2020-02-13小刘科研笔记之光刻技术中的衬底粘附性问题

在光刻工艺中遇到衬底粘附性差的情况下，是如何通过调整试验方法解决的。

​Question：此次的工艺是需要在某款负胶上进行紫外光刻，光刻胶参数为：厚2.6μm，线条宽度1.5μm，基底材料为Si上一种特殊的薄膜。我们希望在光刻胶上得到的是和光刻版一样的图形。下图为该光刻版部分图形：

Analysis：通常来说，使用此种负胶在硅基和Ⅲ-Ⅴ族材料上进行光刻时，是不需要进行表面处理的。我们先来看一下未经过HMDS处理时，显影之后在光学显微镜下的结果：

如上图可见：光刻胶的关键结构已全部缺失，其原因是光刻胶和晶圆之间的粘附性不足所导致的。

Test 1：针对此类情况，我们可以通过高温烘焙和气相成底膜（HMDS）进行处理，来增强晶圆与光刻胶之间的粘附性。下图为常规涂布HMDS后的显影效果：

很显然，经HMDS 处理后，效果要优于之前，但仍有极严重的线条缺失的现象。究其原因可能为晶圆表面还须待改善。

Test 2：可以通过两个方面进行改进：一是提高烘烤温度，再进行HMDS处理；二是运用等离子体进行表面处理，再进行HMDS处理。

方法一显影结果 

方法二显影结果  

经过显影对比，发现此种方法又优于Test 1，而Test 2中的方法二用等离子体处理后效果更优，其线条缺失的现象减少很多。

Test 3：采用此方法进行涂胶前的预处理，在通过调整烘焙时间来达到增强衬底粘附性的目的。结果如下图：线条得到了完整的呈现。

图为整体结构

图为高倍显微镜下结构

光刻是一门复杂多变的工艺，可能同样的条件和参数，不同的材料，试验中呈现的结果也会截然不同。新工艺的摸索是一个日积月累的过程，遇到问题要敢于尝试，多改变思路，才能不断的提高技艺。

END

不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。

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