电子科大微电子工艺(第五章)光刻工艺

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1、第五章光刻光刻基本概念负性和正性光刻胶差别光刻的8个基本步骤光刻光学系统光刻中对准和曝光的目的光刻特征参数的定义及计算方法五代光刻设备学习目标：5.1引言光刻是把掩膜版上的电路图形超精确地转移到涂覆在硅片上的光刻胶膜上，为后续刻蚀或离子注入提供掩蔽膜，以完成图形的最终转移的工艺过程。光刻是集成电路制造的关键工艺一、光刻技术的特点产生特征尺寸的关键工艺；复印图像和化学作用相结合的综合性技术；光刻与芯片的价格和性能密切相关，光刻成本占整个芯片制造成本的1/3。二、光刻三个基本条件掩膜版光刻胶光刻机MaskReticle掩膜版（Reticle或Mask）的材质有玻璃版和石英版，亚微米技术都用

2、石英版，是因为石英版的透光性好、热膨胀系数低。版上不透光的图形是金属铬膜。传统相机底片光刻三个基本条件——光刻胶PR(PhotoResist)正性光刻胶硅片上图形与掩膜版一样曝光区域发生光学分解反应，在显影液中软化溶解而去除掉未曝光区域显影后保留负性光刻胶硅片上图形与掩膜版相反曝光区域发生光学交联反应硬化，在显影液中不可溶解而保留未曝光区域显影后溶解传统胶片相机负片传统胶片相机正片正性光刻胶负性光刻胶光刻三个基本条件——光刻机光刻机传统相片放大机三、光刻技术要求光源分辨率，是将硅片上两个相邻的特征尺寸图形区分开的能力。套准精度，掩膜版上的图形与硅片上的图形的对准程度。按照光

3、刻的要求版上的图形与片上图形要精确对准。工艺宽容度，工艺发生一定变化时，在规定范围内仍能达到关键尺寸要求的能力。5.2光刻工艺步骤及原理一、气相成底膜二、旋转涂胶三、软烘四、对准和曝光五、曝光后烘培（PEB）六、显影七、坚膜烘培八、显影检查光刻工艺的八个基本步骤光刻工艺的八个基本步骤涂胶曝光显影检查一、气相成底膜工艺目的：增加光刻胶与硅片的粘附性。工艺过程：1.在气相成底膜之前，硅片要进行化学清洗、甩干以保证硅片表面洁净。2.用N2携带六甲基二硅胺烷（HMDS）进入具有热板的真空腔中，硅片放在热板上，形成底膜。脱水烘干HMDS成膜二、旋转涂胶工艺目的：在硅片表面涂上液体光刻胶来得到一层

4、均匀覆盖层。工艺过程：1.分滴2.旋转铺开3.旋转甩掉4.溶剂挥发5.去除边圈PRdispensernozzleWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpind

5、leTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpnozzlePRsuckbackWaferChuckSpindleTovacuumpumpSpindleTovacuumpumpWaferChuckSolventSpindleTovacuumpumpWa

6、ferChuckSolventWaferChuckSpindleTovacuumpumpEBRWaferVacuumPRChuckDrainExhaust分滴旋转铺开旋转甩掉溶剂挥发去除边圈丙烯乙二醇一甲胺以太醋酸盐PGMEA乙烯乙二醇一甲胺以太醋酸盐EGMEA光刻胶作用：1.将掩膜版图案转移到硅片表面顶层的光刻胶中；2.在后续工艺中，保护下面的材料（例如刻蚀或离子注入阻挡层）光刻胶成分：1.树脂（是一种有机聚合物材料，提供光刻胶的机械和化学特性）2.感光剂（光刻胶材料的光敏成分）3.溶剂（使光刻胶具有流动性）4.添加剂（控制光刻胶特殊方面的化学物质，备选）光刻工艺对光刻胶的要求：1.

7、分辨率高（区分硅片上两个相邻的最小特征尺寸图形的能力强）2.对比度好（指曝光区和非曝光区过渡的陡度）（a）对比度差（b）对比度好PRFilmSubstratePRFilmSubstrate3.敏感度好（是指硅片表面光刻胶中产生良好图形所需要的一定波长光的最小能量值，以mJ/cm2为单位）4.粘滞性好（表征液体光刻胶流动性的一个指标，即粘度，单位用cps表示）5.粘附性好（指光刻胶与衬底表面的粘附性好）6.抗蚀性好（在后续刻蚀工艺中，光刻胶很好地