L’allineatore utilizzato è il modello Karl S¨uss MJB3UV400 mostrato in figura A.6. Esso è dotato di una lampada da 350W che fornisce una
Figura A.5: Tabella riassuntiva delle caretteristiche delle maschere progettate.
radiazione ad una lunghezza d’onda di 350 − 450 nm. Lo strumento permette di realizzare l’esposizione in hard contact o soft contact man- tenendo il campione a contatto con la maschera per mezzo del vuoto. In condizioni ottimali la risoluzione è pari a 0.6 µm.
Per mezzo di manipolatori quotati è possibile spostare il campione lun- go le tre direzioni (x, y, z) e ruotarlo in direzione θ per ottenere la giusta inclinzazione rispetto alla maschera.
L’allinenamento della maschera è un passo decisamente critico che prevede un certo errore sistematico in quanto non c’è nessuna parte elettronica che possa essere da supporto. Quindi tutto avviene sfrut- tando il microscopio e i manipolatori. Come detto in precedenza i margini di protezione sono dell’ordine di qualche micron, quindi è nec- essario sfruttare dei punti di riferimento sul chip per eseguire un ottimo allineamento. E’chiaro che per ogni sensore richiede una tecnica diversa per allineare la maschera.
Per allineare la maschera relativa ai flussimetri termici, per esempio, si è sfruttato come punto di riferimento l’incrocio delle metal 1 con l’angolo della buca.
Figura A.6: Fotografia dell’allineatore Karl S¨uss MJB3UV400
Per quanto riguarda invece l’allineamento della maschera 2 dei mi- croflown, la situazione è stata abbastanza complicata in quanto non si avevano punti di riferimento visibili. Inoltre questa litografia avveni- va dopo avere eseguito un attacco, quindi la profondità delle buche non permetteva una messa a fuoco ottimale. Questa condizione, è diventata ancora più complicata quando si è utilizzato il resist SPR22070.
Procedure utilizzate
B.1
Attacco in TMAH
La procedura in TMAH è abbastanza laboriosa per quanto riguarda la preparazione e le precauzioni da prendere per mantenere le proprietà del TMAH per tutta la durata dell’attacco.
Ogni becker predisposto per l’attacco contiene 100 grammi di TMAH al 5% in peso; questo è posto su un hotplate e portato a 60◦C. Una volta raggiunta la temperatura vengono disciolti 2 grammi di acido silicico (per velocizzare l’operazione la soluzione è agitata per mez- zo di un’ancoretta magnetica e lo strirrer dell’ hotplate). Quando la soluzione diventa limpida si porta la temperatura a 90◦C, raggiunti i quali vengono sciolti 0.7 grammi di persolfato di ammonio.
Prima di inserire il campione in soluzione, posizionato in un porta- campione di teflon, è necessario un bagno in BHF della durata di 10 secondi per eliminare lo strato di ossido nativo che si sarà creato sulla superficie del campione esposto all’aria. Questo è un passo abbastanza importante, in quanto basterebbe anche uno piccolo strato di ossido per rallentare notevolmente l’attacco di TMAH. Tolto anche il resist ancora presente sul campione, quest’ultimo viene immerso nel becker
e lasciato immmobile monitorando che la temperatura sia stabile tra 85◦C e 90◦C. Il becker è parzialmente tappato per evitare l’evaporazione dei componenti e quindi l’alterazione della soluzione.
Finito l’attacco, viene immerso il portacampione in acqua deionizzata, quindi il campione viene rimosso e sottoposto ad un bagno di etanolo. Questo passo è importante per evitare che la tensione superficiale del- l’acqua causi l’adesione delle strutture sospese al substrato durante la fase successiva di asciugatura, fenomeno noto con il nome stiction. L’attacco in TMAH per i flussimetri termici ha una durata totale di 100 minuti, quindi per garantire le proprietà del TMAH per tutta la durata è necessario suddivederlo in due step da 50 minuti ciascuno.
B.2
Deposizione resist SPR
220 − 70
In questa sezione verranno descritti in modo dettagliato i passi necessari per deporre il resist SPR200-70.
La disidratazione dura 30 minuti e avviene in un forno a convezione alla temperatura di 120◦C. Il passo successivo è la deposizione del resist. Lo spessore rischiesto per questo post-processing richiede una velocità di rotazione dello spinner di 6000 rpm, ottenendo uno spessore di 5.5 micron.
Quindi si esegue il pre-backing per mezzo di un hot-plate. Raggiunti i 50◦C si poggia il campione e la temperatura dell’hot-plate viene im- postata a 115◦C. Raggiunta questa temperatura, dopo circa 2 minuti e 30 secondi, si mantiene il campione immobile sul piatto per un tempo pari a 3 minuti e 40 secondi.
Effettuata l’esposizione è necessario far reidratare il campione per un’o- ra, lasciandolo a contatto con l’ambiente esterno.
Dopodichè è previsto un passo chiamato backing: questo consiste in ul- teriore cottura del resist, ripetendo in modo esatto quanto fatto durante il pre-backing.
Completata la fase di cottura si può eseguire lo sviluppo. Questa fase consiste in un bagno in una soluzione costituita da H2O : 351 in un
rapporto 4 : 1 e la durata standard è fissata a 4 minuti.
Infine si esegue il post-backing: questo passo viene eseguito in un forno a convezione. Il campione si immette nel forno una volta raggiunti i 50◦C, quindi si imposta la temperatura a 95◦C e una volta raggiunta si lascia lì per 30 minuti.
In figura seguente, B.1, sono riportate le caratteristiche dei programmi dello spinner utilizzate in questo lavoro di tesi.
Figura B.1: Tabella che indica le caratteristiche dei programmi di stesura del resist e primer utilizzati in questo lavoro di tesi.
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Vorrei ringraziare innanzitutto il professor Paolo Bruschi e l’Ing. Mas- simo Piotto per avermi dato l’opportunità di svolgere questo lavoro di tesi e per aver dimostrato massima disponibilità seguendomi in ogni passo del lavoro.
Ringrazio tutti gli amici e le persone conosciute durante questi anni trascorsi a Pisa grazie ai quali sono riuscito a sentirmi un pò a casa. In ultimo, ma non per importanza, ringrazio la mia famiglia, mamma, papà, Marco e Francesco senza i quali non avrei superato ogni tipo di ostacolo, e a cui dedico perciò il traguardo raggiunto.