光刻膠的工藝流程

主要流程

1.前處理

（1）微粒清除                                       

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

    微粒清除方法：高壓氮氣吹除，化學濕法清洗，旋轉刷刷洗，高壓水噴濺等。

（2）烘干                                           

     經過清潔處理后的晶圓表面會含有一定的水分（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晶園進行涂膠。另一種是把晶園儲存在用干燥且干凈的氮氣凈化過的干燥器中。

    此外，一個加熱的操作也可以使晶圓表面恢復到憎水性表面。有三種溫度范圍：150℃-200℃(低溫)，此時晶圓表面會被蒸發(fā)；到了400℃(中溫)時，與晶圓表面結合較松的水分子會離開；當超過750℃(高溫)時，晶圓表面從化學性質上將恢復到了憎水性條件。通常采用低溫烘烤，原因是操作簡單。

（3）增粘處理

    增粘的作用是增強wafer與光刻膠之間的粘著力。

    原因是絕大多數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→疏水的硅氧烷結構，既易與晶圓表面結合，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到只有正負0.01um的誤差。

光刻膠的涂覆常用方法是旋轉涂膠法：靜態(tài)旋轉和動態(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，然后低速旋轉使光刻膠鋪開，再高速旋轉甩掉多余的光刻膠，高速旋轉時光刻膠中的溶劑會揮發(fā)一部分。

靜態(tài)涂膠時的堆積量非常關鍵，量少了會導致負膠不均勻，量大了會導致晶圓邊緣光刻膠的堆積甚至流到背面。

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

  涂膠的質量要求是：

（1）膜厚符合設計的要求，同時膜厚要均勻，膠面上看不到干涉花紋；

（2）膠層內無點缺陷（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決定：

      式中，T為膜厚；P為光刻膠中固體的百分比含量；S為涂布機的轉速；K為常數。

3.軟烘烤

        主要目的有：使膠膜內的溶劑揮發(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產生的應力等。

4.對準和曝光

      對準是把所需圖形在晶圓表面上定位或對準，而曝光的目的是要是通過汞弧燈或其他輻射源將圖形轉移到光刻膠圖層上。用盡可能短的時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壁和可控的線寬。

5.PEB

      在曝光時由于駐波效應的存在，光刻膠側壁會有不平整的現象，曝光后進行烘烤，可使感光與未感光邊界處的高分子化合物重新分布，zui后達到平衡，基本可以消除駐波效應。

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襯底的粘附性，為下一步工藝做好準備，如提高光刻膠的抗刻蝕能力。

8.檢驗

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