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tag: 黄光

工艺步骤

1）气相成底膜处理=增强硅片和光刻胶之间的粘附性
2）旋转涂胶
3）软烘=去除光刻胶中的溶剂，提高粘附性，提高均匀性
4）对准和曝光=最关键的工序，它直接关系到光刻的分辨率
5）曝光后烘焙=减小驻波，减少剩余溶剂2％～5％
6）显影
7）坚膜烘焙
7）显影后检查=有问题可以rework

![[A=PH=黄光工艺步骤 image 1.png]]

涂胶

在集成电路工艺中，光刻胶层的作用是在刻蚀或离子注入过程中，保护被光刻胶覆盖的材料。因此，光刻胶层与硅片表面之间需要牢固地黏附。
涂胶的目的是在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没有缺陷的光刻胶薄膜。
在涂胶之前，硅片一般需要经过脱水烘焙^[1]并且涂上用来增加光刻胶与硅片表面附着能力的化合物HMDS^[2]。
把硅片放在一个平整的金属托盘上，有小孔与真空管相连，硅片就被吸在托盘上，硅片与托盘一起旋转。

涂胶工艺步骤：

①将光刻胶溶液喷洒到硅片表面上；
②加速旋转托盘(硅片)，直至达到需要的旋转速度；
③达到所需的旋转速度后，保持一定时间的旋转。

光刻胶的膜厚与光刻胶本身的黏性有关

对于同样的光刻胶，光刻胶的膜厚由旋转速度决定，转动速度越快，光刻胶层的厚度越薄，光刻胶的均匀性也越好。
涂胶的过程应始终在超净环境中进行。同时喷洒的光刻胶溶液中不能含有空气，因为气泡的作用与微粒相似，都会在光刻工艺中引起缺陷。

去除边圈

在说法上很类似bevel etch

边圈：光刻胶在硅片边缘和背面的隆起
干燥时，边圈将剥落，产生颗粒
旋转涂胶器配置了边圈去除装置（EBR）
在旋转的硅片底部喷出少量溶剂
丙烯乙二醇一甲胺以太醋酸盐，或乙烯乙二醇一甲胺以太醋酸盐

![[A=PH=黄光工艺步骤 image 2.png]]

前烘

在液态的光刻胶中，溶剂的成份占65％-85％，经过甩胶之后，虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但仍含有10％-30％的溶剂，涂胶以后的硅片，需要在一定的温度下进行烘烤，使溶剂从光刻胶内挥发出来，这一步骤称为前烘。 (前烘后光刻胶中溶剂含量降至到5％左右)
在前烘过程中，由于溶剂的挥发，光刻胶的厚度也会减薄，一般减小的幅度为10％-20％左右。

前烘的作用

降低灰尘的玷污；
减轻因高速旋转形成的薄膜应力，从而提高光刻胶的附着性。
如果光刻胶没有经过前烘处理，对于正胶来说，非曝光区的光刻胶由于溶剂的含量比较高，在显影液中也会溶解变簿，从而使光刻胶的保护能力下降。

前烘的温度和时间

前烘的温度太低或时间太短：

光刻胶层与硅片表面的黏附性差；
由于光刻胶中溶剂的含量过高，曝光的精确度也会变差；
太高的溶剂浓度使显影液对曝光区和非曝光区光刻胶的选择性下降，导致图形转移效果不好。
前烘温度太高
光刻胶层的黏附性也会因为光刻胶变脆而降低；
过高的烘焙温度会使光刻胶中的感光剂发生反应，使光刻胶在曝光时的敏感度变差。

前烘的加热方式

前烘通常采用干燥循环热风、红外线辐射以及热平板传导等热处理方式。
在ULSI工艺中，常用的前烘方法是真空热平板烘烤。真空热平板烘烤可以方便地控制温度，同时还可以保证均匀加热。

显影

以正胶为例，在显影过程中，曝光区的光刻胶在显影液中溶解，非曝光区的光刻胶则不会溶解。曝光后在光刻胶层中形成的潜在图形，显影后便显现出来。
显影后所留下的光刻胶图形将在后续的刻蚀和离子注入工艺中做为掩膜，因此显影也是一步重要工艺。严格地说，在显影时曝光区与非曝光区的光刻胶都有不同程度的溶解。曝光区与非曝光区的光刻胶的溶解速度反差越大，显影后得到的图形对比度越高。

影响显影效果的主要因素包括：

①光刻胶的膜厚；
②前烘的温度和时间；
③曝光时间；
④显影液的浓度；
⑤显影液的温度；
⑥显影液的搅动情况等。

显影方式与检测

目前广泛使用的显影的方式是喷洒方法。

可分为三个阶段：
①硅片被置于旋转台上，并且在硅片表面上喷洒显影液；
②然后硅片将在静止的状态下进行显影；
③显影完成之后，需要经过漂洗，之后再旋干。

喷洒方法的优点在于它可以满足工艺流水线的要求。
显影之后，一般要通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)或者激光系统来检查图形的尺寸是否满足要求。
如果不能满足要求，可以返工。因为经过显影之后只是在光刻胶上形成了图形，只需去掉光刻胶就可以重新进行上述各步工艺。

坚膜

硅片在经过显影之后，需要经历一个高温处理过程，简称坚膜。坚膜的主要作用是除去光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力。
通常坚膜的温度要高于前烘温度。

光学稳定

光刻胶的光学稳定是通过紫外光辐照和加热来完成的。经过UV辐照和适度的热处理(110℃)之后，在光刻胶的表面图形上可以形成交叉链接的硬壳，可以使光刻胶图形在高温过程中不会变形。
光学稳定可以使光刻胶产生均匀的交叉链接，提高光刻胶的抗刻蚀能力，进而提高刻蚀工艺的选择性。
经过UV处理的光刻胶，要先经过氧等离子的活化，然后通过湿法除去。

刻蚀去胶

在集成电路工艺中，去胶的方法包括湿法去胶和干法去胶，
在湿法去胶中又分为有机溶液去胶和无机溶液去胶。

有机溶液去胶主要是使光刻胶溶于有机溶液中（丙酮和芳香族的有机溶剂），从而达到去胶的目的。
无机溶液去胶的原理是使用一些无机溶液(如H2SO4和H2O2等)，将光刻胶中的碳元素氧化成为二氧化碳，把光刻胶从硅片的表面上除去。由于无机溶液会腐蚀A1，因此去除A1上的光刻胶必须使用有机溶液。

干法去胶则是用等离子体将光刻胶剥除。光刻胶通过在氧等离子体中发生化学反应，生成气态的CO，CO2和H2O由真空系统抽走。相对于湿法去胶，干法去胶的效果更好，但是干法去胶存在反应残留物的玷污问题，因此干法去胶与湿法去胶经常搭配进行。

以光刻胶在SiO2表面的附着情况为例，由于SiO2的表面是亲水性的，而光刻胶是疏水性的，SiO2表面可以从空气中吸附水分子，含水的SiO2会使光刻胶的附着能力降低。因此在涂胶之前需要预先对硅片进行脱水处理，称为脱水烘焙。
①在150-200℃释放硅片表面吸附的水分子；
②在400℃左右使硅片上含水化合物脱水；
③进行750℃以上的脱水。 ↩︎
在涂胶之前，还应在Si片表面上涂上一层化合物，其目的也是为了增强光刻胶与硅片之间的附着力。目前应用比较多的是六甲基乙硅氮烷(简称HMDS) 。
在实际应用中，HMDS的涂布都是以气相的方式进行的，HMDS以气态的形式输入到放有硅片的容器中，然后在硅片的表面完成涂布。
还可以将脱水烘焙与HMDS的气相涂布结合起来进行。硅片首先在容器里经过100-200℃的脱水烘焙，然后直接进行气相涂布。由于避免了与大气的接触，硅片吸附水分子的机会将会降低，涂布HMDS的效果将会更加理想。 ↩︎