光刻工艺培训资料

显影 衬底 衬底
光刻胶
定义: 光刻胶(Photoresist简称PR)又称光致抗蚀剂，它是一种对光敏感的 有机化合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度会发生变化。 作用： a、将掩膜板上的图形转移到晶片表面的光刻胶中； b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀）。 目前我厂用到的光刻胶： 正性光刻胶： EPG 518 （用于台面光刻）、 RZJ-304(用于ITO、SIO2光刻）。 负性光刻胶：KMP3130B(用于PN光刻）
衬底
对准图形
三种曝光方式
接触曝光：光的衍射效应较小，因而分辨率高；但易损坏
掩模图形。
接近式曝光：延长了掩模版的使用寿命，但光的衍射效应
更为严重，因而分辨率只能达到2—4um 左右。
投影式曝光：掩模不受损伤，提高了对准精度，也减弱了
灰尘微粒的影响。缺点是投影系统光路复杂，对物镜成像 能力要求高。
正胶和负胶
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。
正胶：本身是难溶于显影液的物质。而被紫外线照 射过的胶层会变为易溶，经显影液显影后，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 抵抗显影液的显影。未曝光的胶层会被溶解去除。
曝光
目的：对光刻胶进行选择性光化学反应，将掩膜 版图形转移到光刻胶。
方法： 1、接触式 设备简单 掩膜版和硅片直接接触， 掩膜版寿命短 图形缺陷多，颗粒沾污大 分辨率：〉5um
2、接近式曝光（我司目前曝光方式） 与晶圆表面无直接接触，
无损伤，沾污少，更长
的掩膜寿命。 分辨率>3um
3、步进重复式
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目的：通过对溶液的蒸发来达到固化光刻胶 的目的。 特别作用：使光刻胶和圆片表面有良好的粘 贴性。 最终效果：增加耐刻蚀性。 注意点：光刻胶具有塑料的一些性质，在高 温下会变软并流动。
我司主要光刻工艺
一、台面光刻（MESA光刻） 下料清洗后作业的第一道光刻， 目的是为ICP刻蚀做掩膜。
我司主要光刻工艺
二、CBL光刻 在台面上作业CBL图形，为SIO2 腐蚀做掩膜。
我司主要光刻工艺
三、ITO光刻 晶圆表面蒸镀完ITO后，作业ITO图形 光刻。为ITO腐蚀做掩膜。
我司主要光刻工艺
三、ITO光刻
我司主要光刻工艺
四、PN光刻 光刻出P N电极图形，为金属蒸镀做准备。
我司主要光刻工艺
五、SIO2光刻 为SIO2腐蚀做掩膜。
光刻胶 衬底 蒸镀材料
涂胶方式
光刻胶的涂覆常用方法是旋转涂胶法：静态旋转和动态喷洒 静态涂胶：首先把光刻胶通过管道堆积在晶圆的中心，然后低速 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
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。
匀胶机
前烘
(1)前烘： 曝光前的烘烤 (2)作用：去除胶中的大部分溶剂，提高胶的粘附性， 并使胶的曝光特性固定。 (3)前烘的方式：红外辐射、烘箱、热板
(4)典型的前烘条件：90~100℃，热板时间约1分钟
曝光
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曝光是使受光照射的光刻胶膜起光化反应， 即感光。 在光学曝光系统中，由于光刻版的位置不 同，可分为接触式曝光、接近式曝光和投 影式曝光 曝光剂量通常是指曝光的光强和曝光的时 间，一般胶膜越厚曝光时间越长。
光刻简介பைடு நூலகம்
光刻工序的工艺目的及要求
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1、工艺目的：
光刻是一种通过某种方法从而在衬底上得到人为需 要的、有特定要求图形的一门技术。
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2、工艺要求：
在晶体管制造过程中必须要经过多次光刻，每次光 刻图形的质量要求为：图形完整、尺寸精确、线条 陡直、窗口刻蚀干净；每次光刻图形的好坏将决定 产品的成品率、性能、可靠性。
显影方式



进行显影有两种主要方法：浸入和喷淋。 浸入显影：在指定的温度和时间内，装有晶片的 片盒成批地浸入显影液槽中并不断搅动。浸入显 影的优点是：高的产能，低的设备成本。 缺点是：均匀性差。
喷淋显影工艺：以单个晶片模式进行，新鲜的显影溶液由喷淋设备 直接喷到晶片表面，此时装有晶片的片托旋转。每个显影操作过程 最后，排出显影液，再增加等量的新鲜显影液。 优点是：不断地把新鲜的显影剂带到表面，自动的控制性高,产品 质量稳定性好。 缺点：效率较低。
显影机
后烘



目的-进一步将胶内残留的溶剂含量借着蒸发 而降到最低，使其硬化。 通常坚膜的温度比前烘的温度要高，不仅可 以加强对晶片的附着力，还可以使光刻胶在 后续的工序中，如刻蚀中起到更好的阻挡作 用。 坚膜的温度越高，光刻胶内的溶剂含量越少， 另一方面，去胶时难度也会增加。
显影的后烘
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将掩膜版上的图形缩小 4X,5X,10X倍后投 影到晶圆表面的光刻胶上。 掩膜图形更精确和易制作， 实现更小图形 采用投影式掩膜版（1或 几个芯片图形）以 步进方式多次重复曝光 分辨率：大约0.35um
显影
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把已曝光的晶片浸入显影液中，通过溶解部 分光刻胶的方法使胶膜中的潜影显现出来的 过程叫显影。 严格的说，在曝光过程中感光和未感光的光 刻胶在显影液中都被不同程度的溶解，为了 得到好的显影图像，希望溶解速率差越大越 好。为此，必须曝光适当并选择合适的显影 液。
曝光后溶解性的变化 正 胶
优缺点
不溶——可溶 显影后光刻胶上的图形 分辨率高，对比度高，线条边缘清 晰和晶片有良好的粘附性和抗蚀性， 与掩膜版上图形一致 可溶——不溶
相反 易形成白影易于剥离；感光度高但 显影时会变形和膨胀，分辨率2um 左右。
负 胶
涂胶


涂胶-在洁净干燥的晶片表面均匀的涂一层 光刻胶。 胶膜的厚度除了与光刻胶本身的粘稠度有 关外，还与涂胶的转速有关，转速越大， 胶膜越薄，厚度的均匀性液越好。
光刻的意义 光刻是半导体芯片加工中的关键工序！

光刻确定了管芯的关键尺寸，外观图形。
光刻过程中的错误可造成图形歪曲、残缺，可直接导 致图形外观异常，并最终可转化为对管芯的电特性产 生影响。 图形的错位（对版偏移）也会导致类似的不良结果。


光刻工艺流程
衬底 涂胶 衬底 前烘 衬底 曝 光
衬底
坚膜
我司10*23完整图形

谢谢