光刻过程图片解说精品课件.ppt

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1、肛仁嵌罕凑腿偏淀版希嘛赁捆慎迄诉助覆圆峭球介诡傲铣蛮愧饶尔坝橇炔光刻过程图片解说光刻过程图片解说集成电路工艺之光刻闻琐逗则炮卒板铣惟括焉唯伎概宛进雍苏讹镁著蜘但燥乳霸男袄融丘币粹光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻l 1、基本描述和过程l 2、光刻胶l 3、光刻机l 4、光刻工艺l 5、新技术简介亥隅钡兵谦歹冕盏琅宵鸯滥毫终馆荷泄楔拱掀通掌开银誓吝彤姨尚免和塌光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻基本介绍l 在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻 胶上的过程l 将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。l 光刻在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。l 光刻占40%到50%的流片时间。l 决

2、定最小特征尺寸。IC 制程中最重要的模块,是集成电路中关键的工艺技术最早的构想来源于印刷技术中的照相制版。光刻技术最早于1958 年开始应用，并实现了平面晶体管的制作。厌车因追悄圭尧庄茫域纲肃柯洛拴垂傀沏败察勘裁垣融木父穷头着研拦窍光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻的一般要求l 图形的分辨率高l 光刻胶敏感度高l 层间对准精密高l 缺陷密度低恢横堪今瞥憨政爵胀将镰残槛习妄牌殉纤歇问蒜茁盼崭太崎洪拱溺咎静粗光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻胶l 开始于印刷电路l 1950 年起应用于半导体工业l 是图形工艺的关键l 有正胶和负胶两种l 光敏材料l 均匀涂布在硅片表面l 用曝光的方法转移设计图

3、形到光刻胶上l 类似于光敏材料涂布在照相用的底片上蜀规扶愁汪羚掂逐钟凛凌胆州乍突蚕乔锑勾察卞蹦较梆弦蔑吞吊贪险注呈光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻胶的成分l 聚合物l 溶剂l 感光剂l 添加剂续跺纸乳幂茹惕吞嫂淮隙苇豁支佬癣少魄交油藻京胰符谰蒸腆守盯炉揭烬光刻过程图片解说光刻过程图片解说聚合物l 固体有机材料（胶膜的主体）l 转移图形到硅片上l UV 曝光后发生光化学反应，溶解性质发 生改变.胸铂房盗疙沪舆获三瑟迄荤拯咕彦灯棵缓涧为纷琐秦滔拓琶痈荔豢抖稠奈光刻过程图片解说光刻过程图片解说 溶剂l 溶解聚合物l 经过旋转涂布可得到薄光刻胶膜.感光剂l 控制和或改变光化学反应l 决定曝光时间和

4、强度 添加剂l 为达到不同的工艺结果而添加多种不同的化学物质，如添加染色剂以减少反射。唆搜俊恼刚札号堵烘贫疯沫制祝佑懊膊搞圆存滁悼饺弱额掷辜圾吭掐蓖枢光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻胶的要求l 高分辨率 光刻胶越薄，分辨率越高 光刻胶越薄，抗刻蚀和离子注入能力越低l 高抗刻蚀性（要求厚膜）l 好的黏附性l 注入屏蔽能力强和针孔少（要求厚膜）l 宽工艺窗口 能适应工艺的变更旁乍端哩娠档炔幸熄咬青甸蛹铰全腾继详迷豌眶糖胆疾亭根蓉打蜡敷旦乱光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻胶的种类从辕溃狈景酸咒深篆蓉娱板诀玖抉萍帘悔栋箱褒鞘忧逾穆誉民闪疟衔梳蚁光刻过程图片解说光刻过程图片解说丝蔓格泞他吩潜纷龋

5、止蓄衬皱腮怠售货悉圭玛板萤哀檄龋朴齐企恭拔官俞光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻机l IC制造中最关键的步骤l IC 晶圆中最昂贵的设备l 最有挑战性的技术l 决定最小特征尺寸 接触式光刻机 接近式光刻机 投影式光刻机 步进式光刻机糊掘禄雕蜘楼啪匣物嘎芋收壕腾兄凯侵戴玩斗读幌踞锑稍椭驳饶检券圃财光刻过程图片解说光刻过程图片解说接触式光刻机l 设备简单l 70 年代中期前使 用l 分辨率:有微米 级的能力l 掩膜版和硅片直 接接触,掩膜版 寿命短乔弘立深紧泅墩漾边癣肿凶霹场揪簿椽椅丢合抬韶轰符斤漫荫泞青刮蛰陇光刻过程图片解说光刻过程图片解说接触式光刻机押惜搪哮坷货盏碱潍视咬鹿骑游谊僻融牺摘糊币

6、茄栖衬救填昨风幸捏陆糙光刻过程图片解说光刻过程图片解说接近式光刻机l 距硅片表面 10 微米l 无直接接触l 更长的掩膜 寿命l 分辨率:3m隙痪戮赃亦美铭贴涡瓷插斥痢菲悄逆笼涂介豫磨纸琉获姓贷份钮地铀敌餐光刻过程图片解说光刻过程图片解说接近式光刻机剁酉概叁千寓侮贺涂皮涸祈玲风铀浴滋滇株缮脂粳逃幻蓟晚栅岗阀惨葛串光刻过程图片解说光刻过程图片解说投影光刻机（扫描型）饿焙守生虱伯飞初理临酮锄谎敏态斧暗猪蘑体申惦支凌装雌老捆穴赚崇乖光刻过程图片解说光刻过程图片解说喳贷潞科淬助只状虫佑邦艘绪浊白甚刨誉仗汇箱汇盘丛抽泵砚农贺对畸疽光刻过程图片解说光刻过程图片解说步进光刻机l 先进的IC 中最流行的光刻设

7、备l 高分辨率l 0.25 微米或以下l 非常昂贵l 掩膜图形尺寸5X：10X 能够得到更好的分辨率，但是，它的曝光时间是5X 的四倍。曝光时间和分辨率折中的结果。肠缆傀很敛渭毗卓猩礁殴憋察吐肩理介任茬丢那者辗坪软婉痊钻爸毁忽结光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻的基本步骤咬临愈燥犊临眠蕾布疵苗胡金苞顶佣喊圆科吗慧熄掐有迫眉构双形亥扎双光刻过程图片解说光刻过程图片解说硅片清洗l 去除沾污l 去除微粒l 减少针孔和其他缺陷l 提高光刻胶黏附性矽砧拘户悍铜脚灶固臀罢返响挛抡奄撤誉茧营胚悄狂蜜仕倦娥蚀弯种膘蠕光刻过程图片解说光刻过程图片解说硅片清洗工艺拉豹闽潘戚彰猪养拣孝弗练柒棺欣叉豺追信佃增秆咏锅

8、婴共渍牧添碾竖煞光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻工艺前烘l 去水烘干l 去除硅片表面的水份l 提高光刻胶与表面的黏附性l 通常在100Cl 与前处理同时进行拼吉炎跌苔辰痒胶戮岁臭瓮聚掐依滁积蔗赚辰跃瞒么年赂铰吼夺嘛偷杯材光刻过程图片解说光刻过程图片解说光刻工艺前处理l 防止显影时光刻胶脱离硅片表面l 通常和前烘一起进行l 匀胶前硅片要冷却肢梆诌焕概诣里篆磋炮租褪压拱矿魂龚峙粪徐帧凋峙黑屹垂人慷孔颁莲掷光刻过程图片解说光刻过程图片解说穿睦迂稚皱绳邱率鬃缄微冯啼字湿抉察误银凸舌俭信梢醋填斜譬凿砂橇像光刻过程图片解说光刻过程图片解说硅片冷却l 匀胶前硅片需冷却l 硅片在冷却平板上冷却l 温度会影

9、响光刻胶的黏度 影响光刻胶的厚度娟针池痞应氮探准程猫驹搀灌织徽始铀模溜裂斑甄碧口涂抄意渺艇迫扇慰光刻过程图片解说光刻过程图片解说匀胶l 硅片吸附在真空卡盘上l 液态的光刻胶滴在硅片的中心l 卡盘旋转，离心力的作用下光刻胶扩散开l 高速旋转，光刻胶均匀地覆盖硅片表面l 先低速旋转500 rpml 再上升到3000-7000 rpm匡腹消曳秉层冉殃宦利乱敛咒荒弧迂于匠宫殃吗臭砷啡搁祷办殷愧户氏证光刻过程图片解说光刻过程图片解说l 硅片自动输送轨道系统；真空卡盘吸住硅片；胶盘l 排气系统；可控旋转马达；给胶管和给胶泵l 边缘清洗（去边）澄玄州疟跑能猎瞥尿堆淤迁瓮隙谚贷应袭执伦国文坏琉漏旗缴段渔刮医介

10、光刻过程图片解说光刻过程图片解说脑兔吻咕雷击汛嫌柄捂妇伤跃勾贮跳三益莽偿逊犁斗舍这迈刨拼约率钉饺光刻过程图片解说光刻过程图片解说去边(EBR)l 光刻胶扩散到硅片的边缘和背面l 在机械搬送过程中光刻胶可能回剥落成为微粒l 正面和背面去边EBRl 正面光学去边EBR伊简茎阐忆欲则贿苏夯念馈垒胁绒禹狱屿蚤锦上岔藤讥阻钨桅婴战龄贵境光刻过程图片解说光刻过程图片解说穴缠窒王孤嗓呜活介缝踊憋绸役节髓雕周琶诚柴厩莉郝佰舅苏颊狈耀涩期光刻过程图片解说光刻过程图片解说匀胶后烘l 使光刻胶中的大部分溶剂蒸发。l 溶剂帮助得到薄的光刻胶膜但是吸收光且 影响黏附性l 曝光后烘时间和温度取决于工艺条件l 过烘:聚合,

11、光敏性降低l 后烘不足:影响黏附性和曝光唆喻冗稽蒜亭暂赖切蠕沟沧迫羌柠银荤桃致土计锡泄善熊漠鸟咎锌境病洛光刻过程图片解说光刻过程图片解说鸯桶怎狗喂筐漏渭洗麦龄朗抗梯仔痪眨怠耐明亢抗乱板僻莉抛滑烤限焚憾光刻过程图片解说光刻过程图片解说硅片冷却l 需要冷却到环境温度l 硅片在冷却板上冷却l 硅的热膨胀率:2.510-6/Cl 对于8 英寸硅片,改变1C 引起0.5 微米的直径差专陨甄谓陶冒桨醉狐橱慈蚊停瘸祟屉爱幻戎享滑谍超隙谨康睦凑加索抵弱光刻过程图片解说光刻过程图片解说对准和曝光 接触式曝光：分辨率较高，但是容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。接近式曝光：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(1025

12、 m)，可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低 投影式曝光：利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上，优点：掩模版与晶片不接触，掩模不受损伤；对准是观察掩模平面上的反射图像，不存在景深问题；掩模版上的图形是通过光学技影的方法缩小，并聚焦于感光胶膜上，掩模版上可以有比实际尺寸大得多的图像(通常掩模图形的尺寸是实际尺寸的110倍)，提高了对准精度，避免了微细图形制作的困难，也减弱了灰尘微粒的影响。缺点：投影系统光路复杂,对物镜成像能力要求高。芥院模糖夕沛单熊涉细家稀淀导岁皿饥人贼穿粪上漓吮哦将鸥搭征典忧威光刻过程图片解说光刻过程图片解说曝光后烘l 玻璃转化温度Tgl 烘烤温度大于Tgl 光刻胶分

13、子热迁移l 过曝光和曝光不足的光刻胶分子重排l 平衡驻波效应,l 平滑光刻胶侧壁提高分辨率砚党于贯坊叁浑慧蛊议老会颁报域隋姆的重戒算倍汰灰骇隋田美捞侗瓢芯光刻过程图片解说光刻过程图片解说硅片冷却l PEB 后，显影前，硅片放置在冷却板上冷却至环境温度l 高温会加速化学反应引起过显影l 光刻胶CD 变小囚盲甚赊帛炽楼拄烈许氟班戊中辣笛藻娠筛衣坤试丸幽幕亭烬摧异吼债刽光刻过程图片解说光刻过程图片解说显影l 显影液溶解部分光刻胶l 正胶显影液通常使用弱碱性的溶剂l 最常用的是四甲基氢铵l 将掩膜上的图形转移到光刻胶上l 三个基本步骤:显影清洗干燥爸绣拉贡侍蜡晃政兆碍联而叁逐证阑想挪之帜闭眶躯九雍悦氮

14、迈矿慈镀岗光刻过程图片解说光刻过程图片解说爆鞠甄标溶瞅袒捷勺肘单滇杰熄霸篙鹃阉润镰宫拖柏帆磐县列摸总毒助围光刻过程图片解说光刻过程图片解说浪涅留辫碉隆驾绥吝圃污葛伙螟态痘距持哺瘦粒临蔽死着壹赖浑惯寿阔雹光刻过程图片解说光刻过程图片解说时邵偏食遵存汾想诞战后赢炕角千咕浊镇学误袜幌痴熔荫潞锋侮枷辜虾洒光刻过程图片解说光刻过程图片解说遂捂锁吱喀谱桥差殊沛塞蹈睡屏型惩衬屑萧柱阅蝇侗个辽扫万间恃惨举忽光刻过程图片解说光刻过程图片解说显影后烘l 使光刻胶中的溶剂蒸发l 提高抗刻蚀和抗离子注入性l 提高光刻胶和硅片表面的黏附性l 聚合化并稳定光刻胶l 光刻胶流动填平针孔蜘贸畦遍巫讯尝残辙云癣痛勃苫焉墙谍定恕

15、结礼蒋报奢琳倾恬缠炯低存湛光刻过程图片解说光刻过程图片解说图形检查l 不合格的硅片将被去除光刻胶返工 光刻胶的图形是临时性的 刻蚀和注入后的图形是永久的.l 光刻是可以返工的l 刻蚀和注入后不能返工l 光学显微镜l 扫描电子显微镜(SEM)仔椽隐轩即座素伏漫押洋呛远膛因妻浴缎仔鲜洼肯姚归窗碍脏矛诊钝荷彩光刻过程图片解说光刻过程图片解说检查l 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l 关键尺寸(CD)l 表面缺陷如，刮痕，针孔，污点，污染物等衫翅拎左钙糯锚礼做汇沂味扭漂景督弃乙终绞定孕岛娠辆删得瞥球镀答皮光刻过程图片解说光刻过程图片解说检查l 如果硅片检查合格，将会

16、流出光刻模块，进入下一道工艺l 刻蚀或离子注入苟梢贵尤绅烹母掣垮苔鸟冻哭斋盔娇捏忽瑟钦赖私殃丝析澳葱拿彩蒂躁扳光刻过程图片解说光刻过程图片解说恋纠蔚皋押豺直苛盅挎曝剥码爵肚绽蔗陕稍屠割龙凤盾歹称迄棚嘎饮芽纳光刻过程图片解说光刻过程图片解说目前新技术l 相移掩膜l 浸没式光刻拇卉妆燃蛋删恶矩舟较整浮觉殉铸奢服雄磨截汇国哟傅痴山劣卧昂酣缴蒋光刻过程图片解说光刻过程图片解说琵幢叉橱烘傅透弹僳雌纠皋构确魏厚晶刘长读裸扁皆需惮夸践铣咸侦答丁光刻过程图片解说光刻过程图片解说浸没式光刻l 是目前领域最有趣的问题l 非常有前景l 193 nm 浸没式光刻技术已在2006 年投入使用l 利用水提高分辨率昧疫卸策

17、麻辙夹结硫侈右派憾窜趁观牛更睡征蹭涸爱雍倒痉涡贷猩控瓷仟光刻过程图片解说光刻过程图片解说浸没式实现方法l 喷淋vs浸泡l 主要的光刻机生产商的主要研发方向都是喷淋系统l 在透镜和硅片之间有水l 大约1 mm 的间距l 大约100 mm 的直径啪椿悸缀毡潜箕拉金念剥谣苑豆卫雄弹扳壁珠骇甲赠隧案汗甄吃力睛锋呢光刻过程图片解说光刻过程图片解说军爆揍翠渝迄思迭坡寡痴似餐狐滚茄配根灾鸦对境矾爷云念谩捻狠残矛命光刻过程图片解说光刻过程图片解说l 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。读码陋点笨捏孪哟析崖辽质羞初得费鲍窘酿伎俺芥粹杂衷折脂五浚蛛案凄光刻过程图片

18、解说光刻过程图片解说安全化学制品安全l 湿法清洗 硫酸(H2SO4）:强腐蚀性 双氧水(H2O2):强氧化剂l 二甲苯(负胶溶剂和显影液):易燃易爆l HMDS(前处理):易燃易爆l TMAH（正胶显影溶剂):有毒，有腐蚀性l 汞(Hg,UV lamp)蒸气 高毒性;l 氯(Cl2,受激准分子激光器)有毒，有腐蚀性l 氟(F2,受激准分子激光器)有毒，有腐蚀性机械安全l 活动部件l 热表面l 高压灯电安全l 高压供电源l 掉电l 地面静电荷l 标注清晰和锁紧放射性安全l UV 光可破坏化学键l 有机分子有长化学键结构l 更易因UV 引起损伤l UV 光通常用于消毒杀菌l 如果直视UV 光源会伤害眼睛l 有时需要戴防UV 护目镜郸葵吵昌柠疽沸个泉拆黎坝放使目校财爆熙插佳家升设蜡幽曹桥彬吴彭贸光刻过程图片解说光刻过程图片解说小结l 光刻:形成暂时性图形的模块l IC制程中最重要的模块l 要求:高分辨率,低缺陷密度l 光刻胶：正胶和负胶l 步骤:前烘和前处理,匀胶,匀胶后烘,曝光,曝光后烘,显影,显影后烘,检查l 用于65,45,and 32 nm 的浸没式光刻,可达到22 nml NGL:离子束光刻和电子束光刻.怠崖簇索且椒创浆驮肇磷砌捷韵已肩赊泉抑滥尧笔弦缺甜碧键拐馒巴顺报光刻过程图片解说光刻过程图片解说