基本光刻工艺之从曝光到最终检验(PPT 37页)
光刻工艺介绍ppt课件
DNS
TEL
DUV
3
涂胶菜单
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注：⑴.关键层指：TO、GT、PC、BN+、ROM、W1、VIA、METAL、TU、BC、SGE、SN（MG）、GW（MG）。 ⑵.非关键层指：除关键层次和PAD之外的其他层次。
涂胶基本流 程
DNS 涂胶系统图：
前处理（PRIMING） 涂胶（APPLY）
30photoresistfilmdepthfocuscenterfocuscenterfocuslensdepthfocus31idofudofindependenceuseable32imagedefocus33defocuseffectbestfocus04um06um08um10um02um10um08um06um04um02um34focusexposurematrix焦点和曝光量在光阻线条上的效应焦点和曝光量在光阻线条上的效应固定固定cdcd对焦点和曝光量的等高图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对应于可接受的外部极限的两条cdcd曲线曲线cdcd规格规格在线宽形貌和胶的损失量三个规格基在线宽形貌和胶的损失量三个规格基础上构建的焦点曝光量工艺窗口础上构建的焦点曝光量工艺窗口35各层次各层次matrixstepmatrixstep参考条件参考条件36defocus产生的原因autofocusautoleveling37边缘效应38边缘效应autofocusautolevelingng
涂胶去边规范：AL、CP层次2-3mm 其他层次1-2mm
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涂胶（Coating）
☆涂胶的关键在于控制膜厚及其均匀性
影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数：[括号内的值为 实际工艺参数设置] • 环境温度（23°C) • 环境湿度(40%) • 排风净压力(5 mmaq) • 光刻胶温度(23°C+/-0.5） • 光刻胶量（1.2-1.5cc) • 旋转马达的精度和重复性 • 回吸量 • 预旋转速度 预旋转时间 最终旋转速度 最终旋转时间 最终旋转加速度
光刻的工艺过程
光刻的工艺过程
光刻是一种重要的微电子工艺，用于制造芯片上的微型结构。
它的基本工艺流程包括：准备工作、光刻胶涂覆、光刻曝光、显影、清洗和检验等步骤。
首先，需要准备好基片，并进行表面清洗和处理，以保证光刻胶的附着性和质量。
然后，在光刻机上进行光刻胶涂覆，将光刻胶均匀地涂覆在基片表面，形成一层薄膜。
接下来，将光刻胶暴露在紫外线下，通过掩膜对光刻胶进行局部光照，使其变化形态。
曝光后，光刻胶会在光照部位发生化学反应，形成图案。
然后，进行显影处理，将未暴露部分的光刻胶清除，保留下光刻图案。
显影后，进行清洗处理，将光刻胶残留物清除干净，以便进行下一步工艺。
最后，进行质量检验，检查光刻图案的质量和精度，以保证产品的性能和可靠性。
总的来说，光刻的工艺过程需要严格的操作流程和高精度的设备，以保证产品的质量和性能。
- 1 -。
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？。
《光刻曝光系统》PPT课件
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
8 基本光刻工艺PPT课件
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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。
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• 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
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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
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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。
基本光刻工艺流程
《基本光刻工艺流程》光刻工艺可有意思啦。
咱先从晶圆准备说起。
晶圆就像个小舞台，得把它弄得干干净净、平平整整。
要是有个小灰尘小颗粒啥的，那后面的表演可就砸啦。
这就好比盖房子，地基得打好。
光刻胶涂覆也重要呢。
光刻胶就像是给晶圆穿上的一层特殊衣服。
这层衣服得涂得均匀，不能有的地方厚有的地方薄。
就像咱涂指甲油，得涂得漂亮，不能坑坑洼洼的。
涂覆光刻胶有专门的设备，能把光刻胶均匀地铺在晶圆上。
曝光这一步可关键啦。
这就像拍照一样，不过是用特殊的光来给晶圆上的光刻胶拍照。
光线就像神奇的画笔，把设计好的图案画在光刻胶上。
这光可不是普通的光，是经过特殊处理的，能让光刻胶发生奇妙的变化。
曝光的设备得很精密，稍微有点偏差，图案就不对啦。
显影也不能小瞧。
显影就像是把曝光后的光刻胶冲洗一下，把不需要的部分去掉。
这就像我们洗照片，把多余的药水冲掉，留下我们想要的图像。
显影的溶液得选对，时间也得控制好。
要是时间太长或者溶液不对，可能把该留下的光刻胶也冲走了，那就坏事啦。
蚀刻是个厉害的步骤。
这时候就是对晶圆进行真正的加工啦。
用化学或者物理的方法，把晶圆上不需要的部分去掉。
就像雕刻一样，把多余的石头凿掉，留下精美的雕像。
蚀刻得精确，不能伤到该留下的部分。
光刻胶去除也有讲究。
做完前面的步骤，光刻胶完成了它的使命，得把它去掉啦。
就像演出结束，演员得卸妆一样。
得用合适的方法把光刻胶清除干净，不能留下残留，不然会影响晶圆的质量。
基本光刻工艺流程就是这样一系列神奇的步骤。
每个步骤都得小心翼翼，就像走钢丝一样，不能出一点差错。
这光刻工艺就像一场精彩的魔术表演，把设计好的图案完美地呈现在晶圆上。
光刻工艺流程很奇妙，需要精心操作，容不得半点马虎。
基本光刻工艺流程显影到最终检验
第九章基本光刻工艺流程-曝光到最终检验概述在本章，将解释从光刻胶的显影到最终检验所使用的基本方法。
本章末尾将涉及膜版工艺的使用和定位错误的讨论。
目的完成本章后您将能够：1.划出晶圆在显影之前及之后的剖面图。
2.列出显影的方法。
3.解释硬烘焙的方法和作用。
4.列出晶圆在显影检验时被拒绝的至少五个原因。
5.划出显影-检验-重做工作过程的示意图。
6.解释湿法刻蚀和干法刻蚀的方法和优缺点。
7.列出从氧化膜和金属膜上去除光刻胶的机器8.解释最终检验的方法和作用。
显影晶圆完成定位和曝光后，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（图9.1）。
通过对未聚合光刻胶的化学分解来使图案显影。
显影技术被设计成使之把完全一样的膜版上图案复制到光刻胶上。
不良的显影工艺造成的问题是不完全显影，它会导致开孔的不正确尺寸，或使开孔的侧面内凹。
在某些情况下，显影不够深而在开孔内留下一层光刻胶。
第三个问题是过显影它会过多地从图形边缘或表面上去除光刻胶。
要在保证开孔的直径一致和由于清洗深孔时液体不易进入而造成的清洗困难的情况下保持具有良好形状的开孔是一个特殊的挑战。
负和正的光刻胶有不同的显影性质并要求不同的化学品和工艺。
负光刻胶显影在光刻胶上成功地使图案显影要依靠光刻胶的曝光机理。
负光刻胶暴露在光时会有一个聚合的过程它会导致光刻胶聚合在显影液中分解。
在两个区域间有足够高的分解率以使聚合的区域只失去很小部分光刻胶。
对于大多数的负光刻胶显影二甲苯是受欢迎的化学品。
它也在作负光刻胶中作溶液使用。
显影完成前还要进行冲洗。
对于负光刻胶，通常使用n-丁基醋酸盐作为冲洗化学品，因为它既不会使光刻胶膨胀也不会使之收缩，从而不会导致图案尺寸的改变。
用光刻机刻图案的晶圆，可能使用一种性质较温和的STODDART 溶剂。
俯视（a）（b））过程（b）问题图9.1 光刻胶显影（a冲洗的作用是双重的。
第一，它快速地稀释显影液。
虽然聚合的光刻胶不会被显影液分解，但在曝光的边缘总会有一个过度区其中包含部分聚合的分子。
光刻过程图片解说PPT课件
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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
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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
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。
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光刻的一般要求
图形的分辨率高 光刻胶敏感度高 层间对准精密高 缺陷密度低
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4
光刻胶
开始于印刷电路 1950年起应用于半导体工业 是图形工艺的关键 有正胶和负胶两种 光敏材料 均匀涂布在硅片表面 用曝光的方法转移设计图形到光刻胶上 类似于光敏材料涂布在照相用的底片上
集成电路工艺之光刻
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1
光刻
1、基本描述和过程 2、光刻胶 3、光刻机 4、光刻工艺 5、
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。
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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
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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。
基本光刻工艺之从曝光到最终检验
基本光刻工艺之从曝光到最终检验光刻工艺是制造集成电路的关键步骤之一，它的主要目的是将芯片模式图案转移到硅片上。
光刻工艺涉及许多复杂的步骤和技术，包括曝光、显影、刻蚀等。
下面将从曝光到最终检验介绍基本的光刻工艺。
在光刻工艺的第一步就是曝光。
曝光是通过使用掩膜和光刻胶将芯片模式图案转移到硅片上的过程。
首先，在掩膜上制作出图案，然后将掩膜放置到一块清洁的硅片上。
接下来，将光刻胶涂布在硅片上，确保光刻胶均匀地覆盖整个硅片。
然后，将硅片和掩膜放置在曝光机上，通过曝光机的光源照射，使光刻胶暴露在特定的光辐射下。
光刻胶的曝光时间和曝光强度取决于芯片设计的要求。
完成曝光后，接下来是显影步骤。
显影是利用化学溶液处理光刻胶，以将模式图案留在硅片上。
首先，将硅片放置在显影机中，并将显影剂溶液浸泡硅片。
显影剂能够溶解未曝光的光刻胶，从而将其去除。
曝光过的部分光刻胶则被显影剂保护，保留在硅片上。
显影时间的长短取决于光刻胶的类型和制造要求。
显影完成后，接下来是刻蚀步骤。
刻蚀是将未被保护的硅片表面层物质去除的过程。
通过使用特定的化学溶液，将硅片表面的非光刻胶部分进行刻蚀，从而得到芯片模式的形状。
刻蚀的深度和时间要根据芯片设计的要求进行调整。
最后是最终检验。
在这一步骤中，将对芯片进行各种物理、化学和电学性能测试，以确保芯片达到设计要求。
包括电路连通性测试、介电层测量、线宽和尺寸测量等。
这些测试可以确保芯片的质量和性能符合预期。
综上所述，基本光刻工艺从曝光到最终检验涉及多个步骤，包括曝光、显影、刻蚀和最终检验。
每个步骤都非常关键，需要严格的控制和精确的操作，以确保芯片的质量和性能。
光刻工艺的发展和改进使得集成电路的制造更加高效和精确。
光刻工艺是半导体制造领域中最重要的工艺之一，它的发展对整个电子行业的进步产生了深远的影响。
基本光刻工艺从曝光到最终检验的每个步骤都经过了精心设计和改进，以满足不断增长的芯片尺寸和复杂性的需求。
曝光是光刻工艺的第一步，也是最核心的步骤之一。
半导体技术课件第九章 基本光刻工艺
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
－10－
硬烘焙方法 在方法和设备上与前面介绍的软烘焙相似。 烘焙工艺 时间和温度仍然是主要的工艺参数，一般是 制造商推荐，工艺工程师精确调整。对一般使用 的对流炉，温度：130～200℃，时间：30分钟。 对其他方法温度和时间各不相同。热烘焙增加粘 度的机理是光刻胶的脱水和聚合，从而增加光刻 胶的耐蚀性。 烘焙温度太低，脱水和聚合不彻底，温度太 高光刻胶容易变软甚至流动（如图9.9所示），所 以温度的控制极为严格。 硬烘焙是在显影后立即进行，或者在刻蚀前 进行，工艺流程如图9.10 所示。 所示。
显微镜 /SEM/AFM
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
－1 5－
自动检验 随着晶圆尺寸增大和元件尺寸的减小，制造 工艺变得更加繁多和精细，人工检验的效力也到 了极限。可探测表面和图形失真的自动检验系统 成了在线和非在线检验的选择。详细内容在第14 章中介绍。 9.4 刻蚀 在完成显影检验后，掩膜版的图形就被固定 在光刻胶膜上并准备刻蚀。经过刻蚀图形就永久 留在晶圆的表层。 刻蚀工艺分为两大类：湿法和干法 湿法和 湿法 干法刻蚀。 无论那一种方法，其目的都是将光刻掩膜版上的 图形精确地转移到晶圆表面。同时要求一致性、 边缘轮廓控制、选择性、洁净度都符合要求。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
－11－
图9.9 光刻胶在高温下的流动
硬烘焙工艺流程
显影 检验 硬烘焙 刻蚀
显影 / 烘焙 检验 刻蚀
显影 / 烘焙 检验 重新烘焙 刻蚀
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
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显影检验 任何一次工艺过 后都要进行检验，经 去水合物 检验合格的晶圆流入 下一道工艺，对显影 点胶 检验不合格的晶圆可 烘焙 以返工重新曝光、显 影 。 工 艺 流 程 如 图 所 定位和曝光 示。 显影和烘焙 显影检验的内容 图 形 尺 寸 上 的 偏 显影检验 差，定位不准的图形， 表 面 问 题 （ 光 刻 胶 的 合格晶圆 污染、空洞或划
最新第八章-基本光刻工艺.PPT课件
保持憎水性表面通常通过下面两种方法：
一是保持室内温度在50℃以下，并且在晶园完
成前一步工艺之后尽可能快的进行涂胶。
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25
亲水 性 表面
憎水 性 表面
另一种方法是把晶园存储在用干燥并且干 净的氮气净化过的干燥器中。
除此之外，一个加热的操作也可以使晶园表面 恢复到憎水表面。有三种温度范围：
150～200℃（低温），此时晶园表面会被蒸发
首先把光刻胶通过管道堆积在晶园的中心， 堆积量由晶园大小和光刻胶的类型决定，堆积 量非常关键，量少了会导致涂胶不均匀，量大 了会导致晶园边缘光刻胶的堆积甚至流到背面， 如图所示。
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涂胶
铺展
旋转
高转 速
真空
静态旋转工艺
光刻胶膜的最终厚度是由光刻胶的粘度、 旋转速度、表面张力和国光刻胶的干燥性来决 定的。
更高
黏结力
更好
曝光速度
更快
针孔数量
更少
阶梯覆盖度
更好
成本 显影液
有机溶剂
更高 水溶性溶剂
光刻胶去除剂
氧化工步 金属工步
酸
酸
氯化溶剂化合物
普通酸溶剂
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23
8.8 光刻工艺
这一节将介绍基本的光刻工艺10步法，包 括每一步的目的、技术考虑、选项和工艺控制 方法等。
8.9 表面准备
为确保光刻胶能和晶园表面很好粘结，必 须进行表面处理，包括三个阶段：微粒清除、 脱水和涂底胶。
低转 速
真空
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高转 速
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• 自动旋转器
自动系统如图所示，包含了晶园表面处理、
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26
到了400℃（中温）时，与晶园表面结合较松 的水分子会离开。当超过750℃（高温）时， 晶园表面从化学性质上讲恢复到了憎水性条件。 通常采用低温烘焙，原因是操作简单。
曝光工艺流程 PPT课件
曝光能量控制
曝玛斯光兰工专案藝 流 程
曝光尺：21级梯级曝光尺。 大铜面5格满。 5㏕/5㏕及其以上线路（蚀刻后）：6格满—7格满； 5㏕/5㏕线路（蚀刻后）以下： 4格残—6格满。 同一料号批量板生产过程中测试频率为1次/4H。
曝光尺使用寿命：一个星期更换一对
注意事项： 更换油墨时、更换料号、更换曝光灯管、设备故 障维修后及膜厚变化时也须重新测试曝光尺。
COOH
COOH
COOH
慨述
曝 玛光斯兰工专案藝 流 程
曝光作业条件是：
A.溫度:20+2℃
B.湿度:50+5%
C. 室內灯光:黃色
D.无尘度：1万級以下
＊ 室內灯光的安全光为紅橙黃三色，危险光为綠色光，非安全光為蓝靛紫白。 理论上说，紅橙黃光下作业都可以，但考慮到顏色对人的情绪的影响，黃光 是比较合适的。 ＊ 含尘量超标说明空间中粉尘、杂物多，板面上的落尘量亦会增加，对曝光 的品质有较大影响，会导致产品线路开路、缺口、针孔、铜面蚀穿等不良缺 陷的增多。
涂布
曝光
退膜 重点改善制程用紅色框标示
蚀刻
显影
曝光不良产生原因分析
2.在线性魚骨图分析
曝玛斯光兰专工案 藝 流 程
开料
前处理
板边及圆角披锋 铜屑
为
返洗板残膜处理不干净
何
板面杂物胶渍
板面处理不干净
板边空心边
异物反粘
产
生
曝
涂布前输送轮 异物反粘
油墨过滤效果不佳
烤箱异物反粘
曝光能量偏高
菲林折伤
光
膜上杂物、菲林
人員
设备
品质异常排除
不良項目 短路
針孔（沙眼） 偏孔
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显影 / 烘焙 检验 刻蚀
显影 / 烘焙 检验
重新烘焙 刻蚀
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
显影检验
任何一次工艺过
后都要进行检验，经 检 验 合 格 的 晶 园 流 入 去水合物
下 一 道 工 艺 ， 对 显 影 点胶 检验不合格的晶园可 以 返 工 重 新 曝 光 、 显 烘焙
基于这些原因，干法刻蚀主要用于先进电路 的小尺寸精细刻蚀中。
干法刻蚀是指以气体为主要媒体的刻蚀技术， 晶园不需要液体化学品或冲洗，刻蚀过程在干燥 的状态进出系统。刻蚀方法见下图。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
刻蚀
－24－
湿法
干法
沉浸
喷射
等离 子体
离子
反 应离子
轰击 刻 蚀（ R.I .E ）
+0.10
显影剂浓度： 50%
+0.10 68
72
76
曝光后烘焙：无 80
F
图9.4 显影剂温度和曝光关系与线宽变化的比较
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －6－
显影方式
显影方式分为：湿法显影 干法（等离子）显影
湿法显影 沉浸 喷射 混凝
沉浸显影
最原始的方法。就是将待显影的晶园放入盛 有显影液的容器中，经过一定的时间再放入加有 化学冲洗液的池中进行冲洗。比较简单，但存在 的问题较多，比如：液体表面张力会阻止显影液 进入微小开孔区；溶解的光刻胶粘在晶园表面影 响显影质量；随着显影次数增加显影液的稀释和 污染；显影温度对显影率的影响等。
刻蚀工艺分为两大类：湿法和干法刻蚀。
无论那一种方法，其目的都是将光刻掩膜版上的 图形精确地转移到晶园表面。同时要求一致性、 边缘轮廓控制、选择性、洁净度都符合要求。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －1 6－
光刻胶
光刻胶 被刻蚀材料
被保护层
(a) 有光刻胶图形的衬底
(b) 刻蚀后的衬底
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －1 7－
胶
膜 衬底
湿法各向同性化学腐蚀层
（各向同性刻蚀是在各个方向上以同样的速度进行刻蚀）
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －1 8－
Resist Film Substrate
具有垂直刻蚀剖面的各向异性刻蚀 （各向异性刻蚀是仅在一个方向刻蚀）
应该是形成垂直的侧边（如图所示 ），产生这种
理想结果的刻蚀技术叫做各向异性刻蚀。然而，
刻蚀总是在各个方向同时进行的，这样就避免不
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －21－
了在侧面形成一个斜面， 这种现象称为底切 （如图所示）。刻蚀 的目标是把这种底切 控制在一个可以接受 的范围内。由于这种 底切的存在，在电路 设计时必须考虑（即 各器件之间留有余量 以防止电路短路）。 彻底解决底切的方法 是采用等离子体刻蚀。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
俯视
－2－
表层
光刻胶
曝光后
晶圆 显影后 (a)
显影剂
正光刻胶 氢氧化钠
冲洗
水
正确显影
显影不足
不完全显影
严重过显影 (b)
负光刻胶
二甲苯 Stoddard 溶剂
n- 醋酸丁酯
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
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负光刻胶显影
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －1 5－
自动检验
随着晶园尺寸增大和元件尺寸的减小，制造 工艺变得更加繁多和精细，人工检验的效力也到 了极限。可探测表面和图形失真的自动检验系统 成了在线和非在线检验的选择。详细内容在第14 章中介绍。
9.4 刻蚀
在完成显影检验后，掩膜版的图形就被固定 在光刻胶膜上并准备刻蚀。经过刻蚀图形就永久 留在晶园的表层。
烘焙温度太低，脱水和聚合不彻底，温度太 高光刻胶容易变软甚至流动（如图9.9所示），所 以温度的控制极为严格。
硬烘焙是在显影后立即进行，或者在刻蚀前 进行，工艺流程如图9.10 所示。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －11－
图9.9 光刻胶在高温下的流动
硬烘焙工艺流程
显影 检验 硬烘焙 刻蚀
真空
来说 因为温度的敏感
性，当液体在压力下从喷嘴喷出后很快冷却，要
保证温度必须加热晶园吸盘。从而增加了设备的 复查性和工艺难度。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －2－
混凝显影 虽然喷射显影有很多有点，但对正性光刻胶
显影还存在一些问题，混凝显影就是针对所存在 地问题而改进的一种针对正性胶的光刻工艺，差 别在于显影化学品的不同。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －23－
不同材料的刻蚀其工艺略有不同，不同材料的不 同刻蚀工艺见9.54～9.510节。
9.6 干法刻蚀 对于小尺寸湿法刻蚀的局限性前面已经提到，
主要包括：局限于3µm以上的图形尺寸；各向同 性刻蚀导致边侧形成斜坡；要求冲洗和干燥步骤； 潜在地污染；光刻胶粘结力失效导致底切。
线宽变化（ mm ）
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －5－
+1.50
+1.40 +1.30 +1.10 +0.90
20 s 曝光 16 s 曝光 12 s 曝光
+0.90 +0.70
8 s 曝光 光刻胶厚度： 1 mm 持续曝光时间： 50 s
+0.50
（基于 8 F 8 s 曝光）
如图所示，首先在静止的晶园表面上覆盖一层显 影液，停留一段时间（吸盘加热过程），在此过 程中，大部分显影会发生，然后旋转并有更多的 显影液喷到晶园表面并冲洗、干燥。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －9－
干法显影
液体工艺的自动化程度不高，并且化学品的 采购、存储、控制和处理费用昂贵，取代液体化 学显影的途径是使用等离子体刻蚀工艺，该工艺 现已非常成熟。在此工艺中，离子从等离子体场 得到能量，以化学形式分解暴露的晶园表面层。 干法光刻显影要求光刻胶化学物的曝光或未曝光 的之一易于被氧等离子体去除。具体内容在第十 章中介绍。
正常 过刻蚀 过刻蚀和光刻胶翘起
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －22－
产生底切的原因
除了各向同性刻蚀以外，产生底切的原因有： 时间过长、温度过高、刻蚀液浓度太高、光刻胶 和晶园表面的粘结力较弱、开孔边缘粘结力失效 等。
选择性
理想的刻蚀特性是：既要把该刻蚀的彻底、 干净地刻蚀掉，又要把不该刻蚀的原样保留。这 就是刻蚀的选择性。尽管不能完全做到，但在刻 蚀液的选择上尽量保证。同一种刻蚀液对不同的 材料刻蚀速度是不同的，通常用刻蚀速率来描写。 比如：SiO2/Si的选择性从20～40。高选择性意味 着下表层很少或没有被刻蚀。
通常要求不高的正光刻胶显影使用减－水溶 液和非离子溶液，对制造敏感电路使用叠氮化四 甲基铵氢氧化物的溶液。
正性光刻胶的显影工艺比负性光刻胶更为敏 感，影响的因素有：软烘焙时间和温度、曝光度、 显影液浓度、时间、温度以及显影方法。显影工 艺参数由所有变量的测试来决定。
图9.4显示了一个特定的工艺参数对线宽的影响。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －19－
湿法刻蚀
最原始的刻蚀工艺，就是将晶园沉浸于装有 刻蚀液的槽中经过一定的时间，再传送到冲洗设 备中除去残余的酸（刻蚀液）在进行最终的冲洗 和甩干。此工艺只能用于特征尺寸大于3µm的产 品，小于3µm的产品由于控制和精度的需要一般 使用干法刻蚀了。
不被显影，使显影后的图 形得以完整。
聚合的光刻胶 部分聚合的光刻胶 未聚合的光刻胶
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验
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正光刻胶显影
对于正性光刻胶，聚合与未聚合区域的溶解 率约为1:4。这意味着在显影中总会从聚合的区域 失去一些光刻胶。使用过渡的显影液或显影时间 过长都会导致光刻胶太薄而不能使用。
伤），以及污点和其他的表面不规则等。 检验方法 人工检验 自动检验 人工检验
下图是一个典型的人工检验次序和内容
步骤 1.
检查内容 污点 / 大的污染
方法 裸眼 规则性
定位不准
100~400 倍显微镜 SEM/AFM/ 自动 检验设备
3.
微观尺寸
显微镜 /SEM/AFM
桶形
平面
干法刻蚀与湿法刻蚀相比的优点： 刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的恻壁剖面控制； 好的CD控制； 最小的光刻胶脱落或黏附问题； 好的片内、片间、批次间的刻蚀均匀性； 较低的化学制品使用和处理费用。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －25－
等离子体 等离子体是一种中性、高能量、离子化的气
刻蚀的一致性和工艺控制由附加的加热和搅 动设备来提高，常用的是带有超声波的刻蚀槽。
刻蚀液的选择要求具有良好的选择性，即在 刻蚀时要有均匀去掉晶园表层而又不伤及下一层 的材料。
刻蚀时间是一个重要的工艺参数，最短时间 是保证彻底、干净的均匀刻蚀；而最长时间受限 于光刻胶在晶园表面的粘结时间。
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －20－
影。工艺流程如图所 示。
定位和曝光
显影检验的内容
显影和烘焙
图 形 尺 寸 上 的 偏 显影检验 差，定位不准的图形，
表面问题（光刻胶的
污染、空洞或划
合格晶圆
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光刻胶去除 拒收 的晶 圆
第九章 基本光刻工艺------ 从曝光到最终检验 －13－