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光刻工艺步骤介绍
1
综述
一光刻工艺流程介绍
1 涂胶工艺介绍 2 曝光工艺介绍 3 显影工艺介绍 4 显检图形介绍 5 条宽&套刻测量
二在线流片相关知识介绍
2
光刻工艺流程
涂胶 显检
曝光
显影
条宽测量
套刻测量 送刻蚀
送注入
3
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次涂胶
•N-Well PR Coating
PR Si3N4
对位
由于要进行多次光刻，对位就是下一次光刻时光刻版上的标记和上一次光刻图形中 标记进行套准对位，以达到每层光刻图形均与上层图形套准的目的。对位的好坏直 接影响着套准精度。 影响光刻套准精度因素：
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； 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； 3 振动（设备和周围环境的振动）和波动（环境温度等）； 4 整套光刻版中版与版之间的套准精度。
去 边 （ EBR ） 喷管
圆片
吸盘
A 图 正面去边，胶的边缘比较规则。
胶层
胶层 圆片
吸盘 B图背面去边，胶的边缘呈锯齿状。 去边（EBR）喷
管
加速旋转
圆片 吸盘
胶 层 圆 片 吸盘
11
涂胶后烘
目的： 提高光刻胶与衬底（圆片）的粘附力及胶膜的抗机 械磨擦能力。
作用： 充分的前烘可以改善胶膜的粘附性与抗刻蚀性。
17
显影工艺介绍
基本原理： 显影就是用显影液去除已曝光部分的光刻胶，在 硅片上形成所需图形的过程。曝光部分的光刻胶与显影液作 用并溶解于水，未曝光部分不与显影液作用并保持原状。显 影液为碱性溶液，与光刻胶是一一对应的。
显影工艺过程
圆片从片架中取出（机械手臂）
PEB（曝光后烘）
圆片在显影腔放稳后
旋转（低速）
光源（平行入射）
光刻版
圆片
14
曝光工艺介绍
曝光工艺流程
圆片从片架中取出
预对位（找平边）
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
自动对位
圆片曝光
机械手臂传输到片架中曝光工艺完成
15
曝光工艺介绍
曝光方式： 目前西岳光刻间光刻机只有一种曝光方式，步进重复式投影曝光光刻机， 即BLOCK通过快门的开关逐步进行曝光，显影后圆片图形是光刻版图 形的1/5。
2.目的： 由于圆片表面是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果
不进行增粘处理直接涂胶并后烘，就会有水存在于 圆片和胶分界处，导致光刻胶在圆片表面的粘附性 变差。增粘处理可以增加圆片表面对光刻胶的粘附 性，对保持光刻图形完整性，稳定性以及光刻胶对 刻蚀和注入工艺的屏蔽都有很重要的作用。 3.过程 高温气化后的HMDS与圆片同处一腔经过一段时间作 用完成。
曝光光源： 光刻胶主要对紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高压汞灯。其中对 光刻胶感光起主要作用是波长为435.8nm（g线）、 365nm（i线）、 248nm（DUV远紫外线）等光谱线。我们所用的NIKON光刻机分为G 线和I线，就是由此而来，它们都是一种波长的单色光；高精度光刻图 形与曝光光源有着直接的关系。
13
曝光工艺介绍
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。将涂好光刻胶的圆片通过光刻机的对位系统和光刻版套准后，用紫外光进行照 射，照射过的光刻胶发生光化学反应，性质发生了变化，显影时就会和显影液发生化 学反应并去除；而被光刻版挡住的部分，未发生任何变化，显影时不和显影液发生反 应被保留在圆片上,这样光刻版的图形就转移到圆片表面，通过刻蚀工序就能将图形留 在圆片上。
N-Si
Si(P)
SiO2
4
光刻工艺步骤实例-N-WELL层曝光
•N-Well Exposure
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
5
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次显影
•N-Well Developing
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
6
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
曝光量 曝光的目的是用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，并在显影后获得尽 可能高的留膜率、近似于垂直的光刻胶侧壁和可控的条宽。曝光量是指 使光刻胶充分感光的能量，通常用E来表示。实际中，显影后是无法获 得完全垂直的光刻胶侧壁的 。一般来说，侧壁形状呈一个梯形。
16
Βιβλιοθήκη Baidu 预对位&对位：
预对位
待曝光的圆片均匀旋转时，首先通过NIKON机传感器找平边，其次使圆片在光刻机 有固定且唯一的位置，便于对位曝光。
9
涂胶
化学品 光刻胶 由具有感光性高分子聚合物、增粘剂、溶剂以及
其它添加剂组成。 稀释剂（EBR-10A） 喷胶方式
动态 喷胶时圆片旋转，胶膜均匀性较好但粘附性稍差。 静态 喷胶时圆片静止，胶膜粘附性较好但均匀性稍差。
10
涂胶
涂胶前旋转
圆 片
旋转涂胶
吸 盘
滴胶
圆 片
加速旋转匀胶
吸盘
旋转去边 胶层
•N-Well Etching
PR Si3N4
N-Si Si(P)
SiO2
7
涂胶工艺介绍
涂胶工艺流程
圆片从片架中取出（机械手臂）
涂胶后烘 Soft-bake
增粘处理（HMDS） 涂胶动作 圆片送回片架涂胶工艺完成
具体过程： 1）增粘处理 2）涂胶 3）涂胶后烘
8
增粘处理（化学气相涂布）
1 化学品： HMDS液（六甲基二硅亚胺）
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
18
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
方式： 烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
12
影响胶膜因素：
一 涂胶腔排风量的大小直接影响着胶膜的均匀性； 二 硅片吸盘的水平度、同心度以及真空度都会影响胶
膜的均匀性； 三 胶盘的形状应能有效的防止光刻胶在高速旋转时出
现的“回溅”； 四 涂胶的工作环境，如湿度、温度、洁净度等均会影
响胶膜的质量。
1
综述
一光刻工艺流程介绍
1 涂胶工艺介绍 2 曝光工艺介绍 3 显影工艺介绍 4 显检图形介绍 5 条宽&套刻测量
二在线流片相关知识介绍
2
光刻工艺流程
涂胶 显检
曝光
显影
条宽测量
套刻测量 送刻蚀
送注入
3
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次涂胶
•N-Well PR Coating
PR Si3N4
对位
由于要进行多次光刻，对位就是下一次光刻时光刻版上的标记和上一次光刻图形中 标记进行套准对位，以达到每层光刻图形均与上层图形套准的目的。对位的好坏直 接影响着套准精度。 影响光刻套准精度因素：
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； 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； 3 振动（设备和周围环境的振动）和波动（环境温度等）； 4 整套光刻版中版与版之间的套准精度。
去 边 （ EBR ） 喷管
圆片
吸盘
A 图 正面去边，胶的边缘比较规则。
胶层
胶层 圆片
吸盘 B图背面去边，胶的边缘呈锯齿状。 去边（EBR）喷
管
加速旋转
圆片 吸盘
胶 层 圆 片 吸盘
11
涂胶后烘
目的： 提高光刻胶与衬底（圆片）的粘附力及胶膜的抗机 械磨擦能力。
作用： 充分的前烘可以改善胶膜的粘附性与抗刻蚀性。
17
显影工艺介绍
基本原理： 显影就是用显影液去除已曝光部分的光刻胶，在 硅片上形成所需图形的过程。曝光部分的光刻胶与显影液作 用并溶解于水，未曝光部分不与显影液作用并保持原状。显 影液为碱性溶液，与光刻胶是一一对应的。
显影工艺过程
圆片从片架中取出（机械手臂）
PEB（曝光后烘）
圆片在显影腔放稳后
旋转（低速）
光源（平行入射）
光刻版
圆片
14
曝光工艺介绍
曝光工艺流程
圆片从片架中取出
预对位（找平边）
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
自动对位
圆片曝光
机械手臂传输到片架中曝光工艺完成
15
曝光工艺介绍
曝光方式： 目前西岳光刻间光刻机只有一种曝光方式，步进重复式投影曝光光刻机， 即BLOCK通过快门的开关逐步进行曝光，显影后圆片图形是光刻版图 形的1/5。
2.目的： 由于圆片表面是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果
不进行增粘处理直接涂胶并后烘，就会有水存在于 圆片和胶分界处，导致光刻胶在圆片表面的粘附性 变差。增粘处理可以增加圆片表面对光刻胶的粘附 性，对保持光刻图形完整性，稳定性以及光刻胶对 刻蚀和注入工艺的屏蔽都有很重要的作用。 3.过程 高温气化后的HMDS与圆片同处一腔经过一段时间作 用完成。
曝光光源： 光刻胶主要对紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高压汞灯。其中对 光刻胶感光起主要作用是波长为435.8nm（g线）、 365nm（i线）、 248nm（DUV远紫外线）等光谱线。我们所用的NIKON光刻机分为G 线和I线，就是由此而来，它们都是一种波长的单色光；高精度光刻图 形与曝光光源有着直接的关系。
13
曝光工艺介绍
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。将涂好光刻胶的圆片通过光刻机的对位系统和光刻版套准后，用紫外光进行照 射，照射过的光刻胶发生光化学反应，性质发生了变化，显影时就会和显影液发生化 学反应并去除；而被光刻版挡住的部分，未发生任何变化，显影时不和显影液发生反 应被保留在圆片上,这样光刻版的图形就转移到圆片表面，通过刻蚀工序就能将图形留 在圆片上。
N-Si
Si(P)
SiO2
4
光刻工艺步骤实例-N-WELL层曝光
•N-Well Exposure
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
5
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次显影
•N-Well Developing
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
6
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
曝光量 曝光的目的是用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，并在显影后获得尽 可能高的留膜率、近似于垂直的光刻胶侧壁和可控的条宽。曝光量是指 使光刻胶充分感光的能量，通常用E来表示。实际中，显影后是无法获 得完全垂直的光刻胶侧壁的 。一般来说，侧壁形状呈一个梯形。
16
Βιβλιοθήκη Baidu 预对位&对位：
预对位
待曝光的圆片均匀旋转时，首先通过NIKON机传感器找平边，其次使圆片在光刻机 有固定且唯一的位置，便于对位曝光。
9
涂胶
化学品 光刻胶 由具有感光性高分子聚合物、增粘剂、溶剂以及
其它添加剂组成。 稀释剂（EBR-10A） 喷胶方式
动态 喷胶时圆片旋转，胶膜均匀性较好但粘附性稍差。 静态 喷胶时圆片静止，胶膜粘附性较好但均匀性稍差。
10
涂胶
涂胶前旋转
圆 片
旋转涂胶
吸 盘
滴胶
圆 片
加速旋转匀胶
吸盘
旋转去边 胶层
•N-Well Etching
PR Si3N4
N-Si Si(P)
SiO2
7
涂胶工艺介绍
涂胶工艺流程
圆片从片架中取出（机械手臂）
涂胶后烘 Soft-bake
增粘处理（HMDS） 涂胶动作 圆片送回片架涂胶工艺完成
具体过程： 1）增粘处理 2）涂胶 3）涂胶后烘
8
增粘处理（化学气相涂布）
1 化学品： HMDS液（六甲基二硅亚胺）
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
18
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
方式： 烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
12
影响胶膜因素：
一 涂胶腔排风量的大小直接影响着胶膜的均匀性； 二 硅片吸盘的水平度、同心度以及真空度都会影响胶
膜的均匀性； 三 胶盘的形状应能有效的防止光刻胶在高速旋转时出
现的“回溅”； 四 涂胶的工作环境，如湿度、温度、洁净度等均会影
响胶膜的质量。