半导体工艺之十步图案化(十一)

文摘   2024-08-18 20:06   北京  


动态分配


对更大直径晶圆上均匀抗蚀剂膜的需求导致了动态旋转分配技术的开发(具体见下面的图中所示)。对于这种技术,晶圆以大约500转/分钟的低速旋转。在晶圆旋转的同时,抗蚀剂被分配到表面上。旋转的动作有助于抗蚀剂的初始扩散。使用的抗蚀剂量更少,并且实现了更均匀的层。在抗蚀剂扩散后,旋转机加速到高速以完成扩散,并将抗蚀剂固化成均匀的膜。


移动臂分配


动态分配技术的改进是添加了一个移动臂抗蚀剂分配器(具体见下面的图中所示)。臂从晶圆中心向边缘缓慢移动。这个动作创造了更均匀的层。移动臂分配器还节省了抗蚀剂材料,特别是对于更大直径的晶圆。


手动旋转机


手动旋转机是一个简单的机器,由一个到四个真空卡盘(称为头)、一个电机、一个转速表和真空源连接组成。它们用于小型实验室和教学设施。每个头都被一个接球杯所包围,它的作用是收集多余的抗蚀剂并将其引导到收集容器中。接球杯还防止在加速过程中从晶圆上甩出的“球”抗蚀剂落在相邻的晶圆上。该过程从使用过滤氮气枪去除晶圆上的颗粒开始。晶圆用镊子或真空棒安装在头上,然后打开卡盘真空。接下来,HMDS从注射器或挤压瓶中分配到表面上,晶圆旋转并干燥。最后,抗蚀剂水池从另一个注射器或挤压瓶中分配。大多数在手动旋转机上执行的旋转过程使用静态分配方法。


自动旋转机


半自动旋转机为晶圆吹扫、抗蚀剂分配和旋转周期添加了自动化。氮气吹扫是通过位于真空卡盘上方的单独管完成的,该管连接到一个加压氮气源(具体见下面的图中所示)。在分配室内还有一个底漆分配管和一个抗蚀剂分配管。抗蚀剂管从加压氮气容器或通过隔膜泵输送抗蚀剂。通常,行业已经从加压、抗蚀剂分配系统转移,因为氮气被吸收到抗蚀剂中会引起问题。氮气在分配周期后从抗蚀剂中释放出来,导致膜中出现空隙。隔膜泵消除了这个问题。

自动抗蚀剂分配器具有负压功能,可以在每次分配操作后自动将抗蚀剂吸回分配管中。这种缺点(或回吸)最小化了管中抗蚀剂暴露表面干燥成硬球的可能性,这些硬球可能会沉积在晶圆上。在完全自动化的系统中,旋转过程中的所有事件都由微处理器控制。系统具有从载体中提取晶圆、将它们放置在卡盘上、执行底漆步骤、分配光刻胶、去除边缘珠、执行软烘烤,并将晶圆放回其载体的机制。标准系统配置是串联,称为轨道。生产级旋转机将有两到四个并排的轨道。


边缘珠去除


高速旋转的一个后果可能是在晶圆边缘处的抗蚀剂堆积,称为边缘珠。它通过向晶圆的正面和背面,靠近边缘的溶剂喷雾来去除(具体见下面的图中所示)。

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