光刻工艺—匀胶、烘烤

企业   2024-07-07 23:00   浙江  

之前提到过光刻工艺的基本流程,其中有匀胶前晶圆的处理(湿法清洗篇以及晶圆表面的亲水性、厌水性篇)等。这次来聊聊具体的匀胶方式和烘烤方式以及其中需要注意的问题。

匀胶

匀胶包括匀底胶和光刻胶。晶圆可以通过涂化学底胶来促使它能和光刻胶黏结得更好,因为涂了底胶有两个点,第一提供更好的吸附,第二为正式得涂胶提供一个较平的表面。这里就用HMDS(六甲基乙硅胺烷)为例。

1. 旋转式涂底胶
在大多数光刻工艺中,晶圆是在涂胶吸盘上所进行的。HMDS是以手动或自动的方式从注射其中喷洒出来。当旋转的晶圆涂完HMDS后,吸盘的转速增加以便HMDS层干燥。旋转式涂层最大的优点是它可以和光刻胶步骤连续进行。

底胶旋转喷洒

2. 蒸气式涂底胶

浸没式涂底胶和旋转式涂底胶都要求HMDS液体直接与晶圆表面所接触,这样操作时,晶圆就会被污染的危险。但同时涂光刻胶之前的HMDS层务必干燥,湿HMDS会溶解光刻胶层底部,并且会影响后续的曝光、显影以及刻蚀。由于旋转式涂胶需要根据晶圆的大小来定量,与此同时又得保证足够覆盖其表面。所以在旋涂时大量的HMDS会被浪费。HMDS的价格相对比较昂贵,出于以上原因,可以采用蒸气式涂胶。

常压式蒸汽涂胶                        真空烘焙式蒸汽涂胶

3.涂光刻胶(旋转式
涂胶工艺的目的:在晶圆表面建立均匀、薄且无缺陷的光刻胶薄膜。

3.1静态涂胶工艺

晶圆表面处理好以及涂完底胶之后放置针孔吸盘上,为下一步涂胶工艺做好准备。接下来的涂光刻胶需要注意的是光刻胶的量,量少了会导致晶圆表面涂胶不均匀,量大则会导致晶圆边缘光刻胶的堆积甚至会流到晶圆背面等等。这些问题都会影响到后续的工艺流程。详情请看下图。

静态旋转工艺以及光刻胶的覆盖
光刻胶膜的最终厚度一般是由其黏度、旋转速度、表面张力以及光刻胶的干燥性所决定的。在实际情况中,表面张力和干燥性是光刻胶本身性质,黏度和旋转速度之间的关系是由光刻胶供应商所提供的曲线来决定的或者是根据特定的旋转系统而建立的。一般旋转系统有旋转速度以及旋转加速度,旋转速度一般被指定来控制膜厚,而最终的膜厚是由实际的旋转加速度来建立的。

除此之外还有动态喷洒,手动旋转器,自动旋转器以及移动手臂喷洒等等。

针对高速转动的结果可以使光刻胶在晶圆边缘堆积光刻胶,可以采用溶剂直接喷洒至晶圆的正、背两面的边缘将其去除。

化学法去除边缘
烘烤
1.软烘焙
目的:一种以蒸发掉光刻胶中一部分溶剂为目的的加热过程。软烘焙之后,光刻胶并不会灰化甚至碳化,而是还是一种“软”状态。

软烘焙所针对的两个问题:第一因为光刻胶里面的溶剂会吸收光,进而会干扰光敏感聚合物中的正常的化学变化,主要是在曝光过程中有所体现;第二是光刻胶的黏附性有一定关系,溶剂的蒸发会在一定程度上帮助光刻胶和晶圆表面又更好的黏结。

时间和温度是软烘焙的主要参数。光刻胶供应商会提供软烘焙的温度和时间的范围,之后具体工艺情况光刻工艺师再把这些参数进行优化。这里提一下负胶在氮气中进行烘焙,正胶可以在空气中进行烘焙。
2.烘烤方式
进行热传递的方式:传导、对流以及辐射。
1.手工热板
2.内置式单片晶圆热板
3.移动带式热板
4.对流烘箱
5.移动带式红外烘箱
6.微波烘焙
7.真空烘焙
以上就是对于匀胶和烘烤的简述,若有表述不正确请大家及时指出,作者会第一时间予以纠正。   





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