微电子工艺——光刻技术.ppt.ppt

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1、第5章光学光刻光刻曝光刻蚀光源曝光方式光刻概述评价光刻工艺可用三项主要的标准：分辨率、对准精度和生产效率。定义:光刻：是利用类似于洗印照片的原理通过曝光和选择性化学腐蚀等工序将掩膜版上的集成电路图形印制到硅片上的精密表面加工技术。目的：在二氧化硅、氮化硅、多晶硅和金属等薄膜表面的光刻胶上形成与掩膜版完全对应的几何图形。这样光刻胶就可以用作刻蚀下面薄膜时的掩蔽膜或用作离子掺杂注入的掩蔽膜。工序：1.利用旋转涂敷法在硅片表面上涂一层光刻胶;2.利用光通过掩膜版对光刻胶选进行择性曝光;3.通过对光刻胶显影从而将掩膜版上的图形转移到硅片上。三要

2、素：掩膜版、光刻胶和光刻机。涂光刻胶（正）选择曝光光刻工艺流程显影（第1次图形转移）刻蚀（第2次图形转移）光刻胶的涂敷和显影1、脱水烘烤目的是去除硅片表面吸附的水分。也可利用前面的氧化或扩散工艺来实现。2、增粘处理在烘烤后的硅片表面涂一层六甲基二硅亚胺（HMDS），目的是增加硅片表面与光刻胶的粘附性。可采用蒸汽涂布法，也可采用旋涂法。3、涂胶一般采用旋涂法。涂胶的关键是控制胶膜的厚度与膜厚的均匀性。胶膜的厚度决定于光刻胶的粘度和旋转速度。例：转速5000r/min，时间30sec，膜厚1.0m。4、前烘（软烘）目的是去除光刻胶中的大部

3、分溶剂和稳定胶的感光特性。5、曝光6、显影将曝光后的硅片放到显影液中。对于负胶，显影液将溶解掉未曝光区的胶膜；对于正胶，显影液将溶解曝光区的胶膜。几乎所有的正胶都使用碱性显影液，如KOH水溶液。显影过程中光刻胶膜会发生膨胀。正胶的膨胀可以忽略，而负胶的膨胀则可能使图形尺寸发生变化。显影过程对温度非常敏感。显影过程可影响光刻胶的对比度，从而影响光刻胶的剖面形状。9、去胶8、刻蚀7、后烘（硬烘、坚膜）目的是使胶膜硬化，提高其在后续工序中的耐腐蚀性。基本工艺Step1:涂光刻胶(Coat)Step1A表面清洗和脱水烘烤清洁、干燥的硅片表面能与

4、光刻胶保持良好的粘附并有利于获得平坦均匀的光刻胶涂层。清洗方法：刷片/化学清洗烘烤方法：在150～200℃真空或干燥氮气中。Step1B增黏处理原因：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。典型的增黏剂：HMDS(六甲基二硅亚胺)亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构，既易与衬底圆片表面粘合，另一面又易与光刻胶粘合。涂覆方法：蒸气涂布法和旋转涂布法。基本工艺Step1:涂光刻胶(Coat)Step1C涂胶胶厚和胶厚的均匀性是光刻工艺中的关键参数。胶越厚，分辨率就越低。胶的厚度与转速的关系

5、Step1D.前烘作用：去除胶中的大部分溶剂，提高胶的粘附性，并使胶的曝光特性稳定。典型的前烘温度是90～100℃，10～30min.涂胶设备静态光刻胶分配（StaticPhotoresistDispense）涂胶设备动态的固定臂分配（DynamicStationaryArmDispense）涂胶设备动态移动臂分配（DynamicMovingArmDispense）涂胶设备ToHouseVacuumHollowShaftVacuumChuckResistDispenser光刻胶厚度的控制:光刻胶黏度旋涂速度温度湿度废气流涂胶的问题卷边去

6、除(EdgeBeadRemoval，EBR)卷边是指在晶圆外边缘上堆积的光刻胶卷边可能引起:曝光时聚焦问题污染,特别是当卷边脱落时.EBR的两种方法:光学EBR:利用光使边缘的光刻胶曝光，并在显影时去除化学EBR:在晶圆的正面或者背面涂溶剂，溶解在边缘上的光刻胶基本工艺Step2:对准与曝光对准是指与前面工艺形成的图形进行套准曝光的目的是要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。UnexposedareaofphotoresistsiliconsubstrateExposedar

7、eaofphotoresistoxidephotoresist基本工艺Step3:显影(形成临时图案)显影就是用溶剂去除曝光部分（正胶）或未曝光部分（负胶）的光刻胶，在硅片上形成所需的光刻胶图形。正胶：显影液：含水的碱性显影液，如,TMAH(四甲基氢氧化胺水溶液),KOH等。负胶显影液：二甲苯和抑制显影速率的缓冲剂。影响显影速率的因素：显影液的浓度、温度，光刻胶的前烘条件和曝光量siliconsubstrateoxidephotoresistphotoresist基本工艺Step3:显影(形成临时图案)Step3A曝光后烘焙:gline

8、,iline，减小驻波效应。DUV,是光敏产酸物与聚合物链反应完成曝光过程的关键工艺。Step3B湿化学显影:溶解曝光区的光刻胶Step3CDI水漂洗:结束显影Step3D显影检查:对准校验和各种缺陷.返工