硅片光刻实验室

光刻胶是光刻工艺中较关键材料，国产替代需求紧迫。光刻工艺是指在光照作用下，借助光刻胶将掩膜版上的图形转移到基片上的技术，在半导体制造领域，随着集成电路线宽缩小、集成度大为提升，光刻工艺技术难度大幅提升，成为延续摩尔定律的关键技术之一。同时，器件和走线的复杂度和密集度大幅度提升，较好制程关键层次需要两次甚至多次曝光来实现。其中，光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。光刻胶经过几十年不断的发展和进步，应用领域不断扩大，衍生出非常多的种类。不同用途的光刻胶曝光光源、反应机理、制造工艺、成膜特性、加工图形线路的精度等性能要求不同，导致对于材料的溶解性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等要求不同。因此每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上都比较特殊，要求使用不同品质等级的光刻胶**化学品。光刻胶旋转速度，速度越快，厚度越薄。硅片光刻实验室

敏感度决定了光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的较小能量值。抗蚀性决定了光刻胶作为覆盖物在后续刻蚀或离子注入工艺中，不被刻蚀或抗击离子轰击，从而保护被覆盖的衬底。光刻胶依据不同的产品标准进行分类：按照化学反应和显影的原理，光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。如果显影时未曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版相反，称为负性光刻胶；如果显影时曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版相同，称为正性光刻胶。根据感光树脂的化学结构来分类，光刻胶可以分为光聚合型、光分解型和光交联型三种类别。硅片光刻实验室显影液：正性光刻胶的显影液。正胶的显影液位碱性水溶液。

坚膜，以提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力；进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏附性；进一步减少驻波效应（StandingWaveEffect）。常见问题：a、烘烤不足（Underbake）。减弱光刻胶的强度（抗刻蚀能力和离子注入中的阻挡能力）；降低小孔填充能力（GapfillCapabilityfortheneedlehole）；降低与基底的黏附能力。b、烘烤过度（Overbake）。引起光刻胶的流动，使图形精度降低，分辨率变差。另外还可以用深紫外线（DUV，DeepUltra-Violet）坚膜。使正性光刻胶树脂发生交联形成一层薄的表面硬壳，增加光刻胶的热稳定性。在后面的等离子刻蚀和离子注入（125～200C）工艺中减少因光刻胶高温流动而引起分辨率的降低。

整个光刻显影过程中，TMAH没有同PHS发生反应。负性光刻胶的显影液。二甲苯。清洗液为乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。显影中的常见问题：a、显影不完全（IncompleteDevelopment）。表面还残留有光刻胶。显影液不足造成；b、显影不够（UnderDevelopment）。显影的侧壁不垂直，由显影时间不足造成；c、过度显影（OverDevelopment）。靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解，形成台阶。显影时间太长。硬烘方法：热板，100～130C（略高于玻璃化温度Tg），1～2分钟。目的：完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂（以免在污染后续的离子注入环境，例如DNQ酚醛树脂光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂）；负胶光刻的基本流程：衬底清洗、前烘以及预处理、涂胶、软烘、曝光、后烘、显影、图形检查。

光刻喷嘴喷雾模式和硅片旋转速度是实现硅片间溶解率和均匀性的可重复性的关键调节参数。水坑（旋覆浸没）式显影（PuddleDevelopment）。喷覆足够（不能太多，较小化背面湿度）的显影液到硅片表面，并形成水坑形状（显影液的流动保持较低，以减少边缘显影速率的变化）。硅片固定或慢慢旋转。一般采用多次旋覆显影液：首先次涂覆、保持10～30秒、去除；第二次涂覆、保持、去除。然后用去离子水冲洗（去除硅片两面的所有化学品）并旋转甩干。优点：显影液用量少；硅片显影均匀；较小化了温度梯度。深紫外线坚膜使正性光刻胶树脂发生交联形成一层薄的表面硬壳，增加光刻胶的热稳定性。硅片光刻实验室

常用的光刻机是掩模对准光刻，所以它被称为掩模对准系统。硅片光刻实验室

根据曝光方式的不同，光刻机主要分为接触式，接近式以及投影式三种。接触式光刻机，曝光时，光刻版压在涂有光刻胶的衬底上，优点是设备简单，分辨率高，没有衍射效应，缺点是光刻版与涂有光刻胶的晶圆片直接接触，每次接触都会在晶圆片和光刻版上产生缺陷，降低光刻版使用寿命，成品率低。接近式光刻机，光刻版与光刻胶有一个很小的缝隙，因为光刻版与衬底没有接触，缺陷减少，优点是避免晶圆片与光刻版直接接触，缺陷少，缺点是分辨率低，存在衍射效应。投影式曝光，一般光学系统将掩模版上的图像缩小4x或5x倍，聚焦并与硅片上已有的图形对准后曝光，每次曝光一小部分，曝完一个图形后，硅片移动到下一个曝光位置继续对准曝光，这种曝光方式分辨率比较高，但不产生缺陷。硅片光刻实验室

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