半导体工艺之十步图案化(十)

文摘   2024-08-11 21:16   河北  

第三种蒸汽技术是真空蒸汽底漆,它使用一个装有HMDS的密封烧瓶,连接到真空炉或单晶圆室。晶圆首先在氮气氛围的炉中加热。当达到大约150°C的温度时,气氛切换到真空。一旦达到真空水平,打开一个阀门,HMDS蒸汽就被低压吸入室内。在室内,晶圆在蒸汽充满整个腔室时完全被涂层。这种方法显示出良好的黏附寿命,即使在高湿度环境下也是如此。


真空蒸汽底漆提供了将脱水烘烤和底漆步骤结合的额外优势,并显著减少了HMDS的使用。


在箱式炉中进行的真空蒸汽底漆增加了过程的额外步骤。许多自动旋转系统都包含了在线的真空蒸汽底漆单元。


光刻胶应用(旋转)

光刻胶应用步骤的目的是建立一个薄的、均匀的、无缺陷的光刻胶膜在晶圆表面上。


这些目标很容易陈述,但它们需要复杂的设备和严格的控制才能实现。典型的抗蚀剂层厚度在0.5到1.5微米之间,并且必须具有只有±0.01微米(100埃)的均匀性。


通常将液体薄层应用到表面上的方法是刷涂、滚动和浸涂。这些方法都不足以实现光掩膜所需的高质量抗蚀剂膜。使用的方法是通过旋转,这在底漆部分简要描述过。旋转机有手动、半自动和自动设计。系统在自动化程度上有所不同,并在以下文本中描述。然而,膜在晶圆上的沉积对每种系统都是共同的。


旋转过程设计为防止或最小化光刻胶在晶圆外围的堆积。称为边缘珠,堆积会在曝光和蚀刻过程中引起图像失真。

静态分配旋转过程

抗蚀剂的应用发生在底漆过程之后。晶圆被放置在真空卡盘上,几立方厘米的光刻胶被放置在晶圆中心(具体的过程见下面的图中所示),并允许其扩散成一个水池。水池被允许扩散,直到它覆盖了晶圆表面的大部分。沉积在水层中的抗蚀剂量在极端情况下是关键的。太少会导致抗蚀剂覆盖不完全,太多会导致抗蚀剂边缘积聚或在晶圆背面形成抗蚀剂(具体的过程见下面的图中所示)。

当水池达到其指定直径时,卡盘迅速加速到预定速度。在加速过程中,离心力将抗蚀剂扩散到晶圆边缘并甩掉多余的抗蚀剂,留下晶圆上的薄均匀层。高速旋转在抗蚀剂扩散后持续一段时间,以允许抗蚀剂干燥。


膜的最终厚度是由抗蚀剂的黏度、旋转速度、表面张力和抗蚀剂的干燥特性确定的。在实践中,表面张力和干燥特性是抗蚀剂的属性,粘度-旋转速度关系由抗蚀剂制造商提供的曲线确定,或为使用的特定旋转系统建立。在下面的图中显示了一个典型的抗蚀剂厚度与旋转速度关系。

尽管旋转速度被指定来控制抗蚀剂厚度,但实际上是加速度确定了最终的抗蚀剂厚度。旋转机的加速度特性必须被指定并作为旋转过程中的一个恒定值来维持。

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