光刻工藝介紹

光刻工藝簡(jiǎn)介目錄光刻工藝原理光刻工藝過(guò)程光刻三要素光刻工藝原理制造光罩（原版）設(shè)計(jì)了決定半導(dǎo)體芯片功能和性能的電子電路。電路圖被轉(zhuǎn)移到幾十塊玻璃板上晶元的準(zhǔn)備制備圓形晶片，作為半導(dǎo)體芯片的基片。將晶片加熱，在其表面形成氧化膜，然后涂上光敏劑（光刻膠，抗蝕劑）光刻工藝原理將電路圖案轉(zhuǎn)移到晶元上為了將電路圖案轉(zhuǎn)移到晶片上，將光罩暴露在光下。通過(guò)使用縮小透鏡聚焦光，甚至可以轉(zhuǎn)移更精細(xì)的電路圖案。電路圖中的線越窄，可傳輸?shù)陌雽?dǎo)體元件數(shù)量越多，因此芯片的性能和功能也就越高當(dāng)暴露在光下時(shí)，光刻膠會(huì)發(fā)生變化，并且使用顯影溶液去除暴露部分，這樣電路圖案就轉(zhuǎn)移到了晶元上光刻工藝過(guò)程涂膠coating前烘prebaking曝光exposure顯影development堅(jiān)膜postbake涂膠氧化，清洗涂膠，前烘涂膠目的：在晶元表面形成厚度均勻，附著性強(qiáng)，沒(méi)有缺陷的光刻膠薄膜脫水烘焙：經(jīng)過(guò)清潔處理的晶元表面可能會(huì)含有一定的水分（親水性表面），所以必須脫水烘焙，使其達(dá)到清潔干燥（憎水性表面），以便增加光刻膠與晶元表面的附著力。旋轉(zhuǎn)涂膠法：把膠滴在晶元上，然后使晶元高速旋轉(zhuǎn)，液態(tài)膠在離心力的作用下，由軸心沿徑向飛濺出去，粘附在晶元表面的膠受粘附力的作用而留下。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中膠所含的溶劑不斷揮發(fā)，故可得到一層均勻的膜。轉(zhuǎn)速與膜厚：膜厚與旋轉(zhuǎn)速度的平方根成反比光刻工藝過(guò)程前烘probake去除膠內(nèi)的溶劑，提高膠的表面粘附力提高膠的抗機(jī)械摩擦能力減小高速旋轉(zhuǎn)形成的薄膜應(yīng)力目的條件溫度：90to120℃時(shí)間：60to120s光刻工藝過(guò)程前烘probake光刻膠與晶元粘附性變差因光刻膠中溶劑含量過(guò)高致使曝光的精度下降前烘不足前烘過(guò)量延長(zhǎng)時(shí)間，產(chǎn)量下降過(guò)高的溫度使光刻膠變脆，粘附性下降過(guò)高的溫度會(huì)使光刻膠的感光劑發(fā)生反應(yīng)，使光刻膠在曝光時(shí)的敏感度下降光刻工藝過(guò)程曝光Exposure光刻工藝過(guò)程曝光Exposure將電路圖案轉(zhuǎn)移到晶元上為了將電路圖案轉(zhuǎn)移到晶片上，將光罩暴露在光下。通過(guò)使用縮小透鏡聚焦光，甚至可以轉(zhuǎn)移更精細(xì)的電路圖案。電路圖中的線越窄，可傳輸?shù)陌雽?dǎo)體元件數(shù)量越多，因此芯片的性能和功能也就越高當(dāng)暴露在光下時(shí)，光刻膠會(huì)發(fā)生變化，并且使用顯影溶液去除暴露部分，這樣電路圖案就轉(zhuǎn)移到了晶元上光刻工藝過(guò)程曝光后烘焙駐波效應(yīng)定義：入射光與反射光的相長(zhǎng)與相消干涉造成的效應(yīng)影響：曝光過(guò)程中，在曝光區(qū)與非曝光區(qū)邊界將會(huì)出現(xiàn)駐波效應(yīng)，影響顯影后所形成的圖形尺寸和分辨率改善措施：曝光后烘焙光刻工藝過(guò)程顯影Development原理與顯影過(guò)程顯影時(shí)曝光區(qū)與非曝光區(qū)不同程度的溶解把已曝光的晶元浸入顯影液當(dāng)中，通過(guò)溶解部分光刻膠的方法使膠膜中的潛影顯現(xiàn)出來(lái)顯影留下的圖形將在后續(xù)的刻蝕及離子注入工藝中做掩膜光刻工藝過(guò)程堅(jiān)膜顯影后進(jìn)一步增強(qiáng)光刻膠粘附力光刻工藝過(guò)程光刻三要素光刻膠掩膜版（光罩）光刻機(jī)光刻膠光刻膠又叫抗蝕劑，它是由光敏化合物，基本樹脂和有機(jī)溶劑等混合而成的膠狀液體光刻膠受特定波長(zhǎng)光線的作用后導(dǎo)致其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使光刻膠在某種特定溶液中的溶解特性改變光刻膠主要有兩種正膠：曝光后顯影時(shí)曝光部分被溶解，而沒(méi)有曝光的部分被留下來(lái)——鄰疊氮醌類負(fù)膠：曝光后顯影時(shí)沒(méi)有曝光部分被溶解，而曝光的部分被留下來(lái)——聚乙烯醇肉桂酸酯和聚乙烯氧乙基肉桂酸酯光刻膠對(duì)大部分可見(jiàn)光敏感，但對(duì)黃光不敏感光刻三要素光刻膠主要成分光刻三要素1.樹脂(聚合物)：光照不發(fā)生反應(yīng)，保證光刻膠的附著性和抗腐蝕性，決定光刻膠薄膜的膜厚，彈性和熱穩(wěn)定性。2.光敏劑(PAC)：受光輻照后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如果聚合物中不添加光敏劑，那么他對(duì)光的敏感性差，而且光譜范圍較寬，添加特定的光敏劑后，可以增加感光靈敏度，而且限制反應(yīng)光的光譜范圍，或者把反應(yīng)光限制在某一特定的波長(zhǎng)。3.溶劑：使光刻膠在涂到晶元表面之前保持液態(tài)，添加溶劑的目的是使光刻膠處于液態(tài)，以便光刻膠能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方式涂在晶元表面掩膜版（光罩）掩膜版上的圖形代表一層IC設(shè)計(jì)，將綜合的布局圖按照工藝分成各層掩膜版，如隔離區(qū)為一層，柵極區(qū)為另一層等，這些掩膜版的組合就是一組IC工藝流程光刻三要素光刻機(jī)光刻機(jī)主要指標(biāo)分辨率：確定傳輸?shù)骄A（通過(guò)曝光）的電路圖案可以有多精細(xì)疊加精度：每片晶圓需曝光多次。疊加精度表示晶片和光罩電路圖案在移動(dòng)后的覆蓋精度。產(chǎn)出：描述電路模式曝光的速度。這是大規(guī)模生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的一個(gè)重要因素。

光刻三要素光刻機(jī)——曝光光源光刻機(jī)種類光學(xué)非光學(xué)接觸式投影式X射線電子束光刻機(jī)按照光源可分為兩大類：光學(xué)和非光學(xué)光刻機(jī)，如右圖所示普通光源波長(zhǎng)范圍大，圖形邊緣衍射現(xiàn)象嚴(yán)重，滿足不了特征尺寸的要求晶元生產(chǎn)曝光光源短波長(zhǎng)（波長(zhǎng)越短可曝光的特征尺寸越小）高強(qiáng)度（為了保持合適的曝光時(shí)間）高穩(wěn)定性光刻三要素光刻機(jī)——曝光光源晶元生產(chǎn)曝光光源最廣泛使用的是高壓汞燈，產(chǎn)生的光為紫外（UV）三條發(fā)射線

I線（365nm）H線（405nm）G線（436nm）光刻三要素光刻機(jī)——曝光光源晶元生產(chǎn)曝光光源在深紫外（DUV