光刻工艺步骤介绍 PPT
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光刻工艺介绍
当暴露在光下时，光刻胶会 发生变化，并且使用显影溶 液去除暴露部分，这样电路 图案就转移到了晶元上
光刻工艺过程
涂胶coating 前烘prebaking 曝光exposure 显影development 坚膜postbake
光刻工艺过程
涂胶
氧化，清洗
涂胶，前烘
涂胶目的： 在晶元表面形成厚度均匀，附着性强， 没有缺陷的光刻胶薄膜
光刻胶对大部分可见光敏感，但对黄光不敏感
光刻三要素
光刻胶主要成分
1.树脂(聚合物)：光照不发生反应，保证光刻胶的附着性和抗腐 蚀性，决定光刻胶薄膜的膜厚，弹性和热稳定性。
2.光敏剂(PAC)：受光辐照后发生化学反应，如果聚合物中不添 加光敏剂，那么他对光的敏感性差，而且光谱范围较宽，添加特 定的光敏剂后，可以增加感光灵敏度，而且限制反应光的光谱范 围，或者把反应光限制在某一特定的波长。
转速与膜厚：膜厚与旋转速度的平方根成反比
光刻工艺过程
前烘probake
目的
去除胶内的溶剂，提高胶的表面粘附力 提高胶的抗机械摩擦能力 减小高速旋转形成的薄膜应力
条件
温度：90 to 120℃ 时间：60 to 120s
光刻工艺过程
前烘probake
前烘不足
光刻胶与晶元粘附性变差 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精度下降
前烘过量
延长时间，产量下降 过高的温度使光刻胶变脆，粘附性下降 过高的温度会使光刻胶的感光剂发生反应，使 光刻胶在曝光时的敏感度下降
光刻工艺过程 曝光Exposure
光刻工艺过程
曝光Exposure
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光下。 通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更精细的 电路图案。电路图中的线越窄，可传输的半导体元 件数量越多，因此芯片的性能和功能也就越高
光刻工艺过程
涂胶coating 前烘prebaking 曝光exposure 显影development 坚膜postbake
光刻工艺过程
涂胶
氧化，清洗
涂胶，前烘
涂胶目的： 在晶元表面形成厚度均匀，附着性强， 没有缺陷的光刻胶薄膜
光刻胶对大部分可见光敏感，但对黄光不敏感
光刻三要素
光刻胶主要成分
1.树脂(聚合物)：光照不发生反应，保证光刻胶的附着性和抗腐 蚀性，决定光刻胶薄膜的膜厚，弹性和热稳定性。
2.光敏剂(PAC)：受光辐照后发生化学反应，如果聚合物中不添 加光敏剂，那么他对光的敏感性差，而且光谱范围较宽，添加特 定的光敏剂后，可以增加感光灵敏度，而且限制反应光的光谱范 围，或者把反应光限制在某一特定的波长。
转速与膜厚：膜厚与旋转速度的平方根成反比
光刻工艺过程
前烘probake
目的
去除胶内的溶剂，提高胶的表面粘附力 提高胶的抗机械摩擦能力 减小高速旋转形成的薄膜应力
条件
温度：90 to 120℃ 时间：60 to 120s
光刻工艺过程
前烘probake
前烘不足
光刻胶与晶元粘附性变差 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精度下降
前烘过量
延长时间，产量下降 过高的温度使光刻胶变脆，粘附性下降 过高的温度会使光刻胶的感光剂发生反应，使 光刻胶在曝光时的敏感度下降
光刻工艺过程 曝光Exposure
光刻工艺过程
曝光Exposure
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光下。 通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更精细的 电路图案。电路图中的线越窄，可传输的半导体元 件数量越多，因此芯片的性能和功能也就越高
光刻与刻蚀工艺流程
Mask制作
！！！ 留意：正图 / 反图 ！！！
曝光剂量
曝光剂量是指光刻胶所吸取紫外光的总和，曝光剂量可用下 式来表示：
E(x)I(x)t
式中Ex为光刻胶的曝光剂量〔mJ/cm2〕，Ix为曝光灯发出的 光强〔mW/cm2〕，t为曝光时间(s)。
在光刻工艺中， 当曝光剂量Ex >E0时：光刻胶显影后能完全去除； 当曝光剂量Ex <E0时: 光刻胶显影时会残留余胶；
❖ 高区分率 High Resolution； ❖ 高光敏性 High PR Sensitivity ❖ 准确对准 Precision Alignment
+PR & -PR
Negative Photo-resist 负性光刻胶－负胶
Positive Photo-resist 正性光刻胶－正胶
曝光后不可溶解 显影时未曝光的被溶解 便宜
曝光后可溶解 显影时曝光的被溶解 高分辨率
+PR & -PR根本原理
正胶工艺
基板处理
负胶工艺
涂胶 + 烘烤 曝光
显影、光刻
+PR & -PR 树脂分子构造
正胶：曝光时切断树脂聚合体主链和从链之 间的联系，到达减弱聚合体的目的，所以曝光 后光刻胶在随后的显影处理中溶解度上升，曝 光后溶解度几乎是未曝光时的10倍；更高区分 率〔无膨胀现象〕在IC制造应用更为普遍；
光刻胶涂布-旋转涂布法
滴胶 基片
旋转
旋涂结果
旋转涂布也称为甩胶，用转速和旋转时间可自由设定的甩胶机来进展，是利用高 速旋转的离心力作用，将光刻胶在基片外表均匀地开放，多余的光刻胶被甩掉， 最终获得肯定厚度的光刻胶膜，光刻胶的膜厚是由光刻胶的粘度和甩胶的转速来 掌握，通常这种方法可以获得优于±2%的涂布均匀性〔边缘除外〕。光刻胶涂 布的厚度与转速、时间、胶的特性有关系，此外旋转时产生的气流也会有肯定的 影响。同时也存在肯定的缺陷：气泡、彗星(胶层上存在的一些颗粒)、条纹、边 缘效应等，其中边缘效应对于小片和不规章片尤为明显。
(完整版)光刻与刻蚀工艺
光刻工艺过程
❖涂胶 coating ❖前烘 prebaking ❖曝光 exposure ❖显影 development ❖坚膜 postbake ❖刻蚀 etch ❖去胶 strip ❖检验 inspection
1、涂胶
SiO2
Si （1）氧化、清洗
光刻胶 SiO2
Si （2）涂胶、前烘
1、涂胶
❖ 在图形曝光的工 作区域，则需要等级 10或1的洁净室。
lithography
❖Introduction
❖ 光刻 ▪ 洁净室 ▪ 工艺流程 ▪ 光刻机 ▪ 光刻胶 ▪ 掩膜版
光刻原理（1）
❖ 掩膜版图形转移到光刻胶
▪ 在光刻过程中，光刻胶受到光辐射之后发生光 化学反应，其内部分子结构发生变化，在显影 液中光刻胶感光部分与未感光部分的溶解速度 相差非常大。
❖涂胶目的
▪ 在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没 有缺陷的光刻胶薄膜。
❖怎样才能让光刻胶粘的牢一些？
可以开始涂胶了……
❖ 怎么涂？
▪ 旋转涂胶法：把胶滴在硅片，然后使硅片高速旋转， 液态胶在旋转中因离心力作用由轴心沿径向（移动） 飞溅出去，但粘附在硅表面的胶受粘附力的作用而留 下。在旋转过程中胶所含的溶剂不断挥发，故可得到 一层均匀的胶膜
▪ （2）等级为M3.5的洁净室（公制），直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 （约3500个/m3)
❖ 100个/ft3= 3500个/m3
▪ 一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。
洁净室（4）
❖ 对一般的IC制造 区域，需要等级100 的洁净室，约比一般 室内空气低4个数量 级。
Resist coat (wafer track)
光刻与刻蚀工艺流程课件
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
刻蚀工艺简介
刻蚀工艺的定义
刻蚀工艺：是指利用物理或化学方法，将材料表面的一部分 去除，以达到形成图案或结构的目的。
在半导体制造中，刻蚀工艺是关键的步骤之一，用于形成电 路、器件和其它微结构。
刻蚀工艺的原理
物理刻蚀
利用物理能量，如高能粒子或等 离子体，轰击材料表面，使其原 子或分子从表面溅射出来。
总结词
胶的均匀涂布是光刻工艺中的重要环节，直接影响到光刻胶的覆盖质量和均匀 性。
详细描述
在涂胶过程中，要确保胶液的均匀分布，避免出现胶层厚薄不均、气泡等问题 。可以采用匀胶机进行涂布，控制好涂布速度和温度，以保证胶的均匀性。
曝光能量控制问题
总结词
曝光能量是光刻工艺中的关键参数， 直接影响到曝光质量和光刻胶的溶解 度。
预烘
预烘
使光刻胶中的溶剂挥发， 增强光刻胶与硅片之间的 黏附力。
预烘温度和时间
根据光刻胶类型和特性而 定。
预烘作用
提高光刻胶的黏附性和稳 定性。
曝光
曝光
通过掩膜版将所需图案投影到光 刻胶上，使光刻胶发生化学反应
。
曝光方式
接触式曝光、接近式曝光、扫描 式曝光等。
曝光剂量
影响光刻胶的溶解性和分辨率。
坚膜温度的控制问题
总结词
坚膜温度是光刻工艺中的重要参数，直接影响到光刻胶的硬度和附着力。
详细描述
要选择合适的坚膜温度，以保证光刻胶的硬度和附着力。坚膜温度过高会导致光刻胶变脆，而坚膜温度过低会导 致光刻胶附着力下降，影响光刻效果。
腐蚀深度的问题
总结词
光刻与刻蚀工艺培训课件课件(PPT119页)
▪ 这些图案可用来定义集成电路中各种不同区域， 如离子注入、接触窗（contact window）与压 焊（bonding－pad）区。
图形曝光与刻蚀
❖ 刻蚀
▪ 由图形曝光所形成的抗蚀剂图案，并不是电路 器件的最终部分，而只是电路图形的印模。为 了产生电路图形，这些抗蚀剂图案必须再次转 移至下层的器件层上。
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洁净室（4）
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光刻原理（2）
❖光刻胶图形转移到硅表面的薄膜
▪ 在集成电路制作中，利用这层剩余的光刻胶图 形作为保护膜，可以对硅表面没有被光刻胶覆 盖的区域进行刻蚀，或者对这些区域进行离子 注入，从而把光刻胶上的图形转移到硅表面的 薄膜上去，由此形成各种器件和电路的结构， 或者对未保护区进行掺杂。
▪ 这种图案转移（pattern transfer）是利用腐 蚀（etching）工艺，选择性地将未被抗蚀剂 掩蔽的区域去除。
ULSI对光刻有哪些基本要求？
❖高分辨率
▪ 在集成电路工艺中，通常把线宽作为光刻水平 的标志，一般也可以用加工图形线宽的能力来 代表集成电路的工艺水平。
图形曝光与刻蚀
❖ 刻蚀
▪ 由图形曝光所形成的抗蚀剂图案，并不是电路 器件的最终部分，而只是电路图形的印模。为 了产生电路图形，这些抗蚀剂图案必须再次转 移至下层的器件层上。
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洁净室（4）
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光刻原理（2）
❖光刻胶图形转移到硅表面的薄膜
▪ 在集成电路制作中，利用这层剩余的光刻胶图 形作为保护膜，可以对硅表面没有被光刻胶覆 盖的区域进行刻蚀，或者对这些区域进行离子 注入，从而把光刻胶上的图形转移到硅表面的 薄膜上去，由此形成各种器件和电路的结构， 或者对未保护区进行掺杂。
▪ 这种图案转移（pattern transfer）是利用腐 蚀（etching）工艺，选择性地将未被抗蚀剂 掩蔽的区域去除。
ULSI对光刻有哪些基本要求？
❖高分辨率
▪ 在集成电路工艺中，通常把线宽作为光刻水平 的标志，一般也可以用加工图形线宽的能力来 代表集成电路的工艺水平。
光学光刻PPT课件
ArF 准分子激光：193 nm
光
源
极紫外光（EUV），10 ~ 15 nm
X 射线，0.2 ~ 4 nm
电子束
离子束
.
3
接触式
有掩模方式
接近式
非接触式
反射
投影式
全场投影
曝
光
折射 步进投影
方
扫描步进投影
式
矢量扫描
无掩模方式
光栅扫描
（聚焦扫描方式） 混合扫描
.
4
7.2 衍射
当一个光学系统中的所有尺寸， 如光源、反射器、透镜、掩模版上的 特征尺寸等，都远大于光源波长时， 可以将光作为在光学元件间直线运动 的粒子来处理。
但是当掩模版上的特征尺寸接近曝光波长时，就应该把光
的传输作为电磁波来处理，必须考虑衍射和干涉。由于衍射的
作用，掩模版透光区下方的光强减弱，非透光区下方的光强增
加，从而影响光刻的分辩率。
.
5
7.3 调制传输函数和光学曝光
光 强
无衍射效应
.
有衍射效应
6
定义图形的 调制传输函数 MTF 为
MTF Imax Imin Imax Imin
.
20
.
21
优点：
1、掩模版寿命长，图形缺陷少； 2、可以使用高数值孔径的透镜来提高分辨率，通过分步 聚焦来解决焦深问题，可以在大晶片上获得高分辨率的图形；
3、由于掩模尺寸远大于芯片尺寸，使掩模制造简单，可 减少掩模上的缺陷对芯片成品率的影响。
Wmin 0.90μ. m, 7.54μm
16
二、1 : 1 扫描反射投影光刻机
优点：
光源
1、掩模寿命长，图形缺陷少。
光刻工艺介绍
光刻工艺原理
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光 下。通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更 精细的电路图案。电路图中的线越窄，可传输的 半导体元件数量越多，因此芯片的性能和功能也 就越高
当暴露在光下时，光刻胶会 发生变化，并且使用显影溶 液去除暴露部分，这样电路 图案就转移到了晶元上
负胶：曝光后显影时没有曝光部分被溶解，而曝光的 部分被留下来——聚乙烯醇肉桂酸酯和聚乙烯氧乙基肉 桂酸酯
光刻胶对大部分可见光敏感，但对黄光不敏感
光刻三要素
光刻胶主要成分
1.树脂(聚合物)：光照不发生反应，保证光刻胶的附着性和抗腐 蚀性，决定光刻胶薄膜的膜厚，弹性和热稳定性。
2.光敏剂(PAC)：受光辐照后发生化学反应，如果聚合物中不添 加光敏剂，那么他对光的敏感性差，而且光谱范围较宽，添加特 定的光敏剂后，可以增加感光灵敏度，而且限制反应光的光谱范 围，或者把反应光限制在某一特定的波长。
3.溶剂：使光刻胶在涂到晶元表面之前保持液态，添加溶剂的目 的是使光刻胶处于液态，以便光刻胶能够通过旋转的方式涂在晶 元表面
光刻三要素 掩膜版（光罩）
掩膜版上的图形代表一层IC设计，将 综合的布局图按照工艺分成各层掩膜
版，如隔离区为一层，栅极区为另一 层等，这些掩膜版的组合就是一组IC 工艺流程
光刻三要素
普通光源
波长范围大，图形边缘衍射现象严 重，满足不了特征尺寸的要求
晶元生产曝光光源
光刻机种类
光学
接触式 投影式
非光学
X射线 电子束
短波长（波长越短可曝光的特征尺寸越小）
高强度（为了保持合适的曝光时间）
高稳定性
光刻三要素
光刻机——曝光光源
(第五章)光刻工艺
典型高压汞灯的发射光谱
Intensity (a.u)
Deep UV (<260)
I-line (365)
G-line (436)
H-line (405)
300
400
500
600
Wavelength (nm)
光刻光源
汞灯 准分子激光
氟激光
名称
G-line H-line
I-line XeF
XeCl
KrF (DUV) ArF F2
不完全显影 PR
Substrate 过显影
Litho process-Auto ADI
Array Misplacement on first layer Wrong Reticle (RV option)
Example Viper defect clips
p
Hot Plate Track Robot
5.2 光刻工艺步骤及原理
光刻工艺的八个基本步骤
一、气相成底膜 二、旋转涂胶 三、软烘 四、对准和曝光 五、曝光后烘培〔PEB 六、显影 七、坚膜烘培 八、显影检查
光刻工艺的八个基本步骤 涂胶
曝光
显影
检查
一、气相成底膜
工艺目的：增加光刻胶与硅片的粘附性. 工艺过程： 1. 在气相成底膜之前,硅片要进行化学清洗、甩
Wafer
PR
EBR
Drain
SSoollvveenntt
分滴
Chuck
PPRR ssuucckk bbaacckkExPnnohRozazzduzlilsesetpenser
Vacuum
WWaaffeerr
旋转铺开 旋转甩掉 溶剂挥发 去除边圈
光刻工艺步骤介绍
GT连条
TO连条
正常孔
异常 孔missing
套刻测量
： 检查方法
Block内，一般检查三个点，在Block内的分 布如左图 ：
1
2
3
Block间，一般检查五个Block，在圆片上 的分布需考虑到中心和四边，如右图 ：
1
2
3
4
5
左图，为对位游标，用于人工读取对位偏差，其 读数方法原理同游标卡尺 。
右图：为设备测量对位用的图形
显影后烘坚膜
后烘目的 去除显影后胶内残留溶剂,适当的后烘可 以提高光刻胶粘附性和抗刻蚀能力 后烘方式
烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
注意事项
进行涂胶&显影工艺时,均不允许取消程序同 时不要随意更改菜单.曝光时不要随意更改 程序；套用程序；如出现程序与光刻版号不 符,均将圆片作暂停处理.
光源（平行入射）
光刻版
圆片
曝光工艺介绍
曝光工艺流程
圆片从片架中取出
预对位找平边
圆片由机械手臂传输到载 片台Stage上
自动对位
圆片曝光
机械手臂传输到片架中曝光工艺完成
曝光工艺介绍
曝光方式： 目前西岳光刻间光刻机只有一种曝光方式,步进重复式投影曝光光刻机,即 BLOCK通过快门的开关逐步进行曝光,显影后圆片图形是光刻版图形的 1/5.
其它填写剂组成. 稀释剂EBR-10A 喷胶方式
动态 喷胶时圆片旋转,胶膜均匀性较好但粘附性稍差. 静态 喷胶时圆片静止,胶膜粘附性较好但均匀性稍差.
涂胶
涂胶前旋转
圆 片
旋转涂胶
吸 盘
滴胶
圆 片
加速旋转匀胶
吸盘
旋转去边 胶层
第六讲：光刻工艺(半导体制造技术)
❖ 工艺宽容度
整个光刻过程步骤之多，而且每一步骤都 会影响最终的图形尺寸， 另外每一工艺步骤都 有它的内部变异。不同的光刻胶对工艺变异的 容忍性都不一样。那么，容忍性越高，在晶圆 表面达到所需要尺寸的可能性就越大，或者说 工艺的宽容度就越大。
❖ 针孔
所谓针孔是指光刻胶层中尺寸非常小的空 穴。可以是涂胶工艺中由环境中的微粒污染物 造成的，也可以由光刻胶层结构上的空穴造成。 针孔是有害的，因为它可以允许刻蚀剂渗过光 刻胶层进而在晶圆表面层刻蚀除小孔。
光源则来自电磁 接近式 光谱的其他成分。
投影式
X 射线 电子束
步进式
曝光光源
普通光源光的波长范围大，图形边缘衍射现象 严重，满足不了特征尺寸的要求。所以作为晶圆生产 用的曝光光源必须是某一单一波长的光源；另外光源 还必须通过反射镜和透镜，使光源发出的光转化成一 束平行光，这样才能保证特征尺寸的要求。
时间和温度是软烘焙的参数，不完全的烘焙在 曝光过程中造成图像形成不完整和在刻蚀过程 中造成多余的光刻胶漂移；过分烘焙会造成光 刻胶中的聚合物产生聚合反应，并且不与曝光
射线反应。
负胶必须在氮气中进行烘焙，而正胶可以 在空气中烘焙。
下表总结了不同的烘焙方式
方法
烘焙时间（分钟） 温度控制 生产率
速度
光刻胶
正性
负性 PMMA PMIPK PBS TFECA COP (PCA)
聚合物
酚醛树脂（间 甲酚甲醛） 聚异戊二烯 聚甲基丙烯酸酯
聚甲基异丙烯基酮
聚丁烯 1 砜
聚三氟乙烷基氯丙烯 酸酯 共聚物（ a 氰乙基丙烯酸， a 氨基乙烷基丙烯酸酯）
极性
感光性
曝光光源
(Coul/cm )
+
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不进行增粘处理直接涂胶并后烘，就会有水存在于 圆片和胶分界处，导致光刻胶在圆片表面的粘附性 变差。增粘处理可以增加圆片表面对光刻胶的粘附 性，对保持光刻图形完整性，稳定性以及光刻胶对 刻蚀和注入工艺的屏蔽都有很重要的作用。 3.过程 高温气化后的HMDS与圆片同处一腔经过一段时间作 用完成。
涂胶
化学品 光刻胶 由具有感光性高分子聚合物、增粘剂、溶剂以及
胶层
胶层 圆片
吸盘 B图背面去边，胶的边缘呈锯齿状。 去边（EBR）喷
管
加速
吸盘
涂胶后烘
目的： 提高光刻胶与衬底（圆片）的粘附力及胶膜的抗机 械磨擦能力。
作用： 充分的前烘可以改善胶膜的粘附性与抗刻蚀性。
方式： 烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
影响胶膜因素：
一 涂胶腔排风量的大小直接影响着胶膜的均匀性； 二 硅片吸盘的水平度、同心度以及真空度都会影响胶
膜的均匀性； 三 胶盘的形状应能有效的防止光刻胶在高速旋转时出
现的“回溅”； 四 涂胶的工作环境，如湿度、温度、洁净度等均会影
响胶膜的质量。
曝光工艺介绍
基本原理：光刻工艺中最关键的工序它直接关系到光刻分辨率、留膜率、条宽控 制等。将涂好光刻胶的圆片通过光刻机的对位系统和光刻版套准后，用紫外光进行照 射，照射过的光刻胶发生光化学反应，性质发生了变化，显影时就会和显影液发生化 学反应并去除；而被光刻版挡住的部分，未发生任何变化，显影时不和显影液发生反 应被保留在圆片上,这样光刻版的图形就转移到圆片表面，通过刻蚀工序就能将图形留 在圆片上。
圆片低速渐静止或静止
喷显影液
圆片轻转（依靠圆片表面张力显影液在圆片表面停留一段时间）
较高速旋转（甩去圆片表面的显影液）
喷水旋转
加速旋转（甩干）
停止旋转并取片
显影后烘（坚膜）
圆片送回片架显影工艺完成
显影方式
显影方式 静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张
力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表 面充分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。如：SVG、 DNS、TEL设备。 旋转喷雾显影 圆片旋转由高压氮气将流经喷嘴的显影液打成微小 的液珠喷射在圆片表面，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆 片表面。如：以前5寸SVG设备。 影响显影质量因素 显影时间 影响条宽控制精度 显影液的温度 影响显影的速率
光源（平行入射）
光刻版
圆片
曝光工艺介绍
曝光工艺流程
圆片从片架中取出
预对位（找平边）
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
自动对位
圆片曝光
机械手臂传输到片架中曝光工艺完成
曝光工艺介绍
曝光方式： 目前西岳光刻间光刻机只有一种曝光方式，步进重复式投影曝光光刻机， 即BLOCK通过快门的开关逐步进行曝光，显影后圆片图形是光刻版图 形的1/5。
其它添加剂组成。 稀释剂（EBR-10A） 喷胶方式
动态 喷胶时圆片旋转，胶膜均匀性较好但粘附性稍差。 静态 喷胶时圆片静止，胶膜粘附性较好但均匀性稍差。
涂胶
涂胶前旋转
圆 片
旋转涂胶
吸 盘
滴胶
圆 片
加速旋转匀胶
吸盘
旋转去边 胶层
去 边 （ EBR ） 喷管
圆片
吸盘
A 图 正面去边，胶的边缘比较规则。
显影工艺介绍
基本原理： 显影就是用显影液去除已曝光部分的光刻胶，在 硅片上形成所需图形的过程。曝光部分的光刻胶与显影液作 用并溶解于水，未曝光部分不与显影液作用并保持原状。显 影液为碱性溶液，与光刻胶是一一对应的。
显影工艺过程
圆片从片架中取出（机械手臂）
PEB（曝光后烘）
圆片在显影腔放稳后
旋转（低速）
光刻工艺步骤介绍
综述
一光刻工艺流程介绍
1 涂胶工艺介绍 2 曝光工艺介绍 3 显影工艺介绍 4 显检图形介绍 5 条宽&套刻测量
二在线流片相关知识介绍
光刻工艺流程
涂胶 显检
曝光
显影
条宽测量
套刻测量 送刻蚀
送注入
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次涂胶
•N-Well PR Coating
PR
Si3N4 N-Si
SiO2
Si(P)
光刻工艺步骤实例-N-WELL层曝光
•N-Well Exposure
PR
Si3N4 N-Si
SiO2
Si(P)
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次显影
•N-Well Developing
PR
Si3N4 N-Si
SiO2
Si(P)
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
•N-Well Etching
曝光量 曝光的目的是用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，并在显影后获得尽 可能高的留膜率、近似于垂直的光刻胶侧壁和可控的条宽。曝光量是指 使光刻胶充分感光的能量，通常用E来表示。实际中，显影后是无法获 得完全垂直的光刻胶侧壁的 。一般来说，侧壁形状呈一个梯形。
预对位&对位：
预对位
待曝光的圆片均匀旋转时，首先通过NIKON机传感器找平边，其次使圆片在光刻机 有固定且唯一的位置，便于对位曝光。
对位
由于要进行多次光刻，对位就是下一次光刻时光刻版上的标记和上一次光刻图形中 标记进行套准对位，以达到每层光刻图形均与上层图形套准的目的。对位的好坏直 接影响着套准精度。 影响光刻套准精度因素：
1光刻机自身的定位精度包括光学、机械、电子等系统的设计精度和热效应； 2 硅片的加工精度和硅片在热加工氧化、扩散、注入、烘片等过程中的形变； 3 振动（设备和周围环境的振动）和波动（环境温度等）； 4 整套光刻版中版与版之间的套准精度。
曝光光源： 光刻胶主要对紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高压汞灯。其中对 光刻胶感光起主要作用是波长为435.8nm（g线）、 365nm（i线）、 248nm（DUV远紫外线）等光谱线。我们所用的NIKON光刻机分为G 线和I线，就是由此而来，它们都是一种波长的单色光；高精度光刻图 形与曝光光源有着直接的关系。
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
涂胶工艺介绍
涂胶工艺流程
圆片从片架中取出（机械手臂）
涂胶后烘 Soft-bake
增粘处理（HMDS） 涂胶动作 圆片送回片架涂胶工艺完成
具体过程： 1）增粘处理 2）涂胶 3）涂胶后烘
增粘处理（化学气相涂布）
1 化学品： HMDS液（六甲基二硅亚胺）
2.目的： 由于圆片表面是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果
涂胶
化学品 光刻胶 由具有感光性高分子聚合物、增粘剂、溶剂以及
胶层
胶层 圆片
吸盘 B图背面去边，胶的边缘呈锯齿状。 去边（EBR）喷
管
加速
吸盘
涂胶后烘
目的： 提高光刻胶与衬底（圆片）的粘附力及胶膜的抗机 械磨擦能力。
作用： 充分的前烘可以改善胶膜的粘附性与抗刻蚀性。
方式： 烘箱对流加热 红外线辐射加热 热板传导加热
影响胶膜因素：
一 涂胶腔排风量的大小直接影响着胶膜的均匀性； 二 硅片吸盘的水平度、同心度以及真空度都会影响胶
膜的均匀性； 三 胶盘的形状应能有效的防止光刻胶在高速旋转时出
现的“回溅”； 四 涂胶的工作环境，如湿度、温度、洁净度等均会影
响胶膜的质量。
曝光工艺介绍
基本原理：光刻工艺中最关键的工序它直接关系到光刻分辨率、留膜率、条宽控 制等。将涂好光刻胶的圆片通过光刻机的对位系统和光刻版套准后，用紫外光进行照 射，照射过的光刻胶发生光化学反应，性质发生了变化，显影时就会和显影液发生化 学反应并去除；而被光刻版挡住的部分，未发生任何变化，显影时不和显影液发生反 应被保留在圆片上,这样光刻版的图形就转移到圆片表面，通过刻蚀工序就能将图形留 在圆片上。
圆片低速渐静止或静止
喷显影液
圆片轻转（依靠圆片表面张力显影液在圆片表面停留一段时间）
较高速旋转（甩去圆片表面的显影液）
喷水旋转
加速旋转（甩干）
停止旋转并取片
显影后烘（坚膜）
圆片送回片架显影工艺完成
显影方式
显影方式 静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张
力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表 面充分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。如：SVG、 DNS、TEL设备。 旋转喷雾显影 圆片旋转由高压氮气将流经喷嘴的显影液打成微小 的液珠喷射在圆片表面，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆 片表面。如：以前5寸SVG设备。 影响显影质量因素 显影时间 影响条宽控制精度 显影液的温度 影响显影的速率
光源（平行入射）
光刻版
圆片
曝光工艺介绍
曝光工艺流程
圆片从片架中取出
预对位（找平边）
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
自动对位
圆片曝光
机械手臂传输到片架中曝光工艺完成
曝光工艺介绍
曝光方式： 目前西岳光刻间光刻机只有一种曝光方式，步进重复式投影曝光光刻机， 即BLOCK通过快门的开关逐步进行曝光，显影后圆片图形是光刻版图 形的1/5。
其它添加剂组成。 稀释剂（EBR-10A） 喷胶方式
动态 喷胶时圆片旋转，胶膜均匀性较好但粘附性稍差。 静态 喷胶时圆片静止，胶膜粘附性较好但均匀性稍差。
涂胶
涂胶前旋转
圆 片
旋转涂胶
吸 盘
滴胶
圆 片
加速旋转匀胶
吸盘
旋转去边 胶层
去 边 （ EBR ） 喷管
圆片
吸盘
A 图 正面去边，胶的边缘比较规则。
显影工艺介绍
基本原理： 显影就是用显影液去除已曝光部分的光刻胶，在 硅片上形成所需图形的过程。曝光部分的光刻胶与显影液作 用并溶解于水，未曝光部分不与显影液作用并保持原状。显 影液为碱性溶液，与光刻胶是一一对应的。
显影工艺过程
圆片从片架中取出（机械手臂）
PEB（曝光后烘）
圆片在显影腔放稳后
旋转（低速）
光刻工艺步骤介绍
综述
一光刻工艺流程介绍
1 涂胶工艺介绍 2 曝光工艺介绍 3 显影工艺介绍 4 显检图形介绍 5 条宽&套刻测量
二在线流片相关知识介绍
光刻工艺流程
涂胶 显检
曝光
显影
条宽测量
套刻测量 送刻蚀
送注入
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次涂胶
•N-Well PR Coating
PR
Si3N4 N-Si
SiO2
Si(P)
光刻工艺步骤实例-N-WELL层曝光
•N-Well Exposure
PR
Si3N4 N-Si
SiO2
Si(P)
光刻工艺步骤实例-N-WELL层次显影
•N-Well Developing
PR
Si3N4 N-Si
SiO2
Si(P)
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
•N-Well Etching
曝光量 曝光的目的是用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，并在显影后获得尽 可能高的留膜率、近似于垂直的光刻胶侧壁和可控的条宽。曝光量是指 使光刻胶充分感光的能量，通常用E来表示。实际中，显影后是无法获 得完全垂直的光刻胶侧壁的 。一般来说，侧壁形状呈一个梯形。
预对位&对位：
预对位
待曝光的圆片均匀旋转时，首先通过NIKON机传感器找平边，其次使圆片在光刻机 有固定且唯一的位置，便于对位曝光。
对位
由于要进行多次光刻，对位就是下一次光刻时光刻版上的标记和上一次光刻图形中 标记进行套准对位，以达到每层光刻图形均与上层图形套准的目的。对位的好坏直 接影响着套准精度。 影响光刻套准精度因素：
1光刻机自身的定位精度包括光学、机械、电子等系统的设计精度和热效应； 2 硅片的加工精度和硅片在热加工氧化、扩散、注入、烘片等过程中的形变； 3 振动（设备和周围环境的振动）和波动（环境温度等）； 4 整套光刻版中版与版之间的套准精度。
曝光光源： 光刻胶主要对紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高压汞灯。其中对 光刻胶感光起主要作用是波长为435.8nm（g线）、 365nm（i线）、 248nm（DUV远紫外线）等光谱线。我们所用的NIKON光刻机分为G 线和I线，就是由此而来，它们都是一种波长的单色光；高精度光刻图 形与曝光光源有着直接的关系。
PR Si3N4
N-Si
Si(P)
SiO2
涂胶工艺介绍
涂胶工艺流程
圆片从片架中取出（机械手臂）
涂胶后烘 Soft-bake
增粘处理（HMDS） 涂胶动作 圆片送回片架涂胶工艺完成
具体过程： 1）增粘处理 2）涂胶 3）涂胶后烘
增粘处理（化学气相涂布）
1 化学品： HMDS液（六甲基二硅亚胺）
2.目的： 由于圆片表面是亲水的，而光刻胶具有疏水性如果