芯片光刻的流程详解(二)
所谓光刻,根据维基百科的定义,这是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤,该步骤利用***和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构,然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。在下游产业的带动下,江瀚咨询预计国际光刻胶市场规模在2022年可能突破100亿美元。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆,还可以是其他金属层、介质层,例如玻璃、SOS中的蓝宝石。
光刻的基本原理是利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点,将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。
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四、前烘(Soft Bake)
完成光刻胶的涂抹之后,需要进行软烘干操作,这一步骤也被称为前烘。前烘能够蒸发光刻胶中的溶剂溶剂、能使涂覆的光刻胶更薄。
在液态的光刻胶中,溶剂成分占65%-85%。虽然在甩胶之后,液态的光刻胶已经成为固态的薄膜,但仍有10%-30%的溶剂,容易沾污灰尘。在28nm生产线产能尚未得到释放之前,ArF光刻胶仍是市场主流半导体应用广泛,需求增长持续性强。通过在较高温度下进行烘培,可以使溶剂从光刻胶中挥发出来(前烘后溶剂含量降至5%左右),从而降低了灰尘的沾污。同时,这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力,从而提高光刻胶 衬底上的附着性。
在前烘过程中,由于溶剂挥发,光刻胶厚度也会减薄,一般减薄的幅度为10%-20%左右。
光刻胶
光刻胶由光引发剂、树脂、溶剂等基础组分组成,又被称为光致抗蚀剂,这是一种对光非常敏感的化合物。光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的35%,并且耗费时间约占整个芯片工艺的40%到50%。此外,光刻胶中还会添加光增感剂、光致产酸剂等成分来达到提高光引发效率、优化线路图形精密度的目的。在受到紫外光***后,它在显影液中的溶解度会发生变化。
分类
根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类。
正胶
***前对显影液不可溶,而***后变成了可溶的,能得到与掩模板遮光区相同的图形。
优点:分辨率高、对比度好。
缺点:粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本。
灵敏度:***区域光刻胶完全溶解时所需的能量
负胶egative
Photo Resist)
与正胶反之。
优点: 良好的粘附能力和抗刻蚀能力、感光速度快。
缺点: 显影时发生变形和膨胀,导致其分辨率。
灵敏度:保留***区域光刻胶原始厚度的50%所需的能量。