集成电路工艺之光刻幻灯片.ppt

匀胶后烘 使光刻胶中的大部分溶剂蒸发。 溶剂帮助得到薄的光刻胶膜但是吸收光且 影响黏附性 曝光后烘时间和温度取决于工艺条件 过烘:聚合,光敏性降低 后烘不足:影响黏附性和曝光 硅片冷却 需要冷却到环境温度 硅片在冷却板上冷却 硅的热膨胀率:2.5×10-6/°C 对于8英寸硅片,改变1°C引起0.5微米的直径差 对准和曝光 接触式曝光：分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。 接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(10～25?m)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低 投影式曝光：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上，优点：掩模版与晶片不接触，掩模不受损伤；对准是观察掩模平面上的反射图像，不存在景深问题；掩模版上的图形是通过光学技影的方法缩小，并聚焦于感光胶膜上，掩模版上可以有比实际尺寸大得多的图像(通常掩模图形的尺寸是实际尺寸的1～10倍)，提高了对准精度，避免了微细图形制作的困难，也减弱了灰尘微粒的影响。 缺点：投影系统光路复杂,对物镜成像能力要求高。 曝光后烘 玻璃转化温度Tg 烘烤温度大于Tg 光刻胶分子热迁移 过曝光和曝光不足的光刻胶分子重排 平衡驻波效应, 平滑光刻胶侧壁提高分辨率 硅片冷却 PEB后，显影前，硅片放置在冷却板上冷却至环境温度 高温会加速化学反应引起过显影 光刻胶CD变小 显影 显影液溶解部分光刻胶 正胶显影液通常使用弱碱性的溶剂 最常用的是四甲基氢铵 将掩膜上的图形转移到光刻胶上 三个基本步骤:显影－清洗－干燥 显影后烘 使光刻胶中的溶剂蒸发 提高抗刻蚀和抗离子注入性 提高光刻胶和硅片表面的黏附性 聚合化并稳定光刻胶 光刻胶流动填平针孔 图形检查 不合格的硅片将被去除光刻胶返工 –光刻胶的图形是临时性的 –刻蚀和注入后的图形是永久的. 光刻是可以返工的 刻蚀和注入后不能返工 光学显微镜 扫描电子显微镜(SEM) 检查 对准精度 –放大,缩小,掩膜旋转,硅片旋转, X方向漂移,Y方向漂移 关键尺寸(CD) 表面缺陷如，刮痕，针孔，污点，污染物等 检查 如果硅片检查合格，将会流出光刻模块，进入下一道工艺 刻蚀或离子注入 目前新技术 相移掩膜 浸没式光刻 浸没式光刻 是目前领域最有趣的问题 非常有前景 193 nm浸没式光刻技术已在2006年投入使用 利用水提高分辨率 浸没式实现方法 喷淋vs浸泡 主要的光刻机生产商的主要研发方向都是喷淋系统 在透镜和硅片之间有水 大约1 mm的间距 大约100 mm的直径 此外，目前正在研究的还有X-ray光刻、电子束光刻（EBL）、离子束（IBL）光刻。 安全 化学制品安全 湿法清洗 –硫酸(H2SO4）:强腐蚀性 –双氧水(H2O2):强氧化剂 二甲苯(负胶溶剂和显影液):易燃易爆 HMDS(前处理):易燃易爆 TMAH（正胶显影溶剂):有毒，有腐蚀性 汞(Hg,UV lamp)蒸气 –高毒性; 氯(Cl2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性 氟(F2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性 机械安全 活动部件 热表面 高压灯 电安全 高压供电源 掉电 地面静电荷 标注清晰和锁紧 放射性安全 UV光可破坏化学键 有机分子有长化学键结构 更易因UV引起损伤 UV光通常用于消毒杀菌 如果直视UV光源会伤害眼睛 有时需要戴防UV护目镜 小结 光刻:形成暂时性图形的模块 IC制程中最重要的模块 要求:高分辨率,低缺陷密度 光刻胶：正胶和负胶 步骤:前烘和前处理,匀胶,匀胶后烘,曝光,曝光后烘, 显影,显影后烘,检查 用于65,45,and 32 nm的浸没式光刻,可达到22 nm NGL:离子束光刻和电子束光刻. 集成电路工艺之光刻 光刻 1、基本描述和过程 2、光刻胶 3、光刻机 4、光刻工艺 5、新技术简介 光刻基本介绍 在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻 胶上的过程 将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。 光刻在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。 光刻占40%到50%的流片时间。 决定最小特征尺寸。 IC制程中最重要的模块,是集成电路中关键的工艺技术最 早的构想来源于印刷技术中的照相制版。光刻技术最早于1958年开始应用，并实现了平面晶体管的制作。 光刻的一般要求 图形的分辨率高 光刻胶敏感度高 层间对准精密高 缺陷密度低 光刻胶 开始于印刷电路 1950年起应用于半导体工业 是图形工艺的关键 有正胶和负胶两种 光敏材料 均匀涂布在硅片表面 用曝光的方法转移设计图形到光刻胶上 类似于光敏材料涂布在照相用的底片上 光刻胶的成分 聚合物 溶剂 感光剂 添加剂 聚合物 固体有