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150~250C,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蒸气淀积,200~250C,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
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0.7~3m;
KrF的厚度约0.4~0.9m;ArF的厚度约0.2~0.5m。
4、软烘(Soft Baking) 方法:真空热板,85~120C,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;
5、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;
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5~25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
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,〉1m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,0.35m(I line)~0.25m
(DUV)。掩膜板缩小比例(4:1),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4:1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(PDM,Photo Defect Monitor):
光刻胶缺陷监控。 举例:0.18m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:0.7m; 分
辨率Resolution:0.18~0.25m(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Overlay:65nm; 产能Throughput:30~60wafers/hour(200mm);
视场尺寸Field Size:2532mm;
8、后烘(PEB,P遇到困难怎么解决 ost 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。
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(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15~25C)。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。
10、硬烘(Hard Baking) 方法:热板,100~130C(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
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(125~200C)工艺中
减少因光刻胶高温流动而引起分辨率的降低。
本文发布于:2023-04-24 23:18:46,感谢您对本站的认可!
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