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化学气相沉积设备部件光刻工艺过程(三)

2020-07-09 16:04:00

7、显影(Development)

方法:a、整盒硅片浸没式显影(Batch Development)。缺点:显影液消耗很大;显影的均匀性差;

b、连续喷雾显影(Continuous Spray Development)/自动旋转显影(Auto-rotation Development)。一个或多个喷嘴喷洒显影液在硅片表面,同时硅片低速旋转(100~500rpm)。喷嘴喷雾模式和硅片旋转速度是实现硅片间溶 解率和均匀性的可重复性的关键调节参数。

c、水坑(旋覆浸没)式显影(Puddle Development)。喷覆足够(不能太多,最小化背面湿度)的显影液到硅片表面,并形成水坑形状(显影液的流动保持较低,以减少边缘显影速率的变 化)。硅片固定或慢慢旋转。一般采用多次旋覆显影液:一次涂覆、保持10~30秒、去除;第二次涂覆、保持、去除。然后用去离子水冲洗(去除硅片两面的 所有化学品)并旋转甩干。优点:显影液用量少;硅片显影均匀;最小化了温度梯度。化学气相沉积设备部件


显影液:a、正性光刻胶的显影液。正胶的显影液位碱性水溶液。KOH和NaOH因为会带来可 动离子污染(MIC,Movable Ion Contamination),所以在IC制造中一般不用。最普通的正胶显影液是四甲基氢氧化铵(TMAH)(标准当量浓度为0.26,温度 15~250C)。在I线光刻胶曝光中会生成羧酸,TMAH显影液中的碱与酸中和使曝光的光刻胶溶解于显影液,而未曝光的光刻胶没有影响;在化学放大光刻 胶(CAR,Chemical Amplified Resist)中包含的酚醛树脂以PHS形式存在。CAR中的PAG产生的酸会去除PHS中的保护基团(t-BOC),从而使PHS快速溶解于TMAH显 影液中。整个显影过程中,TMAH没有同PHS发生反应。

b、负性光刻胶的显影液。二甲苯。清洗液为乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。


显影中的常见问题:a、显影不完全(Incomplete Development)。表面还残留有光刻胶。显影液不足造成;b、显影不够(Under Development)。显影的侧壁不垂直,由显影时间不足造成;c、过度显影(Over Development)。靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解,形成台阶。显影时间太长。


化学气相沉积设备部件


8、硬烘(Hard Baking)

方法:热板,100~1300C(略高于玻璃化温度Tg),1~2分钟。

目的:a、完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂(以免在污染后续的离子注入环境,例如DNQ酚醛树脂 光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂);

b、坚膜,以提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力;

c、进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏附性;

d、进 一步减少驻波效应(Standing Wave Effect)。

常见问题:a、烘烤不足(Underbake)。减弱光刻胶的强度(抗刻蚀能力和离子注入中 的阻挡能力);降低针孔填充能力(Gapfill Capability for the needle hole);降低与基底的黏附能力。

b、烘烤过度(Overbake)。引起光刻胶的流动,使图形精度降低,分辨率变差。


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