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光刻胶及光刻工艺流程精品PPT课件

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第四章-光刻PPT课件

第四章-光刻PPT课件

68
Hot Plates
Widely used in the industry Back side heating, no surface “crust” In-line track system
2021
69
Wafer Cooling
Need to cool down to ambient temperature
圆片放置在真空卡盘上
高速旋转
液态光刻胶滴在圆片中心
光刻胶以离心力向外扩展
均匀涂覆在圆片表面
2021
46
粘性 Viscosity
Fluids stick on the solid surface Affect PR thickness in spin coating Related to PR type and temperature 旋转速率越高，涂覆越均匀
Water-cooled chill plate
Silicon thermal expansion rate: 2.5x106/°C
For 8 inch (200 mm) wafer, 1 °C change
2021
70
Alignment and Exposure
IC制造的最关键过程Most critical process for IC fabrication
－Ion implantation blocking
2021
24
光刻工艺 Photolithography Process
光刻基本步骤
• 涂胶 Photoresist coating • 对准和曝光 Alignment and exposure • 显影 Development
2021

光刻胶及光刻工艺流程21页PPT

光刻胶及光刻工艺流程21页PPT
光刻胶及光刻工艺流程
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
21
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。

光刻过程图片解说-PPT课件

光刻过程图片解说-PPT课件

光刻的基本步骤
硅片清洗
去除沾污 去除微粒 减少针孔和其他缺陷 提高光刻胶黏附性

硅片清洗工艺
光刻工艺－前烘
去水烘干 去除硅片表面的水份 提高光刻胶与表面的黏附性 通常在100°C 与前处理同时进行

光刻工艺－前处理
防止显影时光刻胶脱离硅片表面 通常和前烘一起进行 匀胶前硅片要冷却
机械安全 活动部件 热表面 高压灯 电安全 高压供电源 掉电 地面静电荷 标注清晰和锁紧 放射性安全 UV光可破坏化学键 有机分子有长化学键结构 更易因UV引起损伤 UV光通常用于消毒杀菌 如果直视UV光源会伤害眼睛 有时需要戴防UV护目镜
小结
光刻:形成暂时性图形的模块 IC制程中最重要的模块 要求:高分辨率,低缺陷密度 光刻胶：正胶和负胶 步骤:前烘和前处理,匀胶,匀胶后烘,曝光,曝光后烘, 显影,显影后烘,检查 用于65,45,and 32 nm的浸没式光刻,可达到22 nm NGL:离子束光刻和电子束光刻.
曝光后烘
玻璃转化温度Tg 烘烤温度大于Tg 光刻胶分子热迁移 过曝光和曝光不足的光刻胶分子重排 平衡驻波效应, 平滑光刻胶侧壁提高分辨率

硅片冷却
PEB后，显影前，硅片放置在冷却板上冷 却至环境温度 高温会加速化学反应引起过显影 光刻胶CD变小

显影
显影液溶解部分光刻胶 正胶显影液通常使用弱碱性的溶剂 最常用的是四甲基氢铵 将掩膜上的图形转移到光刻胶上 三个基本步骤:显影－清洗－干燥

光刻胶的成分
聚合物 溶剂 感光剂 添加剂

聚合物
固体有机材料（胶膜的主体） 转移图形到硅片上 UV曝光后发生光化学反应，溶解性质发 生改变.

第12章 光刻：掩膜,光刻胶和光刻机(课件)

第12章 光刻：掩膜,光刻胶和光刻机(课件)
图形材料：用于掩膜版上不透明的图形材料通常 是薄层的铬（Chrome，Cr）。厚度通常小于1000A， 通过溅射淀积。有时候会在铬上形成一层氧化铬 （200A）的抗反射涂层。
光学工程师将用户数据转换为写入系统所能接
受的格式。包括数据分割，尺寸标记，图形旋转， 增加套刻标记，内部参照标记，以及一个jobdeck （掩膜上不同图形的位置的说明）。
掩膜版缺陷的来源可能是掉铬，表面擦伤，静电 放电或灰尘颗粒。
一些典型的掩模板缺陷
工艺线直击——掩膜版制备
先进掩膜概念
相移掩膜技术，PSM（Phase Shift Mask）：一 块具有衍射栅的掩膜被相移材料以两倍的栅周期 覆盖，每隔一个孔就以这种方式覆盖一次。
材料的厚度和折射率要保证经过它的光相位对于 未通过它的光有180度的精确相移。
Canon 600 Scanner 曝光过程中，光刻胶中的PAC分解产生催化剂，在后烘加热的过程中，催化剂引起正胶的降解反应或负胶的交联反应，使得曝光部分 的光刻胶可以溶解于显影液（正胶），或不溶于显影液（负胶）。
Collimator Lens
R=365nm 光刻胶分为两大类：正性光刻胶和负性光刻胶。 没有经过前烘的可能后果： (1) 光刻设备的对准系统状态发生变化；
~ ~
二．涂光刻胶（PR Coating）
将光刻胶均匀地涂敷在硅片的表面，要求： （1）膜厚符合设计要求，同时膜厚均匀，胶面上
看不到干涉花纹； （2）胶层内无点缺陷（如针孔等）； （3）涂层表面无尘埃，碎屑等颗粒。
分滴
旋转
铺平
静态分滴：硅片静止时分滴光刻胶。
动态分滴：硅片缓慢旋转时分滴光 刻胶。
光源
孔径 开关 掩膜
光刻胶 硅片

光刻胶及光刻工艺流程 ppt课件

光刻胶及光刻工艺流程 ppt课件
添加剂：用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反 射而添加染色剂。
光刻胶的主要技术参数
分辨率（resolution）：是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。 对比度（Contrast）：指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 敏感度（Sensitivity）：光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长 光的最小能量值（或最小曝光量）。单位：毫焦/平方厘米mJ/cm2。 粘滞性/黏度 （Viscosity）：衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
➢ 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist） 适用于深紫外光（DUV），KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激 光193nm。
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体 Analog Semiconductors 发光二极管 LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统 MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏 Solar PV 微流道和生物芯片 Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装 Packaging
➢ 正胶（Positive Photo Resist）：曝光前对显影液不可溶，而曝光 后变成了可溶的，能得到与掩模板遮光区相同的图形。
➢ 负胶（Negative Photo Resist）：反之。
掩模板
PR
氧化膜
wafe rΒιβλιοθήκη 正胶曝光显影
负胶
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好 正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本

光刻过程ppt课件

光刻过程ppt课件

曝光后烘
玻璃转化温度Tg 烘烤温度大于Tg 光刻胶分子热迁移 过曝光和曝光不足的光刻胶分子重排 平衡驻波效应, 平滑光刻胶侧壁提高分辨率
硅片冷却
PEB后，显影前，硅片放置在冷却板上冷 却至环境温度 高温会加速化学反应引起过显影 光刻胶CD变小
显影
显影液溶解部分光刻胶 正胶显影液通常使用弱碱性的溶剂 最常用的是四甲基氢铵 将掩膜上的图形转移到光刻胶上 三个基本步骤:显影－清洗－干燥
显影后烘
使光刻胶中的溶剂蒸发 提高抗刻蚀和抗离子注入性 提高光刻胶和硅片表面的黏附性 聚合化并稳定光刻胶 光刻胶流动填平针孔
图形检查
不合格的硅片将被去除光刻胶返工 –光刻胶的图形是临时性的 –刻蚀和注入后的图形是永久的. 光刻是可以返工的 刻蚀和注入后不能返工 光学显微镜 扫描电子显微镜(SEM)
硅片冷却
需要冷却到环境温度 硅片在冷却板上冷却 硅的热膨胀率:2.5×10-6/°C 对于8英寸硅片,改变1°C引起0.5微米的直 径差
对准和曝光
接触式曝光：分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻 胶膜的损伤。 接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙 (10～25m)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低 投影式曝光：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影 到衬底上，优点：掩模版与晶片不接触，掩模不受损伤； 对准是观察掩模平面上的反射图像，不存在景深问题；掩 模版上的图形是通过光学技影的方法缩小，并聚焦于感光 胶膜上，掩模版上可以有比实际尺寸大得多的图像(通常 掩模图形的尺寸是实际尺寸的1～10倍)，提高了对准精度， 避免了微细图形制作的困难，也减弱了灰尘微粒的影响。 缺点：投影系统光路复杂,对物镜成像能力要求高。

微细加工--光刻胶(PPT精品)30页PPT


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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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微细加工--光刻胶（PPT精品）
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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此外，一个加热的操作也可以使晶圆表面恢复到憎水性表 面。有三种温度范围：150℃-200℃(低温)，此时晶圆表面会 被蒸发；到了400℃(中温)时，与晶圆表面结合较松的水分子 会离开；当超过750℃(高温)时，晶圆表面从化学性质上将恢 复到了憎水性条件。通常采用低温烘烤，原因是操作简单。
（3）增粘处理 增粘的作用是增强wafer与光刻胶之间的粘着力。
灵敏度 曝光区域光刻胶完全溶解时所需的能量 优点 良好的粘附能力和抗刻蚀能力、感光速度快
负胶 缺点 显影时发生变形和膨胀，导致其分辨率 灵敏度 保留曝光区域光刻胶原始厚度的50%所需的能量
2. 根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分：Байду номын сангаас
➢ 传统光刻胶（正胶和负胶） 适用于紫外光（UV），I线365nm、H线405nm和G线436nm，关 键尺寸在0.35um及其以上。
光刻工艺流程
原因是绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的，而氧 化物表面的羟基是亲水的，两者表面粘附性不好。 通常用的增粘剂：HMDS(六甲基二硅胺烷)
亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构，既易与晶圆表 面结合，又易与光刻胶粘合。
方法有：沉浸式，旋涂法和蒸汽法
2.涂胶 涂胶工艺的目的就是在晶园表面建立薄的、均匀的、并且没
目录
光刻胶的定义及其作用 光刻胶的成分 光刻胶的主要技术参数 光刻胶的分类 光刻胶的主要应用领域 光刻工艺流程
光刻胶的定义及其作用
定义: 光刻胶(Photoresist简称PR)又称光致抗蚀剂，它是一种对光敏感
的有机化合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度会发生 变化。
作用： a、将掩膜板上的图形转移到晶圆表面顶层的光刻胶中； b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀或离子注入）。
添加剂：用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反 射而添加染色剂。
光刻胶的主要技术参数
分辨率（resolution）：是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。 对比度（Contrast）：指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 敏感度（Sensitivity）：光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长 光的最小能量值（或最小曝光量）。单位：毫焦/平方厘米mJ/cm2。 粘滞性/黏度 （Viscosity）：衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
➢ 正胶（Positive Photo Resist）：曝光前对显影液不可溶，而曝光 后变成了可溶的，能得到与掩模板遮光区相同的图形。
➢ 负胶（Negative Photo Resist）：反之。
掩模板
PR
氧化膜
wafe r
正胶
曝光
显影
负胶
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好 正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本
光刻胶的成分
树脂：光刻胶树脂是一种惰性的聚合物基质，是用来将其它 材料聚合在一起的粘合剂。光刻胶的粘附性、胶膜厚度等都 是树脂给的。
感光剂：感光剂是光刻胶的核心部分，它对光形式的辐射能， 特别在紫外区会发生反应。曝光时间、光源所发射光线的强 度都根据感光剂的特性选择决定的。
溶剂：光刻胶中容量最大的成分，感光剂和添加剂都是固态 物质，为了方便均匀的涂覆，要将它们加入溶剂进行溶解， 形成液态物质，且使之具有良好的流动性，可以通过旋转方 式涂布在wafer表面。
光刻工艺流程
前处理 涂胶
软烘烤 对准曝光
检验 硬烘烤 显影
PEB
光刻工艺流程
1.前处理
（1）微粒清除 wafer表面的杂质微粒会影响光刻胶的粘附，且会损坏光刻
的图形，造成成品率的下降，所以必须要清洁掉表面的杂质颗 粒、表面沾污以及自然氧化层等。
微粒清除方法：高压氮气吹除，化学湿法清洗，旋转刷刷洗， 高压水喷溅等。
➢ 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist） 适用于深紫外光（DUV），KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激 光193nm。
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体 Analog Semiconductors 发光二极管 LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统 MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏 Solar PV 微流道和生物芯片 Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装 Packaging
光刻工艺流程
静态涂胶时的堆积量非常关键，量少了会导致负胶不均匀，量大 了会导致晶圆边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。
光刻工艺流程
➢ 动态喷洒：随着wafer直径越来越大，静态涂胶已不能满 足要求，动态喷洒是以低速旋转，目的是帮助光刻胶最初 的扩散，用这种方法可以用较少量的光刻胶而达到更均匀 的光刻胶膜，然后高速旋转完成最终要求薄而均匀的光刻 胶膜。
有缺陷的光刻胶膜。一般来说，光刻胶膜厚从0.5um到1.5um 不等，而且它的均匀性必须达到只有正负0.01um的误差。
光刻工艺流程
光刻胶的涂覆常用方法是旋转涂胶法：静态旋转和动态喷洒 ➢ 静态涂胶：首先把光刻胶通过管道堆积在晶圆的中心，然后低速
旋转使光刻胶铺开，再高速旋转甩掉多余的光刻胶，高速旋转时 光刻胶中的溶剂会挥发一部分。
粘附性（Adherence）：是指光刻胶与晶圆之间的粘着强度。 抗蚀性（Anti-etching）：光刻胶黏膜必须保持它的粘附性，并在后 续的湿刻和干刻中保护衬体表面，这种性质被称为抗蚀性。
表面张力（Surface Tension）：液体中将表面分子拉向液体主体内 的分子间的吸引力。
光刻胶的分类
1. 根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类
（2）烘干 经过清洁处理后的晶圆表面会含有一定的水分（亲水性表
面），所以必须将其表面烘烤干燥（干燥的表面为憎水性表 面），以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。
光刻工艺流程
保持憎水性表面的方法：一种是把室内湿度保持在50%以 下，并且在晶园完成前一步工艺之后尽可能快地对晶园进行 涂胶。另一种是把晶园储存在用干燥且干净的氮气净化过的 干燥器中。