光刻工艺讲义
光刻工艺步骤介绍课件PPT
圆片低速渐静止或静止
喷显影液
圆片轻转（依靠圆片表面张力显影液在圆片表面停留一段时间）
较高速旋转（甩去圆片表面的显影液）
喷水旋转
加速旋转（甩干）
停止旋转并取片
显影后烘（坚膜）
圆片送回片架显影工艺完成
显影方式
显影方式 静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张
力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表 面充分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。如：SVG、 DNS、TEL设备。 旋转喷雾显影 圆片旋转由高压氮气将流经喷嘴的显影液打成微小 的液珠喷射在圆片表面，数秒钟显影液就能均匀地覆盖在整个圆 片表面。如：以前5寸SVG设备。 影响显影质量因素 显影时间 影响条宽控制精度 显影液的温度 影响显影的速率
曝光工艺流程 蚀工序就能将图形留在圆片上。
光刻工艺步骤实例-N-WELL的形成
高精度光刻图形与曝光光源有着直接的关系。
红其外中线 对 圆辐光片射刻加胶从热感片光起架主中要作取用出是波长为435. 预对位（找平边）
如：SVG、DNS、TEL设备。
圆片由机械手臂传输到载 片台（Stage）上
1光刻机自身的定位精度包括光学、机械、电子等系统的设计精度和热效应；
热板传导加热
基本原理：光刻工艺中最关键的工序它直接关系到光刻分辨率、留膜率、条宽控 制等。
2 硅片的加工精度和硅片在热加工氧化、扩散、注入、烘片等过程中的形变；
静态浸渍显影 圆片静止显影液喷在圆片表面，依靠圆片表面张力使显影液停留在圆片上，圆片轻轻的转动，让显影液在圆片表面充
分浸润，一段时间后，高速旋转将显影液甩掉。
基8n本m（原g理线：）光、刻3工65艺n流中m（最程i关线单键）的、上工24的序8n它批m直（号接DU关：V系远到紫光外刻线分）辨等率光、谱留线膜。率、条宽控 制等。
《光刻工艺A》课件
4 接触问题和剥离问题
解释显影不良的可能原因，并给出解决该 问题的建议和方法。
讨论在光刻过程中可能发生的接触和剥离 问题，并提供解决方案。
光领域的最新技术 创新和发展趋势。
可持续发展
探讨光刻工艺在可持续发展方 面的前景和应用。
自动化和智能化
讨论光刻工艺自动化和智能化 的发展，提升生产效率和质量。
详细介绍光罩的制备过程，包括设计、 制造和检验。
曝光和显影
说明曝光机的原理和显影剂的使用， 在光罩模板上形成图案。
常见光刻工艺问题和解决方案
1 反射和折射问题
2 曝光不均匀问题
探讨光刻过程中可能遇到的反射和折射问 题，并提供相应的解决方案。
介绍曝光不均匀的原因和影响，提供解决 此问题的有效策略。
3 显影不良问题
《光刻工艺A》PPT课件
欢迎来到《光刻工艺A》PPT课件！在本课程中，我们将介绍光刻工艺的概念、 基本原理和步骤，解决常见问题，并讨论光刻工艺的发展趋势。
引言和目的
在本节中，我们将讨论光刻工艺的引言和目的。了解光刻工艺的背景和目标，为后续内容打下基础。
光刻工艺概述
什么是光刻工艺
介绍光刻工艺的定义，涵 盖其在制造过程中的重要 作用。
光刻工艺的应用领域
探讨光刻工艺在半导体、 微电子和光学等领域中的 广泛应用。
光刻工艺的重要性
说明光刻工艺在现代科技 发展中的关键地位和影响。
基本原理和步骤
1
涂覆和预烘烤
2
解释光刻胶的涂覆和预烘烤过程，确
保合适的薄膜厚度和均匀性。
3
清洗和后处理
4
讨论清洗步骤和后处理过程，确保成 品的质量和可靠性。
光罩制备
8 基本光刻工艺PPT课件
4
工艺步骤 目的
对准和曝光
在掩膜版和图形在晶圆上 的精确对准和光刻胶的曝 光。负胶是聚合物
光刻胶中的感光剂是用来产生或者控制聚 合物的特定反应。如果聚合物中不添加感光剂， 那么它对光的敏感性差，而且光谱范围较宽， 添加特定的感光剂后，可以增加感光灵敏度， 而且限制反应光的光谱范围，或者把反应光限 制在某一波长的光。
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• 添加剂 光刻胶中的添加剂主要在光刻胶薄膜中用
来吸收和控制光线，可以阻止光刻胶没有被曝 光的部分在显影过程中被溶解。 8.5 光刻胶的表现要素
从晶圆上去除光刻 胶层
氧化层 晶圆
6
如果掩膜版的图形 是由不透光的区域决 定的，称其为亮场掩 膜版；而在一个暗场 掩膜版中，掩膜版上 的图形是用相反的方 式编码的，如果按照 同样的步骤，就会在 晶园表面留下凸起的 图形。
暗场掩膜版主要 用来制作反刻金属互 联线。
亮场 暗场
7
刚才介绍了对光有负效应的光刻胶，称为负 性胶。同样还有对光有正效应的光刻胶，称为正 胶。用正性胶和亮场掩膜版在晶园表面建立凸起 图形的情况如图8.7所示。
对光刻胶的要求包括一下几个方面： • 分辨率
在光刻胶层能够产生的最小图形通常被作 为对光刻胶的分辨率。产生的线条越小，分辨 率越高。分辨率不仅与光刻胶本身的结构、性 质有关，还与特定的工艺有关，比如：曝光光 源、显影工艺等。
稀化光刻胶，通过旋转 形成薄膜
光刻工艺.pptx
一、接触式曝光
由于掩膜版与硅片相接触磨损，是掩膜 版的寿命降低。
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二、接近式曝光
接近式曝光是以牺牲分辨率来延长 了掩膜版的寿命 大尺寸和小尺寸器件上同时保持线 宽容限还有困难。另外，与接触式 曝光相比，接近式曝光的操作比较 复杂。
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三、投影式曝光
避免了掩膜版与硅片表面的摩擦，延长 了掩膜版的寿命。
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几种实用的光刻胶配方。 PMMA对210nm到260nm的紫外光有感光性， 感光性最佳的紫外光光谱约为220nm； PMIK的紫外光感光光谱为220nm到330nm， 峰值光谱约为190nm和285nm。
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AZ240系列光刻胶的感光光谱为240nm到 310nm，峰值光谱约为248nm、300nm、 315nm。 ODVR系列光刻胶的感光光谱为200nm到 315nm，峰值光谱为230nm、280nm、 300nm。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
六甲基二硅亚胺HMDS反应机理
OH
SiO2 ＋(CH3) 3SiNHSi(CH3)
3
OH
O-Si(CH3) 3
SiO2
+NH
O-Si(CH3) 33
4
5
6
曝光方法
曝光有多种方法：光学曝光就可分为接 触式、接近式、投影式、直接分步重复 曝光。此外，还有电子束曝光和X射线曝 光等。曝光时间、氮气释放、氧气、驻 波和光线平行度都是影响曝光质量
掩膜版的尺寸可以比实际尺寸大得多， 克服了小图形制版的困难。
消除了由于掩膜版图形线宽过小而产生 的光衍射效应，以及掩膜版与硅片表面接 触不平整而产生的光散射现象。
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投影式曝光虽 有很多优点， 但由于光刻设 备中许多镜头 需要特制，设 备复杂
《集成电路光刻工艺》课件
《集成电路光刻工艺》 PPT课件
通过本课程介绍集成电路光刻工艺，包括定义和应用、光刻过程概述以及工 艺流程。了解光刻工艺对集成电路制造的重要性。
定义和应用
集成电路光刻工艺是一种用于制造微电子器件的关键工艺。它通过光照和化 学蚀刻将芯片上的图形传输到光刻胶上。
光刻过程概述
光刻过程包括曝光、胶涂布、显影和蚀刻等步骤。每个步骤都至关重要，需要精确控制参数以实 现高质量的芯片制造。
蚀刻机
在暴露的光刻胶上进行化 学蚀刻，暴露出芯片表面 的图形。
蚀刻过程
蚀刻时间和腐蚀剂的选择 对最终图案的质量和形状 都有重要影响。
光刻工艺影响因素
温度
温度会影响光刻胶的粘度和流动性，从而 影响图案的分辨率和形状。
曝光时间
曝光时间长短会直接影响图案的清晰度和 分辨率。
湿度
湿度对光刻胶的干燥速度和胶涂布的均匀 性有很大影响。
涂布过程中要避免空 气泡和异物的污染， 以保证质量。
曝光和烘烤
1
曝光机
使用模板和光源对光刻胶进行曝光，形成芯片上的图案。
2
烘烤机
用于固化和去除曝光后的光刻胶，为后续步骤做准备。
3
曝光和烘烤过程
曝光时间和温度都是影响光刻图形质量的重要因素。
显影和蚀刻
显影过程
通过化学反应去除暴露在 光下的光刻胶，形成芯片 上的图案。
光刻设备
掩模对准仪
用于定位光掩模和芯片表面，确保图形的准确传输。
脱模机
用于去除光刻胶模板，准备芯片进行显影和蚀刻。
光刻机
用于将芯片表面的图案转移到光刻胶上的关键设备。
光刻胶涂布
1 胶涂布机
使用专用机器将光刻 胶均匀涂布在芯片表 面。
第六讲：光刻工艺(半导体制造技术)
纵横比（分辨力） 黏结力 曝光速度 针孔数量 阶梯覆盖度 成本 显影液 光刻胶去除剂 氧化工步 金属工步
更高
有机溶剂 酸 氯化溶剂化合物
更少 更好 更高 水溶性溶剂 酸 普通酸溶剂
聚合物 聚合物是由一组大而且重的分子组成， 包括碳、氢和氧。对负性胶，聚合物曝光后会 由非聚合状态变为聚合状态。在大多数负性胶 里面，聚合物是聚异戊二烯类型。是一种相互 粘结的物质－－抗刻蚀的物质，如图所示。
（a）亮场掩膜 版和负胶组合 图形尺寸变小
晶圆 (a) 聚合光刻胶 非聚合光刻胶
（b）暗场掩膜 版和正胶组合 图形尺寸变大
晶圆 (b)
用正胶和暗场掩 膜版组合还可以在晶 圆表面得到附加的针 孔保护。如果是亮场 掩膜版，玻璃上的任 何缺陷及污染物微粒 都会影响光刻质量， 若是暗场掩膜版则可 以避免上述缺陷的产 生，如图所示。
低转 速
高转 速 真空
自动旋转器 自动系统如图所示，包含了晶圆表面处理、 N O 吹除 涂底胶 和涂光刻胶 自动晶圆 装载 N 光 底 的全部过程， 刻 胶 胶 器 标准的系统 通向 排气 传送 到 晶圆 盒 配置就是一 或软烘焙 条流水线。 捕获 杯
旋转电机 真空
光 刻 胶
光 刻 版
掩膜版分类：亮、暗
下表总结了不同的烘焙方式
方法
烘焙时间（分钟）
温度控制
生产率 类型
速度 Waf/Hr 60 400 200 90 90 60
排队
热板 对流烘箱 真空烘箱 移动带式红外烘箱 导热移动带 微波
5~15 30 30 5~7 5~7 0.25
好 一般（好） 差（一般） 差（一般） 一般 差（一般）
单片（小批量） 批量 批量 单片 单片 单片
光刻工艺
三、工艺流程： 工艺流程：
以负胶为例来说明这八个步骤，一般可分 以负胶为例来说明这八个步骤， 为： 打底膜- 涂胶- 前烘- 曝光- 显影打底膜->涂胶->前烘->曝光->显影-> 后烘- 腐蚀- 去胶。 后烘->腐蚀->去胶。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS HMDS） 打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
G、衬底反射影响： H、显影和刻蚀的影响：
（2）针孔 （3）小岛 （4）浮胶 毛刺、 （5）毛刺、钻蚀
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§3 光刻胶
光刻胶的分类和光刻胶的质量要求。 光刻胶的分类和光刻胶的质量要求。
一、正胶和负胶： 正胶和负胶：
根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化， 根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化 ， 可将分为正胶和负胶。 可将分为正胶和负胶。 正胶：曝光前不可溶， 正胶：曝光前不可溶，曝光后 可溶 负胶： 可溶， 负胶：曝光前 可溶，曝光后不可溶
六甲基二硅亚胺HMDS反应机理 六甲基二硅亚胺HMDS反应机理
OH SiO2 ＋(CH3) 3SiNHSi(CH3)
3
SiO2
OH
O-Si(CH3) 3 +NH O-Si(CH3) 33
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曝光方法
曝光有多种方法：光学曝光就可分为接 触式、接近式、投影式、直接分步重复 曝光。此外，还有电子束曝光和X 曝光。此外，还有电子束曝光和X射线曝 光等。曝光时间、氮气释放、氧气、驻 波和光线平行度都是影响曝光质量
分步重复曝光光学原理图
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（3）由于采用了逐步对准技术可补偿硅片尺 寸的变化，提高了对准精度。逐步对准的方法 也可以降低对硅片表面平整度的要求。
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光刻工艺培训教程
光刻工艺培训教程2009年10月31日星期六15:51一. 总纲1. 什么是光刻？对光刻总的质量要求是什么？光刻就是将掩膜版上的几何图形转移到涂有一层光刻胶的硅片表面的工艺过程。
对光刻总的质量要求为：①条宽符合指标要求②套刻精度符合指标要求③胶厚符合指标要求④无缺陷⑤胶图形具有较好的抗腐蚀能力2. 在我们生产线的工艺中，一般有那些光刻工序层次？其中那些是关键层，为什么称之为关键层？对不同的工艺流程，光刻的层次可能会有所不同，一个典型的1.0微米单多晶双铝工艺一般需要有如下的光刻层次：阱，有源区，场注，多晶，N-LDD，N+S/D，P+S/D，接触孔，孔注，金属-1，通孔，金属-2，钝化孔。
其中，有源区，多晶，接触孔，金属-1，通孔，金属-2我们称之为关键层。
之所以称之为关键层，是因为这些层次的光刻：①直接影响器件的电学性能或对最终成品率有重大影响②条宽要求最严格③套刻精度要求最严格3. 典型的光刻流程。
一个典型的光刻全过程为：硅片表面预处理→涂胶（去边）→前烘→（对位）曝光→PEB烘→显影→后烘→显检（测量）二. 涂胶前处理1. 涂胶前为什么要进行增粘处理？一般可利用亲水/疏水理论对其进行解释。
由于衬底表面吸水存在氢氧基团，使疏水的光刻胶无法与亲水的硅片表面结合良好。
通常的方法是使用hydroxy getter化学方法去除表面的OH基团，一般采用alkylsilane compounds,如HMDS.2. 使用烘箱进行HMDS增粘处理要注意那些问题？使用烘箱进行HMDS增粘处理的注意事项：①预处理完的硅片应在一定的时间内尽快涂胶，以免表面吸附空气中的水分，降低增粘效果。
但同时也要充分冷却，因硅片的温度对胶厚有很大的影响。
②反复预处理反而会降低增粘效果。
③HMDS的瓶盖打开后，其寿命有限，一定要尽快用完。
三. 涂胶1. 对涂胶总的质量要求是什么？对涂胶总的质量要求为：①胶厚符合指标要求②均匀性符合指标要求③缺陷少④去边整齐⑤硅片背面沾污小2. 涂胶的典型过程。
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第六章光刻工艺第六章
第一节引言---集成电路中的图形
集成电路发展趋势
引言---基本概念（1）光刻
正胶光刻与负胶光刻引言－基本概念（2）VLSI对光刻工艺的要求光刻工艺控制
第二节光刻胶---化学性质与作用光刻胶的组成
光刻胶的分类正胶和负胶的显影后剖面
第三节光学光刻
光刻前的表面处理
自高温炉管取出的氧化片应立即涂胶，
HMDS Priming（涂底）光刻胶的粘附性要求
涂胶
前烘
对准曝光光学光刻
紫外光谱范围的划分
曝光后烘烤（PEB）
驻波效应
显影后烘
光刻分辨率（1）光刻分辨率（2）
实际的光学系统分辨率受光刻胶和曝光系光刻分辨率（3）光学光刻---对准曝光系统
接触/接近式对准曝光系统示意图接触式对准曝光系统（1）接触式对准曝光系统（2）接近式对准曝光系统
接触/接近式对准曝光系统的分辨率接触/接近式对准曝光系统的缺点投影式对准曝光系统
透射式扫描投影对准曝光系统示意图扫描投影对准曝光系统（1）
扫描投影对准曝光系统（3）扫描投影对准曝光系统（2）
曝光：曝光灯发出的光束经聚光灯和滤光片后，
分步重复式投影曝光系统（1）步进式投影曝光示意图
分步重复式投影曝光系统（2）分步重复式投影曝光系统（3）分步重复式投影曝光系统（4）常用的几种曝光方式（1）
常用的几种曝光方式（2）常用的几种曝光方式（3）光刻机的质量指标光刻质量检查
线宽检查和套刻对准图形举例
掩模版相关技术介绍
对准测量图形
掩模版的基本结构
基材是石英玻璃：具有低膨胀系数、低钠
光刻掩模版结构示意图第四节光学光刻的限制及光刻新技术展望光学光刻的限制多层光刻胶结构
变形照明技术（1）变形照明技术（2）相移式掩模版技术非光学光刻技术
X-ray曝光系统电子束曝光系统。