半导体工艺之十步图案化(十二)

文摘   2024-08-25 06:00   北京  

背面涂层

在某些器件过程中,需要在掩膜过程中保留晶圆背面的氧化物。实现这一点的一种方式是在晶圆背面涂覆光刻胶。这种背面涂层的要求仅仅是足够厚的层以经受住蚀刻过程。

软烘烤

软烘烤步骤是一个加热操作,目的是蒸发光刻胶中的部分溶剂。烘烤后,抗蚀剂膜仍然是“软的”,与烘烤至类似清漆的完成不同。溶剂被蒸发有两个原因。请记住,溶剂的主要职责是允许在晶圆上应用抗蚀剂的薄层。一旦这个角色得到满足,溶剂的存在可能会干扰其余的处理,特别是曝光步骤。光刻胶中的溶剂可能会吸收曝光辐射,从而干扰光敏聚合物中适当的化学变化。第二个问题是关于抗蚀剂的黏附。使用绘画类比,我们知道完全干燥(溶剂蒸发)是获得良好黏附所必需的。


软烘烤的主要参数是时间和温度。图案化过程的两个主要目标是正确的图像定义和抗蚀剂在蚀刻步骤中对晶圆的黏附。这两个目标都受到软烘烤的影响。在极端情况下,烘烤不足将导致曝光时图像形成不完全和在蚀刻步骤中过度起翘(黏附差)。过度烘烤会导致抗蚀剂中的聚合物聚合并不对曝光辐射做出反应。

抗蚀剂制造商提供了软烘烤的温度和时间范围,并由掩膜工程师进行微调。正性光刻胶可以在空气中烘烤,而负性光刻胶必须在氮气氛围中烘烤。使用各种方法来完成软烘烤步骤,并且使用了各种设备,这些设备结合了所有三种热传递方法。


热传递的三种方法是传导、对流和辐射。


传导是物体与加热表面直接物理接触的热传递方式。热板通过传导加热(实验室和教学设施)。在传导过程中,较热表面的振动原子使物体原子也振动。当它们振动和碰撞时,原子变得更热。


一些脱水烘烤在对流烤箱中进行。使用对流加热的系统包括家用强制空气炉、吹风机、空气和氮气供料烤箱和氧化炉。在这些系统中,一个单元加热气体,然后通过一个吹风机或压力将气体推到一个空间,在那里它反过来加热物体。


第三种方法是辐射。辐射一词描述了电磁能波通过空间的传播。辐射波在真空中以及气体中传播。太阳通过辐射将热量传递给地球。加热灯也是通过辐射传递热量。辐射是快速热处理(RTP)系统使用的加热方法。当辐射击中物体时,由波携带的能量直接传递给物体的原子。

对流烤箱

非自动化生产线的主要烘烤炉是传统的对流烤箱(具体见下面的图中所示)。它是一个绝缘外壳内的不锈钢腔体。氮气或空气通过围绕腔体的管道供应,并通过加热器加热后被引导进入腔体。腔体内部配备了用于晶圆载体的架子。载体在烤箱内停留一定时间,同时加热气体使它们升温。用于VLSI应用的对流烤箱配备了比例带控制器和HEPA过滤器,以维持清洁的烘烤环境。

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