第六章 光刻曝光系统演示幻灯片
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《光刻曝光系统》PPT课件
下图是以湿法腐蚀为例：
表面生长氧化层
硅片截面
光刻工艺的简介
通过湿法腐蚀，主要用于去除掉没有光刻胶保护部分的 氧化硅层或铝层。 利用光刻胶的抗蚀性和阻隔离子的能力，有选择的保护 硅片表面的氧化层、氮化硅层、铝层等等，就是光刻工 艺的意义。
表面生长氧化层
硅片截面
光刻工艺总结
硅片处理 涂胶
前烘
曝光
后烘
蚀剂/反转 /缓解胶膜
抗蚀剂。 应力/避免
硅片边缘 粘连。
形成边胶 温度太高或
工艺中易 时间过长变
产生缺陷 脆灵敏度变
需边胶去 差反之溶解
除(EBR)
太快。
接触式/
化学放大抗 显影是产生 光刻胶在显
接近式/扫 蚀剂必须曝 图形的关键 影后再烘烤
描投影/分 光后烘酸化 步骤负胶显 硬化坚膜。
步重复/步 提高灵敏度。 影没曝光的 对刻蚀和离
光学仪器工程及系统设计
第六章 光刻曝光系统
光刻曝光系统
光刻发展历史
光刻工艺及光刻机结构
光刻原理 曝光系统基本结构 曝光系统技术难点 曝光系统发展前景
光刻发展历史
➢ 1958年世界上出现第一块平面集成电路，在短短的五十多年 中，微电子技术以令世人震惊的速度突飞猛进地发展，创造 了人间奇迹。人类社会和整个世界都离不开微电子技术。
光刻工艺的简介
曝光完成，接下来的工艺 是显影，通过浸泡显影液， 被曝光的正性光刻胶或未 曝光的负性光刻胶会被溶 除。从而实现将掩膜上的 图形复印到胶层。
表面生长氧化层
硅片截面
上图为显影机，构 造与匀胶机类似
光刻工艺的简介
至此，光刻工艺简介告一段落，经过显影后的QC检验后 即可送往下步工序。 光刻的下步工序为：湿法腐蚀、干法刻蚀、离子注入
表面生长氧化层
硅片截面
光刻工艺的简介
通过湿法腐蚀，主要用于去除掉没有光刻胶保护部分的 氧化硅层或铝层。 利用光刻胶的抗蚀性和阻隔离子的能力，有选择的保护 硅片表面的氧化层、氮化硅层、铝层等等，就是光刻工 艺的意义。
表面生长氧化层
硅片截面
光刻工艺总结
硅片处理 涂胶
前烘
曝光
后烘
蚀剂/反转 /缓解胶膜
抗蚀剂。 应力/避免
硅片边缘 粘连。
形成边胶 温度太高或
工艺中易 时间过长变
产生缺陷 脆灵敏度变
需边胶去 差反之溶解
除(EBR)
太快。
接触式/
化学放大抗 显影是产生 光刻胶在显
接近式/扫 蚀剂必须曝 图形的关键 影后再烘烤
描投影/分 光后烘酸化 步骤负胶显 硬化坚膜。
步重复/步 提高灵敏度。 影没曝光的 对刻蚀和离
光学仪器工程及系统设计
第六章 光刻曝光系统
光刻曝光系统
光刻发展历史
光刻工艺及光刻机结构
光刻原理 曝光系统基本结构 曝光系统技术难点 曝光系统发展前景
光刻发展历史
➢ 1958年世界上出现第一块平面集成电路，在短短的五十多年 中，微电子技术以令世人震惊的速度突飞猛进地发展，创造 了人间奇迹。人类社会和整个世界都离不开微电子技术。
光刻工艺的简介
曝光完成，接下来的工艺 是显影，通过浸泡显影液， 被曝光的正性光刻胶或未 曝光的负性光刻胶会被溶 除。从而实现将掩膜上的 图形复印到胶层。
表面生长氧化层
硅片截面
上图为显影机，构 造与匀胶机类似
光刻工艺的简介
至此，光刻工艺简介告一段落，经过显影后的QC检验后 即可送往下步工序。 光刻的下步工序为：湿法腐蚀、干法刻蚀、离子注入
曝光原理与曝光机介绍高启清PPT课件
Capillary: 毛細燈 線路曝光用/ 5 Kw
各種UV燈管光譜分佈比較
水銀燈 光阻聚合365nm 汞氙燈
金屬鹵化物燈
毛細燈
線路曝光作業的考量因素
利用UV聚合作用將線路內容精確移轉至光阻上
• 作業要求
• 達到最佳光阻解析能力
–底片尺寸穩定
–曝光能量↑時，解析度↓
–提高光阻與銅面附著力 –曝光顯像後光阻側壁垂
• Soft Contact Exposure 底片與板面 密貼但不吸真空，平行 光可用。
• Hard Contact Exposure底片與板面密 貼且吸真空，散射光一 定要用
手動曝光設備
手動散射光曝光機
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/23
線路曝光機 UVE-5K
• 5KW毛細燈 • 有效範圍: 740 x
直且殘足短
• 光阻種類
–乾膜(壓膜機) –濕膜(滾塗/浸塗)
–曝光能量↑時，聚合效果 及抗化性↑
–達到光阻最佳工作區間 →準確的能量控制
–Off Contact↑時，解析度 ↓ →提高底片與板面真空 密貼程度
乾膜壓膜設備的考量因素
最佳的貼合效果 ─ 溫度、壓力及速度的配合
• 預熱
–加熱銅面而非底材
• 負型光阻
–感光聚合，形成高分 子顯像時不會溶解
–有殘足問題
光阻感光聚合過程
紫外線照射 UV Radiation
啟始劑裂解
出現自由基
Photoinitiator
Free Radical R’
自由基轉移
Transfer Free Radical
單體吸收自由基
形成聚合體
顯像
Monomer + R’
各種UV燈管光譜分佈比較
水銀燈 光阻聚合365nm 汞氙燈
金屬鹵化物燈
毛細燈
線路曝光作業的考量因素
利用UV聚合作用將線路內容精確移轉至光阻上
• 作業要求
• 達到最佳光阻解析能力
–底片尺寸穩定
–曝光能量↑時，解析度↓
–提高光阻與銅面附著力 –曝光顯像後光阻側壁垂
• Soft Contact Exposure 底片與板面 密貼但不吸真空，平行 光可用。
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手動散射光曝光機
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2019/7/23
線路曝光機 UVE-5K
• 5KW毛細燈 • 有效範圍: 740 x
直且殘足短
• 光阻種類
–乾膜(壓膜機) –濕膜(滾塗/浸塗)
–曝光能量↑時，聚合效果 及抗化性↑
–達到光阻最佳工作區間 →準確的能量控制
–Off Contact↑時，解析度 ↓ →提高底片與板面真空 密貼程度
乾膜壓膜設備的考量因素
最佳的貼合效果 ─ 溫度、壓力及速度的配合
• 預熱
–加熱銅面而非底材
• 負型光阻
–感光聚合，形成高分 子顯像時不會溶解
–有殘足問題
光阻感光聚合過程
紫外線照射 UV Radiation
啟始劑裂解
出現自由基
Photoinitiator
Free Radical R’
自由基轉移
Transfer Free Radical
單體吸收自由基
形成聚合體
顯像
Monomer + R’
光刻过程图片解说优秀课件
光刻
1、基本描述和过程 2、光刻胶 3、光刻机 4、光刻工艺 5、新技术简介
光刻过程图片解说优秀课件
光刻基本介绍
在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻 胶上的过程
将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。 光刻在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。 光刻占40%到50%的流片时间。 决定最小特征尺寸。
光刻过程图片解说优秀课件
光刻胶的成分
聚合物 溶剂 感光剂 添加剂
光刻过程图片解说优秀课件
聚合物
固体有机材料（胶膜的主体） 转移图形到硅片上 UV曝光后发生光化学反应，溶解性质发
生改变.
光刻过程图片解说优秀课件
溶剂
溶解聚合物 经过旋转涂布可得到薄光刻胶膜.
感光剂
控制和或改变光化学反应 决定曝光时间和强度
二甲苯(负胶溶剂和显影液):易 燃易爆
HMDS(前处理):易燃易爆 TMAH（正胶显影溶剂):有毒，
有腐蚀性
汞(Hg,UV lamp)蒸气 –高毒性;
氯(Cl2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性
氟(F2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性
机械安全 活动部件 热表面 高压灯 电安全 高压供电源 掉电 地面静电荷 标注清晰和锁紧 放射性安全 UV光可破坏化学键 有机分子有长化学键结构 更易因UV引起损伤 UV光通常用于消毒杀菌 如果直视UV光源会伤害眼睛 有时需要戴防UV护目镜
高温会加速化学反应引起过显影 光刻胶CD变小
光刻过程图片解说优秀课件
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
光刻过程图片解说优秀课件
光刻过程图片解说优秀课件
1、基本描述和过程 2、光刻胶 3、光刻机 4、光刻工艺 5、新技术简介
光刻过程图片解说优秀课件
光刻基本介绍
在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻 胶上的过程
将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。 光刻在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。 光刻占40%到50%的流片时间。 决定最小特征尺寸。
光刻过程图片解说优秀课件
光刻胶的成分
聚合物 溶剂 感光剂 添加剂
光刻过程图片解说优秀课件
聚合物
固体有机材料（胶膜的主体） 转移图形到硅片上 UV曝光后发生光化学反应，溶解性质发
生改变.
光刻过程图片解说优秀课件
溶剂
溶解聚合物 经过旋转涂布可得到薄光刻胶膜.
感光剂
控制和或改变光化学反应 决定曝光时间和强度
二甲苯(负胶溶剂和显影液):易 燃易爆
HMDS(前处理):易燃易爆 TMAH（正胶显影溶剂):有毒，
有腐蚀性
汞(Hg,UV lamp)蒸气 –高毒性;
氯(Cl2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性
氟(F2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性
机械安全 活动部件 热表面 高压灯 电安全 高压供电源 掉电 地面静电荷 标注清晰和锁紧 放射性安全 UV光可破坏化学键 有机分子有长化学键结构 更易因UV引起损伤 UV光通常用于消毒杀菌 如果直视UV光源会伤害眼睛 有时需要戴防UV护目镜
高温会加速化学反应引起过显影 光刻胶CD变小
光刻过程图片解说优秀课件
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
光刻过程图片解说优秀课件
光刻过程图片解说优秀课件
光刻机简单介绍PPT(共 36张)
光学基础知识
• i线：波长=365nm • g线：波长=436nm • 波长越长频率越低
i＞g
光刻机整体构造
Uv lamp
ＨＥＰA filter
reticle
lens wafer
Wafer stage
送风机
Heater
压缩机 风
进风口
光学系构造
RA
C F R1 R2 M1
S I MF、SF B
光刻设备概述（二）
• 微细加工技术的核心，是微细光刻技术。 • 主要有光学曝光、电子束曝光、X射线曝光、
离子束曝光。 • 目前生产上大量采用的是光学曝光技术。 • Nikon光刻机：重复步进式光刻机（NSR）
N S R – 2 2 0 5 i 12 C
①
② ③④ ⑤ ⑥
① NSR為「Nikon Step and Repeat exposure systems」的略称。 ② 表示最大曝光範囲。
Hg LAMP E
M2 MC ML
光刻机构造－干涉滤光镜
玻璃衬底上涂一层半透明金属层，接着涂一层氟化镁隔层（可以减 少镜头界 面 对射入光线的反射，减少光晕，提 高 成 像 质 量 ），再 涂一层半透明金属层，两金属层构成了法布里-珀罗标准具的两块平行 板。当两极的间隔与波长同数量级时，透射光中不同波长的干涉高峰 分得很开，利用别的吸收型滤光片可把不允许透过的光滤掉，从而得 到窄通带的带通滤光片，其通频带宽度远比普通吸收型滤光片要窄。
光刻机简单介绍
郑鸿光 2012.09.01
目录
1.发展史 2.光刻机概述 3.光刻机构造 4.相关技术
光刻机发展过程
1.接触式光刻机 2.接近式光刻机 3.投影式光刻机 4.扫描式光刻机 5.步进式光刻机 6.步进扫描式光刻机
第六章光刻
2、负性I线光刻胶
I线负性光刻胶是一种化学的惰性聚异戊二烯聚合物，一种天然 橡胶。溶剂通常使用二甲苯，感光剂是一种经过合适波长的紫外线 曝光后释放出氮气的光敏剂，产生自由基在橡胶分子间形成交联， 形成的交联橡胶不溶于显影液。 负胶交联步骤：
（1）光刻胶树脂是悬浮在溶剂中的聚异戊二烯橡胶聚合物
（2）曝光使光敏感光剂释放出氮气 （3）释放出的氮气产生自由基
第六章 光
——气相成底膜到软烘
刻
目
解释光刻基本概念 讨论正性和负性光刻的区别
标
说明并描述光刻的8个基本步骤 解释如何在光刻前处理硅片表面
描述光刻胶并讨论光刻胶的物理特性
讨论软烘的目的，并解释它如何在生产中完成
6.1
6.1.1光刻的概念
引言
光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子 注入的硅片上，转移到硅片上的图形组成了电路的元件，如栅电 极、通孔、器件各层间必要的互连线以及硅掺杂区。 在完成试验电路或计算机模拟之后，制造集成电路的第一步 是产生几何形状的图像，这些电路结构首先以图形形式制作在名 为掩膜版的石英版上，紫外线透过掩膜版把图形转移到硅片表面
的光敏薄膜上。光刻显影后图形出现在硅片上，然后用一种化学
刻蚀工艺把薄膜图形成像在下面的硅片上，各个连续图形转移之 间可进行离子注入、扩散、氧化或金属化等工艺操作。
光刻工艺在IC生产中非常重要，光刻位于硅片 加工过程的中心，光刻成本在整个硅片加工成本中 几乎占到三分之一，且占整个工艺时间的40～50％， 决定最小特征尺寸。
•传统光刻胶：形成线宽尺寸在0.35μm和0.35μm以上的光刻胶。
•化学放大（CA）光刻胶：20世纪90年代后期引入的一种新的光刻胶， 适用于深紫外线（DUV)波长的光刻胶。化学放大光刻胶可以在批量生 产中形成0.25μm以下的细微几何关键尺寸。
曝光原理与曝光机52页PPT
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
曝光原理与曝光机
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
谢谢你的阅读
光刻过程ppt课件
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)
集成电路工艺之光刻
光刻
1、基本描述和过程 2、光刻胶 3、光刻机 4、光刻工艺 5、新技术简介
光刻基本介绍
在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻 胶上的过程 将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。 光刻在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。 光刻占40%到50%的流片时间。 决定最小特征尺寸。 IC制程中最重要的模块,是集成电路中关键的工艺技术最 早的构想来源于印刷技术中的照相制版。光刻技术最早于 1958年开始应用，并实现了平面晶体管的制作。
接触式光刻机
设备简单 70年代中期前使 用 分辨率:有微米 级的能力 掩膜版和硅片直 接接触,掩膜版 寿命短
接触式光刻机
接近式光刻机
距硅片表面 10微米 无直接接触 更长的掩膜 寿命 分辨率:>3μm
接近式光刻机
投影光刻机（扫描型）
步进光刻机
先进的IC 中最流行的光刻设备 高分辨率 0.25微米或以下 非常昂贵 掩膜图形尺寸5X：10X能够得到更好的分 辨率，但是，它的曝光时间是5X的四倍。 曝光时间和分辨率折中的结果。
光刻胶的要求
高分辨率 –光刻胶越薄，分辨率越高 –光刻胶越薄，抗刻蚀和离子注入能力越低 高抗刻蚀性（要求厚膜） 好的黏附性 注入屏蔽能力强和针孔少（要求厚膜） 宽工艺窗口 –能适应工艺的变更
第06章-光刻工艺
56
光的衍射
光的衍射：(a) 没有透镜；(b) 有透镜
57
光波长与分辨率的关系
光波长与分辨率的关系
58
电磁波的波长和频率
电磁波的波长和频率
59
光学系统景深
光学系统景深示意图
60
光线聚焦到光刻胶薄膜中点
光线聚焦到光刻胶薄膜的中点可以使分辨率达到最高
61
I线和深紫外线
• I线
– 高压水银灯管的辐射光线之一 – 波长：365 nm – 最常用于步进机曝光系统进行0.35μm图形尺寸的集成电路工艺过程
50
关键尺寸问题
关键尺寸(CD)问题示意图
51
明视场缺陷检测系统
明视场缺陷检测系统示意图
52
晶圆轨道—步进机配套系统
晶圆轨道—步进机配套系统示意图
53
堆叠式晶圆轨道机
堆叠式晶圆轨道机示意图
54
光刻技术的发展趋势
分辨率和景深
• 分辨率 ������1 ������ ������1 ������ ������ = = NA 2������������ /������
– ������1 ：系统常数；������：光波长；NA：数值孔径，表示透镜聚集折射光的能力 – 较大数值孔径的光学系统具有较高的分辨率 – 使用较短波长曝光可以提高分辨率
• 景深 (DOF) ������2 ������ DOF = 2 NA
2
– 较小数值孔径的光学系统具有较大的景深
– 由于先进光刻技术具有非常高的分辨率，所以景深就变得非常小，必须 使焦距中心位于光刻胶的中间部分，晶圆表面也需要高度平坦化
• 关键尺寸(CD)测量
– 散射光学测量系统 – CD-SEM扫描电镜测量系统
光刻胶涂布与曝光PPT课件
双面接触式曝光分辨率低易造成产品缺陷及mask划伤4个对位镜头双面同时对位gg结构单面接近式曝光分辨率低不易造成产品缺陷及mask划伤2个对位镜头单面对位曝光方式gg对位方式glassstage校准maskglass铬版mask石英基板对320450nm波长有很好的透过率变形尺寸小精度高5um成本高干版mask钠钙玻璃基板对320450nm波长有较好的透过率变形尺寸小精度较高20um对320450nm波长有的透过率低变形尺寸大精度较高30ummask分类ehgf2结构
光刻胶涂布与曝光
.
1
光刻胶分类
正光阻 分辨率高 黏结能力差 与mask暗场图形一致 成本高
负光阻 分辨率低 黏结能力好 与mask亮场图形一致 成本低
E&H GF2结构采用正性干膜光刻胶 莱宝 GG结构采用正性湿膜光刻胶
.
2
曝光机理
石英 Cr膜
显影后
UV光 光罩
光阻 玻璃基
板
負光阻(BM、R、G、B、 PS layer)
.
5
曝光方式
GF2结构
1st exposure:双面接近式曝光，分辨率低，不易造成产 品缺陷及mask划伤，6个对位镜头，双面同时对位
2nd exposure:双面接触式曝光，分辨率低，易造成产品 缺陷及mask划伤，4个对位镜头，双面同时对位
GG结构
单面接近式曝光，分辨率低，不易造成产品缺陷及 mask划伤， 2个对位镜头，单面对位
莱宝 GG结构：使用铬版mask
.
8
主要控制参数及品质
主要控制参数：曝光强度，曝光gap, 曝光时间 主要品质问题：曝光不均，异物，过曝光，曝光不
足
.
9
பைடு நூலகம் 附属设备
光刻胶涂布与曝光
.
1
光刻胶分类
正光阻 分辨率高 黏结能力差 与mask暗场图形一致 成本高
负光阻 分辨率低 黏结能力好 与mask亮场图形一致 成本低
E&H GF2结构采用正性干膜光刻胶 莱宝 GG结构采用正性湿膜光刻胶
.
2
曝光机理
石英 Cr膜
显影后
UV光 光罩
光阻 玻璃基
板
負光阻(BM、R、G、B、 PS layer)
.
5
曝光方式
GF2结构
1st exposure:双面接近式曝光，分辨率低，不易造成产 品缺陷及mask划伤，6个对位镜头，双面同时对位
2nd exposure:双面接触式曝光，分辨率低，易造成产品 缺陷及mask划伤，4个对位镜头，双面同时对位
GG结构
单面接近式曝光，分辨率低，不易造成产品缺陷及 mask划伤， 2个对位镜头，单面对位
莱宝 GG结构：使用铬版mask
.
8
主要控制参数及品质
主要控制参数：曝光强度，曝光gap, 曝光时间 主要品质问题：曝光不均，异物，过曝光，曝光不
足
.
9
பைடு நூலகம் 附属设备
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光刻发展历史
摩尔定律
芯片集成度18个月翻一番，每三年器件尺寸缩小0.7 倍的速度发展。大尺寸、细线宽、高精度、高效率、 低成本的IC生产，正在对半导体设备带来前所未有的 挑战
微电子技术每十年产生一代的进步
十年一代 光刻光源 曝光波长 特征尺寸 存储器bit 主流CPU CPU晶体管
CPU主频
第一代 1975-1985
G线 436nm ≧1um ﹤4M 8086-386 104-105
2-33MHz
第二代 1985-1995
I线
第三代 1995-2005 准分子激光
第四代 2005-2015 浸没/二次
365nm
248nm
193nm
1-0.35um 0.35u-65nm 65-22nm
4M-64M Pentiun pro
表面生长氧化层
硅片截面
上图为显影机，构 造与匀胶机类似
光刻工艺的简介
至此，光刻工艺简介告一段落，经过显影后的QC检验后 即可送往下步工序。 光刻的下步工序为：湿法腐蚀、干法刻蚀、离子注入
下图是以湿法腐蚀为例：
表面生长氧化层
硅片截面
光刻工艺的简介
通过湿法腐蚀，主要用于去除掉没有光刻胶保护部分的 氧化硅层或铝层。 利用光刻胶的抗蚀性和阻隔离子的能力，有选择的保护 硅片表面的氧化层、氮化硅层、铝层等等，就是光刻工 艺的意义。
光刻机发展历史
* 光刻机发展路线图
光刻机三巨头
据2007年统计，在中高阶光刻机市场，ASML占有份额达60%左 右，而在最高阶光刻机市场， ASML占有份额达90%左右
光刻发展背景
什么是光刻？
• 定义：光刻是将掩模 版上的图形转移到涂 有光致抗蚀剂（或称 光刻胶）的硅片上,通 过一系列生产步骤将 硅片表面薄膜的特定 部分除去的一种图形 转移技术。
CEO
安迪 格罗夫
Andy Grove
使微处理器这颗数 字革命的心脏强劲 跳动，为数字时代 提供源源不断的动 力 1986年格罗夫提出 的新的口号“英特 尔，微处理器公司 ”核心、双核、四 核 改变世界 1987年接过英特尔 的 CEO接力棒
张忠谋
Zhang zhonmou
创建了一个纯芯片 制造代工的台积电 模式的产业 1987创建了全球第 一家专业代工公司-台湾积体电路制造 股份有限公司（台 积电）开创了半导 体代工时代 1985年台湾工研究 院院长
光刻工艺的简介
紫外线曝光灯
表面生长氧化层 硅片截面
曝光完成后，因为掩膜 图形遮挡的原因，只有 部分胶膜被紫外光充分 照射，化学性质发生了 改变（图中橘黄色所示 位置被曝光）。
光刻工艺的简介
曝光完成，接下来的工艺 是显影，通过浸泡显影液 ，被曝光的正性光刻胶或 未曝光的负性光刻胶会被 溶除。从而实现将掩膜上 的图形复印到胶层。
罗伯特. 诺伊斯
Robert. Noyce
发明可商业化量产 的集成电路 1959-7研究出以二 氧化硅膜开窗口杂 质扩散技术、PN结 的隔离技术，氧化 膜上铝条连线技术 ，真正实现了半导 体硅平面工艺
创办仙童公司和英 特尔公司
戈登. 摩尔
Gordon .Moore
发现“摩尔定率” 1965-1975发现并预 言集成电路芯片晶 体管数每18个月翻 一番（约每三年翻 二番，特征尺寸缩 小到0.7倍，进一个 节点）的摩尔定率 英特尔(Intel)公司创 始人之一总裁兼
QFP 平面安装
8-12″
SynthesisDFM BGA
球栅封装
12-18″
SoC 系统设计
SiP 系统封装
集成电路五十年中对世界最具影响力的五个人
杰克. 基尔比
Jack S. Kilby
集成电路发明者 提出 大胆的设想：
“能不能将电阻、 电容、晶体管等电 子元器件都安置在 一个半导体单片上 ？” 1958-9-12研制出世 界上第一块集成电 路 2000年获诺贝尔物 理学奖
106-107
64M-1G P4
108-109
1G-16G 多核
1010-10X
33-200MHz2015-2025 EUV/EBL 13.5/10-6
22-7nm ﹥16G
硅片尺寸
主流 设计工具
主要 封装形式
4-6″
LEP&R DIP 双列直插
6-8″
P&RSynthesis
光学仪器工程及系统设计
第六章 光刻曝光系统
光刻曝光系统
光刻发展历史
➢ 1958年世界上出现第一块平面集成电路，在短短的五十多年 中，微电子技术以令世人震惊的速度突飞猛进地发展，创造 了人间奇迹。人类社会和整个世界都离不开微电子技术。
➢ 作为微电子技术工艺基础的微光刻技术与微纳米加工技术是 人类迄今为止所能达到的精度最高的加工技术。
• Lithography = Transfer the pattern of circuitry from a mask onto a wafer.
光刻定义
Image (on reticle) die
Image (on wafer)
wafer
Cell
光刻定义
光刻工艺的简介
硅片截面
光刻工艺的简介
表面生长氧化层
硅片截面
光刻工艺总结
硅片处理 涂胶
前烘
曝光
后烘
显影
坚膜
检测
硅片脱水 烘烤。光 刻胶需要 疏水性的 表面，硅 片表面薄 氧化层成 亲水性， HMDS钝 化亲水性 变成疏水 性提高黏 附性。或 者简单采 用硫酸煮 片去氧化 层。
高速旋转 烘箱热对流
表面生长氧化层 硅片截面
氧化层的生长在扩散炉， 图中为扩散炉
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
➢ 1980年左右曾经有人预言：光刻线宽不能小于1微米； 1989年曾经有预言：到1997年光刻技术将走到尽头； 1994年也曾经有比较乐观的长期预测，2007年线宽达到0.1 微米（保守的预计为0.5微米）。这些预测都被光刻技术神 话般进步的步伐远远抛在后头 ！
➢ 过去的几十年证明，通过科学家的努力，人类就有办法实现 当时看来已经超过当时光刻工艺物理极限的加工精度，不断 地续写着新的神话。