光刻工艺简要流程介绍.pdfVIP

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%。 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 ) 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。 光刻工艺过程 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。 1、硅片清洗烘干 （Cleaning and Pre-Baking） 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） 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）。 2、涂底 （Priming) 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸汽淀积，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。 目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶 （Spin-on PR Coating） 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%）； b、动态 （Dynamic）。低速旋转 （500rpm_rotationperminute）、滴胶、加速 旋转 （3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 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； 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。 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）： I-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。 4、软烘 （Soft Baking） 方法：真空热板，85～120℃,30～60秒； 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； 边缘光刻胶的去除 （EBR，EdgeBeadRemoval）。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。 方法：a、化学的方法 （ChemicalEBR）。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，用激光曝光硅片边缘，然后在显影或特殊溶剂中溶解 5、对准并曝光 （Ali