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光刻胶参数对工艺的影响

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知识星球(点击=》Tom的知识星球)里的学员问:光刻胶有哪些参数可以调节光刻光刻工艺?

以某款正性光刻胶RZJ-304: 25mpa·s,50mpa·s(粘稠度),配用显影液:RZX-3038为例:

推荐使用工艺条件:

①涂布: 23℃,旋转涂布,膜厚1.0~3.5μm

②前烘: 热板100℃×90sec

③曝光: 50~75mj/cm2(计算方法:取能量60mj/cm2 取光强400×102um/cm2,

则60/40=1.5s)

④显影: 23℃,RZX-3038, 1min,喷淋或浸渍

⑤清洗:去离子水30sec

⑤后烘: 热板120℃×120sec

光刻胶的匀胶曲线为:

由这个recipe,我们可以看出光刻工艺的影响参数有:

匀胶(Coating)

1,旋转速度与时间

转速越高 → 薄膜越薄;

转速越低 → 膜厚增加;

若涂布不均,会导致图形曝光不均、线宽偏差。

2,环境温湿度

温度过高 → 溶剂蒸发过快,表面张力不均,产生“橘皮”或针孔;

湿度过高 → 水汽吸附导致涂层边缘起泡、厚度不均。

3,光刻胶黏度

黏度决定最终膜厚(高黏度厚、低黏度薄);

黏度波动会直接导致曝光焦深变化。

前烘(Soft Bake)

温度过低 → 溶剂未完全挥发,胶膜易起泡、脱落;

温度过高 → 光敏组分提前分解(过烘),显影困难,灵敏度下降。

结论:前烘温度与时间直接影响显影对比度与胶膜附着力。

曝光(Exposure)

1,能量剂量(Dose)

曝光能量 = 光强 × 曝光时间;

影响光刻胶中光敏反应程度:

能量不足 → 显影后残胶;

能量过高 → 线宽变大、分辨率降低。

2,光强均匀性与对准精度

光源均匀度差会导致CD偏差

对准误差影响 overlay 精度。

显影(Development)

显影液浓度与类型:决定显影速率(RZX-3038为TMAH体系,常用2.38 wt%);

显影时间:时间过短 → 胶未显干净;过长 → 图形膨胀、线宽变大;

温度:温度升高 → 显影速率快、分辨率降低;

显影方式

喷淋式:适合大尺寸晶圆,控制均匀;

浸没式:适合小样或特殊胶

结论:显影控制影响光刻胶侧壁角度、线宽控制和底部残胶。

后烘(Post Bake / Hard Bake)

烘温过低 → 胶膜机械强度不足;

烘温过高 → 图形塌陷、边缘模糊(reflow),导致CD变化。

结论:后烘决定光刻胶在后续刻蚀中的抗蚀能力与图形保真性。

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