光刻工艺介绍1

DI Water
Develop
Hard bake
显检
(Inspect)
条宽
(Critical Dimension)
后工序
材料 设备
涂胶/显影概况
光刻胶 显影液 其他
SPR6812 IX925G-14CP XHRIC-11 SPR513 Durimide7510 MIR701-29CP MIR701-49CP AZ 6130 SPR660-1.0 AZ AQUATAR AR3-600 UV135 CD26: 5 MF503: 10 HRD-2: 7
Stepper Introduce
Tool sets Retile size
NIKON EX14-DUV
1
6 inch
CANON 2000i 3
5 inch
NIKON G6/G7
4/0
5 inch
Field size
22mm
20mm
15mm
Wave length
248nm
365nm
486nm
Resolution
Defocus Effect
+1.0um +0.8um
+0.2um
-0.4um -0.6um
+0.6um
Best Focus
-0.8um
+0.4um
-0.2um
-1.0um
Focus-Exposure Matrix
焦点和曝光量在光阻线条上的效应
固定CD对焦点和曝光量的等高图
在线宽，形貌和胶的损失量三个规格基 对应于可接受的外部极限的两条CD曲线-CD规格 础上构建的焦点曝光量工艺窗口
脱胶原因
1.圆片表面潮湿或者不干净 2.HMDS管道板堵 3.没有做HMDS处理 4.AH/HP板温度异常 5.Metal层次涂胶时间过长
常见Track异常-显影缺陷
多个胶点残留
单点胶残留
拐角处胶残留
颗粒
图形坏
色差
常见Track异常
EBR
胶
回
溅
回
溅
显
脱
影
胶
不
清
Step-and-Repeat System
HMDS EBR 7030
DNS TEL DUV
涂胶菜单
注：⑴.关键层指：TO、GT、PC、BN+、ROM、W1、VIA、METAL、TU、BC、SGE、SN（MG）、GW（MG）。 ⑵.非关键层指：除关键层次和PAD之外的其他层次。
涂胶基本流 程
DNS 涂胶系统图：
前处理（PRIMING） 涂胶（APPLY）
Auto Leveling
Auto Leveling(III)
常见聚焦不良
STAGE颗粒/圆片背面颗粒导致聚焦不良
AL 层次溅射
吸笔等印记
Fujitsu 客户在线圆片 背面情况
Metal2层次 聚焦圆片
常见聚焦不良
STAGE颗粒/圆片背面颗粒导致聚焦不良
GT层次圆片边缘异常导致聚焦(1)
GT层次圆片边缘异常导致聚焦(2)
显影（Develop）
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（TANK） • 喷雾显影（SPRAY） • 静态显影（PUDDLE） 影响显影的因素： • 显影液成份、显影液温度 • 环境温度、环境湿度 • 显影液量、显影方式、程序
坚膜（Hard Bake）
目的： • 去除残余的显影液、水、有机溶剂 • 提高粘附性 • 预防刻蚀时胶形貌变形 方法：接近式热板 控制关键点是温度和时间
的工艺条件为：112 °C/60s
PR/HMDS影响
❖ PR厚度，粘性系数；HMDS 处理是否恰当、温度设置、 HMDS原料等，都是影响显影缺陷的因素
解决PR/HMDS造成的显影缺陷的措施：
✓检查HMDS的流量是否正常，温度是否设置恰当，必要时，可以考虑试用不同厂家的 HMDS
✓不同PR和显影液菜单的组合，对显影缺陷的影响程度不一样，如PR 20#菜单/DEV 5#搭 配与DEV 10#菜单搭配对某些层次有不同的影响。如不同的搭配都可以用于某一层次，那 么，考虑最终选那一种方案，则要考虑对显影缺陷的影响。
涂胶去边规范：AL、CP层次2-3mm 其他层次1-2mm
涂胶（Coating）
☆涂胶的关键在于控制膜厚及其均匀性
影响光刻胶厚度和均匀性的主要参数：[括号内的值为 实际工艺参数设置] • 环境温度（23°C) • 环境湿度(40%) • 排风净压力(5 mmaq) • 光刻胶温度(23°C+/-0.5） • 光刻胶量（1.2-1.5cc) • 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
➢ 对于一般的产品pattern外区域为不透光的铬,因此一般没有影响.但是对于带有插 花的产品(drop in chip)，或者block size比较大(Barcode和对版标记)影响是明显 的.
产品的异常表现
➢ 漏光的shot本身图形是正常的,但mask上透光的区域会对相邻的shot产生影响.周而 复始,类似于固定缺陷.
背面印记 (W2层次)
背面颗粒导致聚焦 （此物质能剥掉）
Alignment Process
• 初始化基准标记位置 (Found Coordinates) • 光刻版对位 (Align to Fiducial Mark) • 圆片对位 (Base on the Coordinates)
– Pre-Alignment (Find the Orientation Flat) – Search Alignment
• Yellow:
– Auto focus OK, Auto leveling NG;
• Blue:
– Auto focus & Auto leveling OK.
Auto Focus
Max.: 20mm
限制：圆片边缘6mm无法进行AF，3-4mm范围内可能会因为 圆片边缘的台阶影响正常AF。
Auto Focus
显影基本流 程
DNS 显影系统图：
Post Exposure Bake Developer
HP/HP HP/CP HP/CP HP/HP
SDP
IND4
TR
IND3 IND2
SDP
IND1
Hard Bake
HP：HOT PLATE CP：COOLING PLATE IND：INDEXER SDP：SPIN DEVELPER TR：TRANSFER UNIT
NIKON G8 4
5 inch 20mm 486nm 0.6um +/-0.15um S3 & CP
All
NIKON I8/I9/I10/I11/I12
4/1/2/13/4 5 inch 20mm 365nm 0.4um
+/-0.12um ALL
All
NIKON机光路图
椭球体 汞灯 快门 滤光镜 蝇眼积分器
– 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）
• 涂胶就是采用旋转涂敷的方法，在圆片衬底上均 匀的涂上一层一定厚度的光刻胶。
• 旋转涂敷主要受到以下几个因素的影响，它们彼 此作用，或相互增强或相互减弱结果
– 光刻胶的流动性 – 光刻胶中树脂成份中分子间的束缚力 – 旋转离心力 – 光刻胶溶剂的挥发力
一般情况下，圆片和光刻胶并不是理想化的平坦，于是当 处于边缘的BLOCK执行SHIFT FOCUS 时，选择INTRASHOT 来执行 SHIFT FOCUS 比较容易得到正确的信息。
Auto Leveling
Max.: 20mm Φ: 19mm
限制：圆片边缘12.5mm无法进行AL。
Auto Leveling
涂胶——均匀性的影响因素(1)
涂胶——均匀性的影响因素(2)
软烘（Soft Bake）
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）热板 软烘的关键控制点是温度和时间(90℃/60s)
IND AH AC SC HP IND
涂胶前处理（Priming）
HMDS 处理
去水烘烤
HMDS
• 目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性 • 原理：将圆片表面状态由亲水性转变为疏水性(亲油性) • 化学试剂：HMDS (六甲基二硅胺) • 气相涂布方法：高温低真空下的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：
聚光镜
挡板
聚光镜
光刻版
光学镜头 圆片
Reticle Blind
漏光对Mask图形的影响
Mask
光源
➢ 光源通过blind后的形状如上图所示,其中99%的强度集中在中心pattern区域.还有 1%以半圆形集中在图形外测.
➢ 光刻胶有理想响应:曝光能量强度Dcr=能量*时间,当shutter打开的时间默认为无差 异.则能量的大小为主要影响因素.如果光强持续增大,则pattern外围缺陷就会出现.
光刻工艺介绍1
General Photolithography
前工序
Process
涂胶
(Coating)
HMDS
Resist coating
Soft bake
Soft bake
TARC coating
曝光
(Exposure)
显影
(Developing)