光刻清洗工艺简介共66页
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
弊端： •可能导致光刻胶流动，使图形精度减低 •通常会增加将来去胶的难度。
（八）检验
显影检查是为了查找光刻胶中成形图形的缺陷。 继续进行刻蚀工艺或离子注入工艺前必须进行 检查以鉴别并除去有缺陷的晶圆。
（六）显影
显影就是用显影液溶解掉不需要的光刻胶，将掩膜版上的图形转移到光刻胶上。 不同的显影方式有不同的显影过程，通常显影过程为： 显影液喷洒，使显影液覆盖整个硅片表面 → 静置显影 → 冲水清洗 常见的显影问题有显影不足、不完全显影以及过显影三种。
（七）坚膜（硬烘烤）
坚膜就是通过加温烘烤使胶膜更牢固地黏附在晶圆表面，并可 以增加胶层 的抗刻蚀能力，坚膜并不是一道必需的工艺。 好处： 能够改善光刻胶的抗刻蚀、注入能力。改善光刻胶与晶圆表面的附性，有 利于后续湿法腐蚀工艺。改善光刻胶中存在的针孔。
（二）.涂胶 目的：就是在晶园表面建立一厚度均匀的、并且没
有缺陷的光刻胶膜。 方法：静态旋转涂覆
动态喷洒涂覆
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。
动态涂胶： 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。
2、光刻的质量
光刻的质量:用分辨率、光刻精度以及缺陷密度等来衡量。 影响光刻质量的主要因素是：光刻胶、光刻掩模板、曝光方式、曝光系统等。
3、基本流程
二、光刻工艺流程 （一）、表面处理
为什么要进行表面处理 由于晶圆容易吸附潮气到它的表面。光刻胶黏附要求要严格的干燥表面， 所 以在涂胶之前要进行脱水烘焙和黏附剂的涂覆。脱水烘焙的温度通 常在140 度到200度之间。有时还要用到黏附剂，黏附剂通常使用HMDS （六甲基二硅 胺脘）。表面处理的主要作用是提高光刻胶与衬底之间的粘附力，使之在显 影过程中光刻胶不会被液态显影液渗透。（如下 图）
wenku.baidu.com
涂胶的质量要求是： （1）膜厚符合设计的要求，同时膜厚要均匀，胶面上看 不到干涉花纹； （2）胶层内无点缺陷（如针孔等）； （3）涂层表面无尘埃和碎屑等颗粒。
膜厚的大小可由下式决定：
TKP2/S1/2
式中，T为膜厚；P为光刻胶中固体的百分比含量；S为涂 布机的转速；K为常数。
影响胶厚的因素有：
① 硅片的温度 ② 胶的温度 ③ 环境温度和湿度 ④ 排风量 ⑤ 涂胶程序（预匀的转速和时间，快速匀胶的速度， 加速度等） ⑥ 胶本身的黏度 ⑦ 胶量 前烘的温度、时间及方式
（三）前烘 :
目的
蒸发掉胶中的有机溶剂成分，使晶圆表面 的胶固化。增加光刻胶 与衬底间的粘附性、光吸收以及抗腐蚀能力；缓和涂胶过程中胶 膜内产生的应力等。这个过程中胶中的溶剂基本被蒸发掉，因而 通常 情况下胶的厚度会变薄（大约减少25%） 方法
可在热板或烘箱中进行。每一种胶都有其特定的前烘温度和时间, 更厚的胶可能需要更长的时间。
曝光：是要是通过汞弧灯或其他辐射源将掩模板上图形转移到光刻胶图层上 曝光工具: 接触式光刻机 接近式光刻机 步进重复式曝光系统 扫描式曝光系统
曝光质量
是影响光刻胶与wafer表面粘附性的重要因 素之一。曝光量过度的正胶，由于，感光 剂反应不充分，显影时聚合物会发生膨胀， 从而引起图形畸变，严重时部分图形会被 溶解；曝光量不足的正胶不能彻底显影， 会产生底膜，使待刻蚀的膜层刻蚀不净。 而负胶正好相反。
滴胶时常出现问题：
涂胶的典型过程为： 接片对中→稳定转速→滴胶→慢速匀胶→快速匀胶→硅 片底部清洗→硅片顶部去边→快速甩干
为什么要去边 去边分为两步，为底部去边和顶部去边。由于快速
甩胶时，整个涂胶腔体内弥漫着溶剂和光刻胶的微粒， 一部分光刻胶微粒会黏附在硅片的底部，在随后的工 艺过程中会对其它设备造成沾污，所以利用位于硅片 底部的一个喷嘴，对硅片底部进行清洗。在快速甩胶 结束后，整个硅片上分布的是均匀厚度的光刻胶，但 在硅片表面的最外缘一圈，由于气流的影响，胶层特 别厚，因在随后的工艺（如腐蚀或注入等）处理中， 为了传输或固定，一些设备中的某些机构会接触到硅 片表面的边缘，摩擦会使边缘的胶脱落，对设备造成
是否要使用黏附剂要根据图形大小、衬底及光刻胶的种 类 来决定，HMDS 可以用浸泡、喷雾和气相方法来涂 覆。
使用烘箱进行HMDS增粘处理要注意那些问题？
① 预处理完的硅片应在一定的时间内尽快涂胶，以免 表面吸附空气中的水分，降低增粘效果。但同时也要 充分冷却，因硅片的温度对胶厚有很大的影响。 ② 反复预处理反而会降低增粘效果。 ③ HMDS的瓶盖打开后，其寿命有限，一定要尽快用 完。
光刻工艺介绍
一、光刻概述 二、工艺流程 三、主要工艺设备介绍 四、其他
一、光刻概述
1、什么是光刻 通过曝光将掩模板（reticle）上的图形，
转移到晶片（wafer）上的过程叫光刻，图 形转移过程包含两个步骤： （1）通过曝光将掩模板图形转移到光刻胶上 （2）通过显影将曝光后溶于显影液的光刻胶 溶解掉，显露出我们需要的功能窗口。
生产中影响曝光量的因素有：
（五）后烘（PEB）
在曝光时由于驻波效应的存在，光刻胶侧壁会有不平整的现象，曝光后进行 烘烤，可使感光与未感光边界处的高分子化合物重新分布，最后达到平衡， 基本可以消除驻波效应。它主要有如下作用： ①消除曝光中驻波效应的影响，提高工艺容宽。 ②进一步去除胶中的残留溶剂，提高胶对衬底的黏附性。
（四）对准和曝光
对准：是掩膜版与光刻机之间的对准，二者均刻有对准标记，使标记对准即可达到掩 膜版与光刻机的对准。对准就是确定wafer上图形的位置、方向和变形的过程，然后 利用这些数据与掩膜版建立正确的关系。对准必须快速、重复以及精确。对准的结果 用套准精度来衡量。套准容差说明了要形成的图形层与前图形层间的最大相对位移。 对准标记是wafer和掩膜版上用来确定它们的位置和方向的可见图形，它可能是掩膜 版上的一根或多根线，也可能是某种形状。
（八）检验
显影检查是为了查找光刻胶中成形图形的缺陷。 继续进行刻蚀工艺或离子注入工艺前必须进行 检查以鉴别并除去有缺陷的晶圆。
（六）显影
显影就是用显影液溶解掉不需要的光刻胶，将掩膜版上的图形转移到光刻胶上。 不同的显影方式有不同的显影过程，通常显影过程为： 显影液喷洒，使显影液覆盖整个硅片表面 → 静置显影 → 冲水清洗 常见的显影问题有显影不足、不完全显影以及过显影三种。
（七）坚膜（硬烘烤）
坚膜就是通过加温烘烤使胶膜更牢固地黏附在晶圆表面，并可 以增加胶层 的抗刻蚀能力，坚膜并不是一道必需的工艺。 好处： 能够改善光刻胶的抗刻蚀、注入能力。改善光刻胶与晶圆表面的附性，有 利于后续湿法腐蚀工艺。改善光刻胶中存在的针孔。
（二）.涂胶 目的：就是在晶园表面建立一厚度均匀的、并且没
有缺陷的光刻胶膜。 方法：静态旋转涂覆
动态喷洒涂覆
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。
动态涂胶： 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。
2、光刻的质量
光刻的质量:用分辨率、光刻精度以及缺陷密度等来衡量。 影响光刻质量的主要因素是：光刻胶、光刻掩模板、曝光方式、曝光系统等。
3、基本流程
二、光刻工艺流程 （一）、表面处理
为什么要进行表面处理 由于晶圆容易吸附潮气到它的表面。光刻胶黏附要求要严格的干燥表面， 所 以在涂胶之前要进行脱水烘焙和黏附剂的涂覆。脱水烘焙的温度通 常在140 度到200度之间。有时还要用到黏附剂，黏附剂通常使用HMDS （六甲基二硅 胺脘）。表面处理的主要作用是提高光刻胶与衬底之间的粘附力，使之在显 影过程中光刻胶不会被液态显影液渗透。（如下 图）
wenku.baidu.com
涂胶的质量要求是： （1）膜厚符合设计的要求，同时膜厚要均匀，胶面上看 不到干涉花纹； （2）胶层内无点缺陷（如针孔等）； （3）涂层表面无尘埃和碎屑等颗粒。
膜厚的大小可由下式决定：
TKP2/S1/2
式中，T为膜厚；P为光刻胶中固体的百分比含量；S为涂 布机的转速；K为常数。
影响胶厚的因素有：
① 硅片的温度 ② 胶的温度 ③ 环境温度和湿度 ④ 排风量 ⑤ 涂胶程序（预匀的转速和时间，快速匀胶的速度， 加速度等） ⑥ 胶本身的黏度 ⑦ 胶量 前烘的温度、时间及方式
（三）前烘 :
目的
蒸发掉胶中的有机溶剂成分，使晶圆表面 的胶固化。增加光刻胶 与衬底间的粘附性、光吸收以及抗腐蚀能力；缓和涂胶过程中胶 膜内产生的应力等。这个过程中胶中的溶剂基本被蒸发掉，因而 通常 情况下胶的厚度会变薄（大约减少25%） 方法
可在热板或烘箱中进行。每一种胶都有其特定的前烘温度和时间, 更厚的胶可能需要更长的时间。
曝光：是要是通过汞弧灯或其他辐射源将掩模板上图形转移到光刻胶图层上 曝光工具: 接触式光刻机 接近式光刻机 步进重复式曝光系统 扫描式曝光系统
曝光质量
是影响光刻胶与wafer表面粘附性的重要因 素之一。曝光量过度的正胶，由于，感光 剂反应不充分，显影时聚合物会发生膨胀， 从而引起图形畸变，严重时部分图形会被 溶解；曝光量不足的正胶不能彻底显影， 会产生底膜，使待刻蚀的膜层刻蚀不净。 而负胶正好相反。
滴胶时常出现问题：
涂胶的典型过程为： 接片对中→稳定转速→滴胶→慢速匀胶→快速匀胶→硅 片底部清洗→硅片顶部去边→快速甩干
为什么要去边 去边分为两步，为底部去边和顶部去边。由于快速
甩胶时，整个涂胶腔体内弥漫着溶剂和光刻胶的微粒， 一部分光刻胶微粒会黏附在硅片的底部，在随后的工 艺过程中会对其它设备造成沾污，所以利用位于硅片 底部的一个喷嘴，对硅片底部进行清洗。在快速甩胶 结束后，整个硅片上分布的是均匀厚度的光刻胶，但 在硅片表面的最外缘一圈，由于气流的影响，胶层特 别厚，因在随后的工艺（如腐蚀或注入等）处理中， 为了传输或固定，一些设备中的某些机构会接触到硅 片表面的边缘，摩擦会使边缘的胶脱落，对设备造成
是否要使用黏附剂要根据图形大小、衬底及光刻胶的种 类 来决定，HMDS 可以用浸泡、喷雾和气相方法来涂 覆。
使用烘箱进行HMDS增粘处理要注意那些问题？
① 预处理完的硅片应在一定的时间内尽快涂胶，以免 表面吸附空气中的水分，降低增粘效果。但同时也要 充分冷却，因硅片的温度对胶厚有很大的影响。 ② 反复预处理反而会降低增粘效果。 ③ HMDS的瓶盖打开后，其寿命有限，一定要尽快用 完。
光刻工艺介绍
一、光刻概述 二、工艺流程 三、主要工艺设备介绍 四、其他
一、光刻概述
1、什么是光刻 通过曝光将掩模板（reticle）上的图形，
转移到晶片（wafer）上的过程叫光刻，图 形转移过程包含两个步骤： （1）通过曝光将掩模板图形转移到光刻胶上 （2）通过显影将曝光后溶于显影液的光刻胶 溶解掉，显露出我们需要的功能窗口。
生产中影响曝光量的因素有：
（五）后烘（PEB）
在曝光时由于驻波效应的存在，光刻胶侧壁会有不平整的现象，曝光后进行 烘烤，可使感光与未感光边界处的高分子化合物重新分布，最后达到平衡， 基本可以消除驻波效应。它主要有如下作用： ①消除曝光中驻波效应的影响，提高工艺容宽。 ②进一步去除胶中的残留溶剂，提高胶对衬底的黏附性。
（四）对准和曝光
对准：是掩膜版与光刻机之间的对准，二者均刻有对准标记，使标记对准即可达到掩 膜版与光刻机的对准。对准就是确定wafer上图形的位置、方向和变形的过程，然后 利用这些数据与掩膜版建立正确的关系。对准必须快速、重复以及精确。对准的结果 用套准精度来衡量。套准容差说明了要形成的图形层与前图形层间的最大相对位移。 对准标记是wafer和掩膜版上用来确定它们的位置和方向的可见图形，它可能是掩膜 版上的一根或多根线，也可能是某种形状。