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為了使光刻膠的涂覆性更好，需用六甲基二硅氮烷（HMDS）對晶圓進行處理。特別是當Si氧化膜表面附著了水分，形成了硅醇等降低了光刻膠的黏結(jié)力情況下。為除去水分和分解硅醇，通常將晶圓加熱至100~120℃，導入霧狀HMDS，使之發(fā)生化學反應(yīng)，反應(yīng)機理如圖1所示。HMDS真空烘箱系統(tǒng)通過HMDS處理，親水性和接觸角小的表面變成疏水性和接觸角大的表面。加熱晶圓可以獲得更高的光刻膠黏結(jié)力。

圖1：HMDS處理反應(yīng)機理

通過測量接觸角可以觀察HMDS處理效果。圖2所示是HMDS處理時間與接觸角的關(guān)系，基板是Si，HMDS處理時間大于1min，接觸角大于80℃，處理效果穩(wěn)定。圖3所示，是HMDS處理溫度與接觸角的關(guān)系，當溫度超過120℃時，接觸角降低，這表明HMDS受熱分解。因此，通常在100~110℃溫度下進行HMDS處理。

圖2：HMDS處理時間與接觸角的關(guān)系(處理溫度110℃)

圖3：HMDS處理溫度與接觸角的關(guān)系(處理時間60s)

在基板上旋涂光刻膠后，使用熱板進行預(yù)烘烤。之所以成為“預(yù)烘烤”，是因為它是曝光前烘烤，與曝光后烘烤對應(yīng)。預(yù)烘烤的主要目的是蒸發(fā)掉樹脂中的溶劑，形成堅固的薄膜。預(yù)烘烤溫度低，溶劑則殘留在光刻膠中，而溫度過高，感光劑會分解，一般預(yù)烘烤溫度在90~110℃左右進行。

為膜厚與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。在相同的轉(zhuǎn)速下，預(yù)烘烤溫度越高，膜厚越小。這表明預(yù)烘烤溫度越高，溶劑蒸發(fā)越多，導致薄膜厚度越薄。

為預(yù)烘烤溫度與Dill’ A參數(shù)的關(guān)系。A參數(shù)表示感光劑濃度。當預(yù)烘烤溫度升至140℃以上，A參數(shù)減小，表明感光劑在高于該溫度的情況下發(fā)生分解。圖6顯示了不同預(yù)烘烤溫度下的光譜透過率。在160℃和180℃下，300~500nm的波長范圍內(nèi)可觀察到透過率增加。

綜上所述，通過合理控制HMDS的處理溫度及時間，預(yù)烘烤后膜厚及感光劑濃度，可最大化發(fā)揮前處理工藝的作用，提高工藝穩(wěn)定性，為后續(xù)曝光、顯影等工藝奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)，對提升器件良率與性能具有重要意義。