第12章-光刻：掩膜-光刻胶和光刻机ppt课件.ppt

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1、第十一章光刻光刻是一种图象复印的技术，是集成电路制程中一项关键的工艺技术。在整个工艺流程中，光刻的步骤占到50％以上，其成本占总制造成本的1/3以上。光刻：Photolithography光刻步骤占整个工艺流程50%简单的说，光刻就是用照相复印的方法，将掩膜版上之图形精确地复印到涂在硅片表面的光致抗蚀剂（Photoresist）（下面统称光刻胶）上面，然后在光刻胶的保护下对硅片进行离子注入，刻蚀，薄膜淀积等各种工艺。WaferFilmFilmDepositionWaferFilmPhotoresistResistCoatWaferFilmPhotoresistUVExposureh

2、vReticleWaferDevelopingFilmWaferEtchGas11.1光刻工艺的8个基本步骤表面处理通过气相成膜处理，将硅片表面变为亲水性，以增强光刻胶和硅片表面的粘附性涂胶将光刻胶分滴在硅片表面并旋转，得到在整个硅片表面具有一定的均匀厚度的光刻胶涂层软烘对准曝光去除光刻胶中大部分溶剂，提高硅片上光刻胶的粘附性和均匀性。将掩模版与硅片上图形对准并曝光，将掩模版图形转移到涂胶的硅片上。后烘促进关键光刻胶的化学反应，提高光刻胶粘附性显影将光刻胶上可溶解的区域用显影液溶解，形成图形。坚膜烘焙显影后检查检查光刻胶图形以确定光刻胶图形的质量挥发掉残留的光刻胶溶剂，提高光刻胶

3、对硅片表面的粘附性一．成底膜处理（HMDSCoating）衬底材料对光刻工艺的影响有三个方面：表面清洁度、表面性质（疏水或亲水）、平面度。硅片清洗：除去表面沾污。脱水烘焙：形成干燥疏水性的硅片表面。增粘处理：六甲基二硅胺烷（HMDS）处理亲水性表面低接触角度疏水性表面高的接触角度鼓泡N2N2HMDSINHMDSOUT~~N2+HMDS鼓泡系统HMDS本身是液态可以通过N2鼓泡系统将其汽化，并且在真空腔中处理该气体。二．涂光刻胶（PRCoating）将光刻胶均匀地涂敷在硅片的表面，要求：（1）膜厚符合设计要求，同时膜厚均匀，胶面上看不到干涉花纹；（2）胶层内无点缺陷（如针孔等）；（3

4、）涂层表面无尘埃，碎屑等颗粒。分滴旋转铺平FS旋转光刻胶硅片AF:向心力:硅片边缘的表面张力A:PR粘附力S:溶剂挥发力当这四个作用力达到平衡时，胶液就不再延展。静态分滴：硅片静止时分滴光刻胶。动态分滴：硅片缓慢旋转时分滴光刻胶。旋转的目的：1）硅片表面得到均匀的胶膜覆盖2）在长时间内得到硅片间的可重复的胶厚。膜厚与转速的一个经验关系为：TR为膜厚，ω为转速SVG90涂胶台三.前烘（Prebake）前烘是光刻的一道关键工序，其目的是：将硅片上覆盖的光刻胶溶剂去除，在曝光中，增加催化剂浓度。增强光刻胶的粘附性以便使显影时光刻胶依然很好的粘附在硅片上。缓和在旋转涂胶过程中光刻胶胶膜

5、内产生的应力。防止光刻胶沾到设备上。前烘条件的选取，对光刻胶的溶剂挥发量和光刻胶的粘附特性，曝光特性，显影特性以及线宽的精确控制都有较大的影响。没有经过前烘的可能后果：光刻胶薄膜发黏，容易受到颗粒沾污。旋转涂胶的内在应力将导致粘附性问题。溶剂含量过高导致显影时溶解差异，难以区分曝光和未曝光的光刻胶。溶剂在曝光时受热挥发，沾污光学系统透镜。前烘设备真空热板上进行热传导。热量从硅片背面接触从热板传递到光刻胶。光刻胶由硅片和光刻胶的接触面向外加热，可以使溶剂更快的挥发除去，循环时间短。真空热板加热平面必须严格水平。通过前烘，溶剂含量由65%－85%降低到4%到7%左右。四.对准与曝光对准

6、与曝光是光刻工艺中最关键的工序，它直接关系到光刻的分辨率，留膜率，线宽控制和套准精度。AlignmentmarkPreviouspattern简单光学曝光系统示意图光源孔径开关掩膜光刻胶硅片常用光源：可见光近紫外（NUV）紫外光（UV）深紫外光（DUV）真空紫外（VUV）极紫外光（EUV）在光学光刻中常用的UV波长可见光无线电波微波红外线Gamma射线UVX射线f(Hz)10101010101010101046810121416221820(m)420-2-4-6-8-14-10-12101010101010101010365436405248193157ghiDUVDUVVUV

7、l(nm)传统的三种曝光方式接近式接触式投影式接触式曝光机---Canon501Canon600Scanner五.后烘（PEB）曝光过程中，光刻胶中的PAC分解产生催化剂，在后烘加热的过程中，催化剂引起正胶的降解反应或负胶的交联反应，使得曝光部分的光刻胶可以溶解于显影液（正胶），或不溶于显影液（负胶）。六.显影（Developing）显影就是用溶剂去除未曝光部分（负胶）或曝光部分（正胶）的光刻胶，在硅片上形成所需要光刻胶图形。浸没式批量或单片浸入显影液槽中。是最初的显