光刻工艺介绍ppt课件
合集下载
光刻工艺原理培训课件PPT(共 90张)
光刻胶的成分
添加剂: 控制光刻胶材料特殊方面的化学物质
溶剂: 使光刻胶具有流动性
感光剂: 光刻胶材料的光敏成分
树脂: 作为粘合剂的聚合物的混合物,给予光刻胶机械和化学性质
负性光刻胶交联
被曝光的区域发生交联,并变成阻止显影的化学物质
未曝光的区域保留可容于显影液的化学物质.
曝光前负性光刻胶
旋转涂胶的四个基本步骤 1 分滴:当硅片静止或旋转的非常缓慢时,光刻胶被分滴在硅片上; 2 旋转铺开:快速加速硅片的旋转到一高的转速(rpm)使光刻胶伸展到整个硅片表面; 3 旋转甩掉:甩去多余的光刻胶,在硅片上得到均匀的光刻胶胶膜覆盖层; 4 以固定的转速继续旋转已涂胶的硅片,直至溶剂挥发,光刻胶胶膜几乎干燥. 光刻胶旋转涂胶的两个目的是: 1.在硅片表面得到均匀的胶膜的覆盖; 2.在长时间内得到硅片间可重复的胶厚;
窗口
衬底
光刻胶岛
石英
铬
岛
当使用负胶时要求掩膜版上的图形(与想要的结构相反)
当使用正胶时要求掩膜版上的图形(与想要的结构想同)
光刻的八个步骤
8) 显影检查
5) 曝光后烘焙
6) 显影
7) 坚膜烘焙
紫外光
掩膜版
4) 对准和曝光
光刻胶
2) 旋转涂胶
3) 软烘
1) 气相成底膜
HMDS
1：气相成底膜处理
添加剂: 控制光刻胶材料特殊方面的化学物质
溶剂: 使光刻胶具有流动性
感光剂: 光刻胶材料的光敏成分
树脂: 作为粘合剂的聚合物的混合物,给予光刻胶机械和化学性质
负性光刻胶交联
被曝光的区域发生交联,并变成阻止显影的化学物质
未曝光的区域保留可容于显影液的化学物质.
曝光前负性光刻胶
旋转涂胶的四个基本步骤 1 分滴:当硅片静止或旋转的非常缓慢时,光刻胶被分滴在硅片上; 2 旋转铺开:快速加速硅片的旋转到一高的转速(rpm)使光刻胶伸展到整个硅片表面; 3 旋转甩掉:甩去多余的光刻胶,在硅片上得到均匀的光刻胶胶膜覆盖层; 4 以固定的转速继续旋转已涂胶的硅片,直至溶剂挥发,光刻胶胶膜几乎干燥. 光刻胶旋转涂胶的两个目的是: 1.在硅片表面得到均匀的胶膜的覆盖; 2.在长时间内得到硅片间可重复的胶厚;
窗口
衬底
光刻胶岛
石英
铬
岛
当使用负胶时要求掩膜版上的图形(与想要的结构相反)
当使用正胶时要求掩膜版上的图形(与想要的结构想同)
光刻的八个步骤
8) 显影检查
5) 曝光后烘焙
6) 显影
7) 坚膜烘焙
紫外光
掩膜版
4) 对准和曝光
光刻胶
2) 旋转涂胶
3) 软烘
1) 气相成底膜
HMDS
1：气相成底膜处理
光刻工艺介绍
普通光源
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
晶元生产曝光光源
光刻机种类
光学
接触式 投影式
非光学
X射线 电子束
短波长（波长越短可曝光的特征尺寸越小）
高强度（为了保持合适的曝光时间）
高稳定性
光刻三要素
光刻机——曝光光源
晶元生产曝光光源
最广泛使用的是高压汞灯，产生的光为紫外（UV）
电子束
X射线
离子束
3.溶剂：使光刻胶在涂到晶元表面之前保持液态，添加溶剂的目 的是使光刻胶处于液态，以便光刻胶能够通过旋转的方式涂在晶 元表面
光刻三要素 掩膜版（光罩）
掩膜版上的图形代表一层IC设计，将 综合的布局图按照工艺分成各层掩膜
版，如隔离区为一层，栅极区为另一 层等，这些掩膜版的组合就是一组IC 工艺流程
Leabharlann Baidu
光刻三要素
光刻工艺简介
目录
➢光刻工艺原理 ➢光刻工艺过程 ➢光刻三要素
光刻工艺原理
制造光罩（原版）
设计了决定半导体芯片功能和性 能的电子电路。电路图被转移到 几十块玻璃板上
晶元的准备
制备圆形晶片，作为半导体芯片的 基片。将晶片加热，在其表面形成 氧化膜，然后涂上光敏剂（光刻胶， 抗蚀剂）
光刻工艺原理
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光 下。通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更 精细的电路图案。电路图中的线越窄，可传输的 半导体元件数量越多，因此芯片的性能和功能也 就越高
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
晶元生产曝光光源
光刻机种类
光学
接触式 投影式
非光学
X射线 电子束
短波长（波长越短可曝光的特征尺寸越小）
高强度（为了保持合适的曝光时间）
高稳定性
光刻三要素
光刻机——曝光光源
晶元生产曝光光源
最广泛使用的是高压汞灯，产生的光为紫外（UV）
电子束
X射线
离子束
3.溶剂：使光刻胶在涂到晶元表面之前保持液态，添加溶剂的目 的是使光刻胶处于液态，以便光刻胶能够通过旋转的方式涂在晶 元表面
光刻三要素 掩膜版（光罩）
掩膜版上的图形代表一层IC设计，将 综合的布局图按照工艺分成各层掩膜
版，如隔离区为一层，栅极区为另一 层等，这些掩膜版的组合就是一组IC 工艺流程
Leabharlann Baidu
光刻三要素
光刻工艺简介
目录
➢光刻工艺原理 ➢光刻工艺过程 ➢光刻三要素
光刻工艺原理
制造光罩（原版）
设计了决定半导体芯片功能和性 能的电子电路。电路图被转移到 几十块玻璃板上
晶元的准备
制备圆形晶片，作为半导体芯片的 基片。将晶片加热，在其表面形成 氧化膜，然后涂上光敏剂（光刻胶， 抗蚀剂）
光刻工艺原理
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光 下。通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更 精细的电路图案。电路图中的线越窄，可传输的 半导体元件数量越多，因此芯片的性能和功能也 就越高
第八章 光刻工艺
1～2 耐强 较好 不透 2～3 锐 酸 明 1 耐强 好 酸， 不耐 碱 选择 2 透明 锐
氧化 Fe2O 150~ 15～ 强 250n 20％ 铁版 3 m
容易
光刻机-曝光光源及要求
曝光光源： • 汞灯产生的紫外光波段多波长光源，436nm(g线)和90 年代中期，365nm（i线），分辨率在0.35um以上 • 准分子激光产生的248nm(KrF)和193nm (ArF) • 甚远紫外线(EUV)（用分子激光， DUX光刻胶） • 电子束；离子束；X射线 要求： • 曝光光源的波长是光刻工艺的关键参数，其他条件相 同时，波长越短，可曝光的特征尺寸越小 • 曝光要求有一定的能量，且必须均匀的加在硅片上 • 为了保持合适的曝光时间，光源必须有足够的亮度
性亮度 g线和i线光刻胶，典型值为0.4左右
DUV胶，典型值为0.1~0.2
掩膜版的重要性
掩模是光刻工艺加工的基准，质量的好坏直接影响光刻 质量，从而影响集成电路的性能和成品率
在硅平面器件生产中，掩模制造是关键性工艺之一
掩模版包含着预制造的集成电路特定层的图形信息， 决定了组成集成电路芯片每一层图形的横向结构与 尺寸 掩膜版是光刻工艺复制图形的模板
光刻要素
光刻三要素
► 光刻胶 ► 掩膜版 ► 光刻机
光刻胶
定义：由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂组成的 胶状液体；受特定波长光线作用，导致化学结构变 化，使其的溶解特性改变
(9)光刻工艺讲义
子注入过程中从光刻胶中逸出的气体，防止在光刻层
中形成气泡。
光学稳定是通过紫外光辐照和加热来完成的。 光学稳定可以使光刻胶产生均匀的交叉链接，提高光 刻胶的抗刻蚀能力，进而提高刻蚀工艺的选择性。
40
9.2.7 显影检验
在显影和烘焙之后就要完成光刻掩膜工艺 的第一次质检，通常叫显影检验。
目的是区分那些有很低可能性通过最终掩
24
25
26
9.2.4 曝光
曝光是使光刻掩模版与涂上光刻胶的衬底对 准，用光源经过光刻掩模版照射衬底，使接
受到光照的光刻胶的光学特性发生变化。
曝光中要特别注意曝光光源的选择和对准。
27
简单的光学系统曝光图
28
曝光光源的选择：紫外光用于光刻胶的曝光是因为 光刻胶与这个特定波长的光反应。波长很重要，因 为较短波长的可以获得光刻胶上较小尺寸的分辨率。
23
9.2.3
前烘
液态光刻胶中，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，容易
玷污灰尘，通过在较高温度下进行烘焙，可
以使溶剂从光刻胶内挥发出来。
前烘方法：热平板传导；红外线辐射；干燥 循环热风。 10～30 min，80～110 C
3
中形成气泡。
光学稳定是通过紫外光辐照和加热来完成的。 光学稳定可以使光刻胶产生均匀的交叉链接，提高光 刻胶的抗刻蚀能力，进而提高刻蚀工艺的选择性。
40
9.2.7 显影检验
在显影和烘焙之后就要完成光刻掩膜工艺 的第一次质检，通常叫显影检验。
目的是区分那些有很低可能性通过最终掩
24
25
26
9.2.4 曝光
曝光是使光刻掩模版与涂上光刻胶的衬底对 准，用光源经过光刻掩模版照射衬底，使接
受到光照的光刻胶的光学特性发生变化。
曝光中要特别注意曝光光源的选择和对准。
27
简单的光学系统曝光图
28
曝光光源的选择：紫外光用于光刻胶的曝光是因为 光刻胶与这个特定波长的光反应。波长很重要，因 为较短波长的可以获得光刻胶上较小尺寸的分辨率。
23
9.2.3
前烘
液态光刻胶中，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，容易
玷污灰尘，通过在较高温度下进行烘焙，可
以使溶剂从光刻胶内挥发出来。
前烘方法：热平板传导；红外线辐射；干燥 循环热风。 10～30 min，80～110 C
3
第08章 光刻
§8.1 光刻工艺流程
涂胶 铺展 旋转
静态涂胶工艺
高转 速
真空
动态涂胶工艺
低转 速 高转 速
真空
§8.1 光刻工艺流程
旋转涂胶的四个步骤
分滴：当硅片静止或者旋转的非常慢时，光刻胶被分滴在硅片上。 分滴： 当硅片静止或者旋转的非常慢时， 光刻胶被分滴在硅片上。 旋转铺开：快速加速硅片使光刻胶伸展到整个硅片表面。 旋转铺开：快速加速硅片使光刻胶伸展到整个硅片表面。 旋转甩掉：甩掉多于的光刻胶，在硅片上得到均匀的光刻胶胶膜 旋转甩掉：甩掉多于的光刻胶， 覆盖层。 覆盖层。 溶剂挥发：以固定转速继续旋转涂胶的硅片，直到溶剂挥发， 溶剂挥发：以固定转速继续旋转涂胶的硅片，直到溶剂挥发，光 刻胶胶膜几乎干燥。 刻胶胶膜几乎干燥。
第二步:脱水烘焙 第二步 脱水烘焙 目的： 干燥晶圆表面， 目的 ： 干燥晶圆表面 ， 使基底 两种方法： 两种方法： 表面由亲水性变为憎水性， 表面由亲水性变为憎水性 ， 增
一是保持室内温度在50℃ 以下， 一是保持室内温度在 ℃ 以下 ，
保持憎水性表面通常通过下面
加表面粘附性。 加表面粘附性。
并且在晶园完成前一步工艺之
引言
大尺寸硅片的加工
为了提高效益和Si片利用率，一般采用大尺寸Si片。 为了提高效益和 片利用率，一般采用大尺寸 片 片利用率 但是，随着晶圆尺寸增大，周围环境会引起晶圆片的膨胀和收缩。 但是，随着晶圆尺寸增大，周围环境会引起晶圆片的膨胀和收缩。 因此对周围环境的温度控制要求十分严格，否则会影响光刻质量。 因此对周围环境的温度控制要求十分严格，否则会影响光刻质量。
《光刻工艺概述》PPT课件精选全文
• 负性光刻：产生和掩模版相反的图形
• 正性光刻：产生和掩模版相同的图形
Desired photoresist structure to be printed
on wafer
Island of photoresist Substrate
Chrome Window
Quartz Island
Mask pattern required
5 h
第8章 光刻工艺概述
2024/8/15
8.1 光刻技术的发展
6、下一步是制备晶体管的栅极、 淀积SiO2层并使之图形化（形成 栅氧化层）之后淀积多晶硅和重 掺杂多晶硅层，形成多晶硅栅。 多晶硅栅对源区和漏区之间流动 的电流起到象水龙头那样的“开” 和“关”的作用。
6
h
第8章 光刻工艺概述
2024/8/15
第8章 光刻工艺概述
2024/8/15
第8章 光刻工艺概述
8.1 光刻技术的发展 8.2 光刻工艺流程 8.3 光刻技术
1 h
第8章 光刻工艺概述
2024/8/15
8.1 光刻技术的发展
8.1.1 集成电路制造工艺流程回顾
1、将一个纯度为99.9999%的硅 单晶棒切成硅片。
2、将硅片进行抛光以除去硅片表 面的划伤和其它杂质，制备成一 片近乎完整的硅衬底片。
2 h
第六讲：光刻工艺(半导体制造技术)
阶梯覆盖度 随着晶圆表面上膜层的不断增加，表面不再是 完全平坦化的， 如图所示。 硅晶片 所以要求光刻 胶必须具有良 再氧化之前 好的阶梯覆盖 (a) 特性。
台阶 硅晶片 再氧化之后
(b)
正胶和负胶的比较 在工艺发展的早期，负胶一直在光刻工艺 中占主导地位，随着VLSI IC和2～5微米图形 尺寸的出现，负胶已不能满足要求。随后出现 了正胶，但正胶的缺点是粘结能力差。 用正胶需要改变掩膜版的极性，这并不是 简单的图形翻转。因为用掩膜版和两种不同光 刻胶结合，在晶圆表面光刻得到的尺寸是不一 样的，由于光在图形周围的衍射效应，使得用 负胶和亮场掩膜版组合在光刻胶层上得到的图 形尺寸要比掩膜版上的图形尺寸小。用正胶和 暗场掩膜版组合会使光刻胶层上的图形尺寸变 大。
曝光
铬 (a)
玻璃裂纹
污垢
负胶 氧化物 晶圆
(b)
正胶成本比负胶高，但良品率高； 正胶所用的显影剂容易得到，显影过程中图形 尺寸相对稳定。 对于要求高的制作工艺选择正胶，而对于那些 图形尺寸大于2微米的工艺还是选择负胶。图显 示了两种类型光刻胶属性的比较。
参数
正胶 负胶
更好 更快 更少
负胶 正胶
工艺宽容度 整个光刻过程步骤之多，而且每一步骤都 会影响最终的图形尺寸， 另外每一工艺步骤都 有它的内部变异。不同的光刻胶对工艺变异的 容忍性都不一样。那么，容忍性越高，在晶圆 表面达到所需要尺寸的可能性就越大，或者说 工艺的宽容度就越大。 针孔 所谓针孔是指光刻胶层中尺寸非常小的空 穴。可以是涂胶工艺中由环境中的微粒污染物 造成的，也可以由光刻胶层结构上的空穴造成。 针孔是有害的，因为它可以允许刻蚀剂渗过光 刻胶层进而在晶圆表面层刻蚀除小孔。
《光刻技术简介》课件
光刻技术中常用的设备和材料
光刻机
用于进行光照和显影的设备， 如步进光刻机和直写式光刻 机。
光刻胶
用于光刻模板和硅片之间的 传递图案的光敏物质。
光学系统
包括激光光源、透镜、投影 镜头等。
光刻技术的优势和局限性
1 优势
制作精度高、适用于大规模生产、广泛应用于微电子制造等领域。
2 局限性
成本高、对于狭小的图案尺寸限制较大、环境对光刻胶有一定要求。
《光刻技术简介》PPT课 件
光刻技术是一种在半导体制造中广泛应用的重要工艺，通过将图形模式转移 到硅片上，实现电子元件的精确制作。
光刻技术的定义
光刻技术是一种半导体制造过程，使用光照和光敏物质，将微小的图形模式转移到硅片上，以制作电子元件和 集成电路。
光刻技术的应用领域
芯片制造
光刻技术在半导体芯片制造中是不可或缺的工艺， 用于制作集成电路和微处理器。
2 显影
通过化学显影，去除被光 照区域的光刻胶。
3 蚀刻
利用蚀刻液将光刻胶暴露 的硅片上的材料进行蚀刻， 形成所需的结构。
光刻技术的发展历程
1
1 950年代
光刻技术在半导体工业中开始得到应用。
2
1 970年代
投影光刻技术成为主流，取代了逐级光刻技术。
3
1 990年代
应用于生产更小特征尺寸的集成电路，迈向纳米级光刻。
光刻工艺步骤介绍完美版PPT
曝光光源： 光刻胶主要对紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高压汞灯。其中对 光刻胶感光起主要作用是波长为435.8nm〔g线〕、 365nm〔i线〕、 248nm〔DUV远紫外线〕等光谱线。我们所用的NIKON光刻机分为G 线和I线，就是由此而来，它们都是一种波长的单色光；高精度光刻图 形与曝光光源有着直接的关系。
显影后烘〔坚膜〕
后烘目的 去除显影后胶内残留溶剂，适当的后烘可 以提高光刻胶粘附性和抗刻蚀能力 后烘方式
烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
本卷须知
进行涂胶&显影工艺时，均不允许取消程序 同时不要随意更改菜单。曝光时不要随意更 改程序；套用程序；如出现程序与光刻版号 不符，均将圆片作暂停处理。
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
涂胶工艺介绍
涂胶工艺流程
圆片从片架中取出〔机械手臂〕
涂胶后烘 Soft-bake
增粘处理〔HMDS〕 涂胶动作 圆片送回片架涂胶工艺完成
具体过程： 1〕增粘处理 2〕涂胶 3〕涂胶后烘
增粘处理〔化学气相涂布〕
1 化学品： HMDS液〔六甲基二硅亚胺〕
2.目的： 由于圆片外表是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果
显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片外表充 分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。如：SVG、DNS、 TEL设备。 旋转喷雾显影 圆片旋转由高压氮气将流经喷嘴的显影液打成微小的 液珠喷射在圆片外表，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆片 外表。如：以前5寸SVG设备。 影响显影质量因素 显影时间 影响条宽控制精度 显影液的温度 影响显影的速率
显影后烘〔坚膜〕
后烘目的 去除显影后胶内残留溶剂，适当的后烘可 以提高光刻胶粘附性和抗刻蚀能力 后烘方式
烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
本卷须知
进行涂胶&显影工艺时，均不允许取消程序 同时不要随意更改菜单。曝光时不要随意更 改程序；套用程序；如出现程序与光刻版号 不符，均将圆片作暂停处理。
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
涂胶工艺介绍
涂胶工艺流程
圆片从片架中取出〔机械手臂〕
涂胶后烘 Soft-bake
增粘处理〔HMDS〕 涂胶动作 圆片送回片架涂胶工艺完成
具体过程： 1〕增粘处理 2〕涂胶 3〕涂胶后烘
增粘处理〔化学气相涂布〕
1 化学品： HMDS液〔六甲基二硅亚胺〕
2.目的： 由于圆片外表是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果
显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片外表充 分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。如：SVG、DNS、 TEL设备。 旋转喷雾显影 圆片旋转由高压氮气将流经喷嘴的显影液打成微小的 液珠喷射在圆片外表，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆片 外表。如：以前5寸SVG设备。 影响显影质量因素 显影时间 影响条宽控制精度 显影液的温度 影响显影的速率
第八章光刻-PPT精品
正胶的基本聚合物是苯酚-甲醛聚合物。曝 光后，聚合物变为可溶状态，发生了光溶解 反应。
光刻胶可以和许多形式的能量（光能和热 能）或电磁光谱中的具体某一部分光反应。
传统的正胶可以用在I-Line曝光源上，经
化学放大的光刻胶可用DUV曝光。用X射线 和电子束上的光刻胶不同于传统的正负胶。
• 溶剂：光刻胶中容量最大的成分。使光刻 胶处于液态，并可以使光刻胶通过旋转的 方法涂在晶圆表面。
I线光刻胶对深紫外光有过度的吸收，光不 能渗透光刻胶，曝光图形差。
准分子激光
使用它们的主要优点是可以在248nm深紫外及以 下波长提供较大的光强，因为汞灯在这些波长发 射效率很低。
迄今惟一用于光学曝光的激光光源是准分子激光。 准分子是不稳定分子，由惰性气体原子和卤素构 成，例如氟化氩（ArF），这里分子只存在于准 稳定激发态。
• 脱水烘焙的三种温度范围
1.在150℃~200℃温度范围内（低温），晶
圆表面会被蒸发；
2.400℃（中温）时，与晶圆表面结合比较松 的水分子会离开；
3.超过750℃（高温）时，晶圆表面从化学性 质上讲恢复到了憎水性条件。
• 低温烘焙好处
1.可通过热板、箱式对流传导或者真空烤箱达到；
2.进行旋转工艺前不用花很长时间等待晶圆冷却， 容易和旋转烘焙结合起来，形成脱水-旋转-烘 焙系统。
8.4 光刻胶
光刻胶可以和许多形式的能量（光能和热 能）或电磁光谱中的具体某一部分光反应。
传统的正胶可以用在I-Line曝光源上，经
化学放大的光刻胶可用DUV曝光。用X射线 和电子束上的光刻胶不同于传统的正负胶。
• 溶剂：光刻胶中容量最大的成分。使光刻 胶处于液态，并可以使光刻胶通过旋转的 方法涂在晶圆表面。
I线光刻胶对深紫外光有过度的吸收，光不 能渗透光刻胶，曝光图形差。
准分子激光
使用它们的主要优点是可以在248nm深紫外及以 下波长提供较大的光强，因为汞灯在这些波长发 射效率很低。
迄今惟一用于光学曝光的激光光源是准分子激光。 准分子是不稳定分子，由惰性气体原子和卤素构 成，例如氟化氩（ArF），这里分子只存在于准 稳定激发态。
• 脱水烘焙的三种温度范围
1.在150℃~200℃温度范围内（低温），晶
圆表面会被蒸发；
2.400℃（中温）时，与晶圆表面结合比较松 的水分子会离开；
3.超过750℃（高温）时，晶圆表面从化学性 质上讲恢复到了憎水性条件。
• 低温烘焙好处
1.可通过热板、箱式对流传导或者真空烤箱达到；
2.进行旋转工艺前不用花很长时间等待晶圆冷却， 容易和旋转烘焙结合起来，形成脱水-旋转-烘 焙系统。
8.4 光刻胶
光刻工艺
2
三、工艺流程： 工艺流程：
以负胶为例来说明这八个步骤，一般可分 以负胶为例来说明这八个步骤， 为： 打底膜- 涂胶- 前烘- 曝光- 显影打底膜->涂胶->前烘->曝光->显影-> 后烘- 腐蚀- 去胶。 后烘->腐蚀->去胶。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS HMDS） 打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
24
投影式曝光虽 有很多优点， 但由于光刻设 备中许多镜头 需要特制，设 备复杂
25
四、X射线曝光（4～20埃） 射线曝光（
基本要求： 一、材料的形变小，这样制成的图形 尺寸及其相对位置的变化可以忽略。 二、要求掩膜衬底材料透X光能力强， 而在它上面制作微细图形的材料透X 光能力差，这样在光刻胶上可获得分 辨率高的光刻图形。
7
8
9
§2 光刻质量要求与分析
一、光刻的质量要求 一、光刻的质量要求： 光刻的质量要求：
光刻的质量直接影响到器件的性能，成品 光刻的质量直接影响到器件的性能， 率和可靠性。对其有如下要求， 率和可靠性。对其有如下要求，刻蚀的图 形完整性好，尺寸准确，边缘整齐， 形完整性好，尺寸准确，边缘整齐，线条 陡直；图形内无针孔，图形外无小岛， 陡直；图形内无针孔，图形外无小岛，不 染色；硅片表面清洁，无底膜； 染色；硅片表面清洁，无底膜；图形套刻 准确。 准确。
三、工艺流程： 工艺流程：
以负胶为例来说明这八个步骤，一般可分 以负胶为例来说明这八个步骤， 为： 打底膜- 涂胶- 前烘- 曝光- 显影打底膜->涂胶->前烘->曝光->显影-> 后烘- 腐蚀- 去胶。 后烘->腐蚀->去胶。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS HMDS） 打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
24
投影式曝光虽 有很多优点， 但由于光刻设 备中许多镜头 需要特制，设 备复杂
25
四、X射线曝光（4～20埃） 射线曝光（
基本要求： 一、材料的形变小，这样制成的图形 尺寸及其相对位置的变化可以忽略。 二、要求掩膜衬底材料透X光能力强， 而在它上面制作微细图形的材料透X 光能力差，这样在光刻胶上可获得分 辨率高的光刻图形。
7
8
9
§2 光刻质量要求与分析
一、光刻的质量要求 一、光刻的质量要求： 光刻的质量要求：
光刻的质量直接影响到器件的性能，成品 光刻的质量直接影响到器件的性能， 率和可靠性。对其有如下要求， 率和可靠性。对其有如下要求，刻蚀的图 形完整性好，尺寸准确，边缘整齐， 形完整性好，尺寸准确，边缘整齐，线条 陡直；图形内无针孔，图形外无小岛， 陡直；图形内无针孔，图形外无小岛，不 染色；硅片表面清洁，无底膜； 染色；硅片表面清洁，无底膜；图形套刻 准确。 准确。
光学光刻PPT课件
400
. 500
600
9
由于衍射效应是光学曝光技术中限制分辨率的主要因素， 所以要提高分辨率就应使用波长更短的光源如 深紫外光。实际 使用的深紫外光源有 KrF 准分子激光（248 nm）、ArF 准分子 激光（193 nm）和 F2 准分子激光（157 nm）等。
深紫外光的曝光方式与紫外光基本相同，但需注意两点，
但是当掩模版上的特征尺寸接近曝光波长时，就应该把光
的传输作为电磁波来处理，必须考虑衍射和干涉。由于衍射的
作用，掩模版透光区下方的光强减弱，非透光区下方的光强增
加，从而影响光刻的分辩率。
.
5
7.3 调制传输函数和光学曝光
光 强
无衍射效应
.
有衍射效应
6
定义图形的 调制传输函数 MTF 为
MTF Imax Imin Imax Imin
Wmin
k1
NA
式中，k1 是与光刻胶的光强响应特性有关的常数，约为 0.75。 NA 为镜头的 数值孔径，
NAnsin
n 为折射率， 为半接收角。NA 的典型值是 0.16 到 0.8。
增大 NA 可以提高分辨率，.但受到 焦深 的限制。
15
焦深 代表当硅片沿光路方向移动时能保持良好聚焦的移动 距离。投影式光刻机的焦深由 雷利第二公式 给出，即
.
20
第十章-1 光刻工艺
金属易受侵蚀或氧化，因此从金属表面去除光刻胶 是一个比较困难的工作。 去胶剂：
酚有机去除剂 溶剂／胺去除剂
3、去胶
（2）干法去胶（灰化）
原理：在去胶机中通入O2，O2被等离子化，其中的活性 物质O与光刻胶发生化学反应，胶是有机物，被氧化生成 H2O、CO、CO2等气体，被真空泵排除。
3、去胶
（2）干法去胶(灰化 ) 优点：消除了液体槽和对化学品的操作
4、对准和曝光 （5）制版
③ 掩膜版的质量要求
A：图形符合设计要求，尺寸准确，不发生变形； B：一套母版的各个分版之间应一一套准； C：版黑白反差应大； D：图形边缘光滑陡直，无毛刺，过渡小。 E：版面光洁，针孔、小岛，以及划痕少。
5、显影（教材387） （1）概述
晶圆在完成对准和曝光后，器件或电路的图案被以曝光和未 曝光区域的形式记录在光刻胶上，但还未出现应有的图形。
① 光学曝光 C：投影式 投影式曝光和接触式曝光相比有以下优点：
a 避免了掩膜版与硅片表面的摩擦，延长了掩膜版的寿命； b 掩膜版的尺寸可以比实际尺寸大得多，克服了小图形制版的困难； c 消除了掩膜版图形线宽过小而产生的光衍射效应
投影式曝光的缺点：
a 光刻设备有许多镜头需要特制，设备复杂。
4、对准和曝光 （4）曝光方法
3、光刻的目标
（1）尽可能接近特征图形尺寸。
（2）在晶圆表面正确定位图形（称为 Alignment或者Registration），包括套刻准 确。
酚有机去除剂 溶剂／胺去除剂
3、去胶
（2）干法去胶（灰化）
原理：在去胶机中通入O2，O2被等离子化，其中的活性 物质O与光刻胶发生化学反应，胶是有机物，被氧化生成 H2O、CO、CO2等气体，被真空泵排除。
3、去胶
（2）干法去胶(灰化 ) 优点：消除了液体槽和对化学品的操作
4、对准和曝光 （5）制版
③ 掩膜版的质量要求
A：图形符合设计要求，尺寸准确，不发生变形； B：一套母版的各个分版之间应一一套准； C：版黑白反差应大； D：图形边缘光滑陡直，无毛刺，过渡小。 E：版面光洁，针孔、小岛，以及划痕少。
5、显影（教材387） （1）概述
晶圆在完成对准和曝光后，器件或电路的图案被以曝光和未 曝光区域的形式记录在光刻胶上，但还未出现应有的图形。
① 光学曝光 C：投影式 投影式曝光和接触式曝光相比有以下优点：
a 避免了掩膜版与硅片表面的摩擦，延长了掩膜版的寿命； b 掩膜版的尺寸可以比实际尺寸大得多，克服了小图形制版的困难； c 消除了掩膜版图形线宽过小而产生的光衍射效应
投影式曝光的缺点：
a 光刻设备有许多镜头需要特制，设备复杂。
4、对准和曝光 （4）曝光方法
3、光刻的目标
（1）尽可能接近特征图形尺寸。
（2）在晶圆表面正确定位图形（称为 Alignment或者Registration），包括套刻准 确。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HMDS EBR 7030
DNS
TEL
DUV
3
涂胶菜单
4
注：⑴.关键层指：TO、GT、PC、BN+、ROM、W1、VIA、METAL、TU、BC、SGE、SN（MG）、GW（MG）。 ⑵.非关键层指：除关键层次和PAD之外的其他层次。
涂胶基本流 程
DNS 涂胶系统图：
前处理（PRIMING） 涂胶（APPLY）
✓检查HMDS的流量是否正常，温度是否设置恰当，必要时，可以考虑试用不同厂家的 HMDS
15
驻波效应（Standing Wave）
驻波效应原理： • 由于入射光与反射光产生干
涉使沿胶厚的方向的光强形 成波峰和波谷产生的
降低或消除驻波效应的方法： • PEB • 加抗反射层：用有机(TARC/BARC)&无机材料(TIN) • 染色剂
NO PEB
PEB
16
Footing and Undercut
目的： • 去除残余的显影液、水、有机溶剂 • 提高粘附性 • 预防刻蚀时胶形貌变形 方法：接近式热板 控制关键点是温度和时间
的工艺条件为：112 °C/60s
19
PR/HMDS影响
❖ PR厚度，粘性系数；HMDS 处理是否恰当、温度设置、 HMDS原料等，都是影响显影缺陷的因素
20
解决PR/HMDS造成的显影缺陷的措施：
IND AH AC SC HP IND
5ห้องสมุดไป่ตู้
涂胶前处理（Priming）
HMDS 处理
去水烘烤
6
HMDS
• 目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性 • 原理：将圆片表面状态由亲水性转变为疏水性(亲油性) • 化学试剂：HMDS (六甲基二硅胺) • 气相涂布方法：高温低真空下的HMDS单片处理模块 • 确认HMDS的效果用接触角计测量，一般要求大于65度 • 前处理注意事项：
光刻工艺介绍1
1
General Photolithography
前工序
Process
涂胶
(Coating)
HMDS
Resist coating
Soft bake
Soft bake
TARC coating
曝光
(Exposure)
显影
(Developing)
套刻
(Overlay)
Post exposure bake
12
显影基本流 程
DNS 显影系统图：
Post Exposure Bake Developer
HP/HP HP/CP HP/CP HP/HP
SDP
IND4
TR
IND3 IND2
SDP
IND1
Hard Bake
HP：HOT PLATE CP：COOLING PLATE IND：INDEXER SDP：SPIN DEVELPER TR：TRANSFER UNIT
涂胶去边规范：AL、CP层次2-3mm 其他层次1-2mm
8
涂胶（Coating）
☆涂胶的关键在于控制膜厚及其均匀性
影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数：[括号内的值为 实际工艺参数设置] • 环境温度（23°C) • 环境湿度(40%) • 排风净压力(5 mmaq) • 光刻胶温度(23°C+/-0.5） • 光刻胶量（1.2-1.5cc) • 旋转马达的精度和重复性 • 回吸量 • 预旋转速度 预旋转时间 最终旋转速度 最终旋转时间 最终旋转加速度
HP CP POSI-DEV HP
J-NO. U-NAME
1
5/6HP
7/9CP
2
3
8/10HP
3/4 DEV
4
14
显影前烘焙（Post Exposure Bake）
• 目的：降低或消除驻波效应 • PEB温度一般要求比软烘高15-20°C • PEB一般采接近式热板烘焙 • PEB的关键控制点是温度与时间 • 的工艺条件为：112℃/60s
– 来片衬底必须是干净和干燥的 – HMDS处理后应及时涂胶 – HMDS处理不能过度 – 安全使用HMDS
7
涂胶（Coating）
• 涂胶就是采用旋转涂敷的方法，在圆片衬底上均 匀的涂上一层一定厚度的光刻胶。
• 旋转涂敷主要受到以下几个因素的影响，它们彼 此作用，或相互增强或相互减弱结果
– 光刻胶的流动性 – 光刻胶中树脂成份中分子间的束缚力 – 旋转离心力 – 光刻胶溶剂的挥发力
9
涂胶——均匀性的影响因素(1)
10
涂胶——均匀性的影响因素(2)
11
软烘（Soft Bake）
软烘目的： • 去除光刻胶中的溶剂 • 增加粘附性 • 提高E0的稳定性 • 减少表面张力 软烘方法： • 热对流烘箱 • 红外线辐射 • 接触式（接近式）热板 软烘的关键控制点是温度和时间(90℃/60s)
IND HP CP SDP HP IND
13
显影菜单（DNS 5#）介绍
FLOW DATA：
F-STEP
BASIC FLOW
NO.
STNO.U-NO. U-NAME
1
S1
1
INDEX-A
2
1
5
HP
3
1
7
CP
4
1
3
POSI-DEV
5
1
8
HP
6
E1
1
INDEX-A
J-NO.
6 9 4 10
PARALLEL FLOW U-NAME J-NO. U-NAME
17
显影（Develop）
目的： • 简单的说就是去除已曝光部分的光刻胶 显影方法： • 浸润显影（TANK） • 喷雾显影（SPRAY） • 静态显影（PUDDLE） 影响显影的因素： • 显影液成份、显影液温度 • 环境温度、环境湿度 • 显影液量、显影方式、程序
18
坚膜（Hard Bake）
HP/HP HP/HP AH/AC AH/AC
SC
IND4
TR
IND3 IND2
SC
IND1
软烘（SB）
HP：HOT PLATE IND：INDEXER AC：ADHESION CHAMBER WITH CP
AH：ADHESION CHAMBER WITH HP
SC：SPIN COATER
TR：TRANSFER UNIT
DI Water
Develop
Hard bake
显检
(Inspect)
条宽
(Critical Dimension)
后工序
2
材料 设备
涂胶/显影概况
光刻胶 显影液 其他
SPR6812 IX925G-14CP XHRIC-11 SPR513 Durimide7510 MIR701-29CP MIR701-49CP AZ 6130 SPR660-1.0 AZ AQUATAR AR3-600 UV135 CD26: 5 MF503: 10 HRD-2: 7
DNS
TEL
DUV
3
涂胶菜单
4
注：⑴.关键层指：TO、GT、PC、BN+、ROM、W1、VIA、METAL、TU、BC、SGE、SN（MG）、GW（MG）。 ⑵.非关键层指：除关键层次和PAD之外的其他层次。
涂胶基本流 程
DNS 涂胶系统图：
前处理（PRIMING） 涂胶（APPLY）
✓检查HMDS的流量是否正常，温度是否设置恰当，必要时，可以考虑试用不同厂家的 HMDS
15
驻波效应（Standing Wave）
驻波效应原理： • 由于入射光与反射光产生干
涉使沿胶厚的方向的光强形 成波峰和波谷产生的
降低或消除驻波效应的方法： • PEB • 加抗反射层：用有机(TARC/BARC)&无机材料(TIN) • 染色剂
NO PEB
PEB
16
Footing and Undercut
目的： • 去除残余的显影液、水、有机溶剂 • 提高粘附性 • 预防刻蚀时胶形貌变形 方法：接近式热板 控制关键点是温度和时间
的工艺条件为：112 °C/60s
19
PR/HMDS影响
❖ PR厚度，粘性系数；HMDS 处理是否恰当、温度设置、 HMDS原料等，都是影响显影缺陷的因素
20
解决PR/HMDS造成的显影缺陷的措施：
IND AH AC SC HP IND
5ห้องสมุดไป่ตู้
涂胶前处理（Priming）
HMDS 处理
去水烘烤
6
HMDS
• 目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性 • 原理：将圆片表面状态由亲水性转变为疏水性(亲油性) • 化学试剂：HMDS (六甲基二硅胺) • 气相涂布方法：高温低真空下的HMDS单片处理模块 • 确认HMDS的效果用接触角计测量，一般要求大于65度 • 前处理注意事项：
光刻工艺介绍1
1
General Photolithography
前工序
Process
涂胶
(Coating)
HMDS
Resist coating
Soft bake
Soft bake
TARC coating
曝光
(Exposure)
显影
(Developing)
套刻
(Overlay)
Post exposure bake
12
显影基本流 程
DNS 显影系统图：
Post Exposure Bake Developer
HP/HP HP/CP HP/CP HP/HP
SDP
IND4
TR
IND3 IND2
SDP
IND1
Hard Bake
HP：HOT PLATE CP：COOLING PLATE IND：INDEXER SDP：SPIN DEVELPER TR：TRANSFER UNIT
涂胶去边规范：AL、CP层次2-3mm 其他层次1-2mm
8
涂胶（Coating）
☆涂胶的关键在于控制膜厚及其均匀性
影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数：[括号内的值为 实际工艺参数设置] • 环境温度（23°C) • 环境湿度(40%) • 排风净压力(5 mmaq) • 光刻胶温度(23°C+/-0.5） • 光刻胶量（1.2-1.5cc) • 旋转马达的精度和重复性 • 回吸量 • 预旋转速度 预旋转时间 最终旋转速度 最终旋转时间 最终旋转加速度
HP CP POSI-DEV HP
J-NO. U-NAME
1
5/6HP
7/9CP
2
3
8/10HP
3/4 DEV
4
14
显影前烘焙（Post Exposure Bake）
• 目的：降低或消除驻波效应 • PEB温度一般要求比软烘高15-20°C • PEB一般采接近式热板烘焙 • PEB的关键控制点是温度与时间 • 的工艺条件为：112℃/60s
– 来片衬底必须是干净和干燥的 – HMDS处理后应及时涂胶 – HMDS处理不能过度 – 安全使用HMDS
7
涂胶（Coating）
• 涂胶就是采用旋转涂敷的方法，在圆片衬底上均 匀的涂上一层一定厚度的光刻胶。
• 旋转涂敷主要受到以下几个因素的影响，它们彼 此作用，或相互增强或相互减弱结果
– 光刻胶的流动性 – 光刻胶中树脂成份中分子间的束缚力 – 旋转离心力 – 光刻胶溶剂的挥发力
9
涂胶——均匀性的影响因素(1)
10
涂胶——均匀性的影响因素(2)
11
软烘（Soft Bake）
软烘目的： • 去除光刻胶中的溶剂 • 增加粘附性 • 提高E0的稳定性 • 减少表面张力 软烘方法： • 热对流烘箱 • 红外线辐射 • 接触式（接近式）热板 软烘的关键控制点是温度和时间(90℃/60s)
IND HP CP SDP HP IND
13
显影菜单（DNS 5#）介绍
FLOW DATA：
F-STEP
BASIC FLOW
NO.
STNO.U-NO. U-NAME
1
S1
1
INDEX-A
2
1
5
HP
3
1
7
CP
4
1
3
POSI-DEV
5
1
8
HP
6
E1
1
INDEX-A
J-NO.
6 9 4 10
PARALLEL FLOW U-NAME J-NO. U-NAME
17
显影（Develop）
目的： • 简单的说就是去除已曝光部分的光刻胶 显影方法： • 浸润显影（TANK） • 喷雾显影（SPRAY） • 静态显影（PUDDLE） 影响显影的因素： • 显影液成份、显影液温度 • 环境温度、环境湿度 • 显影液量、显影方式、程序
18
坚膜（Hard Bake）
HP/HP HP/HP AH/AC AH/AC
SC
IND4
TR
IND3 IND2
SC
IND1
软烘（SB）
HP：HOT PLATE IND：INDEXER AC：ADHESION CHAMBER WITH CP
AH：ADHESION CHAMBER WITH HP
SC：SPIN COATER
TR：TRANSFER UNIT
DI Water
Develop
Hard bake
显检
(Inspect)
条宽
(Critical Dimension)
后工序
2
材料 设备
涂胶/显影概况
光刻胶 显影液 其他
SPR6812 IX925G-14CP XHRIC-11 SPR513 Durimide7510 MIR701-29CP MIR701-49CP AZ 6130 SPR660-1.0 AZ AQUATAR AR3-600 UV135 CD26: 5 MF503: 10 HRD-2: 7