光刻與刻蝕ppt課件.ppt

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1、天津工業(yè)大學(xué)Chap.8光刻與刻蝕工藝光刻的重要性及要求1光刻工藝流程23濕法刻蝕與干法刻蝕技術(shù)45曝光光源、曝光方式以及掩膜版光刻工藝的分辨率及光刻膠天津工業(yè)大學(xué)光刻與刻蝕的定義光刻工藝的重要性：IC設(shè)計(jì)流程圖，需要光刻圖案用來定義IC中各種不同的區(qū)域，如：離子注入?yún)^(qū)、接觸窗、有源區(qū)、柵極、壓焊點(diǎn)、引線孔等；主流微電子制造過程中，光刻是最復(fù)雜，昂貴和關(guān)鍵的工藝，占總成本的1/3，一個(gè)典型的硅工藝需要15-20塊掩膜，光刻工藝決定著整個(gè)IC工藝的特征尺寸，代表著工藝技術(shù)發(fā)展水平。圖形加工圖形曝光

2、（光刻，Photolithography）圖形轉(zhuǎn)移（刻蝕，Etching）天津工業(yè)大學(xué)光刻技術(shù)在IC流程中的重要性天津工業(yè)大學(xué)ULSI中對(duì)光刻的基本要求高分辨率高靈敏度的光刻膠低缺陷精密的套刻對(duì)準(zhǔn)對(duì)大尺寸硅片的加工天津工業(yè)大學(xué)半導(dǎo)體工業(yè)中的潔凈度概念塵埃粒子的影響：粒子1：在下面器件層產(chǎn)生針孔；粒子2：妨礙金屬導(dǎo)線上電流的流動(dòng)；粒子3：導(dǎo)致兩金屬區(qū)域短路，使電路失效。天津工業(yè)大學(xué)潔凈度等級(jí)：英制：每立方英尺中直徑大于或等于0.5μm的塵埃粒子總數(shù)不超過設(shè)計(jì)等級(jí)（如英制等級(jí)100）公制：每立方米中

3、直徑大于或等于0.5μm的塵埃粒子總數(shù)不超過設(shè)計(jì)等級(jí)（以指數(shù)計(jì)算，如等級(jí)M3.5，則粒子總數(shù)不超過103.5個(gè)）天津工業(yè)大學(xué)§8.1光刻工藝流程涂膠前烘曝光顯影后烘刻蝕去膠天津工業(yè)大學(xué)硅片清洗天津工業(yè)大學(xué)預(yù)烘及涂增強(qiáng)劑天津工業(yè)大學(xué)涂膠天津工業(yè)大學(xué)前烘天津工業(yè)大學(xué)掩模版對(duì)準(zhǔn)天津工業(yè)大學(xué)曝光天津工業(yè)大學(xué)曝光后烘培天津工業(yè)大學(xué)顯影天津工業(yè)大學(xué)后烘及圖形檢測(cè)天津工業(yè)大學(xué)刻蝕天津工業(yè)大學(xué)刻蝕完成天津工業(yè)大學(xué)去膠天津工業(yè)大學(xué)離子注入天津工業(yè)大學(xué)快速熱處理及合金天津工業(yè)大學(xué)預(yù)烘及涂增強(qiáng)劑去除硅片表面的水分增強(qiáng)

4、與光刻膠的黏附力（親水性，疏水性）溫度一般為150～750℃之間可用涂覆增強(qiáng)劑（HMDS，六甲基乙硅氧烷）來增加黏附性天津工業(yè)大學(xué)涂膠（旋涂法）目的：形成厚度均勻、附著力強(qiáng)、沒有缺陷的光刻膠薄膜方法：旋涂法天津工業(yè)大學(xué)旋涂天津工業(yè)大學(xué)旋涂天津工業(yè)大學(xué)旋涂天津工業(yè)大學(xué)旋涂天津工業(yè)大學(xué)邊沿清除天津工業(yè)大學(xué)邊沿清除天津工業(yè)大學(xué)光刻膠膜的質(zhì)量質(zhì)量指標(biāo)：膜厚（光刻膠本身的黏性、甩膠時(shí)間、速度）膜厚均勻性（甩膠速度、轉(zhuǎn)速提升速度）氣泡，灰塵等粘污情況（超凈工作臺(tái)，紅、黃光照明）天津工業(yè)大學(xué)前烘目的：使膠膜內(nèi)

5、溶劑充分揮發(fā)，干燥，降低灰塵污染增加膠膜與下層膜的黏附性及耐磨性區(qū)分曝光區(qū)和未曝光區(qū)的溶解速度方法：干燥循環(huán)熱風(fēng)紅外線輻射熱平板傳導(dǎo)（100℃左右）天津工業(yè)大學(xué)前烘方法天津工業(yè)大學(xué)顯影目的：顯現(xiàn)出曝光后在光刻膠層中形成的潛在圖形，顯影時(shí)曝光區(qū)和非曝光區(qū)的光刻膠溶解速度反差越大，顯影得到的圖形對(duì)比度越高。正膠：感光區(qū)域顯影溶解，所形成的是掩膜板圖形的正映像負(fù)膠：反之方法：噴灑顯影液靜止顯影漂洗、旋干天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué)正膠和負(fù)膠天津工業(yè)大學(xué)顯影中可能存在的問題天津工業(yè)大學(xué)顯影設(shè)備天津工業(yè)大學(xué)噴

6、灑顯影液天津工業(yè)大學(xué)靜止顯影天津工業(yè)大學(xué)去除顯影液天津工業(yè)大學(xué)去離子水清洗天津工業(yè)大學(xué)顯影全過程天津工業(yè)大學(xué)曝光后烘培目的：降低駐波效應(yīng)，形成均勻曝光天津工業(yè)大學(xué)曝光后烘培天津工業(yè)大學(xué)后烘（堅(jiān)膜）目的：除去光刻膠中剩余的溶劑，增強(qiáng)光刻膠對(duì)硅片的附著力提高光刻膠在刻蝕和離子注入過程中的抗蝕性和保護(hù)能力減少光刻膠層中的缺陷（如針孔），修正圖形邊緣輪廓方法：高溫處理（150℃左右）光學(xué)穩(wěn)定（UV照射)天津工業(yè)大學(xué)刻蝕目的：選擇性地將未被光刻膠掩蔽的區(qū)域去除方法：干法刻蝕濕法刻蝕質(zhì)量指標(biāo)：分辨率；選擇性

7、天津工業(yè)大學(xué)去膠目的：將經(jīng)過刻蝕的硅片表面留下的光刻膠去除方法：干法去膠（等離子體去膠、紫外光分解去膠）濕法去膠（無機(jī)溶液去膠、有機(jī)溶液去膠）天津工業(yè)大學(xué)§8.2分辨率(Resolution)定義：分辨率R表示每mm內(nèi)能刻蝕出可分辨的最多線條數(shù)，即每mm內(nèi)包含有多少可分辨的線對(duì)數(shù)天津工業(yè)大學(xué)物理學(xué)意義：限制因素是衍射光子：粒子：對(duì)于光子：波長越短，分辨率越高；對(duì)于微觀粒子：能量一定，則粒子質(zhì)量越大，分辨率越高質(zhì)量一定，則動(dòng)能越高，分辨率越高天津工業(yè)大學(xué)光刻參數(shù)對(duì)工藝效果的影響分辨率對(duì)準(zhǔn)片間控制批

8、間控制產(chǎn)量曝光系統(tǒng)XXXXXXXXX襯底XXXXXX掩膜XX－XX光刻膠XXXXXXXXX顯影劑X－XXXXX潤濕劑－－XXX－工藝XXXXXXXX操作員XXXXXXXX天津工業(yè)大學(xué)§8.3光刻膠的基本屬性正膠與負(fù)膠：天津工業(yè)大學(xué)光刻膠的組成聚合物材料（樹脂）：保證光刻膠的附著性和抗腐蝕性及其他特性，同時(shí)也決定了光刻膠薄膜的其他物理特性；感光材料（PAC）：受光輻照后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，控制或調(diào)整光化學(xué)反應(yīng)，決定著曝光時(shí)間和劑量；溶劑：將樹脂溶解為液體，使之易于涂覆；添加劑：染色劑（增加光吸收能力）