晶圆表面光刻胶的涂覆与刮边工艺的研究

随着半导体器件的应用范围越来越广，晶圆制造技术也得到了快速发展。其中，光刻技术在晶圆制造过程中的地位尤为重要。光刻胶是光刻工艺中必不可少的材料，其质量直接影响到晶圆生产的效率和质量。本文将围绕着晶圆表面光刻胶的涂覆与刮边工艺展开研究，旨在进一步完善这一关键制造技术。
一、光刻胶涂覆工艺
光刻胶的涂覆工艺是决定光刻质量的重要因素之一。该工艺一般包括材料准备、涂布方法、涂布参数和装备的选择等环节。
1、材料准备
光刻胶是光刻过程中的重要材料之一，其性能是否合格是影响光刻结果的关键因素。对于厂家而言，应选择具备较高品质的光刻胶。
2、涂布方法
光刻胶的涂布方法有四种:手动涂覆、旋涂、喷涂和滚涂。共中，旋涂法是目前应用最为广泛的光刻胶涂覆方法，主要是因为它具有以下优点:
(1)涂层均匀度高，液体能够自动渗入实验器具毛细孔隙中。
(2)涂覆时间短，可以快速制备大量样品。
(3)对于薄片材料来说，旋涂法可以获得单层的涂层。
3、涂布参数
在光刻胶涂覆过程中，涂布参数是非常关键的。涂层厚度、涂层均匀性等都与涂布参数有关。主要有以下几个要素:
(1)旋转速度
正确的旋转速度可以保证涂层均匀，既不会过厚也不会过薄。对于特定样品及其特定涂厚，需要进行尝试和调整，找到最佳的旋转速度。
(2)涂层浓度
涂层浓度是指光刻胶溶液中所含有的固体质量占溶液总质量的比例。如果浓度过低，最后的光刻图形可能会被模糊，不易清晰;如果浓度过高，会导致固定器很快结晶，产生不稳定性。
(3)涂层时间
涂层时间的长短会影响光刻胶的厚度和质量。涂层时间过短会导致涂层不均匀;而过长则会造成光刻胶凝固，不容易移除。
4、装备的选择
光刻设备除了能够进行较为标准的曝光、显影之外，还需要进行涂覆。常见的是光刻胶涂布器，涂层厚度、涂布宽度和总体积都可以设置、控制。在涂覆液流过程中，可以通过选择泵的转速，来控制液流速度和量。
二、光刻胶刮边工艺
光刻胶刮边工艺是保证光刻胶涂布均匀的关键。在晶圆表面涂覆光刻胶时，从液体的自由表面到沉积在晶片表面都会出现液压落差，尤其正面与背面的液压落差更加明显，会对涂层的均匀性产生影响。因此，需要进行刮边操作，以保证涂层厚度及其均匀性，并切去在晶片表面产生的空气泡。
1、主要工艺流程
光刻胶刮边工艺主要有三个步骤:刮液器靠近晶片，刮液器在晶片上刮液，移动刮液器。具体流程如下:
(1)刮液器靠近晶片
刮液器一般采用碳纤维制成，以便材料硬度更高、更防静电。使用粗略的方法，刮液器可以通过触碰晶片表面来确认位置，而对于更高精度的刮边，可以通过薄膜应变计、放电(或电容静电检测毛细管)、红外探测等非接触式或半接触式方法进行位置确认。
(2)刮液器在晶片上刮液
通过调节刮液器的角度和压力来控制涂料过度刮掉的涂料量，以便获得更高质量的涂料均匀性。
(3)移动刮液器
随着刮液器的移动，可以使残余的涂层厚度均匀分布在晶片表面。
2、关键参数
光刻胶刮边工艺需要注意以下关键参数:
(1)刮液器材质
刮液器需要具有较高的硬度和强度，以避免在刮过程中出现刮痕或勾边等问题。碳纤维材质具备这样的特点，因此是制造刮液器的常见材料。
(2)刮液器角度和压力
刮液器的角度和压力决定了涂层的厚度和均匀性。过小的角度和过高的压力会导致刮过多的涂层，导致涂层变薄和较差的均匀性;而太大的角度和太小的压力会导致涂层过厚和波动现象。因此，需要进行多次尝试和调整，找到最佳的角度和压力。
(3)刮液器移动速度
移动速度决定了涂层的厚度和均匀性。速度过慢会导致涂层过厚，速度过快会导致涂层过薄。因此，在移动速度方面需要进行多次实验，找到最佳的速度。
三、结论
晶圆表面光刻胶的涂覆与刮边工艺是晶圆制造过程中非常关键的环节。在涂覆工艺中，正确选择材料、涂覆方法、涂布参数和装备的选择等关键环节可以保证涂层质量的稳定和均匀，对光刻胶刮边工艺的稳定性和可控性均有所影响。在刮边工艺中，刮液器材质、刮液器角度和压力、刮液器移动速度等参数的调试需要进行多次尝试并进行调整，以保证涂层的均匀性和稳定性。在今后的工作中，需要通过进一步的理论分析和实验优化工艺技术，以推动晶圆制造技术的发展。
免责声明:文章来源汶颢www.whchip.com以传播知识、有益学习和研究为宗旨。转载仅供参考学习及传递有用信息，版权归原作者所有，如侵犯权益，请联系删除。

审核编辑 黄宇