第十九章 气相成底膜和光刻胶

    第十九章光刻胶当迪尔博士把制版工作完成后，这个时候工作场地完全的转移到了经过重新改造过的以前的老实验室里，这是是个黄色的海洋的房间大安装的都是能发出黄光的灯，这里完全按照迪尔博士的设计进行的改造，只是缩小版的，基本的仪器设备一样不缺，这个一个不足500平米的实验室仅仅设备的投入费用就达到了200万美元，当然这还是经过精打细算的结果，以张亿诚目前的财力也只能做到这一步。“知道我为什么把这个房间全装上发黄光的灯吗？”张亿诚摇了摇头，“因为借下来的工作中涉及到的光刻胶对大部分的可见光都很敏感，只有黄光不敏感，这个这个步骤必须在黄光实验室进行。”

    “那么我们制版完成后，下一步我们将进行更精细的工作，光刻，我把光刻分为气相成底膜、旋转涂胶、软烘干、对准曝光、曝光后烘培、显影、坚模、显影后检查这8个主要步骤。”三人换好工作服带上可以把头发和耳朵等全部遮住的帽子，然后口罩和大边框的平镜装备上走进了实验室，这样的实验室不允许有一点灰尘，甚至出现头皮碎屑、呼出的水蒸气等都不行。

    “在集成电路的制造过程中，光刻是多次应用的非常重要的工序。”说到这里博士扬了扬手中的已经完成前道工序的掩模继续说道“光刻的作用就是把我手上的这块掩模上的图形转换成晶圆上的器件三维结构。张亿诚跟着点了点头表示明白。

    博士接着把手中通过特殊镊子夹起的晶圆放到清洗机器中一排一排的细小器皿中，打开电路开关器皿自动缩进机器，微小的电机声传来。“这一步的清洗很重要主要是除去表面的沾污物，这台机器可以对晶圆进行超声波和离子水冲洗，虽然这些晶圆刚完成氧化和淀积cao作，处于洁净的状态，但是在转移的过程中还是有可能出现污物附着在表面，沾污物会造成光刻胶与晶圆的粘附性差，这样在显影和刻蚀中容易引起光刻胶的漂移问题，光刻胶一漂移就会导致底层薄膜的钻蚀直接的后果就是光刻胶涂布的不平坦和光刻胶中产生针孔，试验的产品就会失败。”博士指了指面前的正在发出微弱响声的机器说道。这些晶圆都是采购市场上的高纯硅工厂已经完成了硅棒外延长生长、切割然后磨片、抛光后的半成品。当然这些还是很简单的处理工艺。在现在这个时代张亿诚也只有凑合着用。外延长工艺的重要性其实张亿诚很明白，奈何现在一没技术二没资金，所以也只有先从外面采购，幸好这里是硅谷，到处是硅制品的工厂，可怜的老富兰克林现在已经沦落到成了生产学员加跑腿的非职业化采购了。

    电机声响了一会自动停了下来，这个时候迪尔博士cao作着旁边的机械臂把事先放进去清洗的成排的晶圆小心翼翼的取了出来放入旁边的自动脱水烘箱中，然后博士把烘箱的温控系统的温度调到了200摄氏度，时长一个小时，也就是说这些清洗后的晶圆要在自动烘箱中的200摄氏度的高温下烘干一小时。“让我来和你说说这一步的作用布鲁斯，这是一个脱水、干烘一体的充满惰性气体的封闭腔、相对湿度必须控制在50%以下，通过长达一小时的烘干，我们的目的是除去吸附在晶圆表面的大部分水汽防止在接下来的步骤中因为水汽而引起光刻胶薄膜出现缺陷，这对成品的良品率非常重要。”博士边说边走下一台机器旁，把这一步需要的前期准备参数调整好“这是涂光刻胶机器，请cao作的时候万分小心，他中间的转盘工作时可以达到几千转每分钟的速度。

    张亿诚跟在后面非常努力的记忆着博士的每一个cao作步骤和所说的话，等到这台涂光刻胶机器完全准备就绪又过了一会，自动脱水温控烘箱终于完成它的任务。

    等到晶圆完全的冷却后，博士立即用瓶子上写有六甲基二硅胺烷的液体对这些晶圆进行成膜处理，边做边说道“这些六甲基二硅胺烷可以影响晶圆表面使之疏离水份子，同时形成对光刻胶材料的结合力，我们现在用的是最基本的浸泡处理方法。”然后又连忙cao纵着机械臂把完成处理的晶圆放到涂光刻胶的机器内的一个圆盘上，调整好晶圆的位置后，博士在这个像一个大号塑料桶一样的机器旁按了个按钮后接着说道“我们要想光刻胶能够均匀的涂抹在晶圆上，我们必须要先固定好晶圆，它的下面其实是真空吸盘”然后博士把这个机器的盖子盖上，盖子上有个伸出来的管子。博士接着说“这个管子连接着的是过滤器和精准滴注器，我们的光刻胶首先要通过这根管子近入过滤器进行再次的过滤和通过滴注器定量滴注到下面被真空吸盘固定住的晶圆中央。”

    张亿诚看到博士把一罐大致标注着正胶的很小的管口接到涂光刻胶机器顶上伸出来的管子上，“博士，那是正胶，那么是不是还有负胶啊？”张亿诚好奇的问道。

    “是的，你说的很正确，光刻胶目前市场上有2种，也就是你说的正胶和负胶，现在我必须和你说说光刻胶，让你对它有基本的概念，它是一种有机化合物，在触光曝光后会发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生非常明显的变化。这样在显影液中的光刻胶已经曝光的部分会被溶解掉，而没有曝光的部分在显影液中几乎又不溶解；即可以做晶圆上的图形模版也就是掩膜版转移到晶圆上的图形而且在后面的工艺中还可以保护下面的材料，它的主要成分就是感光树脂、增感剂、溶剂和一些添加剂。”真是步步皆学问啊，张亿诚感叹。

    “那么正、负光刻胶又有那些区别呢？他们主要又有那些物理特性？”张亿诚看着博士接着问。

    博士知道眼前这个学生是个勤奋好学的好学生，前面当他看到张亿诚的那份集成电路的设计图时他确信这是个天才的设计师，但是对于工艺技术很显然还是个门外汉，这个问题博士思考了一会，他在想着怎么组织语言能够更简洁明了的说明白。“通常来说他们主要有4点区别：一，分辨率，相对来说正光刻胶的分辨率要优于负光刻胶，市场上非常好的负光刻胶的分辨率也才能达到2μM；二，负光刻胶在曝光后会硬化而变得不可溶解，显影后图像会与我们原先掩膜版的图形相反；三，正光刻胶曝光时会软化，变得可溶解，显影后图形与原先掩膜版图形是一个样子的；最后一点其实是正光刻胶的缺点，正光刻胶的粘附性相比负光刻胶较差。”

    “至于物理特性”停顿了一下博士又拿了一罐全新的光刻胶指着商标上标注的特性开始解释说道“你可以从下面几个方面进行理解，分辨率他是区别晶圆表面上两个或者更多临近特征图形的能力，芯片内核本身是一个一个的三维图形的；至于对比度是光刻胶上从曝光区到非曝光区过度的陡度；还有敏感性就是晶圆表面光刻胶中产生一个良好图形所需要的一定波长光的最小能量值一般单位是MJ每平方厘米，提供给光刻胶的光能量值通常成为曝光量；下面的粘滞性是对于液体光刻胶来说其流动特性的定量指标，粘滞性增加，光刻胶流动的趋势变小，反之相反；粘附性与粘滞性虽然一字之差但是他们却是2个概念，粘附性指的是描述光刻胶粘于衬底的强度；抗蚀性，是我们后续的蚀刻程序中保护衬底表面的能力；表面张力，你可以这样理解，他是液体中将表面份子拉向液体主体内的分子间吸引力；至于存储和传送就更好理解，是关于光刻胶本身的最长闲置期限和存储温度，通俗的说就是在什么样的温度条件下的保质期；最后还需要考虑的是光刻胶本身的纯度。”说完博士长长的出了一口气，尽管隔着口罩，张亿诚也一样知道要像把这么复杂的问题说明白不是一件简单的事，看旁边的老富兰克林的样子也一样是一副有听没有懂的表情。