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光刻胶涂布与曝光PPT

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光刻工艺步骤介绍课件PPT

光刻工艺步骤介绍课件PPT

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
曝光工艺流程 蚀工序就能将图形留在圆片上。
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
高精度光刻图形与曝光光源有着直接的关系。
红其外中线 对 圆辐光片射刻加胶从热感片光起架主中要作取用出是波长为435. 预对位（找平边）
如：SVG、DNS、TEL设备。
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
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；
热板传导加热
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。
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；
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。
基8n本m（原g理线：）光、刻3工65艺n流中m（最程i关线单键）的、上工24的序8n它批m直（号接DU关：V系远到紫光外刻线分）辨等率光、谱留线膜。率、条宽控 制等。

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

光刻工艺流程
涂胶的质量要求是：（1）膜厚符合设计的要求，同时膜厚 要均匀，胶面上看不到干涉花纹；（2）胶层内无点缺陷 （如针孔等）；（3）涂层表面无尘埃和碎屑等颗粒。
膜厚的大小可由下式决定： TKP2/S1/2 式中，T为膜厚；P为光刻胶中固体的百
分比含量；S为涂布机的转速；K为常数。
3.软烘烤 主要目的有：使胶膜内的溶剂挥发，增加光刻胶与衬底间
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。
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。
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。
（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。

光刻过程图片解说-PPT课件

光刻过程图片解说-PPT课件

浸没式实现方法
喷淋vs浸泡 主要的光刻机生产商的主要研发方向都是 喷淋系统 在透镜和硅片之间有水 大约1 mm的间距 大约100 mm的直径


此外，目前正在研究的还有X-ray光刻、电 子束光刻（EBL）、离子束（IBL）光刻。
安全
化学制品安全 湿法清洗 –硫酸(H2SO4）:强腐蚀性 –双氧水(H2O2):强氧化剂 二甲苯(负胶溶剂和显影液):易 燃易爆 HMDS(前处理):易燃易爆 TMAH（正胶显影溶剂):有毒， 有腐蚀性 汞(Hg,UV lamp)蒸气 –高毒性; 氯(Cl2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性 氟(F2,受激准分子激光器) –有毒，有腐蚀性

检查
对准精度 –放大,缩小,掩膜旋转,硅片旋转, X方向漂移,Y方向漂移 关键尺寸(CD) 表面缺陷如，刮痕，针孔，污点，污染物 等

检查
如果硅片检查合格，将会流出光刻模块， 进入下一道工艺 刻蚀或离子注入

目前新技术
相移掩膜 浸没式光刻

浸没式光刻
是目前领域最有趣的问题 非常有前景 193 nm浸没式光刻技术已在2019年投入使 用 利用水提高分辨率

光刻的一般要求
图形的分辨率高 光刻胶敏感度高 层间对准精密高 缺陷密度低

光刻胶
开始于印刷电路 1950年起应用于半导体工业 是图形工艺的关键 有正胶和负胶两种 光敏材料 均匀涂布在硅片表面 用曝光的方法转移设计图形到光刻胶上 类似于光敏材料涂布在照相用的底片上

接触式光刻机
设备简单 70年代中期前使 用 分辨率:有微米 级的能力 掩膜版和硅片直 接接触,掩膜版 寿命短

曝光工艺流程示意图PPT幻灯片课件

曝光工艺流程示意图PPT幻灯片课件
4
曝光
UV灯
UV灯
掩膜版
掩膜版固 定位置
曝光产品
曝光产品 固定位置
被照射部分
UV 光透过掩膜版，照射到曝光产品的感光光阻表面，掩膜版上透明的部分，UV光可以透过并照射到感 光光阻上，使光阻产生反应。掩膜版上黑色不透明的部分， UV 光无法透过，故此部分的光阻不产生反 应。 从而使掩膜版上的电路图图案，投影到涂布在 ITO 玻璃表面的感光光阻 (PR)上。
玻璃盖板 Cover Lens 来料
镀ITO导电膜(镀膜机）
光阻涂布（涂布机） 烘烤
曝光
检查 剥膜（脱膜机）
后烘烤
蚀刻（蚀刻机）
显影（显影机）
1
镀膜
玻璃盖板 Cover Lens
镀ITO导电膜(镀膜机）
真空镀膜机
8486302200 制造平板显示器用物理气相沉积装置 在来料玻璃盖板表面镀一层 ITO 导电膜 (氧化铟锡) 用于导电， 如图中黄色示意部分
未被曝光部分
蚀刻机
8486304900 其他制造平板显示器用湿法蚀刻、显影、剥离、清洗装置
将蚀刻液喷淋到显影后的产品表面， 蚀刻液会将未被感光光阻 PR 覆盖部分的 ITO 蚀刻掉， 留下被感 光光阻 PR 覆盖保护的部分，保留在产品表面
7
剥膜
蚀刻后产品
剥膜（脱膜机）
脱膜机
8486304900 其他制造平板显示器用湿法蚀刻、显影、剥离、清洗装置 将脱膜液喷淋到蚀刻后的产品表面， 脱膜液会将未被UV光照射的感光光阻PR溶解掉， 留下被保护的 ITO 部分， 从而形成线路
2
涂布
镀完ITO导电膜产品
光阻涂布（涂布机）
涂布机
在镀过 ITO (氧化铟锡) 的玻璃表面均匀涂布一层感光光阻材料 (PR, 如图中蓝色示意部分)， 然后再进行烘烤

光刻胶涂布与曝光PPT课件

光刻胶涂布与曝光PPT课件
双面接触式曝光分辨率低易造成产品缺陷及mask划伤4个对位镜头双面同时对位gg结构单面接近式曝光分辨率低不易造成产品缺陷及mask划伤2个对位镜头单面对位曝光方式gg对位方式glassstage校准maskglass铬版mask石英基板对320450nm波长有很好的透过率变形尺寸小精度高5um成本高干版mask钠钙玻璃基板对320450nm波长有较好的透过率变形尺寸小精度较高20um对320450nm波长有的透过率低变形尺寸大精度较高30ummask分类ehgf2结构
光刻胶涂布与曝光
.
1
光刻胶分类
正光阻 分辨率高 黏结能力差 与mask暗场图形一致 成本高
负光阻 分辨率低 黏结能力好 与mask亮场图形一致 成本低
E&H GF2结构采用正性干膜光刻胶 莱宝 GG结构采用正性湿膜光刻胶
.
2
曝光机理
石英 Cr膜
显影后
UV光 光罩
光阻 玻璃基
板
負光阻(BM、R、G、B、 PS layer)
.
5
曝光方式
GF2结构
1st exposure:双面接近式曝光，分辨率低，不易造成产 品缺陷及mask划伤，6个对位镜头，双面同时对位
2nd exposure:双面接触式曝光，分辨率低，易造成产品 缺陷及mask划伤，4个对位镜头，双面同时对位
GG结构
单面接近式曝光，分辨率低，不易造成产品缺陷及 mask划伤， 2个对位镜头，单面对位
莱宝 GG结构：使用铬版mask
.
8
主要控制参数及品质
主要控制参数：曝光强度，曝光gap, 曝光时间 主要品质问题：曝光不均，异物，过曝光，曝光不
足
.
9
பைடு நூலகம் 附属设备

半导体器件 第12章 图形曝光与光刻.ppt

半导体器件 第12章 图形曝光与光刻.ppt

12.13
光刻机
➢光刻机性能的三个参数判断：分辨率、套准精度与产率。
➢光曝光方法：遮蔽式曝光和投影式曝光。
•遮蔽式曝光：掩模版与晶片直接接触的接触式曝光和二者紧 密相邻（10-50um）的接近式曝光。前者若曝光时有一尘埃 粒子将产生致命缺点；后者会在掩模版图案边缘造成光学衍 射。 •投影式曝光：用投影的方式将掩模版上图案投影至相距好几 厘米的晶片上。为增加分辨率，每次只曝光一小部分掩模版 图案，通过扫描或步进的方式来完成整片晶片的曝光。
➢IC的制造，需多层掩模版；采用混合与配合的方法，来 改善分辨率与提供产率。
➢2010年，分辨率将达50nm。由于要求更小的特征尺寸 与更严格的套准容差，图形曝光技术更成为推动半导体工 业的关键性技术。
湿法化学腐蚀(WCE)
➢WCE在半导体工艺中广泛使用
✓晶片切割开始，研磨与抛光，平整与无损的表面。 ✓热氧化与外延前，去除污染。 ✓尤其适合多晶硅、氧化物、氮化物、金属等作整片的腐蚀。
Y eNDA
10道掩模版的成品率，每道 掩模版中包含不同缺陷密度 所产生的影响
抗蚀剂
➢抗蚀剂是对光敏感的化合物，依其对光照的反应分成正 性和负性。
•正性抗蚀剂：被曝光的区域将变得较易溶解，可以在显影 步骤时较容易被去除。产生图案与掩模版上图案一致。 •负性抗蚀剂：被曝光区域的抗蚀剂将变得较难溶解，产生 图案与掩模版上的相反。
✓物理方式：溅射刻蚀；各向异性轮廓，但低选择比、高的离 子轰击导致的缺陷。 ✓化学方式：纯化学刻蚀；高腐蚀速率、高选择比、低的离子 轰击导致的缺陷，但各向同性。 ✓结合上述优点：反应离子刻蚀(RIE)。
课堂小结
• 光学图形曝光 • 新一代图形曝光技术 • 湿法化学腐蚀 • 干法刻蚀

光刻胶ppt课件


由此可得 Nmin 100 。因此对于小尺寸曝光区，必须满足
S q
(Lmin )2

N min
Lmin
Nminq 10 q

S
S
4
Lmin
Nminq 10 q
S
S
式中，Lmin 为最小尺寸，即分辨率。可见，若灵敏度越高（即 S 越小），则 Lmin 就越大，分辨率就越差。
例如，负性电子束光刻胶 COP 的 S = 0.3×10 -6C/cm2，则 其 Lmin = 0.073 m 。若其灵敏度提高到 S = 0.03×10 -6C/cm2 ， 则其 Lmin 将增大到 0.23 m 。
感光分子吸收λ = 300 nm 的光能（88 Kcal）后，电子跃迁
到第二激发态 S2 ，此态的谷底势能恰好与 S1 态当 RN-N2 分解
时的势能相当，且 S2 与 S1 态的曲线在图左侧有相交之处，因此
电子可从 S2 态跃迁到 S1 态并立即反应。所以用λ = 300 nm 的光
曝光比用λ = 365 nm 的反应速度快。
利用对比度的公式，可得
101 1 CMTF 101 1
CMTF 的典型值为 0.4 。如果实像的 MTF 小于 CMTF ，
则其图像就不能被分辨；如果实像的 MTF 大于 CMTF，就有
可能被分辨。
8
4 光刻胶材料
光刻胶通常有三种成分：感光化合物、基体材料 和 溶剂。 在感光化合物中有时还包括增感剂。
为含有环氧基、乙烯基或环硫化物的聚合物。最常用的是
COP 胶，典型特性：灵敏度 0.3 ~ 0.4 C/cm2（加速电压 10KV
时）、分辨率 1.0 m 、对比度 0.95。限制分辨率的主要因素是 光刻胶在显影时的溶胀。

光刻工艺介绍1ppt课件

– 来片衬底必须是干净和干燥的 – HMDS处理后应及时涂胶 – HMDS处理不能过度 – 安全使用HMDS
7
涂胶（Coating）
• 涂胶就是采用旋转涂敷的方法，在圆片衬底上均 匀的涂上一层一定厚度的光刻胶。
• 旋转涂敷主要受到以下几个因素的影响，它们彼 此作用，或相互增强或相互减弱结果
– 光刻胶的流动性 – 光刻胶中树脂成份中分子间的束缚力 – 旋转离心力 – 光刻胶溶剂的挥发力
DI Water
Develop
Hard bake
显检
(Inspect)
条宽
(Critical Dimension)
后工序
2
材料 设备
涂胶/显影概况
光刻胶 显影液 其他
SPR6812 IX925G-14CP XHRIC-11 SPR513 Durimide7510 MIR701-29CP MIR701-49CP AZ 6130 SPR660-1.0 AZ AQUATAR AR3-600 UV135 CD26: 5 MF503: 10 HRD-2: 7
25
Stepper Introduce
Tool sets Retile size
NIKON EX14-DUV
1
6 inch
CANON 2000i 3
5 inch
NIKON G6/G7
4/0
5 inch
Field size
22mm
20mm
15mm
Wave length
248nm
365nm
486nm
Resolution
12
显影基本流 程
DNS 显影系统图：
Post Exposure Bake Developer
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板
負光阻(BM、R、G、B、 PS layer) (見光留)
3
正光阻(MVA、TFT layer)
(見光死)
2020/3/25
涂布方式
GF2结构使用干膜光刻胶，采用双面热压roller形式 上胶。
膜厚在线不可调控，膜厚由DFR决定，E&H 1st DFR 厚度 15um，2nd DFR 厚度 30um，不易产生针孔，分辨率低，工艺制程来自简单。主要控制参数及品质
主要控制参数：曝光强度，曝光gap, 曝光时间 主要品质问题：曝光不均，异物，过曝光，曝光不
足
9
2020/3/25
附属设备
Mask cleaner & (Mask repair) 光强测试仪
10
2020/3/25
The End
11
2020/3/25
对320-450nm波长有较好的透过率，变形尺寸小，精 度较高20um 菲林
对320-450nm波长有的透过率低，变形尺寸大，精度 较高30um
E&H GF2结构：1st exposure支持玻璃mask及菲林，2nd exposure 只支 持菲林 莱宝 GG结构：使用铬版mask
8
2020/3/25
光刻胶涂布与曝光
1
2020/3/25
光刻胶分类
正光阻 分辨率高 黏结能力差 与mask暗场图形一致 成本高
负光阻 分辨率低 黏结能力好 与mask亮场图形一致 成本低
E&H GF2结构采用正性干膜光刻胶 莱宝 GG结构采用正性湿膜光刻胶
2
2020/3/25
曝光机理
石英 Cr膜
显影后
UV光 光罩
光阻 玻璃基
GG结构
主要控制参数：涂布速度，抽泵频率，压辊压力 主要品质问题：膜厚不均，针孔，异物
5
2020/3/25
曝光方式
GF2结构
1st exposure:双面接近式曝光，分辨率低，不易造成 产品缺陷及mask划伤，6个对位镜头，双面同时对位
2nd exposure:双面接触式曝光，分辨率低，易造成产 品缺陷及mask划伤，4个对位镜头，双面同时对位
GG结构
单面接近式曝光，分辨率低，不易造成产品缺陷及 mask划伤， 2个对位镜头，单面对位
6
2020/3/25
GG对位方式
（Glass stage 校 准）
mask glass
7
2020/3/25
Mask 分类
铬版mask（石英基板）
对320-450nm波长有很好的透过率，变形尺寸小，精度 高5um,成本高 干版mask （钠钙玻璃基板）
GG使用湿膜光刻胶，采用单面压辊或刮刀涂布方式 上胶。
膜厚在线可通过走速/抽泵强度调控，厚度1.4um~2.3um, 易产生针孔，分辨率高，工艺制程复杂，涂布后需软烘烤后才能 曝光。
4
2020/3/25
主要控制参数及品质
GF2结构
主要控制参数：压辊温度，压辊压力 主要品质问题：气泡，异物，附着不良