光刻 气相成底膜到软烘
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指标 就是套准精度. 就是套准精度
套准容差∶ 套准容差∶
任何套准误差都会影响 硅片表面上不同图案间 总的布局宽容度， 总的布局宽容度，这种 情况就是套准容差. 情况就是套准容差
工艺宽容度∶ 工艺宽容度∶
是指光刻始终如一的处 理符合特定要求产品地 能力.目标是获得最大的 能力 目标是获得最大的 工艺宽容度. 工艺宽容度
高强度汞灯发射谱
曝光光线的波长与关键尺寸
• 曝光光线的波长大约与关键尺寸相等
如∶ 用365nm的 I 线曝光可以得到 的 线曝光可以得到500~600nm的关键尺寸 的关键尺寸 准分子激光可以得到250~400nm的关键尺寸 用248nm的KrF准分子激光可以得到 的 准分子激光可以得到 的关键尺寸 用193nm的ArF准分子激光 (或157nm的F2) 可以得到 的 准分子激光 或 的 180~200nm的关键尺寸 的关键尺寸 用157nm的F2 准分子激光可以得到 的 准分子激光可以得到70nm的关键尺寸 的关键尺寸 到关键尺寸减小为50nm时、作为光源只剩下 到关键尺寸减小为 时 极短波长紫外线EUV 极短波长紫外线 (EUV∶ Extreme Ultra Violet Lithography) ∶ EUV的波长域为 的波长域为10.8 ~ 13nm 的波长域为
负性光刻胶
光刻胶上形成的图形与掩膜板上的图形相反 这种光刻胶称为负性光刻胶
正性光刻胶
光刻胶上形成的图形与掩膜板上的图形一致 正性光刻是现在光刻技术的主流工艺
掩膜板与光刻胶(正胶 负胶 掩膜板与光刻胶 正胶/负胶 之间的关系 正胶 负胶)之间的关系
光刻胶的物理特性
• 分辨率∶区别硅片上两个临近的特征图形区分开来的能力． 分辨率∶区别硅片上两个临近的特征图形区分开来的能力． • 敏感度∶硅片表面光刻胶中产生良好图形所需要的一定波长的光 敏感度∶ 的最小能量值(曝光量 ． 的最小能量值 曝光量)． 曝光量 • 粘滞性∶流动特性的定量指标． 粘滞性∶流动特性的定量指标． • 粘附性∶光刻胶粘附于衬底的强度． 粘附性∶光刻胶粘附于衬底的强度． • 对比度∶光刻胶上从曝光区到非曝光区过渡的坡度 对比度∶光刻胶上从曝光区到非曝光区过渡的坡度.
ArF准分子激光 准分子激光 KrF准分子激光 准分子激光
光谱
UV光源 光源 汞灯 汞灯 汞灯 KrF ArF F2
对于光刻曝光的重要UV波长 对于光刻曝光的重要 波长
UV波长 波长(nm) 波长 436 405 365 248 193 157 波长名 G线 线 H线 线 I线 线 深紫外 深紫外 真空紫外
光刻工艺的基本步骤 (1)气相成底膜处理 气相成底膜处理
• 清洗∶硅片上有沾污，会使光刻胶与硅片的粘附很差，这会引起光刻 清洗∶硅片上有沾污，会使光刻胶与硅片的粘附很差， 胶的飘移，从而形成针孔； 胶的飘移，从而形成针孔；还会导致不平坦的光刻胶涂布 • 脱水烘焙∶硅片极其容易吸附潮气(亲水性 到其表面，硅片表面有水 脱水烘焙∶硅片极其容易吸附潮气 亲水性)到其表面， 亲水性 到其表面 的存在,将破坏光刻胶的粘附 烘焙温度在200~250ºC，时间为60秒． 的存在 将破坏光刻胶的粘附.烘焙温度在 ，时间为 秒 将破坏光刻胶的粘附 烘焙温度在 • 脱水烘焙后 马上用六甲基二硅胺烷 (HMDS) 脱水烘焙后,马上用 马上用六甲基二硅胺烷 (CH3)3SiNHSi(CH3)3 进行成底膜处理．他的本质是作为硅片和光刻 进行成底膜处理． 胶的接连剂． 胶的接连剂．
光刻工艺的基本步骤(1)气相成底膜处理 光刻工艺的基本步骤 气相成底膜处理
光刻工艺的第一步是 清洗,脱水 硅片表面成底 清洗 脱水,硅片表面成底 脱水 膜处理. 膜处理 硅片表面必须是清洁和 干燥的,脱水烘干后 脱水烘干后,马上 干燥的 脱水烘干后 马上 用六甲基二硅胺烷 (HMDS)进行成膜处理 进行成膜处理. 进行成膜处理 (CH3)3SiNHSi(CH3)3 目的: 目的 增加硅片和光刻 胶之间的粘附性. 胶之间的粘附性
光刻工艺的基本步骤(1)气相成底膜处理 光刻工艺的基本步骤 气相成底膜处理
脱水烘焙,硅片表面极容易受 脱水烘焙 硅片表面极容易受 潮，所以在成底膜和涂光刻 胶之前要进行脱水烘焙处理. 胶之前要进行脱水烘焙处理 温度通常在200-250oC之 温度通常在 之 通常不超过400oC．典 间．通常不超过 ． 型的烘焙是在真空或氮气气 氛中进行处理. 氛中进行处理 然后，马上用六甲基二硅胺 然后，马上用六甲基二硅胺 进行成膜处理. 烷(HMDS)进行成膜处理 进行成膜处理 然后喷雾或分滴HMDS旋转 然后喷雾或分滴 旋转 硅片． 硅片． 再后加热200-250oC之间．大 再后加热 之 ３０分 约３０分钟
聚合物∶ 基本体材 被光源曝光时、聚合物结构由可溶变成聚合(或反之 基本体材)被光源曝光时 聚合物∶(基本体材 被光源曝光时、聚合物结构由可溶变成聚合 或反之) 感光剂∶ 感光剂∶在曝光过程中控制或调节光刻胶的化学反应 溶 剂∶稀释光刻胶
不同的光源对应不同成分的光刻胶
光刻胶
胶的光化学反应、 个炭(C)原子结合成 光刻 (负)胶的光化学反应、由于光的作用、4个炭 原子结合成 负 胶的光化学反应 由于光的作用、 个炭 环状结构。因此、使高分子之间形成结合、从而产生不溶性。 环状结构。因此、使高分子之间形成结合、从而产生不溶性。
掩膜设计技术
控制工作站
系统数据处理服务器 图形处理 高精度效果补正 高速演算处理 偏转系统 高速、 高速、高精度控制 高精度承片台控制
极短波长紫外线被氧吸收， 极短波长紫外线被氧吸收，所 以，在真空或惰性气体中进行
排气系统 恒温系统 低膨胀承片台
掩膜版
• 掩膜版通常是石英版，上面覆盖一层(大约 掩膜版通常是石英版，上面覆盖一层 大约 大约80nm)含有铬 含有铬 元素的光吸收层。表面通常还有一层薄的(大约 大约10-15nm) 元素的光吸收层。表面通常还有一层薄的 大约 防反射层，用来防止铬的光线的反射。 防反射层，用来防止铬的光线的反射。 • 用电子束或激光使光刻胶曝光， 用电子束或激光使光刻胶曝光， • 显影光刻胶，(用光刻胶做掩膜，把图形做到铬表面 显影光刻胶， 用光刻胶做掩膜 把图形做到铬表面) 用光刻胶做掩膜， • 对铬层刻蚀， 对铬层刻蚀， • 除去光刻胶， 除去光刻胶， • 检查修补，完成掩膜版 版图 图形 工艺。 检查修补，完成掩膜版(版图 图形)工艺 版图/图形 工艺。
掩膜版
极短波长紫外线掩膜版
吸收层
缓冲层 最外层 多层膜 Si/Mo 40对 对
钼
石英
70nm掩膜版的照片 70nm掩膜版的照片
掩膜版的价格
• 据2004年的情报，一套（大约10枚左右） 2004年的情报，一套（大约10枚左右） 年的情报 10枚左右 0.18µ 尺寸的工艺掩膜价格大约在32万美元， 32万美元 0.18µm尺寸的工艺掩膜价格大约在32万美元， 0.13µ 的一套大约在80万美元、90nm的一套大约 80万美元 0.13µm的一套大约在80万美元、90nm的一套大约 180万美元左右 万美元左右。 在180万美元左右。 • 先进的CMOS IC可能需要30块以上的掩膜版。 先进的CMOS IC可能需要30块以上的掩膜版 可能需要30块以上的掩膜版。
光刻胶的黏附性，光刻胶覆盖硅片的质量， 光刻胶的黏附性，光刻胶覆盖硅片的质量，光刻胶膜 厚度
正胶/负胶的性能比较 正胶 负胶的性能比较
参数 化学安定性 敏感度 解像度 氧化的影响 涂布厚度 台阶覆盖 光刻胶的除去 耐湿法刻蚀 耐干法刻蚀 和SiO2的密着性 的密着性 负胶 安定 比较高 比较低 大 由于解像度的原因→薄 由于解像度的原因 薄 不充分 比较困难 良好 有点不足 良好 正胶 稍微不安定(对比负胶 稍微不安定 对比负胶) 对比负胶 比较低 比较高 小 可以涂布的比较厚 充分 容易 不足 良好 不足
旋转涂胶
硅片表面均匀涂胶
光刻工艺的基本步骤 (2)旋转涂胶 旋转涂胶
晶圆台
涂胶机
光刻工艺的基本步骤 (2)旋转涂胶 旋转涂胶
涂胶设备 和环境
美国Cee®匀胶机 匀胶机 美国
•
旋涂程序： 种程序， 旋涂程序：700种程序，每个程序分为 步，每个步骤可精确到 秒 种程序 每个程序分为20步 每个步骤可精确到0.1秒 转动速度： 可选) 转动速度：0-6,000rpm(12,000rpm可选 可选 旋涂加速度： 旋涂加速度：0-30000rpm/sec 热板温控精度： 热板温控精度： 温控精度: 0.1° C 温控精度 ° 温控范围:室温 室温-300摄氏度 摄氏度(400摄氏度可选 摄氏度可选) 温控范围 室温 摄氏度 摄氏度可选 温度均匀性 : 0.3% 工作范围内
光刻概念
缩小曝光原理图
光学系统 掩膜板
缩小投影系统
晶圆
光刻概念
关键尺寸 制造过程中最小尺寸 0.13，0.18，...... ， ，
分辨率∶ 分辨率∶
硅片上两个临近的特征 图形区分开来的能力． 图形区分开来的能力． (关键尺寸的区分能力 关键尺寸的区分能力) 关键尺寸的区分能力
套准精度∶ 套准精度∶
正性 I 线光刻胶
光敏化合物
感光剂
正性光刻胶
• 正性光刻胶的未曝光区域不受显影液的影响，因 正性光刻胶的未曝光区域不受显影液的影响， 为光刻胶最初就不溶解，并保持这种性质． 为光刻胶最初就不溶解，并保持这种性质．所以 具有良好的分辨率和高对比度． 具有良好的分辨率和高对比度． • 对于不同的波长 采用不同的光刻胶材料与之对 对于不同的波长,采用不同的光刻胶材料与之对 应． • 光刻胶是昂贵的材料，1加仑 光刻胶是昂贵的材料， 加仑 加仑2000~5000美元 美元 (一加仑 一加仑=3.785L(美)) 一加仑 美 • 光刻胶的质量测量 (祥见 祥见p334有一大表格 有一大表格) 祥见 有一大表格
光刻胶是昂贵的材料1加仑20005000美元一加仑3785l美光刻胶的质量测量祥见p334有一大表格光刻胶的黏附性光刻胶覆盖硅片的质量光刻胶膜厚度化学安定性安定稍微不安定对比负胶敏感度比较高比较低解像度比较低比较高氧化的影响涂布厚度由于解像度的原因薄可以涂布的比较厚台阶覆盖不充分充分光刻胶的除去比较困难容易耐湿法刻蚀良好不足耐干法刻蚀有点不足良好和sio2的密着性良好不足光刻工艺的基本步骤1气相成底膜处理清洗硅片上有沾污会使光刻胶与硅片的粘附很差这会引起光刻胶的飘移从而形成针孔
第13章 章 光刻 气相成底膜到软烘
光刻是IC工艺中最关键的工艺 光刻是 工艺中最关键的工艺 主要是为刻蚀和离子注入的衬底做准备 光刻的成本占整个工艺成本的1/3左右 光刻的成本占整个工艺成本的 左右
掩膜版(光刻版 掩膜版 光刻版) 光刻版
光源 电子枪 聚光镜 聚焦 光刻版 偏转系统 投影镜头 CAD系统 系统 版图 光刻版 模拟 掩膜板 设计规则检查 硅片
光刻工艺的基本步骤 (2)旋转涂胶 旋转涂胶
分滴 硅片置于真空盘上 旋转铺开 约滴下5毫升光刻胶 约滴下 毫升光刻胶 以500rpm的慢速旋转 的慢速旋转 加速到 3000~5000rpm 光刻胶应用的重要质 厚度1微米 量指标 (厚度 微米 厚度 微米) 时间、速度、厚度、 时间、速度、厚度、 均匀性 (20~50A) 颗粒沾污和光刻胶缺 陷 旋转甩掉 溶剂挥发
光刻车间
光刻工艺的顺序
准备晶圆 涂胶
前烘干(软烘 前烘干 软烘) 软烘 掩膜版(石英 掩膜版 石英) 石英 对准和曝光
显影
刻蚀,离子注入 刻蚀 离子注入
去胶
掩膜版工艺设备
• 刻蚀设备 • 把显影后的掩膜版的 图形刻蚀出来
掩膜版工艺设备（洗净） 掩膜版工艺设备（洗净）
掩膜版洗净设备 除去光刻胶后的掩膜版洗净设备， 除去光刻胶后的掩膜版洗净设备，是一个高精度 的洗净设备， 的洗净设备，任何掩膜版的缺陷都将转化到晶圆 上来，所以这台洗净设备要求特别精密。 上来，所以这台洗净设备要求特别精密。
光刻胶
• 光刻胶是一种有机化合物，受到紫外光曝光后,在显影溶液中溶解度 光刻胶是一种有机化合物，受到紫外光曝光后 在显影溶液中溶解度 发生变化． 发生变化． • 光刻胶的作用∶ 光刻胶的作用∶ • 将掩膜板图案转移到硅片表面顶层的光刻胶中 • 在后续工艺中保护下面的材料 在后续工艺中保护下面的材料. • 有正性光刻胶 曝光的部分溶解 和负性光刻胶 没有曝光的部分溶解 有正性光刻胶(曝光的部分溶解 和负性光刻胶(没有曝光的部分溶解 曝光的部分溶解)和负性光刻胶 没有曝光的部分溶解) • 负性光刻胶显影时变形和膨胀通常只有 微米的分辨率 负性光刻胶显影时变形和膨胀通常只有2微米的分辨率 微米的分辨率. 光刻胶的基本成分是、苯酚 甲醛聚合物 光刻胶的基本成分是、苯酚-甲醛聚合物 目前最常用的正性光刻胶主要包括
套准容差∶ 套准容差∶
任何套准误差都会影响 硅片表面上不同图案间 总的布局宽容度， 总的布局宽容度，这种 情况就是套准容差. 情况就是套准容差
工艺宽容度∶ 工艺宽容度∶
是指光刻始终如一的处 理符合特定要求产品地 能力.目标是获得最大的 能力 目标是获得最大的 工艺宽容度. 工艺宽容度
高强度汞灯发射谱
曝光光线的波长与关键尺寸
• 曝光光线的波长大约与关键尺寸相等
如∶ 用365nm的 I 线曝光可以得到 的 线曝光可以得到500~600nm的关键尺寸 的关键尺寸 准分子激光可以得到250~400nm的关键尺寸 用248nm的KrF准分子激光可以得到 的 准分子激光可以得到 的关键尺寸 用193nm的ArF准分子激光 (或157nm的F2) 可以得到 的 准分子激光 或 的 180~200nm的关键尺寸 的关键尺寸 用157nm的F2 准分子激光可以得到 的 准分子激光可以得到70nm的关键尺寸 的关键尺寸 到关键尺寸减小为50nm时、作为光源只剩下 到关键尺寸减小为 时 极短波长紫外线EUV 极短波长紫外线 (EUV∶ Extreme Ultra Violet Lithography) ∶ EUV的波长域为 的波长域为10.8 ~ 13nm 的波长域为
负性光刻胶
光刻胶上形成的图形与掩膜板上的图形相反 这种光刻胶称为负性光刻胶
正性光刻胶
光刻胶上形成的图形与掩膜板上的图形一致 正性光刻是现在光刻技术的主流工艺
掩膜板与光刻胶(正胶 负胶 掩膜板与光刻胶 正胶/负胶 之间的关系 正胶 负胶)之间的关系
光刻胶的物理特性
• 分辨率∶区别硅片上两个临近的特征图形区分开来的能力． 分辨率∶区别硅片上两个临近的特征图形区分开来的能力． • 敏感度∶硅片表面光刻胶中产生良好图形所需要的一定波长的光 敏感度∶ 的最小能量值(曝光量 ． 的最小能量值 曝光量)． 曝光量 • 粘滞性∶流动特性的定量指标． 粘滞性∶流动特性的定量指标． • 粘附性∶光刻胶粘附于衬底的强度． 粘附性∶光刻胶粘附于衬底的强度． • 对比度∶光刻胶上从曝光区到非曝光区过渡的坡度 对比度∶光刻胶上从曝光区到非曝光区过渡的坡度.
ArF准分子激光 准分子激光 KrF准分子激光 准分子激光
光谱
UV光源 光源 汞灯 汞灯 汞灯 KrF ArF F2
对于光刻曝光的重要UV波长 对于光刻曝光的重要 波长
UV波长 波长(nm) 波长 436 405 365 248 193 157 波长名 G线 线 H线 线 I线 线 深紫外 深紫外 真空紫外
光刻工艺的基本步骤 (1)气相成底膜处理 气相成底膜处理
• 清洗∶硅片上有沾污，会使光刻胶与硅片的粘附很差，这会引起光刻 清洗∶硅片上有沾污，会使光刻胶与硅片的粘附很差， 胶的飘移，从而形成针孔； 胶的飘移，从而形成针孔；还会导致不平坦的光刻胶涂布 • 脱水烘焙∶硅片极其容易吸附潮气(亲水性 到其表面，硅片表面有水 脱水烘焙∶硅片极其容易吸附潮气 亲水性)到其表面， 亲水性 到其表面 的存在,将破坏光刻胶的粘附 烘焙温度在200~250ºC，时间为60秒． 的存在 将破坏光刻胶的粘附.烘焙温度在 ，时间为 秒 将破坏光刻胶的粘附 烘焙温度在 • 脱水烘焙后 马上用六甲基二硅胺烷 (HMDS) 脱水烘焙后,马上用 马上用六甲基二硅胺烷 (CH3)3SiNHSi(CH3)3 进行成底膜处理．他的本质是作为硅片和光刻 进行成底膜处理． 胶的接连剂． 胶的接连剂．
光刻工艺的基本步骤(1)气相成底膜处理 光刻工艺的基本步骤 气相成底膜处理
光刻工艺的第一步是 清洗,脱水 硅片表面成底 清洗 脱水,硅片表面成底 脱水 膜处理. 膜处理 硅片表面必须是清洁和 干燥的,脱水烘干后 脱水烘干后,马上 干燥的 脱水烘干后 马上 用六甲基二硅胺烷 (HMDS)进行成膜处理 进行成膜处理. 进行成膜处理 (CH3)3SiNHSi(CH3)3 目的: 目的 增加硅片和光刻 胶之间的粘附性. 胶之间的粘附性
光刻工艺的基本步骤(1)气相成底膜处理 光刻工艺的基本步骤 气相成底膜处理
脱水烘焙,硅片表面极容易受 脱水烘焙 硅片表面极容易受 潮，所以在成底膜和涂光刻 胶之前要进行脱水烘焙处理. 胶之前要进行脱水烘焙处理 温度通常在200-250oC之 温度通常在 之 通常不超过400oC．典 间．通常不超过 ． 型的烘焙是在真空或氮气气 氛中进行处理. 氛中进行处理 然后，马上用六甲基二硅胺 然后，马上用六甲基二硅胺 进行成膜处理. 烷(HMDS)进行成膜处理 进行成膜处理 然后喷雾或分滴HMDS旋转 然后喷雾或分滴 旋转 硅片． 硅片． 再后加热200-250oC之间．大 再后加热 之 ３０分 约３０分钟
聚合物∶ 基本体材 被光源曝光时、聚合物结构由可溶变成聚合(或反之 基本体材)被光源曝光时 聚合物∶(基本体材 被光源曝光时、聚合物结构由可溶变成聚合 或反之) 感光剂∶ 感光剂∶在曝光过程中控制或调节光刻胶的化学反应 溶 剂∶稀释光刻胶
不同的光源对应不同成分的光刻胶
光刻胶
胶的光化学反应、 个炭(C)原子结合成 光刻 (负)胶的光化学反应、由于光的作用、4个炭 原子结合成 负 胶的光化学反应 由于光的作用、 个炭 环状结构。因此、使高分子之间形成结合、从而产生不溶性。 环状结构。因此、使高分子之间形成结合、从而产生不溶性。
掩膜设计技术
控制工作站
系统数据处理服务器 图形处理 高精度效果补正 高速演算处理 偏转系统 高速、 高速、高精度控制 高精度承片台控制
极短波长紫外线被氧吸收， 极短波长紫外线被氧吸收，所 以，在真空或惰性气体中进行
排气系统 恒温系统 低膨胀承片台
掩膜版
• 掩膜版通常是石英版，上面覆盖一层(大约 掩膜版通常是石英版，上面覆盖一层 大约 大约80nm)含有铬 含有铬 元素的光吸收层。表面通常还有一层薄的(大约 大约10-15nm) 元素的光吸收层。表面通常还有一层薄的 大约 防反射层，用来防止铬的光线的反射。 防反射层，用来防止铬的光线的反射。 • 用电子束或激光使光刻胶曝光， 用电子束或激光使光刻胶曝光， • 显影光刻胶，(用光刻胶做掩膜，把图形做到铬表面 显影光刻胶， 用光刻胶做掩膜 把图形做到铬表面) 用光刻胶做掩膜， • 对铬层刻蚀， 对铬层刻蚀， • 除去光刻胶， 除去光刻胶， • 检查修补，完成掩膜版 版图 图形 工艺。 检查修补，完成掩膜版(版图 图形)工艺 版图/图形 工艺。
掩膜版
极短波长紫外线掩膜版
吸收层
缓冲层 最外层 多层膜 Si/Mo 40对 对
钼
石英
70nm掩膜版的照片 70nm掩膜版的照片
掩膜版的价格
• 据2004年的情报，一套（大约10枚左右） 2004年的情报，一套（大约10枚左右） 年的情报 10枚左右 0.18µ 尺寸的工艺掩膜价格大约在32万美元， 32万美元 0.18µm尺寸的工艺掩膜价格大约在32万美元， 0.13µ 的一套大约在80万美元、90nm的一套大约 80万美元 0.13µm的一套大约在80万美元、90nm的一套大约 180万美元左右 万美元左右。 在180万美元左右。 • 先进的CMOS IC可能需要30块以上的掩膜版。 先进的CMOS IC可能需要30块以上的掩膜版 可能需要30块以上的掩膜版。
光刻胶的黏附性，光刻胶覆盖硅片的质量， 光刻胶的黏附性，光刻胶覆盖硅片的质量，光刻胶膜 厚度
正胶/负胶的性能比较 正胶 负胶的性能比较
参数 化学安定性 敏感度 解像度 氧化的影响 涂布厚度 台阶覆盖 光刻胶的除去 耐湿法刻蚀 耐干法刻蚀 和SiO2的密着性 的密着性 负胶 安定 比较高 比较低 大 由于解像度的原因→薄 由于解像度的原因 薄 不充分 比较困难 良好 有点不足 良好 正胶 稍微不安定(对比负胶 稍微不安定 对比负胶) 对比负胶 比较低 比较高 小 可以涂布的比较厚 充分 容易 不足 良好 不足
旋转涂胶
硅片表面均匀涂胶
光刻工艺的基本步骤 (2)旋转涂胶 旋转涂胶
晶圆台
涂胶机
光刻工艺的基本步骤 (2)旋转涂胶 旋转涂胶
涂胶设备 和环境
美国Cee®匀胶机 匀胶机 美国
•
旋涂程序： 种程序， 旋涂程序：700种程序，每个程序分为 步，每个步骤可精确到 秒 种程序 每个程序分为20步 每个步骤可精确到0.1秒 转动速度： 可选) 转动速度：0-6,000rpm(12,000rpm可选 可选 旋涂加速度： 旋涂加速度：0-30000rpm/sec 热板温控精度： 热板温控精度： 温控精度: 0.1° C 温控精度 ° 温控范围:室温 室温-300摄氏度 摄氏度(400摄氏度可选 摄氏度可选) 温控范围 室温 摄氏度 摄氏度可选 温度均匀性 : 0.3% 工作范围内
光刻概念
缩小曝光原理图
光学系统 掩膜板
缩小投影系统
晶圆
光刻概念
关键尺寸 制造过程中最小尺寸 0.13，0.18，...... ， ，
分辨率∶ 分辨率∶
硅片上两个临近的特征 图形区分开来的能力． 图形区分开来的能力． (关键尺寸的区分能力 关键尺寸的区分能力) 关键尺寸的区分能力
套准精度∶ 套准精度∶
正性 I 线光刻胶
光敏化合物
感光剂
正性光刻胶
• 正性光刻胶的未曝光区域不受显影液的影响，因 正性光刻胶的未曝光区域不受显影液的影响， 为光刻胶最初就不溶解，并保持这种性质． 为光刻胶最初就不溶解，并保持这种性质．所以 具有良好的分辨率和高对比度． 具有良好的分辨率和高对比度． • 对于不同的波长 采用不同的光刻胶材料与之对 对于不同的波长,采用不同的光刻胶材料与之对 应． • 光刻胶是昂贵的材料，1加仑 光刻胶是昂贵的材料， 加仑 加仑2000~5000美元 美元 (一加仑 一加仑=3.785L(美)) 一加仑 美 • 光刻胶的质量测量 (祥见 祥见p334有一大表格 有一大表格) 祥见 有一大表格
光刻胶是昂贵的材料1加仑20005000美元一加仑3785l美光刻胶的质量测量祥见p334有一大表格光刻胶的黏附性光刻胶覆盖硅片的质量光刻胶膜厚度化学安定性安定稍微不安定对比负胶敏感度比较高比较低解像度比较低比较高氧化的影响涂布厚度由于解像度的原因薄可以涂布的比较厚台阶覆盖不充分充分光刻胶的除去比较困难容易耐湿法刻蚀良好不足耐干法刻蚀有点不足良好和sio2的密着性良好不足光刻工艺的基本步骤1气相成底膜处理清洗硅片上有沾污会使光刻胶与硅片的粘附很差这会引起光刻胶的飘移从而形成针孔
第13章 章 光刻 气相成底膜到软烘
光刻是IC工艺中最关键的工艺 光刻是 工艺中最关键的工艺 主要是为刻蚀和离子注入的衬底做准备 光刻的成本占整个工艺成本的1/3左右 光刻的成本占整个工艺成本的 左右
掩膜版(光刻版 掩膜版 光刻版) 光刻版
光源 电子枪 聚光镜 聚焦 光刻版 偏转系统 投影镜头 CAD系统 系统 版图 光刻版 模拟 掩膜板 设计规则检查 硅片
光刻工艺的基本步骤 (2)旋转涂胶 旋转涂胶
分滴 硅片置于真空盘上 旋转铺开 约滴下5毫升光刻胶 约滴下 毫升光刻胶 以500rpm的慢速旋转 的慢速旋转 加速到 3000~5000rpm 光刻胶应用的重要质 厚度1微米 量指标 (厚度 微米 厚度 微米) 时间、速度、厚度、 时间、速度、厚度、 均匀性 (20~50A) 颗粒沾污和光刻胶缺 陷 旋转甩掉 溶剂挥发
光刻车间
光刻工艺的顺序
准备晶圆 涂胶
前烘干(软烘 前烘干 软烘) 软烘 掩膜版(石英 掩膜版 石英) 石英 对准和曝光
显影
刻蚀,离子注入 刻蚀 离子注入
去胶
掩膜版工艺设备
• 刻蚀设备 • 把显影后的掩膜版的 图形刻蚀出来
掩膜版工艺设备（洗净） 掩膜版工艺设备（洗净）
掩膜版洗净设备 除去光刻胶后的掩膜版洗净设备， 除去光刻胶后的掩膜版洗净设备，是一个高精度 的洗净设备， 的洗净设备，任何掩膜版的缺陷都将转化到晶圆 上来，所以这台洗净设备要求特别精密。 上来，所以这台洗净设备要求特别精密。
光刻胶
• 光刻胶是一种有机化合物，受到紫外光曝光后,在显影溶液中溶解度 光刻胶是一种有机化合物，受到紫外光曝光后 在显影溶液中溶解度 发生变化． 发生变化． • 光刻胶的作用∶ 光刻胶的作用∶ • 将掩膜板图案转移到硅片表面顶层的光刻胶中 • 在后续工艺中保护下面的材料 在后续工艺中保护下面的材料. • 有正性光刻胶 曝光的部分溶解 和负性光刻胶 没有曝光的部分溶解 有正性光刻胶(曝光的部分溶解 和负性光刻胶(没有曝光的部分溶解 曝光的部分溶解)和负性光刻胶 没有曝光的部分溶解) • 负性光刻胶显影时变形和膨胀通常只有 微米的分辨率 负性光刻胶显影时变形和膨胀通常只有2微米的分辨率 微米的分辨率. 光刻胶的基本成分是、苯酚 甲醛聚合物 光刻胶的基本成分是、苯酚-甲醛聚合物 目前最常用的正性光刻胶主要包括