《半导体制造技术》.ppt

* 无软烘（前烘）后果： 1、光刻胶薄膜发黏易受颗粒沾污 2、内在应力将导致粘附性问题 3、溶剂含量过高导致后续显影时溶解差异，很难区分曝光和非曝光区域 4、光刻胶散发的气体沾污光刻系统透镜 * 软烘设备 * 光刻胶质量测量 1、光刻胶粘附性：光刻胶去湿（脱落） 原因：沾污、不充分的HMDS成底膜、亲水 2、光刻胶覆盖硅片的质量问题：针孔、溅落、光 刻胶起皮 原因：掩模版/硅片沾污、转速 3、光刻胶膜厚度：厚度应均匀，偏差应小于3nm 原因：转动加速度、转速、粘度、气流 4.对准和曝光（Alignment）  （Exposure ） 对准是将掩膜版与与前道工序中已刻在硅片上的图形对准 曝光是对准以后，将掩膜版和硅片曝光，把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上,实现图形复制。 * 5、曝光后烘焙 对深紫外线曝光是必须的 典型温度 100 to 110°C (热板) 曝光后马上进行 现在成为实际标准 显影液溶解部分光刻胶 将掩膜上的图形转移到光刻胶上 6. 显影（Development） 三个基本步骤: 显影－清洗－干燥 * 7、坚膜烘焙 显影后热烘 挥发残留溶剂 提高胶和硅片粘附性 比软烘温度高些 (120 to 140°C) * 8、显影后检查 确定图形质量 确定质量问题 (缺陷) 描述光刻工艺能满足要求 防止缺陷传递下去 Etch Implant 有缺陷可以去除光刻胶或返工 典型的方法：自动检查，“检查工作站” * 气相成底膜处理 1、硅片清洗：硅片沾污影响粘附性—显影和刻蚀中的光刻胶飘移 2、脱水烘焙：200~250度 3、硅片成底膜：提高粘附力 成底膜技术：浸泡、喷雾和气相方法 第一步:清洗 目的：清除掉晶圆在存储、装载和卸载到片匣过程中吸附到的一些颗粒状污染物。 方法： 1）高压氮气吹除 2）化学湿法清洗：酸清洗和烘干。 3）旋转刷刷洗 4）高压水流喷洗 第二步:脱水 目的：干燥晶圆表面，增加表面粘附性。 经过清洁处理后的晶园表面可能会含有一定的水分（亲水性表面），所以必须脱水烘焙使其达到清洁干燥（憎水性表面），以便增加光刻胶和晶园表面的黏附能力。 第三步 成底膜 增强光刻胶和晶圆的粘附力的方法： A：脱水烘焙 B：涂底胶 用hexamethyldisilazane（HMDS）进行成膜处理 (HMDS:六甲基乙硅烷) 要求： 在晶圆表面建立薄的、均匀的、并且没有缺陷的光刻胶膜 * * * 旋转涂胶 光刻胶是一种有机化合物，受紫外曝光后在显影溶液中的溶解度发生变化。 光刻胶的目的： 1、将掩模版图案转移到硅片顶层的光刻胶中 2、在后续工艺中，光刻胶起刻蚀或离子注入阻挡层的作用 底膜不是光刻胶 * 光刻胶技术的改善 更好的图形清晰度 (分辩率). 更好的粘附性. 更好的均匀性（一致性）. 增加工艺的宽容度 (less sensitivity to process variations). * 光刻胶的物理特性： 1、分辨率—区别硅片表面两个或更多邻近特征图形的能力 2、对比度—光刻胶上从曝光区到非曝光区过渡的陡度 3、敏感度—光刻胶产生一个良好图形所需一定波长光的最小能量值 4、粘滞性—描述液体光刻胶的流动特性 5、粘附性—光刻胶粘附于衬底的强度 * 光刻胶的物理特性： 6、抗蚀性—保持粘附性，并在后续刻蚀工艺中保护衬底表面 7、表面张力—液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间吸引力 8、存储和传送—保存期限和温度环境，传送时避免沾污、挥发和暴露在大气中 9、沾污和颗粒—光刻胶纯度（可动离子沾污和颗粒）--过滤 * * 传统I线光刻胶由4种成分组成： 树脂（聚合物材料） 感光剂 溶剂 添加剂（备选） 光刻胶的组成材料 * 传统I线光刻胶 树脂 树脂是一种惰性的聚合物，包括碳、氢、氧的有机高分子。用于把光刻胶中的不同材料聚在一起的粘合剂。 对负性胶，聚合物曝光后会由非聚合状态变为聚合状态。在大多数负性胶里面，聚合物是聚异戊二烯类型。是一种相互粘结的物质－－抗刻蚀的物质，如图所示。 正性胶的基本聚合物是苯酚－甲醛聚合物，也称为苯酚－甲醛树脂。如图所示。 在光刻胶中聚合物是相对不可溶的，用适当能量的光照后变成可溶状态。这种反应称为光溶解反应 固体有机材料（胶膜的主体） UV曝光后发生光化学反应，溶解性质发生改变 正胶从不可溶到可溶 负胶从可溶到不可溶 树脂 光刻胶中的感光剂是光刻胶材料中的光敏成分。即对光能发生化学反应。 如果聚合