光刻胶的工艺流程

主要流程

1.前处理

（1）微粒清除                                       

    wafer表面的杂质微粒会影响光刻胶的粘附，且会损坏光刻的图形，造成成品率的下降，所以必须要清洁掉表面的杂质颗粒、表面沾污以及自然氧化层等。

    微粒清除方法：高压氮气吹除，化学湿法清洗，旋转刷刷洗，高压水喷溅等。

（2）烘干                                           

     经过清洁处理后的晶圆表面会含有一定的水分（亲水性表面），所以必须将其表面烘烤干燥（干燥的表面为憎水性表面），以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。

    保持憎水性表面的方法：一种是把室内湿度保持在50%以下，并且在晶园完成前一步工艺之后尽可能快地对晶园进行涂胶。另一种是把晶园储存在用干燥且干净的氮气净化过的干燥器中。

    此外，一个加热的操作也可以使晶圆表面恢复到憎水性表面。有三种温度范围：150℃-200℃(低温)，此时晶圆表面会被蒸发；到了400℃(中温)时，与晶圆表面结合较松的水分子会离开；当超过750℃(高温)时，晶圆表面从化学性质上将恢复到了憎水性条件。通常采用低温烘烤，原因是操作简单。

（3）增粘处理

    增粘的作用是增强wafer与光刻胶之间的粘着力。

    原因是绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的，而氧化物表面的羟基是亲水的，两者表面粘附性不好。

通常用的增粘剂：HMDS(六甲基二硅胺烷)

    亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构，既易与晶圆表面结合，又易与光刻胶粘合。

    方法有：沉浸式，旋涂法和蒸汽法

2.涂胶

    涂胶工艺的目的就是在晶园表面建立薄的、均匀的、并且没有缺陷的光刻胶膜。一般来说，光刻胶膜厚从0.5um到1.5um不等，而且它的均匀性必须达到只有正负0.01um的误差。

光刻胶的涂覆常用方法是旋转涂胶法：静态旋转和动态喷洒    

静态涂胶：首先把光刻胶通过管道堆积在晶圆的中心，然后低速旋转使光刻胶铺开，再高速旋转甩掉多余的光刻胶，高速旋转时光刻胶中的溶剂会挥发一部分。

静态涂胶时的堆积量非常关键，量少了会导致负胶不均匀，量大了会导致晶圆边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。

动态喷洒：随着wafer直径越来越大，静态涂胶已不能满足要求，动态喷洒是以低速旋转，目的是帮助光刻胶zui初的扩散，用这种方法可以用较少量的光刻胶而达到更均匀的光刻胶膜，然后高速旋转完成zui终要求薄而均匀的光刻胶膜。

  涂胶的质量要求是：

（1）膜厚符合设计的要求，同时膜厚要均匀，胶面上看不到干涉花纹；

（2）胶层内无点缺陷（如针孔等）；

（3）涂层表面无尘埃和碎屑等颗粒。

     膜厚的大小可由下式决定：

      式中，T为膜厚；P为光刻胶中固体的百分比含量；S为涂布机的转速；K为常数。

3.软烘烤

        主要目的有：使胶膜内的溶剂挥发，增加光刻胶与衬底间的粘附性、光吸收以及抗腐蚀能力；缓和涂胶过程中胶膜内产生的应力等。

4.对准和曝光

      对准是把所需图形在晶圆表面上定位或对准，而曝光的目的是要是通过汞弧灯或其他辐射源将图形转移到光刻胶图层上。用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，在显影后获得尽可能高的留膜率，近似垂直的光刻胶侧壁和可控的线宽。

5.PEB

      在曝光时由于驻波效应的存在，光刻胶侧壁会有不平整的现象，曝光后进行烘烤，可使感光与未感光边界处的高分子化合物重新分布，zui后达到平衡，基本可以消除驻波效应。

6.显影

   显影就是用显影液溶解掉不需要的光刻胶，将掩膜版上的图形转移到光刻胶上。

7.硬烘烤

   目的是通过溶液的蒸发来固化光刻胶，此处理提高了光刻胶对衬底的粘附性，为下一步工艺做好准备，如提高光刻胶的抗刻蚀能力。

8.检验

   显影检查是为了查找光刻胶中成形图形的缺陷。继续进行刻蚀工艺或离子注入工艺前必须进行检查以鉴别并除去有缺陷的晶圆。