微电子工艺之光刻技术共57页
光刻机的技术原理
光刻机的技术原理光刻技术是一种常用于微电子制造的重要工艺。
它主要用于将电子器件的图形或芯片上的图案转移到光刻胶或光刻膜上，然后通过化学蚀刻等工艺步骤将所需的微小结构转移到芯片表面，从而完成电子器件的制造。
下面，我将详细介绍光刻技术的工作原理和主要步骤。
光刻技术的主要原理是利用光的透射和反射来形成期望的图案。
它主要包括以下几个基本步骤：光源辐射、掩膜制作、曝光、开发和蚀刻。
首先，光刻机中的光源会产生紫外光或可见光的光辐射。
这些光线经过光学投影系统的透镜等光学元件的聚焦，形成一束高能量的并具有特定波长的光线。
在整个光刻过程中，这束光线是非常重要的。
接下来，准备好的掩膜会被放置在光刻机上。
掩膜是一种透光性好的玻璃或石英板，上面的透光区域和不透光区域按照所需的图案进行了刻蚀处理。
光刻机的光学系统使得掩膜上的图案被放大并投射到光刻胶或光刻膜上。
在曝光阶段，将掩膜和芯片的表面（涂有光刻胶或光刻膜）与光学系统的接触式接头对准，并启动光刻机进行曝光。
透过掩膜上的透明区域，通过特定波长的光线照射芯片表面，将图案的影像投射到光刻胶或光刻膜上。
在曝光的过程中，光刻胶或光刻膜上的化学和物理特性发生了变化，从而使图案在曝光区域产生显影作用。
然后，光刻胶或光刻膜需要进行显影。
显影是利用显影液将未曝光区域的光刻胶或光刻膜溶解掉的过程。
因为曝光区域的光刻胶或光刻膜已被特定波长的光线照射，使其化学结构发生了变化，从而形成了想要的图案。
而未曝光区域的光刻胶或光刻膜保持原来的状态，因此通过浸泡在显影液中，未曝光区域的物质会被显影液迅速溶解。
最后一步是蚀刻，也称为刻蚀。
刻蚀是将光刻胶或光刻膜已经形成的图案转移到芯片表面的过程。
光刻胶或光刻膜的蚀刻一般通过化学蚀刻或物理蚀刻来完成。
化学蚀刻使用蚀刻溶液对芯片进行蚀刻，而物理蚀刻则通过向芯片表面投射离子束或激光束来完成。
综上所述，光刻机的技术原理主要是通过光的透射和反射将电子器件的图案转移到光刻胶或光刻膜上，然后通过显影和蚀刻等工艺步骤将所需的微小结构转移到芯片表面上。
微电子工艺论文----光刻胶解读
光刻胶的深入学习与新型光刻胶张智楠电科111 信电学院山东工商学院 264000摘要：首先，本文从光刻中的光刻胶、光刻胶的分类、光刻胶的技术指标（物理特性）这几个方面对光刻工艺中的光刻胶进行了详细的深入学习；其次，介绍了当代几种应用广泛的光刻胶以及新型光刻胶；最后，对光刻胶的发展趋势进行了简单的分析。
关键词：光刻、光刻胶、紫外负型光刻胶、紫外正型光刻胶、远紫外光刻胶。
光刻(photoetching)工艺可以称得上是微电子工艺中最为关键的技术，决定着制造工艺的先进程度。
光刻就是，在超净环境中，将掩膜上的几何图形转移到半导体晶体表面的敏光薄材料上的工艺过程。
而此处的敏光薄材料就是指光刻胶（photoresist）。
光刻胶又称光致抗蚀剂、光阻或光阻剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。
感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。
经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。
光刻胶的技术复杂，品种较多。
对此探讨以下两种分类方法： 1、光刻胶根据在显影过程中曝光区域的去除或保留可分为两种——正性光刻胶（positive photoresist）和负性光刻胶（negative photoresist）。
正性光刻胶之曝光部分发生光化学反应会溶于显影液，而未曝光部份不溶于显影液，仍然保留在衬底上，将与掩膜上相同的图形复制到衬底上。
负性光刻胶之曝光部分因交联固化而不溶于阻显影液，而未曝光部分溶于显影液，将与掩膜上相反的图形复制到衬底上。
正胶的优点是分辨率比较高，缺点是粘附性不好，阻挡性弱。
与之相反，负胶的粘附性好，阻挡性强，但是分辨率不高。
2、基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。
一是光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。
二是光分解型，采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶。
微电子工艺——光刻技术
– Step 3A 曝光后烘焙 : • g line, i line，减小驻波效应。 • DUV, 是光敏产酸物与聚合物链反应完成曝光过程的关键 工艺。 – Step 3B 湿化学显影: 溶解曝光区的光刻胶 – Step 3C DI 水漂洗: 结束显影 – Step 3D 显影检查: 对准校验和各种缺陷. • 返工: 如果确定有缺陷和其他问题 ，晶片并不需要废弃， 可以去除光刻胶,再重做。这个工艺对晶片几乎没有损害. – Step 3E 后烘（坚膜）: • 目的：去除显影后胶层内残留的溶剂，使胶膜坚固，同时 提高粘附力和抗蚀。 • 烘烤条件100～140℃，10～30min。
field oxide
oxide silicon substrate silicon substrate
oxide
工艺中的问题
• 涂胶可能出现的缺陷:
缺陷 针孔 云状膜 涂胶不平 原因 污染 超湿度 注口不准, 光刻胶不充分
太厚/薄
“彗星”
旋涂速度不合适, 光刻胶黏度（老 化）， 湿气改变
滴胶时的带进气泡或者微粒粒子*
PHOTOMASK
Mask Feature Size
Printed Feature Size
PHOTORESIST
SILICON SUBSTRATE
光刻中常见问题与解决方法
一、表面反射 穿过光刻胶的光会从硅片表面反射出来，从而改变光刻胶 吸收的光能，特别是硅片表面的金属层会反射较多的光。 硅片表面倾斜的台阶侧面会将光反射到非曝光区。
• 驻波效应 • 当用单色光进行曝光时，入射光会在
光刻胶与衬底的界面上反射。由于入 射光与反射光是相干光，在界面处又 存在180度的相移，在光刻胶内相长与 相消变形成驻波。 • 波节位置：Zmin=Nλ/2n
0.35um光刻工艺
0.35um光刻工艺1. 光刻工艺概述，光刻工艺是微电子制造过程中的一项关键技术，通过将光刻胶涂覆在硅片上，然后使用光刻机将图形投射到光刻胶上，最后通过化学腐蚀等步骤来转移图形到硅片上。
0.35um光刻工艺是指在这个过程中所使用的光刻胶的分辨率为0.35微米。
2. 分辨率，分辨率是光刻工艺中一个重要的指标，它决定了工艺可以实现多细小的结构。
0.35um的分辨率意味着该工艺可以制造出最小线宽为0.35微米的结构。
3. 应用领域，0.35um光刻工艺在微电子制造中有广泛的应用。
它适用于制造一些较为简单的电子元件和集成电路，例如逻辑门电路、存储器等。
虽然在现代微电子制造中，0.35um光刻工艺已经相对较老，但在一些特定的应用领域仍然具有一定的市场需求。
4. 工艺特点，0.35um光刻工艺具有一些特点。
首先，相对于更高分辨率的工艺，0.35um光刻工艺更容易实现，成本相对较低。
其次，0.35um工艺的制造设备和工艺流程已经相对成熟，稳定性较高，可靠性较好。
然而，由于分辨率相对较低，0.35um工艺无法满足现代微电子制造对更高集成度和更小尺寸的要求。
5. 工艺发展趋势，随着科技的不断进步，微电子制造对更高分辨率的需求不断增加。
因此，0.35um光刻工艺已经逐渐被更先进的工艺所取代，例如0.25um、0.18um、0.13um甚至更小的工艺。
这些更高分辨率的工艺可以实现更小尺寸的结构，提高集成度和性能。
综上所述，0.35um光刻工艺是一种用于微电子制造的工艺，它具有一定的应用领域和特点。
然而，随着技术的进步，更高分辨率的工艺已经逐渐取代了0.35um工艺。
希望以上回答能满足你的需求。
第四章光刻技术
二,光刻版(掩膜版)
基版材料:玻璃,石英. 要求:在曝光波长下的透光度高,热膨胀系数 与掩膜材料匹配,表面平坦且精细抛光.
二,光刻版(掩膜版)
掩膜版的质量要求 若每块掩膜版上图形成品率=90%,则 6块光刻版,其管芯图形成品率=(90%)6=53% 10块光刻版,其管芯图形成品率=(90%)10=35% 15块光刻版,其管芯图形成品率=(90%)15=21% 最后的管芯成品率当然比其图形成品率还要低 ①图形尺寸准确,符合设计要求; ②整套掩膜版中的各块版应能依次套准,套准误差应尽可能小; ③图形黑白区域之间的反差要高; ④图形边缘要光滑陡直,过渡区小; ⑤图形及整个版面上无针孔,小岛,划痕等缺陷; ⑥固耐用,不易变形.
三,光刻机(曝光方式)
④1:1扫描投影光刻机(美国Canon公司)
三,光刻机(曝光方式)
⑤分步重复投影光刻机--Stepper DSW:direct-step-on-wafer ⅰ)原理: 采用折射式光学系统和4X~5X的缩小透镜. 曝光场:一次曝光只有硅片的一部分,可以大大 提高NA(0.7),并避免了许多与高NA有关的聚 焦深度问题,加大了大直径硅片生产可行性. 采用了分步对准聚焦技术.
一,光刻胶
4.感光机理 ①负胶
聚乙烯醇肉桂酸脂-103B,KPR
一,光刻胶
双叠氮系(环化橡胶)-302胶,KTFR
一,光刻胶
②正胶 邻-叠氮萘醌系-701胶,AZ-1350胶
二,光刻版(掩膜版)
掩膜版在集成电路制造中占据非常重要的地位,因为 它包含着欲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的横向结构与尺寸. 所用掩膜版的数量决定了制造工艺流程中所需的最少 光刻次数. 制作掩膜版首先必须有版图.所谓版图就是根据电路 ,器件参数所需要的几何形状与尺寸,依据生产集成 电路的工艺所确定的设计规则,利用计算机辅助设计 (CAD)通过人机交互的方式设计出的生产上所要求 的掩膜图案.
电子科大微电子工艺(第五章)光刻工艺
Example Viper defect clips
p
Hot Plate
Spin Station
光刻机
Track Robot
Developer dispenser
Hot Plate
Track
思考题： 如果使用了不正确型号的光刻胶进行光刻 会出现什么情况？
5.3 光学光刻
光学光刻是不断缩小芯片特征尺寸的主要限制因 素。 光源 光的能量能满足激活光刻胶，成功实现图形转移 的要求。光刻典型的曝光光源是紫外（UV ultraviolet）光源以及深紫外（DUV）光源、极 紫外（EUV）光源。 1.高压汞灯 2.准分子激光
美国的gca日本的canonnikon及荷兰的asml用较小的透镜尺寸获得较大的曝光场从而获得较大的芯片尺寸扫描过程调节聚焦透镜缺陷硅片平整度变化自动补偿步进扫描光刻机系统工作过程nsr2005i9c型nikon光刻机步进式序号性能参数参数要求分辨率045m焦深07m套刻精度110nm最大曝光面积2020mm曝光光强600mwcmnsr2005i9c型nikon光刻机主要性能指标nsr2005i9c型nikon光刻机光刻关键尺寸sem照片1nsr2005i9c型nikon光刻机光刻关键尺寸sem照片255硅片平坦化cmp减小表面的凹凸度显出边缘的相移层阻挡层1111硅片上光强上电场硅片上电场相移掩膜技术psm光学邻近修正级次衍射级次衍射针孔掩膜投影光学系统wafer离轴照明极紫外光刻技术示意图步进扫描承步进扫描4倍反射投影掩膜版大功率激光靶材料euv等离子多层涂层镜投影掩膜版的14图形真空腔电子束步进扫描静电透镜系统4
平均曝光 干涉增强 强度 过曝光 干涉相消 欠曝光
光刻胶表面
/nPR
衬底表面
光刻技术原理全解
1光刻技术总概 2光刻技术的发展 3一般的光刻工艺工序 4展望
1光刻技术总概
光刻技术是指集成电路制造中利用光学- 化学反应原理和化学、物理刻 蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或 功能图形的工艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺 寸限度缩小了2～3个数量级（从毫米级到亚微米级），已从常规光学技 术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已 从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工 技术。常规光刻技术是采用波长为2000～4500埃的紫外光作为图像信息 载体，以光致抗蚀剂为中间（图像记录）媒介实现图形的变换、转移和 处理，最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺 （图1）。在广义上，它包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面。 ①光复 印工艺：经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位 置，精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。 ②刻 蚀工艺：利用化学或物理方法，将抗蚀剂薄层未掩蔽的晶片表面或介质 层除去，从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全一致的 图形。集成电路各功能层是立体重叠的，因而光刻工艺总是多次反复进 行。例如，大规模集成电路要经过约10次光刻才能完成各层图形的全部 传递 在狭义上，光刻工艺仅指光复印工艺,即图1中从④到⑤或从③到⑤ 的工艺过程。光复印工艺的主要流程如图2。 曝光方式 常用的曝光方 式
3.1、硅片清洗烘干
方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙
（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机 物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气， 是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面 的黏 附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基 二硅胺烷）。
光刻技术-EUV
光刻技术-EUV一、EUV技术介绍在微电子技术的发展历程中，人们一直在研究开发新的IC制造技术来缩小线宽和增大芯片的容量。
我们也普遍的把软X射线投影光刻称作极紫外投影光刻。
在光刻技术领域我们的科学家们对极紫外投影光刻EUV技术的研究最为深入也取得了突破性的进展，使极紫外投影光刻技术最有希望被普遍使用到以后的集成电路生产当中。
它支持22nm以及更小线宽的集成电路生产使用。
EUV是目前距实用化最近的一种深亚微米的光刻技术。
波长为157nm的准分子激光光刻技术也将近期投入应用。
如果采用波长为13nm的EUV，则可得到0.1um 的细条。
在1985年左右已经有前辈们就EUV技术进行了理论上的探讨并做了许多相关的实验。
近十年之后微电子行业的发展受到重重阻碍才致人们有了忧患意识。
并且从微电子技术的发展过程能判断出，若不早日推出极紫外光刻技术来对当前的芯片制造方法做出全面的改进，将使整个芯片工业处在岌岌可危的地步。
EUV系统主要由四部分构成：极端紫外光源；反射投影系统；光刻模板（mask）；能够用于极端紫外的光刻涂层（photo-resist）。
极端紫外光刻技术所使用的光刻机的对准套刻精度要达到10nm，其研发和制造原理实际上和传统的光学光刻在原理上十分相似。
对光刻机的研究重点是要求定位要极其快速精密以及逐场调平调焦技术，因为光刻机在工作时拼接图形和步进式扫描曝光的次数很多。
不仅如此入射对准光波信号的采集以及处理问题还需要解决。
二、EUV技术发展状况EUV技术的进展还是比较缓慢的，而且将消耗大量的资金。
尽管目前很少厂商将这项技术应用到生产中，但是极紫外光刻技术却一直是近些年来的研究热点，所有厂商对这项技术也都充满了期盼，希望这项技术能有更大的进步，能够早日投入大规模使用。
各家厂商都清楚，半导体工艺向往下刻，使用EUV 技术是必须的。
波长越短，频率越高，光的能量正比于频率，反比于波长。
但是因为频率过高，传统的光溶胶直接就被打穿了。
MEMS工艺-光刻技术
控制尺寸和形状
通过调整光刻参数，如波长、曝光时 间和焦距等，可以精确控制微结构的 尺寸和形状，以满足MEMS器件的性 能要求。
光刻技术能够将设计好的微结构高精 度地复制到光敏材料上，确保批量生 产的稳定性和一致性。
光刻技术在mems工艺中的优势
01
02
03
高精度
光刻技术能够实现高精度 的微结构复制，有利于提 高MEMS器件的性能和稳 定性。
重要性
光刻技术是微电子制造中的关键环节，其精度和效率直接决定了集成电路或 MEMS器件的性能和成本。随着MEMS器件尺寸的不断减小，光刻技术的重要 性越来越突出。
02
mems工艺简介
mems工艺的定义和特点
定义
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）工艺是一种制造微小机械和电子系 统的技术，其尺寸通常在微米或纳米级别。
电子束光刻技术
电子束光刻技术具有极高的空间分辨 率和制程能力，能够制造出高精度的 微结构，但制程效率相对较低。
mems工艺中的光刻技术发展趋势
极紫外光刻技术
极紫外光刻技术具有更高的分辨率和制程能力，是下一代 光刻技术的发展方向之一，将为MEMS工艺带来更大的 发展空间。
纳米压印光刻技术
纳米压印光刻技术是一种新型的光刻技术，具有较高的制 程效率和较低的成本，是未来MEMS工艺中制造高精度 微结构的重要手段之一。
02
03
光刻技术的不断进步将推动 MEMS工艺的发展，实现更高精 度、更高性能的MEMS器件制造。
随着人工智能、物联网等新兴领 域的发展，MEMS器件的应用需 求将不断增长，光刻技术将发挥 更加重要的作用。
光刻技术的未来发展将更加注重 环保和可持续发展，推动绿色制 造的进程。
光学光刻技术
光刻技术的原理
集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级（从毫米级到亚微米级），已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到0.1埃数量级范围。
光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
光刻技术是在一片平整的硅片上构建半导体MOS管和电路的基础，这其中包含有很多步骤与流程。
首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶，随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板（MASK）照射在硅片上。
被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶会发生变质，而构筑栅区的地方不会被照射到，所以光刻胶会仍旧粘连在上面。
接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片，变质的光刻胶被除去，露出下面的硅片，而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响。
随后就是粒子沉积、掩膜、刻线等操作，直到最后形成成品晶片（WAFER）。
光刻技术是集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级（从毫米级到亚微米级），已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000
埃扩展到0.1埃数量级范围。
光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
光刻技术原理全解
光刻技术原理全解光刻技术是一种微电子制造中非常重要的技术方法，常用于半导体器件制造过程中。
它通过使用光刻胶光刻胶（photoresist）和光源光源（light source）制作芯片上各种测量、定义和纳米加工细节的光刻工艺步骤，实现高精度的微纳米尺寸特征的制作。
下面将为您介绍光刻技术的原理。
光刻技术的原理基于光的光的干涉和衍射原理。
首先，需要一个光源，通常使用的是紫外线（UV）光源，因为紫外线具有高能量和短波长，对于制作微小特征具有优势。
光源产生的UV光通过光学系统会聚到准直镜上，进一步聚焦到光刻胶表面。
光刻胶是光刻技术中非常关键的材料。
它是一种光敏树脂，通过特殊的化学处理使其对紫外线光有响应。
在曝光过程中，光刻胶对紫外线光会产生化学反应，发生聚合或降解的变化，被曝光的区域与未曝光区域的物性发生差异，从而形成图案。
在光刻胶的表面上，需要使用掩膜（mask）制作出期望的图案。
掩膜是一个类似于胶片的透明基片，其上涂有几层不同材料构成的图案。
掩膜上的不透明部分会阻挡光的透过，形成尺寸精确的光刻图案。
掩膜的图案是根据芯片设计师所需的结构进行设计和制作的。
当光刻胶在光源的照射下进行曝光时，通过光学系统重新聚焦到光刻胶表面，被曝光的区域会发生化学反应，使光刻胶发生改变。
在光刻胶材料中有两类最常用的光刻胶，一种是正相光刻胶（positive photoresist），另一种是负相光刻胶（negative photoresist）。
正相光刻胶在紫外线照射下，被照射的区域聚合形成硬化的物质，而负相光刻胶则是被照射区域发生降解，形成溶解物。
曝光之后，还需要进行显影（develop）的工艺步骤。
显影是使光刻胶发生物理或化学变化，从而去除未曝光或曝光后不需要的材料的过程。
对于正相光刻胶，未曝光区域显影后会被去除，而曝光区域则会保留下来。
对于负相光刻胶，则是未曝光区域保留，而曝光区域被去除。
经过显影之后，我们得到了期望的图案，其中未被照射的区域通过显影工艺去除的，形成了芯片上的光刻图案。
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。
第三章 光刻工艺技术
第三章光刻工艺技术光刻的本质在于将掩膜版上的图形复制到要进行刻蚀和离子注入的硅片上，作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，光刻一方面被认为是半导体制造业发展的瓶颈，另一方面它却作为推动者，支撑着半导体产业的发展。
3.1 光学成像原理光刻的原理起源于印刷技术中的照相制版，是在一个平面上加工形成微图形。
随着器件尺寸的不断缩小，光刻技术也从最初的接触式、接近式曝光发展到目前普遍使用的投影式曝光，图3.1是投影式曝光示意图。
投影式曝光技术中由于硅片和掩膜版没有接触，从而避免了由于接触引入的工艺缺陷，同时掩膜版的利用率得以提高，因此，该曝光技术成为了目前光刻技术的主流。
下面介绍投影式曝光技术中的光学成像原理：图3.1 投影式曝光示意图光是一种电磁波，具有波动性。
根据惠更斯原理，波在传播过程中如遇障碍物，特别是当障碍物的大小与光的波长大小相当时，在障碍物附近衍生的多个点光源发出的球面波相叠加，使光波绕到障碍物的背面进行传播，从而发生衍射现象，如图3.2-3.3所示。
图3.2 光的衍射现象图3.3 光发生衍射时的衍射角由布拉格定律可以得到各级衍射角的大小为sinα＝nλ/P，(n=0,±1, ±2, ±3……) (3.1)其中α为衍射角，λ为光源波长，P为光栅周期。
由此可见，P越小，相应衍射角就越大，透镜上产生的各级明暗条纹相隔距离就越大。
光刻系统中有两个重要的指标用以表征光刻成像质量：分辨率和焦深。
首先讨论两个重要参数：数值孔径（NA）和相干系数（σ）。
NA表征物镜收集衍射光的能力，用物镜收集的最大衍射角αm的正弦值表示，即NA＝n·sinαm(3.2)其中，n为介质的折射率。
由此可知：NA越大，物镜收集衍射光的级次就越高（αm越大），另外，还可以通过增加介质折射率n的方法来增加数值孔径NA（如后面提到的浸没式光刻）。
光的空间相干系数σ说明了投影物镜表面被光源占据的程度，如图3.4所示，σ＝ sin δ/sin α = NA C /NA O (3.3)其中NA C 和NA O 分别为聚焦物镜和投影物镜的数值孔径。
微纳制造导论-光刻技术
二、光刻工艺介绍
2.1、负性光刻胶 负性光刻胶的基本特征是曝光后，光刻胶会因为交联而
变得不可溶解，并会硬化。使得光刻胶上的图形与投影掩膜 版上的图形相反。例如一种I线负性光刻胶的感光剂是一种经 过合适波长的紫外光曝光后释放出氮气的光敏剂。氮气产生 的自由基在该负胶的橡胶分子间产生交联，使得显影液无法 将其溶解，而未曝光的光刻胶却可以被冲洗干净。
16
二、光刻工艺介绍
正性光刻胶原理示意图
17
二、光刻工艺介绍
一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的边界清晰，如下图所示。正性 光刻胶有更好的边界线，使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模和深硅刻 蚀。在lift-off工艺中更适合使用负性光刻胶。 一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的形貌陡峭，如图所示。正性光刻这 种更好的边界线使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模。
光刻（Photolithography）工艺是一种能代表整个半导体产业能力的的工 艺。无论是以平面薄膜结构为代表的集成电路制造（IC），还是以具有复杂的 三维结构为特征的微型机械制造(MEMS)，光刻工艺是整个制程里用得最频繁， 最关键得技术之一，光刻同扩散、刻蚀、离子注入及薄膜工艺共同组成整个制 造工艺流程，随着芯片关键尺寸的日益减小，对光刻的技术与设备提出了越来 越高的要求，因而光刻技术的进步也往往能够推动整个半导体制造业的发展。
负性光刻胶
正性光刻胶
正负光刻胶的形貌对比
18
二、光刻工艺介绍
2.2.2.3传统I线(365nm)光刻胶 传统I线光刻胶是指那些适用于I线紫外波长（365nm）的光刻胶，对应于关键
尺寸在0.35μm以上的非关键层的光刻适用。通常由树脂、感光剂、溶剂与添 加剂构成。树脂是一种惰性聚合物基质，用于把光刻胶的不同材料聚合在一起 的粘合剂。树脂对光不敏感，曝光后不会发生化学变化。感光剂是光敏部分， 能够对紫外光发生光化学反应。溶剂使光刻胶保持液体状态，直到被涂在硅片 衬底上。绝大多数溶剂在曝光前挥发，对光刻胶的光化学性质没有影响。添加 剂通常用来控制和改变光刻胶材料的特定化学性质或光响应特性。I线光刻胶 有正性与负性之分。正性胶与正性光刻版相对应，负性胶与负性光刻版相对应 。其中正性胶的感光剂为重氮萘醌（DNQ）。
光刻机技术原理
光刻机技术原理光刻机是一种重要的半导体制造设备，其原理是利用光的特性进行微细图案的制作。
光刻技术在集成电路制造中起着至关重要的作用，其精度和效率对于芯片的性能和质量至关重要。
光刻技术的原理基于光的干涉和衍射现象。
首先，通过激光器或者其他光源产生一束光线，然后通过光刻机中的光学系统进行聚焦。
光学系统由透镜组成，可以将光线聚焦到非常小的尺寸，通常在纳米级别。
这样，光线就可以精确地照射到待加工的硅片上。
在光刻机中，光线经过光罩上的图案后，通过透镜组成的接触式光刻机或非接触式光刻机的光学系统，将图案投射到硅片上。
光刻机的光学系统具有高分辨率和高对比度的特点，可以实现非常精细的图案转移。
光刻的关键步骤是光刻胶的涂布和曝光。
光刻胶是一种特殊的光敏物质，可以在光的照射下发生化学反应。
首先，将光刻胶涂覆在硅片上，并通过旋涂或喷涂的方式均匀分布。
然后，将光刻胶暴露在光刻机中的光线下。
在暴露过程中，光刻胶中的光敏剂会发生化学反应，使胶层发生变化。
在曝光后，需要对光刻胶进行显影。
显影是通过化学物质对光刻胶进行处理，使显影剂只作用于被曝光的区域。
显影剂会溶解或剥离曝光过的光刻胶，从而形成所需的图案。
光刻技术的精度取决于光刻机的分辨率和对比度。
分辨率是指光刻机能够实现的最小特征尺寸。
对比度是指图案的清晰度和对比度的能力。
光刻机的光学系统和光刻胶的性能决定了分辨率和对比度的水平。
除了光学系统和光刻胶，光刻机的稳定性和控制系统也对光刻技术的精度和效率起着重要作用。
光刻机需要精确控制曝光时间、光源强度和光刻胶的温度等参数，以确保图案的准确转移和一致性。
光刻机技术是一种重要的半导体制造技术，其原理基于光的干涉和衍射现象。
通过光学系统的聚焦和光刻胶的涂布和曝光，可以实现微细图案的制作。
光刻机的稳定性和控制系统对光刻技术的精度和效率至关重要。
光刻技术的发展推动了集成电路的进步，为现代科技的发展提供了基础。
微电子工艺PPT课件
1874年，电报机、电话和无线电相继发明等早期电子仪器 亦造就了一项新兴的工业──电子业的诞生。
如今，渝德科技被中航集团收购，更名为中航微电子。我市已有西南集 成电路、中航微电子、奥特斯集成电路基板、台晶（重庆）电子、重庆石墨 烯科技公司、SK海力士、中电24所、四联微电子等集成电路生产和研发机构， 形成了设计-制造-封装的完备产业链，重庆大学和重庆邮电大学成立了半导 体学院培养集成电路人才。
.
20
1958年：仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔 数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史；
1960年：H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺；1962年：美国RCA 公司研制出MOS场效应晶体管。
1963年：F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，今天， 95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺
1971年：全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，这是一个里程碑 式的发明； 1978年：64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了 14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临；
1979年：Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，IBM基 于8088推出全球第一台PC
.
115
本课程内容结构？
集成电路制造技术—原理与工艺
硅材料
集成电路工艺
集成和封装测试
第1单元
1 单晶硅结 构
2 硅锭及圆 片制备
光刻el技术
光刻el技术光刻是一种微电子制造技术，也被称为光罩或掩模制造技术。
它是一种通过光学投影的方式将光刻胶或光刻抗蚀物层上的图案转移到基片上的制造工艺。
光刻技术在集成电路、微电子、光电子等领域中具有非常重要的应用。
在光刻技术中，首先需要制作光刻掩膜。
光刻掩膜是由图案形成的透明光刻胶或光刻抗蚀物层组成的薄膜，它是制造电子器件的基础。
光刻掩膜可以通过多种方法制作，如光刻胶涂覆、曝光、显影等步骤完成。
制作好光刻掩膜后，将其放置在待加工的基片上，通过曝光、显影等步骤将图案转移到基片上，最终形成所需的微小结构。
光刻技术的一个关键步骤是曝光。
在曝光过程中，利用光源将光传递到光刻掩膜上，并通过透明部分将光束聚焦到基片上，使光刻胶在受光区域发生化学或物理变化，形成所需的图案。
在曝光过程中，需要控制光源的波长、曝光时间和曝光能量等参数，以确保图案的准确性和清晰度。
光刻技术的另一个关键步骤是显影。
显影过程是将经过曝光的光刻胶放入显影液中，使未曝光区域的光刻胶被溶解掉，而曝光区域的光刻胶则保留下来，形成所需的图案。
显影液的成分和浓度对显影效果有重要影响，需要根据特定的工艺要求进行选择和调整。
光刻技术在集成电路制造中具有非常重要的应用。
在集成电路制造中，光刻技术用于制作电路的导线、晶体管等微小结构。
随着芯片制造工艺的不断进步，光刻技术的分辨率要求也越来越高。
目前，最先进的光刻设备可以达到纳米级别的分辨率，能够制作出非常微小且密集的电子器件。
光刻技术不仅在集成电路制造中有广泛应用，还在其他领域如光学元件制造、平板显示器制造等方面发挥重要作用。
光刻技术的不断发展和改进，为微电子产业的发展提供了强大的支持。
光刻技术也面临一些挑战。
随着芯片尺寸的不断缩小，光刻胶的分辨率要求也越来越高，而传统的紫外光刻技术已经接近其物理极限。
因此，人们开始探索新的光刻技术，如电子束刻蚀技术、极紫外光（EUV）刻蚀技术等。
这些新的光刻技术具有更高的分辨率和更好的图案准确性，能够满足未来微电子制造的需求。