半導(dǎo)體制造中涂膠工藝的研究進(jìn)展

向 東 何磊明 瞿德剛，2 牟 鵬 段廣洪

1.清華大學(xué)，北京，100084 2.后勤工程學(xué)院，重慶，400016

0 引言

在集成電路制造過(guò)程中，光刻是最復(fù)雜、最昂貴和關(guān)鍵的工藝?，F(xiàn)在的光刻成本占了芯片總制造成本的三分之一，耗費(fèi)的時(shí)間約占整個(gè)硅片生產(chǎn)時(shí)間的40%～60%[1]。對(duì)于光刻工藝來(lái)說(shuō)，硅片上光致抗蝕劑(俗稱光刻膠)的厚度和均勻性是非常關(guān)鍵的質(zhì)量參數(shù)，它直接影響到后續(xù)光刻工藝的質(zhì)量，從而影響集成電路的性能、成品率及可靠性等。一般來(lái)說(shuō)，光致抗蝕劑薄膜的厚度從幾百納米到幾十微米不等，而且它的均勻性必須達(dá)到±1%的水平[2]。微米級(jí)、均勻光刻膠的涂敷對(duì)涂膠工藝提出了非常高的要求。

目前大多數(shù)光刻膠涂膠工藝普遍采用的是旋轉(zhuǎn)式涂膠方法，即甩膠法。近年來(lái)，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(micro electro mechanical systems，MEMS)、微光機(jī)電系統(tǒng)(micro optical electro mechanical system，MOEMS)等技術(shù)的發(fā)展，甩膠工藝遇到越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，霧化噴涂法和電沉積法等新的涂膠工藝方法開(kāi)始出現(xiàn)。本文對(duì)涂膠工藝的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行了介紹。

1 旋涂法

旋轉(zhuǎn)涂膠就是將一定量的光致抗蝕劑溶液滴在基片上形成初始薄膜，然后基片加速旋轉(zhuǎn)到預(yù)定速度，在離心力的作用下光致抗蝕劑溶液沿徑向外流，液體薄膜厚度不斷下降，最終在基片表面形成均勻薄膜。如圖1所示，整個(gè)旋轉(zhuǎn)涂膠過(guò)程可分成4個(gè)基本步驟[3-6]：①滴膠。滴膠工藝分為靜止滴膠和動(dòng)態(tài)滴膠，即當(dāng)硅片靜止或旋轉(zhuǎn)速度非常緩慢時(shí)，將光致抗蝕劑溶液滴在硅片上。②旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)。硅片加速旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速，使光致抗蝕劑溶液鋪展到整個(gè)表面。③旋轉(zhuǎn)甩掉多余的膠。轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在最后的速度(一般在2000～8000r/min之間)大約10s，甩出多余的光致抗蝕劑，從而在硅片上得到厚度均勻的薄膜。④溶劑揮發(fā)。以固定轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)已涂膠的硅片，直到溶劑全部揮發(fā)。

(a)滴膠(b)旋轉(zhuǎn)鋪開(kāi)

(c)旋轉(zhuǎn)甩掉多余的膠(d)溶劑揮發(fā)圖1 旋轉(zhuǎn)涂膠過(guò)程[3]

作為一種重要工業(yè)技術(shù)，旋轉(zhuǎn)涂膠在許多工業(yè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。1922年，Waker等[7]最早描述了旋涂技術(shù)，并將簡(jiǎn)易低速旋涂系統(tǒng)用于涂料薄膜生產(chǎn)。雖然該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速只有300r/min，但還是揭示了旋涂工藝的部分特性：即牛頓流體只要滴膠量足夠，最終可獲得均勻薄膜，且薄膜厚度和滴膠量無(wú)關(guān)；而B(niǎo)ingham塑性流體得到非均勻薄膜，在中心最厚，沿半徑向外變薄。1953年，Kleinschmidt[8]研究了通過(guò)控制流體黏度和提高旋涂速度(4000r/min)得到瀝青均勻膜(12μm)的方法。1958年，Emslie等[9]對(duì)無(wú)限大旋涂圓盤(pán)上恒定黏度牛頓流體的自由表面演變過(guò)程進(jìn)行了分析研究。20世紀(jì)60年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，旋涂在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在半導(dǎo)體制作中，在硅片上涂覆光敏材料，應(yīng)用于硬盤(pán)、光學(xué)元件等生產(chǎn)中磁粉薄膜的制作等。1960年，Acrivos等[10]將Emslie的研究擴(kuò)展到非牛頓流體上，建立了簡(jiǎn)單的冪律流體模型。1979年，Lai[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了光致抗蝕劑旋涂的膜厚公式。1984年，Jenekhe等[12]建立了在低剪切力下限制牛頓黏度的Ellis模型，在近軸區(qū)得到了流體的近似均勻分布。1985年，Jenekhe等[13]進(jìn)行了Bingham彈性模型的研究，認(rèn)為材料在低于屈服應(yīng)力時(shí)表現(xiàn)出固態(tài)特性，而在高于屈服應(yīng)力時(shí)就會(huì)跟牛頓流體一樣表現(xiàn)出液態(tài)特性。1987年，陳文芳等[14]研究了Casson流體在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上的流動(dòng)特性，得到了其薄膜厚度隨時(shí)間和流態(tài)參數(shù)變化的規(guī)律。上述研究是在沒(méi)有考慮溶劑揮發(fā)和擴(kuò)散的情況下得到的不同類型流體旋涂過(guò)程中的離心流動(dòng)效應(yīng)，然而實(shí)際旋涂過(guò)程中溶劑都是易揮發(fā)的。1978年，Meyerhofer[15]考慮了溶劑揮發(fā)對(duì)旋涂的影響，其得到的研究結(jié)果為：在起始階段，徑向流動(dòng)占主要地位，而當(dāng)膜厚到達(dá)臨界點(diǎn)時(shí)，揮發(fā)占主導(dǎo)，薄膜厚度接近最終結(jié)果；當(dāng)初始膜厚較小時(shí)，在低速下，徑向外流和揮發(fā)都很弱；當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，揮發(fā)率較高；在其他工藝參數(shù)控制精度高的條件下，可得到與基片尺寸無(wú)關(guān)的均勻膜厚。1985年，Sukanek[16]在考慮旋涂溶液揮發(fā)和不揮發(fā)的情況下，通過(guò)求解其質(zhì)量守恒方程，分析了薄膜厚度和旋涂參數(shù)的關(guān)系。1996年，Birnie[17]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：流體揮發(fā)和流動(dòng)效應(yīng)對(duì)旋涂過(guò)程中液體薄膜變薄都有影響，其結(jié)果驗(yàn)證了Emslie等的理論分析。

集成電路的飛速發(fā)展，使得對(duì)涂膠工藝的要求日益嚴(yán)格。光致抗蝕劑薄膜的厚度與均勻性成為涂膠工藝重要的性能指標(biāo)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)涂膠工藝來(lái)說(shuō)，在保證嚴(yán)格的溫濕度潔凈環(huán)境條件下，影響光致抗蝕劑膜厚的關(guān)鍵參數(shù)是轉(zhuǎn)速和光致抗蝕劑的黏度。通常，黏度越高轉(zhuǎn)速越低，薄膜越厚。而影響膜厚均勻性的因素主要有：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、排風(fēng)凈壓力、光刻膠溫度、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的精度和重復(fù)性、預(yù)旋轉(zhuǎn)速度、預(yù)旋轉(zhuǎn)時(shí)間、最終旋轉(zhuǎn)速度、最終旋轉(zhuǎn)時(shí)間和最終旋轉(zhuǎn)加速度、滴膠狀況和回吸量等[2]。2001年，Myers等[18]研究了科氏力對(duì)旋涂的影響，其數(shù)值研究結(jié)果表明在軸對(duì)稱流動(dòng)的情況下，科氏力對(duì)薄膜厚度沒(méi)有影響。2002年，Kitamura等[19]使用接近法分析了旋涂圓盤(pán)上非均勻膜厚的流體薄膜不穩(wěn)定流動(dòng)性，在初始膜厚均勻、外界影響可以忽略的情況下，揭示了重力、表面張力和慣性力對(duì)薄膜平面度和薄化過(guò)程的影響規(guī)律。

在集成電路非平面表面的旋轉(zhuǎn)涂膠過(guò)程中，三維微結(jié)構(gòu)會(huì)通過(guò)表面張力影響液體的流動(dòng)。1985年，White等[20]發(fā)現(xiàn)表面形貌會(huì)引起膜厚的異常變化。其研究結(jié)果表明，在較低的轉(zhuǎn)速下，能得到厚度均勻的薄膜。1989年，Hwang等[21]分析了粗糙表面旋涂流動(dòng)的數(shù)值解和解析解，其研究結(jié)果表明：流體膜厚越薄，表面形貌對(duì)其影響越大，不同的表面形貌會(huì)導(dǎo)致不同薄膜表面形貌的漸進(jìn)趨向。1991年，Peurrung等[22]研究了尺寸為50～100μm的基片的表面形貌對(duì)薄膜平面化的影響規(guī)律。1994年，Extrand[23]研究了工藝參數(shù)對(duì)超薄高分子膜的影響，其研究結(jié)果表明：薄膜厚度與固體濃度成正比，與轉(zhuǎn)速成反比。

大量學(xué)者的深入研究，使得旋涂工藝?yán)碚摬粩喑墒?，其工藝過(guò)程得到不斷優(yōu)化，然而由于其自身工藝技術(shù)特點(diǎn)的限制，旋轉(zhuǎn)涂膠工藝正面臨新的挑戰(zhàn)。一方面隨著硅片制造技術(shù)水平的提高和降低芯片制造成本的需要，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)由直徑200mm硅片全面轉(zhuǎn)向直徑300mm硅片的生產(chǎn)制造，未來(lái)將進(jìn)一步增大(經(jīng)英特爾公司證實(shí)，位于俄勒岡州的D1X生產(chǎn)線現(xiàn)已準(zhǔn)備開(kāi)始生產(chǎn)450mm的芯片晶圓[24])。硅片尺寸越大，為保證涂膠薄膜的均勻性，旋涂方式涂膠時(shí)，必須采用更低的轉(zhuǎn)速以使涂覆的光刻膠處于層流狀態(tài)，從而會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率大大降低[25]。另一方面，MEMS芯片中的各種三維微結(jié)構(gòu)(V形槽、溝槽、空腔等)會(huì)阻止光致抗蝕劑的流動(dòng)形成均勻薄膜。如圖2所示[26]，在微結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)涂膠過(guò)程中，受重力和表面張力的影響，在臺(tái)階邊緣處光致抗蝕劑薄膜會(huì)變薄甚至斷連，而在腔底側(cè)壁處光致抗蝕劑溶液容易聚集變厚，難以形成完整均勻的光致抗蝕劑薄膜。

圖2 非均勻涂層示意圖

旋轉(zhuǎn)涂膠工藝還有一個(gè)重要的缺點(diǎn)，即大量的光致抗蝕劑(約95%～98%[27])會(huì)被甩離硅片，有效利用率低，造成極大的浪費(fèi)。全世界每年所消耗的光致抗蝕劑的成本占到了整個(gè)光刻工藝過(guò)程材料成本的3%[28]。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，芯片集成度不斷提高，線寬不斷減小，涂膠所使用的光致抗蝕劑從I線向深紫外(DUV)轉(zhuǎn)移，其價(jià)格也不斷提高，DUV IV型光致抗蝕劑的價(jià)格在每加侖5000美元以上[29]。與此同時(shí)，光致抗蝕劑的需求呈不斷上升之勢(shì)，2003年全球光致抗蝕劑市場(chǎng)銷售額為6.7億美元，較2002年同比增長(zhǎng)12.1%，2004年上半年銷售額為3.8億美元，較 2003年同期增長(zhǎng)20.4%[30]。我國(guó)的光致抗蝕劑市場(chǎng)在2003年市場(chǎng)規(guī)模為1億元，2005年的市場(chǎng)規(guī)模已增長(zhǎng)到2.5億元左右，年增長(zhǎng)率超過(guò)50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際光致抗蝕劑的增長(zhǎng)速度。1986年時(shí)，旋涂工藝中光致抗蝕劑的利用率大概在0.04%左右，1991年光致抗蝕劑的利用率提高到1.6%，1995年增加到6.3%[28]，但是依然有大量的光致抗蝕劑被浪費(fèi)。因此，提高光致抗蝕劑的利用率一直是涂膠工藝研究者追逐的目標(biāo)之一。此外，光致抗蝕劑中含有的各種化學(xué)溶劑會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，廢液需要進(jìn)行預(yù)先處理，其費(fèi)用達(dá)到了光致抗蝕劑成本的60%[31]。為此，半導(dǎo)體制造業(yè)一直也在探尋新的工藝方法。

2 噴涂法

噴涂法在很多工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其工藝過(guò)程為：使用各種壓力、靜電霧化噴嘴將待噴涂介質(zhì)霧化成細(xì)小的顆粒，噴射到待噴涂工件的表面，形成比較薄而均勻的介質(zhì)膜，如汽車(chē)面漆的噴涂等。但是上述霧化噴涂工藝由于自身工藝特征的限制，加上其噴涂效果難以滿足涂膠均勻性要求，因而沒(méi)有應(yīng)用于光刻工藝中的涂膠過(guò)程。

隨著超聲波噴嘴噴涂等精細(xì)霧化技術(shù)的成熟，噴涂法開(kāi)始用于光刻工藝中的涂膠工藝，如美國(guó)專利US4806455[32]最早提出將SONO-TEK公司8605系列超聲霧化噴嘴用于基片表面光致抗蝕劑薄膜熱保護(hù)層的涂覆。

1999年，奧地利EV Group公司推出了選用超聲霧化噴嘴作為噴涂工具的EVG101系列噴涂設(shè)備，用于光致抗蝕劑的噴涂[33]。這種噴霧式涂膠技術(shù)的關(guān)鍵是超聲波噴嘴，它利用壓電夾心式換能器的振蕩，在霧化表面形成表面波，將光致抗蝕劑霧化成精細(xì)液滴，其平均特征直徑約為20μm。為滿足良好霧化的要求，選用的光致抗蝕劑的黏度必須低于20mm2/s[34]，對(duì)于高黏度光致抗蝕劑，可用相應(yīng)的溶劑進(jìn)行稀釋。光致抗蝕劑溶液的輸送采用自動(dòng)注射泵系統(tǒng)，用計(jì)量泵進(jìn)行精確控制。在噴涂過(guò)程中，噴嘴角度需保持某一角度不變，噴嘴沿直徑方向在基片上方一定距離進(jìn)行掃描，基片低速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速一般為30～60r/min[34]。為保證膜厚均勻，噴嘴穿過(guò)硅片上方時(shí)掃描速度應(yīng)是不斷變化的，在中心位置速度最快[35-37]。2000年，德國(guó)SUSS MicroTec公司推出了與之類似的噴涂設(shè)備(SUSS Delta AltaSpray)[38]。它與其他噴涂設(shè)備主要不同之處是選用的噴嘴為超精細(xì)壓力霧化噴嘴。噴涂時(shí)選擇恒壓泵提供恒定壓力的潔凈空氣或氮?dú)膺M(jìn)行壓力霧化，并運(yùn)用二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)進(jìn)行掃描式運(yùn)動(dòng)，將霧化成微細(xì)顆粒的光致抗蝕劑均勻噴涂至硅片上，形成均勻薄膜。噴涂時(shí)，由于壓力噴嘴噴出的液滴速度較大，噴嘴離硅片的距離一般選擇在60～90μm之間。

由于霧化涂膠工藝方法出現(xiàn)的時(shí)間較晚，有關(guān)這方面的研究相對(duì)較少，現(xiàn)有的研究大多集中在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)薄膜厚度和均勻性的影響上。2000年，Kitano[39]、Ito等[40]研究了采用二維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)進(jìn)行掃描式運(yùn)動(dòng)的霧化噴涂工藝，分析了接觸角與薄膜均勻性之間的關(guān)系，認(rèn)為當(dāng)接觸角小于11.5°時(shí)，可以達(dá)到比較理想的噴涂效果，然后再合理選擇掃描速度與加速度，可以有效地減少光刻膠的浪費(fèi)。Brubaker等[41-43]、Pham等[34-37, 44-49]分別進(jìn)行了不同實(shí)驗(yàn)條件下的噴涂工藝研究，認(rèn)為薄膜的厚度、均勻性和粗糙度主要取決于固體含量(光致抗蝕劑的稀釋濃度)、噴霧噴嘴的角度、光致抗蝕劑的流速、噴嘴的掃描速度、旋轉(zhuǎn)主軸速度以及氣體壓力等工藝參數(shù)?；贓VG 101噴涂設(shè)備， Pham等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)固體濃度、噴嘴掃描速度、液體供給速度對(duì)膜厚具有比較顯著的影響，而對(duì)其均勻性影響不大。圖3所示為在平面基片上進(jìn)行光致抗蝕劑(AZ4823)的噴涂實(shí)驗(yàn)結(jié)果[34]，當(dāng)液體供給速度從30μL/s增加到80μL/s時(shí)，平均膜厚從4μm增加到10μm，而均勻性變化不大，基本上都在5%以內(nèi)。圖4[49]所示為MEMS芯片上不同稀釋濃度的光致抗蝕劑(AZ4562)的噴涂實(shí)驗(yàn)結(jié)果，固體濃度越高，最終膜厚也越大，而薄膜均勻性變化不大。Pham等[36-37]推導(dǎo)了一定實(shí)驗(yàn)條件下薄膜厚度與固體濃度、噴嘴掃描速度、液體供給速度等工藝參數(shù)之間的關(guān)系，當(dāng)使用一定固體濃度的光致抗蝕劑噴涂時(shí)，在一定尺寸的基片上形成的薄膜厚度與液體供給速度成正比，與掃描速度成反比。Singh等[50-57]則研究驗(yàn)證了Delta AltaSpray噴涂設(shè)備在MEMS芯片等三維特征結(jié)構(gòu)中的噴涂效果，認(rèn)為采用該設(shè)備同樣可以得到滿足工藝要求的涂膠。2008年，Koo等[25]為了提高霧化涂膠方法的均勻性，采用噴涂與旋涂結(jié)合的涂膠方法，實(shí)驗(yàn)分析了薄膜厚度、均勻性與轉(zhuǎn)速、抗蝕劑黏度、供給速度等工藝參數(shù)以及溫度濕度等環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系，當(dāng)濕度較大時(shí)可以得到更好的均勻度。2010年，電子科技大學(xué)李波等[58]研究了采用超精細(xì)壓力霧化噴嘴為噴涂工具的涂膠工藝工程，在均勻?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上利用非線性回歸方法得到了薄膜厚度與涂料壓力、微調(diào)閥和霧化壓力等工藝參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型。清華大學(xué)瞿德剛等[59]通過(guò)Dantec公司的粒子動(dòng)態(tài)分析(PDA)系統(tǒng)測(cè)試了超聲波噴嘴霧化顆粒的粒徑大小與分布，研究了相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)超聲噴嘴霧化效果的影響，為霧化噴涂工藝選擇合適工藝參數(shù)提供了參考依據(jù)。

圖3 平面基片上膜厚、均勻性與噴涂供給速度之間依賴關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[34]

圖4 膜厚、均勻性與固體濃度之間的關(guān)系[49]

與旋轉(zhuǎn)涂膠方法相比，霧化噴涂方法工藝控制參數(shù)相對(duì)較多，要達(dá)到理想的薄膜厚度與均勻性，必須選擇合適的噴涂工藝參數(shù)，要滿足集成電路芯片中光刻工藝的要求，其均勻性也有待進(jìn)一步提高。從當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，正如文獻(xiàn)[43]中指出一樣：霧化噴涂方法不僅可以滿足MEMS領(lǐng)域中表面形貌起伏不平的圓片的涂膠，而且可橫跨許多其他工業(yè)領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，霧化噴涂方法比旋轉(zhuǎn)涂膠方法更加有利，如：①對(duì)不規(guī)則形狀和特重型基片的涂膠；②對(duì)多個(gè)小尺寸基片同時(shí)涂膠；③易碎結(jié)構(gòu)的保護(hù)性涂膠；④填充懸空的應(yīng)用。另外，霧化噴涂方法可大大提高光刻膠的利用率。

3 其他涂膠方法

除了上述兩種涂膠工藝方法之外，電沉積方法也是一種在光刻工藝中得到實(shí)際應(yīng)用的涂膠方法。電沉積方法基于電化學(xué)的電泳原理，在許多方面類似于電鍍，但與電鍍不同之處是電鍍是連續(xù)的，電沉積工藝則是自行制約的。電解后的光敏抗蝕劑是非導(dǎo)電的，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)將成為不導(dǎo)電的阻擋層。而電鍍的金屬鍍層是導(dǎo)電性的，只要有電流通過(guò)，電鍍過(guò)程就會(huì)持續(xù)不斷。根據(jù)其表面帶電電荷的不同，電沉積材料可分為陽(yáng)離子和陰離子兩類。美國(guó)專利US4592816[60]介紹了光敏聚合物形成均勻薄膜的電泳沉積方法，US5230984[61]介紹了一種正性感光陰離子樹(shù)脂涂層材料的組成及其電沉積制作工藝。文獻(xiàn)[62]介紹了電沉積涂膠的光刻工藝過(guò)程，即先將基片用電子束蒸鍍技術(shù)鍍上一層金屬導(dǎo)電層，再將光致抗蝕劑中的官能基經(jīng)過(guò)親水化以后，分散到水中形成乳濁液，然后將基片作為電極置于溶液槽中，在電解作用下光致抗蝕劑微團(tuán)發(fā)生分解并附著于作為電極的基板上，當(dāng)基板被光致抗蝕劑完全覆蓋后沉積停止，最終形成均勻薄膜。

電沉積工藝過(guò)程復(fù)雜，Vidusek[62]研究發(fā)現(xiàn)，在電沉積過(guò)程中，要保證薄膜均勻并且避免出現(xiàn)針孔的缺陷，要盡量減少抗蝕劑乳濁液中的氣泡，同時(shí)為保證其濃度穩(wěn)定，必須采用超濾法將電解沉積過(guò)程中產(chǎn)生的游離酸去除。電沉積方法形成的薄膜厚度取決于反應(yīng)槽的溫度和工作電壓兩個(gè)主要參數(shù)[63]。

電沉積法最早應(yīng)用于印刷電路板(PCB)上，至今已有近20年的歷史，它能夠在各種不規(guī)則表面如通孔上實(shí)現(xiàn)均勻的抗蝕劑薄膜涂覆。近年來(lái)，開(kāi)始將電沉積法應(yīng)用于芯片制造中[64-66]。電沉積涂膠法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以適用于各種三維表面結(jié)構(gòu)的涂膠，不管是臺(tái)階邊緣還是底角處，均能形成滿足工藝要求的均勻薄膜，當(dāng)需要在豎直側(cè)壁上形成良好的涂膠薄膜時(shí)，旋轉(zhuǎn)涂膠和霧化噴涂法都無(wú)法滿足工藝要求，只有電沉積法能夠?qū)崿F(xiàn)。

中國(guó)專利CN1501442A[65]介紹了一種光刻膠沉積設(shè)備以及使用該設(shè)備形成光刻膠薄膜的方法。該方法先利用壓電霧化裝置將液體光刻膠霧化，再把霧化的光刻膠供給到較小大氣壓的真空室中，在真空室中，霧化的光刻膠在基片上沉積為光刻膠薄膜。文獻(xiàn)[67]介紹了在密閉腔室中利用壓電霧化器將光刻膠溶液破碎成霧滴，在載流氣體氮?dú)獾膸?dòng)下，霧滴到達(dá)上方的基片表面并不斷沉積形成薄膜的方法。專利US2009181162[68]介紹了一種利用液體動(dòng)態(tài)表面張力形成均勻薄膜的方法。當(dāng)基片在外力作用下向上移動(dòng)時(shí)，載流液體、光刻抗蝕劑聚合物及氣相三者結(jié)合點(diǎn)處的表面張力會(huì)發(fā)生變化，載流液體與氣相間的表面張力將大于載流液體與聚合物之間的表面張力及聚合物與氣相間的表面張力之和，光致抗蝕劑在此作用下會(huì)隨著基片向上移動(dòng)，從而在基片上形成均勻的抗蝕劑薄膜。

4 三種涂膠工藝的對(duì)比

以上各種涂膠工藝方法因其原理各不相同，各具有其獨(dú)特之處，表1對(duì)比了旋涂法、噴涂法和電沉積法三種涂膠方法的工藝特點(diǎn)，其他的涂膠方法目前應(yīng)用較少。

表1 三種涂膠工藝對(duì)比

旋涂法最早應(yīng)用于涂膠工藝過(guò)程，因其工藝控制參數(shù)較少、操作簡(jiǎn)單而在平面圓片涂膠過(guò)程得到廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用與研究，其技術(shù)和相關(guān)研究理論都已成熟。但在非圓片和非平面基片上涂膠時(shí)遇到不可克服的困難，并且材料浪費(fèi)嚴(yán)重，需要尋找切實(shí)可行的替代工藝方法。近些年來(lái)，霧化噴涂法和電沉積法等作為克服旋轉(zhuǎn)涂膠的缺陷而出現(xiàn)的涂膠工藝方法，逐漸在工程和學(xué)術(shù)上獲得了越來(lái)越多的重視。電沉積涂膠方法最突出的優(yōu)點(diǎn)為，對(duì)于各種形貌的基片表面的涂膠，均能達(dá)到均勻的涂覆，但由于其工藝需要導(dǎo)電層，因而其應(yīng)用受到很大限制。噴涂法作為一種近年來(lái)逐漸興起的方法，能夠用于三維微結(jié)構(gòu)表面的涂覆，并且具有便于工業(yè)化生產(chǎn)，材料利用率高、污染較少的優(yōu)點(diǎn)，但因其噴涂設(shè)備本身價(jià)格較高，工藝控制參數(shù)較多，相關(guān)的理論研究還不充分，其薄膜均勻性也有待進(jìn)一步提高。

5 結(jié)語(yǔ)

單純從技術(shù)角度來(lái)看，因?yàn)楦鞣N涂膠工藝方法各有其優(yōu)點(diǎn)和局限，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合，需要將幾種涂膠工藝方法配合使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，以便滿足光刻工藝的涂膠需求。噴涂法具有材料利用率高的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于減少碳排放，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義，將成為未來(lái)優(yōu)先發(fā)展的涂膠工藝方法。

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