光刻胶步骤

更新时间:2023-04-24 23:18:46 阅读: 评论:0


2023年4月24日发(作者:节约用水主题班会)

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150250C,12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蒸气淀积,200250C,30

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6585%,旋涂后约占1020%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; 影响光刻胶均匀性的参数: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

(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,0.73m

KrF的厚度约0.40.9mArF的厚度约0.20.5m

4、软烘(Soft Baking 方法:真空热板,85120C,3060秒; 目的:除去

溶剂(47%);增强黏附性;释放光刻胶膜内的应力;防止光刻胶玷污设备;

5、边缘光刻胶的去除(EBREdge 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PGMEAEGMEA

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(WEEWafer 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;

6、对准(Alignment 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。

7、曝光(Exposure 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525次);1970前使用,分辨率〉0.5m。 b、接近式

曝光Proximity Printing掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50m。

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2~4m。 c、投影式曝

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,〉1m工艺;

掩膜板11,全尺寸; 步进重复投影曝光(Stepping-repeating Project

Printing或称作Stepper80年代末~90年代,0.35mI line~0.25m

DUV)。掩膜板缩小比例(41),曝光区域(Exposure Field)2222mm(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≤0.18m

工艺。采用6英寸的掩膜板按照41的比例曝光,曝光区域Exposure Field

2633mm。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,增加了机械系诸葛亮的评价 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(PDMPhoto Defect Monitor):

光刻胶缺陷监控。 举例:0.18mCMOS扫描步进光刻工艺。 光源:KrF

化氪DUV光源(248nm); 数值孔径NA0.60.7 焦深DOF:0.7m;

辨率Resolution0.18~0.25m(一般中国大学排名及录取分数线 采用了偏轴照明

OAI_Off-AxisIllumination和相移掩膜板技术PSM_Pha Shift Mask增强);

套刻精度Overlay65nm 产能Throughput3060wafers/hour200mm);

视场尺寸Field Size:2532mm;

8、后烘(PEBP遇到困难怎么解决 ost Exposure Baking 方法:热板,110130C,1分钟。

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。

9显影Development)庞然大物的反义词 我爱一个人 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(100500rpm)。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1030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。KOHNaOH因为会带来可动离子污染MICMovable

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1525C)。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CARChemical 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 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。

10、硬烘(Hard Baking 方法:热板,100130C(略高于玻璃化温度Tg),

12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

needle hole);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木耳枸杞莲子汤 Ultra-Violet坚膜。使正性光刻胶树脂发生交联形成一层薄的表面硬壳,

增加光刻胶的热稳定性。在后面的等离子刻蚀和离子注入(125200C)工艺中

减少因光刻胶高温流动而引起分辨率的降低。


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