经曝光后,光致抗氮吹仪价格蚀剂层中一部分发生了光交联或光降解,因而使其溶解性 发生了变化。选择适当的溶剂,把光刻胶层中可溶性部分溶解掉,使不溶性部分 保留下来,这就在光刻胶层上显示出了与掩模相应的图案,或者说把掩模上的图 案复制到了光致抗蚀剂层上来。这一步就称为显影,这是从普通照相术中引用 过来的术语。显影这步的关键在于选择适当的显影液、显影温度和显影时间。 这三个因素是彼此关联,相互影响的,而且随光刻胶的种类、特性及胶层的厚度 不同应有所改变的,一般需通过条件试验摸索出来。 显影以后需进行漂洗,把残留在胶层表面的显影液漂洗干净。良好的漂洗 第二讲 光刻技术和光致抗蚀剂399 还能消除在显影过程中光刻胶的溶胀和形变,从而改善成像的精度。 6.坚膜 经过显影后,不溶性的光刻胶部分虽然保留了下来,但由于显影液的浸泡而 变软,甚至有些溶胀和微小变形,胶层与基材间的粘着力也降低了。因而需要在 1
80~200℃温度下烘烤30min左右,把渗入到胶层中的微量显影液或水分赶 走。使光刻胶层上的图形恢复原来的尺寸。并使光刻胶本身进一步热交联,提 高光刻胶本身的强度和耐腐蚀性。同时也改善光刻胶与衬底间的粘着强度。这 一步称为坚膜,也称为后烘。 坚膜时应注意控制合适的温度和时间。若坚膜温度太低,时间过短,则胶膜 没有烘透,膜不坚固,腐蚀时易产生脱胶现象。若坚膜温度过高,时间过长,胶膜 会因热膨胀而产生翘曲和剥落,腐蚀时亦会造成钻蚀或脱胶。坚膜最好采用缓 慢升温和自然冷却的烘烤过程。对于腐蚀时间较长的厚膜刻蚀,可在腐蚀一半 后再进行一次坚膜后再腐蚀,以提高胶膜的强度和抗蚀力。 7.蚀刻 蚀刻又称腐蚀,是光刻技术中关键的一步。前面所述各步都是为这一步做 准备,是为这一步服务的。光刻技术的目的就是要在被加工的衬底材料(如硅 片)表面刻制出指定的图案,以便进行后道加工,而这种刻制工作是通过选择性 腐蚀来进行的,利用光致抗蚀剂的抗腐蚀作用,可以保护衬底材料不受腐蚀。通 过前面述及的各步,人们已经在需刻蚀的基片表面的光致抗蚀剂层上成功地制 得了特定的图案。现在基片表面一部分区域中有光致抗蚀剂保护的,而其余部 分则是没有抗蚀剂保护的。选择某种合适的腐蚀剂,能腐蚀基片材料,但对抗蚀 剂不起作用,把经显影、坚膜后的
基片置于这种腐蚀液中,就可实现选择性的腐 蚀,把抗蚀剂层上的图案复制到基片上。这一步就称为蚀刻。 腐蚀的关键首先在于选择合适的腐蚀剂。腐蚀剂必须能对被蚀刻材料进行 腐蚀,但对抗蚀剂不起作用。这是最基本的必要条件,除此以外还应考虑到对设 备的腐蚀性,对操作工人的完全保护以及操作的简单易行等因素。在选定了腐 蚀剂化学配方后,还应根据刻蚀的具体要求选定合适的工艺条件,主要是刻蚀剂 的浓度,刻蚀时的温度以及刻蚀的时间。这些都是为了控制一个合适的腐蚀速 率。另外人们希望腐蚀时只在被刻蚀表面上垂直向内部纵深腐蚀,而应尽量避 免侧向腐蚀,以及向抗蚀剂胶膜保护下的部分进行钻蚀,因为侧向腐蚀和钻蚀都 将使蚀刻图形的线条变宽,精度降低。一般常用腐蚀因子F来表示腐蚀的质 量:F=(腐蚀深度)/(侧向腐蚀宽度)。如F值大则表明腐蚀效果良好。一般F 值在0.5~2.5范围间,通常F=1时即可用于实际生产。 腐蚀剂的选择因被腐蚀材料的不同而不同,例如,腐蚀硅用硝酸和氢氟酸的 混合液;腐蚀二氧化硅用氢氟酸与氟化铵的混合液;腐蚀铝用磷酸或高锰酸钾;