文档介绍：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***二硅***烷)。 2、涂底(Priming) 方法:a、气相成底膜的热板涂底。 HMDS 蒸汽淀积,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、HMD S 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 PRCoating ) 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 ~3μm; KrF 的厚度约 ~ μm; ArF 的厚度约 ~ μm。 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; 边缘光刻胶的去除( EBR ,Edge Bead Removal )。光刻胶涂覆后,在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且容易发生剥离( Peeling )而影响其它部分的图形。所以需要去除。方法:a、化学的方法(Chemical EBR )。软烘后,用PGMEA 或EGMEA 去边溶剂, 喷出少量在正反面边缘出,并小心控制不要到达光刻胶有效区域; b、光学方法(Optical EBR )。即硅片边缘曝光( WEE ,Wafer Edge Exposure )。在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特殊溶剂中溶解 5、对准并曝光( Alignment and Exposure ) 对准方法: a、预对准,通过硅片上的 notch 或者 flat 进行激光自动对准; b、通过对准标志( Align Mark ),位于切割槽( Scribe Line )上。另外层间对准, 即套刻精度( Overlay ),保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。曝光中最重要的两个参数是: 曝光能量( Energy )和焦距( Focus )。如果能量和焦距调整不好,就不能得到要求的分辨率和大小的图形。表现为图形的关键尺寸超出要求的范围。曝光方法:a、接触式曝光(Contact Printing )。掩膜板直接与光刻胶层接触。曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当,设备简单。缺点: 光刻胶污染掩膜板; 掩膜板的磨损, 寿命很低( 只能使用 5~ 25次); 1970 前使用, 分辨率〉 μm。 b、接近式曝光( Proximity Printing )。掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm。可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。但是同时引入了衍射效应,降低了分辨率。 1970 后适用,但是其