涂光刻胶

涂胶工艺的目的是在晶圆表面建立薄的、均匀的并且没有缺陷的光刻胶膜。

这些好的质量说起来容易,却需要用精良设备和严格的工艺控制才能达到。一般来说,光刻胶膜厚0.5~1.5um不等,而且它的均匀性必须达到只有+-0.01um的误差。

光刻胶1

普通的光刻胶涂胶方法有3种:刷法、滚转方法和浸泡法。但是这3种方法中没有一种能够达到光刻胶工艺所要求的质量标准。在涂底胶的方法中,我们曾经简单介绍旋转涂胶 的方法,这也是我们普遍应用的涂胶方法。涂胶器有手动式、半自动式和全自动式。自动化程度不同,所应用的系统也会不同。然而,每个系统光刻胶膜的沉淀确实是相同的。

涂胶工艺被设计成防止或者降低晶圆外边缘部分光刻胶的堆起,也称为边缘珠子。这种堆起会在曝光和刻蚀过程中造成图形的畸变。

 

静态涂胶工艺

晶圆在涂完底胶之后会停在针孔吸盘上,这就为下一步涂胶工艺准备好了。几立方厘米的光刻胶被堆积在晶圆的中心并且允许被涂成一个小的水洼,这个小的水洼被继续开直到光刻胶覆盖了晶圆的大部分。水洼的大小是一个工艺参数,它是由晶圆的大小和所用光刻胶的类型决定的。所涂光刻胶的总量的大小是一各非常关键的指标。如果量少了会导致晶圆表面涂胶不均匀,如果量大了会导致晶圆边缘光刻胶的堆积或光刻胶流到晶圆背面。

当水洼达到规定的直径,吸盘会很快地加速到一个事先设定好的速度。在加速过程中,离心力会使光刻胶向晶圆边缘扩散并甩走多余的光刻胶,只把平整均匀的光刻胶薄膜留在晶圆表面。在光刻胶被分散开之后,高速旋转还会维持一段时间以便使光刻胶干燥。

水洼

光刻胶膜的最终厚度是由光刻胶黏度、旋转速度、表面张力和光刻胶的干燥性来决定的。在实践中,表面张力和干燥性是光刻胶的自生性质,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。

尽管旋转速度被指定来控制光刻胶膜厚,但是最终膜厚是由实际的旋转加速度来建立的。涂胶器的加速属性必须被详细说明,而且它必须被定期维护以保证它在旋转工艺中保持恒定。

 

动态喷洒

大直径晶圆对均匀光刻胶膜的需求促成了动态转喷洒技术的研发。对于这种技术,晶圆在以500弧度每分的低速旋转的时候,光刻胶被喷洒在晶圆表面。低速度旋转的作用是帮助光刻胶最初的扩散。用这种方法我们可以用少量光刻胶达到更均匀的光刻胶膜。光刻胶扩展开后,旋转器加速至高速来完成最终的光刻胶扩展并得到了薄而均匀的光刻胶膜。

 

移动手臂喷洒

动态喷洒技术的一项提高是移动手臂喷洒。手臂是从晶圆的中心向晶圆的边缘缓慢移动。这个动作会给最初和最后一层带来更好的表面均匀性。移动手臂喷洒,还能节省光刻胶,特别是对于大直径的晶圆。

 

手动旋转器

手动旋转器是一个简单的器械,它包括1到4各真空吸盘、1台电机、一个转速计和1个用来连接真空的接口。每个头用一个捕获杯包围着,用来收集剩余的光刻胶,并且把那些光刻胶输送到一个收集容器中。捕获杯也是用来预防晶圆加速旋转时把光刻胶从晶圆表面甩走的。

氮气

这个工艺是从用氮气枪来去除微粒开始的。晶圆被用镊子或是真空吸笔固定在探头上,吸盘的真空同时也被打开。接着HMDS从注射器或是压瓶中喷洒到晶圆表面,晶圆同时也在旋转和烘干。最后,光刻胶水洼从另外的注射器或是压瓶中喷洒到晶圆表面。大多数在手工旋转器上进行的涂胶工艺使用的是静态喷洒方法。

 

自动旋转器

一个半自动涂胶器增加了光刻胶自动吹气,光刻胶喷洒和旋转周期的功能。氮气吹气是通过真空吸盘上面一个单独的管子来完成的。这个管子连接着加压的氮气源。在喷洒反应室里面还有一个用来涂底胶的管子和一个光刻胶喷洒管。光刻胶管子是从加压氮气容器或通过隔膜泵来供给光刻胶的。由于氮气会被吸收到光刻胶里面,所以工业上基本已经不再用氮气加压光刻胶喷洒系统了。在光刻胶喷洒周期完成之后,氮气会从光刻胶里面出来,这样会在光刻胶膜上留下小孔。而隔膜泵则不会出现这样的问题。

 

边缘堆积去除

高速旋转的结果可以使光刻胶在晶圆边缘堆积,称为边缘珠子。可以采用溶剂直接喷洒到晶圆正面和背面的边缘附近的方法将其去除。

 

背面涂胶

在某些器件的工艺中,需要在光刻过程中保持晶圆背面氧化物的存在。一种方法是通过在晶圆背面涂光刻胶来完成的。这种背面涂胶的要求仅仅是一个足够厚的光刻胶膜来阻挡刻蚀。

评论

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> 

required