光刻膠
光刻膠的技術(shù)復(fù)雜，品種較多。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可分負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。
基于感光樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可以分為三種類型。
光聚合型
采用烯類單體，在光作用下生成自由基，自由基再進(jìn)一步引發(fā)單體聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特點(diǎn)。
光分解型
采用含有疊氮醌類化合物的材料，經(jīng)光照后,會發(fā)生光分解反應(yīng),由油溶性變?yōu)樗苄?，可以制成正性膠。
光交聯(lián)型
采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,其分子中的雙鍵被打開，并使鏈與鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負(fù)性光刻膠。
光刻膠特性
- 靈敏度 Sensitivity
光刻膠上產(chǎn)生一個良好的圖形所需一定波長光的最小能量值（或最小曝光量）。單位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。通常負(fù)膠的靈敏度高于正膠 - 分辨率 resolution
區(qū)別硅片表面相鄰圖形特征的能力,一般用關(guān)鍵尺寸（CD，Critical Dimension）來衡量分辨率。形成的關(guān)鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越好。
影響分辨率的因素有：光源、曝光方式和光刻膠（靈敏度、對比度、顆粒大小、顯影時(shí)的溶脹、電子散射等。）通常正膠的分辨率高于負(fù)膠 - 對比度 Contrast
光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對比度越好，形成圖形的側(cè)壁越陡峭，分辨率越好。（表示光刻膠區(qū)分掩膜上亮區(qū)和暗區(qū)能力的大?。?strong>通常正膠的對比度要高于負(fù)膠（對比度與光刻膠厚度有關(guān)，減薄膠厚度有利于提高對比度和分辨率）
總的來說，負(fù)膠成本低黏結(jié)能力好抗刻蝕能力強(qiáng)，正膠分辨率對比度更高抗干法腐蝕能力強(qiáng)，抗熱處理能力強(qiáng)，可用水溶液顯影溶漲現(xiàn)象小，有較好的臺階覆蓋性。
正膠和負(fù)膠特點(diǎn).PNG
此外還有一種光刻膠為反轉(zhuǎn)膠。通過兩次光照，用負(fù)膠版得到正膠版的圖形，解決正膠版難對準(zhǔn)問題，價(jià)格太貴。
光刻步驟
光刻前清洗：RCA清洗，熱處理干燥（預(yù)烘）
（1）氣相成底膜
HDMS：影響硅片表面形成輸水表面，增強(qiáng)硅片與膠的結(jié)合力
方法：旋轉(zhuǎn)涂底 蒸汽法
（2）涂膠
方法：靜態(tài) 動態(tài)
光刻膠的種類（粘度）旋轉(zhuǎn)速度影響光刻膠的厚度
（3）前烘（軟烘）
熱板軟烘溫度80-90度，1min
作用：揮發(fā)光刻膠中的溶劑；增強(qiáng)光刻膠的粘附性；緩和涂膠中膜內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力；
邊緣堆積膠處理：用溶劑去邊光刻膠；激光曝光邊緣，在顯影液中溶解。
（4）對準(zhǔn)和曝光
對準(zhǔn)：預(yù)對準(zhǔn)，通過硅片上的notch或者flat進(jìn)行激光自動對準(zhǔn)；通過對準(zhǔn)標(biāo)志對準(zhǔn)。
曝光：重要參數(shù)曝光能量和焦距
曝光方法：接觸式曝光；接近式曝光；投影式曝光
接觸式曝光
接觸式曝光是將掩膜與待加工基片的光膠層直接接觸進(jìn)行的曝光。掩膜和基片通過機(jī)械裝置壓緊或通過真空吸住等方法實(shí)現(xiàn)兩者緊密接觸。
優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、造價(jià)便宜、分辨率較高，約1-2μm。由于掩膜與光膠層緊密接觸，所以相差小，分辨率高。
缺點(diǎn)：由于掩膜與基片緊密接觸，容易損壞掩膜與光膠層。
接近式曝光
接近式曝光是指掩膜和基片上的光膠層不直接接觸實(shí)現(xiàn)圖形復(fù)印曝光的方法。
優(yōu)點(diǎn):克服接觸式曝光容易損壞掩膜和基片的缺點(diǎn)。
缺點(diǎn)：由于光的衍射效應(yīng)會使圖形的分辨率下降。
投影式曝光
投影式曝光是指掩膜與基片并不直接接觸，而是以類似投影儀的投影方式來進(jìn)行圖形的轉(zhuǎn)移。
優(yōu)點(diǎn)：曝光均勻，沒有色差、象差，可進(jìn)行縮小投影曝光，因此掩膜的尺寸可比基片大很多倍，掩膜中的圖形線條可做得較粗。
缺點(diǎn)：裝置價(jià)格昂貴。
e線——546nm h線——406nm
（5）曝光后烘焙（中烘）
熱板 90-120度 60-90秒
降低駐波效應(yīng)影響
（6）顯影
正膠：TMAH，顯影后用DI水沖洗
負(fù)膠：二甲苯，用有機(jī)溶劑沖洗（如乙醇），不能用水沖洗
顯影溫度（15-25度） 顯影時(shí)間（少于一分鐘）
方式：浸沒式、連續(xù)噴霧式、旋覆浸沒式
（7）堅(jiān)膜烘焙
正膠：110-130度 負(fù)膠：130-150度 60-90秒（熱板），溫度高于軟烘溫度
調(diào)高粘附性，減少駐波效應(yīng)
（8）顯影檢查
光學(xué)顯微鏡檢查光刻對準(zhǔn)精度，關(guān)鍵線寬等。
（9）刻蝕
濕法刻蝕（用于特征尺寸大于3um產(chǎn)品）
SI 含氧的物質(zhì)與HF混合 堿溶液
SIO2（熱氧） HF與水或BOE
AL 磷酸
SIO2（沉積） 氟化銨和醋酸1：2混合
SI3N4 熱磷酸（180度）
干法刻蝕
離子束刻蝕IBE
反應(yīng)離子刻蝕（RIE）
（10）去膠
濕法去膠：去膠劑 正膠可用丙酮或去膠劑或三號液 負(fù)膠需要用專用去膠劑
干法去膠：氧等離子刻蝕
光刻——剝離
為了便于剝離，光刻膠側(cè)壁最好實(shí)現(xiàn)類似于八字形下寬上窄結(jié)構(gòu)。
負(fù)膠由于其本身的特性，自然會形成八字形截面。為了提高分辨率，可采用反轉(zhuǎn)膠。
正膠需要處理得到八字形截面，常用方法有：在顯影前，將硅片放在氯苯或甲苯中浸泡5-15分鐘，強(qiáng)化上層光刻膠；在涂膠前先在底層涂上一層對紫外不光敏，又可被堿性溶液腐蝕的聚合物（如LOL2000）。
常見光刻膠：
AZ光刻膠工藝條件：
前烘：100℃ 90秒 (DHP)
曝光：G線步進(jìn)式曝光機(jī)/接觸式曝光機(jī)
顯影：AZ300MIF顯影液 (2.38%) 23℃ 60~300秒 Puddle
清洗：去離子水30秒
后烘：120℃ 60秒以上
總結(jié)：
首先根據(jù)需求的分辨率、光刻膠厚度等要求選擇合適的光刻膠及曝光方式。根據(jù)光刻膠參數(shù)確定工藝條件。顯影后檢查，有問題返工，無問題后刻蝕（離子注入），最后去膠。
