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UV压印光刻刻蚀工艺研究
史永胜, 丁玉成, 卢秉恒, 刘红忠
（西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 710049, 西安）
摘 要：针对UV压印光刻和传统光学光刻不同的技术特点，提出压印光刻刻蚀工艺路线。本文对反应离子刻
蚀和感应耦合等离子体刻蚀技术对阻蚀胶残留膜刻蚀进行了比较实验，确定了在第一步刻蚀中的刻蚀方式选择，并分析了压印光刻阻蚀膜残膜的反应离子刻蚀原理，通过对刻蚀诸参数如反应压力、气体流量、射频功
率的调节获得了稳定的刻蚀速率及优异的各向异性。并对第二步刻蚀进行了深入的理论分析和大量的实验研究，保证了刻蚀图形的质量。
关键词：UV压印二步刻蚀反应离子刻蚀阻蚀胶残留膜感应耦合等离子体刻蚀
1.引 言
随着技术的不断发展与进步，集成电路制造工艺已经进入100nm以下的技术节点[1,2]，各大光刻机制造商
曝光出几十纳米特征线宽的新闻时见报端。在特征尺寸进入100nm以下时，由于衍射现象的存在和光学透镜
系统值数孔径的物理极限的限制，传统光学曝光技术的缺陷十分明显，光刻机制造商运用各种新技术来克服
这些困难，并取得了一定的成绩，但是昂贵的光学系统却使得这些新技术缺乏吸引力。
于是各种下一代光刻技术NGL(Next Generation Lithography）应运而生。NGL主要包括极紫外光刻EUVL、
X射线光刻XRL、电子束投影光刻IBPL和压印光刻。
压印光刻将传统的模具复型原理应用到微观制造领域，通过阻蚀胶的受力变形来实现图形化，因此分辨
率不受光的衍射，阻蚀胶表面光反射、阻蚀胶内部光散射、衬底材料反射和显影剂等制约传统光学曝光的因
素的影响，可以突破光学曝光的分辨率极限。因此压印光刻技术一出现就因分辨率高，成本低，产能大的优
势成为NGL技术中最为潜力的竞争者之一[3,4,5]。
ITRS明确把压印光刻（imprint lithography）列入最有竞争力的集成电路制造技术路线图，而且压印光刻
技术是作为32nm和22nm节点技术的候选。目前普林斯顿大学已经利用LADI（激光辅助压印）技术复制出6nm
尺寸的结构[6]。
在针对压印光刻技术的研究中，各研究者大多针对压印过程的实现展开研究，以期获得更小的线宽，更
适用于压印技术的各种材料和设备平台，而把后续的刻蚀工艺作为传统的集成电路制造中的简单兼容技术而
少去研究。
但事实上，由于压印光刻技术在原理上与光学光刻的不同，所采用材料要求上的差别，导致刻蚀工艺与
光学光刻相比，有很大的独立性。
本文针对压印光刻刻蚀工艺做了深入的理论分析与实验研究，揭示了压印光刻刻蚀工艺与传统光学曝光
刻蚀工艺原理上的区别，比较了各种刻蚀方式的优缺点，确定了刻蚀工艺路线，并得出了满意的实验结果。2.压印光刻刻蚀原理
压印光刻由于原理上的不同使得整个工艺路线与光学光刻相比有很大的独立性，如下图１所示
作者简介：史永胜(1981~)，男. 博士生. 基金项目：国家自然科学基金(50505037), 国家973重点基础研究发展计划(2003CB716203)，国家自然科学基金资助项目（50275118）资助
a (1)通过掩膜光照曝光光刻胶
b (1)模具下压形成图形
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a RIE去除残留膜后AFM扫描图
b RIE去除残留膜后AFM扫描图
图2 RIE和ICP去除残留膜后AFM对比图
由图2可以看出，RIE刻蚀后的样片的粗糙度要比ICP刻蚀后小上很多，更为重要的是，ICP刻蚀后，在裸露的基底材料层上有些残留膜没有去去除干净，如图2 b中所示。在存在残留胶时对下一步的刻蚀产生较大的影响，导致在非图形区造成多余掩蔽。
导致这个现象发生的原因是：ICP刻蚀方式从本质上而言是增强的反应等离子体刻蚀技术，与RIE相比它在反应室里的电极上增加了一个射频电源，如此就可以给等离子体提供偏置电压，供给等离子体能量使等离子体垂直作用于基片，加强了物理性的溅射作用。所以在ICP刻蚀中，等离子体的能量更大，作用到阻蚀胶上去产生不均匀的刻蚀作用，致使“漏刻“现象发生。
3．2 去除阻蚀胶残留膜实验
通过如上的比较分析，在刻蚀工工艺中第一步去除阻蚀胶残留膜中选择了RIE的刻蚀方式。
刻蚀气体选用O2，其在辉光放电过程中产生O2，O2+，O3，O—。
刻蚀气体形成的等离子体其电离度约为0.1％—1%，这样的等离子体由电子、离子、自由基组成，其中自由基占90%以上，自由基是电中性的原子或分子基团，但它们已经不是处于基态的中性粒子，它们在射频电场中，受到电离的离子和电子以及粒子间的相互作用，获得了一定的能量，虽未电离但已处于激发态的中性粒子，这种处于激发态的气体粒子具有很强的化学活性，容易产生化学反应。
当自由基粒子到达被刻蚀的阻蚀胶表面，由于它在化学上的活性，被阻蚀胶表面化学吸附后立即反应电
离，在阻蚀胶的表面形成向内的一个很强的偶极场，这个偶极场拖着离化的2O +进入到阻蚀胶的表面内，形成气态的2CO 、2H O ，完成化学刻蚀过程。同时刻蚀过程中也存在粒子的轰击效应,但是这里的粒子轰击效应又不仅仅是一种物理效应,它对化学反应还产生显著的增强作用。
刻蚀阻蚀胶过程中主要反应为：
(CH 2)n O m （s ）+ O 2 (g) →CO 2(g)+H 2O(g) (1)
反应产物作为残余气体抽出反应室，完成阻蚀胶的刻蚀工艺。
刻蚀速率通过用AMBios －XP2型表面形貌仪测量刻蚀前后阻蚀胶残留膜厚度变化来计算。刻蚀质量通过使用VECCO 原子力显微镜测量刻蚀前后特征线宽变化来衡量侧向刻蚀程度。
侧向刻蚀参数用各向异性值Anisotropy 来表征。Anisotropy 计算方法如下式（2）所示
H
V
V Vertical Etch Rate A =Horizontal Etch Rate V ＝ (2)
即：纵向刻蚀速率与水平刻蚀速率之比。
通过对RIE 各刻蚀参数如反应压力、气体流量、射频功率的优化与配置，可以得到稳定的刻蚀速率与较高的各向异性数值。
在O 2的气体流速为50sccm (标准状态下每分的毫升数)，射频功率为150W ，反应时压力为0.8Pa 的刻蚀参数下，刻蚀速率可稳定在140nm/min,各向异性值可以达到8。
在此参数下，可以精确的去除阻蚀胶残留膜，可以保证第二步刻蚀的顺利进行。
在第二步刻蚀中，采用ICP 的刻蚀方式进行基底材料的刻蚀。由于阻蚀胶在第二步刻蚀时残留膜已经完全去除，只有掩蔽作用，而且使用的刻蚀气体对基底材料和阻蚀胶的选择比比较高（10以上），ICP 较强的溅射作用所引发的阻蚀胶的少量去除可以忽略不计。
刻蚀气体选择CF 4和H 2的混合气体。基底材料为Si 。
辉光放电时产生等离子体，在等离子体中CF 4被离解成F 原子和不稳定的CF x 分子基团，CF x 被吸附在基片表面，与Si 反应生成SiF x 和C 原子，而C 原子沉积在Si 表面，形成占据较小基底表面的“原子簇”。 刻蚀中发生的主要化学反应为
CF 4→ CF x +F * (3)
4 F *+S i →SiF 4 (4)
CF x ＋Si →SiF x ＋C （5）
刻蚀结果如下图3所示
图3 图形转移到基底材料层上的AFM 扫描图
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https://www.doczj.com/doc/a46466957.html, 4结论
刻蚀工艺是压印光刻工艺的重要步骤，关系到压印工艺能否在硅基上形成最终图形。本文对压印光刻刻蚀技术做了大量的实验与理论分析，确定了刻蚀工艺路线。并得到了稳定的刻蚀速率和较大的各向异性，保证了压印图形的高质量转移。
RIE刻蚀和ICP刻蚀技术是当前集成电路行业刻蚀的主流工艺，微细加工中不可或缺的重要工具。人们对等离子体刻蚀的机理还在不断探究，同时等离子体刻蚀技术的影响参数十分多，且参数之间的影响关系错综复杂，有必要对其进行进一步的实验与优化。
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Research on Etching Process in UV-Imprint Lithography
Shi Yongsheng, Ding Yucheng, Lu Bingheng, Liu Hongzhong
(State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China) Abstract: An etching process for UV imprint lithography is presented to solve the differences between UV imprint lithography and the conventional lithography. This paper gives a brief background on reactive-ion (RIE) etching and inductive couple plasmas (ICP) etching. A comparing experiment for etching resist residual layer was carried through to determine that in the first etching step ICP etching process was used. RIE etching principle of the residual layer in UV imprint lithography is also analyzed in this paper. In the first etching step,the etching parameters, such as the flow of gas, pressure, RF power etc that affect the etching rate and anisotropy are studied and a stable etching rate and a high anisotropy is achieved through the large numbers of experiment. A profound analysis and large mumbers of experiment was carried to the second etching step.
Keywords: UV imprint lithography Reactive-ion etch Resist residual layer Inductive couple plasmas
General This document aims for an understanding of the purpose of the various baking steps in pho-toresist processing, and how the baking parameters temperature and time impact on the in-dividual process. Substrate Heating before Resist Coating Heating the substrate before resist coating can improve the resist adhesion in two ways:From 100°C on, H 2O present on all surfaces desorbs, so we recommend a baking step of 120°C for few minutes for this purpose. A two-step cleaning process with acetone, followed by isopropyl alcohol, has the same effect. From 150°C on, also OH bonds apparent on any oxidized surfaces such as silicon, glasses,quartz, or ignobel metals, are thermally cracked. These OH bonds otherwise form a hy-drophilic surface with inferior resist adhesion. Applying adhesion promoters such as HMDS or TI PRIME gives a similar result. The coating should be performed directly after cooling down of the substrates in order to avoid re-adsorption of water . However , the substrate should again have room temperature before resist coating since otherwise the resist film thickness homogeneity will suffer .The document Substrate Cleaning and Adhesion Promotion gives more details on this topic.Softbake After coating, the resist film contains a remaining solvent concentration depending on the resist, the solvent, the resist film thickness and the resist coating technique.The softbake reduces the remaining solvent content in order to: ?avoid mask contamination and/or sticking to the mask, ?prevent popping or foaming of the resist by N 2 created during exposure,?improve resist adhesion to the substrate, ?minimize dark erosion during development, ?prevent dissolving one resist layer by a following multiple coating , and ?prevent bubbling during subsequent thermal processes (coating, dry etching). A softbake too cool or/and short may cause the above mentioned problems. A softbake too hot or/and long will thermally decompose a significant fraction of the photo active com-pound in positive resists, with a lower development rate and higher dark erosion as a conse-quence. Negative resists will suffer from thermal cross-linking during baking, which lowers the development rate or makes through-development impossible. Generally, we recommend a softbake at 100°C on a hotplate for 1 minute per μm resist film thickness. In an oven is used, it is recommended to add some minutes softbake time. If softbake is applied at 110°C, one should halve the softbake time, while for each 10°C below 100°C the time should be doubled in order to sufficiently decrease the remaining solvent concentration. The document Softbake of Photoresist Films gives more details on this baking step.
光刻工艺流程 Lithography Process 摘要：光刻技术（lithography technology)是指集成电路制造中利用光学—化学反应原理和化学，物理刻蚀法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。光刻是集成电路工艺中的关键性技术，其构想源自于印刷技术中的照相制版技术。光刻技术的发展使得图形线宽不断缩小，集成度不断提高，从而使得器件不断缩小，性能也不断提利用高。还有大面积的均匀曝光，提高了产量，质量，降低了成本。我们所知的光刻工艺的流程为：涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶。 Abstract:Lithography technology is the manufacture of integrated circuits using optical - chemical reaction principle and chemical, physical etching method, the circuit pattern is transferred to the single crystal surface or the dielectric layer to form an effective graphics window or function graphics technology.Lithography is the key technology in integrated circuit technology, the idea originated in printing technology in the photo lithographic process. Development of lithography technology makes graphics width shrinking, integration continues to improve, so that the devices continue to shrink, the performance is also rising.There are even a large area of exposure, improve the yield, quality and reduce costs. We know lithography process flow is: Photoresist Coating → Soft bake → exposure → development →hard bake → etching → Strip Photoresist. 关键词：光刻，涂胶，前烘，曝光，显影，坚膜，刻蚀，去胶。 Key Words:lithography,Photoresist Coating,Soft bake,exposure,development,hard bake ,etching, Strip Photoresist. 引言： 光刻有三要素：光刻机；光刻版（掩模版）；光刻胶。光刻机是IC晶圆中最昂贵的设备，也决定了集成电路最小的特征尺寸。光刻机的种类有接触式光刻机、接近式光刻机、投影式光刻机和步进式光刻机。接触式光刻机设备简单，70年代中期前使用，分辨率只有微
导轨工艺简介 涂胶基本流程 ? HP ：HOT PLATE IND ：INDEXER AH ：ADHESION CHAMBER WITH HP ? AC ：ADHESION CHAMBER WITH CP SC ：SPIN COATER ? TR ：TRANSFER UNIT 涂胶前处理（PRIMING ） ? 目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性 ? 化学试剂：HMDS （ 六甲基二硅胺 ） ? 气相涂布方法：1。常温下的HMDS 批处理箱 2。高温低真空下的HMDS 批处理箱 3。高温低真空下（高温下）的HMDS 单片处理模块 ? 确认HMDS 的效果用接触角计测量，一般要求大于65度 ? 前处理注意事项 DNS 涂胶系统图：
? 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 涂胶（COATING ） ? 影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数： ? 环境温度 ? 环境湿度 ? 排风净压力 ? 光刻胶温度 ? 光刻胶量 ? 旋转马达的精度和重复性 ? 回吸量 ? 预旋转速度，预旋转时间，最终旋转速度，最终旋转时间，最终旋转加速度 软烘 （ SOFTBAKE ） 3 1 N 2 IN HMDS V APOR
软烘目的： ?去除光刻胶中的溶剂 ?增加粘附性 ?提高E0的稳定性 ?减少表面张力 软烘方法： ?热对流烘箱 ?红外线辐射 ?接触式（接近式）热版 ?软烘的关键控制点是温度和时间 显影前烘焙（PEB） ?目的：降低或消除驻波效应 ?PEB温度一般要求比软烘高15-20度 ?PEB一般采用接触式或接近式热板烘焙?PEB的关键控制点是温度与时间 显影（DEVELOPER） 目的： 简单的说就是去除已曝光部分的光刻胶 显影方法： ?浸润显影（IMMESRSION）
TRACK工艺简介 潘川2002/1/28 摘要 本文简要介绍关于涂胶、显影工艺的一些相关内容。 引言 超大规模IC对光刻有五个基本要求，即：高分辨率、高灵敏度、精密的套刻对准、低缺陷和大尺寸上的加工问题（如温度变化引起晶圆的胀缩等）。这五个基本要求中，高分辨率、高灵敏度和低缺陷与涂胶、显影工艺有很密切的关系。 第一节涂胶工艺 1光刻胶 光刻胶主要由树脂（Resin）、感光剂（Sensitizer）及溶剂（Solvent）等不同材料混合而成的，其中树脂是粘合剂（Binder）, 感光剂是一种光活性（Photoactivity）极强的化合物，它在光刻胶内的含量和树脂相当，两者同时溶解在溶剂中，以液态形式保存。除了以上三种主要成分以外，光刻胶还包含一些其它的添加剂（如稳定剂，染色剂，表面活性剂）。 光刻胶分为正胶和负胶。负胶在曝光后会产生交联（Cross Linking）反应，使其结构加强而不溶解于显影液。正胶曝光后会产生分解反应，被分解的分子在显影液中很容易被溶解，从而与未曝光部分形成很强的反差。因负胶经曝光后，显影液会浸入已交联的负性光刻胶分子内，使胶体积增加，导致显影后光刻胶图形和掩膜版上图形误差增加，故负胶一般不用于特征尺寸小于0.3um的制造。典型的正胶材料是邻位醌叠氮基化合物，常用的负胶材料是聚乙稀醇肉桂酸酯。CSMC-HJ用的是正性光刻胶。
在相同的光刻胶膜厚和曝光能量相同时，不同光刻胶的感光效果不同。在一定的曝光波长范围内，能量低而感光好的胶称为灵敏度，反之则认为不灵敏。我们希望在能满足光刻工艺要求的情况下，灵敏度越大越好，这样可减少曝光时间，从而提高产量。 2涂胶 涂胶是在结净干燥的圆片表面均匀的涂一层光刻胶。常用的方法是把胶滴在圆片上，然后使圆片高速旋转，液态胶在旋转中因离心力的作用由轴心沿径向飞溅出去，受附着力的作用，一部分光刻胶会留在圆片表面。在旋转过程中胶中所含溶剂不断挥发，故可得到一层分布均匀的胶膜。 涂胶过程有以下几个步骤： 1.1涂胶前处理（Priming）： 要使光刻胶精确地转移淹膜版上的图形，光刻胶与圆片之间必须要有良好的粘附。在涂胶之前，常采用烘烤并用HMDS（六甲基二硅胺）处理的方法来提高附着能力。 因圆片表面通常含有来自空气中的水分子，在涂胶之前，通常将圆片进行去水烘烤以蒸除水分子。我们一般采用100℃/5s.经过烘烤的片子，涂一层增粘剂HMDS。 涂HMDS的方法通常有两种，一种是旋转涂布法，这种方法的原理同光刻胶的涂布方法。另一种是汽相涂底法（Vapor Priming）,是将气态的HMDS在圆片表面形成一层薄膜。汽相涂底法效率高，受颗粒影响小， 目前生产中大多采用此法，并与去水烘烤在同一容器中完成。CSMC-HJ
光刻胶产品前途无量（半导体技术天地） 1 前言 光刻胶(又名光致抗蚀剂)是指通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，主要用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工，近年来也逐步应用于光电子领域平板显示器（FPD）的制作。由于光刻胶具有光化学敏感性，可利用其进行光化学反应，经曝光、显影等过程，将所需要的微细图形从掩模版转移至待加工的衬底上，然后进行刻蚀、扩散、离子注入等工艺加工，因此是电子信息产业中微电子行业和光电子行业微细加工技术的关键性基础加工材料。作为经曝光和显影而使溶解度增加的正型光刻胶多用于制作IC，经曝光或显影使溶解度减小的负型光刻胶多用于制作分立器件。 2 国外情况 随着电子器件不断向高集成化和高速化方向发展，对微细图形加工技术的要求越来越高，为了适应亚微米微细图形加工的要求，国外先后开发了g线（436nm）、i线（365nm）、深紫外、准分子激光、化学增幅、电子束、X射线、离子束抗蚀剂等一系列新型光刻胶。这些品种较有代表性的负性胶如美国柯达（Kodak）公司的KPR、KMER、KLER、KMR、KMPR等；联合碳化学（UCC）公司的KTI系列；日本东京应化（Tok）公司的TPR、SVR、OSR、OMR；合成橡胶（JSR）公司的CIR、CBR 系列；瑞翁（Zeon）公司的ZPN系列；德国依默克（E.Merk）公司的Solect等。正性胶如：美国西帕来（Shipely）公司的AZ系列、DuPont公司的Waycot系列、日本合成橡胶公司的PFR等等。 2000~2001年世界市场光刻胶生产商的收益及市场份额 公司 2001年收益 2001年市场份额（%） 2000年收益 2000年市场份额（%） Tokyo Ohka Kogyo 150.1 22.6 216.5 25.2 Shipley 139.2 21.0 174.6 20.3 JSR 117.6 17.7 138.4 16.1 Shin-Etsu Chemical 70.1 10.6 74.2 8.6 Arch Chemicals 63.7 9.6 84.1 9.8 其他 122.2 18.5 171.6 20.0 总计 662.9 100.0 859.4 100.0 Source: Gartner Dataquest 目前，国际上主流的光刻胶产品是分辨率在0.25μm～0.18μm的深紫外正型光刻胶，主要的厂商包括美国Shipley、日本东京应化和瑞士的克莱恩等公司。中国专利
光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming） 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。 目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 光阻涂布 晶圆上微米厚度等级的光阻，是采用旋转离心（spin-coating）的方式涂布上去。其典型程序包括： (1)晶圆表面前处理(pre-baking)：即在150°C下烘烤一段时间。若表面无氧化层，要另外先上助粘剂(primer)，如HMDS，再降回室温。换言之，芯片表面在涂敷光阻前要确保是亲水性（hydrophilic）。 (2)送晶圆上真空吸附的转台，注入（dispensing）光阻，开始由低转速甩出多余的光阻并均布之，接着以转速数千rpm，减薄光阻至所需厚度。 (3)将晶圆表层光阻稍事烤干定型，防止沾粘。但不可过干过硬，而妨碍后续的曝光显影。 一般光阻涂布机的涂布结果是厚度不均。尤其在晶圆边缘部份，可能厚达其它较均匀部份的光阻3倍以上。另外，为了确保光阻全然涂布到整片晶圆，通常注入光阻的剂量，是真正涂布粘着在晶圆上之数十甚至数百倍，极其可惜；因为甩到晶圆外的光阻中有机溶剂迅速挥发逸散，成份大变，不能回收再使用。 厚光阻 德国Karl-Suss公司开发了一种新型的光阻涂布机，称为GYRSET?，如图2-9所示，其卖点在于强调可减少一半的光阻用量，且得出更均厚的光阻分布。其原理极为单纯：只是在真空转台上加装了跟着同步旋转的盖子。如此一来，等于强迫晶圆与盖子之间的空气跟着旋转，那么光阻上便无高转速差的粘性旋转
光刻胶产品前途无量（半导体技术天地）1前言 光刻胶(又名光致抗蚀剂)是指通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，主要用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工，近年来也逐步应用于光电子领域平板显示器（FPD）的制作。由于光刻胶具有光化学敏感性，可利用其进行光化学反应，经曝光、显影等过程，将所需要的微细图形从掩模版转移至待加工的衬底上，然后进行刻蚀、扩散、离子注入等工艺加工，因此是电子信息产业中微电子行业和光电子行业微细加工技术的关键性基础加工材料。作为经曝光和显影而使溶解度增加的正型光刻胶多用于制作IC，经曝光或显影使溶解度减小的负型光刻胶多用于制作分立器件。 2国外情况 随着电子器件不断向高集成化和高速化方向发展，对微细图形加工技术的要求越来越高，为了适应亚微米微细图形加工的要求，国外先后开发了g线（436nm）、i线（365nm）、深紫外、准分子激光、化学增幅、电子束、X射线、离子束抗蚀剂等一系列新型光刻胶。这些品种较有代表性的负性胶如美国柯达（Kodak）公司的KPR、KMER、KLER、KMR、KMPR等；联合碳化学（UCC）公司的KTI系列；日本东京应化（Tok）公司的TPR、SVR、OSR、OMR；合成橡胶（JSR）公司的CIR、CBR系列；瑞翁（Zeon）公司的ZPN系列；德国依默克（ E.Merk）公司的Solect等。 正性胶如： 美国西帕来（Shipely）公司的AZ系列、DuPont公司的Waycot系列、日本合成橡胶公司的PFR等等。 2000~2001年世界市场光刻胶生产商的收益及市场份额 公司2001年收益2001年市场份额（%）2000年收益2000年市场份额（%）
第八章基本光刻工艺流程-表面准备到曝光 概述 最重要的光刻工艺是在晶圆表面建立图形。这一章是从解释基本光刻工艺十步法和讨论光刻胶的化学性质开始的。我们会按照顺序来介绍前四步（表面准备到对准和曝光）的目的和执行方法。 目的 完成本章后您将能够： 1．勾画出基本的光刻工艺十步法制程的晶圆截面。 2．解释正胶和负胶对光的反应。 3．解释在晶圆表面建立空穴和凸起所需要的正确的光刻胶和掩膜版的极性。4．列出基本光刻十步法每一步的主要工艺选项。 5．从目的4的列表中选出恰当的工艺来建立微米和亚微米的图形。 6．解释双重光刻，多层光刻胶工艺和平整化技术的工艺需求。 7．描述在小尺寸图形光刻过程中，防反射涂胶工艺和对比增强工艺的应用。8．列出用于对准和曝光的光学方法和非光学方法。 9．比较每一种对准和曝光设备的优点。 介绍 光刻工艺是一种用来去掉晶圆表面层上的所规定的特定区域的基本操作（图8.1）。Photolithography是用来定义这个基本操作的术语。还有其它术语为Photomasking, Masking, Oxide或者Metal Removal （OR,MR）和Microlithography。 光刻工艺是半导体工艺过程中非常重要的一道工序，它是用来在不同的器件和电路表面上建立图形（水平的）工艺过程。这个工艺过程的目标有两个。首先是在晶圆表面建立尽可能接近设计规则中所要求尺寸的图形。这个目标被称为晶圆的分辨率（resolution）。图形尺寸被称为电路的特征图形尺寸（feature size）或是图像尺寸（image size）。 第二个目标是在晶圆表面正确定位图形（称为Alignment或者Registration）。整个电路图形必须被正确地定位于晶圆表面，电路图形上单独的每一部分之间的相对位置也必须是正确的（图8.2）。请记住，最终的图形是用多个掩膜版按照特定的顺序在晶圆表面一层一层叠加建立起来的。图形定位的的要求就好像是一幢建筑物每一层之间所要求的正确的对准。很容易想象，如果建筑物每一层和每一层不能很好地对准，那么它会对电梯以及楼梯带来什么样的
光刻工艺介绍 一、定义与简介 光刻是所有四个基本工艺中最关键的，也就是被称为大家熟知的photo，lithography，photomasking, masking, 或microlithography。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成，这些部件是预先做在一块或者数块光罩上，并且结合生成薄膜，通过光刻工艺过程，去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。 光刻其实就是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成，现在先进的硅12英寸生产线已经做到22nm，我们这条线的目标6英寸砷化镓片上做到0.11um。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。
二、光刻工艺流程介绍 光刻与照相类似，其工艺流程也类似： 实际上，普通光刻工艺流程包括下面的流程：
1)Substrate Pretreatment 即预处理，目的是改变晶圆表面的性质， 使其能和光刻胶（PR）粘连牢固。主要方法就是涂HMDS，在密闭腔体内晶圆下面加热到120℃，上面用喷入氮气加压的雾状HMDS，使得HMDS和晶圆表面的-OH健发生反应已除去水汽和亲水健结构，反应充分后在23℃冷板上降温。该方法效果远比传统的热板加热除湿好。 2)Spin coat即旋转涂光刻胶，用旋转涂布法能提高光刻胶薄膜的 均匀性与稳定性。光刻胶中主要物质有树脂、溶剂、感光剂和其它添加剂，感光剂在光照下会迅速反应。一般设备的稳定工作最高转速不超过4000rpm，而最好的工作转速在2000～3000rpm。 3)Soft Bake(Pre-bake)即软烘，目的是除去光刻胶中溶剂。一般是 在90℃的热板中完成。 4)Exposure即曝光，这也是光刻工艺中最为重要的一步，就是用 紫外线把光罩上的图形成像到晶圆表面，从而把光罩上面的图形转移到晶圆表面上的光刻胶中。这一步曝光的能量(Dose)和成像焦点偏移(Focus offset)尤为重要. 5)Post Exposure Bake(PEB)即后烘，这是非常重要的一步。在 I-line光刻机中，这一步的目的是消除光阻层侧壁的驻波效应，
光刻胶知识大全 光刻胶（Photo Resist） 光刻胶的定义及主要作用 光刻胶是一种有机化合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度会发生变化。一般光刻胶以液态涂覆在硅片表面上，曝光后烘烤成固态。 光刻胶的作用： a、将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中； b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀或离子注入）。 ? 光刻胶起源 光刻开始于一种称作光刻胶的感光性液体的应用。图形能被映射到光刻胶上，然后用一个developer就能做出需要的模板图案。光刻胶溶液通常被旋转式滴入wafer。如图 wafer被装到一个每分钟能转几千转的转盘上。几滴光刻胶溶液就被滴到旋转中的wafer 的中心，离心力把溶液甩到表面的所有地方。光刻胶溶液黏着在wafer上形成一层均匀的薄膜。多余的溶液从旋转中的wafer上被甩掉。薄膜在几秒钟之内就缩到它最终的厚度，溶剂很快就蒸发掉了，wafer上就留下了一薄层光刻胶。最后通过烘焙去掉最后剩下的溶剂并使光刻胶变硬以便后续处理。镀过膜的wafer对特定波成的光线很敏感，特别是紫外（UV）线。相对来说他们仍旧对其他波长的，包括红，橙和黄光不太敏感。所以大多数光刻车间有特殊的黄光系统。 光刻胶的主要技术参数 a、分辨率（resolution）。区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。 b、对比度（Contrast）。指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。 ； c、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/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光（DUV）、极深紫外光（EUV）等尤为重要。 d、粘滞性/黏度（Viscosity）。衡量光刻胶流动特性的参数。粘滞性随着光刻胶中的溶剂的减少而增加；高的粘滞性会产生厚的光刻胶；越小的粘滞性，就有越均匀的光刻胶厚度。光刻胶的比重（SG，Specific Gravity）是衡量光刻胶的密度的指标。它与光刻胶中的固体含量有关。较大的比重意味着光刻胶中含有更多的固体，粘滞性更高、流动性更差。粘度的单位：泊（poise），光刻胶一般用厘泊（cps，厘泊为1%泊）来度量。百分泊即厘泊为绝对粘滞率；运动粘滞率定义为：运动粘滞率=绝对粘滞率/比重。单位：百分斯托克斯（cs）＝
集成电路制造工艺 光刻工艺流程 作者：张少军 陕西国防工业职业技术学院电子信息学院电子****班 24 号 710300 摘要：摘要：光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去 的工艺，在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。 关键词：光刻胶；曝光；烘焙；显影；前景 Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island. Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; prospects 基本光刻工艺流程— 1 基本光刻工艺流程—从表面准备到曝光 1.1 光刻十步法 表面准备—涂光刻胶—软烘焙—对准和曝光—显影—硬烘焙—显影目测—刻蚀—光刻胶去除—最终目检。 1.2 基本的光刻胶化学物理属性 1.2.1 组成聚合物+溶剂+感光剂+添加剂,普通应用的光刻胶被设计成与紫外线和激光反应，它们称为光学光刻胶（optical resist），还
TRACK换液（丙酮、光刻胶、显液）规范 兼职广告任务网 https://www.doczj.com/doc/a46466957.html, 分发部门总 经 办 管 代 行 政 部 人力 资源 部 生 产 一 部 生 产 二 部 生 产 三 部 品 检 部 研 发 部 市场 营销 部 采 购 部 财 务 部 项 目 部 动力 保障 部 文 控 中 心 档 案 室 分发范围分发份数
一、目的：熟悉TRACK换液程序，保证安全作业生产 二、更换光刻胶胶 图1 光刻胶胶管路图 1、更换同种光刻胶胶 1）把空瓶拿走,装上新光阻瓶,盖好盖子 2）打开前面管路2#缓冲排气阀(由于缓冲杯中有较大的气,经由2#排走) 3）慢慢打开1#针阀,连接N2到光阻瓶盖上,把光阻压入缓冲杯,液位sensor亮,此时除去N2管,同时关掉2#阀 4）由光刻胶泵排掉适量管路中的光阻 2、更换不同种（或新与旧）光刻胶胶 1）把光阻瓶拿走,打开光刻胶泵直到喷嘴没有光阻滴出 2）把原来放光阻瓶的位置换上丙酮瓶,作清洗 3）打开2#缓冲排气阀 4）慢慢打开1#针阀,连接N2到光阻瓶盖上,把光阻压入缓冲瓶,液位sensor亮,除去N2管,同时关掉2#阀 5）打开3#排液阀 6）慢慢打开1#针阀,连接N2到光阻瓶盖上,把光阻压入接过滤器的排液管路, 除去N2管,关闭3#阀 7）启动光刻胶泵直接纯净的丙酮排出后,再停止光刻胶泵 8）再启动光刻胶泵,直接没有液体从喷嘴中排出 9）换上新的光刻胶瓶, 10）打开2#缓冲排气阀
11）慢慢打开1#针阀,连接N2到光刻胶瓶盖上,把光阻压入缓冲杯中直至液位sensor亮,关掉2#缓冲阀 12）更换完成 三、更换丙酮 1、打开丙酮柜门，，将氮气阀门关闭，拉出丙酮柜子，开启罐盖 2、倒入新丙酮，盖好罐盖，将丙酮柜子推回原位。 3、打开氮气阀门，观察压力表，指针指向绿色区域即为正常 四、显影液更换方法与丙酮溶液更换方法类似 相关图片： 注意事项： 1，更换新光刻胶及新显影液时需专人更换。 2，更换新光刻胶及新显影液后需试产顺利后方可量产。
感谢所有的原文作者，这里我只是略作整理，希望能对新手有所帮助。 光刻工艺 光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。 光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning) 光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。 光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming) 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS 用量大。 目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）； b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄； 影响光刻胶厚度均运性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时间点有关。 一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和分辨率）： I-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～0.5μm。 4、软烘（Soft Baking） 方法：真空热板，85～120℃,30～60秒； 目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶玷污设备；
导轨工艺简介 涂胶基本流程 ? HP ：HOT PLATE IND ：INDEXER AH ：ADHESION CHAMBER WITH HP ? AC ：ADHESION CHAMBER WITH CP SC ：SPIN COATER ? TR ：TRANSFER UNIT 涂胶前处理（PRIMING ） ? 目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性 ? 化学试剂：HMDS （ 六甲基二硅胺 ） ? 气相涂布方法：1。常温下的HMDS 批处理箱 2。高温低真空下 的HMDS 批处理箱 3。高温低真空下（高温下）的HMDS 单片处理模块 ? 确认HMDS 的效果用接触角计测量，一般要求大于65度 ? 前处理注意事项 ? 来片衬底必须是干净和干燥的 DNS 涂胶系统图：
? HMDS 处理后应及时涂胶 ? HMDS 处理不能过度 ? 安全使用HMDS 涂胶（COATING ） ? 影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数： ? 环境温度 ? 环境湿度 ? 排风净压力 ? 光刻胶温度 ? 光刻胶量 ? 旋转马达的精度和重复性 ? 回吸量 ? 预旋转速度，预旋转时间，最终旋转速度，最终旋转时间，最 终旋转加速度 软烘 （ SOFTBAKE ） 软烘目的： 3 1 N2 IN HMDS V APOR
?去除光刻胶中的溶剂 ?增加粘附性 ?提高E0的稳定性 ?减少表面力 软烘方法： ?热对流烘箱 ?红外线辐射 ?接触式（接近式）热版 ?软烘的关键控制点是温度和时间 显影前烘焙（PEB） ?目的：降低或消除驻波效应 ?PEB温度一般要求比软烘高15-20度 ?PEB一般采用接触式或接近式热板烘焙?PEB的关键控制点是温度与时间 显影（DEVELOPER） 目的： 简单的说就是去除已曝光部分的光刻胶显影方法： ?浸润显影（IMMESRSION） ?喷雾显影（SPRAY）
光刻工艺流程 Lｉtｈoｇraphｙ Proｃｅss 摘要:光刻技术（ｌithogrａphy techｎｏlｏgy)是指集成电路制造中利用光学—化学反应原理和化学,物理刻蚀法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。光刻是集成电路工艺中的关键性技术，其构想源自于印刷技术中的照相制版技术。光刻技术的发展使得图形线宽不断缩小，集成度不断提高，从而使得器件不断缩小,性能也不断提利用高。还有大面积的均匀曝光，提高了产量,质量，降低了成本。我们所知的光刻工艺的流程为:涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶。 Aｂstｒacｔ:Litｈoｇraｐhy ｔｅchnｏｌｏgy is the manufacture of inteｇｒated ｃirｃuiｔｓｕsｉnｇ opticａl - ｃｈemｉcaｌ reａction ｐrinｃiple anｄ chemi ｃaｌ, physical etcｈing methoｄ, ｔhe ciｒcuit paｔｔeｒn is ｔransferreｄｔo the ｓinｇle cｒｙstaｌ sｕrfacｅｏr the dｉelｅctric layer to form an ｅffｅｃtｉve graｐhics wiｎdow or fuｎction ｇrａphics technolｏgｙ.Ｌithogrａphy ｉs the key ｔechnologｙ in integrａted ｃircｕit tｅchnolｏｇｙ, ｔhe iｄｅa origｉnａted in priｎｔｉnｇｔｅｃｈnoloｇy iｎ the photo lithｏｇｒaｐhi ｃｐｒoｃeｓs. Developmenｔ oｆ litｈograpｈy tｅｃhnologｙmaｋｅs ｇrａpｈic ｓｗidth ｓhrinｋiｎｇ, iｎｔegration contｉnues tｏiｍprove, so tｈat the ｄevｉces continue to shriｎk, the peｒｆormａnｃe ｉs alsｏ risinｇ．Thｅrｅ are even a laｒｇe aｒｅa of ｅxｐoｓuｒe， improvｅ the ｙield, qｕality aｎd ｒeduce costs. We ｋnow lithograｐhy proceｓｓ fｌoｗis: Phｏtoresist Ｃoating → Soft ｂａkｅ→ｅｘposure →ｄｅvｅlopmeｎt →ｈarｄ bakｅ→ etｃhｉng → Sｔｒip Phoｔｏｒesiｓt． 关键词:光刻,涂胶，前烘，曝光,显影，坚膜,刻蚀,去胶。 Key Wｏrds:liｔhｏgrapｈｙ，Pｈotoｒesｉst Coating，Sofｔｂake，exｐoｓurｅ,ｄeveｌopment,hard bakｅ ,etchｉng，Ｓtrip Ｐｈoｔoresｉｓｔ．
光刻工艺问答
PHOTO 流程? 答：上光阻→曝光→顯影→顯影後檢查→CD量測→Overlay量測 何为光阻？其功能为何？其分为哪两种？ 答：Photoresist(光阻).是一种感光的物质，其作用是将Pattern从光罩(Reticle)上传递到Wafer上的一种介质。其分为正光阻和负光阻。 何为正光阻? 答：正光阻，是光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除。 何为负光阻? 答：负光阻也是光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去除。 什幺是曝光？什幺是显影？ 答：曝光就是通过光照射光阻，使其感光；显影就是将曝光完成后的图形处理，以将图形清晰的显现出来的过程。 何谓 Photo? 答：Photo=Photolithgraphy,光刻，将图形从光罩上成象到光阻上的过程。Photo主要流程为何? 答：Photo的流程分为前处理，上光阻，Soft Bake, 曝光，PEB，显影，Hard Bake 等。 何谓PHOTO区之前处理? 答：在Wafer上涂布光阻之前，需要先对Wafer表面进行一系列的处理工作，以使光阻能在后面的涂布过程中能够被更可靠的涂布。前处理主要包括Bake，HDMS等过程。其中通过Bake将Wafer表面吸收的水分去除，然后进行HDMS工作，以使Wafer表面更容易与光阻结合。 何谓上光阻? 答：上光阻是为了在Wafer表面得到厚度均匀的光阻薄膜。光阻通过喷嘴（Nozzle）被喷涂在高速旋转的Wafer表面，并在离心力的作用下被均匀的涂布在Wafer的表面。
光刻工艺基础知识PHOTO 光刻工艺基础知识PHOTO (注：引用资料) 光刻工艺基础知识 PHOTO PHOTO 流程? 答：上光阻→曝光→显影→显影后检查→CD量测→Overlay量测 何为光阻？其功能为何？其分为哪两种？ 搭：Photoresist(光阻).是一种感光的物质，其作用是将Pattern从光罩(Reticle)上传递到Wafer上的一种介质。其分为正光阻和负光阻。 何为正光阻? 答：正光阻，是光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除。 何为负光阻? 答：负光阻也是光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去除。 何谓Photo? 答：Photo=Photolithgraphy,光刻，将图形从光罩上成象到光阻上的过程。 Photo主要流程为何? 答：Photo的流程分为前处理，上光阻，Soft Bake, 曝光，PEB，显影，Hard Bake 等。 何谓PHOTO区之前处理? 答：在Wafer上涂布光阻之前，需要先对Wafer表面进行一系列的处理工作，以使光阻能在后面的涂布过程中能够被更可靠的涂布。前处理主要包括Bake，HDMS等过程。其中通过Bake将Wafer表面吸收的水分去除，然后进行HDMS(六甲基乙硅氮烷，以增加光阻与晶体表面附着的能力)工作，以使Wafer表面更容易与光阻结合。 何谓上光阻? 答：上光阻是为了在Wafer表面得到厚度均匀的光阻薄膜。光阻通过喷嘴（Nozzle）被喷涂在高速旋转的Wafer表面，并在离心力的作用下被均匀的涂布在Wafer的表面。 何谓Soft Bake? 答：上完光阻之后，要进行Soft Bake，其主要目的是通过Soft Bake将光阻中的溶剂蒸发，并控制光阻的敏感度和将来的线宽，同时也将光阻中的残余内应力释放。