




光刻胶去除
半导体器件制造技术中,通常利用光刻工艺将掩膜板上的掩膜图形转移到半导体结构表面的光刻胶层中。通常光刻的基本工艺包括涂胶、***和显影等步骤。
在现有技术中,去除光刻胶层的方法是利用等离子体干法去胶。将带有光刻胶层的半导体结构置于去胶机内,在射频电压的能量的作用下,灰化气体被解离为等离子体。所述等离子体和光刻胶发生反应,从而将光刻胶层去除。
而在一些半导体器件设计时,考虑到器件性能要求,需要对特定区域进行离子注入,使其满足各种器件不同功能的要求。有***提出,尽管国产光刻胶在面板一时用不起来,但***还是要从政策上鼓励国内普通面板的生产企业尽快用起来。一部分闪存产品前段器件形成时,需要利用前面存储单元cell区域的层多晶硅与光刻胶共同定义掺杂的区域,由于光刻胶是作为高浓度金属掺杂时的阻挡层,在掺杂的过程中,光刻胶的外层吸附了一定浓度的金属离子,这使得光刻胶外面形成一层坚硬的外壳。
这层坚硬的外壳可以采取两种现有方法去除:方法一,采用湿法刻蚀,但这种工艺容易产生光刻胶残留;方法二,先通过干法刻蚀去除硬光刻胶外壳,再采用传统的干法刻蚀去光刻胶的方法去除剩余的光刻胶的方法,但是这种方式增加了一步工艺流程,浪费能源,而且降低了生产效率;同时,传统的光刻胶干法刻蚀去除光刻胶时,光刻胶外面的外壳阻挡了光刻胶内部的热量的散发,光刻胶内部膨胀应力增大,导致层多晶硅倒塌的现象。过去由于我国在开始规划发展集成电路产业上,布局不合理、不完整,特别是生产加工环节的***,而忽视了重要的基础材料、装备与应用研究。
光刻的工序
下面我们来详细介绍一下光刻的工序:
一、清洗硅片(Wafer Clean)
清洗硅片的目的是去除污染物去除颗粒、减少其它缺陷,提高光刻胶黏附性
基本步骤:化学清洗——漂洗——烘干。
自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用,1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺,近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来,例如:美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术、美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术、美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术(例Goldfinger Mach2清洗系统)、美国SSEC公司的双面檫洗技术(例M3304 DSS清洗系统)、 日本提出无药液的电介离子水清洗技术(用电介超纯离子水清洗)使抛光片表面洁净技术达到了新的水平、以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。②光分解型,采用含有叠氮醌类化合物的材料,其经光照后,发生光分解反应,可以制成正性胶。
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三、光刻胶涂覆(Photoresist Coating)
光刻胶涂覆通常的步骤是在涂光刻胶之前,先在900-1100度湿氧化。氧化层可以作为湿法刻蚀或B注入的膜版。作为光刻工艺自身的首先过程,一薄层的对紫外光敏感的有机高分子化合物,即通常所说的光刻胶,要涂在样品表面(SiO2)。预计2017和2018年***半导体用光刻胶市场将分别达到15。首先光刻胶被从容器中取出滴布到置于涂胶机中的样品表面,(由真空负压将样品固定在样品台上),样品然后高速旋转,转速由胶粘度和希望胶厚度确定。在这样的高速下,胶在离心力的作用下向边缘流动。
涂胶工序是图形转换工艺中初的也是重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间,同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚为±0.3%)。
光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间,而对于特殊微结构制造,胶厚度有时希望1cm量级。6,坚膜坚膜也叫后烘,是为了去除由于显影液的浸泡引起胶膜软化、溶胀现象,能使胶膜附着能力增强,康腐蚀能力提高。在后者,旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等,这些因素的稳定性很重要。
在工艺发展的早期,负胶一直在光刻工艺中占主导地位,随着VLSI IC和2~5微米图形尺寸的出现,负胶已不能满足要求。随后出现了正胶,但正胶的缺点是粘结能力差。
用正胶需要改变掩膜版的极性,这并不是简单的图形翻转。因为用掩膜版和两种不同光刻胶结合,在晶园表面光刻得到的尺寸是不一样的,由于光在图形周围的衍射效应,使得用负胶和亮场掩膜版组合在光刻胶层上得到的图形尺寸要比掩膜版上的图形尺寸小。5,显影液在已经***的硅衬底胶面喷淋显影液,或将其浸泡在显影液中,正胶是***区、而负胶是非***区的胶膜溶入显影液,胶膜中的潜影显现出来,形成三维图像。用正胶和暗场掩膜版组合会使光刻胶层上的图形尺寸变大。
光刻胶底膜处理:清洗:清洁干燥,使硅片与光刻胶良好的接触。烘干:去除衬底表面的水汽,使其彻底干燥,增粘处理(涂底): 涂上增加光刻胶与硅片表面附着能力的化合物,HMDS,光刻胶疏水,Sio2 空气中,Si-OH, 表面有,亲水性,使用HMDS (H2C)6Si2NH 涂覆,熏蒸 与 SI –OH结合形成Si-O-Si(CH2)2,与光刻胶相亲。预计G线正胶今后将占据50%以上市场份额,I线正胶将占据40%左右的市场份额,DUV等其他光刻胶约占10%市场份额,给予北京科华、苏州瑞红等国内公司及美国futurrex的光刻胶较大市场机会。