基本光刻工艺课件.pptVIP

自動旋轉器自動系統如圖所示，包含了晶園表面處理、塗底膠和塗光刻膠的全部過程，標準的系統配置就是一條流水線。基本光刻工藝流程光刻的目的和意義第四章已做過簡單的描述，這一章主要介紹基本光刻工藝中的表面準備至曝光的工藝步驟及光刻膠的特性。8.1簡介光刻工藝首先是在晶園表面建立盡可能接近設計規則中所要求尺寸的圖形，其次是在晶園表面正確定位圖形。因為最終的圖形是用多個掩膜版按照特定的順序在晶園表面一層一層疊加建立起來的。圖形定位的要求就好像是一幢建築物每一層之間所要求的正確對準。如果每一次的定位不准，將會導致整個電路失效。除了對特徵圖形尺寸和圖形對準的控制，在工藝過程中的缺陷水準的控制也同樣是非常重要的。光刻操作步驟的數目之多和光刻工藝層的數量之大，所以光刻工藝是一個主要的缺陷來源。8.2光刻蝕工藝概況光刻蝕是一種多步驟的圖形轉移過程，首先是在掩膜版上形成所需要的圖形，之後通過光刻工藝把所需要的圖形轉移到晶園表面的每一層。圖形轉移通過兩步完成。首先，圖形被轉移到光刻膠層。光刻膠經過曝光後自身性質和結構發生變化（由原來的可溶性物質變為非可溶性物質，或者相反）。再通過化學溶劑（顯影劑）把可以溶解的部分去掉，在光刻層下就會留下一個孔，而這個孔就是和掩膜版不透光的部分相對應。其次，把圖形從光刻膠層轉移到晶園上。這一步是通過不同的刻蝕方法把晶園上沒有被光刻膠保護的部分的薄膜層去掉。這時圖形轉移就徹底完成了。如圖所示。如果掩膜版的圖形是由不透光的區域決定的，稱其為亮場掩膜版；而在一個暗場掩膜版中，掩膜版上的圖形是用相反的方式編碼的，如果按照同樣的步驟，就會在晶園表面留下凸起的圖形。暗場掩膜版主要用來製作反刻金屬互聯線。剛才介紹了對光有負效應的光刻膠，稱為負性膠。同樣還有對光有正效應的光刻膠，稱為正膠。用正性膠和亮場掩膜版在晶園表面建立凸起圖形的情況如圖8.7所示。右圖顯示了用不同極性的掩膜版和不同極性的光刻膠相結合而產生的結果。通常是根據尺寸控制的要求和缺陷保護的要求來選擇光刻膠和掩膜版極性的。8.3光刻10步法把圖形從掩膜版上轉移到晶園表面是由多個步驟完成的（見圖8.9），特徵圖形尺寸、對準精度、晶園表面情況和光刻層數都會影響到特定光刻工藝的難以程度。雖然許多光刻工藝都不盡相同，但大部分都是基於光刻10步法的變異或選項。所以瞭解和掌握基本的光刻10步法是非常必要的。8.4光刻膠光刻膠是光刻工藝的核心，光刻過程中的所有操作都會根據特定的光刻膠性質和想達到的預期結果而進行微調。光刻膠的選擇和光刻工藝的研發是一個非常漫長的過程。8.4.1光刻膠的組成光刻膠由4種成分組成：聚合物溶劑感光劑添加劑聚合物聚合物是由一組大而且重的分子組成，包括碳、氫和癢。對負性膠，聚合物曝光後會由非聚合狀態變為聚合狀態。在大多數負性膠裏面，聚合物是聚異戊二烯類型。是一種相互粘結的物質－－抗刻蝕的物質，如圖所示。正性膠的基本聚合物是苯酚－甲醛聚合物，也稱為苯酚－甲醛樹脂。如圖所示。在光刻膠中聚合物是相對不可溶的，用適當能量的光照後變成可溶狀態。這種反應稱為光溶解反應。下表列出了用在光刻膠產品上的聚合物，正膠和負膠相對的有點。溶劑光刻膠中容量最大的成分是溶劑。添加溶劑的目的是光刻膠處於液態，以便是光刻膠能夠通過旋轉的方法塗在晶園表面。感光劑光刻膠中的感光劑是用來產生或者控制聚合物的特定反應。如果聚合物中不添加感光劑，那麼它對光的敏感性差，而且光譜範圍較寬，添加特定的感光劑後，可以增加感光靈敏度，而且限制反應光的光譜範圍，或者把反應光限制在某一波長的光。添加劑光刻膠中的添加劑主要在光刻膠薄膜中用來吸收和控制光線，可以阻止光刻膠沒有被曝光的部分在顯影過程中被溶解。8.5光刻膠的表現要素對光刻膠的要求包括一下幾個方面：解析度在光刻膠層能夠產生的最小圖形通常被作為對光刻膠的解析度。產生的線條越小，解析度越高。解析度不僅與光刻膠本身的結構、性質有關，還與特定的工藝有關，比如：曝光光源、顯影工藝等