光刻虚拟仿真实验报告
一、主要工艺步骤
(2)用吸管吸取光刻胶滴到硅片上。
(3)盖上匀胶机盖,打开真空泵、匀胶机电源,设置合适转速。
(4)打开匀胶机盖,用棉签蘸取丙酮,擦拭硅片边缘,关闭真空泵,镊子夹取硅片放到无尘纸上。
2、软烘
(2)打开软烘机盖,用镊子夹取硅片放到软烘机上软烘,然后将硅片放到无尘纸静置。减温减压装置撬装重心
3、曝光
(1)将硅片转移至光刻室。
(2)抽出取出掩模版架,取出掩模版,镀层一面朝上放置在掩模版架上,将掩模版架放回光刻机,拧紧旋钮。 (3)抽出硅片托盘,将硅片放到托盘,将托盘归位。
(4)调节旋钮使硅片中心和掩模版的中心重合。
(5)调整硅片托盘高度 ,防止与掩模版太近。
(6)设置接触方式、曝光时间,开始曝光。车载mp3驱动
(7)曝光完成后,抽出硅片托盘,用镊子将硅片放到无尘纸上。
(1)硅片置于显影液中,轻轻摇晃,显影60s之后将硅片取出,放入IPA玻璃皿中轻轻摇
晃10s。
(2)用去离子水小水流缓慢冲洗硅片表面10s。
(3)关闭水龙头,使用氮吹干硅片表面。
5、显微镜观察
(1)将硅片放到显微镜下,选择合适的显微物镜及调整显微镜调焦旋钮,查看光刻效果。
二、各步骤设计工艺参数的原因
1、匀胶机转速
光刻胶的膜厚通常都由匀胶机转速所决定,转速越大,光刻胶膜层的厚度越小。影响胶厚的因素还包括温度、溶剂含量等。例如,温度偏低、溶剂含量减少,均会导致光刻胶流动性变差,形成的光刻胶层会比正常情况更厚。
匀胶机转速与时间参数由光刻胶成分、黏度等自身特性决定,并受不同实验条件(温度、湿
度)影响,一般采取说明书推荐值,或者该实验室的经验值。胶机转速设定通常分两个阶段:第一阶段的转速通常较低(几百转/分),目的是让光刻胶均匀布满整个硅片;第二阶段为较高速旋转(几千转/分),目的是使胶层达到理想的厚度。
2、软烘温度、时间
软烘(图中reversal bake,也称作softbake) 的时间和温度要通过参考光刻胶说明书,以及通过反复的工艺实验摸索来确定。如果时间过长,会导致光刻胶聚合,降低对光的敏感性;如果时间不够,会导致光刻胶与硅片表面结合不好,也会影响光刻效果。
光刻胶的生产厂家通常都会推荐工艺和条件。一般情况下,软烘的温度在85~120℃,时间在30~90s。对于较厚的胶膜,软烘的升温速度要慢,否则表面干燥得过快,内部溶剂来不及挥发,易造成胶膜发泡而产生针孔,造成接触不良,使显影或腐蚀时产生浮胶。软温度越高,时间越长,光刻胶与基片的黏附越好,但软烘时间过长,会造成增感剂的过度挥发。温度过高,会使光刻胶翘曲硬化,造成显影不净,图形的分辨率下降,抗蚀能力下降。
思情乐园3、曝光方式
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接触式光刻技术中,涂有光刻胶的硅片与光刻板直接接触。由于光刻胶和光刻板之间紧密接触,因此可以得到比较高的分辨率。接触式曝光的主要问题是容易损伤光刻板和光刻胶。
接近式曝光与接触式曝光相似,只是在曝光时晶圆片和光刻板之间保留有很小的间隙,这个间隙一般在2.5~25μm之间,此间隙可以大大减少对光刻板的损伤。
投影式曝光是利用透镜或反射镜将光刻板上的图形投影到衬底上的曝光方法。在这种曝光方法中,由于光刻板与硅片之间的距离较远,可以完全避免对光刻板的损伤。
本次实验使用的是接触式曝光。共有四个接触模式,从模式1至模式4,硅片与掩模版之间的距离逐渐减小,接触力逐渐增加,对加工精度要求越高的样品,需要用更小的接触距离和更大的接触力。
1、Soft Contact (软接触模式,硅片与掩模版刚好接触的位置)。
2、Hard Contact (硬接触模式,硅片与掩模版刚好接触后,用氮气托硅片,外部增加压力,使样品和掩模版更加接近)。
3、Vacuum Contact (真空接触模式,硅片与掩模版之间的腔体抽真空,使样品和掩模版更加接近)防潮密闭门。
4、Low Vacuum Contact (真空接触模式,相比Vacuum真空度更高)。
4、曝光时间
曝光时间t的测算方法:利用光功率计测得光源在不同波长下的功率,在光刻胶说明书中查询曝光的总能量A,总能量除以光源在不同波长的光功率之和得到曝光时间,即t= A/W。这里只是理论测算曝光时间的方法,实际曝光时间要在理论计算的基础上,通过反复实验和测试来优化。
本实验中计算具体曝光时间t的方法:根据光功率计测得光源在不同波长的功率之和,查阅光刻胶说明书得到真空曝光的剂量A,则t=A/W。
5、显影时间
显影方式有:浸没式(immersion)、喷淋式(spray)和搅拌式(puddle)三种。最佳显
影的时间取决于光刻胶类型、胶厚、曝光波长、烘烤温度和显影的工序,对膜厚小于2um显影时间不大于2min,例如对于浸没或搅动显影的时间范围在20-60s,不要超过120s。膜厚超过10um的胶层需要2-10min,膜厚达到100um的胶厚,显影时间超过60min,更密集的喷淋式显影要求的时间更短。