光刻1
光刻工艺流程
光刻工艺流程
《光刻工艺流程》
光刻工艺是半导体制造中至关重要的一步，它通过光刻机将芯片上的图案转移到光敏材料上，从而实现对芯片表面的加工。
光刻工艺流程是一个复杂的过程，需要经过多个步骤来完成。
首先是准备工作，包括清洁硅片、涂覆光刻胶，以及对光刻胶进行预烘烤，以保证后续的光刻过程能够顺利进行。
接着是对光刻胶进行曝光，这一步需要使用光刻机来对硅片上的光刻胶进行曝光，将图案转移到光刻胶的表面。
曝光完成后，需要进行显影处理，将未曝光部分的光刻胶去除，留下需加工的图案。
接下来是进行蚀刻，将光刻胶下面的硅片层进行加工，形成所需的结构。
最后是清洗去除光刻胶残留物，以及对加工后的芯片进行质检。
光刻工艺流程中的每一个步骤都需要精密的设备和严格的操作，任何一个环节出现偏差都有可能导致芯片的质量受损。
因此，光刻工艺是半导体制造中至关重要的一环，需要经验丰富的工程师来进行调控和优化。
总的来说，光刻工艺流程是半导体制造中不可或缺的重要环节，它直接影响到芯片的性能和质量。
随着半导体技术的不断发展，光刻工艺也在不断更新和优化，以应对日益复杂的芯片结构和制造需求。
光刻工艺的主要步骤
光刻工艺的主要步骤嘿，朋友们！今天咱就来唠唠光刻工艺的那些主要步骤，这可真是个神奇又精细的活儿呢！你想想看，光刻就像是在一个微小的世界里画画，得特别小心、特别仔细。
第一步呢，就是涂光刻胶，这就好比给要画画的地方先铺上一层特殊的画布。
这层胶可重要了，得均匀得不能再均匀，不能有一点儿气泡或者瑕疵，不然画出来的东西可就走样啦！接下来，就是曝光啦！这就好像是用一束神奇的光，把我们想要的图案照到那层胶上。
这束光可得特别准，不能偏了一点儿，要不然图案就不完整啦。
这曝光的过程啊，就像是舞台上的聚光灯，一下子把主角给照亮了，让它展现在大家面前。
然后呢，就是显影啦！这一步就像是把隐藏在胶里的图案给洗出来一样。
经过这一步，我们想要的图案就慢慢浮现出来啦，是不是很神奇？这感觉就像是魔术师从帽子里变出兔子一样，让人惊喜！再之后就是蚀刻啦，这就像是拿着小刻刀，沿着显影出来的图案把不需要的部分给去掉。
这可得小心又小心，不能多刻一点儿，也不能少刻一点儿，不然整个图案就毁了呀！最后一步就是去胶啦，把完成使命的光刻胶去掉，留下我们精心制作出来的图案。
这就像是打扫战场一样，把用过的东西清理掉，只留下最精彩的部分。
你说这光刻工艺神奇不神奇？每一步都得小心翼翼，就像走钢丝一样，稍有偏差就前功尽弃啦！但正是因为有了这么精细的工艺，我们才能有那些厉害的芯片，让我们的电子设备变得越来越强大。
这就好像是搭积木，一块一块小心地堆起来，最后建成一座漂亮的城堡。
所以啊，可别小看了这光刻工艺的主要步骤，它们可都是至关重要的呢！没有它们，哪来我们现在这么方便快捷的科技生活呀！这就像是一场精彩的演出，每一个环节都不能出错，才能给观众带来最棒的体验。
咱得好好感谢那些在背后默默努力的科学家和工程师们，是他们让这一切成为可能啊！怎么样，现在是不是对光刻工艺的主要步骤有了更深刻的认识啦？。
光刻工艺介绍1
DI Water
Develop
Hard bake
显检
(Inspect)
条宽
(Critical Dimension)
后工序
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
Stepper Introduce
Tool sets Retile size
NIKON EX14-DUV
1
6 inch
CANON 2000i 3
5 inch
NIKON G6/G7
4/0
5 inch
Field size
22mm
20mm
15mm
Wave length
248nm
365nm
486nm
Resolution
Defocus Effect
+1.0um +0.8um
+0.2um
-0.4um -0.6um
+0.6um
Best Focus
-0.8um
+0.4um
-0.2um
-1.0um
Focus-Exposure Matrix
焦点和曝光量在光阻线条上的效应
固定CD对焦点和曝光量的等高图
在线宽，形貌和胶的损失量三个规格基 对应于可接受的外部极限的两条CD曲线-CD规格 础上构建的焦点曝光量工艺窗口
脱胶原因
光刻原理详细步骤
光刻原理详细步骤
光刻是一种用于制造半导体器件的技术，其基本原理是将图案转移到光敏材料上，然后通过曝光和显影过程将图案转移到硅片上。
以下是光刻的一般步骤：
1. 准备硅片：将硅片切割成适当大小，并进行清洗和处理，以保证表面平整和无杂质。
2. 涂覆光敏材料：将光敏材料涂覆在硅片表面，并使其均匀分布。
3. 曝光：将光敏材料置于光刻机中，通过掩膜板将图案转移到光敏材料上。
掩膜板上的图案会通过光刻机的透镜系统投影到硅片表面。
4. 显影：将经过曝光的硅片置于显影液中，显影液会选择性地溶解未被曝光的光敏材料，从而将图案转移到硅片上。
5. 蚀刻：用蚀刻剂将硅片表面未被转移的部分溶解掉，从而形成所需的图案。
6. 清洗：将硅片进行清洗，以去除残留的光敏材料和蚀刻剂。
7. 重复：重复上述步骤，直到所有所需的图案都被转移到硅片上。
需要注意的是，不同类型的光刻技术（如干法、湿法、光刻胶干法等）具有不同的操作步骤和设备要求，因此在实
际应用中应根据具体情况进行选择和优化。
同时，在操作过程中应严格遵守安全规范，避免产生有害物质和危险情况。
光刻基本流程
光刻基本流程光刻是半导体芯片制造中最重要的工艺之一，它是将芯片设计中的电路图案通过光学技术转移到硅片表面的过程。
本文将介绍光刻的基本流程。
1. 掩模制备在光刻开始前，需要准备好掩模。
掩模是一种透光性很好的玻璃或石英薄板，上面覆盖着芯片设计中所需要的电路图案。
掩模的制备需要使用电子束曝光或激光束曝光等技术，制备出高精度的电路图案。
2. 光刻胶涂覆光刻胶是一种具有特殊光敏性的聚合物材料。
在光刻开始前，需要将光刻胶涂覆在硅片表面上。
涂覆的厚度需要精确控制，通常在几百纳米到几微米之间。
3. 曝光在涂覆了光刻胶的硅片上，需要使用光刻机进行曝光。
光刻机通过掩模上的电路图案，将光照射在光刻胶上。
光照后，光刻胶会发生化学反应，使得光刻胶的化学性质发生变化。
曝光后的光刻胶只有在接下来的显影过程中才会被去除。
4. 显影在显影过程中，需要将曝光后的光刻胶进行去除。
具体来说，需要将硅片浸泡在显影液中。
显影液能够溶解曝光后的光刻胶，而未曝光的部分则不会被去除。
这样就形成了光刻胶的图案。
5. 电子束刻蚀在光刻胶图案形成后，需要使用电子束刻蚀将图案转移到硅片表面。
电子束刻蚀是一种高精度、高能量的刻蚀技术，能够将光刻胶图案转移至硅片表面。
6. 清洗在电子束刻蚀完成后，需要对硅片进行清洗。
清洗的目的是去除残留的光刻胶和刻蚀产物等杂质，以保证芯片的质量。
光刻流程包括掩模制备、光刻胶涂覆、曝光、显影、电子束刻蚀和清洗。
通过这一系列的工艺步骤，能够将芯片设计中的电路图案精确地转移到硅片表面，从而制造出高质量的半导体芯片。
光刻工艺流程
光刻工艺流程光刻工艺流程是制备微电子器件的关键步骤之一，它的主要目的是通过光照和化学腐蚀的方法在硅片表面形成所需的图形，从而制造出微小而精确的电子元件。
下面是一个典型的光刻工艺流程示例。
1. 硅片准备：在光刻工艺开始前，首先需要对硅片进行准备。
这包括清洗硅片表面，去除上面的杂质和残留物，并确保硅片表面光滑和干净。
2. 底部防反射涂层（BARC）涂覆：为了减少光的反射和增强图案的对比度，需要在硅片表面涂覆一层BARC。
这层涂层通常是一种光阻材料，可以有效地防止光的反射。
3. 光刻胶涂覆：在硅片表面涂覆一层光刻胶，光刻胶是一种特殊的聚合物材料，它可以在光照后发生化学反应，并形成所需的图案。
4. 预烘烤：为了去除光刻胶中的溶剂和使其固化，需要将硅片进行预烘烤。
这个步骤通常在约100摄氏度的温度下进行。
5. 光刻胶暴光：使用光刻机器将硅片表面的光刻胶进行曝光。
光刻机器通过照射光的特定波长和强度，实现对光刻胶的化学反应。
6. 显影：在曝光后，需要将硅片进行显影，即将未暴露到光的区域的光刻胶去除。
通常使用化学溶液来实现显影，溶剂的选择会根据光刻胶的化学性质进行调整。
7. 后烘烤：在显影后，需要将硅片进行后烘烤，以去除残存的光刻胶，并使得图案更加精确。
后烘烤的温度和时间根据光刻胶的要求进行调整。
8. 金属蒸镀：在完成光刻后，通常需要对硅片表面进行金属蒸镀。
金属蒸镀是将金属材料蒸发到硅片表面，以形成所需的电子元件。
9. 后处理：最后，需要对完成的硅片进行后处理。
这包括去除任何残留的脏污和残留物，清洗硅片表面，并对器件进行测试和检验。
以上是一个典型的光刻工艺流程示例。
实际的光刻工艺会因器件的具体要求和工艺的不同而有所不同。
然而，这个示例提供了一个基本的框架，描述了光刻工艺的一般步骤。
光刻工艺是制备微电子器件的关键步骤之一，对于微电子工业和科研领域都具有重要的意义。
光刻工艺介绍1
Defocus Effect
+1.0um +0.8um
+0.2um
-0.4um -0.6um
+0.6um
Best Focus
-0.8um
+0.4um
-0.2um
-1.0um
Focus-Exposure Matrix
焦点和曝光量在光阻线条上的效应
固定CD对焦点和曝光量的等高图
对应于可接受的外部极限的两条CD曲线-CD规格
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
DI Water
Develop
Hard bake
显检
(Inspect)
条宽
(Critical Dimension)
后工序
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
驻波效应（Standing Wave）
驻波效应原理: • 由于入射光与反射光产生干
光刻的基本原理
光刻的基本原理1. 光刻技术概述光刻（photolithography）是一种在微电子制造工艺中广泛应用的技术，用于将电路图案转移至硅片上。
它是一种光影刻蚀技术，通过使用特殊的光刻胶和掩膜来实现。
2. 光刻的基本步骤光刻的基本步骤包括掩膜制备、光刻胶涂布、曝光、显影和刻蚀等步骤。
2.1 掩膜制备掩膜是光刻中的一种重要工具，它由透明光刻胶和不透明掩膜板组成。
掩膜板的图案决定了最终在硅片上形成的电路。
2.2 光刻胶涂布在光刻过程中，需要将光刻胶均匀涂布在硅片上。
涂布需要控制好厚度，并保持均匀性。
2.3 曝光曝光是将掩膜上的图案转移到光刻胶层的过程。
曝光时，光源会将光刻胶层中的敏化剂激活，使其变得可显影。
2.4 显影显影是将曝光后的光刻胶层中未被曝光的部分去除，从而显现出所需图案的过程。
显影液会溶解未暴露于光的区域，使其变为可刻蚀的区域。
2.5 刻蚀刻蚀是将显影后的光刻胶层外的材料去除的过程。
通过刻蚀，可以形成所需的电路图案。
3. 光刻的基本原理光刻的基本原理可以分为光学透射原理和化学反应原理两个方面。
3.1 光学透射原理光学透射原理是光刻的基础，也是光刻胶和掩膜的关键。
光刻胶对于不同波长的光有不同的吸收特性，而掩膜上的图案会通过光刻胶的吸收和透射来形成图案。
当掩膜上的图案被光照射时，光刻胶中的敏化剂会被激活，从而改变光刻胶的溶解性质。
3.2 化学反应原理化学反应原理是光刻胶显影和刻蚀的基础。
在显影过程中，显影液与光刻胶表面的未暴露区域发生化学反应，使其溶解。
而在刻蚀过程中，刻蚀液与未被光刻胶保护的硅片表面或者下一层材料发生化学反应，使其被去除。
4. 光刻的影响因素光刻的效果受到多个因素的影响，主要包括曝光能量、曝光时间、光刻胶厚度、显影液浓度等因素。
4.1 曝光能量和曝光时间曝光能量和曝光时间决定了光刻胶的显影深度，对图案的清晰度和精度有重要影响。
4.2 光刻胶厚度光刻胶厚度会影响曝光和显影的效果，太厚会导致曝光不足，太薄则可能导致显影不均匀。
光刻工艺的三要素
光刻工艺的三要素
1. 光源：光刻工艺需要使用一定波长的紫外线光源来照射光刻胶。
常用的光源包括汞灯、氘灯和氙灯等。
光源的稳定性和强度直接影响着光刻胶的曝光结果。
2. 掩膜：掩膜是用于制作芯片器件图案的模具，通过掩膜上的透明区域将光源发出的光线投射到光刻胶上形成图案。
掩膜的制作需要使用高分辨率的光刻技术，并且透明区域需要具备良好的精确度和对比度。
3. 光刻胶：光刻胶是光刻工艺中的关键材料，它在曝光后会发生化学反应，形成特定的图案。
光刻胶的光敏剂和增感剂决定了其对特定波长光的敏感程度和曝光速度，而胶厚度、粘度和耐化学性等属性则对图案的质量和光刻的可重复性产生影响。
通过光源的照射，掩膜上的图案在光刻胶上形成，然后通过显影、蚀刻等步骤，制作出所需的芯片器件结构。
这三要素的优化和控制是确保光刻过程准确、稳定和高效的关键因素。
第四讲(光刻技术)(1)
13
软烘
软烘(Soft-bake) 的作用是：
将光刻胶的溶剂去除； 增强光刻胶的粘附性以防止在显影的时候脱落； 缓和在光刻胶旋涂过程中产生的内应力，并使光刻胶回流平坦化； 防止光刻胶粘到光刻机或光刻版上（保持器械洁净）。
如果不经过软烘直接曝光，则容易出现以下问题：
光刻胶发黏而易受颗粒污染； 旋涂造成的内应力导致粘附力差； 溶剂含量过高导致在显影时很难区分曝光和未曝光的光刻胶； 光刻胶散发的气体可能会玷污光学系统透镜。
Micro-electromechanical Systems
10/10/2011 4:41 PM
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对 准 标 记 尺 寸 和 形 状
Micro-electromechanical Systems
10/10/2011 4:41 PM
24
后一次版为大面积透光和大面积不透光时，对准标记 形式的区别。
Micro-electromechanical Systems
10/10/2011 4:41 PM
2
光刻系统的组成
光刻机
光刻机是一种曝光工具，这是光刻工程的核 心部分，堪称现代光学工业之花，其造价昂贵， 号称世界上最精密的仪器，其制造难度之大，到 现在全世界也不过两三家公司能够制造而已。
掩模版
光刻胶
10/10/2011 4:41 PM
7
涂胶
预烘完的基片采用旋转涂胶的方法涂上光刻胶。硅 片被固定在一个真空载片台上，在将一定数量的光刻 胶滴在硅片的中心后，载片台带动硅片旋转得到一层 均匀的光刻胶涂层。不同的光刻胶要求不同的旋转涂 胶条件。
Allow the photoresist to spread across the wafer.
光刻的原理
光刻的原理
光刻是一种将图案转移到光刻胶上的工艺，是微电子制造中最重要的工艺之一。
它的原理是利用紫外光在光刻胶上形成化学反应，从而形成所需的图案。
下面将详细介绍光刻的原理。
光刻的原理主要分为三个步骤：曝光、显影和退火。
首先，在曝光的过程中，将待加工的芯片或晶圆放置在光刻机上，通过光刻胶层让光线照射到芯片表面。
其中，胶层的光敏化过程是利用光刻胶中的光敏剂吸收光子来完成的，这些光子会激发光敏剂中的化学反应，使光刻胶产生化学性变化。
而这种化学性变化会使得胶层变得更加耐蚀和硬化。
接下来是显影步骤，将光刻胶进行显影处理，以便刻蚀出图案。
在这个过程中，光刻胶被暴露在显影液中，显影液会溶解掉没有暴露在光线之下的胶层。
这个过程中的化学反应，使得光线照射的区域和显影液接触的区域产生了不同的化学性变化。
最后是退火步骤，这个过程是通过高温处理来提高芯片或晶圆的结构稳定性。
这个步骤能够使得芯片的线路更加牢固和稳定，从而提高芯片的性能和可靠性。
总之，光刻是一种非常关键的微电子制造工艺，它的原理是通过曝光、显影和退火三个步骤来实现芯片制造中的图案转移。
在整个过程中，光刻胶的光敏化、显影液的化学反应和高温处理都是非常重要的步骤，它们可以使得芯片的制造更加精确、高效和可靠。
- 1 -。
光刻的分类
光刻的分类光刻是半导体制造中不可或缺的工艺步骤之一，用于将电路图案转移到硅片或其他基板上。
根据不同的光刻技术和使用的光刻胶材料，可以将光刻分为几个不同的分类。
1. 接触式光刻接触式光刻是最早使用的光刻技术之一，它通过将掩膜与光刻胶直接接触并暴露在紫外线下，将图案转移到基板上。
接触式光刻的特点是成本较低、分辨率相对较低，适用于一些较大尺寸的电路图案制作。
2. 断裂式光刻断裂式光刻是一种高分辨率的光刻技术，它通过使用高能电子束（e-beam）或离子束（ion-beam）来曝光光刻胶。
断裂式光刻具有非常高的分辨率和精度，适用于制作微细结构和高密度电路。
3. 深紫外光刻深紫外光刻是目前半导体制造中使用最广泛的光刻技术之一。
它使用波长较短的紫外光（通常为248 nm或193 nm）来曝光光刻胶，以实现更高的分辨率和更小的特征尺寸。
深紫外光刻技术适用于制作高集成度的微电子器件和芯片。
4. 双重曝光光刻双重曝光光刻是一种组合了两次曝光的光刻技术。
它通过将两个不同的图案在同一个光刻层上进行叠加曝光，从而实现更高分辨率和更复杂的电路设计。
双重曝光光刻技术在微电子制造中得到了广泛应用。
5. 多层光刻多层光刻是一种用于制作多层电路结构的光刻技术。
它通过多次光刻步骤，将不同的电路层次逐层叠加在基板上。
多层光刻技术可实现更高的集成度和更复杂的电路设计。
总结：光刻是半导体制造过程中至关重要的一步，根据不同的技术和材料，可以将光刻分为接触式光刻、断裂式光刻、深紫外光刻、双重曝光光刻和多层光刻等分类。
每种光刻技术都有其适用的场景和特点，选择合适的光刻技术对于半导体制造具有重要意义。
光刻的原理
光刻的原理光刻技术是一种重要的微电子制造工艺，广泛应用于芯片、集成电路、液晶显示器等微电子领域。
其原理是利用光的干涉、衍射和化学反应等作用，将芯片设计图案转移到光刻胶上，然后通过化学腐蚀和蚀刻等步骤，将芯片上的电路图案形成。
光刻技术的核心是光刻胶，它是一种特殊的化学物质，具有光敏性质。
当光照射到光刻胶上时，它会发生化学反应，使得光刻胶的物理性质发生变化，形成可控的图案。
因此，光刻技术的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.基片清洗：将芯片基片进行清洗，去除表面的杂质和污染物，以便后续工艺的进行。
2.涂覆光刻胶：将光刻胶沉积在基片上，并利用旋涂机将光刻胶均匀地涂布在基片表面上，形成一层薄膜。
3.预烘烤：将光刻胶暴露在高温下，使其变得更加坚硬和稳定，以便进行后续的光刻。
4.曝光：将芯片设计图案照射在光刻胶表面上，利用光刻机器对光进行精确的控制和调节，形成可控的图案。
5.显影：将光刻胶进行显影处理，去除不需要的部分，以便后续的化学腐蚀和蚀刻。
6.腐蚀和蚀刻：根据芯片设计图案的要求，进行化学腐蚀和蚀刻处理，将芯片上的电路形成。
光刻技术的精度和稳定性是微电子制造的关键因素之一。
在光刻胶的制备和光刻机器的调节上，需要精细的控制和调整，以保证芯片上的电路图案精度和一致性。
此外，光刻技术还需要考虑光源的波长和光强度、光刻胶的选择和配方、显影液的选择和浓度等因素，以实现最佳的光刻效果。
随着微电子制造技术的不断发展和进步，光刻技术也在不断地演变和改进。
例如，使用更高分辨率的光刻机器和更先进的光刻胶，能够实现更小尺寸和更高精度的芯片设计图案。
同时，利用多重曝光、多层光刻等技术，也能够实现更加复杂和精细的芯片电路图案。
光刻技术是微电子制造的重要工艺之一，其原理和流程十分复杂和精细。
只有通过精细的控制和调节，才能够实现高精度和高稳定性的芯片设计图案。
随着技术的不断发展和进步，相信光刻技术将会越来越成熟和完善，为微电子制造带来更多的发展机遇。
光刻的原理
光刻的原理光刻技术作为集成电路制造中至关重要的一环，其原理和应用在现代科技领域有着广泛的应用。
通过光刻技术，可以将微细的图案转移到硅片或其他基片上，从而实现微电子器件的制造。
本文将从光刻的原理出发，介绍光刻技术的基本概念和应用。
光刻技术的基本原理是利用紫外光或其他可见光源照射在光刻胶上，通过光掩膜上的图案，将图案投影到硅片上。
在这个过程中，光刻胶会发生化学反应，形成光刻图形。
随后，通过化学腐蚀或蚀刻的方法，将图案转移到硅片上。
这样就完成了微细图案的制作。
在光刻技术中，最关键的部分是光刻机。
光刻机主要由光源、光学系统、掩膜、显影液等部件组成。
光源产生的光线经过光学系统聚焦后，通过掩膜上的图案投影到硅片表面，形成所需的光刻图案。
光刻胶的选择和显影液的使用也对最终的图案质量有着重要影响。
光刻技术在集成电路制造中有着广泛的应用。
在芯片制造过程中，光刻技术可以实现不同层次之间的图案转移，从而实现电路的连接和功能的实现。
除此之外，光刻技术还可以应用在传感器、光电子器件、MEMS等领域，为微纳加工提供了有效的工具。
随着科技的不断发展，光刻技术也在不断进步。
近年来，随着半导体工艺的不断微缩，对光刻技术的要求也越来越高。
例如，多重曝光、双重曝光、多层三维结构等新技术的引入，使得光刻技术在制程上更加复杂和精密。
总的来说，光刻技术作为集成电路制造中不可或缺的工艺环节，其原理和应用对现代科技发展起着重要的推动作用。
通过光刻技术，可以实现微细图案的制作，为微电子器件的制造提供了有效的工具。
随着科技的不断进步，相信光刻技术在未来会有更加广阔的应用前景。
光刻工艺简介 - 复制
遮蔽式（shadow）曝光
➢ 接触式：1μm左右的分辨率，尘埃或硅渣嵌入光刻胶的问 题；
➢ 接近式：（10-50μm的间隙），2-5μm分辨率，掩膜图形边 缘光学衍射，光进入阴影区。
临界尺寸（critical dimension，CD）
➢ 灵敏度
✓ 正胶的灵敏度：感光区变得完全可溶时所需的能量，因 此E T对应于灵敏度，是衡量曝光速度的指标（mJ/cm 2）； ✓ 负胶的灵敏度：曝光区内的原始光刻胶厚度保留50%所 需的能量；
➢ 对比度
✓ 对比度（反差比）——直接影响光刻胶的分辨率；曝 光响应曲线斜率越大，对比度越大； ✓ γ较大表示曝光能量有一增量，光刻胶的可溶性就有较 大增加，结果图像边缘就比较陡。
（2）
➢ 式（1）说明分辨率的改善（即较小的lm），可以通过缩短 光源波长与增加数值孔径NA达到；
➢ 式（2）指出，聚焦深度会因NA的增加而衰减，而且增加 DA值比缩短光源波长λ对聚焦深度DOF衰减影响更快；
➢结论：缩短光源波长是光学图形曝光的必然 趋势。
➢ 高压汞灯（mercury-arc lamp） 具有较高的光强度与稳定度，故 被广泛用作曝光光源； ➢ 汞灯光谱的几个峰值： G-线：436nm H-线：405nm I-线：365nm
光刻胶主要参数
➢ 灵敏度 ➢ 对比度 ➢ 衍射影响 ➢ 抗刻蚀比
➢ 分辨能力 ➢ 曝光宽容度 ➢ 工艺宽容度 ➢ 其他
曝光响应曲线
下图为正、负胶曝光反应曲线和显影后图形截面 ➢ 光刻胶即使没有曝光，在显影液中也有一定的可溶性； ➢ 随着曝光剂量的增加，可溶性逐渐增加； ➢ 达到阈值E T后光刻胶完全可溶——对应于灵敏度。
简述光刻的原理及应用方法
简述光刻的原理及应用方法1. 光刻的原理光刻是一种微影技术，通过光、影、化学反应的相互作用，在光敏材料上形成精细的图案。
其原理主要包括以下几个步骤：1.掩膜制备：首先，根据设计要求，制备一个光学透明的模板，即掩膜。
掩膜上的图案将会被复制到光敏材料上。
2.底材涂覆：在需要进行图案复制的底材表面涂覆一层光敏材料。
这层材料将承载掩膜上的图案。
3.掩膜对位：将掩膜放置在光敏材料表面，并通过对位仪器对其进行调整，使得掩膜上的图案与底材上的期望位置对齐。
4.曝光：通过将掩膜暴露在特定波长的光源下，光经过掩膜的透光部分，形成投影在光敏材料上的图案。
掩膜上的透光区域对应于光敏材料上所需形成的图案。
5.显影：将光敏材料浸入显影液中，在显影液的作用下，未曝光的光敏材料将被去除，而曝光的部分将保留下来。
显影过程中，光敏材料会发生化学反应，使得图案得以呈现。
6.清洗：清洗光刻后的光敏材料，去除显影液残留的部分，保证光刻图案表面的纯净度。
2. 光刻的应用方法光刻技术在半导体制造、光学器件制造、微电子器件制造等领域有着广泛的应用，下面列举几种常见的应用方法：•半导体制造：光刻技术在半导体工艺中起到了关键的作用。
通过光学镜头将掩膜上的图案投影到硅片上，形成各种微小结构，如晶体管和电容器等，从而实现集成电路中的电子元器件的制造。
•平板显示制造：光刻技术在平板显示器制造中也扮演重要的角色。
通过光刻技术，可以在液晶面板上形成微小的像素点，从而实现高分辨率的显示效果。
常见的液晶电视、手机屏幕等产品都离不开光刻技术的应用。
•微电子器件制造：光刻技术被广泛应用于微电子器件的制造过程中。
例如，制备微处理器、传感器和MEMS（微机电系统）等微电子器件，都需要使用光刻技术来定义器件的结构和形状。
•光学器件制造：光学器件是利用光的性质进行信息处理和传输的重要组成部分。
光刻技术在光学器件的制造中起到了至关重要的作用。
例如，光刻技术可以制备光纤、光波导器件、光栅和透镜等光学器件。
第十章-1 光刻工艺
X-射线掩膜版使用材料解决方案：
A：衬底使用氮化硅、氮化硼、铍等对X射线吸收较弱 B：图形材料使用金
4、对准和曝光 （5）制版
制版就是将器件与电路的结构（互连方式）的设 计图形转移到掩膜版上。
先制作母版，再由母版翻印多套工作版，工作版 也叫作光刻版。
制版技术是光刻工艺的关键技术。一种产品生产 时光刻几次就有几块版，这几块版彼此联系的版 组合成一套版。
1、后烘
（1）目的
① 去除显影液和水分，使胶膜坚固 ② 使胶膜进一步聚合而提高胶膜抗刻蚀能力 ③ 提高胶膜粘附性
1、后烘
（2）方法 与前烘方法大致相同。
例如：
采 用 对 流 炉 的 后 烘 温 度 是 130 度 ～ 200 度 ， 时 间30分钟。
2、刻蚀
（1）定义和目的
把显影后的光刻胶微图形下层材料的裸露部分 去掉，将光刻胶图形转移到下层材料上去的工 艺叫作刻蚀。
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。
常见曝光源： ① 高压汞灯产生紫外光（UV） ② 准分子激光器 ③ 电子束 ④ X射线
4、对准和曝光 （4）曝光方法
① 光学曝光 A：接触式 B：接近式 C：投影式 D：步进式
② 非光学曝光 A：电子束 B：X射线
4、对准和曝光 （4）曝光方法
由于衍射极限的限制，在超大规模集成电路的生产上 光学光刻已逐渐被电子束光刻，X-射线光刻等新技术 代替。但是光学光刻在对分辨率要求不高的器件和电 路上仍被普遍采用。
光刻的基本流程
光刻的基本流程光刻技术是微电子工艺中的一项重要技术，它在集成电路制造、光学元件制造、微纳米加工等领域都有着广泛的应用。
光刻技术的基本流程包括准备工作、感光胶涂覆、曝光、显影、清洗等步骤。
首先，准备工作是光刻技术中非常重要的一步。
在进行光刻之前，需要对光刻设备进行检查和维护，确保设备的正常运转。
同时，还需要准备好感光胶、掩模板、曝光机、显影液、清洗溶剂等材料和设备。
接下来是感光胶涂覆的步骤。
感光胶是光刻技术中的关键材料，它的质量直接影响到光刻的效果。
在涂覆感光胶时，需要控制涂覆厚度和均匀性，确保感光胶能够均匀地覆盖在基片表面。
然后是曝光步骤。
曝光是将掩模板上的图形投射到感光胶上的过程，通过曝光机将紫外光线照射到感光胶上，使感光胶发生化学反应。
在曝光过程中，需要控制曝光时间和曝光能量，确保感光胶的曝光效果符合要求。
接着是显影步骤。
显影是将曝光后的感光胶进行去除的过程，通过显影液将未曝光部分的感光胶去除，留下曝光部分形成的图形。
在显影过程中，需要控制显影时间和显影温度，确保显影效果符合要求。
最后是清洗步骤。
清洗是将显影后的感光胶残留物进行清除的过程，通过清洗溶剂将感光胶残留物去除，留下清洁的基片表面。
在清洗过程中，需要控制清洗时间和清洗温度，确保清洗效果符合要求。
通过以上几个步骤，光刻技术可以实现对基片表面的精细加工，形成所需的图形和结构。
光刻技术的基本流程虽然看似简单，但其中涉及到许多工艺参数和操作技巧，需要操作人员具备丰富的经验和严谨的工作态度。
总的来说，光刻技术的基本流程包括准备工作、感光胶涂覆、曝光、显影、清洗等步骤，每个步骤都需要严格控制工艺参数，确保光刻的效果符合要求。
光刻技术在微电子工艺中有着重要的应用，它的发展将进一步推动微纳米加工技术的发展，为微纳米器件的制造提供有力支持。
光刻工艺因子k1
光刻工艺因子k1
光刻工艺因子K1是指光刻过程中应用的影像缩小比例。
K1
的大小与光刻机的分辨率及使用的光刻胶等因素有关。
在光刻过程中，光刻胶会被曝光，形成需要的图案。
K1值越大，代表光刻工艺可以实现更细微的图案，分辨率更高。
然而，随着光刻图形尺寸的减小，光刻胶厚度会成为一个重要的限制因素。
为了保障图案的完整性，光刻胶的厚度必须足够。
因此，在实际应用中，需要在K1和光刻胶厚度之间进行平衡。
此外，光刻机自身的分辨率也会影响K1的选择。
分辨率越高，K1值可以选择得越小。
然而，使用较小的K1值也会导致工
艺的复杂性增加，对制造工艺的控制要求更高，同时对光刻机的稳定性和精确度提出更高要求。
综上所述，K1是光刻工艺中的一个重要因素，可以影响到图
案的分辨率和工艺的复杂性。
在实际应用中，需要综合考虑光刻胶厚度、光刻机分辨率以及制造工艺的要求，选择适当的
K1值。
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5
光刻的要求
35％的成 本来自于 光刻工艺
图形转移技术组成： •掩膜版/电路设计 •掩膜版制作 •光刻
光源 曝光系统 光刻胶
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
空间图像
6
潜在图像
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1 掩膜版制作
CAD设计、模拟、验证后由图形发生器产生数字图形 ×1掩膜版 （mask）制作
集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
11
接触式光刻机原理图
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1 接近式光刻机原理图
12
CD:2~5um
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1 扫描投影式光刻机原理图
1:1曝光系统 CD>1um
13
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
步进投影式光刻机原理图
14
投影掩模版称为“reticle”— —与mask之间有一定放大比 例 步进扫描光刻机
10:1 5:1 1:1
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
DSW－direct step on wafer
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
1、Using light source with shorter
光源 汞灯 汞灯 KrF(激光) ArF (激光) F2 (激光) 波长(nm) 436 365 248 193 157 术语 g线 i线 DUV 193DUV VUV 技术节点 >0.5mm 0.5/0.35mm 0.25/0.13mm 90/65…32nm CaF2 lenses
/ 4 cos
很小时， / 4 [1 (1 2 / 2)] 2 / 2
sin d NA
2f
焦深
DOF k2
(NA)
2
NA，焦深
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
作业3
强氧化
HF:DI H2O
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
3
第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲 第六讲 第七讲 第八讲
前言 实验室净化及硅片清洗 光刻原理 1 光刻原理 2 热氧化原理 1 热氧化原理 2 扩散原理 1 扩散原理 2
第九讲 第十讲 第十一讲 第十二讲 第十三讲 第十四讲 第十五讲 第十六讲 第十七讲
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
34
两类曝光系统的空间图像比较
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1 光刻胶
光刻胶的作用：对于入射光 子有化学变化，保持潜像至 显影，从而实现图形转移， 即空间图像潜像。 灵敏度：单位面积的胶曝光 所需的光能量：mJ/cm2 正胶 烃基高分子材料 正胶分辨率高于负胶 抗蚀性：刻蚀和离子注入 IC主导 负胶
集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
两个爱里斑之间的分辨率（瑞利判据）：
21
1.22f 1.22f 0.61 R＝ d n(2 f sin ) n sin
数值孔径：收集衍射 光的能力。n为折射率
NA n sin
分辨率
R k1 NA
k1=0.6-0.8
f
提高分辨率： NA，，k1
33
＝436 nm时，0＝NA/0.61＝0.35/(0.61×0.436)＝ 1.32/mm
即分辨率为每mm的0.686对（=0.520 ） 最小线条的分辨尺寸为0.73 mm或pitch＝1.46 mm 若＝365 nm（i-line），则分辨尺寸可减小为0.61 mm。 DOFg-line＝3.56 mm， DOFi-line＝2.98 mm（假定k2＝1）
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
1
集成电路工艺原理
仇志军
zjqiu@ ftp://10.12.241.99 (username & password: vlsi) 邯郸路校区物理楼435室
助教：沈臻魁 072052045@ 杨荣 072052028@ 邯郸路校区计算中心B204
离子注入原理 1 离子注入原理 2 薄膜淀积原理 1 薄膜淀积原理 2 薄膜淀积原理 3 刻蚀原理 接触和互连 工艺集成 前瞻性工艺研究
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
4
光刻的作用和目的
图形的产生和布局
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
分辨率（高） 曝光视场（大） 图形对准精度（高）——1/3最小特征尺寸 产率（throughput）（大） 缺陷密度（低）
2
Wmin g
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
投影式——远场衍 射（Fraunhofer） 像平面远离孔径， 在孔径和像之间设 置镜头 Nhomakorabea18
1.22f d
爱里斑
1.22f 中心极大半径＝ d
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
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投影式
集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
3、Increasing NA
Lens fabrication Immersion Lithography Numerical Aperture: NA=nsin
26
[nm]
436 365 248 193
NA 0.15-0.45 0.35-0.60 0.35-0.82 0.60-0.93
集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
2、Reducing resolution factor k1
Normal Mask
24
Phase Shift Mask
R k1 NA
I EE
*
Pattern dependent • k1 can be reduced by up to 40
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The bottom line is chip yield. “Bad” die manufactured alongside “good” die. Increasing yield leads to better profitability in manufacturing chips.
本征吸杂和非本征吸杂
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
例题：假定某种光刻胶可以MTF＝0.4分辨图形，如果曝光系 统的NA＝0.35，＝436 nm（g-line），S＝0.5。则光刻分辨的 最小尺寸为多少？如果采用i线光源呢？ 解：从图中可以知道：S＝0.5 ，MTF＝0.4，对应于=0.520。
7
接触式、接近式光刻
数字图形
×4或×5投影光 刻版（reticle） 投影式光刻
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
×4或×5投影光刻版在 制版时容易检查缺陷 版上缺陷可以修补 蒙膜(pellicle)保护防止颗 粒玷污 光刻胶 10～15nmARC（antireflection coating） 80nmCr 熔融石英玻璃片
集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1 曝光系统
接触式和接近 式——近场衍 射（Fresnel） 像平面靠近孔 径，二者之间 无镜头系统
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
17
接触和接近式
利用Fresnel衍射理论 计算的间隔范围：
gW
最小分辨尺寸 g＝10 mm， ＝365 nm（i线）时， Wmin2 mm
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1 g线和i线光刻胶的组成
（正胶－positive photoresist, DNQ） a) 基底：树脂 是一种低分子量的酚醛树脂 (novolac, a polymer) 本身溶于显影液，溶解速率为15 nm/s。
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b)光敏材料（PAC－photoactive compounds) 二氮醌 (diazoquinone, DQ) DQ不溶于显影液，光刻胶在显影液中的溶解速率为 1－2 nm/sec 光照后，DQ可以自我稳定（Wolff重排列），成为溶于显影液的 烃基酸（TMAH四甲基氢氧化铵——典型显影液） 光照后，光刻胶在显影液中的溶解速度为100－200nm/s
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
瑞利给出恰可分辨两个物点的判据：
点物S1的爱里斑中心恰好与另一个点物S2的爱里斑 边缘（第一衍射极小）相重合时，恰可分辨两物点。 S1 S2 S1 S2 S1 S2
20
分辨率
可分辨
100% 73.6%
恰可分辨
不可分辨
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集成电路工艺原理
第三讲 光刻原理 1
2、Reducing resolution factor k1
Resist chemistry
436,365 nm: Photo-Active-Component (PAC) 248,193 nm: Photo-Acid-Generator (PAG)