光刻与刻蚀工艺
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光刻与刻蚀工艺
Jincheng Zhang
分辨率 Resolution
表征光刻精度； 定义－光刻时所能得到的光刻图形的最小尺寸。 表示方法：每mm最多可容纳的线条数。若可分辨
Jincheng Zhang
光刻10－图形检测（Pattern Inspection）
• 检查发现问题，剥去光刻胶，重新开始 – 光刻胶图形是暂时的 – 刻蚀和离子注入图形是永久的 • 光刻工艺是可以返工的， 刻蚀和注入以后就不能再返工 • 检测手段：SEM（扫描电子显微镜）、光学显微镜
Jincheng Zhang
问题
正胶比负胶具有更好的分辨率，为什么十九世 纪八十年代以前人们普遍使用负胶？
Jincheng Zhang
答案
因为正胶比负胶贵得多，直到器件特征尺寸减 小到3um以下时人们才用正胶代替负胶。
Jincheng Zhang
对光刻胶的要求
高分辨率
– Thinner PR film has higher the resolution – Thinner PR film, the lower the etching and ion implantation resistance
分辨率：0.25 μm 或更小 设备很昂贵
步进-&-重复
Jincheng Zhang
曝光光源
短波长 高亮度（高光强） 稳定
高压汞灯 受激准分子激光器
分辨率 Resolution
表征光刻精度； 定义－光刻时所能得到的光刻图形的最小尺寸。 表示方法：每mm最多可容纳的线条数。若可分辨
Jincheng Zhang
光刻10－图形检测（Pattern Inspection）
• 检查发现问题，剥去光刻胶，重新开始 – 光刻胶图形是暂时的 – 刻蚀和离子注入图形是永久的 • 光刻工艺是可以返工的， 刻蚀和注入以后就不能再返工 • 检测手段：SEM（扫描电子显微镜）、光学显微镜
Jincheng Zhang
问题
正胶比负胶具有更好的分辨率，为什么十九世 纪八十年代以前人们普遍使用负胶？
Jincheng Zhang
答案
因为正胶比负胶贵得多，直到器件特征尺寸减 小到3um以下时人们才用正胶代替负胶。
Jincheng Zhang
对光刻胶的要求
高分辨率
– Thinner PR film has higher the resolution – Thinner PR film, the lower the etching and ion implantation resistance
分辨率：0.25 μm 或更小 设备很昂贵
步进-&-重复
Jincheng Zhang
曝光光源
短波长 高亮度（高光强） 稳定
高压汞灯 受激准分子激光器
光刻与刻蚀工艺
E < 10 KeV ，刻蚀、镀膜
E = 10 ~ 50 KeV，曝光
E > 50 KeV，注入掺杂
离子束加工方式可分为
1、掩模方式（投影方式） 2、聚焦方式（扫描方式，或聚焦离子束（
FIB）方式）
1、掩模方式（投影方式）
掩模方式是对整个硅片进行均匀的地毯式注入，同时象扩散工艺一样使用掩蔽 膜来对选择性区域进行掺杂。扩散工艺的掩蔽膜必须是 SiO2 膜，而离子注入的掩 蔽膜可以是 SiO2 膜，也可以是光刻胶等其他薄膜。
Vf
1
d (2qoVa )2
Db
1 Vf Lf 2 Vad
Ld
Lf 2
qs qo
1
G
es eo
1
G
讨论 (1) 为屏蔽荷质比为 qs 的离子，光阑半径 D 必须满足
D G
qs qo
1
(2) 若 D 固定，则具有下列荷质比 的离子可被屏蔽，
E1
共晶合金 LMIS
通常用来对各种半导体进行离子注入掺杂的元素因为熔点高或蒸汽压高而无法 制成单体 LMIS 。
根据冶金学原理，由两种或多种金属组成的合金，其熔点会大大低于组成这 种合金的单体金属的熔点，从而可大大降低合金中金属处于液态时的蒸汽压。
例如，金和硅的熔点分别为 1063oC 和 1404oC，它们在此温度时的蒸汽压分 别为 10-3 Torr 和 10-1 Torr。当以适当组分组成合金时，其熔点降为 370 oC ，在此 温度下，金和硅的蒸汽压分别仅为 10-19 Torr 和 10-22 Torr。这就满足了 LMIS 的要 求。
E = 10 ~ 50 KeV，曝光
E > 50 KeV，注入掺杂
离子束加工方式可分为
1、掩模方式（投影方式） 2、聚焦方式（扫描方式，或聚焦离子束（
FIB）方式）
1、掩模方式（投影方式）
掩模方式是对整个硅片进行均匀的地毯式注入，同时象扩散工艺一样使用掩蔽 膜来对选择性区域进行掺杂。扩散工艺的掩蔽膜必须是 SiO2 膜，而离子注入的掩 蔽膜可以是 SiO2 膜，也可以是光刻胶等其他薄膜。
Vf
1
d (2qoVa )2
Db
1 Vf Lf 2 Vad
Ld
Lf 2
qs qo
1
G
es eo
1
G
讨论 (1) 为屏蔽荷质比为 qs 的离子，光阑半径 D 必须满足
D G
qs qo
1
(2) 若 D 固定，则具有下列荷质比 的离子可被屏蔽，
E1
共晶合金 LMIS
通常用来对各种半导体进行离子注入掺杂的元素因为熔点高或蒸汽压高而无法 制成单体 LMIS 。
根据冶金学原理，由两种或多种金属组成的合金，其熔点会大大低于组成这 种合金的单体金属的熔点，从而可大大降低合金中金属处于液态时的蒸汽压。
例如，金和硅的熔点分别为 1063oC 和 1404oC，它们在此温度时的蒸汽压分 别为 10-3 Torr 和 10-1 Torr。当以适当组分组成合金时，其熔点降为 370 oC ，在此 温度下，金和硅的蒸汽压分别仅为 10-19 Torr 和 10-22 Torr。这就满足了 LMIS 的要 求。
光刻与刻蚀工艺
当曝光剂量达到 D100 以 上时，感光区剩余膜厚最终达 到初始时负胶的厚度。因此， 负胶的对比度取决于曲线的曝 光剂量取对数坐标之后得到的 斜率。
光刻胶留膜率
曝光剂量
负胶光刻胶对比度曲线
8.2 光刻工艺
正胶的感光区剩余膜厚与
曝光剂量的关系如右图所示。
D0为感光区光刻胶在显影液中 完全不溶，即在光刻胶上不产
1.2m 1.2m
1m 1m
0.8 - 1.5m
层次索引
接触孔（14层） 第一层金属（15层） 有源区（3层） 栅（10层）
8.2 光刻工艺
光刻胶 光刻胶（photoresist，又称光致抗蚀剂）是一类对辐照敏感的、
由碳、氢、氧等元素组成的有机高分子化合物，这类化合物中均含 有一种可以由特定波长的光引发化学反应的感光剂（PAC: photoactive compound）。依其对光照的反应分成正性光刻胶 与负性光刻胶。
8.2 光刻工艺
光刻胶的性能参数 a. 光学性质：如灵敏度、分辨率、对比度、折射率； b. 力学和化学性质 ：如固溶度、黏滞度、抗蚀性、热稳定性、流 动性和对环境气氛的敏感度； c. 其它性质：如纯度、金属含量、可使用范围、有效期和燃点； 一、分辨率
分辨率是指每毫米宽度内能够光刻出可分辨的最多线对数，它 是对光刻工艺可以达到的最小图形尺寸的一种描述。在线宽 L 与 线条间距相等的情况下，分辨率为：R 1 (mm1) ，光刻分辨率受
光刻胶留膜率
曝光剂量
负胶光刻胶对比度曲线
8.2 光刻工艺
正胶的感光区剩余膜厚与
曝光剂量的关系如右图所示。
D0为感光区光刻胶在显影液中 完全不溶，即在光刻胶上不产
1.2m 1.2m
1m 1m
0.8 - 1.5m
层次索引
接触孔（14层） 第一层金属（15层） 有源区（3层） 栅（10层）
8.2 光刻工艺
光刻胶 光刻胶（photoresist，又称光致抗蚀剂）是一类对辐照敏感的、
由碳、氢、氧等元素组成的有机高分子化合物，这类化合物中均含 有一种可以由特定波长的光引发化学反应的感光剂（PAC: photoactive compound）。依其对光照的反应分成正性光刻胶 与负性光刻胶。
8.2 光刻工艺
光刻胶的性能参数 a. 光学性质：如灵敏度、分辨率、对比度、折射率； b. 力学和化学性质 ：如固溶度、黏滞度、抗蚀性、热稳定性、流 动性和对环境气氛的敏感度； c. 其它性质：如纯度、金属含量、可使用范围、有效期和燃点； 一、分辨率
分辨率是指每毫米宽度内能够光刻出可分辨的最多线对数，它 是对光刻工艺可以达到的最小图形尺寸的一种描述。在线宽 L 与 线条间距相等的情况下，分辨率为：R 1 (mm1) ，光刻分辨率受
5光刻与刻蚀工艺
集成电路工艺基础
5、光刻与刻蚀工艺（曝光、刻蚀）
微电子学院 戴显英 2017年9月
掌握
光刻胶的组成 +PR 和 –PR的区别 描述光刻工艺的步骤 四种对准和曝光系统 Explain relationships of resolution and depth of focus to wavelength and numerical aperture.
问题
为什么不能用光学显微镜检查0.25um尺寸的图形?
因为特征尺寸 (0.25 µm = 250nm) 小于可见光的波长， 可见光波长为390nm (紫光) to 750nm (红光)
Jincheng Zhang
图形检测
未对准问题：重叠和错位
- Run-out, Run-in, 掩膜旋转，晶圆旋转，X方向错位， Y方向错位
Jincheng Zhang
光刻工序
Jincheng Zhang
1、清洗硅片 Wafer Clean
Jincheng Zhang
2、预烘和底膜涂覆 Pre-bake and Primer Vapor
Jincheng Zhang
3、光刻胶涂覆 Photoresist Coating
Jincheng Zhang
Jincheng Zhang
光刻胶厚度与旋转速率和粘性的关系
5、光刻与刻蚀工艺（曝光、刻蚀）
微电子学院 戴显英 2017年9月
掌握
光刻胶的组成 +PR 和 –PR的区别 描述光刻工艺的步骤 四种对准和曝光系统 Explain relationships of resolution and depth of focus to wavelength and numerical aperture.
问题
为什么不能用光学显微镜检查0.25um尺寸的图形?
因为特征尺寸 (0.25 µm = 250nm) 小于可见光的波长， 可见光波长为390nm (紫光) to 750nm (红光)
Jincheng Zhang
图形检测
未对准问题：重叠和错位
- Run-out, Run-in, 掩膜旋转，晶圆旋转，X方向错位， Y方向错位
Jincheng Zhang
光刻工序
Jincheng Zhang
1、清洗硅片 Wafer Clean
Jincheng Zhang
2、预烘和底膜涂覆 Pre-bake and Primer Vapor
Jincheng Zhang
3、光刻胶涂覆 Photoresist Coating
Jincheng Zhang
Jincheng Zhang
光刻胶厚度与旋转速率和粘性的关系
光刻与刻蚀工艺流程
光刻与刻蚀工艺流程
光刻和刻蚀是微电子加工过程中常用的两个工艺步骤。光刻用于创建芯片上的图案，而刻蚀则用于移除不需要的材料。以下是光刻和刻蚀的工艺流程。
光刻工艺流程：
1.沉积光刻胶：首先，在硅片上沉积一层光刻胶。这是一个具有高度选择性和可重复性的光敏聚合物材料，能够在曝光过程中改变化学性质。
2.乾燥和前处理：将光刻胶乾燥，然后对其进行前处理，例如去除表面的污垢和残留物。
3.涂布光刻胶：用涂胶机将光刻胶均匀地涂布在硅片的表面。
4.烘烤：将涂覆有光刻胶的硅片进行烘烤，以去除溶剂并使光刻胶层变得坚硬和耐久。
5.对位：将掩模对位仪对准硅片上的光刻胶层，确保光刻胶上的图案与所需的芯片图案完全一致。
6.曝光：通过紫外线照射机将光传递到光刻胶上，使其形成与掩模图案相同的图案。
7.显影：使用显影液处理光刻胶，显影液会将未曝光的部分光刻胶溶解掉，只留下曝光过的部分。
刻蚀工艺流程：
1.腐蚀栅极：首先，通过化学腐蚀将栅极区域的金属材料去除，只保留未覆盖的部分，以便后续步骤。
2.沉积绝缘层：然后，在晶圆上沉积一层绝缘层材料，用以隔离电路的不同层次。
3.涂胶和曝光：使用同样的光刻胶工艺，在绝缘层表面涂覆光刻胶，并将掩模对位仪对准绝缘层上的光刻胶层。
4.显影：通过显影液处理光刻胶，保留所需的图案，暴露绝缘层。
5.刻蚀绝缘层：使用化学腐蚀或物理刻蚀技术，将未被光刻胶保护的绝缘层材料去除，使其与下方的层次保持相同的图案。
6.清洗和检验：最后，对晶圆进行清洗，以去除残留的光刻胶和刻蚀剂。然后，对刻蚀图案进行检验，确保其质量和精确度。
光刻与刻蚀工艺
东华理工大学
§8.4 曝光系统
紫外（UV）
曝 光
光学曝光系统
深紫外（DUV）
系
电子束曝光系统
统
非光学曝光系统 X射线曝光系统
离子束曝光系统
东华理工大学
紫外（UV）光源
水银弧光灯光源 i线（365nm） h线（405nm） g线（436nm）
缺点：能量利用率低（2％） 准直性差
东华理工大学
深紫外（ DUV ）光源
/ 4 [1 (1 2 / 2)] 2 / 2
sin
d 2f
NA
焦深
DOF
k2
( NA) 2
NA，焦深
东华理工大学
东华理工大学
东华理工大学
聚焦在光刻胶的中间，优化分辨率
像平面
焦深
光刻胶
IC技术中，焦深只有1m，甚至更小
东华理工大学
东华理工大学
正胶与负胶
东华理工大学
正胶与负胶
负胶的缺点： • 树脂的溶涨降低分辨率 • 溶剂（二甲苯）造成环境污染
东华理工大学
对比度
光刻胶膜厚——区分亮区和暗区的能力
r
(Y2
Y1) /(X 2
X1)
rp
1 log10 (Dc
光刻与刻蚀工艺流程
光刻与刻蚀工艺流程
光刻和刻蚀是半导体工艺中重要的步骤，用于制备芯片中的电路。光
刻是一种通过使用光敏剂和光刻胶来转移图案到硅片上的技术。刻蚀则是
指使用化学物质或物理能量来去除或改变表面的材料。
光刻工艺流程分为四个主要步骤：准备硅片、涂敷光刻胶、曝光和开发。
首先，准备硅片。这包括清洗硅片表面以去除杂质和污染物，然后通
过浸泡于化学溶液中或使用化学气相沉积等方法在硅片上形成一层光刻胶
的基础层。
第二步是涂敷光刻胶。将光刻胶倒入旋转涂胶机的旋转碟中，然后将
硅片放置在碟上。通过旋转碟和光刻胶的黏度控制，使光刻胶均匀地铺在
硅片上。光刻胶的厚度取决于所需的图案尺寸和深度。
第三步是曝光。在光刻机中，将掩膜对准硅片，然后使用紫外线照射
光刻胶。掩膜是一个透明的玻璃或石英板，上面有所需的电路图案。曝光
过程中，光刻胶中的光敏剂会发生化学反应，使得光刻胶在被曝光的区域
变得溶解性，而未被曝光的区域仍保持完整。
最后一步是开发。在开发过程中，使用盐酸、溶液或者有机溶剂等化
学溶液将未曝光的光刻胶从硅片上溶解掉。溶解后就会出现光刻胶的图案，这相当于将掩膜中的图案转移到硅片上。在完成开发后，再对硅片进行清
洗和干燥的处理。
刻蚀工艺流程通常根据需要的深度和形状来选择不同的刻蚀技术。常
见的刻蚀技术有湿刻蚀和干刻蚀。
湿刻蚀是将硅片浸泡在一个含有化学溶液的反应槽中，溶液会去除不需要的材料。刻蚀速度取决于化学溶液中的浓度和温度以及刻蚀时间。湿刻蚀通常用于较浅的刻蚀深度和简单的结构。
干刻蚀是使用物理能量如等离子体来去除材料。等离子体刻蚀分为反应离子束刻蚀(RIE)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP)。在等离子体刻蚀中，通过加热到高温的氩气等离子体释放离子，离子会以高速束流撞击竖立在硅片表面的物质，去除不需要的材料。干刻蚀通常用于深刻蚀和复杂的纳米级结构。
光刻与刻蚀工艺
扫描投影
利用扫描系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶上，优点是分辨率高、生产效率高，缺点是需要精确的 控制系统和高质量的掩膜板。
03
光刻工艺中的关键技术
光学系统
紫外光源
产生短波长的光，以获得更好的分辨率和更小的 特征尺寸。
反射镜和透镜
控制光的反射和透射，以将图像投影到晶圆上。
校准和修正
确保光学系统的精确性和稳定性，以避免图像的 变形和失真。
应用
反应离子刻蚀广泛应用于微电子、纳米科技、光电子等领域，用于制造集成电路、微机械 器件和光电器件等。
特点
反应离子刻蚀具有高精度、高选择性和高效率等特点，同时设备相对较便宜，维护成本也 较低。
溅射刻蚀
01
原理
溅射刻蚀是通过高能粒子撞击材料表面，使得材料表面的原子或分子
被撞击出来，从而去除材料表面的涂层或氧化层。
非接触式光刻
投影式非接触
利用光学系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶涂层上，优点是无需直接接触，缺点是难度较高，需要精确的控 制系统。
电子束光刻
利用电子束在光刻胶上直接曝光，优点是分辨率高、无需掩膜板，缺点是生产效率低。
投影式光刻
接触式投影
掩膜板与光刻胶涂层之间保持接触，通过投影系统将图像投影到光刻胶上，优点是操作简单、高效， 缺点是图像质量可能受到掩膜板损伤和光刻胶污染的影响。
利用扫描系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶上，优点是分辨率高、生产效率高，缺点是需要精确的 控制系统和高质量的掩膜板。
03
光刻工艺中的关键技术
光学系统
紫外光源
产生短波长的光，以获得更好的分辨率和更小的 特征尺寸。
反射镜和透镜
控制光的反射和透射，以将图像投影到晶圆上。
校准和修正
确保光学系统的精确性和稳定性，以避免图像的 变形和失真。
应用
反应离子刻蚀广泛应用于微电子、纳米科技、光电子等领域，用于制造集成电路、微机械 器件和光电器件等。
特点
反应离子刻蚀具有高精度、高选择性和高效率等特点，同时设备相对较便宜，维护成本也 较低。
溅射刻蚀
01
原理
溅射刻蚀是通过高能粒子撞击材料表面，使得材料表面的原子或分子
被撞击出来，从而去除材料表面的涂层或氧化层。
非接触式光刻
投影式非接触
利用光学系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶涂层上，优点是无需直接接触，缺点是难度较高，需要精确的控 制系统。
电子束光刻
利用电子束在光刻胶上直接曝光，优点是分辨率高、无需掩膜板，缺点是生产效率低。
投影式光刻
接触式投影
掩膜板与光刻胶涂层之间保持接触，通过投影系统将图像投影到光刻胶上，优点是操作简单、高效， 缺点是图像质量可能受到掩膜板损伤和光刻胶污染的影响。
光刻与刻蚀工艺
涂胶的过程应始终在超净环境中进行。同时喷洒的光刻胶溶液中不能 含有空气，因为气泡的作用与微粒相似，都会在光刻工艺中引起缺陷。
8.1.2、前烘
在液态的光刻胶中，溶剂的成份占65％-85％，经过甩胶之后，虽然 液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但仍含有10％-30％的溶剂，涂胶 以后的硅片，需要在一定的温度下进行烘烤，使溶剂从光刻胶内挥发出 来，这一步骤称为前烘。 (前烘后光刻胶中溶剂含量降至到5％左右)
® 过高的烘焙温度会使光刻胶中的感光剂发生反应，使光刻胶在曝
光时的敏感度变差。
前烘的加热方式
前烘通常采用干燥循环热风、红外线辐射以及热平板传导等 热处理方式。
在ULSI工艺中，常用的前烘方法是真空热平板烘烤。真空热 平板烘烤可以方便地控制温度，同时还可以保证均匀加热。
8.1.百度文库、显影
以正胶为例，在显影过程中，曝光区的光刻胶在显 影液中溶解，非曝光区的光刻胶则不会溶解。曝光后 在光刻胶层中形成的潜在图形，显影后便显现出来。
从量子物理的角度看，限制分辨率的因素是衍射。
最高的分辨率
设有一物理线度L，为了测量和定义它，必不可少的误差为ΔL，根据量子 理论的不确定性关系，则有
L p h
其中h是普朗克常数，Δp是粒子动量的不确定值。对于曝光所用的粒子束， 若其动量的最大变化是从-p到+p，即Δp=2p，代入上式，则有
8.1.2、前烘
在液态的光刻胶中，溶剂的成份占65％-85％，经过甩胶之后，虽然 液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但仍含有10％-30％的溶剂，涂胶 以后的硅片，需要在一定的温度下进行烘烤，使溶剂从光刻胶内挥发出 来，这一步骤称为前烘。 (前烘后光刻胶中溶剂含量降至到5％左右)
® 过高的烘焙温度会使光刻胶中的感光剂发生反应，使光刻胶在曝
光时的敏感度变差。
前烘的加热方式
前烘通常采用干燥循环热风、红外线辐射以及热平板传导等 热处理方式。
在ULSI工艺中，常用的前烘方法是真空热平板烘烤。真空热 平板烘烤可以方便地控制温度，同时还可以保证均匀加热。
8.1.百度文库、显影
以正胶为例，在显影过程中，曝光区的光刻胶在显 影液中溶解，非曝光区的光刻胶则不会溶解。曝光后 在光刻胶层中形成的潜在图形，显影后便显现出来。
从量子物理的角度看，限制分辨率的因素是衍射。
最高的分辨率
设有一物理线度L，为了测量和定义它，必不可少的误差为ΔL，根据量子 理论的不确定性关系，则有
L p h
其中h是普朗克常数，Δp是粒子动量的不确定值。对于曝光所用的粒子束， 若其动量的最大变化是从-p到+p，即Δp=2p，代入上式，则有
光刻与刻蚀工艺流程
预 烘〔前烘〕
目的：促使胶膜内溶剂充分地 挥发，使胶膜枯燥，以提高光 刻胶在基片上的粘附性和均匀 性，以及提高胶膜的耐磨性而 不玷污mask； 前烘温度过高或时间太长：会 导致光刻胶中的树脂分子发生 光聚合或交联，造成显影困难 ，图形边缘锯齿严峻。 反之：预烘烤不充分，光刻胶 中的溶剂仍会有局部残留在胶 膜中，曝光时会导致胶膜与掩 膜版粘连，损害掩膜版；同时 也影响到显影的质量，光刻胶 在显影时简洁脱落，光刻图形 不完整。
曝光后可溶解 显影时曝光的被溶解 高分辨率
+PR & -PR根本原理
正胶工艺
基板处理
负胶工艺
涂胶 + 烘烤 曝光
显影、光刻
+PR & -PR 树脂分子构造
正胶：曝光时切断树脂聚合体主链和从链之 间的联系，到达减弱聚合体的目的，所以曝光 后光刻胶在随后的显影处理中溶解度上升，曝 光后溶解度几乎是未曝光时的10倍；更高区分 率〔无膨胀现象〕在IC制造应用更为普遍；
光刻胶涂布-丝网印刷法
丝网印刷的根本原理是：利用丝网印幅员文局部的网孔渗透油墨，非图文局部的 网孔不渗透油墨的根本原理进展印刷。印刷时在丝网印版一端上倒入油墨，用刮 印刮板在丝网印版上的油墨部位施加肯定压力，同时朝丝网印版另一端移动，油 墨在移动中被刮板从图文局部的网孔中挤压到承印物上，如下图。印刷过程中刮 板始终与丝网印版和基片呈线接触，一般接触角为30-60度。这种制作方法操作 简洁、本钱低、易实现大面积制作等优点。
光刻与刻蚀工艺ppt
光刻与刻蚀工艺的技术创新
光刻工艺技术创新
介绍光刻工艺中采用的新技术，如光学光刻技术、电子束光刻技术、离子束 光刻技术等，并说明这些技术的应用范围和优势。
刻蚀工艺技术创新
介绍刻蚀工艺中采用的新技术，如反应离子刻蚀技术、等离子刻蚀技术、激 光刻蚀技术等，并说明这些技术的应用范围和优势。
光刻与刻蚀工艺未来发展趋势
负性光刻胶
负性光刻胶受到光照后会发生降解反应，形成可 溶性物质，易于清除。
光刻工艺的优化
提高分辨率
采用短波长光源和高级数值孔 径透镜，提高光刻机分辨率。
增加对比度
通过优化涂层和选择合适的光 源和波长，增加光刻胶与衬底
之间的对比度。
提高精度和一致性
采用先进的控制系统和误差修 正技术，提高光刻胶图形的精
光刻与刻蚀工艺的关系
1
光刻工艺是制造芯片的核心技术，通过光刻胶 上的图形控制半导体表面的加工。
2
刻蚀工艺是将光刻胶上的图形转移到半导体表 面的关键步骤，要求高精度和高一致性。
3
光刻和刻蚀工艺的组合直接决定了芯片制造的 质量、产量和成本。
02
光刻工艺详细介绍
光刻机工作原理
曝光系统
01
曝光系统将掩膜上的图形转换为光刻胶上的图形，是光刻机的
电子束刻蚀机
利用电子束对材料进行物理撞击或能量沉积进行刻蚀。具有高分辨率、低损伤等优点，但 刻蚀速率较慢，设备昂贵。
(完整版)光刻与刻蚀工艺
❖ 条件:
▪ 温度 ：90 to 120 ℃ ▪ 时间：60s to 120s
2、前烘（softbake）－－再次改善光刻胶粘附性
❖前烘不足
▪ 光刻胶与硅片黏附性变差 ▪ 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精确度下降
❖前烘过量
▪ 延长时间，产量降低 ▪ 过高的温度使光刻胶层的粘附性会因光刻胶变脆而降
▪ （2）等级为M3.5的洁净室（公制），直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 （约3500个/m3)
❖ 100个/ft3= 3500个/m3
▪ 一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。
Fra Baidu bibliotek
洁净室（4）
❖ 对一般的IC制造 区域，需要等级100 的洁净室，约比一般 室内空气低4个数量 级。
lithography
❖Introduction ❖光刻
▪ 洁净室 ▪ 工艺流程 ▪ 光刻机 ▪ 光刻胶 ▪ 掩膜版
图形曝光与刻蚀
❖ 图形曝光（lithography，又译光刻术）
▪ 利用掩膜版（mask）上的几何图形，通过光化 学反应，将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感 光薄膜层上（称为光致抗蚀剂、光刻胶或光阻， resist，简称抗蚀剂）的一种工艺步骤
Resist coat (wafer track)
resist substrate
▪ 温度 ：90 to 120 ℃ ▪ 时间：60s to 120s
2、前烘（softbake）－－再次改善光刻胶粘附性
❖前烘不足
▪ 光刻胶与硅片黏附性变差 ▪ 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精确度下降
❖前烘过量
▪ 延长时间，产量降低 ▪ 过高的温度使光刻胶层的粘附性会因光刻胶变脆而降
▪ （2）等级为M3.5的洁净室（公制），直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 （约3500个/m3)
❖ 100个/ft3= 3500个/m3
▪ 一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。
Fra Baidu bibliotek
洁净室（4）
❖ 对一般的IC制造 区域，需要等级100 的洁净室，约比一般 室内空气低4个数量 级。
lithography
❖Introduction ❖光刻
▪ 洁净室 ▪ 工艺流程 ▪ 光刻机 ▪ 光刻胶 ▪ 掩膜版
图形曝光与刻蚀
❖ 图形曝光（lithography，又译光刻术）
▪ 利用掩膜版（mask）上的几何图形，通过光化 学反应，将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感 光薄膜层上（称为光致抗蚀剂、光刻胶或光阻， resist，简称抗蚀剂）的一种工艺步骤
Resist coat (wafer track)
resist substrate
光刻和刻蚀工艺流程
光刻和刻蚀工艺流程
第一步：光刻掩膜准备
光刻工艺的第一步是制备掩膜。掩膜是一种类似于胶片的薄膜，上面有制作好的电路图形。通常，光刻掩膜由专门的光刻工艺工程师根据电路图形设计，并通过专业软件生成掩膜图形。之后将掩膜图形转移到掩膜胶片上。
第二步：光刻胶涂覆
接下来，在待加工的硅片表面涂覆一层光刻胶。光刻胶是一种特殊的光敏物质，具有对紫外光敏感的特性。使用旋涂机将光刻胶均匀涂覆在硅片上。
第三步：软烘烤
硅片上涂覆好光刻胶之后，需要进行软烘烤步骤。软烘烤的作用是去除光刻胶中的溶剂以及帮助光刻胶更好地附着在硅片表面上。软烘烤的温度和时间根据不同的光刻胶种类和工艺要求进行调节。
第四步：曝光
曝光是光刻工艺的关键步骤。在曝光台上，将掩膜和被涂覆光刻胶的硅片对准，并通过紫外光照射。光刻胶中被曝光的部分会发生化学变化，形成光刻胶的图形。
第五步：后烘烤
曝光之后，需要进行后烘烤。烘烤的目的是加强光刻胶的图形，使其更稳定并提高精度。烘烤温度和时间根据不同的光刻胶种类和工艺要求进行调节。
第六步：显影
显影是将光刻胶中未曝光的部分溶解掉的步骤。将硅片浸入特定的显影液中，显影液会将光刻胶中溶解掉的部分清除掉，形成具有电路图形的光刻胶。
第七步：刻蚀
刻蚀是将未被光刻胶保护的硅片表面精确地去除掉部分的步骤，以形成电路图形。刻蚀液根据硅片的材料和刻蚀目标而确定。将硅片浸入刻蚀液中，刻蚀液会剥离掉没有光刻胶保护的硅片表面，形成光刻胶的图形。
第八步：去光刻胶
刻蚀完成后，需要将光刻胶从硅片上去除。通常使用酸性或碱性溶液将光刻胶溶解掉。去光刻胶后，就得到了具有电路图形的硅片。
第八章光刻与刻蚀工艺
分解反应：显影时光照部分被 溶解，未光照部分留下
分辨率高
Comparison of Photoresists
8.1.3 光刻胶-Photoresist(PR)
正胶（重氮萘醌）的光分解机理
8.1.3 光刻胶-Photoresist(PR)
负胶（聚乙烯醇肉桂酸脂）的光聚合机理
8.1.3 光刻胶-Photoresist(PR)
X射线曝光：λ＝2---40Å ，软X射 线；
X射线曝光的特点：分辨率高， 产量大。
极短紫外光（EUV）：λ＝10—14nm
商用X-ray光刻机
8.1.1 光刻工艺流程
光刻7－曝光后烘焙（后烘，PEB）
烘焙温度高于光刻胶玻璃化转变温度（Tg） 光刻胶分子发生热运动 过曝光和欠曝光的光刻胶分子发生重分布 平衡驻波效应，平滑光刻胶侧墙， 目的：提高分辨率
旋转涂胶 Spin Coating
圆片放置在涂胶机的真空卡盘上 高速旋转 液态光刻胶滴在圆片中心 光刻胶以离心力向外扩展 均匀涂覆在圆片表面
EBR: Edge bead removal边缘修复
光刻胶厚度与旋转速率和粘性的关系
与涂胶旋转速率成反比 与光刻胶粘性成正比
8.1.1 光刻工艺流程
2
h 2mE
h
2m E
最细线宽： L
h
2 2mE
a. E给定：m↑→ΔL↓→R↑，即R离子 > R电子
分辨率高
Comparison of Photoresists
8.1.3 光刻胶-Photoresist(PR)
正胶（重氮萘醌）的光分解机理
8.1.3 光刻胶-Photoresist(PR)
负胶（聚乙烯醇肉桂酸脂）的光聚合机理
8.1.3 光刻胶-Photoresist(PR)
X射线曝光：λ＝2---40Å ，软X射 线；
X射线曝光的特点：分辨率高， 产量大。
极短紫外光（EUV）：λ＝10—14nm
商用X-ray光刻机
8.1.1 光刻工艺流程
光刻7－曝光后烘焙（后烘，PEB）
烘焙温度高于光刻胶玻璃化转变温度（Tg） 光刻胶分子发生热运动 过曝光和欠曝光的光刻胶分子发生重分布 平衡驻波效应，平滑光刻胶侧墙， 目的：提高分辨率
旋转涂胶 Spin Coating
圆片放置在涂胶机的真空卡盘上 高速旋转 液态光刻胶滴在圆片中心 光刻胶以离心力向外扩展 均匀涂覆在圆片表面
EBR: Edge bead removal边缘修复
光刻胶厚度与旋转速率和粘性的关系
与涂胶旋转速率成反比 与光刻胶粘性成正比
8.1.1 光刻工艺流程
2
h 2mE
h
2m E
最细线宽： L
h
2 2mE
a. E给定：m↑→ΔL↓→R↑，即R离子 > R电子
光刻与刻蚀工艺
E2 是针尖与引出极之间的电压，用以调节
引 出
E2
针尖表面上液态金属的形状，并将离子引
出；E3 是加热器电源。
极
E1
针尖的曲率半径为 ro = 1 ~ 5 m，改变 E2 可以调节针尖与引出极之间的电场 ，使液态金属在针尖处形成一个圆锥，此圆锥顶的曲率半径 仅有 10 nm 的数量级 ，这就是 LMIS 能产生小束斑离子束的关键。
(2) 当 E0 远大于 E2 所对应的能量值时，Sn < Se ，以电子阻挡为主，此时散射 角较小，离子近似作直线运动，射程分布较集中。随着离子能量的降低，逐渐过渡 到以核阻挡为主，离子射程的末端部分又变成为折线。
rp xp
rp xp
在实际工作中，平均投影射程 RP (Å) 及标准偏差 RP (Å)与注入能量 (KeV) 的关系可从下图 （下表）查到。
离子束的性质
离子束是一种带电原子或带电分子的束状流，能被电场或磁场偏转，能在高压 下加速而获得很高的动能。
离子束的用途 掺杂、曝光、刻蚀、镀膜、退火、净化、改性、打孔、切割等。不同的用途需 要不同的离子能量 E ：
E < 10 KeV ，刻蚀、镀膜
E = 10 ~ 50 KeV，曝光
E > 50 KeV，注入掺杂
聚焦系统：用来将加速后的离子聚集成直径为数 毫米的离子束。
偏转扫描系统：用来实现离子束 x、y 方向的一
chap8光刻与刻蚀工艺
37
集成电路对掩膜版的要求：
版面图形设计要合理，尺寸要准确； 图形边缘要光洁，陡直、无毛刺； 图形对比度合适； 图形内无针孔、小岛等缺陷； 底版要耐用、平整、价廉； 整套版要互套精确； 图形区内有掩蔽作用，图形外完全透过紫外光。
38
8.7 掩膜版的制造
一、制版工艺流程
版图设计，刻图，初缩，精缩，显影，定影， 加厚与减薄，复印（翻版）。 二、制备掩膜版 1.石英玻璃板 2.铬层 3.氧化铁板 三、掩膜版的保护膜 四、移相掩模（PSM） 五、计算机辅助制版
39
超细线条光刻技术
•甚远紫外线(EUV) •电子束光刻 • X射线 •离子束光刻
用R表示，是对光刻工艺中可以达到的 最小光刻图形尺寸的一种描述。表示每 mm内能刻蚀出可分辨的最多线条数。 R=1/2L 线宽=线条间距=L
14
8.3 光刻胶
光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、 基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体。 光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化 学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中 的溶解特性改变 正胶：分辨率高，在超大规模集成电路工艺中， 一般只采用正胶 负胶：分辨率差，适于加工线宽≥3 m的线条 光刻胶的分类和光刻胶的质量要求。
52
53
三、各种曝光方式的比较
集成电路对掩膜版的要求：
版面图形设计要合理，尺寸要准确； 图形边缘要光洁，陡直、无毛刺； 图形对比度合适； 图形内无针孔、小岛等缺陷； 底版要耐用、平整、价廉； 整套版要互套精确； 图形区内有掩蔽作用，图形外完全透过紫外光。
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8.7 掩膜版的制造
一、制版工艺流程
版图设计，刻图，初缩，精缩，显影，定影， 加厚与减薄，复印（翻版）。 二、制备掩膜版 1.石英玻璃板 2.铬层 3.氧化铁板 三、掩膜版的保护膜 四、移相掩模（PSM） 五、计算机辅助制版
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超细线条光刻技术
•甚远紫外线(EUV) •电子束光刻 • X射线 •离子束光刻
用R表示，是对光刻工艺中可以达到的 最小光刻图形尺寸的一种描述。表示每 mm内能刻蚀出可分辨的最多线条数。 R=1/2L 线宽=线条间距=L
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8.3 光刻胶
光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、 基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体。 光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化 学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中 的溶解特性改变 正胶：分辨率高，在超大规模集成电路工艺中， 一般只采用正胶 负胶：分辨率差，适于加工线宽≥3 m的线条 光刻胶的分类和光刻胶的质量要求。
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三、各种曝光方式的比较
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怎样才算涂的好？
膜厚均匀，正胶<2%，负胶<5%
涂胶-----转速Vs膜厚
转速Vs膜厚
其中：T表示膜厚，S表示转速；从上式可以看出， 光刻胶的膜厚与旋转速度的平方根成反比。
2、前烘（softbake）－－再次改善光刻胶粘附性
目的
去除胶内的溶剂，提高胶的粘附力
提高胶的抗机械摩擦的能力 减小高速旋转形成的薄膜应力
Resist coat (wafer track)
resist
substrate
Expose (illumination tool) positive tone Develop (wafer track) etch (ion implantation) resist strip
mask
negative tone
对准法则
第一次光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成 90º，如图所示。
接下来的掩膜版都用对准
晶圆
标记与上一层带有图形的
掩膜对准。对准标记是一 个特殊的图形wenku.baidu.com见图）， 分布在每个芯片图形的边 缘。经过光刻工艺对准标
平边 掩膜版
记就永远留在芯片表面，同时作为下一次对准使用。
对准标记
未对准种类：(a) X方向 (b) 转动 (c) 伸出
1、涂胶
涂胶目的
在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没 有缺陷的光刻胶薄膜。
怎样才能让光刻胶粘的牢一些？
可以开始涂胶了……
怎么涂？
旋转涂胶法：把胶滴在硅片，然后使硅片高速旋转， 液态胶在旋转中因离心力作用由轴心沿径向（移动） 飞溅出去，但粘附在硅表面的胶受粘附力的作用而留 下。在旋转过程中胶所含的溶剂不断挥发，故可得到 一层均匀的胶膜
曝光后烘焙（PEB）
驻波效应
定义：入射光与反射光间的相长和相消干涉造 成的效应 影响：曝光过程中，在曝光区与非曝光区边界 将会出现驻波效应，影响显影后所形成的图形 尺寸和分辨率 改善措施：曝光后烘焙
4、显影（Development）
光刻胶 SiO2
Si （4）显影、坚膜
4、显影（Development）
这种图案转移（pattern transfer）是利用腐 蚀（etching）工艺，选择性地将未被抗蚀剂 掩蔽的区域去除。
ULSI对光刻有哪些基本要求？
高分辨率
在集成电路工艺中，通常把线宽作为光刻水平 的标志，一般也可以用加工图形线宽的能力来 代表集成电路的工艺水平。
高灵敏度的光刻胶
光刻胶的灵敏度是指光刻胶的感光速度。
3、曝光（Exposure）
紫外光 掩模版 光刻胶 SiO2
Si （3）曝光
3、曝光（Exposure）
曝光
光通过掩模版照射，使照射到的光刻胶起光化学反应 感光与未感光的光刻胶对碱性溶液的溶解度不同 掩模版上的图案，完整地传递(Transfer)到晶片表面的 光阻上
目的：
确定图案的精确形状和尺寸 完成顺序两次光刻图案的准确套制
晶圆生产用的曝光光源
曝光光源
晶圆生产用的曝光光源
最广泛使用的曝光光源是高压汞灯 产生的光为紫外光（UV） 三条发射线
• I线(365nm)
• H线(405nm)
• G线(436nm)
–(0.35um工艺)
曝光光源
晶圆生产用的曝光光源
产生的光为深紫外光（DUV） • 氟化氪 KrF （248nm）
lithography
Introduction 光刻
洁净室
工艺流程
光刻机
光刻胶
掩膜版
图形曝光与刻蚀
图形曝光（lithography，又译光刻术）
利用掩膜版（mask）上的几何图形，通过光化 学反应，将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感 光薄膜层上（称为光致抗蚀剂、光刻胶或光阻， resist，简称抗蚀剂）的一种工艺步骤
光学曝光方法
光学曝光方法
遮蔽式曝光
接触式曝光
• 提供约1um的分辨率
• 对掩膜版造成损伤
接近式曝光
• 可以减小掩膜版损伤 • 间隙会在掩膜版图案边缘造成光学衍射 • 分辨率降低至2um～5um
光学曝光方法
光学曝光方法
投影式曝光
利用投影的方法，将掩膜版上图案投影至相距好几厘 米的晶片上。
光刻胶的主要成分
光刻是唯一可以返工的工艺步骤
5、坚膜
—显影后必须进一步增强光刻胶粘附力
坚膜
在光刻显影后，再经过一次烘烤，进一步将胶内
残留的溶剂含量由蒸发降到最低，使其硬化
坚膜的目的
去除光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片表 面的附着力 提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和 保护能力
5、坚膜
光刻原理（2）
光刻胶图形转移到硅表面的薄膜
在集成电路制作中，利用这层剩余的光刻胶图 形作为保护膜，可以对硅表面没有被光刻胶覆 盖的区域进行刻蚀，或者对这些区域进行离子 注入，从而把光刻胶上的图形转移到硅表面的 薄膜上去，由此形成各种器件和电路的结构， 或者对未保护区进行掺杂。
光刻原理（3）
—显影后必须进一步增强光刻胶粘附力
光刻胶 SiO2
Si （5）腐蚀
6、去胶
SiO2
Si （6）去胶
6、去胶
经过刻蚀或离子注入后，将光刻胶从表面除去
去胶方法
湿法去胶
• 有机溶液去胶
–不腐蚀金属，去除Al上的光刻胶需用有机溶剂
• 无机溶液去胶
干法去胶
• 等离子体将光刻胶剥除 • 刻蚀效果好，但有反应残留物玷污问题，故与湿法腐蚀搭配使 用
曝光光源
光刻机发展为两大类型，即光学光刻机和非光 光刻机的种类 学光刻机，如图所示。 光学光刻机采用紫
外线作为光源，而 非光学光刻机的 光源则来自电磁 光谱的其他成分。
光学
接触式 接近式
非光学 X 射线
电子束
投影式 步进式
曝光光源
普通光源
光的波长范围大，图形边缘衍射现象严重，满 足不了特征尺寸的要求。
光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机
光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、 基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体 光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化 学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中 的溶解特性改变
光刻过程的主要步骤：
曝光、显影、刻蚀
Process flow optical litho
基本光刻技术
*实际工艺中正胶用的比较多，why?
a.分辨率高
b.抗干法腐蚀的能力较强 c.抗热处理的能力强 d.可用水溶液显影，溶涨现象小 e.可涂得较厚(2-3um)不影响分辨率，有较好台 阶覆盖性 f.适合1：1及缩小的投影光刻 负胶也有一些优点，如: 粘附性好，抗湿法腐蚀 能力强等
这些图案可用来定义集成电路中各种不同区域， 如离子注入、接触窗（contact window）与压 焊（bonding－pad）区。
图形曝光与刻蚀
刻蚀
由图形曝光所形成的抗蚀剂图案，并不是电路 器件的最终部分，而只是电路图形的印模。为 了产生电路图形，这些抗蚀剂图案必须再次转 移至下层的器件层上。
–（0.35um,0.25um,0.18 CMOS技术）
• 氟化氩 ArF
（193nm）
– (0.2um以下工艺）
曝光光源
超细线条光刻技术
甚远紫外线(EUV) （13.4nm)
电子束光刻 (波粒二相性，更多显示粒子性）
以上两种曝光光源比较有前景，可以对亚 100nm，亚50nm的特征尺寸进行光刻 X射线 离子束光刻
光刻工艺过程
涂胶 coating
前烘 prebaking
曝光 exposure
显影 development 坚膜 postbake 刻蚀 etch 去胶 strip 检验 inspection
1、涂胶
SiO2
Si （1）氧化、清洗
光刻胶 SiO2
Si （2）涂胶、前烘
lithography
Introduction
光刻
洁净室
工艺流程
光刻机
光刻胶 掩膜版
光刻胶的基本属性
主要有两种光刻胶：
正胶：曝光后显影时曝光部分被溶解，而没有 曝光的部分留下来 ——邻叠氮醌类 负胶：曝光后显影时没有曝光部分被溶解，而 曝光的部分留下来——聚乙烯醇肉桂酸酯和聚 乙烯氧乙基肉桂酸酯
ULSI的芯片尺寸为1～2cm2 提高经济效益和硅片利用率
洁净室（1）
洁净室（2）
洁净室的等级定义方式：
（1）英制系统：
• 每立方英尺中直径大于或等于0.5um的尘埃粒子总数 不准超过设计等级数值。
（2）公制系统
• 每立方米中直径大于或等于0.5um的尘埃粒子总数不 准超过设计等级数值（以指数计算，底数为10）。
原理
显影时曝光区与非曝光区的光刻胶不同程度 的溶解
显影过程
把已曝光的硅晶片浸入显影液中，通过溶解 部分光刻胶的方法使胶膜中的潜影显现出来 的过程 显影留下的光刻胶图形将在后续的刻蚀
和离子注入工艺中作为掩膜
4、显影（Development）
显影方式：
浸渍显影； 旋转喷雾显影
在光刻过程中，光刻胶受到光辐射之后发生光 化学反应，其内部分子结构发生变化，在显影 液中光刻胶感光部分与未感光部分的溶解速度 相差非常大。 利用光刻胶的这种特性，就可以在硅片的表面 涂上光刻胶薄层，通过掩膜版对光刻胶辐照， 从而使某些区域的光刻胶感光之后，再经过显 影就可以在光刻胶上留下掩膜版的图形。
（a）晶片整片扫描
（b）1：1步进重复
光学曝光方法
lithography
Introduction
光刻
洁净室
工艺流程
光刻机
• 分辨率－曝光光源 • 套准
光刻胶
套准精度
对准
把所需图形在晶园表面上定位或对准。 如果说光刻胶是光刻工艺的“材料”核心， 那么对准和曝光则是该工艺的“设备”核心。 图形的准确对准是保证器件和电路正常工作 的决定性因素之一。
洁净室（3）
例子：
（1）等级为100的洁净室（英制），直径大于 或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过100个/ft3 （2）等级为M3.5的洁净室（公制），直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 （约3500个/m3)
100个/ft3= 3500个/m3
一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。
产品的产量 曝光时间 确保光刻胶各项属性均为优异的前提下，提高 光刻胶的灵敏度
ULSI对光刻有哪些基本要求？
低缺陷
缺陷关系成品率
精密的套刻对准
集成电路芯片的制作需要经过多次光刻，在各次曝光 图形之间要相互套准。
ULSI的图形线宽在1um以下，通常采用自对准技术。
大尺寸硅片上的加工
影响显影效果的因素 ：
a.曝光时间； b.前烘的温度和时间； c.光刻胶的厚度； d.显影液的浓度； e.显影液的温度； f.显影液的搅拌情况
4、显影（Development）
4、显影（Development）
显影之后的检查 掩膜版选用是否正确
光刻胶的质量是否满足要求（污染、划痕、气泡 和条纹） 图形的质量（有好的边界，图形尺寸和线宽满足 要求） 套准精度是否满足要求
洁净室（4）
对一般的IC制造 区域，需要等级100 的洁净室，约比一般 室内空气低4个数量 级。 在图形曝光的工 作区域，则需要等级 10或1的洁净室。
lithography
Introduction
光刻
洁净室
工艺流程 光刻机 光刻胶 掩膜版
光刻原理（1）
掩膜版图形转移到光刻胶
lithography
Introduction
光刻
洁净室
工艺流程
光刻机
• 分辨率－曝光光源 • 套准
光刻胶
光刻机
光刻机的性能可由下面三个参数来判别
分辨率
光刻机
光刻机的性能可由下面三个参数来判别
套准精度
产率 • 对一给定的掩膜版，每小时能曝光完成的晶 片数量
条件:
温度 ：90 to 120 ℃
时间：60s to 120s
2、前烘（softbake）－－再次改善光刻胶粘附性
前烘不足
光刻胶与硅片黏附性变差 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精确度下降
前烘过量
延长时间，产量降低 过高的温度使光刻胶层的粘附性会因光刻胶变脆而降 低 过高的温度会使光刻胶中的感光剂发生反应，使光刻 胶在曝光时的敏感度变差