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第二章 微影技術 微影技術是形成阻擋蝕刻或阻擋離子佈值之罩幕層（mask），以選擇性進行蝕刻或植入。係利用光的能量使受光照的光阻（photoresist）性質改變，因而在顯影（develop）時被溶解掉，未受光照部分則形成圖案做蝕刻之阻擋，此即為正光阻（positive photoresist）。反之，若感光後變成不溶解的光阻稱為負光阻（negative photoresist）。如下圖所示。 圖一：正、負光阻曝光顯影成像及蝕刻後圖形轉移結果剖析圖 ? 正光阻在紫外光照射後，其鍵結被打斷，在顯影時即被溶掉，未曝光部分則存留，形成耐酸性腐蝕之保護膜。負光阻則相反，受紫外光照射後期鏈結才形成，顯影時則被保留，未曝光部分則被溶掉。 正光阻具有較佳之解析度（resolution）及較明顯的對比（contrast）因而可得到較細的線寬（line width）而為業界所樂用，但需要在相對溼度為45﹪~ 50﹪之環境下才能獲得良好之黏附性（adhesion），否則就容易剝落。反之，負光阻就不會如此嬌弱，雖然在溼度較高的環境下仍能使用，故為一般學校或學術單位採用。 由於所用紫外光之波長不夠短，G-line之波長為436nm，曝光時因繞射而使邊緣部分之光阻圖形變模糊，如圖所示，故線寬不易定義，通常以SEM量得的寬度與用光學顯微鏡觀察或用surface profiler所測得的寬度皆不同。 圖二：Typical lithographic-response or contrast plots for（a）negative resist and（b）positive resist in terms of the developed thickness normalized to initial resist thickness（p）as a function of log（dose）.（c）and（d）Contrast plots for actual resist. ? 微影製程 1.光罩製作 在元件或電路設計完成後，即可利用OPUS軟體或Auto CAD做佈局（layout），最好先與NDL或半導體中心的技術人員（或光罩公司）討論細節，如製作工具之限制、對準圖形之設置、test key之設計等。 下一步即可將檔案磁片交給製作光罩人員，若線寬＞1μm，則可用pattern generator製作。若線寬＜1μm，則必須交由E-beam製作。光源使用紫外線（G-line）則可用玻璃基片製作光罩；若使用深紫外線（I-line）做光源時，則須用石英基片製作光罩，因為玻璃對I-line而言是不透明的。 但也可以不必製作光罩，而由pattern generator或E-beam直描（direct write）。 若線寬＞3μm也可以利用Auto CAD刻畫紅膠紙，再交由光學照相製作光罩。 圖三：光罩製造流程 圖四：Idealized photolithographic system. Final drawing shows resist（－） before and（---）after an anisotropic etch. 圖五：（a）Ideal contrast curves.（b）Actual contrast curves.（c）The actual dimensions and slope of an exposed and developed resist 2.光阻製程 ? ? 圖六：典型光阻製程 （a）晶片清洗及前處理 上光阻前要有清潔之晶片，若晶片剛從爐管、蒸鍍或CVD等取出，最好立即上光阻；若放置了一段時間，應先以150~200℃烤10分鐘再上光阻。晶片上若有塵粒，則光阻會形成缺陷（如pin hole），若未乾燥則附著性差。為增加附著性，可先上一層HMDS（Hexamethyldisilazane）。 （b）上光阻（Coating） 通常用旋敷法（Spin Coating）： （1）??????? 將晶片放在轉盤上，開真空吸著，試一試是否已經吸住（用躡子試），若吸不住，可能是真空幫浦管路漏氣，也可能是吸盤孔為光阻（Photoresist）所堵塞，宜以丙酮（Acetone）清洗（注意每次用完宜用棉花棒以丙酮擦乾淨，以造福後來使用者）。 （2）??????? 以注射器注入光阻（Photoresist）在晶片中心處，使之慢慢散開，注入劑量6”wafer為5 cc，而4”wafer為3 cc。 （3）??????? 設定step1、step2定時器之時間分別為10 sec、20 sec。 （4）??????? 設定step1、step2轉