光刻与刻蚀ppt课件.ppt

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1、天津工业大学Chap.8光刻与刻蚀工艺光刻的重要性及要求1光刻工艺流程23湿法刻蚀与干法刻蚀技术45曝光光源、曝光方式以及掩膜版光刻工艺的分辨率及光刻胶天津工业大学光刻与刻蚀的定义光刻工艺的重要性：IC设计流程图，需要光刻图案用来定义IC中各种不同的区域，如：离子注入区、接触窗、有源区、栅极、压焊点、引线孔等；主流微电子制造过程中，光刻是最复杂，昂贵和关键的工艺，占总成本的1/3，一个典型的硅工艺需要15-20块掩膜，光刻工艺决定着整个IC工艺的特征尺寸，代表着工艺技术发展水平。图形加工图形曝光

2、（光刻，Photolithography）图形转移（刻蚀，Etching）天津工业大学光刻技术在IC流程中的重要性天津工业大学ULSI中对光刻的基本要求高分辨率高灵敏度的光刻胶低缺陷精密的套刻对准对大尺寸硅片的加工天津工业大学半导体工业中的洁净度概念尘埃粒子的影响：粒子1：在下面器件层产生针孔；粒子2：妨碍金属导线上电流的流动；粒子3：导致两金属区域短路，使电路失效。天津工业大学洁净度等级：英制：每立方英尺中直径大于或等于0.5μm的尘埃粒子总数不超过设计等级（如英制等级100）公制：每立方米中

3、直径大于或等于0.5μm的尘埃粒子总数不超过设计等级（以指数计算，如等级M3.5，则粒子总数不超过103.5个）天津工业大学§8.1光刻工艺流程涂胶前烘曝光显影后烘刻蚀去胶天津工业大学硅片清洗天津工业大学预烘及涂增强剂天津工业大学涂胶天津工业大学前烘天津工业大学掩模版对准天津工业大学曝光天津工业大学曝光后烘培天津工业大学显影天津工业大学后烘及图形检测天津工业大学刻蚀天津工业大学刻蚀完成天津工业大学去胶天津工业大学离子注入天津工业大学快速热处理及合金天津工业大学预烘及涂增强剂去除硅片表面的水分增强

4、与光刻胶的黏附力（亲水性，疏水性）温度一般为150～750℃之间可用涂覆增强剂（HMDS，六甲基乙硅氧烷）来增加黏附性天津工业大学涂胶（旋涂法）目的：形成厚度均匀、附着力强、没有缺陷的光刻胶薄膜方法：旋涂法天津工业大学旋涂天津工业大学旋涂天津工业大学旋涂天津工业大学旋涂天津工业大学边沿清除天津工业大学边沿清除天津工业大学光刻胶膜的质量质量指标：膜厚（光刻胶本身的黏性、甩胶时间、速度）膜厚均匀性（甩胶速度、转速提升速度）气泡，灰尘等粘污情况（超净工作台，红、黄光照明）天津工业大学前烘目的：使胶膜内

5、溶剂充分挥发，干燥，降低灰尘污染增加胶膜与下层膜的黏附性及耐磨性区分曝光区和未曝光区的溶解速度方法：干燥循环热风红外线辐射热平板传导（100℃左右）天津工业大学前烘方法天津工业大学显影目的：显现出曝光后在光刻胶层中形成的潜在图形，显影时曝光区和非曝光区的光刻胶溶解速度反差越大，显影得到的图形对比度越高。正胶：感光区域显影溶解，所形成的是掩膜板图形的正映像负胶：反之方法：喷洒显影液静止显影漂洗、旋干天津工业大学天津工业大学正胶和负胶天津工业大学显影中可能存在的问题天津工业大学显影设备天津工业大学喷

6、洒显影液天津工业大学静止显影天津工业大学去除显影液天津工业大学去离子水清洗天津工业大学显影全过程天津工业大学曝光后烘培目的：降低驻波效应，形成均匀曝光天津工业大学曝光后烘培天津工业大学后烘（坚膜）目的：除去光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片的附着力提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力减少光刻胶层中的缺陷（如针孔），修正图形边缘轮廓方法：高温处理（150℃左右）光学稳定（UV照射)天津工业大学刻蚀目的：选择性地将未被光刻胶掩蔽的区域去除方法：干法刻蚀湿法刻蚀质量指标：分辨率；选择性

7、天津工业大学去胶目的：将经过刻蚀的硅片表面留下的光刻胶去除方法：干法去胶（等离子体去胶、紫外光分解去胶）湿法去胶（无机溶液去胶、有机溶液去胶）天津工业大学§8.2分辨率(Resolution)定义：分辨率R表示每mm内能刻蚀出可分辨的最多线条数，即每mm内包含有多少可分辨的线对数天津工业大学物理学意义：限制因素是衍射光子：粒子：对于光子：波长越短，分辨率越高；对于微观粒子：能量一定，则粒子质量越大，分辨率越高质量一定，则动能越高，分辨率越高天津工业大学光刻参数对工艺效果的影响分辨率对准片间控制批

8、间控制产量曝光系统XXXXXXXXX衬底XXXXXX掩膜XX－XX光刻胶XXXXXXXXX显影剂X－XXXXX润湿剂－－XXX－工艺XXXXXXXX操作员XXXXXXXX天津工业大学§8.3光刻胶的基本属性正胶与负胶：天津工业大学光刻胶的组成聚合物材料（树脂）：保证光刻胶的附着性和抗腐蚀性及其他特性，同时也决定了光刻胶薄膜的其他物理特性；感光材料（PAC）：受光辐照后会发生化学反应，控制或调整光化学反应，决定着曝光时间和剂量；溶剂：将树脂溶解为液体，使之易于涂覆；添加剂：染色剂（增加光吸收能力）