光刻基礎(chǔ)工藝培訓(xùn)

1、光刻基礎(chǔ)工藝培訓(xùn)一、光刻工序的工藝目的及要求1、工藝目的：光刻是一種通過某種方法從而在硅片上得到人為需要的、有特定要求圖形的一門技術(shù)。2、工藝要求：在晶體管制造過程中必須要經(jīng)過多次光刻，每次光刻圖形的質(zhì)量要求為：圖形完整、尺寸精確、線條陡直、窗口刻蝕干凈；每次光刻圖形的好壞將決定產(chǎn)品的成品率、性能、可靠性。二、光刻工序使用化學(xué)材料光刻工序主要使用的材料有：HMDS液、光刻膠（正、負(fù)）、顯影液（正、負(fù)）、漂洗液（正、負(fù)）、SiO2腐蝕液、鋁腐蝕液、SH去膠液、OMR剝離去膠液、浸潤劑等等，這些化學(xué)試劑基本是有毒性有腐蝕性的，因此我們在使用這些化劑之前有必要首先了解它們的特性和使用方法。三、光刻工

2、藝流程光 刻圖形復(fù)印化學(xué)腐蝕受入勻膠對位顯影腐檢腐蝕顯檢去膠檢去膠3.1受入受入主要是接受上工序的來片時檢查準(zhǔn)備光刻的硅片的流程、片數(shù)等是否正確，以及硅片的表面是否正常（要求無劃傷、沾污、顏色一致）3.2前處理前處理主要是硅片表面干燥以及硅片表面氣相成底膜處理，這種方法可以有效提高光刻膠在硅片表面的粘附性。 原理： 目前采用圓片置于HMDS蒸氣環(huán)境下的方式。3.3、光刻膠的涂敷及前烘A、光刻膠的涂敷主要是為了在硅片表面得到一層厚度均勻、表面平整、無雜質(zhì)的感光涂層，這層光刻膠膜的好壞直接影響圖形復(fù)印的質(zhì)量，人為的沾污、光刻間的潔凈度、溫度、濕度對硅片表面影響最大，所以光刻膠的涂敷及前烘都是自動完

3、成的。 涂膠方式：靜態(tài)、動態(tài)、移動手臂噴灑涂膠的基本步驟：予轉(zhuǎn)，主要去除硅片表面的懸浮物滴膠，主要將足量的光刻膠打在硅片的圓心推膠，主要將硅片圓心的膠分布到整個硅片表面甩膠，主要將硅片上多余的膠甩走，并且使膠膜 的厚度一致、均勻背清，主要是去除硅片背面及正面邊緣的厚膠甩干，主要是去除多余的背清液光刻膠光刻膠是光刻工序最重要的化學(xué)材料，它貫穿整個光刻工序，圖形復(fù)印要靠它，化學(xué)腐蝕同樣也少不了它，可以這樣說沒有光刻膠就沒有光刻工藝，其性能的優(yōu)劣決定了光刻技術(shù)能力的好壞。基本成分：聚合物、溶劑、感光劑、添加劑。光刻膠的性能指標(biāo)光刻膠的性能指標(biāo)有：感光度、分辨率、粘附性、抗蝕性、針孔密度、留膜率、穩(wěn)定

4、性等幾個方面。B、前烘主要是將涂敷在硅片上的光刻膠進(jìn)行干燥，因為光刻膠在涂敷時是液態(tài)的（為了便于涂敷），而在后工序中硅片表面會受到一定程度的機(jī)械力，為了避免膠膜的變形，必須在熱板上烘焙一下，但是也不能無限制烘焙，因為光刻膠中很重要的成分感光劑后工序還要用，如果前烘過量，感光劑揮發(fā)掉了，那光刻膠也就沒用了，所以前烘的要求是選擇正確的溫度和時間。3.4、對位曝光對位曝光主要是將掩膜版上的圖形復(fù)印到硅片的光刻膠膜上，前面講的前處理、光刻膠涂敷及前烘都是為了圖形復(fù)印作準(zhǔn)備的，對位曝光才是真正的圖形復(fù)印。對準(zhǔn)法則是由操作人員把掩膜版上的對位標(biāo)記放在圓片圖形上相應(yīng)的標(biāo)記來完成。對位標(biāo)記的常見種類存在的缺陷

5、：無方向性對位過程中存在的問題：要保證圖形復(fù)印后質(zhì)量的好壞必須保證光強(qiáng)的穩(wěn)定性、均勻性、曝光量的充足，這樣才有可能得到良好的線條。曝光光源為高壓汞燈，產(chǎn)生紫外光（UV）。光刻機(jī)的分類： 接觸式 接近式 投影式 步進(jìn)式對位曝光后的情況3.5顯影及后烘顯影及后烘在曝光后，所需圖案被以曝光和未曝光區(qū)域的形式記錄在光刻膠上，而我們通過對為聚合光刻膠的化學(xué)分解來使圖案現(xiàn)形的方式叫做顯影。顯影方式：浸沒式、噴射式、混凝式負(fù)膠用顯影漂洗液 顯影液：二甲苯 漂洗液：醋酸丁酯 皆為有毒易燃化學(xué)品。正膠用顯影漂洗液 顯影液： 2.38%TMAH 漂洗液：去離子水 比負(fù)膠顯影工藝更為環(huán)保。顯影的后烘目的：通過對溶液

6、的蒸發(fā)來達(dá)到固化光刻膠的目的。特別作用：使光刻膠和圓片表面有良好的粘貼性。最終效果：增加耐刻蝕性。注意點：光刻膠具有塑料的一些性質(zhì)，在高溫下會變軟并流動。3.6 顯影檢驗這是進(jìn)行來片良品率的第一次質(zhì)檢過程。其目的就是區(qū)分可流通及不可流通的圓片。它是一個重要良品率的體現(xiàn)。檢驗方法：人工檢驗、自動檢驗。問題來源：涂膠不勻、膠絲、膠塊、涂錯膠、膠膜劃傷、背噴過大、刻偏、刻倒、漂移、無圖形、兩次曝光、未刻出、未曝光、刻錯版、版清洗質(zhì)量差、未顯清、未顯影、滴液、斷液、底膜、脫膠、粘版、皺膠、鋁層劃傷、缺鋁、鋁球、鋁層灰、材料引起的表面破洞3.7刻蝕（亦稱腐蝕）在涂膠、曝光、顯影后掩膜版留在光刻膠上 的圖

7、形是我們需要刻蝕的部分?？涛g就是通過光刻膠暴露區(qū)域來去掉除光刻膠外圓片最表層的工藝。方法： 濕法腐蝕：化學(xué)試劑浸沒（SiO2、AL ） 干法刻蝕：等離子體刻蝕（SIN）刻蝕的常見問題：不完全刻蝕、過刻蝕。濕法刻蝕的缺點：1.側(cè)向侵蝕的縱（T）橫（W）比=W/T的比值較大，且很難縮小。2.刻蝕區(qū)域圖形尺寸受限制。3.液體化學(xué)品的毒害。4.增加沖洗、甩干步驟。5.潛在的污染。干法刻蝕的缺點：1.等離子體的輻射傷害。2.電參數(shù)的變化。3.膜的影響（氧化層）。4.硅的傷害。5.對光刻膠影響巨大（刻蝕、反應(yīng)生成穩(wěn)定鹵化物和氧化物、烘焙效應(yīng)）。3.8光刻膠的去除刻蝕完成后，當(dāng)圖案成為圓片最表層永久的一部分后，充當(dāng)圖形轉(zhuǎn)移作用的中介光刻膠不再需要，此時就必須將其去除。去除表面光刻膠可分為：有金屬的和無金屬的。無金屬的表面濕法去除常用：硫酸+氧化劑混合溶液。有金屬的表面濕法去除常用：有機(jī)去除劑。3.9 腐蝕后檢、去膠后檢驗這是光刻的最終步驟，它與顯影檢驗的規(guī)程基本上是一致的，只不過大多數(shù)的異常無法挽回（不能進(jìn)行重新工藝處理）。例外是表面受污染的圓片可能可以通過重清洗后重新檢驗。方法：首先在強(qiáng)光下進(jìn)行表面目檢，之后是顯微鏡下檢查是否有圖形缺陷。問題來源：殘留腐蝕液、連鋁、去膠不盡、水跡印、等刻膠絲、侵蝕、過腐蝕、斷鋁、三次圖形未覆蓋好、線條毛刺、掉鋁