光刻工艺培训资料ppt课件.ppt

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1、光刻简介光刻工序的工艺目的及要求1、工艺目的：光刻是一种通过某种方法从而在衬底上得到人为需要的、有特定要求图形的一门技术。2、工艺要求：在晶体管制造过程中必须要经过多次光刻，每次光刻图形的质量要求为：图形完整、尺寸精确、线条陡直、窗口刻蚀干净；每次光刻图形的好坏将决定产品的成品率、性能、可靠性。光刻的意义光刻是半导体芯片加工中的关键工序！光刻确定了管芯的关键尺寸，外观图形。光刻过程中的错误可造成图形歪曲、残缺，可直接导致图形外观异常，并最终可转化为对管芯的电特性产生影响。图形的错位（对版偏移）也会导致类似的不良结果。光刻工艺流程衬底衬底涂胶衬底前烘衬底衬底衬底坚膜显影曝光光刻

2、胶定义: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片表面的光刻胶中；b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀）。目前我厂用到的光刻胶：正性光刻胶：EPG518（用于台面光刻）、RZJ-304(用于ITO、SIO2光刻）。负性光刻胶：KMP3130B(用于PN光刻）根据光刻胶溶质感光性的差异，将光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶，以下简称正胶和负胶。正胶：本身是难溶于显影液的物质。而被紫外线照射过的胶层会变为易溶，经显影液显影后，会被溶解去除。负胶：与正胶相

3、反，本身就是易溶于显影液的物质。而被紫外线照射后的胶层会变为难溶，能够抵抗显影液的显影。未曝光的胶层会被溶解去除。正胶和负胶正胶负曝光后溶解性的变化不溶——可溶显影后光刻胶上的图形与掩膜版上图形一致可溶——不溶优缺点分辨率高，对比度高，线条边缘清晰和晶片有良好的粘附性和抗蚀性，胶相反易形成白影易于剥离；感光度高但显影时会变形和膨胀，分辨率2um左右。涂胶涂胶-在洁净干燥的晶片表面均匀的涂一层光刻胶。胶膜的厚度除了与光刻胶本身的粘稠度有关外，还与涂胶的转速有关，转速越大，胶膜越薄，厚度的均匀性液越好。衬底光刻胶蒸镀材料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

4、：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。涂胶方式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。匀胶机前烘(1)前烘：曝光前的烘烤(2)作用：去除胶中的大部分溶剂，提高胶的粘附性，并使胶的曝光特性固定。(3)前烘的方式：红外辐射、烘箱、热板(4)典型的前烘条件：90~100℃，热板时间约1分钟曝光曝光是使受光照射的

5、光刻胶膜起光化反应，即感光。在光学曝光系统中，由于光刻版的位置不同，可分为接触式曝光、接近式曝光和投影式曝光曝光剂量通常是指曝光的光强和曝光的时间，一般胶膜越厚曝光时间越长。衬底对准图形三种曝光方式接触曝光：光的衍射效应较小，因而分辨率高；但易损坏掩模图形。接近式曝光：延长了掩模版的使用寿命，但光的衍射效应更为严重，因而分辨率只能达到2—4um左右。投影式曝光：掩模不受损伤，提高了对准精度，也减弱了灰尘微粒的影响。缺点是投影系统光路复杂，对物镜成像能力要求高。曝光目的：对光刻胶进行选择性光化学反应，将掩膜版图形转移到光刻胶。方法：1、接触式设备简单掩膜版和硅片直接接触，掩膜版

6、寿命短图形缺陷多，颗粒沾污大分辨率：〉5um2、接近式曝光（我司目前曝光方式）与晶圆表面无直接接触，无损伤，沾污少，更长的掩膜寿命。分辨率>3um3、步进重复式将掩膜版上的图形缩小4X,5X,10X倍后投影到晶圆表面的光刻胶上。掩膜图形更精确和易制作，实现更小图形采用投影式掩膜版（1或几个芯片图形）以步进方式多次重复曝光分辨率：大约0.35um显影把已曝光的晶片浸入显影液中，通过溶解部分光刻胶的方法使胶膜中的潜影显现出来的过程叫显影。严格的说，在曝光过程中感光和未感光的光刻胶在显影液中都被不同程度的溶解，为了得到好的显影图像，希望溶解速率差越大越好。为此，必须曝光适当并选择合

7、适的显影液。显影方式进行显影有两种主要方法：浸入和喷淋。浸入显影：在指定的温度和时间内，装有晶片的片盒成批地浸入显影液槽中并不断搅动。浸入显影的优点是：高的产能，低的设备成本。缺点是：均匀性差。喷淋显影工艺：以单个晶片模式进行，新鲜的显影溶液由喷淋设备直接喷到晶片表面，此时装有晶片的片托旋转。每个显影操作过程最后，排出显影液，再增加等量的新鲜显影液。优点是：不断地把新鲜的显影剂带到表面，自动的控制性高,产品质量稳定性好。缺点：效率较低。显影机后烘目的-进一步将胶内残留的溶剂含量借着蒸发而降到最低，使其硬