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使光刻胶在曝光时的敏感度变差,增感剂挥发,导致显不出图形。
前烘的方式一般有:烘箱对流加热,红外线辐射加热,热板传导加热。在ULSI工艺中,常用的前烘方法是真空热平板烘烤。这种方法方便控制温度,还可以保证加热均匀。平板烘烤还可以解决光刻胶表面粗糙的问题。
3曝光(Exposure)
光刻胶在经过前烘之后,原来为液态的光刻胶在硅片表面上固化,这样就可以进行曝光。曝光方式有接触式,接近式和投影式。接触式硅片与光刻版紧密接触,光衍射效应小,分辨率高,但对准困难,易摩擦,是光刻版图形变形,光刻版寿命短且成品率低。接近式硅片与光刻版保持550μm间距,光刻版不易损坏,光衍射效应严重,分辨率低,线宽大于3μm。投影式曝光利用光学系统,将光刻版的图形投影在硅片上,光刻版不受损伤,对准精度也高,但光学系统复杂,对物镜成像要求高,一般用于3μm以下光刻。目前常见的曝光有光学曝光(紫外、深紫外),X射线曝光,电子束直写式曝光。
f投影式曝光分类:
扫描投影曝光(Sca
i
gprojectio
exposure)70年代末~80年代初,大于1μm工艺;掩膜版1:1全尺寸。
步进重复投影曝光(Steppi
grepeati
gprojectio
exposure)80年代末~90年代,035μm~025μm(DUV)。掩膜版缩小比例(4:1),棱镜系统的制作难度增加。
扫描步进投影曝光(Sca
i
gstepperprojectio
exposure),90年代末至今,用于小于018μm工艺,增大了每次曝光的视场,提供硅片表面不平整的补偿,提高了整个硅片的尺寸均匀性;但同时需要反向运动,增加了机械系统的精度要求。
需要注意的是在进行曝光时会发生驻波效应,导致曝光的线宽发生变化。为了减弱驻波效应往往在光刻工艺中使用抗反射涂层(ARC)工艺。利用ARC吸收折射进入ARC的光线,以及根据曝光所使用的波长使ARC与折射进入ARC的光波相匹配,可以降低ARC反射到光刻胶中的光线强度。ARC的制作方法一般有物理气相淀积(PVD)和化学气相淀积(CVD)
4显影(Developme
t)
曝光之后需要进行后烘,短时间的后烘可以促进光刻胶的关键化学反应,提高光刻胶的粘附性并减少驻波,然后就可以进行显影。显影是将未感光的负胶或感光的正胶溶解去除,显现出所需的图形。正胶显影液是含水的碱性显影液,如KOH、TMAH(四甲基氢氧化胺水溶液)等。负胶显影液是一种有机溶剂,如丙酮、甲苯等。
进行显影的方式有很多种,如:浸入式显影,混凝显影,喷洒显影等。目前应用最广泛的是喷洒方法。这种显影可分为三步:硅片被置于旋转台上,并且在硅片表面上喷洒r
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