旋涂光刻胶，抗反射层的技术应用

在气体预处理后，光刻胶需要被涂敷在硅片表面。涂敷的方法是最广泛使用的旋转涂胶方法。光刻胶（大约几毫升）先被管路输送到硅片中央，然后硅片会被旋转起来，并且逐渐加速，直到稳定在一定的转速上（转速高低决定了胶的厚度，厚度反比于转速的平方根）。当硅片停下时，其表面已经基本干燥了，厚度也稳定在预先设定的尺寸上。涂胶厚度的均匀性在45 nm或更加先进的技术节点上应该在±20 A之内。通常光刻胶的主要成分有3种：有机树脂、化学溶剂、光敏感化合物（PAC）。

涂胶工艺流程分为三步：①光刻胶的输送；②加速旋转硅片到最终速度；③匀速旋转直到厚度稳定在预设值。最终形成的光刻胶厚度与光刻胶的温度和最终旋转速度直接相关。光刻胶的厚度可以通过增减化学溶剂来调整。旋涂流体力学曾经被仔细研究过。

对光刻胶厚度均匀性的高要求可以通过对以下参数的全程控制来实现：①光刻胶的温度；②环境温度；③硅片温度；④涂胶模块的排气流量和压力。如何降低涂胶相关的缺陷是另一个挑战。实践显示，以下流程的采用可以大幅度的降低缺陷的产生。

（1）光刻胶本身必须洁净并且不含颗粒性物质。涂胶前必须使用过滤过程，而且过滤器上的滤孔大小必须满足技术节点的要求。

（2）光刻胶本身必须不含被混入的空气，因为气泡会导致成像缺陷。气泡同颗粒的表现类似。

（3）涂胶烷的设计必须从结构上防止被甩出去的光刻胶的回溅。(www.xing528.com)

（4）输送光刻胶的泵运系统必须设计成在每次输送完光刻胶后能够回吸。回吸的作用是将喷口多余的光刻胶吸回管路，以避免多余的光刻胶滴在硅片上或者多余的光刻胶干酒后在下一次输送时产生颗粒性缺陷。回吸动作应该可以调节，避免多余的空气进入管路。

（5）硅片边缘去胶（edge bead removal，EBR）使用的溶剂需要控制好。在硅片旋涂过程中，光刻胶由于受到离心力会流向硅片边缘和由硅片边缘流到硅片背面。在硅片边缘由于其表面张力会形成一圈圆珠型光刻胶残留。这种残留叫做边缘胶滴（edge bead）。如果不去掉，这一圈胶滴干了后会剥离形成颗粒，并掉在硅片上、硅片输送工具上，以及硅片处理设备中，造成缺陷率的升高。不仅如此，硅片背面的光刻胶残留会黏在硅片平台上（wafer chuck），造成硅片吸附不良，引起曝光离焦，套刻误差增大。通常光刻胶涂胶设备中装有边缘去胶装置，通过在硅片边缘（上下各一个喷嘴，喷嘴距离硅片边缘位置可调）的旋转来达到清除距离硅片边缘一定距离的光刻胶的功能。

（6）经过仔细计算，发现大约90%～99%以上的光刻胶被旋出了硅片，因而被浪费了。人们通过努力在硅片旋涂光刻胶前使用一种称为丙二醇甲醚醋酸酯，其分子式为CH3COOCHC（CH3）CH20CH3，即PGMEA的化学溶剂对硅片进行预处理。这种方法称为节省光刻胶涂层（resist reduction coating，RRC）。不过，如果这种方法使用不当，会产生缺陷。缺陷可能是由在RRC向光刻胶界面上的化学冲击和空气中的氨对RRC溶剂的污染所致。

（7）保持显影机或者显影模块的排风压力，以防止显影过程中，在硅片旋转过程中显影液微小液滴的回溅。由于光刻胶的厚度会随着温度的变化而改变，可以通过有意改变硅片或者光刻胶的温度来获得不同的厚度。如果在硅片不同区域设定不同的温度，可以在一片硅片上取得不同的光刻胶厚度。通过线宽随光刻胶厚度的规律（波动线，swing curve）确定光刻胶的最佳厚度，以节省硅片和机器时间。对于抗反射层的旋涂的方法和原理也是一样的。