引言

在半導(dǎo)體制造與微納加工領(lǐng)域，光刻膠的圖案化和剝離是形成精確圖形結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵步驟，而光刻圖形的準(zhǔn)確測(cè)量則是確保工藝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本文將詳細(xì)介紹光刻膠圖案化與剝離方法，并探討白光干涉儀在光刻圖形測(cè)量中的應(yīng)用。

光刻膠圖案化方法

傳統(tǒng)光刻法

傳統(tǒng)光刻法基于光化學(xué)反應(yīng)原理。首先，在基板表面均勻旋涂光刻膠，通過(guò)控制旋涂轉(zhuǎn)速與時(shí)間，獲得所需厚度的光刻膠薄膜。隨后，利用掩模版將設(shè)計(jì)好的圖案通過(guò)曝光系統(tǒng)投影到光刻膠上，受光照區(qū)域的光刻膠發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，改變?nèi)芙庑浴?duì)于正性光刻膠，曝光區(qū)域在顯影液中溶解，留下未曝光的圖案；負(fù)性光刻膠則相反，未曝光區(qū)域溶解，保留曝光圖案，從而實(shí)現(xiàn)光刻膠的圖案化。

電子束光刻法

電子束光刻法利用聚焦電子束直接照射光刻膠，引發(fā)光刻膠的化學(xué)變化。相比傳統(tǒng)光刻，電子束光刻無(wú)需掩模版，可實(shí)現(xiàn)更高分辨率的圖案化。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電子束的掃描路徑，精確地在光刻膠上繪制圖案。由于電子束的波長(zhǎng)極短，能夠突破光學(xué)光刻的衍射極限，適用于納米級(jí)圖形的制作，但該方法存在加工速度慢、成本高等缺點(diǎn) 。

光刻膠剝離方法

濕法剝離

濕法剝離是常用的光刻膠去除方式。將涂覆光刻膠的基板浸入含有特定化學(xué)成分的剝離液中，剝離液與光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其溶解或溶脹，進(jìn)而從基板表面脫離。根據(jù)光刻膠類(lèi)型和基板材料，選擇合適的剝離液配方，如含有有機(jī)溶劑、堿性物質(zhì)等成分的溶液。剝離過(guò)程中需控制好溫度、時(shí)間和剝離液濃度，以確保高效去除光刻膠的同時(shí)，不損傷基板和已形成的圖形結(jié)構(gòu)。

干法剝離

干法剝離主要通過(guò)等離子體技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在真空反應(yīng)腔室中，通入特定氣體（如氧氣、氟氣等），在射頻電場(chǎng)作用下產(chǎn)生等離子體。等離子體中的活性粒子與光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其分解為揮發(fā)性氣體，從而達(dá)到去除光刻膠的目的。干法剝離具有刻蝕方向性好、對(duì)基板損傷小等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)精度要求較高的光刻膠剝離工藝。

白光干涉儀在光刻圖形測(cè)量中的應(yīng)用

測(cè)量原理

白光干涉儀基于白光干涉原理，通過(guò)將參考光束與樣品表面反射光束進(jìn)行干涉，根據(jù)干涉條紋的光強(qiáng)分布，計(jì)算出光程差，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為樣品表面的高度信息。由于白光包含多種波長(zhǎng)，只有在光程差為零的位置才能形成清晰干涉條紋，因此可實(shí)現(xiàn)對(duì)光刻圖形表面形貌的高精度測(cè)量，精度可達(dá)納米級(jí)別。

測(cè)量過(guò)程

將待測(cè)光刻樣品放置于白光干涉儀載物臺(tái)上，利用顯微鏡初步定位測(cè)量區(qū)域。調(diào)整干涉儀的光路參數(shù)，獲取清晰的干涉條紋圖像。通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件對(duì)干涉圖像進(jìn)行處理，運(yùn)用相位解包裹等算法，精確計(jì)算出光刻圖形的深度、寬度、側(cè)壁角度等關(guān)鍵參數(shù)，為光刻工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)支持。

優(yōu)勢(shì)

白光干涉儀采用非接觸式測(cè)量，避免了對(duì)光刻圖形的物理?yè)p傷；具備快速測(cè)量能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光刻圖形的批量檢測(cè)，滿足生產(chǎn)線高效檢測(cè)需求；其三維表面形貌可視化功能，能直觀呈現(xiàn)光刻圖形的質(zhì)量狀況，便于工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并優(yōu)化工藝參數(shù)。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實(shí)時(shí)”動(dòng)態(tài)/靜態(tài) 微納級(jí)3D輪廓測(cè)量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復(fù)雜的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實(shí)現(xiàn)卓越的重復(fù)性表現(xiàn)。

2)系統(tǒng)集成CST連續(xù)掃描技術(shù)，Z向測(cè)量范圍高達(dá)100mm，不受物鏡放大倍率的影響的高精度垂直分辨率，為復(fù)雜形貌測(cè)量提供全面解決方案。

3）可搭載多普勒激光測(cè)振系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”3D輪廓測(cè)量。

實(shí)際案例

1，優(yōu)于1nm分辨率，輕松測(cè)量硅片表面粗糙度測(cè)量，Ra=0.7nm

2，毫米級(jí)視野，實(shí)現(xiàn)5nm-有機(jī)油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測(cè)量能力，實(shí)現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開(kāi)口寬度測(cè)量。

審核編輯 黃宇