenar başına 0,15 μm yan aşınma varsayılırsa krom çizgi, rezist çizgisinden yaklaşık 0,3 μm daha dar olur:

Tasarım çizgi genişliği	0,3 μm daralmanın çizgi genişliğine oranı
25 μm (yarıçap 20 mm, 2500 çizgi)	yaklaşık 1,2%
3,1 μm (yarıçap 10 mm, 10000 çizgi)	yaklaşık 10%

Aynı yan aşınma kaba çizgide neredeyse etkisiz, ince çizgide ise belirgindir. Yaygın önlemler: maskede çizgileri telafi için biraz daha geniş çizmek; krom kalınlığını ve aşındırma süresini kararlı tutmak; daha da ince desenlerde yan aşınmayı azaltmak için plazma kuru aşındırma kullanmak.

Eksik aşındırma ve aşırı aşındırma

Şekil 2’ye bakın.

Eksik aşındırma: yarıktan ince bir krom tabakası kalır; geçirgen yarık daralır veya kapanır, sinyal genliği düşer, görev döngüsü de kayar.
Aşırı aşındırma: yan aşınma fazla olur, krom çizgiler incelir ve kenarlar pürüzlenir; ağır durumlarda ince çizgilerin altı oyulur ve kopuk çizgi oluşur.

Aşındırma hızı sıcaklık, derişim, karıştırma ve banyonun kullanım sayısına bağlıdır; bu yüzden üretimde banyo durumu izlenmeli ve süre ilk parça çizgi genişliği ölçümüyle düzeltilmelidir. Plaka genelinde düzensiz krom kalınlığı bazı bölgeleri eksik, bazılarını aşırı aşındırmaya da bırakabilir.

Şekil 2 – Eksik, uygun ve aşırı aşındırma için sökme sonrası kesit ve üst görünüm; kesik çizgi özgün rezist çizgi kenarını gösterir

Rezist sökme: krom çizgileri tamamen açığa çıkarmak

Aşındırmadan sonra kalan rezist, sökücü veya oksijen plazmasıyla temizlenir. Artık rezist partikül tutar, sonraki temizliği ve yapıştırmayı etkiler ve yerel geçirgenliği düzensiz kılabilir. Söküldükten sonra substratın tam krom çizgileri vardır; çizgi genişliği ölçülüp kusurlar incelenebilir.

Özet

Banyo gizli görüntüyü rezist desenine, aşındırma rezist desenini krom desenine çevirir; rezist sökme krom çizgileri açığa bırakır. Islak aşındırmadaki yan aşınma krom çizgiyi rezist çizgisinden biraz daha dar yapar — çizgi ne kadar inceyse etki o kadar büyüktür. Banyo da aşındırma da “tam yerinde” olmalıdır: azı artık krom bırakır, fazlası çizgileri incelterek koparır.

Çince orijinal makalenin çevirisi (0025). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com