2.4 软烘

2.4.1 软烘的目的

软烘是在光刻工艺中的一个重要步骤，其主要目的如下。

（1）去除溶剂：光刻胶旋涂到衬底上后，需要进行软烘以去除残留的溶剂。软烘过程中，通过加热使光刻胶中的溶剂挥发，促进其快速蒸发，以确保光刻胶干燥，避免在后续步骤中出现光刻胶收缩、分离或形变等问题。

（2）促进旋涂层的流动：软烘过程中的加热作用会使旋涂层具有一定的流动性。这有助于提高旋涂层的平整度和均匀性，使光刻胶能够更好地覆盖并附着在衬底表面，减少可能存在的几何形变或表面不平整导致的图案定义问题。

（3）消除气泡和缺陷：软烘过程中的加热也有助于消除旋涂层中可能存在的气泡和其他缺陷。通过使光刻胶软化并通过表面张力作用排除气泡，可以提高光刻胶的质量和均匀性，确保图案的清晰度和准确性。

（4）促进光刻胶和衬底间的附着力：软烘还可以改善光刻胶和衬底之间的附着力。加热过程中，光刻胶分子与衬底表面发生反应，增强了它们之间的相互作用力，从而使光刻胶更好地附着在衬底上，提高工艺的可靠性和稳定性。

因此，软烘的目的是去除溶剂、促进旋涂层的流动、消除气泡和缺陷，以及促进光刻胶和衬底间的附着力。通过软烘步骤，可以为后续的曝光和显影工艺提供更好的基础，确保高质量的图案定义和制造过程的成功实施。

2.4.2 软烘设备

在半导体器件制造工艺中，软烘过程常使用的设备是热板（hot plate）或烘箱（oven）。软烘设备主要用于在光刻胶旋涂到衬底后进行加热烘烤的步骤。

软烘设备通常具有以下主要特点和功能。

（1）温度控制系统：软烘设备配备了一个精确的温度控制系统，可以实时监测和调节烘烤温度。温度控制系统通常使用热敏电阻或热电偶等传感器来测量温度，并通过控制加热元件（如加热棒或加热元件阵列）来调节温度。

（2）加热方式：软烘设备主要通过电加热的方式提供热源，可使用电阻加热器或电加热装置来产生热量，使热板或烘箱升温。

（3）时间控制器：软烘设备通常配备了时间控制器，用于设置和控制软烘的持续时间。根据工艺需要，软烘的时间可以在几分钟到数十分钟之间，以实现光刻胶的溶剂蒸发和干燥。

（4）通风系统：软烘设备通常配备了适当的通风系统，以排出软烘过程中产生的挥发性溶剂和气体，保持操作环境的安全和舒适。

通过软烘设备的使用，可以将光刻胶中的溶剂快速蒸发、帮助光刻胶干燥、增强附着力和消除气泡等。软烘是光刻工艺中的关键步骤，为后续的曝光和显影提供了重要的预处理。

图2-8为常用的两种软烘设备：热板及烘箱。该类设备的工作温度一般依据光刻胶的烘烤温度而设定，适用的样品规格为8 in以下样品，可满足各种类型样品的需求。

在实验室中，考虑到设备尺寸较小，通常会将匀胶机、热板放置在同一个通风橱内，以便于工艺操作的便捷性及工艺稳定性，设备照片如图2-9所示。

2.4.3 厂务动力配套要求

要确保软烘设备能够稳定有效地运行，除了超净室必备的洁净度、温湿度、黄光、电力供应外，还需要配套的厂务动力设施主要为通风橱及排风系统（图2-9和2-10）。