Fotorezist Kaplama

Fotorezist kaplamak için de˘gi¸sik yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar vakumlu döner tabla üzerinde pulu belirli bir hızda döndürerek kaplama, sprey kaplama, daldırma yöntemi ile kaplama ve polimer silindirin rezisti pul yüzeyine transferi ile kaplama yöntemleridir. En çok kullanılan yöntem, pul yüzeyinde kaplama homojenli˘gini yüksek seviyede sa˘gladı˘gı için ¸Sekil 3.2’deki gibi döndürerek kaplama yöntemidir.

¸Sekil 3.2: a) Döndürerek kaplama yapılan cihaz b) Döndürerek fotorezist kaplamanın

¸sematik gösterimi [7].

Bu yöntemde pul vakumlu bir tabla üzerine ortalanarak yerle¸stirilir ve uygulanan vakum sayesinde pul yüksek hızlarda dönerken tabla üzerinde sabitlenir. Püskürtücü sistem tarafından pulun ortasına akıtılan fotorezist sıvısı, pulun dönmesi ile olu¸san santrifüj (merkezkaç) kuvveti ile pulun tüm yüzeyine yayılır. Pulun tam orta kısmının tabla üzerine oturması, pul yüzeyindeki kaplama kalınlı˘gı de˘gi¸skenli˘ginin dü¸sük oranda tutulması için oldukça önemli bir parametredir. Bu parametrenin ki¸siye ba˘gımlılı˘gını ortadan kaldırmak için pulu tabla üzerine yerle¸stirirken ayrıca bir aparat kullanılmaktadır.

Fotorezist sıvısı pul yüzeyine, pul statik ya da dinamik konumdayken püskürtülebilir.

Statik konumda pul tabla üzerinde dönmez iken dinamik konumda ise dü¸sük hızda ( 500 devir/dk) döner. Sıvının püskürtüldü˘gü sırada pulun statik konumda olmasının en büyük dezavantajı fotorezist çözeltisinin pul yüzeyini tamamen kaplayabilmesi için daha yüksek miktarda kullanılması gerekti˘gidir. ˙Ilgili çözelti oldukça pahalı oldu˘gu için pul ba¸sına kullanılacak miktarı arttırmak üretim maliyetini arttıracaktır.

Ayrıca kaplama prosesi sırasında çözeltinin bir kısmı pul yüzeyinden cihazın haznesine yayıldı˘gı için atık olarak biriktirilmektedir. Fotorezist çözeltisi içerisinde bulunan çözücü çevre açısından oldukça zararlı oldu˘gu için atık miktarını arttırmak çevre kirlili˘gi riskini yükseltecektir. Bir di˘ger dezavanatajı ise ince film ile kaplanacak pul yüzeyinin ıslanabilirlik derecesi dü¸sük ise statik konumda serme i¸slemi yapıldı˘gında pul yüzeyinde fotorezist filminde bo¸sluk olu¸sma riski olacaktır [30]. Bu nedenlerden dolayı yapılan deneylerde ve proseste pulun dinamik oldu˘gu konumda çözeltinin pul yüzeyine püskürtülmesi tercih edilmi¸stir.

Dinamik konumda püskürtme yaparken önemli olan çözeltinin pulun tam ortasından pulun tüm yüzeyine yayılmasıdır. Aksi takdirde kaplanan ince filmin kalınlık da˘gılımında düzensizlikler olu¸sur ve bu düzensizlikler pul yüzeyinde olu¸sacak

¸sekillerin profil ve kritik boyutlarını olumsuz olarak etkiler. Bu riski ortadan kaldırmak için yukarıda da anlatıldı˘gı üzere pulun merkezini tabla üzerine oturtmak için ayrı bir aparat kullanılmaktadır. Ayrıca püskürtme i¸slemi yapıldıktan sonra fotorezistin pulun yüzeyinde kademeli olarak yayılması için cihazın önceden ayarlanan son döndürme hızına ula¸smadan önce belirli bir süre dü¸sük hızda dönmesi gerekmektedir. Dü¸sük hızdan yüksek hıza geçi¸s için ayarlanan hızlanma ivmesi de polimerin pul yüzeyinde kademeli yayılmasında etkili olacaktır [31].

Yang ve Chang (2006), dönen tabla üzerinde fotorezist serme prosesinin sonuç de˘gi¸skenlerini (kaplama kalınlı˘gı ve kalınlı˘gın pul yüzeyindeki de˘gi¸sim oranı) hangi parametrelerin ve ne oranda etkiledi˘gine dair bir çalı¸sma yapmı¸slardır. Fotorezist serme i¸sleminde kullandıkları cihazın özelliklerini göz önünde bulundurarak de˘gi¸sken olarak fotorezist sıcaklı˘gı, cihazın haznesindeki nem oranı, döndürme hızı ve fotorezistin akı¸s debisi olmak üzere 4 adet parametre seçmi¸slerdir. Taguchi metodu kullanarak sadece 9 deney (L9) sonucu ile sonuç de˘gi¸skenlerin hedef de˘gerlerini sa˘glayacak optimum parametre seviyelerini tespit etmi¸sler ve Varyans Analizi ( ANOVA) uygulayarak faktörlerden en etkili olanların fotorezist sıcaklı˘gı ve cihazın haznesindeki nem oranı oldu˘gunu tespit etmi¸slerdir [32].

Atthi ve çalı¸sma arkada¸sları (2009) ise Taguchi metodunun dört seviyeli (L16) düzenini ve varyans analizini (ANOVA) kullanarak fotorezist serme prosesi üzerindeki etkili parametreleri ve bu parametrelerin optimum seviyelerini belirlemi¸slerdir.

Kontrol edilen parametreler olarak fotorezist akıtma süresi (s), ilk dönme hızı (devir/dk), son dönme hızına çıkma ivmesi (Devir/dk/s) ve son dönme hızı olarak belirlemi¸slerdir Sonuç de˘gi¸sken olarak ise fotorezist kalınlı˘gını ve pul genelindeki kalınlık de˘gi¸simini almı¸slardır. Fotorezist serme i¸slemi sırasında ¸Sekil 3.3 ‘de oldu˘gu gibi ilk adımda fotorezist pul yüzeyine belirlenen sürede akıtılır, ikinci adımda ilk dönme hızı ile pul geneline yayılır, üçüncü adımda belirlenen bir ivme ile cihaz son hıza çıkarken pul yüzeyinde fazlalık olarak bulunan fotorezist yüzeyden atılır. Yapılan bu çalı¸smada da serme i¸sleminin 4 önemli adımın 4 önemli parametresi kontrollü

de˘gi¸sken olarak alınmı¸stır. Sonuç olarak ise kullandıkları fotorezistin viskozitesinin de etkisiyle fotorezist kalınlı˘gı üzerindeki en etkili parametrenin son dönme hızı ve kalınlık da˘gılımını en fazla etkileyen parametrenin ise ilk dönme hızı oldu˘gunu tespit etmi¸slerdir [33].

¸Sekil 3.3: Fotorezist serme i¸sleminin adımları.

Çalı¸smalarda kullanılan cihazın (Brewer Science CEE 200 X model cihazı) özellikleri ve literatürde bulunan çalı¸smalar göz önünde bulundurularak fotorezist serme prosesine ait parametreler ve sonuç de˘gi¸skenler Çizelge 3.1 ‘de verilmi¸stir.

Çizelge 3.1: Fotorezist kaplama prosesinin parametreleri ve sonuç de˘gi¸skenleri.

Proses

cihazı ile ilgili parametreler *Fotorezist kalınlı˘gı

* Fotorezist akıtma süresi *Fotorezist

* ˙Ilk dönme hızı kalınlık da˘gılımı

* Son dönme hızı

Kürleme i¸slemi pulu belirli bir sıcaklı˘ga ayarlanmı¸s bir fırın içerisinde ya da belirli bir sıcaklı˘ga ayarlanmı¸s vakumlu tabla üzerinde belirli bir süre tutarak gerçekle¸stirilmektedir. Proses fırın içerisinde yapıldı˘gında birden fazla pul aynı anda i¸slem görebilir, fakat bu i¸s için yakla¸sık 30 dakika gibi bir süre gerekmektedir. Bu