ch9光刻工艺方案研究.ppt

涂胶工艺示意图 硅片表面的光刻胶是接着旋转过程中离心力的作用而向硅片的外围移动的，称为甩胶。  经过甩胶后，最初喷洒的光刻胶中，留在硅片上表面上的不到1%，其余的都被甩掉。 通常转速为3000～6000 rpm，膜厚0.5~1 mm。 9.2.2涂胶 9.2.3前烘 涂胶完成后，仍有一定量的溶剂残存在胶膜内，通过在较高温度下进行烘焙（软烘），可以使溶剂从光刻胶内挥发出来。 前烘就是在一定温度下，使光刻胶里面的溶剂充分溢出，使光刻胶膜干燥，目的是增加光刻胶与衬底间的黏附性，增强胶膜的光吸收和抗腐蚀能力，以及缓和涂胶过程中胶膜内产生的应力等。 前烘的方法：热平板传导；红外线辐射；干燥循环热风。 前烘的条件：80-110℃烘5~10分钟，再在冷板上进行降温。 9.2.4曝光 曝光是使光刻掩膜版与涂上光刻胶的衬底对准，用光源经过光刻掩膜版照射衬底，使接受到光照的光刻胶的光学特性发生变化。 曝光光源的选择 波长：较短的波长可获得较小尺寸的分辨率； 两种紫外光源：汞灯和准分子激光； 对准 对准标记：置于投影掩膜版和硅片上用来确定它们位置和方向的可见图形标记。 套准精度：测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力； 套准容差：形成图形层与前层的最大相对位移。 曝光后烘烤 目的：利用烘烤产生的热能，促使原本按不同干涉状况分布的分解与未分解感光化合物在光刻胶曝光与非曝光临界处重新分布，达到平衡。消除驻波效应。 简单的光学系统曝光图 9.2.4曝光 9.2.5显影 显影是用化学显影液溶解由曝光造成的光刻胶的可溶解区域。正胶的曝光区和负胶的非曝光区的光刻胶在显影液中溶解，而正胶的非曝光区和负胶的曝光区的光刻胶则不会在显影液中溶解。 影响显影的主要因素： 曝光时间； 前烘的温度和时间； 光刻胶的厚膜； 显影液的浓度； 显影的温度； 显影液的搅动情况； 正胶显影的方法： 浸泡式：成本较低，速度快。但显影均匀度较差，易受污染。 单片喷洒式：改善污染。但均匀度改善不大，且显影液用量大。 单片喷洒静置式：改善污染。均匀度好，且显影液用量小。 9.2.6坚膜 坚膜也叫后烘，是为了去除由于显影液的浸泡引起的胶膜软化、溶胀现象，能使胶膜附着能力增强，抗腐蚀能力提高。 坚膜温度要高于前烘和曝光后烘烤温度，较高的坚膜温度可使坚膜后光刻胶中的溶剂含量更少，但增加了去胶时的困难。且光刻胶内部拉伸应力的增加会使光刻胶的附着性下降，因此必须适当的控制坚膜温度 。 坚膜条件：100~140oC下，烘烤10~30分钟。 9.2.7 显影检验 显影检验的目的是区分那些能够通过最终掩膜检验可能性很低的衬底，提供工艺性能和工艺控制数据，以及分拣出需要重新做的衬底。 检测的内容： 掩膜版选用是否正确； 光刻胶质量是否满足要求 （针孔、小岛，划伤等）； 图形的质量（边界、图形尺寸、线宽） 套对精度是否满足要求； 钻蚀 针孔、小岛、划伤 9.2.8刻蚀 刻蚀是将光刻胶上的图形进一步转移到光刻胶下层的材料上。 刻蚀是将涂胶前所淀积的薄膜中没有被光刻胶覆盖和保护的那部分去除掉，达到将光刻胶上的图形转移到材料上的目的。 光刻胶下层薄膜可能是SiO2、Al、poly-Si等薄膜。 9.2.9去胶 刻蚀完成后，光刻胶已经不再有用，需要将其彻底去除，完成这一步的工序就是去胶。 去胶分别湿法去胶和干法去胶，湿法去胶又分为有机溶液去胶和无机溶液去胶。 湿法去胶，用溶剂、用浓硫酸 98%H2SO4+H2O2+胶→CO+CO2+H2O 氧气加热去胶 O2+胶 → CO+CO2+H2O 等离子去胶 P* P* P* P* P* P* P* P* P* P* P* P* P* 微电子制造工艺概论 第9章 光刻工艺 9.1 概述 9.2 基本光刻工艺流程 9.3 光刻技术中的常见问题 本章主要内容 IC产品的发展趋势： 大尺寸、细线宽、高精度、高效率、低成本； 光刻技术在每一代集成电路中扮演技术先导的角色，光刻成本占据整个技术成本的35%； IC对光刻技术的要求： 高分辨率：加工线条越精细，要求光刻图形分辨率越高； 高灵敏度的光刻胶：曝光时间越短，需要灵敏度越高； 低缺陷：光刻中引入缺陷，影响成品率； 精密的套刻精度：套刻精度小于线宽的± 10%； 对大尺寸硅片的加工：大尺寸硅片同时制作很多芯片，满足前述要求难度很大； 9.1概述 光刻(photo lithography)就是将掩模版（光刻版）上的几何图形转移到覆盖在半导体衬底表面的对光辐照敏感薄膜材料（光刻胶）上去的工艺过程 。 光刻系统的主要指标包括：分辨率R（resolution）、焦深DOF（Depth of Focus）、对比度（CON）、特征线宽控制CD（Critical Dimens