光刻工藝步驟介紹課件

光刻工藝步驟介紹光刻工藝步驟介紹綜述一光刻工藝流程介紹

1涂膠工藝介紹

2曝光工藝介紹

3顯影工藝介紹

4顯檢圖形介紹

5條寬&套刻測量

二在線流片相關(guān)知識介紹

綜述一光刻工藝流程介紹光刻工藝流程涂膠曝光顯影套刻測量

條寬測量送刻蝕送注入顯檢光刻工藝流程涂膠曝光顯影套刻測量條寬測量送刻蝕送注入顯檢N-WellPRCoatingN-SiSi(P)Si3N4SiO2PR光刻工藝步驟實例-N-WELL層次涂膠N-WellPRCoatingN-SiSi(P)Si3NN-WellExposureN-SiSi(P)Si3N4SiO2PR光刻工藝步驟實例-N-WELL層曝光N-WellExposureN-SiSi(P)Si3N4SN-WellDevelopingN-SiSi(P)Si3N4SiO2PR光刻工藝步驟實例-N-WELL層次顯影N-WellDevelopingN-SiSi(P)Si3NN-WellEtchingN-SiSi(P)Si3N4SiO2PR光刻工藝步驟實例-N-WELL的形成N-WellEtchingN-SiSi(P)Si3N4Si涂膠工藝介紹具體過程：

1）增粘處理

2）涂膠

3）涂膠后烘涂膠工藝流程圓片從片架中取出（機械手臂）增粘處理（HMDS）涂膠動作涂膠后烘Soft-bake圓片送回片架涂膠工藝完成涂膠工藝介紹具體過程：涂膠工藝流程圓片從片架中取出（機械手臂增粘處理（化學氣相涂布）

1化學品：

HMDS液（六甲基二硅亞胺）2.目的：由于圓片表面是親水的，而光刻膠具有疏水性如果不進行增粘處理直接涂膠并后烘，就會有水存在于圓片和膠分界處，導致光刻膠在圓片表面的粘附性變差。增粘處理可以增加圓片表面對光刻膠的粘附性，對保持光刻圖形完整性，穩(wěn)定性以及光刻膠對刻蝕和注入工藝的屏蔽都有很重要的作用。3.過程高溫氣化后的HMDS與圓片同處一腔經(jīng)過一段時間作用完成。增粘處理（化學氣相涂布）

1化學品：涂膠化學品光刻膠由具有感光性高分子聚合物、增粘劑、溶劑以及其它添加劑組成。稀釋劑（EBR-10A）噴膠方式動態(tài)噴膠時圓片旋轉(zhuǎn)，膠膜均勻性較好但粘附性稍差。靜態(tài)噴膠時圓片靜止，膠膜粘附性較好但均勻性稍差。

涂膠化學品涂膠前旋轉(zhuǎn)

圓片吸盤旋轉(zhuǎn)涂膠圓片吸盤滴膠加速旋轉(zhuǎn)勻膠圓片吸盤膠層旋轉(zhuǎn)去邊圓片吸盤膠層去邊（EBR）噴管

圓片吸盤膠層去邊（EBR）噴管加速旋轉(zhuǎn)圓片吸盤膠層A圖正面去邊，膠的邊緣比較規(guī)則。B圖背面去邊，膠的邊緣呈鋸齒狀。涂膠涂膠前旋轉(zhuǎn)圓片吸盤旋轉(zhuǎn)涂膠圓片吸盤滴膠加速旋轉(zhuǎn)勻膠圓片吸盤涂膠后烘

目的：提高光刻膠與襯底（圓片）的粘附力及膠膜的抗機械磨擦能力。作用：充分的前烘可以改善膠膜的粘附性與抗刻蝕性。方式：烘箱對流加熱紅外線輻射加熱熱板傳導加熱

涂膠后烘

目的：影響膠膜因素：

一涂膠腔排風量的大小直接影響著膠膜的均勻性；二硅片吸盤的水平度、同心度以及真空度都會影響膠膜的均勻性；三膠盤的形狀應能有效的防止光刻膠在高速旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的“回濺”；四涂膠的工作環(huán)境，如濕度、溫度、潔凈度等均會影響膠膜的質(zhì)量。影響膠膜因素：一涂膠腔排風量的大小直接影響著曝光工藝介紹光源（平行入射）光刻版圓片

基本原理：光刻工藝中最關(guān)鍵的工序它直接關(guān)系到光刻分辨率、留膜率、條寬控制等。將涂好光刻膠的圓片通過光刻機的對位系統(tǒng)和光刻版套準后，用紫外光進行照射，照射過的光刻膠發(fā)生光化學反應，性質(zhì)發(fā)生了變化，顯影時就會和顯影液發(fā)生化學反應并去除；而被光刻版擋住的部分，未發(fā)生任何變化，顯影時不和顯影液發(fā)生反應被保留在圓片上,這樣光刻版的圖形就轉(zhuǎn)移到圓片表面，通過刻蝕工序就能將圖形留在圓片上。曝光工藝介紹光源（平行入射）光刻版圓片基本原理曝光工藝介紹圓片從片架中取出預對位（找平邊）圓片由機械手臂傳輸?shù)捷d片臺（Stage）上自動對位圓片曝光機械手臂傳輸?shù)狡苤衅毓夤に囃瓿善毓夤に嚵鞒唐毓夤に嚱榻B圓片從片架中取出預對位（找平邊）圓片由機械手臂傳曝光方式：目前西岳光刻間光刻機只有一種曝光方式，步進重復式投影曝光光刻機，即BLOCK通過快門的開關(guān)逐步進行曝光，顯影后圓片圖形是光刻版圖形的1/5。曝光光源：光刻膠主要對紫外光光源感光，常用的紫外光光源是高壓汞燈。其中對光刻膠感光起主要作用是波長為435.8nm（g線）、

365nm（i線）、248nm（DUV遠紫外線）等光譜線。我們所用的NIKON光刻機分為G線和I線，就是由此而來，它們都是一種波長的單色光；高精度光刻圖形與曝光光源有著直接的關(guān)系。曝光量曝光的目的是用盡可能短的時間使光刻膠充分感光，并在顯影后獲得盡可能高的留膜率、近似于垂直的光刻膠側(cè)壁和可控的條寬。曝光量是指使光刻膠充分感光的能量，通常用E來表示。實際中，顯影后是無法獲得完全垂直的光刻膠側(cè)壁的。一般來說，側(cè)壁形狀呈一個梯形。曝光工藝介紹曝光方式：曝光工藝介紹預對位&對位：預對位

待曝光的圓片均勻旋轉(zhuǎn)時，首先通過NIKON機傳感器找平邊，其次使圓片在光刻機有固定且唯一的位置，便于對位曝光。對位

由于要進行多次光刻，對位就是下一次光刻時光刻版上的標記和上一次光刻圖形中標記進行套準對位，以達到每層光刻圖形均與上層圖形套準的目的。對位的好壞直接影響著套準精度。影響光刻套準精度因素：

1光刻機自身的定位精度包括光學、機械、電子等系統(tǒng)的設計精度和熱效應；

2硅片的加工精度和硅片在熱加工氧化、擴散、注入、烘片等過程中的形變；

3振動（設備和周圍環(huán)境的振動）和波動（環(huán)境溫度等）；

4整套光刻版中版與版之間的套準精度。預對位&對位：預對位對位顯影工藝介紹圓片從片架中取出（機械手臂）PEB（曝光后烘）顯影后烘（堅膜）圓片送回片架顯影工藝完成停止旋轉(zhuǎn)并取片圓片在顯影腔放穩(wěn)后旋轉(zhuǎn)（低速）圓片低速漸靜止或靜止

噴顯影液

圓片輕轉(zhuǎn)（依靠圓片表面張力顯影液在圓片表面停留一段時間）

較高速旋轉(zhuǎn)（甩去圓片表面的顯影液）

噴水旋轉(zhuǎn)

加速旋轉(zhuǎn)（甩干）

基本原理：顯影就是用顯影液去除已曝光部分的光刻膠，在硅片上形成所需圖形的過程。曝光部分的光刻膠與顯影液作用并溶解于水，未曝光部分不與顯影液作用并保持原狀。顯影液為堿性溶液，與光刻膠是一一對應的。顯影工藝過程顯影工藝介紹圓片從片架中取出（機械手臂）PEB（曝光后烘）顯顯影方式顯影方式靜態(tài)浸漬顯影圓片靜止顯影液噴在圓片表面，依靠圓片表面張力使顯影液停留在圓片上，圓片輕輕的轉(zhuǎn)動，讓顯影液在圓片表面充分浸潤，一段時間后，高速旋轉(zhuǎn)將顯影液甩掉。如：SVG、DNS、TEL設備。旋轉(zhuǎn)噴霧顯影圓片旋轉(zhuǎn)由高壓氮氣將流經(jīng)噴嘴的顯影液打成微小的液珠噴射在圓片表面，數(shù)秒鐘顯影液就能均勻地覆蓋在整個圓片表面。如：以前5寸SVG設備。影響顯影質(zhì)量因素顯影時間影響條寬控制精度顯影液的溫度影響顯影的速率顯影方式顯影方式顯影后烘（堅膜）后烘目的去除顯影后膠內(nèi)殘留溶劑，適當?shù)暮蠛婵梢蕴岣吖饪棠z粘附性和抗刻蝕能力后烘方式烘箱對流加熱紅外線輻射加熱熱板傳導加熱顯影后烘（堅膜）后烘目的注意事項進行涂膠&顯影工藝時，均不允許取消程序同時不要隨意更改菜單。曝光時不要隨意更改程序；套用程序；如出現(xiàn)程序與光刻版號不符，均將圓片作暫停處理。注意事項進行涂膠&顯影工藝時，均不允許取消程序同時不要隨意更顯檢

目的保證光刻圖形質(zhì)量，監(jiān)控光刻膠形貌，同時還可以看出設備工作是否正常，作業(yè)人員是否按標準操作文件進行作業(yè)。檢查標記：

Box-In-Box；9-DOTS；旋轉(zhuǎn)游標；對位游標；Dagger標記等

顯檢目的

Box-In-Box旋轉(zhuǎn)游標對位游標Dagger標記顯檢檢查標記

9-DOTSBox-In-Box旋轉(zhuǎn)游標對位游標Dagger標記顯檢檢常見異常顯檢圖例GT連條TO連條異?？譵issing正?？壮Ｒ姰惓ｏ@檢圖例GT連條TO連條異常孔missing正?？譈lock內(nèi)，一般檢查三個點，在Block內(nèi)的分布如左圖：

Block間，一般檢查五個Block，在圓片上的分布需考慮到中心和四邊，如右圖：

左圖，為對位游標，用于人工讀取對位偏差，其讀數(shù)方法原理同游標卡尺。右圖：為設備測量對位用的圖形

12345檢查方法：123套刻精度測量是為了測出圓片曝光時對位的精度，可以通過[試片]測出的數(shù)據(jù)在NIKON中進行補償（一般是offset項），使（返工）[試片]圓片曝光時對位的精度得以提高。套刻測量Block內(nèi)，一般檢查三個點，在Block內(nèi)的分布如左條寬測量

條寬測量就是為了監(jiān)控光刻條寬。條寬是光刻控制的重點，一般所說的某產(chǎn)品是幾微米的產(chǎn)品（即流程單的標題），就是指該產(chǎn)品柵（POLY）光刻所控制的條寬，該條寬一般而言是該產(chǎn)品最小的條寬。條寬測量位置條寬測量條寬測量就是為了監(jiān)控光刻條寬。在線流片相關(guān)知識介紹流程單右上角的