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黃光微影(Photolithography)

Hightech   2016-09-21    201609210023
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進階
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❒ 光阻圖佈與軟烤(Soft baking)
➤光阻塗佈:使用「光阻塗佈機(Spin coater)」,以真空吸座吸住矽晶圓,由上方滴入光阻液並且使矽晶圓高速旋轉,光阻液被離心力甩開,在表面形成大約1μm的光阻層,光阻塗佈機的原理請參考這裡。
➤軟烤(Soft baking):以烤箱加熱使光阻中的溶劑揮發,此時光阻還有點軟。

 

❒ 圖形轉移與硬烤(Hard baking)
➤光學曝光:使用光學曝光系統,以紫外光照射光罩再投影到光阻層,被紫外光照射過的區域光阻化學鍵結被破壞,使光阻容易被化學藥品溶解掉,如<圖一(a)>所示。由於光學曝光系統中的透鏡組會將光罩上的圖形(假設製程節點大約100nm),縮小大約十分之一,所以投影在矽晶圓上的製程節點只有大約10nm。
➤硬烤(Hard baking):以烤箱加熱使光阻中殘留的溶劑揮發,並且使光阻變硬。
➤化學顯影:使用「第一種化學藥品(顯影液)」將化學鍵結被破壞區域的光阻溶解掉,如<圖一(b)>所示,顯影液通常都是有機化學溶劑。知識力www.ansforce.com。
➤蝕刻技術:使用「第二種化學藥品(蝕刻液)」將沒有光阻保護區域的氧化矽溶解掉,如<圖一(c)>所示,蝕刻液通常都是具有腐蝕性的強酸。
➤光阻去除:使用「第三種化學藥品(去光阻液)」將殘留的光阻溶解掉,如<圖一(d)>所示,去光阻液通常也都是有機化學溶劑,但是與顯影液不同。

 

圖一 圖形轉移的步驟。

資料來源:張俊彥,半導體元件物理與製作技術,高立圖書有限公司。<我要買書

 

❒ 光阻(Photoresist)
「光阻(Photoresist)」是一種塑膠,也就是一種有機高分子化合物,當這種塑膠被電子束或紫外光等高能量照射以後,會發生化學反應使光阻產生變化,一般晶圓廠使用的光阻有兩種:
➤正光阻(Positive photoresist):被紫外光照射到的部份產生化學反應,使化學鍵結變鬆散而容易被顯影液溶解掉。換句話說,「有被紫外光照射到的區域」會被溶解掉。
➤負光阻(Negative photoresist):被紫外光照射到的部份產生化學反應,使化學鍵結變堅固反而不容易被顯影液溶解掉。換句話說,「沒有被紫外光照射到的區域」會被溶解掉。


目前晶圓廠較常使用的是「正光阻」,因此這裡都是以正光阻的情形為例來說明。此外,光阻被紫外光照射後會產生化學反應,但是白光燈管會發出一部分紫外光,所以晶圓廠中凡是使用到光阻的地方都不能使用白光照明,必須使用黃光照明,我們稱為「黃光區」,所以這種技術就稱為「黃光微影」。

 

【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀,與產業現狀可能會有差異,若您是這個領域的專家想要提供意見,請自行聯絡作者;若有產業與技術問題請參與社群討論。
 

【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業,全華圖書公司」。<我要買書

 

【文章圖示】CC BY-SA 3.0