光刻工艺简要流程介绍

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半导体光刻工艺介绍

半导体光刻工艺介绍

半导体光刻工艺介绍
半导体光刻工艺是半导体制造中最为重要的工序之一。

主要作用是将图形信息从掩模版(也称掩膜版)上保真传输、转印到半导体材料衬底上。

以下是光刻工艺的主要步骤:
硅片清洗烘干:湿法清洗+去离子水冲洗+脱水烘焙(热板150~250℃,1~2分钟,氮气保护)。

涂底:气相成底膜的热板涂底。

旋转涂胶:静态涂胶(Static)。

软烘:真空热板,85~120℃,30~60秒。

对准并曝光:光刻机通常采用步进式 (Stepper)或扫描式 (Scanner)等,通过近紫外光 (Near Ultra-Violet,NUV)、中紫外光 (Mid UV,MUV)、深紫外光(Deep UV,DUV)、真空紫外光 (Vacuum UV,VUV)、极短紫外光 (Extreme UV,EUV)、X-光 (X-Ray)等光源对光刻胶进行曝光,使得晶圆内产生电路图案。

后烘:PEB,Post Exposure Baking。

显影:Development。

硬烘:Hard Baking。

光刻工艺的基本原理是利用涂敷在衬底表面的光刻胶的光化学反应作用,记录掩模版上的器件图形,从而实现将集成器件图形从设计转印到衬底的目的。

光刻工艺简要流程介绍

光刻工艺简要流程介绍

光刻工艺简要流程介绍光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。

主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上,为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。

光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3,耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%。

光刻机是生产线上最贵的机台,5~15百万美元/台。

主要是贵在成像系统(由15~20个直径为200~300mm的透镜组成)和定位系统(定位精度小于10nm)。

其折旧速度非常快,大约3~9万人民币/天,所以也称之为印钞机。

光刻部分的主要机台包括两部分:轨道机(Tracker),用于涂胶显影;扫描曝光机(Scanning)光刻工艺的要求:光刻工具具有高的分辨率;光刻胶具有高的光学敏感性;准确地对准;大尺寸硅片的制造;低的缺陷密度。

光刻工艺过程一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。

1、硅片清洗烘干(Cleaning and Pre-Baking)方法:湿法清洗+去离子水冲洗+脱水烘焙(热板150~2500C,1~2分钟,氮气保护)目的:a、除去表面的污染物(颗粒、有机物、工艺残余、可动离子);b、除去水蒸气,是基底表面由亲水性变为憎水性,增强表面的黏附性(对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷)。

2、涂底(Priming)方法:a、气相成底膜的热板涂底。

HMDS蒸汽淀积,200~2500C,30秒钟;优点:涂底均匀、避免颗粒污染;b、旋转涂底。

缺点:颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。

目的:使表面具有疏水性,增强基底表面与光刻胶的黏附性。

3、旋转涂胶(Spin-on PR Coating)方法:a、静态涂胶(Static)。

硅片静止时,滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂(原光刻胶的溶剂约占65~85%,旋涂后约占10~20%);b、动态(Dynamic)。

低速旋转(500rpm_rotation per minute)、滴胶、加速旋转(3000rpm)、甩胶、挥发溶剂。

光刻工艺步骤介绍

光刻工艺步骤介绍
方式: 烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
A
12
影响胶膜因素:
一 涂胶腔排风量的大小直接影响着胶膜的均匀性; 二 硅片吸盘的水平度、同心度以及真空度都会影响胶
膜的均匀性; 三 胶盘的形状应能有效的防止光刻胶在高速旋转时出
现的“回溅”; 四 涂胶的工作环境,如湿度、温度、洁净度等均会影
响胶膜的质量。
去 边 ( EBR ) 喷管
圆片
吸盘
A 图 正面去边,胶的边缘比较规则。
胶层
胶层 圆片
吸盘 B图背面去边,胶的边缘呈锯齿状。 去边(EBR)喷

加速旋转
圆片 吸盘
A
胶 层 圆 片 吸盘
11
涂胶后烘
目的: 提高光刻胶与衬底(圆片)的粘附力及胶膜的抗机 械磨擦能力。
作用: 充分的前烘可以改善胶膜的粘附性与抗刻蚀性。
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
A
4
光刻工艺步骤实例-N-WELL层曝光
•N-Well Exposure
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
A
5
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次显影
•N-Well Developing
PR Si3N4
N-Si Si(P)
A
SiO2
6
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
圆片低速渐静止或静止
喷显影液
圆片轻转(依靠圆片表面张力显影液在圆片表面停留一段时间)
较高速旋转(甩去圆片表面的显影液)
喷水旋转
加速旋转(甩干)
停止旋转并取片
显影后烘(坚膜)
圆片送回片架显影工艺完成

光刻与刻蚀工艺流程

光刻与刻蚀工艺流程

光刻与刻蚀工艺流程光刻和刻蚀是半导体工艺中重要的步骤,用于制备芯片中的电路。

光刻是一种通过使用光敏剂和光刻胶来转移图案到硅片上的技术。

刻蚀则是指使用化学物质或物理能量来去除或改变表面的材料。

光刻工艺流程分为四个主要步骤:准备硅片、涂敷光刻胶、曝光和开发。

首先,准备硅片。

这包括清洗硅片表面以去除杂质和污染物,然后通过浸泡于化学溶液中或使用化学气相沉积等方法在硅片上形成一层光刻胶的基础层。

第二步是涂敷光刻胶。

将光刻胶倒入旋转涂胶机的旋转碟中,然后将硅片放置在碟上。

通过旋转碟和光刻胶的黏度控制,使光刻胶均匀地铺在硅片上。

光刻胶的厚度取决于所需的图案尺寸和深度。

第三步是曝光。

在光刻机中,将掩膜对准硅片,然后使用紫外线照射光刻胶。

掩膜是一个透明的玻璃或石英板,上面有所需的电路图案。

曝光过程中,光刻胶中的光敏剂会发生化学反应,使得光刻胶在被曝光的区域变得溶解性,而未被曝光的区域仍保持完整。

最后一步是开发。

在开发过程中,使用盐酸、溶液或者有机溶剂等化学溶液将未曝光的光刻胶从硅片上溶解掉。

溶解后就会出现光刻胶的图案,这相当于将掩膜中的图案转移到硅片上。

在完成开发后,再对硅片进行清洗和干燥的处理。

刻蚀工艺流程通常根据需要的深度和形状来选择不同的刻蚀技术。

常见的刻蚀技术有湿刻蚀和干刻蚀。

湿刻蚀是将硅片浸泡在一个含有化学溶液的反应槽中,溶液会去除不需要的材料。

刻蚀速度取决于化学溶液中的浓度和温度以及刻蚀时间。

湿刻蚀通常用于较浅的刻蚀深度和简单的结构。

干刻蚀是使用物理能量如等离子体来去除材料。

等离子体刻蚀分为反应离子束刻蚀(RIE)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP)。

在等离子体刻蚀中,通过加热到高温的氩气等离子体释放离子,离子会以高速束流撞击竖立在硅片表面的物质,去除不需要的材料。

干刻蚀通常用于深刻蚀和复杂的纳米级结构。

在刻蚀过程中,为了保护不需要刻蚀的区域,通常会将硅片用光刻胶进行覆盖。

在刻蚀结束后,光刻胶可以去除,暴露出所需要的图案。

光刻工艺步骤介绍

光刻工艺步骤介绍

光刻工艺步骤介绍光刻工艺是半导体芯片制造中不可或缺的一步,其目的是将芯片设计图案转移到光刻胶上,然后通过化学腐蚀或蚀刻的方式将这些图案转移到芯片表层。

下面是一个光刻工艺的详细步骤介绍:1.准备工作:首先需要清洗芯片表面,以去除表面的杂质和污染物。

清洗可以使用化学溶液或离子束清洗仪等设备。

同时,需要准备好用于光刻的基板,这通常是由硅或其他半导体材料制成的。

2.底层涂覆:将光刻胶涂覆在基板表面,胶层的厚度通常在几微米到几十微米之间。

胶液通常是由聚合物和其他添加剂组成的,可以通过旋涂、喷涂或浸涂等方法进行涂覆。

3.烘烤和预烘烤:将涂覆好的光刻胶进行烘烤和预烘烤。

这一步的目的是除去胶液中的溶剂和挥发物,使胶层更加均匀和稳定。

烘烤的温度和时间可以根据不同的胶液和工艺要求来确定。

4.掩膜对位:将掩膜和基板进行对位。

掩膜是一个透明的玻璃或石英板,上面有芯片设计的图案。

对位过程可以通过显微镜或光刻机上的对位系统来进行。

5.曝光:将掩膜下的图案通过光源进行曝光。

光源通常是由紫外线灯或激光器组成的。

曝光时间和光照强度的选择是根据胶层的特性和所需的图案分辨率来确定的。

6.感光剂固化:曝光后,光刻胶中的感光剂会发生化学反应,使胶层中的暴露部分固化。

这一步被称为光刻胶的显影,可以通过浸泡在显影剂中或使用喷雾设备来进行。

7.显影:在光刻胶上进行显影,即移去显影剂无法固化的胶层。

显影的时间和温度可以根据胶层的特性和图案的要求来确定。

显影过程通常伴随着机械搅动或超声波搅拌,以帮助显影剂的渗透和清洗。

8.硬化:为了提高图案的耐久性和稳定性,可以对显影后的芯片进行硬化处理。

硬化可以通过烘烤、紫外线照射或热处理等方法来实现。

9.检查和修复:在完成光刻工艺后,需要对光刻图案进行检查。

如果发现图案存在缺陷或错误,可以使用激光修复系统或电子束工作站等设备进行修复。

10.后处理:最后,需要对光刻胶进行去除,以准备进行下一步的制造工艺。

去除光刻胶的方法可以采用化学溶剂、等离子体蚀刻或机械刮伤等。

光刻工艺步骤介绍

光刻工艺步骤介绍

光刻工艺步骤介绍光刻工艺是一种重要的微电子制造技术,用于将电子芯片的图案转移至硅片上。

下面我将详细介绍光刻工艺的步骤。

第一步:准备硅片在光刻工艺开始之前,首先需要准备好硅片。

这包括清洗硅片表面以去除任何杂质,并在其表面形成一层薄的光刻胶。

光刻胶一般是由聚合物(如光刻胶),溶剂和添加剂组成的混合物。

第二步:涂覆光刻胶准备好的硅片放置在旋涂机上,然后将光刻胶涂覆在硅片表面。

旋涂机会以高速旋转硅片,使光刻胶均匀地覆盖在整个表面上。

涂覆的光刻胶会在硅片上形成一层均匀的薄膜。

第三步:预烘烤涂覆光刻胶后,硅片需要进行预烘烤。

预烘烤的目的是将光刻胶中的溶剂挥发掉,使光刻胶更加稳定。

预烘烤是在较低的温度下进行的,一般在90-100°C之间。

第四步:对准和曝光在对准和曝光步骤中,使用光刻机将芯片的图案转移到光刻胶层上。

首先,在光刻机的对准系统下,将硅片和图案的掩膜进行对准。

对准系统使用电子束或激光进行确切的对准。

一旦对准完成,光刻机会使用紫外线光源照射光刻胶。

光刻胶的激发使其发生化学反应,形成了曝光图案。

第五步:后烘烤曝光完成后,硅片需要进行后烘烤。

后烘烤的目的是将光刻胶中的曝光图案进行固化,并增强其耐久性。

后烘烤的温度和时间会根据光刻胶的类型和用途而有所不同。

第六步:显影显影是将曝光图案从光刻胶中暴露出来的步骤。

使用化学溶液将未曝光的光刻胶部分溶解掉,只留下曝光图案。

这一步骤在洗涤机中进行,确保均匀地清洗掉不需要的光刻胶部分。

第七步:清洗显影完成后,硅片需要通过化学溶液进行清洗,以去除任何剩余的光刻胶和杂质。

清洗过程往往需要使用多种溶液和机械清洗的步骤,以确保硅片表面干净。

第八步:测量和检验最后一步是对光刻结果进行测量和检验。

使用显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等设备,检查光刻图案是否与设计要求相符。

测量和检验可以帮助确认制造过程中的任何错误或缺陷,以便及时进行修正。

光刻工艺简要流程介绍

光刻工艺简要流程介绍

光刻工艺简要流程介绍光刻工艺是半导体制造中非常重要的一个步骤,主要用于将芯片的电路图案传输至硅片上。

以下是光刻工艺的简要流程介绍。

1.准备工作在进行光刻之前,需要先对硅片进行一系列的准备工作。

包括清洁硅片表面、附着光刻胶、烘干等。

2.光刻胶涂布在准备完毕的硅片上,使用涂胶机将光刻胶均匀地涂布在硅片表面。

光刻胶是一种高分子有机聚合物,具有粘附性能。

3.预烘将涂布光刻胶的硅片放入预烘炉中,通过升温和恒温的方式,将光刻胶中的溶剂挥发,使得光刻胶中的聚合物形成薄膜,并在硅片表面形成一层均匀的保护膜。

4.掩模对位将预烘完毕的硅片和掩模放入对位仪中,在显微镜下进行精确对位。

掩模是一个透明的玻璃衬底上覆盖有芯片的图案。

5.紫外曝光将已对位好的硅片放入紫外曝光机中,打开紫外光源,光束通过掩模上的图案进行投射,将图案的细节库流到硅片上。

6.开发曝光完毕后,将硅片放入显影机中进行开发。

开发液会溶解掉曝光过程中没有暴露到光的光刻胶,显示出光刻胶图案。

7.软烘将开发完毕的硅片放入软烘炉中,通过温度升高将余留在硅片上的开发液挥发,使得光刻胶更加稳定。

8.硬烘将软烘完毕的硅片放入硬烘炉中,通过更高的温度和较长的时间,硬化光刻胶,使其具有更好的耐蚀性。

9.除胶将硬烘完毕的硅片放入去胶机中,用一定的化学液将光刻胶除去,还原出硅片表面的芯片图案。

10.检测和清洁除胶完毕后,需要对硅片进行检测,确保图案的质量和正确性。

之后进行清洁,除去可能残留在硅片上的任何污染物。

光刻工艺是半导体制造中至关重要的一步,其决定了芯片上电路图案的制备质量和精确度。

随着技术的不断进步,光刻工艺也不断改进,以适应更高的图案分辨率和更复杂的电路设计。

光刻基本流程

光刻基本流程

光刻基本流程光刻是半导体芯片制造中最重要的工艺之一,它是将芯片设计中的电路图案通过光学技术转移到硅片表面的过程。

本文将介绍光刻的基本流程。

1. 掩模制备在光刻开始前,需要准备好掩模。

掩模是一种透光性很好的玻璃或石英薄板,上面覆盖着芯片设计中所需要的电路图案。

掩模的制备需要使用电子束曝光或激光束曝光等技术,制备出高精度的电路图案。

2. 光刻胶涂覆光刻胶是一种具有特殊光敏性的聚合物材料。

在光刻开始前,需要将光刻胶涂覆在硅片表面上。

涂覆的厚度需要精确控制,通常在几百纳米到几微米之间。

3. 曝光在涂覆了光刻胶的硅片上,需要使用光刻机进行曝光。

光刻机通过掩模上的电路图案,将光照射在光刻胶上。

光照后,光刻胶会发生化学反应,使得光刻胶的化学性质发生变化。

曝光后的光刻胶只有在接下来的显影过程中才会被去除。

4. 显影在显影过程中,需要将曝光后的光刻胶进行去除。

具体来说,需要将硅片浸泡在显影液中。

显影液能够溶解曝光后的光刻胶,而未曝光的部分则不会被去除。

这样就形成了光刻胶的图案。

5. 电子束刻蚀在光刻胶图案形成后,需要使用电子束刻蚀将图案转移到硅片表面。

电子束刻蚀是一种高精度、高能量的刻蚀技术,能够将光刻胶图案转移至硅片表面。

6. 清洗在电子束刻蚀完成后,需要对硅片进行清洗。

清洗的目的是去除残留的光刻胶和刻蚀产物等杂质,以保证芯片的质量。

光刻流程包括掩模制备、光刻胶涂覆、曝光、显影、电子束刻蚀和清洗。

通过这一系列的工艺步骤,能够将芯片设计中的电路图案精确地转移到硅片表面,从而制造出高质量的半导体芯片。

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光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。

主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上,为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。

光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3,耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%。

光刻机是生产线上最贵的机台,5~15百万美元/台。

主要是贵在成像系统(由15~20个直径为200~300mm的透镜组成)和定位系统(定位精度小于10nm)。

其折旧速度非常快,大约3~9万人民币/天,所以也称之为印钞机。

光刻部分的主要机台包括两部分:轨道机(Tracker),用于涂胶显影;扫描曝光机(Scanning)光刻工艺的要求:光刻工具具有高的分辨率;光刻胶具有高的光学敏感性;准确地对准;大尺寸硅片的制造;低的缺陷密度。

光刻工艺过程一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。

1、硅片清洗烘干(Cleaning and Pre-Baking)方法:湿法清洗+去离子水冲洗+脱水烘焙(热板150~2500C,1~2分钟,氮气保护)目的:a、除去表面的污染物(颗粒、有机物、工艺残余、可动离子);b、除去水蒸气,是基底表面由亲水性变为憎水性,增强表面的黏附性(对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷)。

2、涂底(Priming)方法:a、气相成底膜的热板涂底。

HMDS蒸汽淀积,200~2500C,30秒钟;优点:涂底均匀、避免颗粒污染;b、旋转涂底。

缺点:颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。

目的:使表面具有疏水性,增强基底表面与光刻胶的黏附性。

3、旋转涂胶(Spin-on PR Coating)方法:a、静态涂胶(Static)。

硅片静止时,滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂(原光刻胶的溶剂约占65~85%,旋涂后约占10~20%);b、动态(Dynamic)。

低速旋转(500rpm_rotation per minute)、滴胶、加速旋转(3000rpm)、甩胶、挥发溶剂。

决定光刻胶涂胶厚度的关键参数:光刻胶的黏度(Viscosity),黏度越低,光刻胶的厚度越薄;旋转速度,速度越快,厚度越薄;影响光刻胶厚度均运性的参数:旋转加速度,加速越快越均匀;与旋转加速的时间点有关。

一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关(因为不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和分辨率):I-line最厚,约0.7~3μm;KrF的厚度约0.4~0.9μm;ArF的厚度约0.2~0.5μm。

4、软烘(Soft Baking)方法:真空热板,85~120℃,30~60秒;目的:除去溶剂(4~7%);增强黏附性;释放光刻胶膜内的应力;防止光刻胶玷污设备;边缘光刻胶的去除(EBR,Edge Bead Removal)。

光刻胶涂覆后,在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。

边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且容易发生剥离(Peeling)而影响其它部分的图形。

所以需要去除。

方法:a、化学的方法(Chemical EBR)。

软烘后,用PGMEA或EGMEA去边溶剂,喷出少量在正反面边缘出,并小心控制不要到达光刻胶有效区域;b、光学方法(Optical EBR)。

即硅片边缘曝光(WEE,Wafer Edge Exposure)。

在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特殊溶剂中溶解5、对准并曝光(Alignment and Exposure)对准方法:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准;b、通过对准标志(Align Mark),位于切割槽(Scribe Line)上。

另外层间对准,即套刻精度(Overlay),保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。

曝光中最重要的两个参数是:曝光能量(Energy)和焦距(Focus)。

如果能量和焦距调整不好,就不能得到要求的分辨率和大小的图形。

表现为图形的关键尺寸超出要求的范围。

曝光方法:a、接触式曝光(Contact Printing)。

掩膜板直接与光刻胶层接触。

曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当,设备简单。

缺点:光刻胶污染掩膜板;掩膜板的磨损,寿命很低(只能使用5~25次);1970前使用,分辨率〉0.5μm。

b、接近式曝光(Proximity Printing)。

掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm。

可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。

但是同时引入了衍射效应,降低了分辨率。

1970后适用,但是其最大分辨率仅为2~4μm。

c、投影式曝光(Projection Printing)。

在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光。

一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。

优点:提高了分辨率;掩膜板的制作更加容易;掩膜板上的缺陷影响减小。

投影式曝光分类:扫描投影曝光(Scanning Project Printing)。

70年代末~80年代初,〉1μm工艺;掩膜板1:1,全尺寸;步进重复投影曝光(Stepping-repeating Project Printing或称作Stepper)。

80年代末~90年代,0.35μm(I line)~0.25μm(DUV)。

掩膜板缩小比例(4:1),曝光区域(Exposure Field)22×22mm(一次曝光所能覆盖的区域)。

增加了棱镜系统的制作难度。

扫描步进投影曝光(Scanning-Stepping Project Printing)。

90年代末~至今,用于≤0.18μm工艺。

采用6英寸的掩膜板按照4:1的比例曝光,曝光区域(Exposure Field)26×33mm。

优点:增大了每次曝光的视场;提供硅片表面不平整的补偿;提高整个硅片的尺寸均匀性。

但是,同时因为需要反向运动,增加了机械系统的精度要求。

在曝光过程中,需要对不同的参数和可能缺陷进行跟踪和控制,会用到检测控制芯片/控片(Monitor Chip)。

根据不同的检测控制对象,可以分为以下几种:a、颗粒控片(Particle MC):用于芯片上微小颗粒的监控,使用前其颗粒数应小于10颗;b、卡盘颗粒控片(Chuck Particle MC):测试光刻机上的卡盘平坦度的专用芯片,其平坦度要求非常高;c、焦距控片(Focus MC):作为光刻机监控焦距监控;d、关键尺寸控片(Critical Dimension MC):用于光刻区关键尺寸稳定性的监控;e、光刻胶厚度控片(PhotoResist Thickness MC):光刻胶厚度测量;f、光刻缺陷控片(PDM,Photo Defect Monitor):光刻胶缺陷监控。

举例:0.18μm的CMOS扫描步进光刻工艺。

光源:KrF氟化氪DUV光源(248nm);数值孔径NA:0.6~0.7;焦深DOF:0.7μm分辨率Resolution:0.18~0.25μm(一般采用了偏轴照明OAI_Off-Axis Illumination和相移掩膜板技术PSM_Phase Shift Mask增强);套刻精度Overlay:65nm;产能Throughput:30~60wafers/hour(200mm);视场尺寸Field Size:25×32mm;6、后烘(PEB,Post Exposure Baking)方法:热板,110~130C,1分钟。

目的:a、减少驻波效应;b、激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除基团使之能溶解于显影液。

7、显影(Development)方法:a、整盒硅片浸没式显影(Batch Development)。

缺点:显影液消耗很大;显影的均匀性差;b、连续喷雾显影(Continuous Spray Development)/自动旋转显影(Auto-rotation Development)。

一个或多个喷嘴喷洒显影液在硅片表面,同时硅片低速旋转(100~500rpm)。

喷嘴喷雾模式和硅片旋转速度是实现硅片间溶解率和均匀性的可重复性的关键调节参数。

c、水坑(旋覆浸没)式显影(Puddle Development)。

喷覆足够(不能太多,最小化背面湿度)的显影液到硅片表面,并形成水坑形状(显影液的流动保持较低,以减少边缘显影速率的变化)。

硅片固定或慢慢旋转。

一般采用多次旋覆显影液:第一次涂覆、保持10~30秒、去除;第二次涂覆、保持、去除。

然后用去离子水冲洗(去除硅片两面的所有化学品)并旋转甩干。

优点:显影液用量少;硅片显影均匀;最小化了温度梯度。

显影液:a、正性光刻胶的显影液。

正胶的显影液位碱性水溶液。

KOH和NaOH因为会带来可动离子污染(MIC,Movable Ion Contamination),所以在IC制造中一般不用。

最普通的正胶显影液是四甲基氢氧化铵(TMAH)(标准当量浓度为0.26,温度15~250C)。

在I线光刻胶曝光中会生成羧酸,TMAH显影液中的碱与酸中和使曝光的光刻胶溶解于显影液,而未曝光的光刻胶没有影响;在化学放大光刻胶(CAR,Chemical Amplified Resist)中包含的酚醛树脂以PHS形式存在。

CAR中的PAG产生的酸会去除PHS中的保护基团(t-BOC),从而使PHS 快速溶解于TMAH显影液中。

整个显影过程中,TMAH没有同PHS发生反应。

b、负性光刻胶的显影液。

二甲苯。

清洗液为乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。

显影中的常见问题:a、显影不完全(Incomplete Development)。

表面还残留有光刻胶。

显影液不足造成;b、显影不够(Under Development)。

显影的侧壁不垂直,由显影时间不足造成;c、过度显影(Over Development)。

靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解,形成台阶。

显影时间太长。

8、硬烘(Hard Baking)方法:热板,100~1300C(略高于玻璃化温度Tg),1~2分钟。

目的:a、完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂(以免在污染后续的离子注入环境,例如DNQ酚醛树脂光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂);b、坚膜,以提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力;c、进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏附性;d、进一步减少驻波效应(Standing Wave Effect)。

常见问题:a、烘烤不足(Underbake)。

减弱光刻胶的强度(抗刻蚀能力和离子注入中的阻挡能力);降低针孔填充能力(Gapfill Capability for the needlehole);降低与基底的黏附能力。

b、烘烤过度(Overbake)。

引起光刻胶的流动,使图形精度降低,分辨率变差。

另外还可以用深紫外线(DUV,Deep Ultra-Violet)坚膜。

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