光刻工艺介绍1

光刻工艺介绍1GeneralPhotolithographyProcess涂胶(Coating)显影(Developing)曝光(Exposure)套刻(Overlay)前工序显检(Inspect)条宽(CriticalDimension)后工序HMDSResistcoatingTARCcoatingSoftbakeSoftbakeDevelopPostexposurebakeDIWaterHardbake涂胶/显影概况材料设备光刻胶显影液其他DNSTELDUVSPR6812XHRIC-11IX925G-14CPSPR513Durimide7510MIR701-29CPSPR660-1.0AZ6130AZAQUATARAR3-600MIR701-49CPUV135HMDSEBR7030CD26:5MF503:10HRD-2:7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。前处理（PRIMING）涂胶（APPLY）软烘（SB）涂胶基本流程HP：HOTPLATEIND：INDEXERAH：ADHESIONCHAMBERWITHHPAC：ADHESIONCHAMBERWITHCPSC：SPINCOATERTR：TRANSFERUNITDNS涂胶系统图：AH/ACAH/ACHP/HPHP/HPIND4IND3IND2IND1TRSCSCINDAHACINDSCHP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：–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涂胶去边规范：AL、CP层次2-3mm其他层次1-2mm☆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(5mmaq)•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涂胶（Coating）涂胶——均匀性的影响因素(1)涂胶——均匀性的影响因素(2)软烘（SoftBake）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)PostExposureBakeDeveloperHardBake显影基本流程HP：HOTPLATECP：COOLINGPLATEIND：INDEXERSDP：SPINDEVELPERTR：TRANSFERUNITDNS显影系统图：HP/HPHP/CPHP/CPHP/HPIND4IND3IND2IND1TRSDPSDPINDHPCPINDSDPHP显影菜单（DNS5#）介绍FLOWDATA：F-STEPNO.BASICFLOWPARALLELFLOWSTNO.U-NO.U-NAMEJ-NO.U-NAMEJ-NO.U-NAMEJ-NO.U-NAME1S11INDEX-A215HP6HP317CP9CP413POSI-DEV4POSI-DEV518HP10HP6E11INDEX-A12345/6HP7/9CP3/4DEV8/10HP显影前烘焙（PostExposureBake）•目的：降低或消除驻波效应•PEB温度一般要求比软烘高15-20°C•PEB一般采接近式热板烘焙•PEB的关键控制点是温度与时间•的工艺条件为：112℃/60s驻波效应（StandingWave）驻波效应原理：•由于入射光与反射光产生干涉使沿胶厚的方向的光强形成波峰和波谷产生的降低或消除驻波效应的方法：•PEB•加抗反射层：用有机(TARC/BARC)&无机材料(TIN)•染色剂NOPEBPEBFootingandUndercut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（HardBake）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/60sPR/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PR20#菜单/DEV5#搭配与DEV10#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。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胶回溅EBR回溅脱胶显影不清常见Track异常Step-and-RepeatSystemStepperIntroduceNIKONEX14-DUVCANON2000iNIKONG6/G7NIKONG8NIKONI8/I9/I10/I11/I12Toolsets134/044/1/2/13/4Retilesize6inch5inch5inch5inch5inchFieldsize22mm20mm15mm20mm20mmWavelength248nm365nm486nm486nm365nmResolution0.35um0.6um0.8um0.6um0.4umOverlay+/-0.06um+/-0.15um+/-0.17um+/-0.15um+/-0.12umResistDUVALLS3&CPS3&CPALLGroupingmode0.35umprocessSTM,0.6um&aboveDMOS0.8um&aboveprocessand0.6umNCLAllAllNIKON机光路图椭球体汞灯快门滤光镜蝇眼积分器聚光镜聚光镜挡板光刻版光学镜头圆片ReticleBlind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.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(dropinchip)，或者blocksize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.光线透过Barcode和对版标记位置,即使没有在圆片上成像,也会对正常图形的CD型貌产生影响.+-PhotoresistFilmDepthoffocusCenteroffocusLensDepthOfFocusIDOF、UDOF(Independence)(Useable)ImageDefocusDefocusEffectBestFocus-0.4um-0.6um-0.8um-1.0um-0.2um+1.0um+0.8um+0.6um+0.4um+0.2umFocus-ExposureMatrix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对应于可接受的外部极限的两条CD曲线-CD规格在线宽，形貌和胶的损失量三个规格基础上构建的焦点曝光量工艺窗口各层次MATRIXSTEP参考条件Defocus产生的原因•Particle•Edge,OFEffect•AutoFocus•AutoLeveling边缘效应边缘效应•Red:–Autofocus&AutolevelingNG;•Yellow:–AutofocusOK,AutolevelingNG;•Blue:–Autofocus&AutolevelingOK.Φ=125mmAutofocus&AutolevelingAutoFocusMax.: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。AutoFocus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SHIFTFOCUS时，选择INTRASHOT来执行SHIFTFOCUS比较容易得到正确的信息。AutoLevelingMax.:20mmΦ:19mm限制：圆片边缘12.5mm无法进行AL。AutoLevelingAutoLevelingAutoLeveling(III)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Metal2层次聚焦圆片Fujitsu客户在线圆片背面情况常见聚焦不良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)背面印记(W2层次)背面颗粒导致聚焦（此物质能剥掉）常见聚焦不良GT层次圆片边缘异常导致聚焦(2)AlignmentProcess•初始化基准标记位置(FoundCoordinates)•光刻版对位(AligntoFiducialMark)•圆片对位(BaseontheCoordinates)–Pre-Alignment(FindtheOrientationFlat)–SearchAlignment•LSA(LaserStepAlignment)•FIA(FieldImageAlignment)–g-EGAAlignment(EnhancedGlobalAlignment)•LSA•FIAAlignmentSystem