引言

在半導體制造與微納加工領域，光刻膠的圖案化和剝離是形成精確圖形結構的關鍵步驟，而光刻圖形的準確測量則是確保工藝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本文將詳細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量中的應用。

光刻膠圖案化方法

傳統(tǒng)光刻法

傳統(tǒng)光刻法基于光化學反應原理。首先，在基板表面均勻旋涂光刻膠，通過控制旋涂轉(zhuǎn)速與時間，獲得所需厚度的光刻膠薄膜。隨后，利用掩模版將設計好的圖案通過曝光系統(tǒng)投影到光刻膠上，受光照區(qū)域的光刻膠發(fā)生光化學反應，改變?nèi)芙庑?。對于正性光刻膠，曝光區(qū)域在顯影液中溶解，留下未曝光的圖案；負性光刻膠則相反，未曝光區(qū)域溶解，保留曝光圖案，從而實現(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)光刻膠的化學變化。相比傳統(tǒng)光刻，電子束光刻無需掩模版，可實現(xiàn)更高分辨率的圖案化。通過計算機控制電子束的掃描路徑，精確地在光刻膠上繪制圖案。由于電子束的波長極短，能夠突破光學光刻的衍射極限，適用于納米級圖形的制作，但該方法存在加工速度慢、成本高等缺點 。

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成分的剝離液中，剝離液與光刻膠發(fā)生化學反應，使其溶解或溶脹，進而從基板表面脫離。根據(jù)光刻膠類型和基板材料，選擇合適的剝離液配方，如含有有機溶劑、堿性物質(zhì)等成分的溶液。剝離過程中需控制好溫度、時間和剝離液濃度，以確保高效去除光刻膠的同時，不損傷基板和已形成的圖形結構。

干法剝離

干法剝離主要通過等離子體技術實現(xiàn)。在真空反應腔室中，通入特定氣體（如氧氣、氟氣等），在射頻電場作用下產(chǎn)生等離子體。等離子體中的活性粒子與光刻膠發(fā)生化學反應，將其分解為揮發(fā)性氣體，從而達到去除光刻膠的目的。干法剝離具有刻蝕方向性好、對基板損傷小等優(yōu)點，適用于對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量中的應用

測量原理

白光干涉儀基于白光干涉原理，通過將參考光束與樣品表面反射光束進行干涉，根據(jù)干涉條紋的光強分布，計算出光程差，進而轉(zhuǎn)化為樣品表面的高度信息。由于白光包含多種波長，只有在光程差為零的位置才能形成清晰干涉條紋，因此可實現(xiàn)對光刻圖形表面形貌的高精度測量，精度可達納米級別。

測量過程

將待測光刻樣品放置于白光干涉儀載物臺上，利用顯微鏡初步定位測量區(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。通過專業(yè)軟件對干涉圖像進行處理，運用相位解包裹等算法，精確計算出光刻圖形的深度、寬度、側(cè)壁角度等關鍵參數(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

白光干涉儀采用非接觸式測量，避免了對光刻圖形的物理損傷；具備快速測量能力，可實現(xiàn)對光刻圖形的批量檢測，滿足生產(chǎn)線高效檢測需求；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，便于工程師及時發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化工藝參數(shù)。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實時”動態(tài)/靜態(tài) 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復雜的問題，實現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實現(xiàn)卓越的重復性表現(xiàn)。

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

3）可搭載多普勒激光測振系統(tǒng)，實現(xiàn)實現(xiàn)“動態(tài)”3D輪廓測量。

實際案例

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

2，毫米級視野，實現(xiàn)5nm-有機油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測量能力，實現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。

審核編輯 黃宇