薄膜黄光蚀刻制程简介72页PPT

基板行進方向
37
廠務給水
廠務端 DETERGENT
DRAIN DRAIN
DETERGENT TANK UNIT
DETERGENT TANK UNIT
廠務給水 DRAIN
D.I.W. TANK
BRUSH AREA D.I.W. 1
C.J. AREA
上方噴嘴 下方噴嘴
D.I.W. 2
AIR FILTER
52
玻璃基板經過Developer後，正型光阻曝光的部分將被去除。 變因： (1)顯影液種類及濃度： (2)顯影壓力： (3)顯影速度： (4)流量： (5)溫度：
平均層膜厚 膜厚的分布 平均 sheet 抵抗 sheet 阻抗分布 基板溫度 再現性 黏著力 針孔規格 靶材材質 基板尺寸
規格
200Å ≦ ±5% 150 Ω/sqr. ≦ ±5%
370*470
≦ ±5% 無剝離 3M No 610 1/2"
≧ 50μm FREE 密度 ≧ 98%
檢查
ITO = Indium Tin Oxide 90 wt. % In2O3-10 wt.% SnO2
若第一次調機則先調整基板溫度至所需要的製程溫度 ;然後再調整腔體壓力至所需要的壓力範圍(通常為5.0~ 7.0 E-3)左右;最後再調整O2/Ar的比例，讓透過率及sheet 抵抗值得到最佳的數據。
3. 條件確認後，產品需作特性值(膜厚、阻抗值、透過率)， 剝落測試，膜附著力等確認。
17
ITO 濺鍍的規格資料 項目
45
常壓式plasma cleaner的特點： 在常壓下即可產生電漿 不需要真空腔體，設備體積較小 污染小
46
47
藉由壓力將光阻均勻塗佈於玻璃基板上。

要点一
市场趋势
关注未来市场的发展趋势和变化，了解客户需求和行业动 态。根据市场变化调整产品策略和制程技术发展方向，以 保持竞争优势。
要点二
竞争态势
分析竞争对手的动态和优势，采取有效的竞争策略。加强 自主创新和技术研发，提升核心竞争力，以应对激烈的市 场竞争。同时，寻求与竞争对手的合作与共赢，共同推动 行业的发展。
在光学组件与镜头制造中，薄膜黄光蚀刻制程用于制造透镜 、棱镜、反射镜等光学元件。通过高精度、高分辨率的图案 转移，可以确保光学元件的表面质量和成像性能。
该制程在制造高精度镜头和复杂的光学系统中发挥着重要作 用，广泛应用于摄影、摄像、测量等领域。
精密机械与模具制造
在精密机械与模具制造中，薄膜黄光 蚀刻制程用于制造高精度、高硬度的 模具和机械零件。通过精确控制图案 转移和材料加工，可以实现复杂形状 和结构的制造，提高产品的质量和生 产效率。
02 薄膜黄光蚀刻制程的原理 与技术
光化学反应原理
光化学反应
在光的作用下，物质吸收光能转变为化学能， 引发化学反应。
光化学反应类型
包括聚合、裂解、异构化等。
光敏材料
用于吸收光能并转换为化学能，引发光化学反 应。
光源与光学系统
光源
提供足够的光能量，常用光源有紫外灯、激 光等。
光学系统
控制光的方向、聚焦和能量分布，确保光束 质量稳定。
薄膜黄光蚀刻制程简 介
目录
CONTENTS
• 薄膜黄光蚀刻制程概述 • 薄膜黄光蚀刻制程的原理与技术 • 薄膜黄光蚀刻制程的应用 • 薄膜黄光蚀刻制程的挑战与未来发展
01 薄膜黄光蚀刻制程概述
定义与特性
定义
薄膜黄光蚀刻制程是一种利用黄光作 为光源，将薄膜材料进行蚀刻的制程 技术。

高压汞灯 受激准分子激光器
驻波效应
入射光与反射光干涉 周期性过曝光和欠曝光 影响光刻分辨率
光刻胶中的驻波效应
光刻7－曝光后烘焙（后烘，PEB）
机理：光刻胶分子发生热运动，过曝光 和欠曝光的光刻胶分子发生重分布；
作用：平衡驻波效应，提高分辨率。
PEB减小驻波效应
光刻8－显影(Development)
光刻胶热流动填充针孔
坚膜（Hard Bake）
热板最为常用 检测后可在烘箱中坚膜 坚膜温度: 100 到130 °C 坚膜时间：1 到2 分钟 坚膜温度通常高于前烘温度
坚膜的控制
坚膜不足
－光刻胶不能充分聚合 －造成较高的光刻胶刻蚀速率 －黏附性变差
过坚膜
－光刻胶流动造成分辨率变差
光刻基本步骤
• 涂胶 Photoresist coating • 对准和曝光 Alignment and exposure • 显影 Development
光刻工序
1、清洗硅片 Wafer Clean
2、预烘和底膜涂覆 Pre-bake and Primer Vapor
3、光刻胶涂覆 Photoresist Coating
基本步骤 – 化学清洗 – 漂洗 – 烘干
光刻2－预烘
脱水烘焙--去除圆片表面的潮气 增强光刻胶与表面的黏附性 通常大约100 °C 与底胶涂覆合并进行 底胶广泛使用: Hexamethyldisilazane (HMDS，六甲基
乙硅氮烷) HMDS的作用：去除SiO2表面的-OH基。
离子注入Ion Implantation
快速热退火Rapid Thermal Annealing
刻蚀术语

硅片准备
涂胶种类
根据光刻掩膜版的要求，选择合适的涂胶材料。
涂胶厚度
控制涂胶的厚度，一般要求均匀、无气泡、无杂质。
涂胶
曝光方式
根据光刻掩膜版图形设计要求，选择合适的曝光方式。
曝光时间
控制曝光时间，保证光刻胶充分反应且不过度曝光。
曝光
显影液选择
根据光刻胶的性质，选择合适的显影液。
控制显影时间
显影时间要适当，以充分溶解光刻胶，同时避免损伤硅片表面。
纳米科技领域需要借助光刻和刻蚀技术来制造纳米级结构，从而进一步探索纳米世界的奥秘。
在生物医学工程领域，光刻和刻蚀技术可以制造出复杂的微纳结构，用于药物输送、组织工程等应用。
纳米科技
生物医学工程
建议与展望
06
优化工艺参数
通过严格控制实验参数，如波长、功率、曝光时间等，以提高工艺稳定性和效率。
引入先进设备
xx年xx月xx日
光刻与刻蚀工艺流程ppt
CATALOGUE
目录
光刻和刻蚀工艺简介光刻工艺详细流程刻蚀工艺详细流程光刻和刻蚀工艺的控制因素光刻和刻蚀工艺的未来发展建议与展望
光刻和刻蚀工艺简介
01
1
光刻工艺发展历程
2
3
最早的光刻工艺，分辨率较低，制程技术限制较大。
接触式光刻工艺
改善了分辨率和制程技术限制的问题，但仍然存在接触式光刻工艺的一些缺点。
采用先进的自动控制系统和智能化设备，实现工艺过程的实时监控和精准调控。
改进工艺流程
简化工艺流程，减少重复步骤，降低工艺时间和成本。
提高工艺稳定性与效率的措施
技术交叉融合
加强光刻和刻蚀工艺与材料科学、物理学、化学等学科的交叉融合，引入新技术，如纳米压印、离子束刻蚀等，提高工艺水平和效率。

光刻胶涂布-辊涂法
辊涂法主要是利用圆筒滚动的方法来转移光刻胶，如图所示，利用辊筒1和辊筒2 的转动将光刻胶转移在刻有精细凹槽的辊筒2上，再通过辊筒2和辊筒3之间的挤 压将辊筒2上凹槽里的光刻胶转移至基片上。这种方法的最大优点是可以实现流 水线式运作，自动化程度高，生产效率也比较高。但是转移光刻胶均匀性不好， 辊涂后的基片上也容易留下辊筒凹槽的痕迹，而且仪器清洗困难，辊筒也容易损 坏，设备的购买成本和维护成本比较高 ；
详细光刻工序
•基板清洗、烘干
目的：去除污染物、颗粒； 减少针孔和其它缺陷；提高光刻胶黏附性；
•PR涂布
小尺寸：旋涂； 中大尺寸：丝网印刷&滚轮
•预烘
110 °C ；
•Mask制作、曝光
auto CAD / Corel-draw； 小型曝光机：中型曝光机
•坚膜 •退胶
135 °C ； NaOH ；
高分辨率 High Resolution； 高光敏性 High PR Sensitivity 精确对准 Precision Alignment
+PR & -PR
Negative Photo-resist 负性光刻胶－负胶 曝光后不可溶解 显影时未曝光的被溶解 便宜 Positive Photo-resist 正性光刻胶－正胶 曝光后可溶解 显影时曝光的被溶解 高分辨率
光刻胶涂布-丝网印刷法
丝网印刷的基本原理是：利用丝网印版图文部分的网孔渗透油墨，非图文部分的 网孔不渗透油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网印版一端上倒入油墨，用刮 印刮板在丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端移动，油 墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上，如图所示。印刷过程中 刮板始终与丝网印版和基片呈线接触，一般接触角为30-60度。这种制作方法操 作简单、成本低、易实现大面积制作等优点。

7
TPK Confidential and Proprietary Information
3.涂布脏污(部分因来料脏污/未清洗干净/机台脏污等~所导致)
4.涂布箭影(部分因玻璃上粘有有机物/涂布机台异常/光阻粘度/风刀水未吹干等~所导致)
8
TPK Confidential and Proprietary Information
MO脱落/SIO2脱落/静电击伤/Organic脱落/线阻大小~ ~
6
TPK Confidential and Proprietary Information
涂布异常图片
1. 涂布针孔(部分因脏污/光阻粘度/涂布机台异常等~所导致,目视为白色亮点)
2.涂布气泡(部分因脏污/光阻粘度/涂布机台异常等~所导致,目视为白色亮点)
11
TPK Confidential and Proprietary Information
5. 显影圈(部分因显影速度及电导率等~所导致,出现在显影后,目视为小白点/较小且密集)
6.PC405/Tory锯齿(部分因软烤温度/曝光能量/显影速度等~所导致,出现在显影后, 目视锯齿状/外观”老鼠咬”)
硬烤
3
TPK Confidential and Proprietary Information
制程的相关示意图
Hale Waihona Puke 清洗光阻塗佈烘乾
顯影
曝光
4
TPK Confidential and Proprietary Information
蝕刻
剝膜
檢查
5
TPK Confidential and Proprietary Information
黄光流程了解及各站点的出现的异常描述

正行光阻種類(依狀態)： 液態光阻 乾膜√
正型光阻
Original
曝光 (照光處)
顯影
長鏈(強壯)
裂解
曝光處—洗掉光阻
負型光阻
短鏈(弱)
聚合(Cross Link)
曝光處—光阻留著
光阻 光罩/底片
光阻
正負光阻Pattern說明
基板
基板
紫外線
曝光
負光阻 正光阻
基板
顯影後
基板
正光阻優點：高解析(解析能力3um)、負光阻(乾膜解析約15 um) 負光阻優點：便宜
2.鄰接式曝光機(Proximity Mode) 備註：適用油墨曝光、感光銀膠曝光、RBM曝光
3.投影式曝光機(Stepper) 備註：半導體、LCD、超細線路、超高解析、高對
位精度 4.LDI曝光系統(Laser Direct Imaging)
備註：無需光罩、高對位精度
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曝光波長
曝光機感光光譜
I-Line H-Line G-Line
G-line: 436 nm H-line: 405 nm I-line: 365 nm
乾膜感光光譜 適合感光光譜365nm
➢每支乾膜需確認其感光範圍，再確認該乾膜 是否可適用於該曝光機。
➢一般曝光機為I、H、G Line共存or單一波長 I Line為主。
接觸式曝光機(Contact Mode)
底片製作說明-----RD、繪圖必知
底片組成：PET+藥膜 底片製作流程： 快速記憶PET上正型光阻+曝光+顯影
PET塗藥膜(正型光阻)雷射繪片(曝光)顯影乾燥 正片
底片構造
藥膜 PET
YLO出圖
For 正型光阻、印刷製程

W明o興rl光d C電la股s份s Q有u限al公ity司
.
CONFIDENTIAL
4
UnUiDniismpilcaryon NATIONAL QUALITY AWARD
Touch panel ITO layer剖面圖
ITO film 200A
玻璃基板 (0.55 mm)
▪ ITO (Indium-Tin-Oxide) ▪ 透明導電膜 ▪ 高透過率
.
CONFIDENTIAL
8
UnUiDniismpilcaryon NATIONAL QUALITY AWARD
ITO 製程腔室Chamber說明
陰極遮板
製程气体 (Ar, Ar+O2 ) 背板 靶材
絕緣板
冷卻水
磁 鐵
配合箱
真空計(MFC)
基板 Carrier
真空腔體
DC 直流電源供應
W明o興rl光d C電la股s份s Q有u限al公ity司
2
UnUiDniismpilcaryon NATIONAL QUALITY AWARD
Sputter ITO技術介紹
W明o興rl光d C電la股s份s Q有u限al公ity司
.
CONFIDENTIAL
3
UnUiDniismpilcaryon NATIONAL QUALITY AWARD
大綱
• 成膜製程 • ITO 靶材 • 品質異常處理
.
CONFIDENTIAL
9
電漿(Plasma)
真空幫浦
UnUiDniismpilcaryon NATIONAL QUALITY AWARD
ITO成膜特性介紹
ITO膜性質的決定因素: 1.基板溫度:高溫成膜可降低sheet抵抗值 2.成膜壓力:成膜壓力會影響ITO膜與基板間的密著性，

涂布模厚不均/显影不净/保 外观检耙标 护光阻回溅 用万用表30度角3CM(量程20K)以上量测 阻值,阻值显示1即为NG(显示值有跳动 为OK) 剥膜后外观检+2D整面全检
背面ITO被蚀刻
保护光阻没保护上
AL线间残留造成Short METAL
蚀刻液HAC浓度/显影不净/ 显影后风刀吹不干 涂布机刮伤/清洗机毛刷刮 伤
黄光流程了解及各站点的出现的异常描述
TPK Confidential and Proprietary Information
DITO(N系列)流程
清洗 IR/UV/CP 光阻涂布 软烤 曝光 显影
ADI检验
ITO流程（Front
& Back）
溅渡 Metal
剥膜 AEI检验
蚀刻
硬烤
保护涂布
ADI检验
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TPK Confidential and Proprietary Information
3.涂布脏污(部分因来料脏污/未清洗干净/机台脏污等~所导致)
4.涂布箭影(部分因玻璃上粘有有机物/涂布机台异常/光阻粘度/风刀水未吹干等~所导致)
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TPK Confidential and Proprietary Information
AL线间残留造成Short
剥膜后外观检+2D整面全检
涂布后刮伤 线路偏细/MetalJumper 偏细或无Jumper 硬烤后偏黄 PC405厚度超规格 硬烤后白雾 硬烤后凹点增多
涂布或显影后外观检验 异常品需选出返工 MFG漂白/硬烤前确认参数 显影后测量膜厚 请PE确认参数 请PE确认参数
23 .所有制程的偏移均需管控;且严禁MFG使用手动曝光;请检验人员在正常管控的条件下加强管控以上的各类 2.新制程所使用之PI/PC405/TORAY等留在产品上之光阻以RUN CARD上要求为主,有争议请找开RUN CARD的 TPK Confidential and Proprietary Information 进行确认,确认后再行生产;

利用光学系统，将光刻版的图形投影在硅片上。
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8.6.6 投影式曝光
优点：光刻版不受损伤， 对准精度高。
缺点：光学系统复杂， 对物镜成像要求高。
用于3μm以下光刻。
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分步重复投影光刻机--Stepper
采用折射式光学系统和4X~5X的缩小透镜。 光刻版： 4X~5X； 曝光场：一次曝光只有硅片的一部分； 采用了分步对准聚焦技术。
KrF：λ= 248nm；
ArF：λ= 193nm；
F2激光器： λ= 157nm。
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8.1 光刻工艺流程
高压汞灯紫外光谱
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8.1 光刻工艺流程
ⅱ）曝光方式（曝光机） a.接触式：硅片与光刻版紧密接触。 b.接近式：硅片与光刻版保持5-50μm间距。 c.投影式：利用光学系统，将光刻版的图形投影在硅片上
光照时发生化学分解或聚合反应通过曝光转移设计图形到光刻胶上类似于照相机胶片上涂覆的光敏材料negativephotoresist负性光刻胶positivephotoresist正性光刻胶曝光后不可溶解曝光后可溶解显影时未曝光的被溶解显影时曝光的被溶解便宜高分辨率35负胶negativehotoresists
正胶的S大于负胶
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8.3 光刻胶的基本属性
4） 光刻胶抗蚀能力 表征光刻胶耐酸碱（或等离子体）腐蚀的程度。 对湿法腐蚀：抗蚀能力较强；
干法腐蚀：抗蚀能力较差。 负胶抗蚀能力大于正胶； 抗蚀性与分辨率的矛盾：分辨率越高，抗蚀性越差；
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8.6 紫外光曝光
光源： 紫外（UV）、深紫外（DUV）；
19
接触式曝光示意图 步进-重复（Stepper）曝光示意图20
8.1 光刻工艺流程
下一代曝光方法

EUV = extreme ultraviolet
下一代光刻技术 EPL = electron projection lithography
ML2 = maskless lithography
+PSM +OPC+OAI 64×103
157nm F2
16×103
IPL = ion projection lithography
1
log10(Dc
/
D0)
负胶：
rn
1 log10(Dg0
/ Dgi )
❖ 对比度越高，侧面越陡，线宽更准确 ❖ 对比度高，减少刻蚀过程中的钻蚀效应，提高分辨率
55
其他特性
❖ 光敏度 ❖ 膨胀性 ❖ 抗刻蚀能力和热稳定性 ❖ 黏着力 ❖ 溶解度和黏滞度 ❖ 微粒含量和金属含量 ❖ 储存寿命
理想的曝光图形
68
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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ASM 2500/5000 投影光刻机
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分辨率增强技术使光学光刻不断突破分辨率极限
1968 1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016
光学M曝EF光光区学光刻技术潜力挖掘区 光刻工艺特征尺寸19805接485321000触6........n50000383式m5uuuuuuuummmmmmmm光EM线掩刻a模4接s-3k-精触61En0度r式murmo控光Gr4投制F线3刻a影6技cn1t光m术o0r-刻G23投.线06u影5mn2光m.0-刻I-2线04.850nu.1小年比0预远m0m9.188于光较测抛微K-0-年1刻乐都在0r米F微.2左技观被后（08米.右术的光头u5保；m-曾将长刻。-守10经9走期技.的1183G有9到预术预u年m人尽测神计曾预头：话为经言2；般0有0.：501的1预7微96光年9进言4米G刻年线步：）线也宽的22到，6156541宽曾达步146646××1这××××××9不经到伐119些111111007能有远000000991996692

6.1 概述
光刻技术被用来界定p-n结的几何形状。
在形成SiO2之后。利用高速旋转机，将晶 片表面旋涂一层对紫外光敏感的材料，称 为光刻胶(photo-resist)。将晶片从旋转机 拿下之后[图 (c)]，在80C～100C之间烘烤。 以驱除光刻胶中的溶剂并硬化光刻胶，加 强光刻胶与晶片的附着力。如图 (d)所示， 下一个步骤使用UV光源，通过一有图案的 掩模版对晶片进行曝光。对于被光刻胶覆 盖的晶片在其曝光的区域将依据光刻胶的 型态进行化学反应。而被暴露在光线中的 光刻胶会进行聚合反应，且在刻蚀剂中不 易去除。聚合物区域在晶片放进显影剂 (developer)后仍然存在，而未被曝光区域 (在不透明掩模版区域之下)会溶解并被洗去。
8.2 光刻工艺
正胶和负胶图形转移
光刻胶通常可分为正性胶和负性 胶两类，两者经曝光和显影后得到的 图形正好相反。显影时，正胶的感光 区较易溶解而未感光区不溶解，所形 成的光刻胶图形是掩模版图形的正映 象。负胶的情况正相反，显影时感光 区较难溶解而未感光区溶解，形成的 光刻胶图形是掩模版图形的负映象。
8.2 光刻工艺
光学光刻使用的正胶通常含有三种主要成分：酚醛树脂、感光 剂和有机溶剂。曝光前的光刻胶基本上不溶于显影液。曝光时， 感光剂 — 如 g 线（436 nm）和 i 线（365 nm）光刻时正胶中 的重氮醌（DNQ），因吸收光能而导致化学结构发生变化，在显 影液中的溶解度比曝光前高出很多（约100倍）。显影后，感光 部分光刻胶被溶解去除。
优点：有较高刻 自从80年代后期用多晶硅成功制作旋转式微马达于硅芯片上以来，微机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)迅速引起人
们化的学注 方意式光。：等刻离子体(产li生t的h中o性g反r应a物p与h物质y表，面相又互作译用产图生挥形发性曝产物光。 )：使用带有某一层设计几 何图形的掩模版(mask)，通过光化学反应，经过曝光和显影，使光 这种方式使得微机电系统产品类似于集成电路，可整批制造，廉价推广。

第 3 步: 冷却(COOLING), 把晶圆冷却到室温.
俯视图
侧面图
Litho
涂胶的步骤
第 4 步:涂胶(COATING), 把晶圆涂上一层光阻胶. E.B.R.(Edge Bead Removal)
光阻胶
俯视图 侧面图
Litho
涂胶的步骤
第5步: 预烘 (SOFTBAKE),用加热法把光阻中的溶 剂蒸发掉.
俯视图 侧面图
Litho
涂胶的步骤
第 6 步: 冷却(COOLING), 把晶圆冷却到室温.
俯视图
侧面图
Litho
曝光机的外形
Litho
曝光的作用
Light Reticle Lens Resist Wafer 俯视图 侧面图
Litho
曝光机的分类
• 按光源分类: DUV (波长=248) ; I-line (波长=365nm)
• 按运作分类: 扫描机(SCANNER); 步进机(STEPPER)
Litho
什么是光罩?
光罩是有很多图形(Pattern）的模板设计图形
+ +
Test Key Barcode Scribe Line
Fiducial Test Line
Main Pattern
+
+
Global Mark
QA Cell
检测 ADI
检测 CD SEM
检测 Overlay
冷却
Litho
1. 曝光机(Duv,I-line,g-line)
• ASML的Scanner:
Litho
Scanner
Stepper
Litho
曝光机的种类(Scanner ,Stepper) 工作方式区分： 1 .步进式曝光机：Stepper 主要机台： Cannon iZ01 2 .扫描式曝光机：Scanner 主要机台： Cannon ES3 ,ASML /400 ,/750, /850,/1100 工作光源区分： 1 .I-Line 曝光机：365nm (Hg-Arc) 主要机台： Cannon iZ01 ,ASML /400, 2 . DUV 曝光机：248nm ,193nm (Laser) 主要机台： Cannon ES3 ,ASML /750, /850,/1100

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Post-bake
Post Bake
Post Bake：也叫Hard bake。使经显影后的 光阻固化，从而使其图形稳定。 主要控制参数：烘烤温度，烘烤时间。
18
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ADI
ADI
After Developing Inspection：检查玻璃 品质。
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14
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EXPO
Exposure
曝光波长：i线（365nm）， h线（405nm）， g线（436nm）。
Mask：也叫掩膜板。电路图即是通过曝光从 Mask上转移到玻璃上。
高压汞灯发光原理：在真空的石英管中加入 定量的高纯汞，通过对两端电极提供高电压 差，产生高热，将汞汽化，汞蒸气在高电位 差下，受激发而放电，从而产生紫外线辐射。 内部的卤素元素，就有催化及保护的功用。
9
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IR/UV/CP
IR UV CP
IR：高温烘干玻璃表面水分。 UV：去除玻璃的表面的有机物，使玻 璃被进一步清洁。 CP：将玻璃温度冷却至室温。 主要控制参数：IR温度，传导速度。
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CT
Coating
Coating：在玻璃正面均匀的涂上一层感光物质——光
阻。
12
第12页/共27页
Pre-bake
Pre-Bake
Pre-Bake ：也叫soft bake。将光阻中的大部 分有机溶剂烘烤到4%~7%，使原本液态的光 阻固化。 主要控制参数:烘烤时间，烘烤温度，烘烤 热板Pin高度。 主要品质异常：玻璃受热不均，使光阻局部 过烤或烘烤不足，造成后续的显影不净或显 影过显。