光刻胶及光刻工艺流程
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)。
➢ 负胶(Negative Photo Resist):反之。
掩模板
PR
氧化膜
wafe r
曝光
显影
正胶
负胶
A
5
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好
正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本
灵敏度 曝光区域光刻胶完全溶解时所需的能量
优点 良好的粘附能力和抗刻蚀能力、感光速度快
负胶 缺点 显影时发生变形和膨胀,导致其分辨率
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。
A
12
光刻工艺流程
静态涂胶时的堆积量非常关键,量少了会导致负胶不均匀,量大 了会导致晶圆边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。A来自13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。
5.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。
A
16
光刻工艺流程
A
17
光刻工艺流程
6.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。
7.硬烘烤
适用于深紫外光(DUV),KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激
光193nm。
A
6
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体
Analog Semiconductors 发光二极管
LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统
MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏
添加剂:用以改变光刻胶的某些特性,如改善光刻胶发生反 射而添加染色剂。
A
3
光刻胶的主要技术参数
分辨率(resolution):是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来(CD,Critical Dimension)衡量分辨率。
对比度(Contrast):指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。
敏感度(Sensitivity):光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长 光的最小能量值(或最小曝光量)。单位:毫焦/平方厘米mJ/cm2。
粘滞性/黏度 (Viscosity):衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
粘附性(Adherence):是指光刻胶与晶圆之间的粘着强度。
(2)烘干 经过清洁处理后的晶圆表面会含有一定的水分(亲水性表 面),所以必须将其表面烘烤干燥(干燥的表面为憎水性 表面),以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。
A
9
光刻工艺流程
保持憎水性表面的方法:一种是把室内湿度保持在50%以 下,并且在晶园完成前一步工艺之后尽可能快地对晶园进 行涂胶。另一种是把晶园储存在用干燥且干净的氮气净化 过的干燥器中。 此外,一个加热的操作也可以使晶圆表面恢复到憎水性表 面。有三种温度范围:150℃-200℃(低温),此时晶圆表面 会被蒸发;到了400℃(中温)时,与晶圆表面结合较松的水 分子会离开;当超过750℃(高温)时,晶圆表面从化学性质 上将恢复到了憎水性条件。通常采用低温烘烤,原因是操 作简单。
Solar PV 微流道和生物芯片
Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装
Packaging
A
7
光刻工艺流程
前处理
检验
涂胶
硬烘烤
软烘烤
显影
对准曝光
PEB
A
8
光刻工艺流程
1.前处理
(1)微粒清除 wafer表面的杂质微粒会影响光刻胶的粘附,且会损坏光刻 的图形,造成成品率的下降,所以必须要清洁掉表面的杂 质颗粒、表面沾污以及自然氧化层等。 微粒清除方法:高压氮气吹除,化学湿法清洗,旋转刷刷洗, 高压水喷溅等。
(3)增粘处理 增粘的作用是增强wafer与光刻胶之间的粘着力。
A
10
光刻工艺流程
原因是绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的,而氧 化物表面的羟基是亲水的,两者表面粘附性不好。 通常用的增粘剂:HMDS(六甲基二硅胺烷) 亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构,既易与晶圆表 面结合,又易与光刻胶粘合。 方法有:沉浸式,旋涂法和蒸汽法
目录
光刻胶的定义及其作用 光刻胶的成分 光刻胶的主要技术参数 光刻胶的分类 光刻胶的主要应用领域 光刻工艺流程
A
1
光刻胶的定义及其作用
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圆表面顶层的光刻胶中; b、在后续工序中,保护下面的材料(刻蚀或离子注入)。
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。
A
15
光刻工艺流程
4.对准和曝光
对准是把所需图形在晶圆表面上定位或对准,而曝 光的目的是要是通过汞弧灯或其他辐射源将图形转移到 光刻胶图层上。用尽可能短的时间使光刻胶充分感光, 在显影后获得尽可能高的留膜率,近似垂直的光刻胶侧 壁和可控的线宽。
目的是通过溶液的蒸发来固化光刻胶,此处理提高了光 刻胶对衬底的粘附性,为下一步工艺做好准备,如提高 光刻胶的抗刻蚀能力。
8.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。
A
18
A
19
灵敏度 保留曝光区域光刻胶原始厚度的50%所需的能量
2. 根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分:
➢ 传统光刻胶(正胶和负胶)
适用于紫外光(UV),I线365nm、H线405nm和G线436nm,关 键尺寸在0.35um及其以上。
➢ 化学放大光刻胶(CAR,Chemical Amplified Resist)
抗蚀性(Anti-etching):光刻胶黏膜必须保持它的粘附性,并在后 续的湿刻和干刻中保护衬体表面,这种性质被称为抗蚀性。
表面张力(Surface Tension):液体中将表面分子拉向液体主体内 的分子间的吸引力。
A
4
光刻胶的分类
1. 根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类
➢ 正胶(Positive Photo Resist):曝光前对显影液不可溶,而曝光 后变成了可溶的,能得到与掩模板遮光区相同的图形。
A
2
光刻胶的成分
树脂:光刻胶树脂是一种惰性的聚合物基质,是用来将其它 材料聚合在一起的粘合剂。光刻胶的粘附性、胶膜厚度等都 是树脂给的。
感光剂:感光剂是光刻胶的核心部分,它对光形式的辐射能, 特别在紫外区会发生反应。曝光时间、光源所发射光线的强 度都根据感光剂的特性选择决定的。
溶剂:光刻胶中容量最大的成分,感光剂和添加剂都是固态 物质,为了方便均匀的涂覆,要将它们加入溶剂进行溶解, 形成液态物质,且使之具有良好的流动性,可以通过旋转方 式涂布在wafer表面。
2.涂胶 涂胶工艺的目的就是在晶园表面建立薄的、均匀的、并且没 有缺陷的光刻胶膜。一般来说,光刻胶膜厚从0.5um到 1.5um不等,而且它的均匀性必须达到只有正负0.01um的 误差。
A
11
光刻工艺流程
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
A
14
光刻工艺流程
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。
3.软烘烤 主要目的有:使胶膜内的溶剂挥发,增加光刻胶与衬底间
掩模板
PR
氧化膜
wafe r
曝光
显影
正胶
负胶
A
5
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好
正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本
灵敏度 曝光区域光刻胶完全溶解时所需的能量
优点 良好的粘附能力和抗刻蚀能力、感光速度快
负胶 缺点 显影时发生变形和膨胀,导致其分辨率
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。
A
12
光刻工艺流程
静态涂胶时的堆积量非常关键,量少了会导致负胶不均匀,量大 了会导致晶圆边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。A来自13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。
5.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。
A
16
光刻工艺流程
A
17
光刻工艺流程
6.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。
7.硬烘烤
适用于深紫外光(DUV),KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激
光193nm。
A
6
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体
Analog Semiconductors 发光二极管
LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统
MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏
添加剂:用以改变光刻胶的某些特性,如改善光刻胶发生反 射而添加染色剂。
A
3
光刻胶的主要技术参数
分辨率(resolution):是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来(CD,Critical Dimension)衡量分辨率。
对比度(Contrast):指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。
敏感度(Sensitivity):光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长 光的最小能量值(或最小曝光量)。单位:毫焦/平方厘米mJ/cm2。
粘滞性/黏度 (Viscosity):衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
粘附性(Adherence):是指光刻胶与晶圆之间的粘着强度。
(2)烘干 经过清洁处理后的晶圆表面会含有一定的水分(亲水性表 面),所以必须将其表面烘烤干燥(干燥的表面为憎水性 表面),以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。
A
9
光刻工艺流程
保持憎水性表面的方法:一种是把室内湿度保持在50%以 下,并且在晶园完成前一步工艺之后尽可能快地对晶园进 行涂胶。另一种是把晶园储存在用干燥且干净的氮气净化 过的干燥器中。 此外,一个加热的操作也可以使晶圆表面恢复到憎水性表 面。有三种温度范围:150℃-200℃(低温),此时晶圆表面 会被蒸发;到了400℃(中温)时,与晶圆表面结合较松的水 分子会离开;当超过750℃(高温)时,晶圆表面从化学性质 上将恢复到了憎水性条件。通常采用低温烘烤,原因是操 作简单。
Solar PV 微流道和生物芯片
Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装
Packaging
A
7
光刻工艺流程
前处理
检验
涂胶
硬烘烤
软烘烤
显影
对准曝光
PEB
A
8
光刻工艺流程
1.前处理
(1)微粒清除 wafer表面的杂质微粒会影响光刻胶的粘附,且会损坏光刻 的图形,造成成品率的下降,所以必须要清洁掉表面的杂 质颗粒、表面沾污以及自然氧化层等。 微粒清除方法:高压氮气吹除,化学湿法清洗,旋转刷刷洗, 高压水喷溅等。
(3)增粘处理 增粘的作用是增强wafer与光刻胶之间的粘着力。
A
10
光刻工艺流程
原因是绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的,而氧 化物表面的羟基是亲水的,两者表面粘附性不好。 通常用的增粘剂:HMDS(六甲基二硅胺烷) 亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构,既易与晶圆表 面结合,又易与光刻胶粘合。 方法有:沉浸式,旋涂法和蒸汽法
目录
光刻胶的定义及其作用 光刻胶的成分 光刻胶的主要技术参数 光刻胶的分类 光刻胶的主要应用领域 光刻工艺流程
A
1
光刻胶的定义及其作用
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圆表面顶层的光刻胶中; b、在后续工序中,保护下面的材料(刻蚀或离子注入)。
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。
A
15
光刻工艺流程
4.对准和曝光
对准是把所需图形在晶圆表面上定位或对准,而曝 光的目的是要是通过汞弧灯或其他辐射源将图形转移到 光刻胶图层上。用尽可能短的时间使光刻胶充分感光, 在显影后获得尽可能高的留膜率,近似垂直的光刻胶侧 壁和可控的线宽。
目的是通过溶液的蒸发来固化光刻胶,此处理提高了光 刻胶对衬底的粘附性,为下一步工艺做好准备,如提高 光刻胶的抗刻蚀能力。
8.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。
A
18
A
19
灵敏度 保留曝光区域光刻胶原始厚度的50%所需的能量
2. 根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分:
➢ 传统光刻胶(正胶和负胶)
适用于紫外光(UV),I线365nm、H线405nm和G线436nm,关 键尺寸在0.35um及其以上。
➢ 化学放大光刻胶(CAR,Chemical Amplified Resist)
抗蚀性(Anti-etching):光刻胶黏膜必须保持它的粘附性,并在后 续的湿刻和干刻中保护衬体表面,这种性质被称为抗蚀性。
表面张力(Surface Tension):液体中将表面分子拉向液体主体内 的分子间的吸引力。
A
4
光刻胶的分类
1. 根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类
➢ 正胶(Positive Photo Resist):曝光前对显影液不可溶,而曝光 后变成了可溶的,能得到与掩模板遮光区相同的图形。
A
2
光刻胶的成分
树脂:光刻胶树脂是一种惰性的聚合物基质,是用来将其它 材料聚合在一起的粘合剂。光刻胶的粘附性、胶膜厚度等都 是树脂给的。
感光剂:感光剂是光刻胶的核心部分,它对光形式的辐射能, 特别在紫外区会发生反应。曝光时间、光源所发射光线的强 度都根据感光剂的特性选择决定的。
溶剂:光刻胶中容量最大的成分,感光剂和添加剂都是固态 物质,为了方便均匀的涂覆,要将它们加入溶剂进行溶解, 形成液态物质,且使之具有良好的流动性,可以通过旋转方 式涂布在wafer表面。
2.涂胶 涂胶工艺的目的就是在晶园表面建立薄的、均匀的、并且没 有缺陷的光刻胶膜。一般来说,光刻胶膜厚从0.5um到 1.5um不等,而且它的均匀性必须达到只有正负0.01um的 误差。
A
11
光刻工艺流程
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
A
14
光刻工艺流程
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。
3.软烘烤 主要目的有:使胶膜内的溶剂挥发,增加光刻胶与衬底间