光刻工艺培训--喷胶状态调整 PPT课件
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光刻基础工艺培训
光刻技术的应用领域
集成电路制造
微电子器件制造
光刻技术是集成电路制造中最为关键的工 艺之一，通过光刻技术可以将电路和器件 的结构复制在硅片上。
光刻技术也广泛应用于微电子器件制造领 域，如LED、MEMS等器件的结构制造。
纳米科技
生物医学
光刻技术还可以应用于纳米科技领域，如 纳米线、纳米薄膜等结构的制造和表征。
1 2
极紫外线光刻技术（EUV）
利用波长更短的极紫外线光源，提高光刻分辨率 和降低制造成本。
纳米压印光刻技术
通过物理或化学方法将微结构转移到光刻胶上， 实现高分辨率、高效率的制造。
3
电子束光刻技术
利用电子束直接在光刻胶上刻画微结构，适用于 高精度、小批量生产。
光刻技术在微电子领域的应用前景
集成电路制造
前烘
前烘
使光刻胶中的溶剂挥发， 增强光刻胶与硅片之间的 黏附力。
前烘温度和时间
需根据光刻胶的特性和工 艺要求进行控制。
前烘效果
前烘效果不佳可能导致光 刻胶与硅片之间产生剥离 现象。
曝光
曝光
通过一定波长的光对光刻胶进行 照射，使光刻胶发生化学反应。
曝光方式
有接触式曝光和非接触式曝光两种 方式，其中非接触式曝光应用较为 广泛。
坚膜温度和时间
需根据光刻胶的特性和工艺要求进行控制。
坚膜效果
坚膜效果不佳可能导致光刻胶在后续工艺中发生 脱落或损坏。
腐蚀
腐蚀
通过化学腐蚀剂对硅片进行腐蚀，形成所需图案。
腐蚀剂选择
需根据实际需求选择合适的腐蚀剂。
腐蚀深度
腐蚀深度对图案的形成效果有很大影响，需进行精确控制。
去胶
去胶
01
光刻工艺步骤介绍课件PPT
圆片低速渐静止或静止
喷显影液
圆片轻转（依靠圆片表面张力显影液在圆片表面停留一段时间）
较高速旋转（甩去圆片表面的显影液）
喷水旋转
加速旋转（甩干）
停止旋转并取片
显影后烘（坚膜）
圆片送回片架显影工艺完成
显影方式
显影方式 静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张
力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表 面充分浸润，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 的液珠喷射在圆片表面，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆 片表面。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
曝光工艺流程 蚀工序就能将图形留在圆片上。
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
高精度光刻图形与曝光光源有着直接的关系。
红其外中线 对 圆辐光片射刻加胶从热感片光起架主中要作取用出是波长为435. 预对位（找平边）
如：SVG、DNS、TEL设备。
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
1光刻机自身的定位精度包括光学、机械、电子等系统的设计精度和热效应；
热板传导加热
基本原理：光刻工艺中最关键的工序它直接关系到光刻分辨率、留膜率、条宽控 制等。
2 硅片的加工精度和硅片在热加工氧化、扩散、注入、烘片等过程中的形变；
静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表面充
分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。
基8n本m（原g理线：）光、刻3工65艺n流中m（最程i关线单键）的、上工24的序8n它批m直（号接DU关：V系远到紫光外刻线分）辨等率光、谱留线膜。率、条宽控 制等。
光刻工艺介绍1ppt课件
– 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
编辑版pppt
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
编辑版pppt
42
Auto Leveling
Max.: 20mm Φ: 19mm
限制：圆片边缘12.5mm无法进行AL。
编辑版pppt
43
Auto Leveling
编辑版pppt
44
Auto Leveling
编辑版pppt
45
Auto Leveling(III)
编辑版pppt
46
常见聚焦不良
IND AH
AC SC
编辑版pppt
HP IND
5
涂胶前处理（Priming）
HMDS 处理
去水烘烤
编辑版pppt
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：
+/-0.12um ALL
All
26
NIKON机光路图
椭球体 汞灯 快门 滤光镜 蝇眼积分器
聚光镜
挡板
聚光镜
光刻版
光学镜头
编辑版pppt
圆片
27
Reticle Blind
编辑版pppt
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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
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42
Auto Leveling
Max.: 20mm Φ: 19mm
限制：圆片边缘12.5mm无法进行AL。
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43
Auto Leveling
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44
Auto Leveling
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45
Auto Leveling(III)
编辑版pppt
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常见聚焦不良
IND AH
AC SC
编辑版pppt
HP IND
5
涂胶前处理（Priming）
HMDS 处理
去水烘烤
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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：
+/-0.12um ALL
All
26
NIKON机光路图
椭球体 汞灯 快门 滤光镜 蝇眼积分器
聚光镜
挡板
聚光镜
光刻版
光学镜头
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圆片
27
Reticle Blind
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最新IC工艺技术-光刻课件ppt
laser 3. Mask掩膜版--- e-beam master, sub-master, spot size,
quartz plate, defect density, CD requirement 4. Resist selection 胶选择
4.3.2 Exposure (曝光)
Aligner Technology
Contact print ---Canon 501
4.3.4 Exposure (曝光)
Scanner (扫描）
1. Most of use for G –line Positive resist process --- for 3u process and can be push to 2u.
IC工艺技术-光刻
讲座提要
1. General 2. Facility (动力环境) 3. Mask (掩膜版) 4. Process step highlight (光刻工艺概述) 5. BCD 正胶工艺 6. History and 未来的光刻工艺
1. General
MASKING Process (光刻工艺)
1. Contact print (接触） Soft contact, hard contact, proximity
2. Scanner (扫描） 3. Stepper (重复）
1X, 2X , 4X, 5X, 10X 4. Step – Scan (重复扫描)
4X --- reticle move, wafer move, reticle/wafer move 5. X ray (X光）
2. Negative resist can print smaller than 4u
3. Equipment: --- Canon MPA 500, 600 --- Perkin Elmer 100, 200, 300, 600, 700, 900
quartz plate, defect density, CD requirement 4. Resist selection 胶选择
4.3.2 Exposure (曝光)
Aligner Technology
Contact print ---Canon 501
4.3.4 Exposure (曝光)
Scanner (扫描）
1. Most of use for G –line Positive resist process --- for 3u process and can be push to 2u.
IC工艺技术-光刻
讲座提要
1. General 2. Facility (动力环境) 3. Mask (掩膜版) 4. Process step highlight (光刻工艺概述) 5. BCD 正胶工艺 6. History and 未来的光刻工艺
1. General
MASKING Process (光刻工艺)
1. Contact print (接触） Soft contact, hard contact, proximity
2. Scanner (扫描） 3. Stepper (重复）
1X, 2X , 4X, 5X, 10X 4. Step – Scan (重复扫描)
4X --- reticle move, wafer move, reticle/wafer move 5. X ray (X光）
2. Negative resist can print smaller than 4u
3. Equipment: --- Canon MPA 500, 600 --- Perkin Elmer 100, 200, 300, 600, 700, 900
8 基本光刻工艺PPT课件
图形转移通过两步完成。首先，图形被转 移到光刻胶层。光刻胶经过曝光后自身性质和 结构发生变化（由原来的可溶性物质变为非可 溶性物质，或者相反）。再通过化学溶剂（显 影剂）把可以溶解的部分去掉，在光刻层下就 会留下一个孔，而这个孔就是和掩膜版不透光 的部分相对应。
4
工艺步骤 目的
对准和曝光
在掩膜版和图形在晶圆上 的精确对准和光刻胶的曝 光。负胶是聚合物
光刻胶中的感光剂是用来产生或者控制聚 合物的特定反应。如果聚合物中不添加感光剂， 那么它对光的敏感性差，而且光谱范围较宽， 添加特定的感光剂后，可以增加感光灵敏度， 而且限制反应光的光谱范围，或者把反应光限 制在某一波长的光。
15
• 添加剂 光刻胶中的添加剂主要在光刻胶薄膜中用
来吸收和控制光线，可以阻止光刻胶没有被曝 光的部分在显影过程中被溶解。 8.5 光刻胶的表现要素
从晶圆上去除光刻 胶层
氧化层 晶圆
6
如果掩膜版的图形 是由不透光的区域决 定的，称其为亮场掩 膜版；而在一个暗场 掩膜版中，掩膜版上 的图形是用相反的方 式编码的，如果按照 同样的步骤，就会在 晶园表面留下凸起的 图形。
暗场掩膜版主要 用来制作反刻金属互 联线。
亮场 暗场
7
刚才介绍了对光有负效应的光刻胶，称为负 性胶。同样还有对光有正效应的光刻胶，称为正 胶。用正性胶和亮场掩膜版在晶园表面建立凸起 图形的情况如图8.7所示。
对光刻胶的要求包括一下几个方面： • 分辨率
在光刻胶层能够产生的最小图形通常被作 为对光刻胶的分辨率。产生的线条越小，分辨 率越高。分辨率不仅与光刻胶本身的结构、性 质有关，还与特定的工艺有关，比如：曝光光 源、显影工艺等。
稀化光刻胶，通过旋转 形成薄膜
4
工艺步骤 目的
对准和曝光
在掩膜版和图形在晶圆上 的精确对准和光刻胶的曝 光。负胶是聚合物
光刻胶中的感光剂是用来产生或者控制聚 合物的特定反应。如果聚合物中不添加感光剂， 那么它对光的敏感性差，而且光谱范围较宽， 添加特定的感光剂后，可以增加感光灵敏度， 而且限制反应光的光谱范围，或者把反应光限 制在某一波长的光。
15
• 添加剂 光刻胶中的添加剂主要在光刻胶薄膜中用
来吸收和控制光线，可以阻止光刻胶没有被曝 光的部分在显影过程中被溶解。 8.5 光刻胶的表现要素
从晶圆上去除光刻 胶层
氧化层 晶圆
6
如果掩膜版的图形 是由不透光的区域决 定的，称其为亮场掩 膜版；而在一个暗场 掩膜版中，掩膜版上 的图形是用相反的方 式编码的，如果按照 同样的步骤，就会在 晶园表面留下凸起的 图形。
暗场掩膜版主要 用来制作反刻金属互 联线。
亮场 暗场
7
刚才介绍了对光有负效应的光刻胶，称为负 性胶。同样还有对光有正效应的光刻胶，称为正 胶。用正性胶和亮场掩膜版在晶园表面建立凸起 图形的情况如图8.7所示。
对光刻胶的要求包括一下几个方面： • 分辨率
在光刻胶层能够产生的最小图形通常被作 为对光刻胶的分辨率。产生的线条越小，分辨 率越高。分辨率不仅与光刻胶本身的结构、性 质有关，还与特定的工艺有关，比如：曝光光 源、显影工艺等。
稀化光刻胶，通过旋转 形成薄膜
光刻基础工艺培训共51页文档
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
光刻基础工艺培训
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
光刻基础工艺培训
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
光刻工艺.pptx
21
一、接触式曝光
由于掩膜版与硅片相接触磨损，是掩膜 版的寿命降低。
22
二、接近式曝光
接近式曝光是以牺牲分辨率来延长 了掩膜版的寿命 大尺寸和小尺寸器件上同时保持线 宽容限还有困难。另外，与接触式 曝光相比，接近式曝光的操作比较 复杂。
23
三、投影式曝光
避免了掩膜版与硅片表面的摩擦，延长 了掩膜版的寿命。
34
几种实用的光刻胶配方。 PMMA对210nm到260nm的紫外光有感光性， 感光性最佳的紫外光光谱约为220nm； PMIK的紫外光感光光谱为220nm到330nm， 峰值光谱约为190nm和285nm。
35
AZ240系列光刻胶的感光光谱为240nm到 310nm，峰值光谱约为248nm、300nm、 315nm。 ODVR系列光刻胶的感光光谱为200nm到 315nm，峰值光谱为230nm、280nm、 300nm。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
六甲基二硅亚胺HMDS反应机理
OH
SiO2 ＋(CH3) 3SiNHSi(CH3)
3
OH
O-Si(CH3) 3
SiO2
+NH
O-Si(CH3) 33
4
5
6
曝光方法
曝光有多种方法：光学曝光就可分为接 触式、接近式、投影式、直接分步重复 曝光。此外，还有电子束曝光和X射线曝 光等。曝光时间、氮气释放、氧气、驻 波和光线平行度都是影响曝光质量
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。
消除了由于掩膜版图形线宽过小而产生 的光衍射效应，以及掩膜版与硅片表面接 触不平整而产生的光散射现象。
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
一、接触式曝光
由于掩膜版与硅片相接触磨损，是掩膜 版的寿命降低。
22
二、接近式曝光
接近式曝光是以牺牲分辨率来延长 了掩膜版的寿命 大尺寸和小尺寸器件上同时保持线 宽容限还有困难。另外，与接触式 曝光相比，接近式曝光的操作比较 复杂。
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三、投影式曝光
避免了掩膜版与硅片表面的摩擦，延长 了掩膜版的寿命。
34
几种实用的光刻胶配方。 PMMA对210nm到260nm的紫外光有感光性， 感光性最佳的紫外光光谱约为220nm； PMIK的紫外光感光光谱为220nm到330nm， 峰值光谱约为190nm和285nm。
35
AZ240系列光刻胶的感光光谱为240nm到 310nm，峰值光谱约为248nm、300nm、 315nm。 ODVR系列光刻胶的感光光谱为200nm到 315nm，峰值光谱为230nm、280nm、 300nm。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
六甲基二硅亚胺HMDS反应机理
OH
SiO2 ＋(CH3) 3SiNHSi(CH3)
3
OH
O-Si(CH3) 3
SiO2
+NH
O-Si(CH3) 33
4
5
6
曝光方法
曝光有多种方法：光学曝光就可分为接 触式、接近式、投影式、直接分步重复 曝光。此外，还有电子束曝光和X射线曝 光等。曝光时间、氮气释放、氧气、驻 波和光线平行度都是影响曝光质量
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。
消除了由于掩膜版图形线宽过小而产生 的光衍射效应，以及掩膜版与硅片表面接 触不平整而产生的光散射现象。
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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
光刻过程ppt课件
曝光后烘
玻璃转化温度Tg 烘烤温度大于Tg 光刻胶分子热迁移 过曝光和曝光不足的光刻胶分子重排 平衡驻波效应, 平滑光刻胶侧壁提高分辨率
硅片冷却
PEB后，显影前，硅片放置在冷却板上冷 却至环境温度 高温会加速化学反应引起过显影 光刻胶CD变小
显影
显影液溶解部分光刻胶 正胶显影液通常使用弱碱性的溶剂 最常用的是四甲基氢铵 将掩膜上的图形转移到光刻胶上 三个基本步骤:显影－清洗－干燥
显影后烘
使光刻胶中的溶剂蒸发 提高抗刻蚀和抗离子注入性 提高光刻胶和硅片表面的黏附性 聚合化并稳定光刻胶 光刻胶流动填平针孔
图形检查
不合格的硅片将被去除光刻胶返工 –光刻胶的图形是临时性的 –刻蚀和注入后的图形是永久的. 光刻是可以返工的 刻蚀和注入后不能返工 光学显微镜 扫描电子显微镜(SEM)
硅片冷却
需要冷却到环境温度 硅片在冷却板上冷却 硅的热膨胀率:2.5×10-6/°C 对于8英寸硅片,改变1°C引起0.5微米的直 径差
对准和曝光
接触式曝光：分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻 胶膜的损伤。 接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙 (10～25m)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低 投影式曝光：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影 到衬底上，优点：掩模版与晶片不接触，掩模不受损伤； 对准是观察掩模平面上的反射图像，不存在景深问题；掩 模版上的图形是通过光学技影的方法缩小，并聚焦于感光 胶膜上，掩模版上可以有比实际尺寸大得多的图像(通常 掩模图形的尺寸是实际尺寸的1～10倍)，提高了对准精度， 避免了微细图形制作的困难，也减弱了灰尘微粒的影响。 缺点：投影系统光路复杂,对物镜成像能力要求高。
光刻原理培训教材
硅片截面
光刻工艺的简介
均匀胶层（正胶） 表面生长氧化层
硅片截面
光刻班进行加工的片子， 都必须经过的步骤-匀胶。 上图中为2道匀胶机
光刻工艺的简介
紫外线曝光灯
均匀胶层（正胶） 表面生长氧化层
硅片截面
图中为光刻班的核心加工设备 -光刻机。 经过上版、版对准、上片、片 对准后执行曝光。将掩膜图形 复印到硅片表面的胶层上
正胶：本身是难溶于正胶显影液的物质。而被紫外线照射 过的胶层会变为易溶，经正胶显影液显影后，会被 溶解去除。 负胶：与正胶相反，本身就是易溶于负胶显影液的物质。 而被紫外线照射后的胶层会变为难溶，能够抵抗负 胶显影液的显影。未曝光的胶层会被溶解去除。
光刻胶 假设如下情景：
紫外线光源
掩膜（不透光）
匀过负胶的硅片
表面生长氧化层
硅片截面
光刻胶
光刻胶：是一种具有感光成像功能的混合物， 其溶质为有用成分，具有抗蚀能力。使用时， 用匀胶机均匀的涂在硅片的表面。胶层在经过 紫外线照射时会发生化学性质的改变，经过显 影后部分胶层被溶解，这样就承载了掩膜版上 的图形。
光刻胶
根据光刻胶溶质感光性的差异，将光刻胶分为正性光刻胶 和负性光刻胶，以下简称正胶和负胶。
yθ
x
x
光刻的意义
光刻是半导体芯片加工中的关键工序！
光刻确定了器件的关键尺寸。 光刻过程中的错误可造成图形歪曲或套准不好，最终可转化 为对器件的电特性产生影响。 图形的错位也会导致类似的不良结果。 光刻工艺中的另一个问题是缺陷。光刻是高科技版本的照相 术，只不过是在微小尺寸下完成。在制程中缺陷会因为多次 光刻而被会放大，大大降低成品率。
4寸：接触式一次曝光
半导体光刻工艺培训资料
十 字 标 号 ： 高 35 微 米，宽20微米左右 胖瘦标记的线宽和 间距均为5微米
不合适的工艺条件
版图设计注意事项
3.如对套刻要求较高建议采 用游标形式标记如：
4.大面积透光和大面积不透光版上的对准标记形式：
后次版为大面积透 光，十字不透光的 情况
前次版十字
后次版为大面积不透光， 十字不透光，需设计大面 积的透光区
UV
负性胶 衬底 显影 衬底
resister
正性胶 衬底
光刻版
光刻胶
光刻胶的主要成分
光敏剂
光刻胶材料的光敏成分
树脂 溶剂
使光刻胶具有流动性
惰性聚合物基质，用于把光刻胶中的不同材料聚在一起的粘合剂。给予胶机械和化学性质。
添加剂
控制光刻胶材料特殊方面的化学物质
光化学反应机理 （以（常规I线）DNQ正胶为例）：
电子束曝光系统
——(苏州纳米所加工平台Jeol-5500)
现有设备介绍
常用曝光工具:
步进重复式曝光系统；
曝光精度：500纳米； 对位精度：100纳米； 对衬底材料，规格要 求严格。
接触、接近式曝光系统；
曝光精度2微米 对位精度2微米 最好的基片适应性，可夹 持不同厚度不规则形状基片
可在涂胶过程中加入去边及背喷工艺pgmeaegmea为常用去边液?表面处理?涂胶?对准和曝光?显影?图形检查vacuumpumpchuckwafersolventvacuumpumpchuckwafersolventspindlechuckwaferphotoresistlightsourcelightbeamexposedphotoresist表面出现气泡?滴胶时胶中带有气泡?喷嘴尖端切口有问题或带刺放射状条纹?胶液喷射速度过高?设备排气速度过高?胶涂覆前静止时间过长?匀胶机转速或加速度设置过高?片子表片留有小颗粒?胶中有颗粒中心漩涡图案?设备排气速度过高?喷胶时胶液偏离衬底中心?旋图时间过长processtroubleshooting中心圆晕?不合适的托盘?喷嘴偏离衬底中心胶液未涂满衬底?给胶量不足?不合适的匀胶加速度针孔?光刻胶内存在颗粒或气泡?衬底上存在颗粒目的是蒸发掉胶中的有机溶剂成分使晶圆表面的胶固化
光刻工艺介绍1ppt课件
– 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
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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
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
25
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
12
显影基本流 程
DNS 显影系统图：
Post Exposure Bake Developer
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
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
25
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
12
显影基本流 程
DNS 显影系统图：
Post Exposure Bake Developer
光刻胶-动态喷洒法涂胶过程示意图
光刻胶-动态喷洒法涂胶过程示意图光刻胶-动态喷洒法涂胶过程示意图随着IC集成度的提高，世界集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。
集成电路线宽不断缩小的趋势，对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。
在半导体制程的光刻工艺中，集成电路线宽的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式确定：CD= k1*λ/NA瑞利公式中各个参数的意义CD (Critical Dimension)表示集成电路制程中的特征尺寸；k1是瑞利常数，是光刻系统中工艺和材料的一个相关系数；λ是曝光波长，而NA(Numerical Aperture)则代表了光刻机的孔径数值。
因此，光刻机需要通过降低瑞利常数和曝光波长，增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。
其中降低曝光波长与光刻机使用的光源以及光刻胶材料高度相关。
历史上光刻机所使用的光源波长呈现出与集成电路关键尺寸同步缩小的趋势。
不同波长的光刻光源要求截然不同的光刻设备和光刻胶材料。
在20世纪80年代，半导体制成的主流工艺尺寸在1.2um(1200nm)至0.8um(800nm)之间。
那时候波长436nm的光刻光源被广泛使用。
在90年代前半期，随着半导体制程工艺尺寸朝0.5um（500nm）和0.35um（350nm）演进，光刻开始采用365nm 波长光源。
436nm和365nm光源分别是高压汞灯中能量高，波长短的两个谱线。
高压汞灯技术成熟，因此早被用来当作光刻光源。
使用波长短，能量高的光源进行光刻工艺更容易激发光化学反应、提高光刻分别率。
g-line与i-line光刻胶均使用线性酚醛成分作为树脂主体，重氮萘醌成分（DQN 体系）作为感光剂。
未经曝光的DQN成分作为抑制剂，可以十倍或者更大的倍数降低光刻胶在显影液中的溶解速度。
曝光后，重氮萘醌(DQN)基团转变为烯酮，与水接触时，进一步转变为茚羟酸，从而得以在曝光区被稀碱水显影时除去。
由此，曝光过的光刻胶会溶解于显影液而被去除，而未曝光的光刻胶部分则得以保留。
光刻工艺培训资料38页PPT
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61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
光刻工艺培训资料
16、自己选择的路、跪着 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
光刻胶及光刻工艺流程 ppt课件
光刻工艺流程
涂胶的质量要求是：（1）膜厚符合设计的要求，同时膜厚 要均匀，胶面上看不到干涉花纹；（2）胶层内无点缺陷 （如针孔等）；（3）涂层表面无尘埃和碎屑等颗粒。
膜厚的大小可由下式决定： TKP2/S1/2 式中，T为膜厚；P为光刻胶中固体的百
分比含量；S为涂布机的转速；K为常数。
3.软烘烤 主要目的有：使胶膜内的溶剂挥发，增加光刻胶与衬底间
添加剂：用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反 射而添加染色剂。
光刻胶的主要技术参数
分辨率（resolution）：是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。 对比度（Contrast）：指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 敏感度（Sensitivity）：光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长 光的最小能量值（或最小曝光量）。单位：毫焦/平方厘米mJ/cm2。 粘滞性/黏度 （Viscosity）：衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
旋转使光刻胶铺开，再高速旋转甩掉多余的光刻胶，高速旋转时 光刻胶中的溶剂会挥发一部分。
光刻工艺流程
静态涂胶时的堆积量非常关键，量少了会导致负胶不均匀，量大 了会导致晶圆边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。
光刻工艺流程
➢ 动态喷洒：随着wafer直径越来越大，静态涂胶已不能满 足要求，动态喷洒是以低速旋转，目的是帮助光刻胶最初 的扩散，用这种方法可以用较少量的光刻胶而达到更均匀 的光刻胶膜，然后高速旋转完成最终要求薄而均匀的光刻 胶膜。
（2）烘干 经过清洁处理后的晶圆表面会含有一定的水分（亲水性表 面），所以必须将其表面烘烤干燥（干燥的表面为憎水性 表面），以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。
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•Resist is dispensed through the filter •Dispense rate = filtration rate •poor dispense rate control •high stress on the Resist •Dispense start and shut off problems •problems with high viscosity Resist •air vent after filter difficult •low recovery time •less expensive
Resist Dispense
•A low resist temperature will cause an additional suckback due to contraction of resist (adjust low initial suckback) •A high Resist temperature will cause a dripping of Resist due to expansion of Resist
track should be as close as possible (temperature
settling time between two recipes) •inside water jacked are just 7 cc of resist (no
11940.0
multiple dummy dispense before process start)
•IWAKI SB pump •MILLIPORE WCDS / WCDP pump •IDI Pump
Stepper Motor driven Pumps
•can control low dispense volume •good to excellent dispense volume repeatability •can control low dispense rates •high investment cost
•Resist Temperature •Resist Dispense system
•Pump type (pneumatic / motor driven, single / double stage) •Resist Filter (material, type, pore size) •Dispense line (length, diameter, material, nozzle diameter) •Resist Dispense •Resist Dispense Volume •Resist Dispense Rate •Dispense Pump adjustment
April 20
Resist temperature measurement at nozzle block shows large error
4
Resist Temperature
Resist Temperature influence on uniformity
•major parameter to adjust coating uniformity •recommended setting range: 21.0 - 24.0°C •best temperatures of different Resists at same
Dispense adjustment
panc
1
Resist Dispense Parameter
• Coating process parameter • Pump • Air-operator valve • Resist
2
Coating Process Paramபைடு நூலகம்ter
Resist Dispense
•IWAKI FT 100-1 pump •CYBOR 5120 pump •MILLIPORE GEN2 •MILLIPORE IntelliGEN •TEL RDS pump
April 20
6
Resist Dispense System - Pump type
Single Stage Pumps
Motor Flange Temperature
April 20
3
Resist Temperature
Old style water jacked
New style water jacked
Resist temperature measurement at nozzle block possible
Resist Film Uniformity vs. Resist Temperature
11980.0 11960.0
22.0°C 3-s: 32.2 A 22.1°C 3-s: 11.1A 22.2°C 3-s: 9.2A 22.3°C 3-s: 15.1A 22.4°C 3-s: 25.4A
Resist Film Thickness [A]
11920.0
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
Resist temperature Calibration
Wafer Diameter
•calibration needs to be done regularly (every 3 - 6 month)
•watch for right measurement position (old and new style)
(adjust a high initial suckback)
April 20
5
Resist Dispense System - Pump type
Pneumatic driven Pumps
•already since long time in use •not for low dispense volumes •limited dispense volume repeatability •no good dispense rate control •low investment costs
Resist Dispense
•A low resist temperature will cause an additional suckback due to contraction of resist (adjust low initial suckback) •A high Resist temperature will cause a dripping of Resist due to expansion of Resist
track should be as close as possible (temperature
settling time between two recipes) •inside water jacked are just 7 cc of resist (no
11940.0
multiple dummy dispense before process start)
•IWAKI SB pump •MILLIPORE WCDS / WCDP pump •IDI Pump
Stepper Motor driven Pumps
•can control low dispense volume •good to excellent dispense volume repeatability •can control low dispense rates •high investment cost
•Resist Temperature •Resist Dispense system
•Pump type (pneumatic / motor driven, single / double stage) •Resist Filter (material, type, pore size) •Dispense line (length, diameter, material, nozzle diameter) •Resist Dispense •Resist Dispense Volume •Resist Dispense Rate •Dispense Pump adjustment
April 20
Resist temperature measurement at nozzle block shows large error
4
Resist Temperature
Resist Temperature influence on uniformity
•major parameter to adjust coating uniformity •recommended setting range: 21.0 - 24.0°C •best temperatures of different Resists at same
Dispense adjustment
panc
1
Resist Dispense Parameter
• Coating process parameter • Pump • Air-operator valve • Resist
2
Coating Process Paramபைடு நூலகம்ter
Resist Dispense
•IWAKI FT 100-1 pump •CYBOR 5120 pump •MILLIPORE GEN2 •MILLIPORE IntelliGEN •TEL RDS pump
April 20
6
Resist Dispense System - Pump type
Single Stage Pumps
Motor Flange Temperature
April 20
3
Resist Temperature
Old style water jacked
New style water jacked
Resist temperature measurement at nozzle block possible
Resist Film Uniformity vs. Resist Temperature
11980.0 11960.0
22.0°C 3-s: 32.2 A 22.1°C 3-s: 11.1A 22.2°C 3-s: 9.2A 22.3°C 3-s: 15.1A 22.4°C 3-s: 25.4A
Resist Film Thickness [A]
11920.0
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
Resist temperature Calibration
Wafer Diameter
•calibration needs to be done regularly (every 3 - 6 month)
•watch for right measurement position (old and new style)
(adjust a high initial suckback)
April 20
5
Resist Dispense System - Pump type
Pneumatic driven Pumps
•already since long time in use •not for low dispense volumes •limited dispense volume repeatability •no good dispense rate control •low investment costs