简述光刻工艺的三个主要步骤

“ 光刻作为半导体中的关键工艺，其中包括3大步骤的工艺：涂胶、曝光、显影。三个步骤有一个异常，整个光刻工艺都需要返工处理，因此现场异常的处理显得尤为关键”

01—光刻前处理

晶圆在光刻前需要做一些特殊处理，比如一些镀膜后的wafer，一些工厂是要求特定时间内完成光刻，减少在工艺外表面的污染。

  另外我们知道晶圆表面有一定的表面状态，会影响成膜的效果，可以参照文章：wafer表面的亲水性和疏水性会影响什么

常见的硅片是比较容易吸附潮气的，就是亲水性，也称为水合作用，但是对于光刻，具有干燥成疏水性的表面十分重要。上一步完成工艺之后尽快光刻，另外保持车间相对湿度低于50%。

    涂胶前先进行脱水烘烤，200℃~500℃烘烤，有条件的在氮气条件下烘烤。

 常见的光刻胶一般在涂胶前还需要涂一层HMDS，HMDS的涂胶方式有很多，常用的气相底膜涂胶，在一个密闭的腔体内，200℃~250℃下30s完成，HMDS呈雾状形成一层薄薄的基底膜，提高光刻胶和wafer的粘附力。

HMDS工艺结束之后，就完成了涂胶前的准备工作。

02—光刻涂胶

接下来就是涂胶，涂胶需要根据光刻胶的特性进行设定，可以参考光刻胶的说明文件：光刻胶的主要技术参数

   涂胶工艺根据不同的晶圆和光刻胶，出来的效果也是很多不同，常见的几种异常：

很多情况下多是出现上图这种形状，就是局部涂胶厚度异常，一般是偏薄，出现这种情况一是可能表现有颗粒，二是旋转涂胶时发生异常，可以调节转速和加速度。三是检查一下光刻胶是否存放过期。

滴胶也分为几种，有静态涂胶、一般适合黏度较低的胶水，有边旋转边涂胶。

静态涂胶后，硅片先低速旋转，光刻胶覆盖到边缘之后，加速到设定转速，  一般2500~4000rpm。另外动态滴胶，100~200rpm的转速边转边滴胶。采用动态滴胶不需要很多光刻胶就能润湿（铺展覆盖）整个基片表面。尤其是当光刻胶或基片本身润湿性不好的情况下，动态滴胶尤其适用，不会产生针孔。滴胶之后，下一步是高速旋转。使光刻胶层变薄达到最终要求的膜厚，这个阶段的转速一般在1500-6000转/分，转速的选定同样要看光刻胶的性能（包括粘度，溶剂挥发速度，固体含量以及表面张力等）以及基片的大小。快速旋转的时间可以从10秒到几分钟。匀胶的转速以及匀胶时间往往能决定最终胶膜的厚度。

    一般情况下，匀胶转速快，时间长，膜厚就薄。影响匀胶过程的可变因素很多，这些因素在匀胶时往往相互抵销并趋于平衡。

旋胶过程中，99%的光刻胶都会被甩掉，剩下的一层膜，通过旋转和空气流动，会挥发溶液，膜层变干，但是仍旧是黏黏的液体感的，此时不要碰到膜层。需要软烘，

另外一个影响成膜质量的因素，旋涂过程中cup内的气流。

   很多旋涂机的cup都配有有机抽风，风力的大小会影响到成膜时光刻胶的涂覆状态。且风力大小也直接影响膜层干的速度，因此匀胶的时候，减小基片上面的空气的流动，以及因空气流动引起的湍流（turbulence），或者至少保持稳定也是十分重要的。

03—曝光

曝光相对来说工艺比较稳定，无非就是曝光剂量的问题，时刻监控光源的功率变化，适当缩短或者延长曝光时间。半导体光刻工艺及光刻机全解析

04—显影

  显影工艺是比较关键的，不同光刻胶配合不同的显影液，还要前烘和后烘的条件。

最普通常用的正胶显影液是TMAH，目前0.26当量浓度的TMAH显影液成为工艺标准。TMAH具有很强的腐蚀性。