光刻工艺论文

光刻工艺论文内容摘要：

光刻胶在干燥避光的环境中静置数天，使固体微粒自然沉降而除去，得到均匀，澄清的光刻胶供光刻工艺使用。 167。 2 光刻工艺过程 在平面管和集成电路生产中，都要经过多次光刻。 虽然各次光刻的目的要求和工艺条件有所差别，但其工艺过程是基本相同的。 光刻工艺一般都要经过涂胶，前烘，暴光，显影，坚膜，腐蚀和去胶等七个步骤 1．涂胶 涂胶就是在 SIO2 或其他薄膜表面，涂布一层粘附良好，厚度适当，厚薄均匀的光 刻胶膜。 涂胶前的硅片表面必须清洁干燥，如果硅片搁置较久或光刻返工，则应重新进行清洗并烘干后再涂胶。 生产中，最好在氧化或蒸发后立即涂胶，此时硅片表面清洁干燥，光刻胶的粘附性较好。 涂胶一般采用旋转法，其原理是利用转动时产生的离心力，将滴在硅片的多余胶液甩去，在光刻胶表面张力和旋转离心力共同作用下，扩展成厚度均匀的胶膜。 胶膜厚度可通过转速和胶的浓度来调节。 涂胶的厚度要适当，膜厚均匀，粘附良好。 胶膜太薄，则针孔多，抗蚀能力差；胶膜太厚，则分辨率低。 在一般情况下，可分辨线宽约为膜厚 的 5～ 8 倍。 2．前烘 前烘就是在一定的温度下，使胶膜里的溶剂缓慢地挥发出来，使胶膜干燥，并增加其粘附性和耐磨性。 前烘的温度和时间随胶的种类及膜厚的不同而有所差别，一般通过实验来加以确定。 前烘的温度和时间必须适当。 温度过高会引起抗蚀剂的热交联，在显影时留下底膜，或者增感剂升华挥发使感光灵敏度下降；前烘温度过低或时间过短，则抗蚀剂中的有机溶剂不能充分挥发，残留的溶剂分子会妨碍光交链反应，从而造成针孔密度增加，浮胶或图形变形等。 同时，前烘时还不能骤热，以免引起表面鼓泡，产生 针孔甚至浮胶。 一般前烘是在 80℃ 恒温干燥箱中烘烤 1015 分钟；也可以用红外灯在硅片背面烘烤，使胶膜的干燥从里到外，以获得良好的前烘效果。 3．暴光 暴光就是对涂有光刻胶的基片进行选择性光化学反应，使暴光部分的光刻胶改变在显影液中的溶解性，经显影后在光刻胶膜上得到和掩膜版相对应的图形。 生产上，通常都采用紫外光接触暴光法，其基本步骤是定位对准和暴光。 定位对准是使掩膜版的图形和硅片上的图形精确套合，因此要求光刻机有良好的对准装置，即具有精密的微调和压 紧机构，特别是在压紧时保证精确套合不发生位移。 此外，光刻机还应具有合适的光学观察系统，要求有一个景深较大，同时又有足够高分辨率的显微镜。 暴光量的选择决定于光刻胶的吸收光谱，配比，膜厚和光源的光谱分布。 最佳暴光量的确定，还要考虑衬底的光反射特性。 在实际生产中，往往以暴光时间来控制暴光量，并通过实验来确定最佳暴光时间。 暴光时影响分辨率的因素有： ① 掩膜版于光刻胶膜的接触情况 若硅片弯曲，硅片表面有灰尘或突起，胶膜厚度不均匀，光刻机压紧机构不 良等都会影响掩膜版与光刻胶膜的接触情况，从而使分辨率降低。 ② 暴光光线的平行度 暴光光线应与掩膜版和胶膜表面垂直，否则将使光刻图形发生畸变。 ③ 光的衍射和反射 光波在掩膜版图形边缘的衍射和反射将使分辨率降低。 ④ 光刻胶膜的质量和厚度 胶膜越厚，光刻胶中固态微粒含量越高，则光线在胶膜中因散射而产生的侧向光化学反应越严重，光刻图形的分辨率也越低。 ⑤ 暴光时间 暴 光时间越长，由于光的衍射，反射和散射作用，使分辨率降低。 但暴光不足，则光反应不充分，显影时部分胶被溶解，从而使胶膜的抗蚀能力降低，针孔密度增加。 ⑥ 掩膜版的分辨率和质量 掩膜版的分辨率和质量将影响光刻分辨率。 此外，显影，腐蚀以及光刻胶的性能也是影响光刻分辨率的因素。 4．显影 显影是把暴光后的基片放在适当的溶剂里，将应去除的光刻胶膜溶除干净，以获得腐蚀时所需要的抗蚀剂膜的保护图形， KPR 胶通常用丁酮 5 坚膜 坚膜是在一定温度下对显影后的硅片进 行烘焙，除去显影时胶膜所吸收的显影液和残留的水份，改善胶膜与硅片的粘附性，增强角膜的抗蚀能力。 坚膜的温度和时间要适当。 坚膜不足，则抗蚀剂胶膜没有烘透，膜与基片粘附性差，腐蚀时易浮胶；坚膜温度过高，则抗蚀剂胶膜会因热膨胀而翘曲或剥落，腐蚀时同样会产生钻蚀或浮胶。 温度更高时，聚合物将分解，影响粘附性和抗蚀能力。 此外，坚膜时最好采用缓慢升温和自然冷却的烘焙过程。