《集成电路制造工艺项目化实践》 课件 项目3 光刻.pptx

光刻项目3

项目导读本项目从涂胶工艺任务入手，先让读者对光刻工艺有一个初步了解；然后详细介绍涂胶、曝光和显影等专业技能。通过曝光和显影工艺的任务实施，让读者进一步了解光刻工艺。知识目标1.了解光刻工艺2.掌握涂胶、曝光和显影的工艺操作3.掌握涂胶、曝光和显影的质量评估4.会识读涂胶、曝光和显影工艺相关的随件单技能目标1.能正确操作涂胶、曝光和显影的设备，设置相关设备的常规参数2.能正确排查涂胶、曝光和显影的常见故障教学重点1．涂胶、曝光和显影的工艺2．检验涂胶、曝光和显影的质量教学难点涂胶、曝光和显影的实施建议学时6学时推荐教学方法从任务入手，通过涂胶的操作，让读者了解涂胶的工艺操作，进而通过曝光和显影的操作，熟悉曝光和显影的质量评估推荐学习方法勤学勤练、动手操作是学好光刻工艺的关键，动手完成涂胶、曝光和显影任务实施，通过“边做边学”达到更好的学习效果

3.1认识光刻工艺光刻工艺光刻（photolithography）工艺是利用曝光和显影，在光刻胶层上刻画出几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将掩膜版上的图形转移到所在衬底上。在一般情况下，光刻工艺有预处理、涂胶、软烘、对准和曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜烘焙、显影检查等8个工序。光刻工艺基本流程，如下图所示。

3.1认识光刻工艺光刻工艺流程

3.1认识光刻工艺1．预处理在涂胶（即涂抹光刻胶）之前，晶圆一般需要进行预处理，步骤如下：（1）对晶圆进行清洗，然后进行脱水烘烤。脱水烘烤在一个封闭腔内完成，以除去吸附在晶圆表面上的大部分水汽。（2）为了提高光刻胶在晶圆表面的附着能力，在晶圆脱水烘焙后，要立即用化合物对其表面进行膜处理。目前应用的比较多的化合物是六甲基二硅氮烷（HMDS）和三甲基硅烷基二乙胺（TMSDEA）等。预处理的目的就是在晶圆表面形成一层底膜，以增强晶圆和光刻胶之间的粘附性。

3.1认识光刻工艺2．涂胶涂胶的目的就是在晶圆表面上，涂上一层均匀、平整的光刻胶。目前涂胶的方法，一般采用旋转涂胶法。旋转涂胶法的工艺过程主要有滴胶、加速旋转、甩掉多余的胶、溶剂挥发等4个工序，如下图所示。旋转涂胶法的工艺过程

3.1认识光刻工艺在涂胶过程中，先将光刻胶溶液喷洒在晶圆表面上；然后加速旋转载片台（晶圆），直到达到所需的旋转速度，并以这个速度保持一段时间。光刻胶在随之旋转受到离心力，使得光刻胶向着晶圆外围移动，故涂胶也可以被称作甩胶，经过甩胶之后，留在晶圆表面的光刻胶不足原有的1%。在旋转涂胶的过程中，滴胶有以下2种方式：（1）静态滴胶静态滴胶是在载片台不旋转时进行滴胶，然后先低速旋转，使光刻胶均匀铺开，然后再按设定的转速旋转。（2）动态滴胶动态滴胶是在晶圆慢速旋转时滴胶，然后再加速到设定的转速。

3.1认识光刻工艺3．软烘在完成涂胶之后，需要进行软烘（即软烘干）操作，这一步骤也被称为前烘。在旋转涂胶前，在液态的光刻胶中通常含有65%~85%的溶剂。在旋转涂胶之后，液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但仍有10%－20%的溶剂，容易沾污灰尘。通过光刻胶软烘，可以使溶剂从光刻胶中挥发出来（溶剂含量降至5%左右，光刻胶厚度也会减薄），从而降低了灰尘的沾污。同时，这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力，从而提高光刻胶的粘附性。

3.1认识光刻工艺4．对准和曝光对准和曝光的操作过程是：先将掩膜版的图形与晶圆上的图形严格对准；然后通过曝光灯或其他辐射源，将掩膜版的图形转移到晶圆的光刻胶图层上。在曝光过程中，从光源发出的光会通过对准的掩膜版。在掩膜版上，有对准的和不对准的区域，这些区域形成了要最终转移到晶圆表面的图形。

3.1认识光刻工艺曝光后的晶圆，从曝光系统转移到晶圆轨道系统后，需要进行短时间的曝光后烘焙。为促进光刻胶的化学反应，需要对光刻胶进行烘焙，其目的是提高光刻胶的粘附性并减小驻波反应。操作时，晶圆被放在自动轨道系统的一个热板上，处理的温度和时间需要根据光刻胶的类型来确定，一般情况下，烘焙温度为110~130℃，烘焙时间为1~2min。5．曝光后烘焙

3.1认识光刻工艺6．显影显影就是利用显影液，溶解掉晶圆上不需要的光刻胶。显影分为正胶显影和负胶显影。对于负性光刻胶，常用的是二甲苯；对于正性光刻胶，常用的是碱性溶剂。在显影过程中，一些关键参数必须被控制：显影温度、显影时间、显影液量、晶圆吸盘、当量浓度、清洗、排风等。

3.1认识光刻工艺7．坚膜烘焙在显影后，需要进行坚膜烘焙，也称为热烘焙。坚膜烘焙的目的是蒸发掉光刻胶剩余的溶剂，改善胶膜与晶圆的黏附性，增强胶膜的抗蚀能力。坚膜烘焙温度的起始点由光刻胶生产商的推荐设置来决定。然后根据产品要求的粘附性和尺寸