涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。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±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复制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。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。根据性质的不一样,光刻胶可以分为正胶和负胶。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VLSIIC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。实时图像分析有助于监测光刻过程的质量。上海激光器光刻

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程,会对未暴露的光刻胶区域进行曝光,从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底,(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程,因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此,我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚),在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情,这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分,而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的,因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大,曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。黑龙江功率器件光刻光刻技术是半导体制造的完善工艺之一。

湿法腐蚀是利用腐蚀液和基片之间的化学反应。采用这种方法,虽然各向异性刻蚀并非不可能,但比各向同性刻蚀要困难得多。溶液和材料的组合有很多限制,必须严格控制基板温度、溶液浓度、添加量等条件。无论条件调整得多么精细,湿法蚀刻都难以实现1μm以下的精细加工。其原因之一是需要控制侧面蚀刻。侧蚀是一种也称为底切的现象。即使希望通过湿式蚀刻在垂直方向(深度方向)溶解材料,也不可能完全防止溶液腐蚀侧面,因此材料在平行方向的溶解将不可避免地进行。由于这种现象,湿蚀刻随机产生比目标宽度窄的部分。这样,在加工需要精密电流控制的产品时,再现性低,精度不可靠。
在曝光这一步中,将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。光刻胶中的感光剂会发生光化学反应,从而使正光刻胶被照射区域(感光区域)、负光刻胶未被照射的区域(非感光区)化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域,在下一步的能够溶解于特定的显影液中。在接受光照后,正性光刻胶中的感光剂DQ会发生光化学反应,变为乙烯酮,并进一步水解为茚并羧酸,羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光刻胶高出约100倍,产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度,就可以进行掩膜图形的转移。曝光方法包括:接触式曝光—掩膜板直接与光刻胶层接触;接近式曝光—掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm;投影式曝光—在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光和步进式曝光。光刻过程中需要严格控制环境尘埃。

刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷减少,这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。精确的光刻对准是实现多层结构的关键。上海激光器光刻
光刻机内的微振动会影响后期图案的质量。上海激光器光刻
在反转工艺下,通过适当的工艺参数,可以获得底切的侧壁形态。这种方法的主要应用领域是剥离过程,在剥离过程中,底切的形态可以防止沉积的材料在光刻胶边缘和侧壁上形成连续薄膜,有助于获得干净的剥离光刻胶结构。在图像反转烘烤步骤中,光刻胶的热稳定性和化学稳定性可以得到部分改善。因此,光刻胶在后续的工艺中如湿法、干法蚀刻以及电镀中都体现出一定的优势。然而,这些优点通常被比较麻烦的图像反转处理工艺的缺点所掩盖。如额外增加的处理步骤很难或几乎不可能获得垂直的光刻胶侧壁结构。因此,图形反转胶更多的是被应用于光刻胶剥离应用中。与正胶相比,图形反转工艺需要反转烘烤和泛曝光步骤,这两个步骤使得曝光的区域在显影液中不能溶解,并且使曝光中尚未曝光的区域能够被曝光。没有这两个步骤,图形反转胶表现为具有与普通正胶相同侧壁的侧壁结构,只有在图形反转工艺下才能获得底切侧壁结构的光刻胶轮廓形态。上海激光器光刻