光刻工艺培训2013
光刻基础工艺培训
光刻技术的应用领域
集成电路制造
微电子器件制造
光刻技术是集成电路制造中最为关键的工 艺之一，通过光刻技术可以将电路和器件 的结构复制在硅片上。
光刻技术也广泛应用于微电子器件制造领 域，如LED、MEMS等器件的结构制造。
纳米科技
生物医学
光刻技术还可以应用于纳米科技领域，如 纳米线、纳米薄膜等结构的制造和表征。
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极紫外线光刻技术（EUV）
利用波长更短的极紫外线光源，提高光刻分辨率 和降低制造成本。
纳米压印光刻技术
通过物理或化学方法将微结构转移到光刻胶上， 实现高分辨率、高效率的制造。
3
电子束光刻技术
利用电子束直接在光刻胶上刻画微结构，适用于 高精度、小批量生产。
光刻技术在微电子领域的应用前景
集成电路制造
前烘
前烘
使光刻胶中的溶剂挥发， 增强光刻胶与硅片之间的 黏附力。
前烘温度和时间
需根据光刻胶的特性和工 艺要求进行控制。
前烘效果
前烘效果不佳可能导致光 刻胶与硅片之间产生剥离 现象。
曝光
曝光
通过一定波长的光对光刻胶进行 照射，使光刻胶发生化学反应。
曝光方式
有接触式曝光和非接触式曝光两种 方式，其中非接触式曝光应用较为 广泛。
坚膜温度和时间
需根据光刻胶的特性和工艺要求进行控制。
坚膜效果
坚膜效果不佳可能导致光刻胶在后续工艺中发生 脱落或损坏。
腐蚀
腐蚀
通过化学腐蚀剂对硅片进行腐蚀，形成所需图案。
腐蚀剂选择
需根据实际需求选择合适的腐蚀剂。
腐蚀深度
腐蚀深度对图案的形成效果有很大影响，需进行精确控制。
去胶
去胶
01
光刻工艺原理培训课件PPT(共 90张)
传统负胶的缺点
1、在显影时曝光区域由溶剂引起的泡涨。这种泡涨使硅片表面的光刻胶图形变形,对于具有微米和亚微米关键尺寸的极细小图形线条来说是不能接受的。 2、曝光时光刻胶可与氮气反应从而抑止其交联。
PAG
H+
PAG
PAG
PAG
H+
H+
PAG
PAG
光刻胶的物理特性
1、分辨率:是区别硅片表面上两个或更多的邻近特征图形的能力.一种解释分辨率的实际方法是通过硅片上形成符合质量规范要求的最小特征图形.形成的关键尺寸越小,光刻胶的分辨能力和光刻系统就越好.
线宽和间距的尺寸必须相等。随着特征尺寸减小，要将特征图形彼此分开更困难
软烘的目的: 光刻胶中溶剂部分挥发 改善粘附性 改善均匀性 改善抗蚀性 改善线宽控制 优化光刻胶的光吸收特性
热板
硅片
溶剂 排出
腔盖
如果光刻胶胶膜在涂胶后没软烘将出现的问题
1.光刻胶膜发黏并易受颗粒沾污： 2.光刻胶膜来自于旋转涂胶的内在应力将导致粘附性问题; 3.由于溶剂含量过高导致在显影时由于溶解差异,而很难区分曝光和未曝光的光刻胶; 4.光刻胶散发的气体(由于曝光时的热量)可能沾污光学系统的透镜;
8 光刻工艺原理
光刻的基本概念
光刻的本质：光刻处于硅片加工过程的中心，光刻常被认为是IC制造中最关键的步骤。光刻的本质就是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的硅片上。这些结构首先以图形的形式制作在名为掩膜版的石英膜版上。紫外光透过掩膜版把图形转移到硅片表面的光敏薄膜上。即使用光敏光刻胶材料和可控制的曝光在硅片表面形成三维图形。
在曝光过程中,从光源发出的光通过对准的掩膜版.版上有不透明和透明的区域,这些区域形成了转移到硅片表面的图形.曝光的目的就是把版上图形精确地复制成光刻胶上的最终图像。曝光的另一方面是,在所有其它条件相同时,曝光光线波长越短能曝出的特征尺寸就越小.事实上它是缩小硅片特征尺寸的驱动。此外,曝光的光线产生一定的能量,这对光刻胶产生化学反应是必可少的，光刻须均匀地分配到曝光区域.光学光刻需要在短波长下进行强曝光以获得当今精细光刻的关键尺寸。
光刻工艺培训教程
光刻工艺培训教程光刻工艺是半导体制造中非常重要的一环，它通过光刻胶和光刻机等工具，将芯片设计图案显影到硅片上。
本文将为大家介绍一些光刻工艺的基本知识和培训教程，帮助大家更好地理解和掌握光刻工艺。
一、光刻胶光刻胶是光刻过程中最关键的材料之一，负责将芯片设计图案转移到硅片上。
常见的光刻胶有正胶和负胶两种。
正胶是根据光敏化剂的特性，在曝光后变性，形成湿润的胶层，通过显影后去除未曝光的部分，形成芯片的图案。
负胶则正好相反，曝光后未显影的部分形成了硬质胶，而显影后的部分被去除，形成芯片图案。
二、光刻机光刻机是将芯片设计图案显影到硅片上的关键设备。
光刻机工艺中的几个重要的工作步骤包括：底部对位，涂覆光刻胶，预烘烤，曝光，显影，清洗等。
其中，曝光是最核心的一步，通过光照的方式将芯片图案显影到硅片上。
三、光刻工艺步骤1.底片准备：底片要经过化学清洗，去除表面杂质，并在光刻胶附着的表面形成胶层的底板。
2.光刻胶涂覆：将准备好的光刻胶均匀涂覆在底片上，通常采用自旋涂覆的方式。
3.烘烤：将涂覆好光刻胶的底片放入烘烤炉中，通过高温烘烤，除去溶剂使胶层在底片上形成均匀的薄膜。
4.曝光：将底片放入光刻机中进行曝光，将芯片设计图案转移到胶层上。
曝光需要准确控制光源的强度和时间。
5.显影：使用合适的显影剂将未曝光部分的光刻胶去除，显现出想要芯片图案。
6.清洗：使用溶剂清洗去除显影后剩余的胶层和其他杂质。
7.检测：对显影后的芯片进行质量检测，确保芯片图案的质量和精确性。
四、光刻现场操作光刻工艺的实际操作需要在无尘室中进行，保证整个过程的工艺纯净性。
操作人员需要穿着特定的防静电服，并且使用无尘环境下的特殊工具和设备。
操作时需要严格按照工艺流程进行，并且进行各个步骤的记录和检查，确保工艺的可控性和稳定性。
五、光刻工艺注意事项1.要严格在无尘室环境下操作，避免因为杂质的干扰对芯片的影响。
2.每一步操作都需要精确控制，避免因为操作失误导致整个工艺的失败。
光刻基础工艺培训
光刻基础工艺培训为了满足市场对高性能、高密度、高可靠性的集成电路产品的需求，光刻工艺技术一直处于不断发展和创新之中。
随着半导体工艺的不断深入和集成度的不断提高，对光刻技术的要求也越来越高，所以掌握光刻基础工艺对于从事半导体制造和相关领域的工程师和技术人员来说至关重要。
一、光刻基础知识1. 光刻机械结构光刻机是光刻工艺中最重要的设备之一，它主要由光源、遮光系统、探針及控制系统等部分组成。
光源主要是紫外光或者深紫外光，遮光系统可以实现不同光刻胶的曝光，探針则用于检验图案的精度和重复性，控制系统则是整个光刻机的控制中心。
2. 光刻胶光刻胶是光刻工艺中不可或缺的材料，它的选择对于最终的图形效果有很大的影响。
光刻胶的主要作用是接受光的能量，并且使其在显影过程中形成所需的结构。
光刻胶的种类有很多，根据不同的工艺和要求可以选择不同的光刻胶。
3. 掩模在光刻制程中，掩模是用来制作图案的载体，它的质量和精度直接影响到最终的制程效果。
现在常见的掩模有玻璃掩模、石英掩模和硅掩模等。
二、光刻基础工艺流程1. 准备工作在进行正式的光刻工艺之前，首先需要对光刻机进行一系列的检查和调试，包括光源的选择、探针和遮光系统的调整、光刻胶的加载等工作。
2. 曝光曝光是光刻工艺中最关键的一步，它决定了最终图案的形状和精度。
曝光时需要根据不同的光刻胶和要求来选择合适的曝光能量和时间。
3. 显影在曝光之后，需要对光刻胶进行显影，将不需要的部分去除，从而形成所需的图案。
显影剂的选择和显影时间的控制对于图案的清晰度和精度有很大的影响。
4. 清洗最后需要对样品进行清洗，将光刻胶残留和其他杂质去除，使得最终的制品达到所需的要求。
三、光刻基础工艺的应用光刻基础工艺广泛应用于半导体制造、平板显示、光学元件制造等领域。
在半导体制造中，光刻工艺被用于制作芯片上的电路图案，其精度和重复性对于芯片的性能和品质有着至关重要的影响。
在平板显示和光学元件制造领域，光刻工艺则被用于制作微米级的图案和结构，用于显示屏和光学器件的制作。
光刻工艺培训资料
对准图形
三种曝光方式
接触曝光：光的衍射效应较小，因而分辨率高；但易损坏
掩模图形。
接近式曝光：延长了掩模版的使用寿命，但光的衍射效应
更为严重，因而分辨率只能达到2—4um 左右。
投影式曝光：掩模不受损伤，提高了对准精度，也减弱了
灰尘微粒的影响。缺点是投影系统光路复杂，对物镜成像 能力要求高。
光刻的意义 光刻是半导体芯片加工中的关键工序！
光刻确定了管芯的关键尺寸，外观图形。
光刻过程中的错误可造成图形歪曲、残缺，可直接导 致图形外观异常，并最终可转化为对管芯的电特性产 生影响。 图形的错位（对版偏移）也会导致类似的不良结果。
光刻工艺流程
衬底 涂胶 衬底 前烘 衬底 曝 光
衬底
坚膜
显影 衬底 衬底
光刻胶
定义: 光刻胶(Photoresist简称PR)又称光致抗蚀剂，它是一种对光敏感的 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。 作用： a、将掩膜板上的图形转移到晶片表面的光刻胶中； b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀）。 目前我厂用到的光刻胶： 正性光刻胶： EPG 518 （用于台面光刻）、 RZJ-304(用于ITO、SIO2光刻）。 负性光刻胶：KMP3130B(用于PN光刻）
光刻胶 衬底 蒸镀材料
涂胶方式
光刻胶的涂覆常用方法是旋转涂胶法：静态旋转和动态喷洒 静态涂胶：首先把光刻胶通过管道堆积在晶圆的中心，然后低速 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
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。
0.8UM光刻工艺培训
工艺培训总结汇报二室高向东0.8UMCMOS双阱工艺一般包括以下层次光刻：（1）N阱光刻（2）：有源区光刻（3）：场区光刻（4）：多晶光刻（5）：N源漏光刻（6）：P源漏光刻（7）：孔光刻（8）：金属1光刻（9）：通孔光刻（10）：金属2光刻（11）钝化光刻其中有源区光刻、多晶光刻、孔光刻、金属1光刻、通孔光刻、金属2光刻为关键层次光刻. 其CD工艺指标如下：一：对设备、材料的基本要求和现有状况1：对主要设备指标要求如下：现有的轨道SVG88、NIKON步进光刻机已能满足要求.2：光刻基础流程为：接收—预处理—涂胶—前烘—曝光—PEB—显影—坚膜—送出。
3：光刻胶由光敏剂（RESIN）、活性剂（PAC）、溶剂和添加剂四部分组成，本室采用SHIPPLY6812系列I线光刻胶，光敏剂采用NOVALAK，PAC采用DIAZONAPHTHAQUINONE（DZNQ），两者比例为1：1。
可以满足0.8UM光刻要求。
4：光刻测量主要分CD测量和套刻测量两种，套刻测量最好用自动套刻检查仪，若用显微镜检查读出结果，精度将不会太高，并且结果与操作者有很大的关系.CD测量可以用干涉法、电学测量法、SEM测量等方法，测量线条本室的SEM可以使用，但对孔的测量精度低，重复性差，且胶孔的低部无法观察。
最好购买SEM自动测量软件，这样既能减少操作人带来的误差，又保证了可重复性。
二：工艺窗口的设立0.8UM光刻工艺不是简单的1UM工艺的升级，它的工艺窗口需要重新设立，需要大量的工艺实验，采集数据，分析验证实验结果.例如在硅衬底下，胶厚为12000A，曝0.8UM多晶线条，曝光能量步进变化，焦距步进变化，测量条宽值，绘出焦距—曝光能量—线宽图，对同样的硅片测量留膜率，绘出焦距—曝光能量—留膜率图，对同样的硅片测剖面角，绘出焦距—曝光能量—剖面角图，将三图合并为一图，如下图所示，图中阴影部分即为工艺窗口.留膜率必须大于90%，剖面角必须大于87℃。
光刻和刻蚀工艺PPT培训课件
图形曝光与刻蚀
刻蚀
由图形曝光所形成的抗蚀剂图案，并不是电路 器件的最终部分，而只是电路图形的印模。为 了产生电路图形，这些抗蚀剂图案必须再次转 移至下层的器件层上。
这种图案转移（pattern transfer）是利用腐 蚀（etching）工艺，选择性地将未被抗蚀剂 掩蔽的区域去除。
光阻上
目的：
确定图案的精确形状和尺寸 完成顺序两次光刻图案的准确套制
曝光后烘焙（PEB）
驻波效应
定义：入射光与反射光间的相长和相消干涉造 成的效应
影响：曝光过程中，在曝光区与非曝光区边界 将会出现驻波效应，影响显影后所形成的图形 尺寸和分辨率
改善措施：曝光后烘焙
4、显影（Development）
低 过高的温度会使光刻胶中的感光剂发生反应，使光刻
胶在曝光时的敏感度变差
3、曝光（Exposure）
紫外光 掩模版
（3）曝光
光刻胶 SiO2
Si
3、曝光（Exposure）
曝光
光通过掩模版照射，使照射到的光刻胶起光化学反应 感光与未感光的光刻胶对碱性溶液的溶解度不同 掩模版上的图案，完整地传递(Transfer)到晶片表面的
光刻工艺过程
涂胶 coating 前烘 prebaking 曝光 exposure 显影 development 坚膜 postbake 刻蚀 etch 去胶 strip 检验 inspection
1、涂胶
SiO2
Si （1）氧化、清洗
光刻胶 SiO2
Si （2）涂胶、前烘
1、涂胶
光刻胶 SiO2
Si （4）显影、坚膜
4、显影（Development）
光刻工艺培训2013
优点
缺点
钠钙型玻璃
成本低
含有钠、钾等离子,易产 生渗透,影响产品性能
硼硅型玻璃
玻璃硬度高,透 过率好
成本较高
钠钙型玻璃基本成份:
成份
Al2O3 CaO Fe2O3
MgO
Na2O+ K2O
SO2
SiO2
含量 0.5-1.9 7-12 0-0.2 1.0-4.5 13-15 0-0.3 70-73
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ITO玻璃的评价参数
5、粘附性:光刻胶的粘附性描述了光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶粘附性的 不足会导致脱胶.光刻胶的粘附性必须经受住曝光,显影和刻蚀工艺。
6、抗蚀性:光刻胶胶膜必须保持它的粘附性,并在后续 的湿刻和干刻中保护衬底表面,这种性质就被称为抗 蚀性.
7、表面张力:指的是液体中将表面分子拉向液体主
体内的分子间吸引力.光刻胶具有产生相对大的表面
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ITO玻璃的评价参数
化学稳定性:
ITO镀膜层的耐化学性能应符合表2中技术要求。 a) 耐碱性 镀层在温度为60±2℃, 浓度为10%的氢氧化钠(分析纯)溶液中浸泡5分 钟, ITO膜的方电阻与浸泡前的方电阻相比不得超过110%。 b) 耐酸性 在25±2℃, 6%盐酸(分析纯)溶液中浸泡2分钟, ITO膜的方电阻与浸泡 前的方电阻相比不得超过110%。 c) 耐溶剂性能 将镀膜玻璃放入丙酮(分析纯)、无水乙醇(分析纯) 中浸泡5分钟后， ITO膜的方电阻与浸泡前的方电阻相比不得超过110%。
液晶盒中上下玻璃片之间的间隔，即通常所说的盒厚，一般为几 个微米（人的准确性直径为几十微米）。上下玻璃片内侧，对应 显示图形部分，镀有透明的氧化甸-氧化锡（简称ITO）导电薄膜， 即显示电极。电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上 去。
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正性LCD呈现白底黑字，在反射和透反射型LCD中显示最佳；
负性LCD呈现黑底白字，一般用于透射型LCD，加上背光源，字 体清晰，易于阅读。
正显模式（白底黑字）
负显模式（黑底白字）
光刻的定义
光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合的精密表面加工技术。用照相复印 的方法将掩模版上的图案转移到ITO玻璃表面的光刻胶上，以实现后续的 有选择刻蚀最终形成与掩膜版上图形完全一致的ITO图形
透过率：
在波长为550nm的光波照射下，具有SI02阻档层玻璃的透过率不 小于80%，其主要取决于玻璃材料、ITO厚度和折射率。 透过率定义： 透过玻璃的光通量T2与入射光通量T1之比的百分率 Tt=T2/T1X100%。
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ITO玻璃的评价参数
方块电阻:如图
d为膜厚，I为电流，L1为膜厚在电流方向上的长度，L2为膜层在垂 直电流方向的长度，ρ为导电膜的体电阻率。ρ和d可以认为是不变的 定值，当L1=L2时，为正方形的膜层，无论方块大小如何，其电阻率 为定值ρ/ d，这就是方块电阻的定义，即R□= ρ/ d
在TN型液晶显示器中充有正性向列型液昌。液晶分子的定向就 是使长棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一个固定方向排列，分 子长轴的方向沿着定向处理的方向。上下玻璃表面的定向方向是 相互垂直的，这样，在垂直于玻璃片表面的方向，盒内液晶分子 的取向逐渐扭曲，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了90°，这就是 扭曲向列型液晶显示器名称的由来。
液晶盒中上下玻璃片之间的间隔，即通常所说的盒厚，一般为几 个微米（人的准确性直径为几十微米）。上下玻璃片内侧，对应 显示图形部分，镀有透明的氧化甸-氧化锡（简称ITO）导电薄膜， 即显示电极。电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上 去。
液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层定向层。定向层的 作用是使液晶分子按特定的方向排列，这个定向层通常是一薄层 高分子有机物，并经摩擦处理；
。
光刻的目的：光刻的目的就是在ITO玻璃上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几 何图形。
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光刻
1.是一种图形转移过程。
掩膜板上形成图形 光刻把图形转移到光刻胶上， 刻蚀在ITO玻璃上形成电路图形。
2 两次图形转移：
图形转移到光刻胶层 光刻胶层到ITO玻璃。
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主要材料
1.ITO玻璃
透光率、方块电阻、热稳定性、化学稳定性、表 面状态、平整度
2.光刻胶
感光度、分辨率、抗蚀性、粘附能力、稳定性、 粘度和表面张力
3.曝光版
表面状态（脏、划伤、折痕）、图形完整一致性
ITO玻璃的基本结构
ITO玻璃的基本结构: ITO
sio2
基板
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ITO玻璃的基本结构
基板:
常用的基板厚度有1.1mm;0.7mm;0.55mm;0.5mm,0.4mm 基板的主要生产厂家有：板硝子、旭硝子 根据材料的不同,通常分为钠钙玻璃和硼硅玻璃两种;LCD行业 中较常用的为钠钙型玻璃.
LCD基本知 • LCD基本知识 识
光刻基本原 • 光刻基本原理 理
光刻主要材 • 光刻主要材料简介 料简介
光刻工艺及 • 光刻工艺及流程 流程
从图中可以看出,液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的 液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料-胶框（一般为环氧树 脂）密封，盒的两个外侧贴有偏光片。
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ITO玻璃的评价参数
热稳定性:
在空气中经30分钟300±5℃（触摸屏用ITO玻璃是在200±5℃）高 温后，ITO膜的方阻的变化率小于300%
表面状态:
表面状态会影响涂胶状态，造成涂胶针孔，脱膜，为了获得较好的表面状 态。用于COG产品的低阻值玻璃厂家一般采用垫塑料圈的包装方式。
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二、ITO玻璃的基本结构
Si02层：
（1）Si02层的作用: 主要是防止钠钙型基板中的金属离子扩散渗透到ITO层中,影响 ITO层的导电能力.
（2）SiO2层的膜厚: 标准膜厚一般为20-30nm
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二、ITO玻璃的基本结构
ITO(Indium Tin Oxid)层:
为氧化铟锡的透明导电层,其中I表示In2O3，T表示SnO2,一般 Sn（即Tin)的含量约为10%。 随着ITO层厚度的增加,ITO层的方块电阻逐渐减小.
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三、ITO玻璃的分类
根据基板玻璃表面状态的不同，通常分为以下三种类型：
类型
说明
TN
未抛光型 直接在玻璃的浮法面进行镀膜
简单抛光型 将玻璃的浮法面进行简单的抛
HTN
/TN精选玻璃 光后,在抛光面进行镀膜
将玻璃的浮法面进行精细的抛
STN
超抛光型 光后,在抛光面进行镀膜
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ITO玻璃使用常见问题
常见ITO玻璃异常对LCD产品的影响:
L2
I
R=ρ×L1/(d×L2)
d L1
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ITO玻璃的评价参数
平整度:
平整度可用h/1表示，意思为在长度为L的范围内，表面最高点与最 低点的差值为h。
h
玻璃微
L
观表面
ITO玻璃基板平整度参数包括： 1、玻璃表面粗糙度； 2、基板表面波纹度； 3、基板翘曲度； 4、基板垂直度； 5、ITO膜表面粗糙度； 6、ITO玻璃基板、膜厚均匀度。
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ITO玻璃的评价参数
化学稳定性:
ITO镀膜层的耐化学性能应符合表2中技术要求。 a) 耐碱性 镀层在温度为60±2℃, 浓度为10%的氢氧化钠(分析纯)溶液中浸泡5分 钟, ITO膜的方电阻与浸泡前的方电阻相比不得超过110%。 b) 耐酸性 在25±2℃, 6%盐酸(分析纯)溶液中浸泡2分钟, ITO膜的方电阻与浸泡 前的方电阻相比不得超过110%。 c) 耐溶剂性能 将镀膜玻璃放入丙酮(分析纯)、无水乙醇(分析纯) 中浸泡5分钟后， ITO膜的方电阻与浸泡前的方电阻相比不得超过110%。
ITO玻璃异常 基板中的钠离子发生渗透 基板的波纹度较差 面电阻不均 玻璃表面较脏 ITO测射不均 翘曲度差 表面伤痕、异物、气泡 磨边倒角粗糙
含有钠、钾等离子,易产 生渗透,影响产品性能
硼硅型玻璃
玻璃硬度高,透 过率好
成本较高
钠钙型玻璃基本成份:
成份
Al2O3 CaO Fe2O3
MgO
Na2O+ K2O
SO2
SiO2
含量 0.5-1.9 7-12 0-0.2 1.0-4.5 13-15 0-0.3 70-73
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ITO玻璃的评价参数