光刻清洗工藝介紹教育課件

1、光刻清洗工藝介紹光刻車(chē)間的環(huán)境照明：使用黃光，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量較低，不會(huì)影響光阻，白光含有多種波長(zhǎng)，其短波長(zhǎng)的成分足以使光阻感光。潔凈度：千級(jí)室，0.5um塵埃粒子顆粒數(shù)不大于 1000個(gè)/ft3，5.0um塵埃粒子顆粒數(shù)不大于7.00個(gè)/ft3，濕度：3045RH10 溫度：19.4252.8 光刻工藝的概念將光刻板上設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移到基板表面的光刻膠上形成產(chǎn)品所需要圖形的工藝技術(shù)。光刻版產(chǎn)品光刻工藝流程 (Photolithography Process)注：根據(jù)光阻不同及實(shí)際情況調(diào)整流程中的操作。 表面處理 光阻涂布 軟烤 曝光測(cè)量檢查 硬烤 顯影 曝后烤光刻膠(Photoresist)光刻

2、膠：光刻膠又叫光阻，英文Photoresist（PR）。光阻主要是由樹(shù)脂(Resin)、感光劑(Sensitizer)及溶劑等不同的成份所混合而成。其中樹(shù)脂的功能是做為黏合劑，感光劑則是一種光活性極強(qiáng)的化合物(PAC Photo Active Compound)，其與樹(shù)脂在光阻內(nèi)的含量通常相當(dāng)，兩者一起溶在溶劑裡，使混合好的光阻能以液態(tài)的形式存在，以方便使用。基本的樹(shù)脂形態(tài)感光劑（PAC）光刻膠的分類(lèi)正型光阻：光阻本身原來(lái)難溶於顯影液，但照光之後會(huì)解離成一種易溶於顯影液的結(jié)構(gòu)。負(fù)型光阻：光阻照光之後會(huì)產(chǎn)生聚合鍵結(jié)(Cross linking)，使照光光阻結(jié)構(gòu)加強(qiáng)而不溶於顯影液。正型光刻膠曝光過(guò)

3、程化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過(guò)適當(dāng)能量的光源曝照後，在酮基旁的N2會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象而脫離，形成中間體B，其結(jié)構(gòu)將會(huì)迅速重排，而成為Ketene (乙烯酮)，因?yàn)镵etene（乙烯酮）並不穩(wěn)定，會(huì)進(jìn)一步的水解成羧酸(D)，因?yàn)轸人岬幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)具備有OH基，可和鹼性溶液發(fā)生酸鹼中和反應(yīng) 表面處理(Priming)作用：為了增加光刻膠與基片間的粘附能力，防止顯影時(shí)光刻膠圖形的脫落以及防止?jié)穹ǜg時(shí)產(chǎn)生側(cè)面腐蝕(side etching)。 操作一：在涂敷光刻膠之前，將基片放在惰性氣體中進(jìn)行熱處理。OHHSiSiSiOOOHHH表面處理(Priming)操作二：在涂敷光刻膠之前，將洗凈的基片表面涂上附著性增強(qiáng)劑。增強(qiáng)劑

4、(HMDS):六甲基乙硅氮烷(Hexa-Mathyl-DiSilazane,簡(jiǎn)稱(chēng)HMDS)HMDS原理：含Si一端（無(wú)機(jī)端）與晶圓表面的硅醇基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成-Si-O-Si-鍵結(jié)，并使晶圓表面由親水性（Si-OH)變成疏水性（Si-CH3)，含CH3的一端（有機(jī)端）與光阻劑中C、H、O等分子團(tuán)產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，進(jìn)而促進(jìn)光阻劑與晶圓表面的附著力。勻膠(PR Coating)作用：為了在Wafer表面得到厚度均勻的光阻薄膜。光阻通過(guò)滴管被滴在高速旋轉(zhuǎn)的Wafer表面，并在離心力的作用下被均勻的涂布在Wafer的表面。 勻膠主要工藝條件：轉(zhuǎn)速(rpm)Thickness v.s. Spin sp

5、eedSpin Type勻膠缺陷(PR Coating Defect)Air bubblesComets, streaks or flaresPinholesUncoated AreasSwirl pattern軟烤(Soft Bake)上完光阻之后，要進(jìn)行Soft Bake，其主要目的是通過(guò)Soft Bake將光阻中的溶劑蒸發(fā)，增加附著性，并控制光阻的敏感度和將來(lái)的線(xiàn)寬，同時(shí)也將光阻中的殘余內(nèi)應(yīng)力釋放。 軟烤主要工藝條件：、溫度()；、時(shí)間(sec)曝光(Exposure)通過(guò)光照射光阻，使涂布在Wafer表面的光阻感光，同時(shí)將光罩上的圖形傳遞到Wafer上的過(guò)程。曝光機(jī)曝光系統(tǒng)曝光光源(E

6、xplosure Source)曝光主要工藝條件：曝光量(mj/cm2) 、曝光強(qiáng)度(mW/cm2) 、曝光時(shí)間(sec)曝光量(mj/cm2)曝光強(qiáng)度(mW/cm2)曝光時(shí)間(sec)ExposeMaskResistSubstratehn曝后烤(Post Exposure Bake)PEB:Post Exposure BakePEB是在曝光結(jié)束后對(duì)光阻進(jìn)行烘烤的過(guò)程。PEB主要工藝條件：溫度()、時(shí)間(sec)PEB作用：1、消除駐波效應(yīng)；2、進(jìn)行光酸放大反應(yīng)及擴(kuò)散反應(yīng) PEB提供光酸催化及擴(kuò)散反應(yīng)所活化能，PEB的溫度及時(shí)間對(duì)光阻感光度及解析度有重大的影響。 顯影(Developing)光

7、阻經(jīng)曝光后改變了原有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使照射區(qū)及非照射區(qū)在顯影劑中的溶解速率產(chǎn)生極大的差別；在正型光阻中，照射區(qū)發(fā)生極性變化、斷鏈等作用，易溶于顯影液中，非照射區(qū)則不易溶；在負(fù)型光阻中，照射區(qū)發(fā)生交聯(lián)等作用而不易溶于顯影液中，非照射區(qū)則易溶。TMAH (TetraMethylAmmoniumHydroxide 2.38w.t.%)硬烤(Hard Bake)硬烤的目的主要為將殘余的顯影液及清洗液蒸干，并使光阻中的聚合物結(jié)構(gòu)更緊密以減少光阻缺陷，增加與晶圓表面的附著力，提高抗蝕刻性以及增加平坦度等功能。清洗溶液(Cleaning Solutions)SC-1 (Standard Clean 1)NH4O

8、H (28%), H2O2 (30%) and dionized waterClassic formulation is 1:1:5Typically used at 70 CDilute formulations are becoming more popularSC-21:1:5 HCl (30%):H2O2 (30%):H2O at 70 C for 10 mindissolves alkali ions and hydroxides of Al3+, Fe3+, Mg3+desorbs by complexing residual metalsSC-3H2SO4 (98%) and H2O2 (30%) in different ratiosUsed for removing organic contaminants and stripping photoresists濕式蝕刻(Wet Etching)將晶片浸沒(méi)於化學(xué)溶液中，將進(jìn)行光刻製程前所沈積的薄膜，把沒(méi)有被光阻覆蓋及保護(hù)的部分，利化學(xué)溶液與晶片表面產(chǎn)生氧化還原作用的化學(xué)反應(yīng)的方式加以去除，以完成