track工藝設(shè)計(jì)介紹

-.z.導(dǎo)軌工藝簡(jiǎn)介涂膠根本流程前處理〔前處理〔PRIMING〕涂膠〔APPLY〕軟烘〔SB〕AHACAHACHPHPHPHPINDTRSCSCDNS涂膠系統(tǒng)圖：冷板〔COOLPLATE〕HP：HOTPLATEIND：INDE*ERAH：ADHESIONCHAMBERWITHHPAC：ADHESIONCHAMBERWITHCPSC：SPINCOATERTR：TRANSFERUNIT涂膠前處理〔PRIMING〕目的：增加圓片襯底與光刻膠的粘附性化學(xué)試劑：HMDS〔六甲基二硅胺〕氣相涂布方法：1。常溫下的HMDS批處理箱2。高溫低真空下的HMDS批處理箱3。高溫低真空下〔高溫下〕的HMDS單片處理模塊確認(rèn)HMDS的效果用接觸角計(jì)測(cè)量，一般要求大于65度前處理考前須知來片襯底必須是干凈和枯燥的HMDS處理后應(yīng)及時(shí)涂膠HMDS處理不能過度平安使用HMDS3131N2INHMDSVAPOROUT涂膠〔COATING〕影響光刻膠厚度和均勻性的主要參數(shù)：環(huán)境溫度環(huán)境濕度排風(fēng)凈壓力光刻膠溫度光刻膠量旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的精度和重復(fù)性回吸量預(yù)旋轉(zhuǎn)速度，預(yù)旋轉(zhuǎn)時(shí)間，最終旋轉(zhuǎn)速度，最終旋轉(zhuǎn)時(shí)間，最終旋轉(zhuǎn)加速度軟烘〔SOFTBAKE〕軟烘目的：去除光刻膠中的溶劑增加粘附性提高E0的穩(wěn)定性減少外表力軟烘方法：熱對(duì)流烘箱紅外線輻射接觸式〔接近式〕熱版軟烘的關(guān)鍵控制點(diǎn)是溫度和時(shí)間顯影前烘焙〔PEB〕目的：降低或消除駐波效應(yīng)PEB溫度一般要求比軟烘高15-20度PEB一般采用接觸式或接近式熱板烘焙PEB的關(guān)鍵控制點(diǎn)是溫度與時(shí)間顯影〔DEVELOPER〕目的：簡(jiǎn)單的說就是去除已曝光局部的光刻膠顯影方法：浸潤(rùn)顯影〔IMMESRSION〕噴霧顯影〔SPRAY〕靜態(tài)顯影〔PUDDLE〕影響顯影的因素：顯影液成份顯影液溫度環(huán)境溫度環(huán)境濕度顯影液量顯影方式程序堅(jiān)膜〔HARDBAKE〕目的：去除剩余的顯影液，水及有機(jī)溶劑提高粘附性預(yù)防刻蝕時(shí)膠形貌變形方法：接觸式或接近式熱板DUV控制關(guān)鍵點(diǎn)是溫度和時(shí)間光刻膠工藝確定光刻膠厚需考慮的幾個(gè)因素：圓片外表的形貌顯影損失的膠厚刻蝕損失的膠厚屏蔽注入所需膠厚無針孔所需膠厚光刻膠工藝控制光刻膠厚度及極差顆粒光刻膠缺陷膠量排風(fēng)熱板溫度顯影液量顯影均勻性E0駐波效應(yīng)〔STANDINGWAVE〕駐波效應(yīng)原理：由于入射光與反射光產(chǎn)生干預(yù)使沿膠厚的方向的光強(qiáng)形成波峰和波谷產(chǎn)生的降低或消除駐波效應(yīng)的兩種方法：PEB加抗反射層：用有機(jī)(TARC/BARC)&無機(jī)材料(TIN)NOPEBPEBTRACK工藝簡(jiǎn)介摘要本文簡(jiǎn)要介紹關(guān)于涂膠、顯影工藝的一些相關(guān)容。引言超大規(guī)模IC對(duì)光刻有五個(gè)根本要求，即：高分辨率、高靈敏度、精細(xì)的套刻對(duì)準(zhǔn)、低缺陷和大尺寸上的加工問題〔如溫度變化引起晶圓的脹縮等〕。這五個(gè)根本要求中，高分辨率、高靈敏度和低缺陷與涂膠、顯影工藝有很密切的關(guān)系。第一節(jié)涂膠工藝光刻膠光刻膠主要由樹脂〔Resin〕、感光劑〔Sensitizer〕及溶劑〔Solvent〕等不同材料混合而成的，其中樹脂是粘合劑〔Binder〕,感光劑是一種光活性〔Photoactivity〕極強(qiáng)的化合物，它在光刻膠的含量和樹脂相當(dāng)，兩者同時(shí)溶解在溶劑中，以液態(tài)形式保存。除了以上三種主要成分以外，光刻膠還包含一些其它的添加劑〔如穩(wěn)定劑，染色劑，外表活性劑〕。光刻膠分為正膠和負(fù)膠。負(fù)膠在曝光后會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)〔CrossLinking〕反響，使其構(gòu)造加強(qiáng)而不溶解于顯影液。正膠曝光后會(huì)產(chǎn)生分解反響，被分解的分子在顯影液中很容易被溶解，從而與未曝光局部形成很強(qiáng)的反差。因負(fù)膠經(jīng)曝光后，顯影液會(huì)浸入已交聯(lián)的負(fù)性光刻膠分子，使膠體積增加，導(dǎo)致顯影后光刻膠圖形和掩膜版上圖形誤差增加，故負(fù)膠一般不用于特征尺寸小于0.3um的制造。典型的正膠材料是鄰位醌疊氮基化合物，常用的負(fù)膠材料是聚乙稀醇肉桂酸酯。CSMC-HJ用的是正性光刻膠。在一樣的光刻膠膜厚和曝光能量一樣時(shí)，不同光刻膠的感光效果不同。在一定的曝光波長(zhǎng)圍，能量低而感光好的膠稱為靈敏度，反之則認(rèn)為不靈敏。我們希望在能滿足光刻工藝要求的情況下，靈敏度越大越好，這樣可減少曝光時(shí)間，從而提高產(chǎn)量。涂膠涂膠是在結(jié)凈枯燥的圓片外表均勻的涂一層光刻膠。常用的方法是把膠滴在圓片上，然后使圓片高速旋轉(zhuǎn)，液態(tài)膠在旋轉(zhuǎn)中因離心力的作用由軸心沿徑向飛濺出去，受附著力的作用，一局部光刻膠會(huì)留在圓片外表。在旋轉(zhuǎn)過程中膠中所含溶劑不斷揮發(fā)，故可得到一層分布均勻的膠膜。涂膠過程有以下幾個(gè)步驟：涂膠前處理〔Priming〕：要使光刻膠準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移淹膜版上的圖形，光刻膠與圓片之間必須要有良好的粘附。在涂膠之前，常采用烘烤并用HMDS〔六甲基二硅胺〕處理的方法來提高附著能力。因圓片外表通常含有來自空氣中的水分子，在涂膠之前，通常將圓片進(jìn)展去水烘烤以蒸除水分子。我們一般采用100℃涂HMDS的方法通常有兩種，一種是旋轉(zhuǎn)涂布法，這種方法的原理同光刻膠的涂布方法。另一種是汽相涂底法〔VaporPriming〕,是將氣態(tài)的HMDS在圓片外表形成一層薄膜。汽相涂底法效率高，受顆粒影響小，目前生產(chǎn)多采用此法，并與去水烘烤在同一容器中完成。CSMC-HJ的HMDS處理工藝為100℃/55s。確認(rèn)HMDS的效果用接觸角計(jì)測(cè)量，一般要求大于65前處理須注意來片襯底必須是干凈和枯燥的，HMDS處理后應(yīng)及時(shí)涂膠，HMDS處理不能過度，平安使用HMDS涂膠〔COATING〕：涂膠主要控制膠厚及膠厚的均勻性。膠厚主要與光刻膠的粘度和涂膠時(shí)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。一般較薄的膠〔1.0um左右厚度/4000轉(zhuǎn)速〕其粘度在24CP左右，而較厚的膠〔2.0um左右厚度/4000轉(zhuǎn)速〕其粘度在48CP左右。對(duì)于同一種光刻膠，其膜厚主要受涂膠時(shí)的轉(zhuǎn)速影響，轉(zhuǎn)速越大，膠厚越薄，一般工藝上常用MOTOR轉(zhuǎn)速在3000到5500之間，這時(shí)膜厚的穩(wěn)定性較好。影響膜厚均勻性的因素主要有：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、排風(fēng)凈壓力、光刻膠溫度、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的精度和重復(fù)性、預(yù)旋轉(zhuǎn)速度、預(yù)旋轉(zhuǎn)時(shí)間、最終旋轉(zhuǎn)速度、最終旋轉(zhuǎn)時(shí)間和最終旋轉(zhuǎn)加速度、噴膠狀況和回吸量等因素。環(huán)境溫度的變化大大影響了圓片外表的涂膠均勻性，如圖〔一〕所示。將環(huán)境溫度設(shè)定于攝氏23度，當(dāng)環(huán)境溫度變化而其它條件根本不變時(shí)，溶劑的揮發(fā)隨溫度的升高而加快。環(huán)境溫度一旦超過23度就會(huì)引起圓片邊緣的膜厚的增長(zhǎng)，從而影響圓片外表涂膠的均勻性，另外，當(dāng)環(huán)境溫度低于23度時(shí)，由于溶劑的揮發(fā)相比照擬慢，膠的流動(dòng)性稍好。因此膜厚在圓片半徑中間減少，在旋轉(zhuǎn)的過程中，溶劑也在不停地?fù)]發(fā)，造成中間比邊緣的粘性要小，因此，無論在何種溫度下，邊緣的膠厚都會(huì)有所增長(zhǎng)。環(huán)境濕度的變化也影響了圓片外表的涂覆均勻性，如圖〔二〕所示。在其它條件根本恒定的情況下，溶劑的揮發(fā)隨著環(huán)境濕度的降低而加快，平均膜厚對(duì)濕度的變化是：每1%的濕度降低會(huì)引起9%的膜厚增長(zhǎng)；旋轉(zhuǎn)腔周圍空氣的枯燥引起圓片邊緣的溶劑揮發(fā)加快，從而影響了圓片外表的膜厚均勻性。另一方面當(dāng)環(huán)境濕度小于40%時(shí)，溶劑的揮發(fā)被抑制，會(huì)出現(xiàn)圓片中心比邊緣厚的不均勻現(xiàn)象。一般情況下，環(huán)境濕度對(duì)圓片外表涂膠均勻性影響遠(yuǎn)不如環(huán)境溫度則強(qiáng)烈。排風(fēng)靜壓力的變化大大影響了圓片外表的涂膠均勻性，如圖〔三〕所示。隨著排風(fēng)風(fēng)速〔靜壓力〕的增長(zhǎng)，腔不均勻的蒸氣濃度造成圓片中心和邊緣之間失去平衡，從而影響圓片外表的涂膠均勻性，根據(jù)估算的結(jié)果告訴我們，對(duì)于被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)，5mmAq的排風(fēng)靜壓力是最適宜的。光刻膠溫度自環(huán)境溫度的升高影響了圓片外表的涂膠均勻性，如圖〔四〕所示。隨著光刻膠溫度的升高，使溶劑揮發(fā)加快，引起光刻膠流動(dòng)性降低，膜厚增加，特別在圓片中心較熱的膠滴使其外表溫度升高，則圓片中心的膜厚遠(yuǎn)大于邊緣的膜厚，使圓片外表膠厚不均勻。當(dāng)然，這一個(gè)光刻膠溫度升高依賴于其它參數(shù)〔環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、旋轉(zhuǎn)速度等〕，在一些情況下，圓片外表涂膠均勻性可能在光刻膠溫度稍高于環(huán)境溫度下得以改善。旋轉(zhuǎn)時(shí)間、旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)滴膠量等如圖〔五〕、〔六〕、〔七〕所示。這些因素也會(huì)影響外表涂膠的均勻性，而這些因素與旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)的設(shè)置有關(guān)，其影響的程度在旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)的設(shè)置中應(yīng)加以考慮。旋轉(zhuǎn)時(shí)間、旋轉(zhuǎn)速度、滴膠量這些參數(shù)在到達(dá)*一數(shù)值之后，對(duì)膠厚均勻性的影響根本不變。目前，我們DNSC的膜厚極差一般小于80，σ小于20，SVG因其設(shè)備設(shè)計(jì)的原因，其極差和標(biāo)準(zhǔn)偏差〔約35〕都較DNSC大。膜厚的選擇當(dāng)曝光量一定時(shí)，條寬大小和光刻膠膜厚呈周期性的波動(dòng)狀態(tài)，即我們常說的SWINGCURVE，如下列圖所示：圖一、、MIR701〔厚型〕的SWINGCURVE圖一、、MIR701〔厚型〕的SWINGCURVE在確定光刻膠的膜厚時(shí)，我們一般選擇SWINGCURVE中波谷所對(duì)應(yīng)的膜厚，以使條寬隨膜厚的變化值為最小〔不選波峰的原因是為了防止因膜厚的變化而出現(xiàn)欠曝光的現(xiàn)象〕。在考慮膜厚時(shí)，還必須考慮該膜厚的抗腐蝕效果，右圖是MIR701用于HOTM1〔5.5KAL+350ATIN構(gòu)造〕時(shí)，膠厚〔18000A〕較少而使腐蝕后臺(tái)階上AL上膠呈三角形，此時(shí)抗腐蝕處于臨界狀態(tài)，易出現(xiàn)AL過腐蝕,引起高臺(tái)階處斷AL。為防止此問題，我們將膜厚順延了一個(gè)周期采用19000A膜厚。前烘〔SOFTBAKE〕曝光前烘也稱為軟烘〔SB:SOFTBAKE〕，是使光刻膠中的溶劑揮發(fā)，從而使膠層成為固態(tài)的薄膜，并使光刻膠與圓片外表粘附力增強(qiáng)的工序。光刻膠中溶劑的含量會(huì)影響曝光的精度和顯影的選擇比。SB的關(guān)鍵是控制溫度和時(shí)間。溫度太低，膠中溶劑揮發(fā)時(shí)間加長(zhǎng)，影響產(chǎn)出；溫度過高，膠表層溶劑揮發(fā)比部快，會(huì)使膠外表粗糙。進(jìn)展SB的方式主要有三種：1〕利用熱空氣對(duì)流；2〕利用紅外線輻射；及3〕利用熱板的傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)方式是將圓片放在熱板上〔一般采用接近式，圓片離熱板約2cm〕，光刻膠被來自熱板的能量加溫，因此，膠部獲得的能量比外表高，促使部溶劑往外表移動(dòng)而離開光刻膠。這種方法可防止前述外表溶劑揮發(fā)太快所導(dǎo)致的問題，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。SB常用工藝溫度為90℃顯影工藝簡(jiǎn)單地講，顯影就是去處已曝光光刻膠的工藝過程。為了防止光刻膠因其他可能的副反響而改變其化學(xué)構(gòu)造，曝光后應(yīng)盡快進(jìn)展顯影。顯影的主要步驟如下：曝光后烘〔PEB：POSTE*POSUREBAKE〕PEB即曝光后烘，可以有效降低駐波效應(yīng)的影響。曝光時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種駐波現(xiàn)象〔STANDINGWAVE〕。由于入射光與反射光產(chǎn)生干預(yù)，使沿膠厚方向的光強(qiáng)形成波峰和波谷，從而產(chǎn)生駐波。左圖：無PEB右圖：PEB之后左圖：無PEB右圖：PEB之后駐波效應(yīng)會(huì)影響對(duì)光刻的分辯率和CD控制。降低或消除駐波效應(yīng)常采用的幾種方法為：⑴PEB，如上兩圖所示。⑵用帶染色劑(dye)的光刻膠。⑶采用多層光刻膠技術(shù)。⑷加抗反射層：用有機(jī)〔TARC和BARC〕或無機(jī)材料〔SION〕PEB溫度一般在110到120度，時(shí)間在1到2分鐘。PEB溫度一般比軟烘高15-20度。冷卻PEB之后,WAFER須冷卻,使WAFER的溫度同顯影液溫度一致(23℃)。常用工藝條件為23顯影WAFER進(jìn)冷卻后，進(jìn)入顯影腔體，經(jīng)過溫度為23℃嚴(yán)格地說，曝過光和未曝過光的光刻膠在顯影液中都不同程度地被溶解。為了得到好的顯影圖象，希望溶解速率差越大越好，即所謂的反差越大越好。顯影的方法主要有三種：浸潤(rùn)顯影〔IMMESESEION〕、噴霧顯影〔SPRAY〕和靜態(tài)顯影〔PUDDLE〕。我們目前用PUDDLE的方式。影響顯影的因素主要有：顯影液的成分、溫度；環(huán)境溫度和濕度；顯影液量；顯影方式和顯影程序。堅(jiān)膜堅(jiān)膜又稱硬烘(HBHARDBAKE)。光刻膠顯影后留下的圖形，是作為后步工序?qū)AFER進(jìn)展加工的保護(hù)膜。因此，要求光刻膠和WAFER粘附結(jié)實(shí)，并且保持沒有形變。光刻膠在顯影后，必須再經(jīng)過一次烘烤，進(jìn)一步將膠剩余的溶劑蒸發(fā)，使其硬化，即堅(jiān)膜。通常堅(jiān)膜溫度比SB溫度要高，所以也將此工序稱做硬烘。HB溫度過高，光刻膠溶劑含量越少。但另一方面，最后去膠時(shí)會(huì)比擬困難。所以必須控制HB的溫度，一般HB的溫度控制在100-130℃之間。我們目前采用112HB的方式同SB一樣有三種，目前我們采用接近式。光刻FRAME框簡(jiǎn)介光刻FRAME框包含Bo*-In-Bo*9-DOTS旋轉(zhuǎn)游標(biāo)對(duì)位游標(biāo)Dagger標(biāo)記分辨率SearchMarkLSA&FIALCF光刻FRAME框示意圖：光刻局部FRAME框圖片：光刻局部FRAME框圖片：BO*-IN-BO*：套刻測(cè)量圖形套刻測(cè)量圖形9-DOTS：中間的塊在