e芯片制造之光刻简介.ppt

* * * Education Training Team / 3E Semiconductor 三颐（芜湖）半导体有限公司 3E Semiconductor (Wuhu) Co.,Ltd. Idea ? Velocity ? Completion Education Training Team / 3E Semiconductor 三颐（芜湖）半导体有限公司 3E Semiconductor (Wuhu) Co.,Ltd. Education Training Team / 3E Semiconductor 三颐（芜湖）半导体有限公司 3E Semiconductor (Wuhu) Co.,Ltd. 光刻简介 光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一，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%。轨道机（Tracker），用于涂胶显影；曝光机（Scanning） 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。 光的特性有反射，折射，衍射，干涉等 光刻板又称为掩膜板/光罩（Photo Mask/Reticle），电路元件图形都来自于版图，因此掩膜板的质量在光刻工艺中的扮演着非常重要的角色。 光刻胶（Photo Resist） 光刻简介 光刻的本质是把制作在掩膜版上的图形复制到以后要进行刻蚀的晶圆上。其原理与照相相似，不同的是半导体晶圆与光刻胶代替了照相底片与感光涂层。 表面处理 涂胶 前烘 坚膜 显影 后烘 对准 曝光 核心工艺 去胶 清洗 刻蚀 检查 通过 黄光室 前部工艺 光刻流程图 否 基本工艺流程 涂胶 对准和曝光 显影 检测 光源 光刻板 光刻胶 衬底 衬底 衬底 resister 显影 光刻胶 光刻胶是一种有机化合物，受紫外曝光后，在显影溶液中的溶解度会发生变化。 晶片制造中所用的光刻胶通常以液态涂在硅片表面，而后被干燥成胶膜。 负性光刻胶 　负性光刻胶在曝光后硬化变得不能溶解。 正性光刻胶 正性光刻胶曝光后软化变得可溶 正性胶 光刻版 光刻胶 负性胶 衬底 UV ?表面处理 ?涂胶 ?前烘 ?对准和曝光 ?显影 ?坚膜 ?图形检查 表面处理 晶圆容易吸附潮气到它的表面。光刻胶黏附要求要严格的干燥表面， 所以在涂胶之前要进行脱水烘焙和黏附剂的涂覆。脱水烘焙的温度通 常在140度到200度之间。有时还要用到黏附剂，黏附剂通常使用HMDS （六甲基二硅胺脘）。表面处理的主要作用是提高光刻胶与衬底之间 的粘附力，使之在显影过程中光刻胶不会被液态显影液渗透。（如下 图） 显影液 衬底 渗透 光刻胶 Attractive interaction 是否要使用黏附剂要根据图形大小、衬底及光刻胶的种类 来决定，HMDS 可以用浸泡、喷雾和气相方法来涂覆。 粘附力好表面 粘附力差的表面 ?坚膜 涂胶 1 2 1. 2. 3. 4. 3 滴胶（静态、动态） 加速旋转 甩掉多余的胶 溶剂挥发 4 ?表面处理 ?涂胶 ?前烘 ?对准和曝光 ?显影 ?图形检查 表面出现气泡 ?滴胶时胶中带有气泡 ?喷嘴尖端切口有问题或带刺 放射状条纹 ?胶液喷射速度过高 ?设备排气速度过高 ?胶涂覆前静止时间过长 ?匀胶机转速或加速度设置过高 ?片子表片留有小颗粒 ?胶中有颗粒 中心漩涡图案 ?设备排气速度过高 ?喷胶时胶液偏离衬底中心 ?旋图时间过长 中心圆晕 ?不合适的托盘 ?喷嘴偏离衬底中心 胶液未涂满衬底 ?给胶量不足 ?不合适的匀胶加速度 针孔 ?光刻胶内存在颗粒或气泡 ?衬底上纯在颗粒 前烘 前烘 : 目的是蒸发掉胶中的有机溶剂成分，使晶圆表面 的胶固化。 这个过程中胶中的溶剂基本被蒸发掉，因而通常 情况下胶的厚度会变薄（大约减少25%） ?表面处理 ?涂胶 ?前烘 ?对准和曝光 ?显影 ?图形检查 ?坚膜 烘箱 对准和曝光 曝光工具: ? 接触式光刻机 ? 接近式光刻机 ? 步进重复式曝光系统 ? 扫描式曝光系统 ?表面处理 ?涂胶 ?前烘 ?对准和曝光 ?显影 ?坚膜 ?图形检查 X Y 接触式光刻机的晶片的对准方式： 光刻版上的标记 Z θ 基片上的标记 显影 ?表面处理 ?涂胶 ?前烘 ?对准和曝光 ?显影 ?坚膜 ?图形检查 用化学显影液将曝光造成的光刻胶的可溶解区域溶解就是光刻胶的显影， 其主要目的就是把掩膜版的图形