光刻清洗工艺介绍教育课件

1、光刻清洗工艺介绍光刻车间的环境照明：使用黄光，波长较长，能量较低，不会影响光阻，白光含有多种波长，其短波长的成分足以使光阻感光。洁净度：千级室，0.5um尘埃粒子颗粒数不大于 1000个/ft3，5.0um尘埃粒子颗粒数不大于7.00个/ft3，湿度：3045RH10 温度：19.4252.8 光刻工艺的概念将光刻板上设计的图形转移到基板表面的光刻胶上形成产品所需要图形的工艺技术。光刻版产品光刻工艺流程 (Photolithography Process)注：根据光阻不同及实际情况调整流程中的操作。 表面处理 光阻涂布 软烤 曝光测量检查 硬烤 显影 曝后烤光刻胶(Photoresist)光刻

2、胶：光刻胶又叫光阻，英文Photoresist（PR）。光阻主要是由樹脂(Resin)、感光劑(Sensitizer)及溶劑等不同的成份所混合而成。其中樹脂的功能是做為黏合劑，感光劑則是一種光活性極強的化合物(PAC Photo Active Compound)，其與樹脂在光阻內的含量通常相當，兩者一起溶在溶劑裡，使混合好的光阻能以液態的形式存在，以方便使用。基本的树脂形态感光剂（PAC）光刻胶的分类正型光阻：光阻本身原來難溶於顯影液，但照光之後會解離成一種易溶於顯影液的结构。负型光阻：光阻照光之後會產生聚合鍵結(Cross linking)，使照光光阻結構加強而不溶於顯影液。正型光刻胶曝光过

3、程化学反应經過適當能量的光源曝照後，在酮基旁的N2會產生不穩定現象而脫離，形成中間體B，其結構將會迅速重排，而成為Ketene (乙烯酮)，因為Ketene（乙烯酮）並不穩定，會進一步的水解成羧酸(D)，因為羧酸的化學結構具備有OH基，可和鹼性溶液發生酸鹼中和反應 表面处理(Priming)作用：为了增加光刻胶与基片间的粘附能力，防止显影时光刻胶图形的脱落以及防止湿法腐蚀时产生侧面腐蚀(side etching)。 操作一：在涂敷光刻胶之前，将基片放在惰性气体中进行热处理。OHHSiSiSiOOOHHH表面处理(Priming)操作二：在涂敷光刻胶之前，将洗净的基片表面涂上附着性增强剂。增强剂

4、(HMDS):六甲基乙硅氮烷(Hexa-Mathyl-DiSilazane,简称HMDS)HMDS原理：含Si一端（无机端）与晶圆表面的硅醇基进行化学反应，形成-Si-O-Si-键结，并使晶圆表面由亲水性（Si-OH)变成疏水性（Si-CH3)，含CH3的一端（有机端）与光阻剂中C、H、O等分子团产生较强的作用力，进而促进光阻剂与晶圆表面的附着力。匀胶(PR Coating)作用：为了在Wafer表面得到厚度均匀的光阻薄膜。光阻通过滴管被滴在高速旋转的Wafer表面，并在离心力的作用下被均匀的涂布在Wafer的表面。 匀胶主要工艺条件：转速(rpm)Thickness v.s. Spin sp

5、eedSpin Type匀胶缺陷(PR Coating Defect)Air bubblesComets, streaks or flaresPinholesUncoated AreasSwirl pattern软烤(Soft Bake)上完光阻之后，要进行Soft Bake，其主要目的是通过Soft Bake将光阻中的溶剂蒸发，增加附着性，并控制光阻的敏感度和将来的线宽，同时也将光阻中的残余内应力释放。 软烤主要工艺条件：、温度()；、时间(sec)曝光(Exposure)通过光照射光阻，使涂布在Wafer表面的光阻感光，同时将光罩上的图形传递到Wafer上的过程。曝光机曝光系统曝光光源(E

6、xplosure Source)曝光主要工艺条件：曝光量(mj/cm2) 、曝光强度(mW/cm2) 、曝光时间(sec)曝光量(mj/cm2)曝光强度(mW/cm2)曝光时间(sec)ExposeMaskResistSubstratehn曝后烤(Post Exposure Bake)PEB:Post Exposure BakePEB是在曝光结束后对光阻进行烘烤的过程。PEB主要工艺条件：温度()、时间(sec)PEB作用：1、消除驻波效应；2、进行光酸放大反应及扩散反应 PEB提供光酸催化及扩散反应所活化能，PEB的温度及时间对光阻感光度及解析度有重大的影响。 显影(Developing)光

7、阻经曝光后改变了原有的化学结构，使照射区及非照射区在显影剂中的溶解速率产生极大的差别；在正型光阻中，照射区发生极性变化、断链等作用，易溶于显影液中，非照射区则不易溶；在负型光阻中，照射区发生交联等作用而不易溶于显影液中，非照射区则易溶。TMAH (TetraMethylAmmoniumHydroxide 2.38w.t.%)硬烤(Hard Bake)硬烤的目的主要为将残余的显影液及清洗液蒸干，并使光阻中的聚合物结构更紧密以减少光阻缺陷，增加与晶圆表面的附着力，提高抗蚀刻性以及增加平坦度等功能。清洗溶液(Cleaning Solutions)SC-1 (Standard Clean 1)NH4O

8、H (28%), H2O2 (30%) and dionized waterClassic formulation is 1:1:5Typically used at 70 CDilute formulations are becoming more popularSC-21:1:5 HCl (30%):H2O2 (30%):H2O at 70 C for 10 mindissolves alkali ions and hydroxides of Al3+, Fe3+, Mg3+desorbs by complexing residual metalsSC-3H2SO4 (98%) and H2O2 (30%) in different ratiosUsed for removing organic contaminants and stripping photoresists湿式蚀刻(Wet Etching)將晶片浸沒於化學溶液中，將進行光刻製程前所沈積的薄膜，把沒有被光阻覆蓋及保護的部分，利化學溶液與晶片表面產生氧化還原作用的化學反應的方式加以去除，以完成