2024年一线工程师眼中的国产光刻胶

2024-03-22 王柯团队

　　春节在家，与众多Fab厂工程师以及一线光刻工程师交流甚多，大家不约而同地提及到了国产光刻胶的问题，于是将大家的观点进行了汇总，让大家更直观的了解他们眼中的国产光刻胶情况。
　　
　　第一部分主要讲一下专业人士眼中的光刻工艺与技术难点
　　
　　光刻，顾名思义，用光进行雕刻，以光为工具将光罩(mask)上的图案转移到晶圆上的过程，听起来很简单，但要想实现这个图形的转移，过程很复杂，技术难点也很多。从结果导向来看，主要做好三件事―CD(critical dimension:关键尺寸)，OVL（overlay:套刻精度）和defect(图形缺陷)。
　　
　　（1）要做好CD，需要通过光罩设计和工艺制程两步去实现它。先讲一下光罩设计与OPC。要想在晶圆上最终得到所需要大小的图形，首先应该在光罩上的对应位置上定义好相应大小的图形，再通过一定比例的转换转移到晶圆上。理论上，光罩设计的图形是什么样，通过一定比例转印到晶圆上，就应该得到什么样的图形，但实际情况更复杂。随着摩尔定律的不断演进，芯片制造所需目标图形的尺寸不断变小，干涉和衍射现象就会更加明显，而这将直接影响图形的转印。所以，为了使光刻后晶圆上的图形与设计图形一致，需要对光罩上的图形进行修正，而这就是光刻的兄弟部门――OPC（光学临近修正）。
　　
　　解决了OPC的问题，接下来就是工艺制程。在此之前，先来了解一下整个光刻工艺流程，光刻制程的机台包括匀胶显影机(track)和我们熟知的光刻机(scanner)，track负责涂胶和显影，scanner负责曝光。以正胶为例，wafer首先进到track里面涂覆一层光刻胶，PAB（Post Apply Bake，后烤工序。用来升温蒸发大部分光刻胶中的溶剂，固化光刻胶，提高粘附性），冷却到室温后，移动到光刻机进行曝光，后面再回到track进行显影，最后PEB（Post Exposure Bake,曝光后烘烤）让显影过程完全。然后，晶圆离开光刻室，进入刻蚀或离子注入的工艺。
　　
　　整个光刻过程，单从CD角度考虑，就有很多前期工作要做。
　　
　　首先，光刻胶的选择与评估。从研发的角度来看，要先评估这只光刻胶是否能满足工艺需求。以Krf光刻胶为例：
　　
　　第一步要做的是调节光刻胶的喷量，一般来说光刻胶单次喷量要控制在1.0cc～2.0cc左右，光刻胶量过少容易产生poor coating(即常硅片边缘曝光中出现的PR涂覆不完全的情况)，直接影响整个光刻过程。
　　
　　第二步，是光刻胶膜厚，膜厚要考虑的是整个光刻胶的profile，不同的fab厂要求不一样，大部分要求光刻胶膜厚的范围控制在目标膜厚的1%以内，比如膜厚目标值是2800A，膜厚变动范围要卡在28A以下,有些则会要求膜厚的3sigma值是否在target 1.5%以下等。

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