2020-02-13小劉科研筆記之光刻技術(shù)中的襯底粘附性問題

在光刻工藝中遇到襯底粘附性差的情況下,是如何通過調(diào)整試驗(yàn)方法解決的。

?Question:此次的工藝是需要在某款負(fù)膠上進(jìn)行紫外光刻,光刻膠參數(shù)為:厚2.6μm,線條寬度1.5μm,基底材料為Si上一種特殊的薄膜。我們希望在光刻膠上得到的是和光刻版一樣的圖形。下圖為該光刻版部分圖形:

Analysis:通常來說,使用此種負(fù)膠在硅基和Ⅲ-Ⅴ族材料上進(jìn)行光刻時,是不需要進(jìn)行表面處理的。我們先來看一下未經(jīng)過HMDS處理時,顯影之后在光學(xué)顯微鏡下的結(jié)果:

如上圖可見:光刻膠的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)已全部缺失,其原因是光刻膠和晶圓之間的粘附性不足所導(dǎo)致的。

Test 1:針對此類情況,我們可以通過高溫烘焙和氣相成底膜(HMDS)進(jìn)行處理,來增強(qiáng)晶圓與光刻膠之間的粘附性。下圖為常規(guī)涂布HMDS后的顯影效果:

很顯然,經(jīng)HMDS 處理后,效果要優(yōu)于之前,但仍有極嚴(yán)重的線條缺失的現(xiàn)象。究其原因可能為晶圓表面還須待改善。

Test 2:可以通過兩個方面進(jìn)行改進(jìn):一是提高烘烤溫度,再進(jìn)行HMDS處理;二是運(yùn)用等離子體進(jìn)行表面處理,再進(jìn)行HMDS處理。

方法一顯影結(jié)果?
方法二顯影結(jié)果 ?

經(jīng)過顯影對比,發(fā)現(xiàn)此種方法又優(yōu)于Test 1,而Test 2中的方法二用等離子體處理后效果更優(yōu),其線條缺失的現(xiàn)象減少很多。

Test 3:采用此方法進(jìn)行涂膠前的預(yù)處理,在通過調(diào)整烘焙時間來達(dá)到增強(qiáng)襯底粘附性的目的。結(jié)果如下圖:線條得到了完整的呈現(xiàn)。

圖為整體結(jié)構(gòu)
圖為高倍顯微鏡下結(jié)構(gòu)

光刻是一門復(fù)雜多變的工藝,可能同樣的條件和參數(shù),不同的材料,試驗(yàn)中呈現(xiàn)的結(jié)果也會截然不同。新工藝的摸索是一個日積月累的過程,遇到問題要敢于嘗試,多改變思路,才能不斷的提高技藝。

END

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