光刻膠的工藝流程

主要流程

1.前處理

（1）微粒清除                                       

    wafer表面的雜質(zhì)微粒會(huì)影響光刻膠的粘附，且會(huì)損壞光刻的圖形，造成成品率的下降，所以必須要清潔掉表面的雜質(zhì)顆粒、表面沾污以及自然氧化層等。

    微粒清除方法：高壓氮?dú)獯党瘜W(xué)濕法清洗，旋轉(zhuǎn)刷刷洗，高壓水噴濺等。

（2）烘干                                           

     經(jīng)過清潔處理后的晶圓表面會(huì)含有一定的水分（親水性表面），所以必須將其表面烘烤干燥（干燥的表面為憎水性表面），以便增加光刻膠和晶圓表面的粘附能力。

    保持憎水性表面的方法：一種是把室內(nèi)濕度保持在50%以下，并且在晶園完成前一步工藝之后盡可能快地對(duì)晶園進(jìn)行涂膠。另一種是把晶園儲(chǔ)存在用干燥且干凈的氮?dú)鈨艋^的干燥器中。

    此外，一個(gè)加熱的操作也可以使晶圓表面恢復(fù)到憎水性表面。有三種溫度范圍：150℃-200℃(低溫)，此時(shí)晶圓表面會(huì)被蒸發(fā)；到了400℃(中溫)時(shí)，與晶圓表面結(jié)合較松的水分子會(huì)離開；當(dāng)超過750℃(高溫)時(shí)，晶圓表面從化學(xué)性質(zhì)上將恢復(fù)到了憎水性條件。通常采用低溫烘烤，原因是操作簡(jiǎn)單。

（3）增粘處理

    增粘的作用是增強(qiáng)wafer與光刻膠之間的粘著力。

    原因是絕大多數(shù)光刻膠所含的高分子聚合物是疏水的，而氧化物表面的羥基是親水的，兩者表面粘附性不好。

通常用的增粘劑：HMDS(六甲基二硅胺烷)

    親水的帶羥基的硅烷醇→疏水的硅氧烷結(jié)構(gòu)，既易與晶圓表面結(jié)合，又易與光刻膠粘合。

    方法有：沉浸式，旋涂法和蒸汽法

2.涂膠

    涂膠工藝的目的就是在晶園表面建立薄的、均勻的、并且沒有缺陷的光刻膠膜。一般來說，光刻膠膜厚從0.5um到1.5um不等，而且它的均勻性必須達(dá)到只有正負(fù)0.01um的誤差。

光刻膠的涂覆常用方法是旋轉(zhuǎn)涂膠法：靜態(tài)旋轉(zhuǎn)和動(dòng)態(tài)噴灑    

靜態(tài)涂膠：首先把光刻膠通過管道堆積在晶圓的中心，然后低速旋轉(zhuǎn)使光刻膠鋪開，再高速旋轉(zhuǎn)甩掉多余的光刻膠，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)光刻膠中的溶劑會(huì)揮發(fā)一部分。

靜態(tài)涂膠時(shí)的堆積量非常關(guān)鍵，量少了會(huì)導(dǎo)致負(fù)膠不均勻，量大了會(huì)導(dǎo)致晶圓邊緣光刻膠的堆積甚至流到背面。

動(dòng)態(tài)噴灑：隨著wafer直徑越來越大，靜態(tài)涂膠已不能滿足要求，動(dòng)態(tài)噴灑是以低速旋轉(zhuǎn)，目的是幫助光刻膠zui初的擴(kuò)散，用這種方法可以用較少量的光刻膠而達(dá)到更均勻的光刻膠膜，然后高速旋轉(zhuǎn)完成zui終要求薄而均勻的光刻膠膜。

  涂膠的質(zhì)量要求是：

（1）膜厚符合設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)膜厚要均勻，膠面上看不到干涉花紋；

（2）膠層內(nèi)無點(diǎn)缺陷（如針孔等）；

（3）涂層表面無塵埃和碎屑等顆粒。

     膜厚的大小可由下式?jīng)Q定：

      式中，T為膜厚；P為光刻膠中固體的百分比含量；S為涂布機(jī)的轉(zhuǎn)速；K為常數(shù)。

3.軟烘烤

        主要目的有：使膠膜內(nèi)的溶劑揮發(fā)，增加光刻膠與襯底間的粘附性、光吸收以及抗腐蝕能力；緩和涂膠過程中膠膜內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力等。

4.對(duì)準(zhǔn)和曝光

      對(duì)準(zhǔn)是把所需圖形在晶圓表面上定位或?qū)?zhǔn)，而曝光的目的是要是通過汞弧燈或其他輻射源將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠圖層上。用盡可能短的時(shí)間使光刻膠充分感光，在顯影后獲得盡可能高的留膜率，近似垂直的光刻膠側(cè)壁和可控的線寬。

5.PEB

      在曝光時(shí)由于駐波效應(yīng)的存在，光刻膠側(cè)壁會(huì)有不平整的現(xiàn)象，曝光后進(jìn)行烘烤，可使感光與未感光邊界處的高分子化合物重新分布，zui后達(dá)到平衡，基本可以消除駐波效應(yīng)。

6.顯影

   顯影就是用顯影液溶解掉不需要的光刻膠，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。

7.硬烘烤

   目的是通過溶液的蒸發(fā)來固化光刻膠，此處理提高了光刻膠對(duì)襯底的粘附性，為下一步工藝做好準(zhǔn)備，如提高光刻膠的抗刻蝕能力。

8.檢驗(yàn)

   顯影檢查是為了查找光刻膠中成形圖形的缺陷。繼續(xù)進(jìn)行刻蝕工藝或離子注入工藝前必須進(jìn)行檢查以鑒別并除去有缺陷的晶圓。