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光刻工艺 B) V! y, V0 s @ X5 w* R j! w5 _8 C: P/ A光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。4 b- ~7 @% U; Y W5 T4 j: f2 }光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直 径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主 要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning )$ S! \5 ^, d, r$ n( R# C* ^ 光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。6 a3 w6 u7 X5 e0 Y6 `9 E光刻工艺过程# H: @# b4 L/ Y6 K3 v7 F# B一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。: P( q C$ u, @8 J4 F8 P I/ K6 H1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking）; c( G3 G! P. r* W4 \0 z, d方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护）) G9 S; X# w4 I??G6 o D??h/ R4 n目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。0 F/ R0 S u! z2、涂底（Priming)9 V. M5 ~5 J- h( _, p??C _3 W) i方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；? ?b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。% V+ z5 K, ?3 P目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。6 k g??n% g c4 [3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating）7 f ^4 Z2 l- s4 Q0 m m方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）；0 w- p9 o) g% h( R1 i9 `b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。% G D3 H3 Y( V8 I8 Z1 {) V决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄；# |2 Z u8 w v4 s; j6 ~影响光刻胶厚度均运性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时间点有关。3 P: R??r# ~3 Q1 w* J2 @; |6 H一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和分辨率）：% L( J# c+ C8 |0 N* l- I9 E* K; cI-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～0.5μm。5 t3 O- Y6 c??g3 c4、软烘（Soft Baking）6 Y8 y- x5 i- T方法：真空热板，85～120℃,30～60秒；: c# u) T. Q4 Q9 {- U目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶玷污设备；# `3 i??~4 w??j6 Q- U( w??C??e1 e边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal）。光刻胶涂覆后，在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀，不能得到很好的图形，而且容易发生剥离（Peeling）而影响其它部分的图形。所以需要去除。. m??o e0 k q8 N+ k/ m( f% b+ i方法：a、化学的方法（Chemical EBR）。软烘后，用PGMEA或EGMEA去边溶剂，喷出少量在正反面边缘出，并小心控制不要到达光刻胶有效区域；b、光学方法（Optical EBR）。即硅片边缘曝光（WEE，Wafer Edge Exposure）。在完成图形的曝光后，用激光曝光