Array制程光刻胶残留不良改善方法研究

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光刻胶性能改良与应用研究

光刻胶性能改良与应用研究光刻技术是集光学、化学、物理和机械等多个学科于一体的高科技制造技术。

其中的光刻胶是不可或缺的材料。

光刻胶作为光刻技术的关键材料，能够在微细区域内精确传递光信息并转化成图案，是半导体工业制程中最重要的原材料之一。

随着微电子技术和半导体工业的不断发展，对光刻胶性能的要求不断提高。

硅光刻胶作为一种典型的光刻胶，其性能如分辨率、敏感度、对消显比（CDU）、图案保真度、蚀刻选择比（SER）等等，都与光刻工艺的性能密切相关，因此在光刻技术中起着非常重要的作用。

为了满足工业制程的需求，人们不断地改进和完善光刻胶的性能，开发出新型光刻胶，探索新的改良方法，如双键酮（diketone），巯基化（thiolation）、免曝曝光（Direct-write techniques）等等。

本文将从多个角度介绍光刻胶的性能改良和应用研究。

一、分辨率的提高分辨率是光刻胶的重要指标之一，能够衡量光刻胶对于细微结构的传递能力，是评价光刻工艺的关键之一。

现有的分辨率可以达到10纳米以下，但是在不断发展的工业制程中，要求更高的分辨率是必然的趋势。

分辨率的提高一方面需要提高光源的质量和强度，加强曝光过程中光与物质的相互作用。

另一方面需要注意对光刻胶的配方、溶液处理、清洁和环境控制等方面进行改良，以减小光刻胶在曝光过程中的偏差，提升分辨率。

例如，通过巯基化改性，可得到高分辨率的硅光刻胶。

对于无法通过化学改性获得高分辨率的光刻胶，可引入表面处理、控制溶液 pH 值等方法来提升分辨率。

二、敏感度的提高敏感度是光刻胶材料在曝光过程中的响应能力，它决定了光刻胶材料的曝光时间，即在光源功率一定的情况下，光刻胶材料的曝光时间越短，则敏感度越高。

在工业制程中，提高敏感度可以极大地减小光刻胶曝光的时间，加快生产效率。

通过化学改性，如引入光致酸性、巯基化等，可显著提高光刻胶材料的敏感度。

另外，还可以选用更合适的曝光波长，例如使用波长为193nm的ArF激光，比使用光波长为248nm的KrF激光，能显著提高硅光刻胶的敏感度。

光刻残留物清洗工艺优化与改进

光刻残留物清洗工艺优化与改进近年来，光刻技术在集成电路制造中起着至关重要的作用。

然而，光刻过程中产生的残留物却成为了产品质量和设备性能的一大难题。

光刻残留物的存在可能引发潜在的缺陷，并且对设备的稳定性和寿命造成不可忽视的影响。

因此，优化和改进光刻残留物清洗工艺成为了当今半导体行业的一个重要课题。

一、问题分析与现状在光刻过程中，由于光罩的使用以及光刻胶与底片的接触，残留物往往会残留在底片表面。

这些残留物主要包括光刻胶、溶剂、金属离子等。

传统的清洗工艺主要采用机械搅拌和化学溶解的方法，然而该方法存在一些问题：一是清洗效果难以确保，底片表面可能仍存在微小的残留物；二是清洗过程繁琐，需要多次循环清洗，耗费时间和资源；三是清洗液的使用量较大，对环境造成一定的污染。

二、工艺优化方向为了解决上述问题，光刻残留物清洗工艺可以从以下几个方面进行优化和改进。

1. 清洗液的选择清洗液的选择直接影响到清洗效果以及对环境的影响。

传统的清洗液通常含有大量的有机溶剂和化学试剂，对环境造成较大的污染。

因此，可以考虑替代传统清洗液，选择环保型的清洗液，如去离子水和纯水等。

这样不仅可以明显降低清洗过程对环境的污染，而且能有效减少残留物的去除难度。

2. 清洗温度的调控清洗温度是影响清洗效果的重要参数。

过高的温度可能导致底片变形或被破坏，而过低的温度则会影响溶解效果。

因此，应根据光刻胶的特性和设备的要求，合理调控清洗温度，确保清洗效果的同时保护底片的完整性。

3. 清洗时间的优化清洗时间是决定清洗效果的关键因素之一。

过长的清洗时间不仅会造成资源的浪费，还可能对底片的表面造成不必要的损伤。

然而，过短的清洗时间则难以彻底去除残留物。

因此，需要通过实验和数据分析得出最佳的清洗时间范围，使清洗过程高效且安全。

4. 清洗设备的改进传统的清洗设备通常采用机械搅拌的方式进行清洗，但其在清洗效果和清洗速度上存在一定的局限性。

改进清洗设备的设计，引入更先进的清洗技术，如超声波清洗、等离子体清洗等，能够提高清洗效果和效率，同时降低对底片的损伤程度。

光刻机的光刻胶剂研究降低制造过程中的杂质污染

光刻机的光刻胶剂研究降低制造过程中的杂质污染光刻技术是半导体产业中至关重要的制造工艺，而光刻胶剂是光刻技术中的核心材料。

然而，在光刻胶剂的制造过程中，常常出现杂质污染的问题，严重影响了光刻胶剂的质量和稳定性。

本文将探讨光刻胶剂研究中降低制造过程中杂质污染的方法和措施。

1. 光刻胶剂的制备方法优化光刻胶剂的制备方法对其质量和纯度有着重要的影响。

传统的光刻胶剂制备方法使用有机溶剂进行溶解，但这种方法存在挥发性大、残留物高的问题，容易导致杂质污染。

为了降低制造过程中的杂质污染，研究者开始探索新的制备方法。

一种有效的方法是采用溶胶-凝胶法制备光刻胶剂。

这种制备方法中，通过溶解光刻胶的前驱体和嵌入剂，然后经过凝胶化得到纳米颗粒，最终通过热处理得到固体光刻胶剂。

相比传统方法，溶胶-凝胶法可以避免有机溶剂的使用，减少了杂质的引入，从而降低了制造过程中的杂质污染。

2. 光刻胶剂的纯化与过滤除了优化制备方法外，对光刻胶剂进行纯化和过滤也是降低杂质污染的重要手段。

纯化过程中，可以采用活性炭吸附、离子交换等方法去除胶剂中的有机杂质和离子杂质。

过滤则通过微孔滤膜等技术去除胶剂中的固体杂质和颗粒污染物。

3. 光刻胶剂的储存和包装光刻胶剂在制造过程中的杂质污染问题不仅源于制备方法和原材料，也与储存和包装环节有关。

正确的储存和包装方法可以避免光刻胶剂与外界环境接触，减少杂质的进入。

在储存过程中，光刻胶剂应存放在防潮、防尘、防光的环境中，避免与水分、灰尘和光线接触，以免引入杂质。

同时，选择合适的包装材料，如防静电袋、保鲜膜等，能够有效隔绝外界杂质的侵入。

4. 变压器的隔离与杂质检测在光刻机的运行过程中，变压器也是杂质污染的一大源头。

变压器中的杂质会通过油渍等方式传递到光刻胶剂中，造成杂质污染。

因此，对变压器进行隔离是降低杂质污染的重要措施之一。

另外，通过杂质检测能够及时发现杂质的存在并采取相应的措施。

目前，常用的杂质检测方法包括质谱分析、红外光谱等，可以对光刻胶剂进行全面的杂质检测，并根据检测结果采取相应的净化和过滤措施。

ICP设备光刻胶灰化工艺中膜层残留的改善

第３５卷㊀第１２期２０２０年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀C h i n e s e J o u r n a l o fL i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ㊀㊀㊀㊀㊀V o l ．３５㊀N o ．１２㊀D e c ．２０２０㊀㊀收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ１９;修订日期:２０２０Ｇ０８Ｇ０９．㊀㊀∗通信联系人,E Ｇm a i l :z h a f u d e ＠b o e ．c o m．c n文章编号:１００７Ｇ２７８０(２０２０)１２Ｇ１２６４Ｇ０６I C P 设备光刻胶灰化工艺中膜层残留的改善查甫德∗,徐纯洁,李根范,张㊀木,崔立加,冯耀耀,朱梅花,杨增乾,刘增利,陈正伟,郑载润(合肥鑫晟光电科技有限公司,安徽合肥２３００１１)摘要:为改善T F T 特性,采用感应耦合等离子体(I C P )设备进行４ＧM a s k 光刻胶(P R )灰化工艺,光刻胶剥离后源/漏数据线边缘㊁T F T 沟道和其他像素区出现了线性的a ＧS i 膜层残留.本文研究了光刻胶灰化工艺条件对a ＧS i 膜层残留的影响,结果表明:压力㊁偏压射频功率是产生膜层残留的主要因素,O ２用量为次要因素.通过光刻胶灰化工艺优化得出了改善膜层残留的条件:压力ȡ２．６６P a ,源极功率ʒ偏压功率ȡ３ʒ１,q v (S F ６)ʒq v (O ２)ȡ１ʒ６０,对感应耦合等离子体设备在光刻胶灰化工艺中的进一步应用具有非常重要的意义.关㊀键㊀词:感应耦合等离子体;灰化;膜层残留;物理刻蚀;氧化中图分类号:T N １４１．９㊀㊀文献标识码:A㊀㊀d o i :１０．３７１８８/Y J Y X S ２０２０３５１２．１２６４P r e v e n t i n g me t h o d of f i l mr e s i d u e i n P Ra s h i n gpr o c e s s b a s e d o n I C Pe t c h e r Z H AF u Ｇd e ∗,X U C h u n Ｇj i e ,L IG e n Ｇf a n ,Z H A N G M u ,C U IL i Ｇj i a ,F E N G Y a o Ｇya o ,Z HU M e i Ｇh u a ,Y A NZ e n g Ｇq i a n ,L I UZ e n g Ｇl i ,C H E NZ h e n gＧw e i ,Z H E N GZ a i Ｇr u n (H e F e iX i n S h e n g O p t o e l e c t r o n i c sT e c h n o l o g y C o ．,L t d ．,H e fe i ２３００１１,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i m p r o v e t h e c h a r a c t e r i s t i c so fT F T ,４Ｇm a s kP Ra s h i n gpr o c e s sw a s c a r r i e do u t b y i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a e t c h e r ．A f t e r P Rs t r i p ,l i n e a r a ＧS i f i l mr e s i d u e a p p e a r e d o n t h e e d ge of s o u r c e /d r a i nd a t a l i n e ,T F Tc h a n n e l a n do t h e r p i x e l a r e a ．T h e e f f e c t o fP Ra s h i ng co n d i t i o n so na ＧS i f i l mr e s i d u ew a s s t u d i e d ．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r e s s u r e a n dB i a sR F p o w e r a r e t h em a i n f a c t o r s t o p r o d u c e t h e f i l mr e s i d u e ,a n d t h e a m o u n t o fO ２i s t h e s e c o n d a r y f a c t o r ．B y a d j u s t i n g t h eP Ra s h i n g r e c i p e ,t h eo p t i m a l c o n d i t i o nf o r p r e v e n t i n g f i l m r e s i d u e i so b t a i n e d :P r e s s u r e ȡ２．６６P a ,S o u r c e p o w e r ʒB i a s p o w e rȡ３ʒ１,q v (S F ６)ʒq v (O ２)ȡ１ʒ６０．T h e r e s e a r c ho f i n d u c t i v e c o u p l i n gp l a s m a e t c h e r i nP Ra s h i n gp r o c e s s h a s v e r y i m p o r t a n t s i g n i f i c a n c e f o r t h e f u r t h e r a p p l i c a t i o n ．K e y wo r d s :i n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a ;a s h i n g ;f i l mr e s i d u e ;p h y s i c a l e t c h ;o x i d a t i o n . All Rights Reserved.１㊀引㊀㊀言㊀㊀在T F TＧL C D显示领域,４ＧM a s k半色调工艺利用光栅的部分透光性,将光刻胶不完全曝光,将形成源/漏数据线的金属层源漏电极层(S D)掩膜和形成T F T开关的有源层掩膜合并为一道S D T 掩膜,在一次金属层刻蚀(１s t W e tE t c h)和有源层刻蚀(A c tE t c h)后通过光刻胶灰化工艺刻蚀沟道内的光刻胶,再通过二次金属刻蚀(２n d W e t E t c h)和n＋刻蚀形成T F T开关.４ＧM a s k半色调工艺在保证品质的同时减少了工艺流程,不仅提高了生产效率,而且降低了生产成本[１Ｇ２],在T F T 制程中得到了广泛应用.光刻胶灰化工艺主要通过干法刻蚀设备进行,作为４ＧM a s k的核心工艺之一,与半色调一起决定T F T沟道的均一性,进而影响T F T特性和产品的品质[３Ｇ５]．随着T F TＧL C D显示技术的不断发展,产品的分辨率不断提高,对T F T沟道均一性的要求也越来越高[６]．本文主要研究采用感应耦合等离子体(I n d u c t i v e l y C o u p l e dP l a s m a,I C P)[７Ｇ８]干法刻蚀设备提升光刻胶灰化工艺以改善T F T特性.干法刻蚀是利用辉光放电的方式产生等离子体,对材料进行刻蚀,分为物理刻蚀和化学刻蚀.物理刻蚀是通过电场加速离子对基板表面膜层的撞击,将膜层表面的原子溅射出来,以离子能量的损失为代价达到刻蚀目的,反应集中在电场方向上进行,具有各向异性;化学刻蚀是反应等离子体在放电过程中产生许多离子和化学活性中性物质即自由基,与S i㊁S i O２发生化学反应,这种反应由于自由基不带电荷只进行自由运动,所以具有各向同性[７].干法刻蚀设备根据刻蚀模式不同可分为:等离子体刻蚀(P l a s m aE t c h,P E)㊁反应离子刻蚀(R eＧa c t i v e I o nE t c h,R I E)㊁增强型等离子体耦合刻蚀(E n h a n c e d C a p a c i t i v e C o u p l e d P l a s m a,E C C P)和I C P.不同模式的等离子体刻蚀设备表现出不同的物理作用和化学作用[９Ｇ１０].I C P设备采用线圈作为上部电极,连接射频电源,利用其诱导电场使电子朝水平方向振动,能够产生高密度的等离子体,使干法刻蚀的物理刻蚀作用表现得更为突出.下部电极连接偏压射频,可以独立控制等离子体的强度,吸引离子冲撞基板.I C P设备与其他模式的刻蚀设备相比具有刻蚀率高㊁大面积均一性好㊁稳定性好等特点[１１Ｇ１２].京东方８．５代线为改善T F T特性,提升产品品质,采用性能较优的I C P设备进行光刻胶灰化工艺,T F T沟道均一性有显著改善,但与此同时产生了S D线边缘aＧS i膜层残留异常,发生率约为２％,影响产品良率.本文对产生这一异常现象的原因进行了分析,并提出相应的解决方法.２㊀实㊀㊀验２．１㊀现象和成份分析采用I C P设备进行光刻胶灰化工艺改善沟道均一性时发现,源漏电极层线边缘㊁T F T沟道和像素的其他区域均出现线状的膜层不良.为确认膜层异常发生工序,分别在２n d湿刻后㊁n＋刻蚀后和光刻胶剥离后进行P I测试和S E M测试,如图１所示,２n d湿刻后P I和S E M图片未见异常,n＋刻蚀后和光刻胶剥离后P I和S E M图片均可见线状膜层不良,疑似膜层残留.图１㊀二次金属刻蚀㊁n＋刻蚀和P R剥离后P I和S E M图片.F i g．１㊀P Ia n dS E Mi m a g e sa f t e r２n d W E,n＋E t c ha n dP Rs t r i p．图２为光刻胶剥离后聚焦离子束(F o c u s e d I o nB e a m,F I B)分析,圆点处为源漏电极层线边缘膜层残留测试位置.表１为F I B测试结果.从图２和表１可以看出,残留膜层主要成份为S i,推测为aＧS i残留,个别样品有少量A l,推测源漏电极层线边缘金属特性发生变化,导致其在二次金属刻蚀时不能充分反应去除掉.５６２１第１２期㊀㊀㊀㊀查甫德,等:I C P设备光刻胶灰化工艺中膜层残留的改善. All Rights Reserved.图２㊀S D 线边缘F I B 分析F i g ．２㊀F I Ba n a l y s i s o f t h e e d ge of S Dl i n e 表１㊀S D 线边缘F I B 分析T a b ．１㊀F I Ba n a l y s i s o f t h e e d g e o f S Dl i n e E l e m e n t W e i gh t (质量分数/％)A t o m i c(原子数分数/％)C a ０．０１０．０１N ２．１７４．１３O３．７１６．１７A l１１．０８１０．９４S i ８３．０３７８．７５为确定膜层异常发生工序,在一次金属刻蚀后㊁有源层和光刻胶灰化刻蚀后㊁二次金属刻蚀后㊁n ＋刻蚀和光刻胶剥离后分别切片进行S E M分析,如图３所示.可以看出在光刻胶剥离后b 位置出现膜层残留,对应有源层和光刻胶图３㊀相关工序S E M 分析F i g ．３㊀S E Ma n a l ys i s o f r e l a t e d p r o c e s s 灰化刻蚀后的源漏电极层台阶位置,a ㊁c 位置正常,推测有源层和光刻胶灰化工艺导致的源漏电极层线边缘膜层残留可能性较大.有源层刻蚀时,源漏电极层台阶上方有光刻胶遮挡,等离子体对源漏电极层台阶影响较小.光刻胶灰化工艺时,光刻胶被刻蚀,源漏电极层台阶裸露,等离子体对源漏电极层台阶影响较大.推测源漏电极层线边缘金属在P R 胶灰化时特性发生了变化,导致其在二次金属刻蚀时不能被充分反应去除掉,残留的线状膜层导致n ＋刻蚀时源漏电极层线边缘的a ＧS i 刻蚀被阻挡,产生a ＧS i 膜层残留,残留的线状膜层掉落在T F T 沟道内和其他像素区导致对应区域的膜层刻蚀被阻挡,产生线状膜层残留.２．２㊀实验实验中采用的是G ８．５I C P 设备,由东京电子(T E L )制造,玻璃基板尺寸为２２００mmˑ２５００mm ,基板厚度为０．５mm .为改善I C P 设备进行光刻胶灰化工艺产生的膜层残留,设计了６组实验,分别从压力㊁射频功率和气体比例３个方面对光刻胶灰化工艺进行测试,和目前正在使用主要条件进行对比,测试条件如表２所示.测试方法:完成一次金属刻蚀和有源层刻蚀的基板,分别按测试条件完成光刻胶灰化工艺,然后依次进行二次金属刻蚀㊁n＋刻蚀和光刻胶剥离,完成后测试P I 观察源漏电极层线边缘㊁沟道和像素区有无膜层残留发生.图４为源漏电极层线边缘膜层残留等级划分,图４(a )无残留,图４(b )~(f )膜层残留等级依次加重:L v １~L v ５,膜层残留位置已使用白色线条标出.表２㊀测试条件T a b ．２㊀T e s t c o n d i t i o n s条件P r e s s /P a S o u r c e p o w e r/B i a s p o w e r /k Wq v (S F ６)/qv (O ２)/(m L m i n－１)膜层残留等级M a i n １．３３２２/１８５０/６０００L v ５１２．６６２２/１８５０/６０００L v ４２３．９９２２/１８５０/６０００L v ３３１．３３２２/１８５０/４０００L v ５４１．３３２２/１８５０/３０００L v ４５１．３３２７/１３５０/３０００L v ３６１．３３３０/１０５０/３０００L v ２６６２１㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷㊀. All Rights Reserved.图４㊀膜层残留等级F i g．４㊀F i l mr e s i d u e l e v e l ㊀㊀从表２P I 的测试结果可以看出:主要条件与１㊁３㊁４条件中源漏电极层线边缘膜层残留严重,条件２㊁５㊁６中源漏电极层线边缘膜层残留轻微.图５为实验结果分析:(Ⅰ)对比主要条件与１㊁２条件,随着压力升高,膜层残留等级减轻较为明显;(Ⅱ)对比主要条件与３㊁４条件,随着O ２比例降低,膜层残留等级轻微减轻;(Ⅲ)对比４㊁５㊁６条件,随着低压射频功率降低,膜层残留等级减轻较为明显.从以上测试结果可以得出:压力㊁偏压射频功率对膜层残留影响较大,为主要影响因素;O ２比例对膜层残留影响相对较小,为次要影响因素.压力升高㊁偏压射频功率降低和O ２比例降低对膜层残留均有改善效果.图５㊀P I 测试结果F i g．５㊀P I t e s t r e s u l t 为解决I C P 设备进行光刻胶灰化工艺产生的膜层残留问题,采用压力升高㊁偏压射频功率降低和O ２比例降低组合条件进行测试,设计如表３所示７㊁８㊁９三组优化条件进行测试,结果均无膜层残留发生,结合表２的测试结果可以得出改善膜层残留的条件:压力ȡ２．６６P a ,源极功率ʒ偏压功率ȡ３ʒ１,q v (S F ６)ʒq v (O ２)ȡ１ʒ６０.表３㊀测试条件T a b ．３㊀T e s t c o n d i t i o n s条件P r e s s /P a S o u r c e p o w e r/B i a s p o w e r /k W q v (S F ６)/qv (O ２)/(m L m i n－１)膜层残留等级７２．６６３０/１０５０/３０００L v ０８３．９９３０/１０５０/３０００L v ０９２．６６３０/１０１００/４０００L v０图６㊀S D 线边缘膜层残留形成机理F i g．６㊀F o r m a t i o n m e c h a n i s m o f f i l mr e s i d u eo nt h e e d ge of S Dl i n e ３㊀结果与讨论采用I C P 设备进行光刻胶灰化工艺,主要条件有源漏电极层线边缘膜层残留发生,通过实验测试得出与压力㊁偏压射频功率和O ２比例有关.一方面主要条件压力低,等离子体浓度低,碰撞几率减小,运动自由程增加,通过电场加速获得的能量高,物理刻蚀较强,同时偏压射频功率高,加速电压增大,反应产生的离子和自由基能量增加,物理刻蚀能力进一步增强,对源漏电极层线边缘金属产生较大的损伤;另一方面主要条件O ２比例高,反应产生的氧离子浓度相对较高,氧化能力强,易与源漏电极层线边缘的金属反应产生氧化.受到等离子体损伤和氧离子氧化的共同影响,源漏电极层线边缘金属特性发生了变化,在二次金属刻蚀时不能被完全反应去掉,产生线状的膜层残留.n ＋刻蚀时,残留的膜层阻挡源漏电极层线边缘的a ＧS i 被刻蚀,产生a ＧS i 膜层残留,残留的线状膜层掉落在T F T 沟道和像素区,导致沟道内的a ＧS i 和像素区S i N x 刻蚀被阻挡,产生线状膜层残留.图６为推测的膜层残留产生机理.提升光刻胶灰化工艺压力㊁降低偏压射频功率比例７６２１第１２期㊀㊀㊀㊀查甫德,等:I C P 设备光刻胶灰化工艺中膜层残留的改善. All Rights Reserved.和O ２比例,光刻胶灰化工艺的物理刻蚀能力和氧化能力相应减弱,对S D 线边缘金属的损伤减小,氧化减弱,膜层残留有明显改善;采用I C P 设备进行光刻胶灰化工艺时,满足条件:压力ȡ２．６６P a ,源极功率:偏压功率ȡ３ʒ１,q v (S F ６)ʒq v (O ２)ȡ１ʒ６０,无膜层残留发生.４㊀结㊀㊀论为改善I C P 设备进行４ＧM a s k 光刻胶灰化工艺产生的a ＧS i 膜层残留不良,通过实验分析得出灰化工艺的压力㊁偏压射频功率和O ２比例对a ＧS i 膜层残留均有影响,提升压力㊁降低偏压射频功率,可以降低灰化工艺的物理刻蚀能力,减少等离子体对源漏电极层线边缘金属的损伤,同时减少O ２的比例可以降低氧离子浓度,减少等离子体对源漏电极层金属的氧化,a ＧS i 膜层残留不良逐步减轻,改善效果明显.在此基础上对光刻胶灰化工艺进一步优化得出,满足条件:压力ȡ２．６６P a ,源极功率:偏压射频功率ȡ３ʒ１,q v (S F ６)ʒq v (O ２)ȡ１ʒ６０,无膜层残留发生,可以采用I C P 设备进行光刻胶灰化工艺改善T F T 特性,提升产品的品质.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀张光明,刘杰,徐守宇,等．改善４ＧM a s k 工艺A l 腐蚀的方法[J ]．液晶与显示,２０１３,２８(２):２２４Ｇ２２７．Z HA N G G M ,L I UJ ,X USY ,e t a l ．P r e v e n t i n g m e t h o do fA l c o r r o s i o n f o r a p p l y i n g i m pr o v e d ４ＧM a s k [J ]．C h i Ｇn e s eJ o u r n a l o f L i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a y s ,２０１３,２８(２):２２４Ｇ２２７．(i nC h i n e s e )[２]㊀刘翔,王章涛,崔祥彦,等．薄膜晶体管阵列四次光刻工艺中光刻胶灰化工艺的研究[J ]．液晶与显示,２００８,２３(２):１８３Ｇ１８７．L I U X ,WA N GZT ,C U I XY ,e t a l ．A s h i n g p r o c e s s o f p h o t o r e s i s t i n f o u r Ｇm a s k f a b r i c a t i o n o f t h i n f i l mt r a n s i s t o r s [J ]．C h i n e s eJ o u r n a l o f L i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ,２００８,２３(２):１８３Ｇ１８７．(i nC h i n e s e )[３]㊀王亮,王文青,李鑫,等．增强型等离子体耦合干法刻蚀条件对P R 胶灰化的影响[J ]．液晶与显示,２０１２,２７(２):２０４Ｇ２０７．WA N GL ,WA N G W Q ,L IX ,e t a l ．E f f e c t s o fP Ra s h i n g i n p r o c e s so f e n h a n c e dc a p a c i t i v e c o u pl e d p l a s m ae t c h [J ]．C h i n e s eJ o u r n a l o f L i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ,２０１２,２７(２):２０４Ｇ２０７．(i nC h i n e s e )[４]㊀白金超,张光明,郭总杰,等．各膜层对光刻胶灰化的影响[J ]．液晶与显示,２０１５,３０(４):６１６Ｇ６２０．B A I JC ,Z HA N GG M ,G U OZ J ,e t a l ．E f f e c t o f f i l ml a y e r o n p h o t o r e s i s t a s h i n g [J ]．C h i n e s e J o u r n a l o f L i qu i d C r y s t a l s a n dD i s p l a y s ,２０１５,３０(４):６１６Ｇ６２０．(i nC h i n e s e )[５]㊀徐大林,丁欣,侯智,等．O ２/S F ６气氛下光刻胶灰化反应的机理研究[J ]．真空科学与技术学报,２０１２,３２(１２):１１０９Ｇ１１１３．X U DL ,D I N G X ,HO UZ ,e t a l ．A s h i n g m e c h a n i s mo f p h o t o Ｇr e s i s t i no x y ge n Ｇs u lf u rh e x a f l u o r i d em i x t u r e s [J ]．C h i n e s eJ o u r n a l o f V a c u u mS c i e n c e a n dT e c h n o l og y ,２０１２,３２(１２):１１０９Ｇ１１１３．(i nC h i n e s e )[６]㊀张玉虎,岳浩,王军帽,等．T F T 光刻D I C D 均一性改善优化[J ]．液晶与显示,２０１６,３１(１０):９２９Ｇ９３５．Z HA N G Y H ,Y U E H ,WA N GJ M ,e ta l ．I m p r o v e m e n to fu n i f o r m i t y o fT F Tl i t h o g r a p h y DI C D [J ]．C h i n e s e J o u r n a l o f L i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ,２０１６,３１(１０):９２９Ｇ９３５．(i nC h i n e s e )[７]㊀郑志霞,冯勇建,张春权．I C P 刻蚀技术研究[J ]．厦门大学学报:自然科学版,２００４,４３(S １):３６５Ｇ３６８．Z H E N GZX ,F E N G YJ ,Z HA N G C Q．E t c h i n g t e c h n i q u eo f i n d u c t i v e c o u p l e p l a s m a s [J ]．J o u r n a l o f Xi a m e n U n i v e r s i t y :N a t u r a lS c i e n c e ,２００４,４３(S １):３６５Ｇ３６８．(i nC h i n e s e )[８]㊀徐纯洁,张福刚,崔立加,等．感应耦合等离子体干法刻蚀中光刻胶异常变性的改善[J ]．液晶与显示,２０１７,３２(４):２６５Ｇ２６８．X U CJ ,Z HA N GFG ,C U ILJ ,e t a l ．I m p r o v e m e n t o f p h o t o r e s i s t a b n o r m a l d e g e n e r a t i o n i n i n d u c t i v e l y c o u pl e d p l a s m a e t c h [J ]．C h i n e s eJ o u r n a l o f L i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ,２０１７,３２(４):２６５Ｇ２６８．(i nC h i n e s e )[９]㊀王晨飞．半导体工艺中的新型刻蚀技术 I C P [J ]．红外,２００５(１):１７Ｇ２２．WA N GCF ．N e we t c h i n g t e c h n o l o g y i n s e m i c o n d u c t o r p r o c e s s I C P [J ]．I n f r a r e d ,２００５(１):１７Ｇ２２．(i nC h i n e s e )[１０]㊀魏育才．C F ４和O ２等离子体刻蚀改善氮化硅薄膜形貌研究[J ]．集成电路应用,２０１９,３６(７):４０Ｇ４３．W E IYC ．S t u d y o n s i l i c o nn i t r i d e s h a p e p r o f i l e i m p r o v e m e n t b y C F ４a n dO ２p l a s m a e t c h i n g [J ]．A p p l i c a t i o no f８６２１㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷㊀. All Rights Reserved.I C ,２０１９,３６(７):４０Ｇ４３．(i nC h i n e s e)[１１]㊀姚刚,石文兰．I C P 技术在化合物半导体器件制备中的应用[J ]．半导体技术,２００７,３２(６):４７４Ｇ４８５,４８５．Y A O G ,S H IW L ．A p p l i c a t i o n o f I C Pe t c h i n g i n t h e f a b r i c a t i o n o f c o m po u n d s e m i c o n d u c t o r d e v i c e [J ]．S e m i c o n Ｇd u c t o rT e c h n o l o g y ,２００７,３２(６):４７４Ｇ４８５,４８５．(i nC h i n e s e )[１２]㊀樊中朝,余金中,陈少武．I C P 刻蚀技术及其在光电子器件制作中的应用[J ]．微细加工技术,２００３(２):２１Ｇ２８．F A N Z C ,Y U J Z ,C H E N S W．I n d u c t i v e l y c o u p l e d p l a s m a e t c h i n g t e c h n o l o g y a n d i t s a p pl i c a t i o n i n o p t o e l e c t r o n i c d e v i c e s f a b r i c a t i o n [J ]．M i c r o f a b r i c a t i o nT e c h n o l o g y ,２００３(２):２１Ｇ２８．(i nC h i n e s e )作者简介:㊀查甫德(１９８６－),男,安徽铜陵人,硕士,工程师,２０１２年于华东理工大学获得硕士学位,主要从事T F T ＧL C D 显示技术中的干法刻蚀技术研究.E Ｇm a i l :z h a f u d e ＠b o e ．c o m．c n９６２１第１２期㊀㊀㊀㊀查甫德,等:I C P 设备光刻胶灰化工艺中膜层残留的改善. All Rights Reserved.。

光阻残留调整措施

光阻残留调整措施1. 背景介绍光阻是半导体制程中常用的一种材料，用于在集成电路制造过程中刻蚀或覆盖某些区域，以实现图案的形成。

然而，在光刻过程中，可能会出现光阻残留的情况，即光阻未完全被去除，对于后续工艺和器件的性能都会产生一定的影响。

因此，需要采取相应的调整措施来解决光阻残留问题。

本文将介绍光阻残留的成因和常见的调整措施，以帮助读者更好地解决光阻残留问题。

2. 光阻残留的成因光阻残留的原因可以归结为以下几个方面：2.1 光刻过程条件不恰当光刻过程中，光源、掩膜、聚光系统等条件的选择和调整对于光刻的成像效果有直接影响。

如果光刻机的参数设置不正确，例如曝光能量过低或曝光时间过短，就会导致光阻没有完全暴露，从而产生光阻残留。

2.2 清洗不彻底光刻后，需要对光刻胶进行清洗。

如果清洗不彻底，还有一部分光阻未能被去除，就会留下光阻残留。

清洗过程中，清洗液的选择、浸泡时间、超声清洗等操作都会影响清洗效果。

2.3 光刻胶剂料质量问题光刻胶剂料的质量也会对光阻残留产生影响。

低质量的光刻胶粘度不稳定，容易形成气孔或者极化。

光刻胶粘附力弱，容易残留在衬底表面。

3. 调整措施针对光阻残留问题，可以采取以下措施进行调整。

3.1 优化光刻工艺参数首先，需要对光刻工艺参数进行优化。

可以通过增加曝光能量、延长曝光时间等方式来改善光刻胶的光刻效果，确保光阻被完全暴露。

对于暴露不足的情况，可以考虑增加光源功率或者调整聚光系统的参数。

同时，合理选择掩膜的材料和透光性，也能改善光刻的成像效果。

3.2 改进清洗工艺在清洗过程中，可以采取一系列措施来改进清洗效果。

首先，选择合适的清洗液，确保其能够完全溶解光阻胶层。

其次，增加清洗液的浸泡时间，保证光阻完全溶解。

此外，采用超声波清洗可以增加清洗剂的渗透力，加强清洗效果。

3.3 提高光刻胶质量另外，对于光刻胶剂料本身的质量问题，可以选择优质的胶剂料来解决。

优质的光刻胶具有稳定的粘度和黏度，能够更好地附着在衬底表面，减少残留的可能性。

改善蚀刻后光刻胶残余的半导体器件制造方法[发明专利]

专利名称：改善蚀刻后光刻胶残余的半导体器件制造方法专利类型：发明专利
发明人：廖奇泊,金明伦,李乐
申请号：CN200410052845.1
申请日：20040714
公开号：CN1722380A
公开日：
20060118
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种可以改善蚀刻后光刻胶残余的半导体器件制造方法，在常规的淀积介电层步骤之后，为了解决SiN层作为介电层末层时经蚀刻会出现严重的光刻胶残余问题，在蚀刻前先将SiN层氧化形成氧化膜，使蚀刻停止于这层氧化膜而不是停止于SiN层。

从而避免了SiN层接触蚀刻(腐蚀)剂引起的光刻胶残余问题，减少了后续步骤产生污染、膜剥离的情况，明显提高产率，同时这种方法并不会影响到产品的性能。

申请人：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
地址：201203 上海市浦东新区张江高科技园区张江路18号
国籍：CN
代理机构：上海隆天新高专利商标代理有限公司
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消除光刻显影残留的方法

消除光刻显影残留的方法说实话消除光刻显影残留这事，我一开始也是瞎摸索。

那阵儿我试了好多方法，真是踩了不少坑。

就说最先开始吧，我想着是不是简单的清洗就能把那些残留去掉。

我就用普通的清洗剂，像洗盘子似的，一顿狂洗，结果根本没什么效果。

那光刻显影残留就像长在上面似的，怎么洗都洗不掉，这就很让人头疼。

后来我想是不是加热能行呢？我就把有残留的东西放在稍微高点温度的环境下试一试。

就好比我们冬天有时候衣服上有污渍，想着用热水泡泡是不是更好洗的感觉。

但是这个方法并没有太好的效果，只是稍微有点改进，大部分残留还是在。

再之后啊，我知道了一种专门的化学品，据说对去除这些残留有特效。

我当时特别兴奋，像是抓到了救命稻草一样。

可是在用的时候，我没有仔细看说明书就直接操作了。

好家伙，差点把整个光刻的效果都破坏了。

这就是不细致的下场，那时候我才明白不管用什么新办法都得谨小慎微。

重新振作后，我严格按照说明书操作那个特殊化学品。

我先把有残留的部件泡在里面特定的时间，就像煮泡面，泡的时间太长就糊了，太短又没泡开，所以这个时间得拿捏好。

泡好后呢，再用轻柔的工具来辅助清理，不能太用力，就像给婴儿洗澡一样要小心翼翼的。

经历了这次，光刻显影残留倒是去掉了一大半。

还有啊，我有次跟同行聊天得知超声波震荡也能帮助去除这些残留。

我回来就试了试，但是不敢弄得太猛，怕把光刻机弄坏了。

这个震荡就像是无形的手，能把那些顽强的残留一点点震松。

不过我也不确定不同类型的光刻机和不同的物料用这个方法是不是都适用。

反正我自己的经验是，每一个新方法都要慢慢尝试，并且要和前面有效果的方法配合起来用才行。

现在啊，经过这么多的尝试，总算是能把光刻显影残留控制在一个比较小的范围了。

以后有啥新的尝试我再跟你们说。

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• 5•Array制程光刻胶残留不良改善方法研究福州京东方光电科技有限公司柴国庆余舒娴翁超周维忠刘超崔泰城【摘要】光刻胶剥离制程为TFT-LCD制造Array基板的重要制程，剥离与洗净效果决定TFT产品质量。

光刻胶残留是其主要不良。

本文分析光刻胶残留的现象和成因，通过剥离设备的结构调整与保养、工艺参数的优化来改善光刻胶残留。

研究表明，通过优化技术人员作业手法，增大剥离区间流量，严格管控剥离液药液浓度和水洗区间清洁与改造等的联合运用，可以有效避免光刻胶的大面积残留，提高产品质量，减少重剥而降低产能Loss，同时最大限度降低对真空设备的影响。

【关键词】TFT-LCD；Array；光刻胶剥离；光刻胶残留；工艺参数Research on the Improvement Methods of Photoresist Remain in Array Process CHAI Guoqing，YU Shuxian，WENG Chao，ZHOU Weizhong，LIU Chao，CUITaicheng（Fuzhou BOE Optoelectronics Technology Co.，Ltd）Abstract：in TFT-LCD industry Array manufacturing，large photoresist remain（PR Remain）defect after left-off has great inﬂuence on the quality，yield and directly relates to the effectiveness of manufacturing enterprises.In this article，we analyzed the morphology and the causes of PR Remain and introduces the better prevent of PR Remain through equipment cleaning and maintenance，optimizing the process conditions，Such as stripper and water ﬂow，and modifying the construc-tion of equipment.The research shows that the combined utilization of optimize operation technique and Stripper maintenance，can effectively decrease PR remain occurrence，and reduce to the re-strip ratio of array mass production(MP).Meanwhile，the quality and efﬁciency of production was improved and the inﬂuence on V acuum equipment was reduced.Key Word：TFT-LCD；Array；Photoresist Stripper；Photoresist Remain；Technologi-cal Parameter1 引言随着国内大力投资发展显示面板行业，TFT-LCD面板越来越大，所能做出显示器件也越来越大，同时也增大了各工艺的难度。

其中，Array基板为TFT-LCD屏重要组成部分，它主要是在玻璃基板上制造所需要的电路，根据扫描信号选择像素和根据显示信号控制液晶偏转量[1]。

Array基板的制造是由成膜(Sput-ter),涂布（Coater），曝光（Photo），显影（Developer），刻蚀（Etch），剥离（Stripper）。

目前主要应用在a-Si TFT-LCD和Oxide相关工艺方向的有4Mask 和5mask工艺。

较为前沿的研究也进行了3mask的探索[2]图1所示是典型的0+4 Mask产品Array基板在显微镜下的画面。

无论是选择何种生产工艺，光刻胶（Photoresist，PR）均会应用在形成所需要的图案的各制程中，又因为各膜层材质的不同，光刻胶涂覆工艺和粘附性也有较大差异，与之相对应的是在光刻胶剥离（Stripper）工序中的剥离（Lift-off）程度的难易。

湿法剥离是重复次数最多的工序之一，其制程质量控制要点是：光刻胶的去除能力，Mura的控制，金属线的腐蚀，Particle的控制[5]。

图1 0+4Mask显微镜下画面光刻胶(PR胶)，在曝光区域发生光化学反应，造成曝光和非曝光区在碱液显影液（Developer）中溶解性产生明显的差异，经适当的溶剂处理后，溶去可溶性部分，得到所需图像。

根据其化学反应机理可分负性胶和正性胶两类。

Array基板制造过程中使用的是正性胶，主要成分和作用是：（1）线性酚醛树脂为成膜树脂，经涂布工艺在沉积有金属膜层的玻璃基材表面形成树脂涂层，利用光刻工艺，在涂层上“复制”电路。

（2）感光剂（photo-active compo und，简称PAC）采用邻重氮萘醌（简称为DNQ）磺酸酯，利用PAC在感光和非感光部分反应的不同，得到所需的图案。

（3）溶剂和添加剂，溶剂作用是获得均匀的稀释液体，使其具有良好的流动性，有利于形成均一平整的图层；添加剂含量很小，目地是增强附着性，增加光感度，改善表面成膜性等，正性胶有良好的分辨率，成本也相对较高[3]。

湿法剥离（Wet Stripper）原理与过程如图2所示。

图2 Wet Stripper剥离光刻胶原理由于该工序存在于TFT制造的每个制程的最后一道工序，其质量直接影响下一制程品质。

在生产制造过程中，我们将各制程经过剥离工序后仍有PR胶存在于膜层之上• 6•的现象称为光刻胶残留（PR Remain ），容易引起PR Remain 的工序是各制程的曝光、显影和剥离工艺过程。

经过曝光显影后，曝光区域的光刻胶残余由曝光的Dose 量，环境中的Particle 以及显影工艺条件所致，可导致金属膜层的湿法刻蚀失败，对应位置的金属残留，形成点、线的不良，如Short 类不良，当面积较大时会导致整张基板报废，在此我们不做过多讨论。

本文主要讨论在刻蚀工艺后进行的湿法剥离工艺（Wet Stripper ）过程中光刻胶残留不良的改善。

在TFT-LCD 的各制程湿法剥离工艺后，一般都会进入高温设备或者真空设备，如ITO Stripper 工序后会进入退火设备，而Gate Stripper 工艺后会进入PECVD 设备中。

若剥离工序产生较多PR Remain 会导致高温设备或真空设备的挥发有机物的污染，严重时会形成大面积的Mura 类不良。

除此之外，Array 工厂在各制程Wet Stripper 工艺后发现严重PR Remain 时，需要重新进行当前剥离工艺，造成产能损失。

不管是Al 工艺还是铜工艺产品，多次进行剥离工艺会导致严重的金属线腐蚀，VIA 工序重复进行PR 剥离工序会导致VIA Hole 异常至使得像素电极接触不良，导致做NG 处理。

此外，Wet Stripper 工序过程监控抽检比例约为1/20～1/30，问题产生时将是大批量产品品质问题，严重影响产品良率和公司的经济效益。

因此，Array 基板制造的过程中力求每一个制程的剥离工序无光刻胶残留，至少保证无聚集，无线性，无严重的重复出新的点状PR Remain 发生，尽可能的减少对设备，产能，和品质的损害。

本文着重介绍B 公司在Array 基板生产制造过程中，经过不断尝试和长期的专案实验验证，在Array PR Remain 改善方面取得可以汲取的经验。

发现出现PR Remain 现象有：剥离不净和光刻胶回粘[5]。

剥离不净与剥离区间的工艺能力有关，而光刻胶回粘与剥离液中PR 含量和第一水洗区间洗净能力有关。

通过管控不同膜层剥离工序PR 胶在剥离液中的含量，提升Hole Shower 及水刀和液刀（Aqua Knife and Chemical Knife ）流量以及生产过程中设备的内部结构改造和调整、清洁与保养，作业人员的手法优化等的联合运用，有效改善PR Remain 发生，降低PR Remain 引起的产能和良率损失。

2 不良状况介绍与不良因素分析2.1 不良状况PR Remain 不良是量产过程中，当其大面积残留，导致后工序不良在Array Test(AT)时被检出，但Repair 修补作业失败，或者在AT 无产出至成盒（Cell ）制程被检出，导致产品Mura ，品质下降，增加制造成本。

如图3，因PR Remain 的显微镜图与Map 图。

若其PR Remain 真空设备内蒸发黏附在设备腔体内，则必然导致其对应工序不良高发。

无法估算其产品和良率的损失。

如图4所示，光刻胶残留污染的Sputter 腔体。

2.2 不良因素分析根据光刻胶剥离的工艺原理，以及PR Remain 位置在Glass 上的分布位置（Map ）和微观缺陷的形貌分析，可以通过提供优良的Stripper 工艺条件，控制设备内环境中的Particle ，以及设备内关键部件的调整，对PR Remain 进行有效去除。

如图5所示，研究人员从人、机、料、法、环五方面，通过头脑风暴法共同分析出在Wet Stripper 工序导致PR Remain 缺陷改善措施，一共汇整了以下可能的影响因。

图3 PR Remain显微镜图与Map图4 光刻胶污染Sputter腔体及镀膜影响3 不良改善3.1 不良因子筛选根据PR Remain 不良发生分布形态和微观结构分析，逐个通过产线生产验证。

优选鱼骨图中黄色图标因素，尤其针对聚集性（线性，大面积边缘残留）进行改善验证，如表1所示。

设备端分为剥离单元和洗净单元，剥离区间与水洗区间有一个过渡区间（NEU#2）剥离设备：Array 基板从过渡区间进入剥离工艺区间，剥离液从设备下Pipe Room 中的Tank 经泵进入设备管路，需要进行Filter （过滤器）过滤掉剥离液中可能存在的大颗粒物质（会导致光刻胶点状残留发生），实验表明增加管路中的Filter 的过滤能力，在一定范围内能够降低PR Remain 发生几率，然而当Filter 过滤孔径过小时会导致剥离设备无法正常喷淋出设定压力和流• 7•量的剥离液反而会增大PR Remain 风险，同时极大的缩短了Filter 的使用寿命增加了消耗品成本；当减弱过滤能力，意料之中的PR Re-main 变得恶化。

增大进出口C/K 和剥离区间流量。