第三章 製程 ( process )
3.3 製程原理
3.3.4 微影製程
微影技術為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 。 該 製 程 利 用 光 的 能 量 使 受 光 照 之 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之光阻稱為負光阻（negative photoresist）。本實驗之微影製程大致上可分為光阻的塗佈以及使用 E-beam 曝光還有顯影等步驟，光阻的塗佈以及顯影均是使用 NDL 提供的自動化光阻塗佈與顯影系統(TEL CLEAN TRACK MK-8)系統 來完成。而曝光則是使用電子束直寫系統(Leica E-beamWeprint 200) 來製作。以下分別對這兩種機台作介紹以及對微影製程來作介紹。
本 實 驗 採 用 之 光 阻 為 E-beam 專 用 的 正 光 阻 (DSE) 與 負 光 阻 (NEB)，NEB 厚度 4000 Å，用來作為主動區與金屬層之 mask；DSE 用 來作為 contact hole 之 mask 與零層用來作為 EBL 多層對準標誌之 mask。DSE 厚度 3000 Å，受曝光後，將轉換為一種高分子酸，之後
種酸，受曝光後，將轉換為一種抗酸鹼之分子結構，在被鹼類之顯影 液中和，而定義出我們所要的圖形。整個光阻的coating 與 develop 皆 在NDL class10 中自動化光阻塗佈與顯影系統中進行。
在完成 coating 之後便進行 exposure ， 本實驗採用 NDL 之 E-beam direct-writing system 做曝光，其波長為深紫外光的數千分之 一以下，因此具有極佳之解析能力，再加上擁有極大之聚焦深度 (Depth of Focus，DOF)，故應該為非常理想之微影技術。此系統為直 接在光阻上進行圖形的轉移，當我們的 pattern 經過一系列轉檔程序 後，系統將把圖形分割成矩形與45 度角三角形等基本幾何圖形，再 由電子槍射出電子束經由電場的加速與磁場做圖案控制，將電子打到 光阻上使光阻的特性產生變化而達到圖形轉移的效果，解析度可達到 20nm。若配合光阻與 dry etching 的影響，可控制之線寬約為 60 nm。
本實驗光罩圖上設計了 9 顆元件，wafer 上可重複曝出 25 個圖形，
總共225 顆元件。一個光罩圖的尺寸為 14200 μm * 14200 μm；圖與 圖的間格為18000 μm。曝光劑量為 11 μC/cm2；時間依照各層曝光面 積而定，為 25 到 40 分鐘。完成後再回到自動化光阻塗佈與顯影系 統進行顯影的動作。
(1) 機型：自動化光阻塗佈與顯影系統，日本 TEL Clean Track MK-8，
如圖3-3-4(a)&(b)所示。
圖3-3-4 光阻塗佈與顯影工作台
(2)主要配備與規格：
Adhesion Hot Plate 1 Set：50ºC ~ 180ºC，溫度精確性≦ 0.6ºC。
Hot Plate 3 Sets：50ºC ~ 180ºC，溫度精確性≦ 0.6ºC。
High Temperature Hot Plate 1 Set：50ºC~ 350ºC，溫度精確性≦ 2ºC。
Cooling Plate 2 Sets：15ºC ~ 30ºC，溫度精確性≦ 0.4ºC。
Coater 1 Set：轉速 0 ~ 6000 rpm，轉速精確性≦ 1 rpm。
Developer Set：轉速 0 ~ 5000 rpm，轉速精確性≦1 rpm。
Coating thickness uniformity：3 sigma≦ 3.0 nm。
Develop CD uniformity：3 sigma≦50 nm (At 0.8 μm L/S)。
(3)標準製程：自動光阻塗佈與顯影系統中製作 NEB 與 DSE 之製程 Resist Coatiog
Unit Cassette
AD(2-3) COL(2-6) COAT (2-1)
HP(2-8) Unit Cassette 1-1,1-2, Resist Coating
Unit Cassette
AD(2-3) COL(2-6) COAT (2-1)
HP(2-8) Unit Cassette 1-1,1-2,
Resist Develop
Unit Cassette
HP(2-4) COL(2-9) DEV (2-2)
DHP(2-7) Unit Cassette 1-1,1-2,
Resist Develop
Unit Cassette
HP(2-4 ) COL(2-9) DEV (2-2)
DHP(2-7) Unit Cassette 1-1,1-2,
(4)標
system 只能產 子束最大偏折 TZB 檔，一個
。
文字格式檔案
beam direct-w
束直寫系統
writing system
統轉檔程序
量子點元 polysilicon ntact Etchi E)，簡單
直接export to G f，再用ASM3 一個stripe 為 中包含幾個TZ
圖 3-3-5 乾式蝕刻機
(2)標準製程：
1.反應氣體：CHF3， CF4， Ar， O2 2.晶片溫度：-25ºC 至 10ºC
3.壓力：0.1 Torr ＜ pressure ＜1.0 Torr 4.Power ：< 1000 W
polysilicon 與 Si3N4 之蝕刻是採用變電壓耦合式電漿(TCP)的方 式產生氯離子電漿用以對Si 進行反應，原因是氯離子能對 poly 進行 非等向性(Anisotropic)蝕刻，而且氯離子電漿對 Si 與 SiO2 蝕刻之選 擇性較好。
(1)機型：變壓藕合電漿多晶矽蝕刻機
(TCP POLY-SILICON ETCHER)，美國 LAM TCP 9400SE。
1.反應氣體：Cl2， O2， HBr， SF6 2.晶片溫度：65ºC
3.壓力：5 ~ 20 mTorr
4.Power：source power 200 ～ 400 W，bias power 0 ～ 200 W 最後，鋁合金的蝕刻，本實驗採用三氯化硼(BCl3)與氯氣之混合 氣體用以進行鋁的 RIE 蝕刻，加入 BCl3 的原因是因為 BCl3/Cl2 電 漿對鋁的非等向性很好。
(1)機型：金屬蝕刻系統(METAL ETCHER ILD4100)，
日本Anelva ILD-4100 helicon wave etcher 如圖 3-3-6 所示。
圖3-3-6 金屬蝕刻系統
(2)使用氣體：BCl3, Cl2, CF4, CHF3, Ar, O2，N2，C2F6