?第十九章光刻膠當(dāng)?shù)蠣柌┦堪阎瓢婀ぷ魍瓿珊螅@個(gè)時(shí)候工作場(chǎng)地完全的轉(zhuǎn)移到了經(jīng)過重新改造過的以前的老實(shí)驗(yàn)室里，這是是個(gè)黃色的海洋的房間大安裝的都是能發(fā)出黃光的燈，這里完全按照迪爾博士的設(shè)計(jì)進(jìn)行的改造，只是縮小版的，基本的儀器設(shè)備一樣不缺，這個(gè)一個(gè)不足500平米的實(shí)驗(yàn)室僅僅設(shè)備的投入費(fèi)用就達(dá)到了200萬美元，當(dāng)然這還是經(jīng)過精打細(xì)算的結(jié)果，以張億誠(chéng)目前的財(cái)力也只能做到這一步?！爸牢覟槭裁窗堰@個(gè)房間全裝上發(fā)黃光的燈嗎？”張億誠(chéng)搖了搖頭，“因?yàn)榻柘聛淼墓ぷ髦猩婕暗降墓饪棠z對(duì)大部分的可見光都很敏感，只有黃光不敏感，這個(gè)這個(gè)步驟必須在黃光實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行?！?br/>
“那么我們制版完成后，下一步我們將進(jìn)行更精細(xì)的工作，光刻，我把光刻分為氣相成底膜、旋轉(zhuǎn)涂膠、軟烘干、對(duì)準(zhǔn)曝光、曝光后烘培、顯影、堅(jiān)模、顯影后檢查這8個(gè)主要步驟?！比藫Q好工作服帶上可以把頭發(fā)和耳朵等全部遮住的帽子，然后口罩和大邊框的平鏡裝備上走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，這樣的實(shí)驗(yàn)室不允許有一點(diǎn)灰塵，甚至出現(xiàn)頭皮碎屑、呼出的水蒸氣等都不行。
“在集成電路的制造過程中，光刻是多次應(yīng)用的非常重要的工序?！闭f到這里博士揚(yáng)了揚(yáng)手中的已經(jīng)完成前道工序的掩模繼續(xù)說道“光刻的作用就是把我手上的這塊掩模上的圖形轉(zhuǎn)換成晶圓上的器件三維結(jié)構(gòu)。張億誠(chéng)跟著點(diǎn)了點(diǎn)頭表示明白。
博士接著把手中通過特殊鑷子夾起的晶圓放到清洗機(jī)器中一排一排的細(xì)小器皿中，打開電路開關(guān)器皿自動(dòng)縮進(jìn)機(jī)器，微小的電機(jī)聲傳來?！斑@一步的清洗很重要主要是除去表面的沾污物，這臺(tái)機(jī)器可以對(duì)晶圓進(jìn)行超聲波和離子水沖洗，雖然這些晶圓剛完成氧化和淀積操作，處于潔凈的狀態(tài)，但是在轉(zhuǎn)移的過程中還是有可能出現(xiàn)污物附著在表面，沾污物會(huì)造成光刻膠與晶圓的粘附性差，這樣在顯影和刻蝕中容易引起光刻膠的漂移問題，光刻膠一漂移就會(huì)導(dǎo)致底層薄膜的鉆蝕直接的后果就是光刻膠涂布的不平坦和光刻膠中產(chǎn)生針孔，試驗(yàn)的產(chǎn)品就會(huì)失敗?！辈┦恐噶酥该媲暗恼诎l(fā)出微弱響聲的機(jī)器說道。這些晶圓都是采購(gòu)市場(chǎng)上的高純硅工廠已經(jīng)完成了硅棒外延長(zhǎng)生長(zhǎng)、切割然后磨片、拋光后的半成品。當(dāng)然這些還是很簡(jiǎn)單的處理工藝。在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代張億誠(chéng)也只有湊合著用。外延長(zhǎng)工藝的重要性其實(shí)張億誠(chéng)很明白，奈何現(xiàn)在一沒技術(shù)二沒資金，所以也只有先從外面采購(gòu)，幸好這里是硅谷，到處是硅制品的工廠，可憐的老富蘭克林現(xiàn)在已經(jīng)淪落到成了生產(chǎn)學(xué)員加跑腿的非職業(yè)化采購(gòu)了。
電機(jī)聲響了一會(huì)自動(dòng)停了下來，這個(gè)時(shí)候迪爾博士操作著旁邊的機(jī)械臂把事先放進(jìn)去清洗的成排的晶圓小心翼翼的取了出來放入旁邊的自動(dòng)脫水烘箱中，然后博士把烘箱的溫控系統(tǒng)的溫度調(diào)到了200攝氏度，時(shí)長(zhǎng)一個(gè)小時(shí)，也就是說這些清洗后的晶圓要在自動(dòng)烘箱中的200攝氏度的高溫下烘干一小時(shí)。“讓我來和你說說這一步的作用布魯斯，這是一個(gè)脫水、干烘一體的充滿惰性氣體的封閉腔、相對(duì)濕度必須控制在50%以下，通過長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)的烘干，我們的目的是除去吸附在晶圓表面的大部分水汽防止在接下來的步驟中因?yàn)樗鸸饪棠z薄膜出現(xiàn)缺陷，這對(duì)成品的良品率非常重要?！辈┦窟呎f邊走下一臺(tái)機(jī)器旁，把這一步需要的前期準(zhǔn)備參數(shù)調(diào)整好“這是涂光刻膠機(jī)器，請(qǐng)操作的時(shí)候萬分小心，他中間的轉(zhuǎn)盤工作時(shí)可以達(dá)到幾千轉(zhuǎn)每分鐘的速度。
張億誠(chéng)跟在后面非常努力的記憶著博士的每一個(gè)操作步驟和所說的話，等到這臺(tái)涂光刻膠機(jī)器完全準(zhǔn)備就緒又過了一會(huì)，自動(dòng)脫水溫控烘箱終于完成它的任務(wù)。
等到晶圓完全的冷卻后，博士立即用瓶子上寫有六甲基二硅胺烷的液體對(duì)這些晶圓進(jìn)行成膜處理，邊做邊說道“這些六甲基二硅胺烷可以影響晶圓表面使之疏離水份子，同時(shí)形成對(duì)光刻膠材料的結(jié)合力，我們現(xiàn)在用的是最基本的浸泡處理方法。”然后又連忙操縱著機(jī)械臂把完成處理的晶圓放到涂光刻膠的機(jī)器內(nèi)的一個(gè)圓盤上，調(diào)整好晶圓的位置后，博士在這個(gè)像一個(gè)大號(hào)塑料桶一樣的機(jī)器旁按了個(gè)按鈕后接著說道“我們要想光刻膠能夠均勻的涂抹在晶圓上，我們必須要先固定好晶圓，它的下面其實(shí)是真空吸盤”然后博士把這個(gè)機(jī)器的蓋子蓋上，蓋子上有個(gè)伸出來的管子。博士接著說“這個(gè)管子連接著的是過濾器和精準(zhǔn)滴注器，我們的光刻膠首先要通過這根管子近入過濾器進(jìn)行再次的過濾和通過滴注器定量滴注到下面被真空吸盤固定住的晶圓中央?！?br/>
張億誠(chéng)看到博士把一罐大致標(biāo)注著正膠的很小的管口接到涂光刻膠機(jī)器頂上伸出來的管子上，“博士，那是正膠，那么是不是還有負(fù)膠??？”張億誠(chéng)好奇的問道。
“是的，你說的很正確，光刻膠目前市場(chǎng)上有2種，也就是你說的正膠和負(fù)膠，現(xiàn)在我必須和你說說光刻膠，讓你對(duì)它有基本的概念，它是一種有機(jī)化合物，在觸光曝光后會(huì)發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生非常明顯的變化。這樣在顯影液中的光刻膠已經(jīng)曝光的部分會(huì)被溶解掉，而沒有曝光的部分在顯影液中幾乎又不溶解；即可以做晶圓上的圖形模版也就是掩膜版轉(zhuǎn)移到晶圓上的圖形而且在后面的工藝中還可以保護(hù)下面的材料，它的主要成分就是感光樹脂、增感劑、溶劑和一些添加劑?！闭媸遣讲浇詫W(xué)問啊，張億誠(chéng)感嘆。
“那么正、負(fù)光刻膠又有那些區(qū)別呢？他們主要又有那些物理特性？”張億誠(chéng)看著博士接著問。
博士知道眼前這個(gè)學(xué)生是個(gè)勤奮好學(xué)的好學(xué)生，前面當(dāng)他看到張億誠(chéng)的那份集成電路的設(shè)計(jì)圖時(shí)他確信這是個(gè)天才的設(shè)計(jì)師，但是對(duì)于工藝技術(shù)很顯然還是個(gè)門外漢，這個(gè)問題博士思考了一會(huì)，他在想著怎么組織語言能夠更簡(jiǎn)潔明了的說明白?！巴ǔ碚f他們主要有4點(diǎn)區(qū)別：一，分辨率，相對(duì)來說正光刻膠的分辨率要優(yōu)于負(fù)光刻膠，市場(chǎng)上非常好的負(fù)光刻膠的分辨率也才能達(dá)到2μm；二，負(fù)光刻膠在曝光后會(huì)硬化而變得不可溶解，顯影后圖像會(huì)與我們?cè)妊谀ぐ娴膱D形相反；三，正光刻膠曝光時(shí)會(huì)軟化，變得可溶解，顯影后圖形與原先掩膜版圖形是一個(gè)樣子的；最后一點(diǎn)其實(shí)是正光刻膠的缺點(diǎn)，正光刻膠的粘附性相比負(fù)光刻膠較差?！?br/>
“至于物理特性”停頓了一下博士又拿了一罐全新的光刻膠指著商標(biāo)上標(biāo)注的特性開始解釋說道“你可以從下面幾個(gè)方面進(jìn)行理解，分辨率他是區(qū)別晶圓表面上兩個(gè)或者更多臨近特征圖形的能力，芯片內(nèi)核本身是一個(gè)一個(gè)的三維圖形的；至于對(duì)比度是光刻膠上從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過度的陡度；還有敏感性就是晶圓表面光刻膠中產(chǎn)生一個(gè)良好圖形所需要的一定波長(zhǎng)光的最小能量值一般單位是mj每平方厘米，提供給光刻膠的光能量值通常成為曝光量；下面的粘滯性是對(duì)于液體光刻膠來說其流動(dòng)特性的定量指標(biāo)，粘滯性增加，光刻膠流動(dòng)的趨勢(shì)變小，反之相反；粘附性與粘滯性雖然一字之差但是他們卻是2個(gè)概念，粘附性指的是描述光刻膠粘于襯底的強(qiáng)度；抗蝕性，是我們后續(xù)的蝕刻程序中保護(hù)襯底表面的能力；表面張力，你可以這樣理解，他是液體中將表面份子拉向液體主體內(nèi)的分子間吸引力；至于存儲(chǔ)和傳送就更好理解，是關(guān)于光刻膠本身的最長(zhǎng)閑置期限和存儲(chǔ)溫度，通俗的說就是在什么樣的溫度條件下的保質(zhì)期；最后還需要考慮的是光刻膠本身的純度?！闭f完博士長(zhǎng)長(zhǎng)的出了一口氣，盡管隔著口罩，張億誠(chéng)也一樣知道要像把這么復(fù)雜的問題說明白不是一件簡(jiǎn)單的事，看旁邊的老富蘭克林的樣子也一樣是一副有聽沒有懂的表情。