光刻工藝是半導體制造中最為重要的工藝步驟之一。主要作用是將掩膜板上的圖形復制到硅片上,為下一步進行刻蝕或者離子注入工序做好準備。光刻的成本約為整個硅片制造工藝的1/3,耗費時間約占整個硅片工藝的40~60%。
詳細步驟
1. 基材清洗
經過不同工序加工后,基材表面受到了嚴重的沾污,常見的有:有機雜質沾污,
顆粒沾污,金屬離子沾污等等。利用乙醇(項目號:E130059)或三氯乙烯(項目號:T119718)作為溶劑清洗基材,可以有效去除沾污。經過清洗,漂洗后的基材,要在120-200°C的溫度下將基板烘烤20分鐘。最終基材上不再有任何有機雜質和表面顆粒殘留。
2. 底膠涂覆
使用旋轉涂層系統可以達到均勻的高度和一致的涂層厚度。在旋涂開始之前,基材應涂上光刻膠。旋涂時千萬不要涂光刻膠,因為可能會導致分布不均。方形或矩形襯底最好在低轉速(50-1000轉)下涂覆。75轉時未稀釋的抗蝕劑可產生2.5μM左右的涂層,基材的邊緣和角落更厚。抗蝕劑的厚度取決于自旋速率、加速度和抗蝕劑的粘度。圓形基材最好在高轉速(2000-5000轉)下涂覆?;脑? 5000 rpm的轉速下旋轉對阻片厚度影響不大。隨著粘度的降低,厚度對自旋速率的依賴性也隨之降低。為了獲得更均勻、更薄的薄膜,并避免基材邊緣增厚,加速到峰值轉速0.1秒是最佳的。使用旋涂系統,薄膜厚度從0.3到2μM不等。為了避免蝕刻穿透和針孔的形成,通常首選厚膜(1-2μM)。然而,厚的薄膜會導致分辨率的降低。為了獲得更好的效果,可以涂兩層薄薄的涂層。
為了使抗蝕劑和基材之間產生較大的附著力,需要通過蒸發去除所有殘留的溶劑和揮發性成分。未能徹底烘烤抗蝕劑會影響抗蝕劑工藝所必需的交聯。但也應注意避免過度烘烤,否則會導致抗蝕劑起霧或分解。一般推薦在82°C下預烘20分鐘即可。
4. 光致抗蝕劑曝光
任何有近紫外輻射的光源都可以用來曝光光刻膠。大面積光源應僅用于粗線(50 μM 或更大)。對于細線圖案,必須使用漫射較小的光源。推薦的細紋光源有碳、高壓*蒸汽或氙氣閃光燈。適當的曝光需要約100 MW/cm2的光強。厚度和加工變量會影響曝光。只要光源產生10 MW/cm2的最小輻照量在襯底表面,1-10秒的曝光時間即可。曝光能的變化不應超過最優值的10%,否則會失去細線清晰度和再現性。光刻膠的衍射效應可引起掩模下的交聯,導致線展寬達2.5μM。
5. 顯影
將顯影劑噴在涂覆的基材上10-60秒,然后用異丙醇(項目號:I292350)沖洗幾次。然后用氮氣或純凈的壓縮空氣吹干表面。
6. 后烘
需要對光刻膠進行烘干處理,以去除殘留的溶劑和揮發性成分,并有助于增強光刻膠的化學穩定性和附著力。建議后焙時間為10-20分鐘,溫度為120°C,絕不能超過148°C。
7. 刻蝕
對于大多數刻蝕步驟,晶圓上層的部分位置都會通過“罩”予以保護,這種罩不能被刻蝕,這樣就能對層上的特定部分進行選擇性地移除。在有的情況中,罩的材料為光阻性的,這和光刻中利用的原理類似。而在其他情況中,刻蝕罩需要耐受某些化學物質,氮化硅就可以用來制造這樣的“罩”。
8. 光刻膠去除
光刻膠的主要功能是在整個區域進行化學或機械處理工藝時,保護光刻膠下的襯底部分。所以當以上工藝結束之后,光刻膠應全部去除,這一步驟簡稱去膠。常用的去膠方式有兩種:濕法去膠和干法去膠。濕法去膠又可以細分成有機溶劑去膠(利用有機溶劑除去光刻膠)和無機溶劑(通過使用一些無機溶劑,將光刻膠這種有機物中的碳元素氧化為二氧化碳,進而而將其除去)。干法去膠則是利用等離子體將光刻膠剝除。
注意事項
1. 注意避免灰塵和雜質污染;
2. 相對濕度應控制在30-50%之間;
3. 適當的照明,最好是金色熒光,黃色白熾燈,或白色熒光帶黃色或橙色濾鏡;4. 保持適當的通風環境。

