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光刻烘焙工艺

/lithography baking process/
条目作者谢常青

谢常青

最后更新 2023-08-02
浏览 146
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集成电路制造中,在光刻环节去除光刻胶中的溶剂,增强光刻胶对基片表面附着力的加热工艺。

英文名称
lithography baking process
所属学科
电子科学与技术

各种光刻曝光设备的光源不一样,需要使用对其工作波长灵敏度高的光刻胶。由此光刻胶可归纳为对可见光敏感的光致抗蚀剂和对电子束和其他对射线辐照比较敏感的电子抗蚀剂两大类。针对不同的光刻胶品种和曝光条件,应该采用不同的烘焙工艺条件参数。常用的光刻技术需要前烘、后烘和硬烘3种烘焙工艺,共同点是去除光刻胶中的溶剂,增强光刻胶对基片表面的附着力。常用的烘焙加热方式有:对流烘箱(真空或大气)、热板、微波烘焙、红外烘焙等。热传递有3种方式:传导、对流和辐射。导热性良好的基片只需较少时间(几分钟)就可以有效去除溶剂,导热性较差的基片或对膜层应力失配较敏感的基片则需更长时间。烘焙不足导致光刻胶对基片表面的附着力降低,减弱光刻胶的强度,无法有效消除针孔等缺陷;烘焙过度引起光刻胶的流动,使图形精度降低,分辨力变差。

①前烘,是曝光前的步骤,使光刻胶中的溶剂充分释放,提高光刻胶黏附性和均匀性。前烘温度应稍高于光刻胶的玻璃化温度,而低于正胶的分解温度及负胶的交链温度。

②后烘,是曝光后的步骤,其目的是形成比较好的剖面状态,消除光刻胶侧壁的驻波效应,促进曝光后光致反应产生的活性成分扩散。对于化学放大类型的抗蚀剂,后烘方式、温度和时间、其灵敏度对分辨力的影响非常大,对曝光与后烘之间的延迟时间有限制,若延迟时间过长,光刻胶顶层的光酸由于周围环境中胺的污染就会发生中和反应,产生一层薄的不溶解的阻挡层,因此显影后会出现类似于钻蚀的效果。

③硬烘,是显影后的步骤,温度一般比前烘和后烘温度高,目的是完全去除光刻胶中剩余的溶剂,增大光刻胶硬度,增强光刻胶对基片表面的附着力,进一步减少驻波效应,使光刻胶的性质更为稳定,增强后续的等离子体刻蚀的选择比或离子注入的掩蔽能力。对于某些正性光刻胶,也可以采用深紫外线坚膜的方法,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。

  • 何杰,夏建白.半导体科学与技术.2版.北京:科学出版社,2017.
  • 韦亚一.超大规模集成电路先进光刻理论与应用.北京:科学出版社,2016.

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